X光导管传输特性的蒙特卡罗模拟

 X光在导管中的传输性能是设计X光透镜的基础。在研究X光导管传输理论基础上，建立了X光在导管中传输的射线跟踪方法，编制了蒙特卡罗模拟计算程序。对具体的模型，计算给出了导管的传输效率随X光源与导管入口面的距离、导管直径和曲率半径的变化关系。模拟表明：直圆柱导管的传输效率随导管直径增大而减小，随Ｘ光源所在平面与导管入口面之间的距离增大而增大；弯曲圆柱导管的传输效率随其曲率半径的增大而增大，当曲率半径趋向无穷大时，X光在弯圆柱导管的传输效率趋向于直圆柱导管的传输效率。利用编制程序计算得到的传输效率与实验结果符合较好。     

微通道板2.0～5.5 keV X射线透过率标定

 在北京同步辐射3B3中能X射线束线2.0~5.5 keV能段对微通道板(MCP)透过率进行了测量标定。实验表明,MCP在2.0 keV的低能段处和5.5 keV的高能段处的透过率较高,而中段较低。对MCP透射和X光在MCP毛细导管列阵中的全反射两种机制进行了物理建模,分别计算验证。结果发现:X光在毛细导管内掠入射会产生全反射,且能段越低反射率越高;MCP透过率特性正是MCP特殊的结构和材料造成的,为透射和反射两种机制共同贡献的结果,低能端主要来自X光在毛细导管中的全反射贡献,高能端主要来自透射贡献。     

用于高能X光测量的Si-PIN阵列探测器

设计了用于高能X光测量的小面积PIN硅光电二极管线列探测器,通过理论计算和EGSnrc蒙卡软件模拟分析了Si-PIN的探测灵敏度、线性电流和时间响应。根据理论研究可知,该探测器适用于大注量率、高能轫致辐射光的空间分辨力(3 mm)和时间分辨力(8 ns)的测量。并在理论设计的基础上进行了部分实验,采用小面积PIN硅光电二极管和放大电路,在"神龙一号"直线感应加速器上进行高能X光的测量,初步得到了PIN硅光电单元的响应结果,为线列小面积PIN光电管阵列的实用设计提供优化基础。     

CsI光阴极在10-100 keV X射线能区的响应灵敏度计算

为了满足10-100 keV高能X射线光电探测器研究的需要,对CsI光阴极在该能量范围的响应灵敏度进行了研究.基于高能量X射线光子与材料相互作用的物理过程,分析了康普顿散射等效应对CsI响应灵敏度的影响.推导了CsI的响应灵敏度与二次电子平均逃逸深度和光阴极厚度的关系式和二次电子平均逃逸深度与入射光子能量的关系式,计算了CsI在10-100 keV范围内的响应灵敏度,计算结果与实验测试数据相符,验证了分析与推导的可靠性.根据计算可以获得不同入射X射线能量下CsI光阴极的最佳厚度,从而为高能X射线光电探测器的设计优化提供了理论参考.     

空腔靶X光发射特性研究

在“神光”装置上对几种类型的空腔靶进行了激光打靶实验,我们利用亚千X光透射光栅谱仪(TGS)、针孔相机(PC)、以及平响应X光二极管(P-XRD)对激光等离子体X光发射特性进行了研究。基本上弄清了空腔靶源区、向爆区X光发射特性。为激光间接驱动内爆的理论数值模拟和靶的优化设计提供了实验依据。     

基于平面孔靶对本底X光及激光挂边的研究

在神光-Ⅲ和神光-Ⅲ原型装置上基于平面孔靶研究了激光挂边及本底X光发射情况。能量卡计直接测量激光挂边份额;X光针孔相机给出本底X光发射的空间图像;平响应X光探测器测量本底X光的强度。实验结果表明:在神光-Ⅲ原型上800 m注入孔时,针孔图像中本底X光计数与黑腔漏失辐射流计数的比值约为1.2%;在神光-Ⅲ上1000 m注入孔时,平响应X光探测器测得的本底X光干扰的峰值约为2.7%,能量卡计测得的激光挂边份额约为2.6%。此外,根据神光-Ⅲ的实验参数模拟计算了激光挂边份额和本底X光的干扰。与实验结果的对比说明了该模型的正确性,可以用该模型评估激光挂边及本底X光发射情况,同时可以用该模型指导注入孔尺寸的选择。     

X光能谱与能量精密测量系统与线谱诊断

新型XRD不论是响应特性，还是外形体积，都必须满足谱仪小型化的要求。其次，需考虑色散元件，谱仪仍采取滤波法。由于三倍频打靶M带辐射强度大幅度提高，高能尾部对输出信号的贡献很大，所有探测道都必须抑制高能尾部，用掠入射平面镜截止的能量就更高。用平面镜截止高能X射线的途径：一是平面镜使用高原子序数材料，二是减小掠射角。     

