波帶板X(qián)射線(xiàn)成像與電子散射用于等離子體高空間分辨診斷的數(shù)值模擬.pdf

1、在激光核聚變研究中，為了診斷燒蝕面密度輪廓、靶界面以及流體力學(xué)不穩(wěn)定性，要求1μm量級(jí)的高空間分辨診斷能力。本文使用數(shù)值模擬研究了波帶板X(qián)射線(xiàn)成像與電子束透視，以實(shí)現(xiàn)高空間分辨診斷。工作主要分為三個(gè)方面:
　　1)針對(duì)X射線(xiàn)相位型波帶板(FPZP)，基于標(biāo)量衍射理論編制MALTAB程序計(jì)算了它對(duì)點(diǎn)源的聚焦性能，獲得了波帶板分辨率、焦深、衍射效率和成像不變性等特性。在此基礎(chǔ)上，計(jì)算了FPZP對(duì)擴(kuò)展源的成像。使用最外環(huán)寬0.35μm的

2、FPZP，在放大率10倍成像條件下對(duì)毫米尺度X射線(xiàn)擴(kuò)展源成像的模擬表明，隨著擴(kuò)展源尺度的增加，像對(duì)比度降低。FPZP的負(fù)1級(jí)和0級(jí)衍射是導(dǎo)致衍射背景增強(qiáng)和像對(duì)比度降低的主要因素，從而導(dǎo)致對(duì)物方的分辨能力下降。對(duì)于對(duì)比度為1的1mm正弦調(diào)制方形擴(kuò)展源，F(xiàn)PZP成像對(duì)比度低于0.4，物方分辨能力為0.75μm。
　　2)模擬了傳統(tǒng)伽伯波帶板(GZP)在X射線(xiàn)點(diǎn)源照射下的成像，得到了它的單級(jí)衍射、分辨率、視場(chǎng)以及焦深等特性。與FPZP成

3、像相比，兩者在分辨率、視場(chǎng)、焦深等方面特性類(lèi)似。設(shè)計(jì)了環(huán)帶錯(cuò)列排布的單級(jí)衍射波帶板(SZP)，采用環(huán)帶錯(cuò)列排布結(jié)構(gòu)大大降低了二值化GZP的制作難度。數(shù)值模擬表明，其單級(jí)衍射特性、分辨率、衍射效率及離軸對(duì)稱(chēng)性等符合預(yù)期。而X射線(xiàn)SZP材料的部分透射產(chǎn)生的相移，使其衍射效率在X射線(xiàn)波段達(dá)到11.5％，高于傳統(tǒng)GZP的6.25％。
　　3)編寫(xiě)單次散射模型蒙特卡羅程序計(jì)算了電子在等離子體中散射。結(jié)果表明，MeV電子束在穿過(guò)等離子體后的電