新型波帶板用于激光等離子體X光成像的理論研究.pdf

1、本文致力于軟X光單級聚焦波帶片與軟X光單級衍射光柵相關(guān)技術(shù)研究，具體工作包括兩個方面：⑴新型二值化Gabor波帶片的設(shè)計與計算機模擬；⑵新型的軟X光譜學(xué)光子篩衍射模式的模擬和實驗表征。X光微聚焦Fresnel波帶片和軟X光衍射光譜儀在慣性約束聚變（ICF）研究，激光等離子體診斷過程之中均有非常重要的應(yīng)用。前者在ICF研究中的靶球背光照相方面以及應(yīng)用超短超強激光與靶材料相互作用產(chǎn)生的微焦點超短脈沖Kα射線源成像領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用，后者在IC

2、F和強場物理研究中的X光光譜診斷方面有廣泛的應(yīng)用。Fresnel波帶片可以看做一種多級聚焦x光透鏡，它具有多級衍射的特征。在成像中一般使用一級衍射，然而高級衍射將會迭加在一級像上，使成像質(zhì)量下降。而軟X光衍射光柵同波帶片一樣，也表現(xiàn)出多級衍射特征，大多數(shù)的軟X光衍射光譜儀都是使用一級衍射譜，但是高級衍射會迭加在一級衍射譜上，同樣給解譜帶來誤差。回顧光學(xué)標量衍射理論的基礎(chǔ)上，提出了x光單級聚焦波帶片的一種新的設(shè)計思路。新波帶片由一系列準隨

3、機分布的環(huán)帶扇形基元構(gòu)成。在每一個環(huán)帶內(nèi)，這些基元在徑向呈余弦分布，在緯度方向隨機分布，這樣的多個環(huán)帶構(gòu)成一個二值化Gabor波帶片。并用MATLAB 編寫程序?qū)λ难苌淠Ｊ竭M行了模擬。模擬結(jié)果表明：這種二值化Gabor波帶片能夠完全抑制高級衍射，光軸上只存在1 級衍射峰。說明它可以有效地消除高級衍射對成像的影響，提高成像質(zhì)量。最后對它的制作做了可行性論證。而后對中國工程物理研究院激光聚變中心曹磊峰課題組新設(shè)計的優(yōu)化型軟x光譜學(xué)光子篩的

4、設(shè)計原理和方法進行了闡述，編寫了專門的數(shù)值模擬程序?qū)ζ溲苌淠Ｊ竭M行了計算。在此基礎(chǔ)上研究了不同點陣排布，不同形狀孔徑的衍射模式，討論了譜學(xué)光子篩衍射模式的優(yōu)點和制作可行性。理論研究和計算機模擬結(jié)果表明：利用準隨機圓孔陣列和正弦分布正方孔陣列譜學(xué)光子篩可以有效地抑制傳統(tǒng)X光衍射光柵譜儀中不能回避的高級衍射。設(shè)計、制作了可見光波段的譜學(xué)光子篩，開展了這種新型元器件衍射特征的表征實驗。實驗結(jié)果表明：這種光子篩可以有效抑制第三級及更高級的衍射，