软X光能谱仪探测元件晌应曲线标定

报道了软X光能诺仪探别元件的能量响应曲线标定工作．实验利用北京同步辐射装置-3W1B束经及反射率计靶室，在束流40—80mA、贮存环电子能量2.2GeV专用光运行模式下，在150—1500eV能区的四个能段，做了铝阴极X射线二权管、滤光片及擦入射平面反射镜能量响应标定实验，通过实验数据比对及分析，最终给出X射线二极管在不同能量段最大可能的测量误差范围。     

均匀线状激光等离子体X光单色源和软X光胶片响应特性的标定

利用均匀线聚焦激光产生的等离子体和软X针孔透射光栅谱仪获得了均匀的线状软X光单色光源.在这一光源基础上,利用加阶梯膜的新方法首次标定了国产无保护层5F软X光胶片在软X光波段的响应特性.     

转换屏背底散射对图像对比度的影响

在X光图像探测系统中，通常采用把X光转换为可见光、对可见光进行探测的方法来完成对X光的探测。在转换过程中，一般采用各种类型、结构的荧光屏来完成将X光转换为可见光的过程，而在高能X光的探测系统中，则常采用量子效率高、原子序数大的材料如CsI：T1晶体作为转换屏。由于转换屏存在一定的厚度，所发出的可见光将会在转换屏内部进行全方位的传播，一部分照射到转换屏背底的可见光被散射后进入图像记录系统，     

Response of Bending Capillaries to Soft X-Ray with Energy around “Water Windows”

The method of bending capillaries to limit higher energy X-ray is a possible way to select X-ray energy. Calculation and measurement using synchrotron radiation source indicated that the transmission efficiency of X-ray in "water window" through capillaries can be higher by a factor of 5 than that of X-ray with energy higher than “water window”.     

激光软X射线高速显微技术的现状与发展

软X射线显微技术可使活的生物样品成象。与电子显微镜相比,它具有低的损伤和强的穿透能力,而且分辨率高于光学显微镜。利用“水窗”波段的X射线(0.28-0.53 keV),样品可以在其自然状态下或有培养物的环境下成象。与电子显微镜有关的一些样品准备程序(如固定、脱水、着色等等)都可以避免。它在光学和电子显微镜之间是一个重要的补充。本文阐述了软X射线显微技术的原理、类型和未来的发展。     

微型X射线管出射谱特征研究及Be窗厚度确定

微型X射线管已广泛应用于现场元素分析、放射性医疗等领域,对于微型X射线管铍窗,普遍认为除保证管内真空外,应越薄越好。采用蒙特卡洛方法,模拟了从50～500 μm范围内共13个Be窗厚度的微型X射线管出射X射线谱。按照在应用中的作用,将出射X射线划分为不同能量段进行分析。通过分析谱线特征,发现Be窗厚度应依据其应用要求合理选择。因此,提出了K系特征X射线与轫致辐射强度的比值和低能射线与激发射线计数比值等参量作为评价Be窗厚度最优化的判断依据。除上述评判指标外,铍窗的厚度最优化选择还应考虑Be窗对不同能量X射线的屏蔽效果。依据模拟结果分析,原位(现场)X射线能量色散荧光分析应用中,Be窗厚度约250 μm的微型X射线管最为合适。与50 μm铍窗厚度出射射线相比,71.66%低能原级X射线被屏蔽,5~50 keV能量原级X射线仅有21.31%被屏蔽,低能射线强度占总X射线比值小于10%,且K系X射线占激发射线的比例仍保持较高的水平。因此,采用250 μm铍窗厚度的微型X射线管作为能量色散激发源,能保证探测器探测的有效信号比值较高,低能X射线对探测器的能量分辨率的影响最小,而且能量色散分析谱线的散射本底相对强度处于较低的水平,从而保证元素分析结果精准度。对于放射性治疗的应用中,则铍窗厚度越薄越好,此时,低能X射线具有较高的通量,能保证辐射剂量在治疗组织中剂量的集中。     

软X射线光导纤维传输特性

 为优化设计软X射线聚束透镜，使之与软X射线源配合能最大限度地获得高强度软X射线束，在北京同步辐射装置软X光站3W1B束线上，对不同能量软X射线（50～1 500 eV）在不同规格毛细管光导纤维中的传输特性进行研究。研究结果表明：玻璃毛细管对软X光有较高的传输效率，毛细管内径越小，曲率越小，光子能量越小，则传输效率越大；使用含硼（B）量高的DM308型号玻璃材料拉制成内直径为0.45 mm﹑外直径为0.6 mm的毛细管组成的软X光聚束透镜有较高的传输效率，该规格毛细管可以将能量为250 eV的X射线传播方向改变26°后，其出射能量是入射能量的12%；使用由该规格毛细管设计的软X射线聚束透镜同软X射线点光源组合，收光角可以达到30°，透镜焦点处的功率密度是不使用透镜时的104倍。     

