為了實現(xiàn)慣性約束聚變（ICF）靶丸幾何尺寸的高精度、高效率檢測,開展了靶丸X射線數(shù)字化成像系統(tǒng)的設(shè)計與研制。首先,分析了X射線直接投影成像和X射線透鏡耦合顯微成像的適用范圍,根據(jù)ICF靶丸尺寸小、吸收襯度弱的特點,確定了基于X射線透鏡耦合顯微成像的技術(shù)路線。然后,分析了影響系統(tǒng)成像分辨率、圖像襯度和測量效率的關(guān)鍵因素,確定了低幾何放大成像,低電壓、小焦點、高功率X射線源及高分辨CCD探測的總體技術(shù)方案,該方案能夠有效抑制相襯效應(yīng)和半影誤差,解決了現(xiàn)有X射線數(shù)字成像設(shè)備測量靶丸時邊緣擴展嚴重、尺寸測量誤差大的問題。最后,對系統(tǒng)的性能進行了分析測試,實驗結(jié)果表明,系統(tǒng)成像襯度良好,成像效率較高,分辨率優(yōu)于0.5μm。靶丸幾何尺寸的測量不確定度可達0.9μm（k=2）,滿足ICF靶丸幾何尺寸高精度、高效率的檢測需求。 

【文章來源】：光學精密工程. 2020,28(02)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

X射線直接投影成像原理

式中:Mg為樣品X射線圖像投影至閃爍片上引起的幾何放大比例,計算方法同式(1)相似;Mo為顯微物鏡組的放大倍數(shù)。改變Mg或Mo均可調(diào)節(jié)圖像的放大倍數(shù)。上述兩種X射線數(shù)字成像模式中,X射線源的焦點尺寸均是影響系統(tǒng)性能的一個關(guān)鍵參數(shù)。設(shè)焦點直徑尺寸為d,焦點引起的半影誤差Rf的計算公式可表示為[13]:

Ι=Ι 0 exp(-μ m ρx).?????? ??? (9)從式(9)可知,X射線透射強度I同穿過物質(zhì)的質(zhì)量吸收系數(shù)μm、密度ρ和厚度x相關(guān),在ρ,x相近時,μm對圖像襯度起決定性作用。圖3為C,Si的質(zhì)量吸收系數(shù)曲線,從圖中可以看出,當光子能量在10～20 keV時,兩種元素的質(zhì)量吸收系數(shù)相對差異較大,即該能量范圍內(nèi)光子對GDP(Si)靶丸具有較好的成像襯度。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]靶丸X射線光學厚度的精密檢測[J]. 王琦,高黨忠,唐興,馬小軍,王宗偉.  光學精密工程. 2019(05)
[2]基于CCD和CsI閃爍體的硬X射線成像[J]. 陸波,王于仨,楊彥佶,崔葦葦,陳勇.  光學精密工程. 2017(11)
[3]激光慣性約束聚變靶靶丸制備與表征[J]. 李波,張占文,何智兵,高黨忠,陳素芬,何小珊,趙學森,漆小波,劉一楊,王宗偉,劉梅芳,馬小軍,孟婕,馮建紅,蘇琳,陳永平,劉向東,李婧,李潔.  強激光與粒子束. 2015(03)
[4]基于透鏡耦合的X射線成像探測器閃爍體厚度對成像質(zhì)量的影響[J]. 張永興,謝紅蘭,杜國浩,陳榮昌,肖體喬.  核技術(shù). 2014(07)
[5]神光Ⅱ與神光Ⅲ原型上的輻射驅(qū)動小收縮比內(nèi)爆靶設(shè)計[J]. 江少恩,繆文勇,況龍鈺.  物理學報. 2011(05)
[6]靶丸X射線數(shù)字圖像的輪廓分析及功率譜評價[J]. 趙學森,高黨忠,馬小軍,唐永建,張林,孫濤,董申.  強激光與粒子束. 2010(12)
[7]X射線成像的相位襯度與吸收襯度分析[J]. 李然,馮盛,劉松,張學龍.  生命科學儀器. 2009(03)
[8]塑料多層靶丸X射線照相技術(shù)[J]. 高黨忠,劉元瓊,羅青,唐永建,袁玉萍,溫樹槐.  強激光與粒子束. 2004(09)



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