雙軸閃光照相系統(tǒng)中的散射問題研究.pdf

1、Investigationonscatterproblemintwinaxisradiographicsystem一^一DissertationforMaster’SDegreeMasterCandidate：ZhangXuanSupervisor：ProfessorLiuRui—genProfessorLiuJunMajor：OpticsInstituteofFluidPhysicsChineseAcademicofEngineeri

2、ngPhysicsMay2010雙軸閃光照相系統(tǒng)中的散射問題研究摘要高能閃光照相診斷技術(shù)是在非核內(nèi)爆過程后期用來研究彈芯的物理特性和幾何特性的有效手段。在高能閃光照相診斷技術(shù)中，散射是一個需要重點(diǎn)考慮的關(guān)鍵性問題，散射不但降低了圖像的對比度，還嚴(yán)重干擾了客體界面信息和密度分布的正確確定。隨著內(nèi)爆動力學(xué)的發(fā)展，為了滿足武器發(fā)展和高速動態(tài)過程診斷的需要，高能閃光照相系統(tǒng)由單軸閃光照相系統(tǒng)發(fā)展到雙軸閃光照相系統(tǒng)。在雙軸閃光照相系統(tǒng)中，由于布局

3、結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化，散射的影響變得更加嚴(yán)重。本論文針對雙軸閃光照相系統(tǒng)中的散射物理問題，重點(diǎn)研究了軸間干擾(文中稱為側(cè)向散射)的影響因素、影響程度、主要來源及降低側(cè)向散射的方法。為了考察來自不同軸上的照相器件的側(cè)向散射的影響，在單軸布局下，開展了側(cè)向散射影響因素的分析。通過理論分析和數(shù)值模擬，獲得了側(cè)向散射的空間分布特點(diǎn)，確定了側(cè)向散射的主要來源。為了減小源光子(包含有機(jī)玻璃出射的光子)的影響，給出了準(zhǔn)直器的外徑尺寸。重點(diǎn)考察了客體光程、前防

4、護(hù)錐參數(shù)、光源參數(shù)以及后防護(hù)錐厚度等參數(shù)的影響，結(jié)果表明：(1)在客體結(jié)構(gòu)不變的情況下，客體外層材料的性質(zhì)對側(cè)向散射的影響較大；在客體總裝量不變的條件下，只要客體的幾何結(jié)構(gòu)一定，各層密度分布情況對側(cè)向散射照射量及分布的影響可以忽略。(2)增大前防護(hù)錐的厚度，側(cè)向散射變大；增大前防護(hù)錐和客體之間的距離，側(cè)向散射減??；比較了鋁、鐵和石墨三種材料作為前防護(hù)錐的側(cè)向散射結(jié)果，等光程情形下，F(xiàn)e前防護(hù)錐的側(cè)向散射貢獻(xiàn)較小。(3)為了獲得足夠精確的

5、側(cè)向散射，需要比較準(zhǔn)確的擊靶電子束參量，特別是束斑尺寸和歸一發(fā)射度兩個參量。(4)后防護(hù)錐的側(cè)向散射貢獻(xiàn)相比于前防護(hù)錐和客體很小，甚至可以忽略。這些結(jié)論有助于加深對側(cè)向散射規(guī)律的認(rèn)識，從降低側(cè)向散射角度優(yōu)化雙軸閃光照相系統(tǒng)布局設(shè)計(jì)。在雙軸系統(tǒng)布局下，研究了雙軸閃光照相系統(tǒng)中的散射尤其是側(cè)向散射問題，并針對性地提出了相應(yīng)的解決方法。針對不同準(zhǔn)直角照相的情況，將側(cè)向散射與前向散射進(jìn)行比較，給出了在不考慮散射扣除的前提下側(cè)向散射帶來的密度相對

6、誤差的估算公式，定量地分析了側(cè)向散射的影響程度。結(jié)果表明，對于采用陡坡準(zhǔn)直器(準(zhǔn)直角為130。)的情況，需要考慮側(cè)向散射的影響，而對于準(zhǔn)直到銅區(qū)外邊界或以外(準(zhǔn)直角大于或等于186。)的情況，側(cè)向散射的影響可以忽略。為了考察側(cè)向散射的來源，對各種照相器件的側(cè)向散射貢獻(xiàn)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，確定了異軸的主準(zhǔn)直器、前防護(hù)錐側(cè)向散射和同軸后防護(hù)錐對這些側(cè)向散射的再散射構(gòu)成了側(cè)向散射的主要來源。對同軸后防護(hù)錐進(jìn)行了分層分析，確定了同軸后防護(hù)錐的散射規(guī)律。