本文關(guān)鍵詞： 激光康普頓散射 X/γ射線源 相互作用腔 連續(xù)可調(diào) 能量定標 γ光CT　出處：《中國科學(xué)院研究生院(上海應(yīng)用物理研究所)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：激光康普頓散射(Laser Compton Scattering-LCS)光源具有高通量、準單色、短脈沖、高極化度、可小型化等特點。其在基礎(chǔ)科學(xué)研究,醫(yī)學(xué),工業(yè),材料乃至國家安全領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用。目前,LCS光源的實驗及應(yīng)用研究已成為國際上的研究熱點。根據(jù)國際發(fā)展趨勢和國內(nèi)用戶需求,我們提出在上海光源大科學(xué)平臺上建設(shè)高性能的LCS伽瑪光裝置—上海激光電子伽瑪源(Shanghai Laser Electron Gamma Source-SLEGS)。SLEGS研制中的關(guān)鍵技術(shù)難題有:(1)高真空下激光入射角連續(xù)可調(diào)技術(shù),(2)滿足激光入射角連續(xù)可調(diào)的同時保證激光和電子的μm量級位置同步和ps量級時間同步。為此我們提出研制SLEGS的樣機SINAP-III,在樣機上實驗新的技術(shù)手段,為SLEGS的建造積累經(jīng)驗。在此背景下,本文在LCS光源的研制和LCS光源的γ光應(yīng)用這兩方面做了較為深入的研究。在光源的研制方面,本文首先介紹了整個SINAP-III光源研制中各個子系統(tǒng)的研制進展。之后詳細講解了對其中核心部件相互作用腔的設(shè)計過程。本論文提出了一個適用于真空內(nèi)旋轉(zhuǎn)的光路結(jié)構(gòu),并針對SINAP-III的設(shè)計指標要求和實際的實驗空間限制對光路的元件的布局做了優(yōu)化。同時,設(shè)計了相關(guān)的調(diào)節(jié)和觀測部件,并對各部件的精度提出了要求。這一設(shè)計實現(xiàn)了大范圍(20°-160°),高精度(步長小于0.01°)的激光入射角調(diào)節(jié),是連續(xù)、精確(能量調(diào)節(jié)精度優(yōu)于0.1%)調(diào)節(jié)LCS光能量的新途徑,可以推廣到其他的LCSγ光源裝置上,極大地拓展LCSγ光源的能量范圍。在光源的應(yīng)用方面,本論文提出了一種基于LCSγ能譜的康普頓邊的能量定標方法學(xué)。該方法可以在大能量范圍內(nèi)對特定能量的鄰域做非常小步長的定標,解決了γ探測器高能端用外推插值法時由于探測器響應(yīng)的線性度變差帶來的偏差。本文用SINAP-III的設(shè)計參數(shù)做了模擬測試,定標的相對不確定度δEmax在25keV到300keV的范圍內(nèi)小于1.6%,在300keV到740keV的范圍內(nèi)小于0.5%。本論文開展的另一項LCSγ光源的應(yīng)用研究是基于LCSγ光的CT。該研究是在目前全球最亮的LCS光源HIGS上完成的。我們優(yōu)化了光源能量,設(shè)計了測試用的模型和曝光時間,并對透射投影的γ光強度做了歸一化修正。經(jīng)過實驗測試,模型重建后的空間分辨率優(yōu)于1mm(10Lp/cm),對比度分辨率優(yōu)于0.03mm-1,可以實現(xiàn)較準確的元素分辨。
[Abstract]:Laser Compton Scattering-LCSs have high flux, quasi monochromatic, short pulses and high polarizability. It can be miniaturized. It has important applications in basic scientific research, medicine, industry, materials and even national security. The experimental and applied research of LCS light source has become a hot spot in the world, according to the international development trend and the domestic user demand. We propose to build a high performance LCS gamma ray device on the Shanghai Light Source platform, which is called Shanghai Laser Electron Gamma Source (. The key technical problems in the development of Shanghai Laser Electron Gamma Source-SLEGS).SLEGS are: 1). Laser incident angle continuously adjustable technology in high vacuum. 2) the laser incident angle can be adjusted continuously, and the position synchronization of laser and electron at 渭 m level and the time synchronization of PS magnitude are ensured. Therefore, a prototype SINAP-III of SLEGS is proposed. To test new technical means on the prototype, to accumulate experience for the construction of SLEGS. In this paper, the development of LCS light source and the application of 緯 light of LCS light source are studied in depth. This paper first introduces the development of each subsystem in the development of SINAP-III light source, and then explains the design process of the interaction cavity of the core components in detail. The structure of a rotating optical path in a vacuum. According to the design requirements of SINAP-III and the actual experimental space constraints, the layout of the light path elements is optimized. At the same time, the related adjustment and observation parts are designed. The requirements for the accuracy of each component are put forward. The design achieves a wide range of 20 擄-160 擄and a high precision (step less than 0.01 擄) laser incident angle adjustment, which is continuous. A new way to adjust LCS light energy accurately (energy regulation accuracy is better than 0.1) can be extended to other LCS 緯 light source devices. The energy range of LCS 緯 light source is greatly expanded. In this paper, an energy calibration method for Compton edge based on LCS 緯 energy spectrum is proposed. This method can be used to calibrate the neighborhood of specific energy in a large energy range with very small step size. The deviation caused by the linear variation of the detector response is solved when the extrapolation interpolation method is used at the high energy end of the 緯 -detector. The design parameters of SINAP-III are used to do the simulation test in this paper. The relative uncertainty 未 Emax of calibration is less than 1.6% in the range of 25keV to 300keV. In the range of 300keV to 740keV, it is less than 0.5 Kev. Another LCS 緯 light source applied in this thesis is based on LCS 緯 light. This study is the brightest L in the world at present. CS light source on the HIGS. We optimized the light source energy. The model and exposure time were designed, and the intensity of 緯 -ray of transmission projection was normalized. The spatial resolution of the reconstructed model was better than 1mm / 10Lp / cm after experimental test. The contrast resolution is better than 0.03mm-1, which can achieve more accurate element resolution.
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(上海應(yīng)用物理研究所)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN24

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本文編號：1467553