Al窗Ag靶微型透射式X射线管模拟与性能分析

微型透射式X射线管广泛应用于能量色散X射线荧光分析领域,具有体积小、功耗低、X射线发射效率高等特点,可作为手持式X射线荧光分析仪器的激发源。目前常用铍(Be)作为出射窗材料,成本高,而且有毒性。同时为减少低能散射射线,在射线管前端放置铝(Al)作为过滤窗。本文拟采用Al为微型透射式X射线管出射窗材料,透射高能射线,屏蔽低能散射射线,降低制作成本和难度。文中采用蒙特卡洛模拟软件MCNP5模拟计算不同银(Ag)靶厚度和Al窗厚度的X射线管输出谱。结果表明,Al窗对低能射线的屏蔽作用强于对高能射线的屏蔽作用,在Al窗厚度超过1.5 mm时,低能射线完全被屏蔽,高能射线有部分透射。通过和已有研究成果[1,5]对比分析,在Ag靶厚度为2 μm,Al窗厚度为0.8 mm时,低能射线所占的比例仅为0.087 8%,高能射线产生率为0.002 73%,既能有效屏蔽低能射线,又能保证高能射线较高的出射率,能够满足野外现场能量色散 X射线荧光分析的需要。     

类锂氯离子和钾离子软X射线激光光谱理论计算

本文采用Hartree-Fock自洽场方法,从理论上计算了类锂氯离子和类锂钾离子可能实现软X射线激光的有关能级能量及跃迁谱线性质:跃迁波长、跃迁几率和振子强度。计算结果表明,类锂钾离子的部分跃迁非常有可能实现软X射线激光,并且其中有三条谱线的波长已进入水窗。     

激光与相对论电子束相互作用中阿秒X射线脉冲的产生

本文对激光与相对论电子束相互作用产生的阿秒X射线脉冲进行了研究.阿秒X射线脉冲是由于激光被相对论运动的电子束经过汤姆孙后向散射产生的.讨论了等离子体参数对产生的阿秒X射线的影响.发现其波长随着入射激光的频率的增加或电子束的速度增加而减小.选择合适的参数还可以获得"水窗"波段的X射线.还讨论了相对论电子束的密度与其前沿的密度梯度的大小对所产生X射线的转化效率的影响. 关键词： 阿秒X射线脉冲 汤姆孙后向散射 超强激光 相对论电子束     

Feasibility of a laboratory X-ray laser pumped by ultrashort UV laser pulses

In order to allow widespread application of soft X-ray lasers there is a strong effort worldwide to use as small as possible pump lasers for plasma production. Short pulse lasers ( 1 ps), particularly in the UV, have attracted much interest, since extremely high intensities (up to 10¹⁸ W/cm²) can be achieved with a relatively high repetition rate. In this article we discuss their merit for soft X-ray laser pumping and possible solutions to the specific problems, for instance pulse front distortion, nonlinear absorption in window materials, plasma formation by short laser pulses and the relatively low total pump energy.     

Lixiscope及几种材料的X射线吸收特性研究

介绍Lixiscope及模拟系统,测量了钛片(Ti)、玻璃板、镍片(Ni)和铝片(Al)对峰值能量为40keV的X射线的吸收持性,指出平板式X射线像增强器输入窗口材料选择的原则。     

不同激发方式对能量色散X射线荧光法测铀的影响

针对能量色散X射线荧光法测铀过程中存在自激发效应对测量结果产生干扰的问题及以往测铀仅使用放射性同位素源作为激发源的测量限制,利用微型X射线对铀矿样品进行自激发效应测量,并分别将109Cd,241Am,微型X光管三种不同激发源测量铀矿样品的结果进行比较分析。结果表明,自激发效应产生的特征X射线峰面积计数仅为有源条件的0.01%以下,属统计涨落范畴,对测量结果的干扰可忽略不计;109Cd源由于其特征射线能量22.11和24.95 keV均在L_α吸收限能量21.75 keV附近,激发光电截面最高,相应的荧光产额也高,故109Cd源相比于241Am源对铀元素的激发效率更高;241Am源测量误差明显大于109Cd源的测量误差,原因是铀的L系能量特征峰与241Am源特征射线26.35 keV的散射峰能量区叠加,造成实测谱线本底偏高;X光管作激发源的铀矿样品中铀含量与化学分析结果之间的误差在10%以内,仅为同位素源激发X射线荧光分析误差的一半,且X光管激发谱峰面积计数值明显大于源激发条件下的峰面积计数,说明X光管作激发源的测铀质量优于源激发模式。