脈沖X射線源因其脈沖短、強度高等特點而被廣泛應(yīng)用于實驗物理研究,其中一類為瞬態(tài)過程診斷,主要包括透射成像和衍射成像等。透射成像通常又被稱為閃光照相,它是利用脈沖X射線源的軔致輻射,當客體為高面密度時,需要X射線具有強穿透性,X射線源輻射光子能量應(yīng)偏向高能;而當客體為低面密度時,為了提高面密度診斷靈敏度,光子能量應(yīng)偏向低能。衍射成像則是利用脈沖X射線源的特征輻射與晶體材料發(fā)生衍射,進而研究晶體材料在動態(tài)加載條件下發(fā)生的壓縮、位錯和相變等響應(yīng)特性,由于材料原子、分子間距為1-～10A,結(jié)合工程因素,決定了 X射線波長不能過短,因此光子能量也偏向低能,同時要求特征輻射強度高,單色性好。可見,不同的成像應(yīng)用對脈沖X射線源的輻射光子能量以及能譜需求不同。針對衍射成像和低面密度客體透射成像應(yīng)用需求,基于脈沖功率技術(shù)的數(shù)百kV低能脈沖X射線源是比較合適的選擇,也因此得到了國、內(nèi)外相關(guān)研究機構(gòu)的青睞,并重點發(fā)展了應(yīng)用技術(shù),取得了不少的研究成果。但同時也發(fā)現(xiàn):1)在電子與靶相互作用理論中,對脈沖X射線源的設(shè)計缺乏足夠的支撐,靶參數(shù)對輻射的影響規(guī)律認識不夠;2)針對衍射成像應(yīng)用的二極管,未見有關(guān)Kα輻射特... 

【文章來源】：中國工程物理研究院北京市

【文章頁數(shù)】：103 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２閃光照相示意??

?３００ｋＶ脈沖Ｘ射線源輻射特性及其應(yīng)用研宄???對成像造成的模糊，從而獲得該時刻的準靜態(tài)閃光Ｘ光圖像Ｗ，因此脈沖Ｘ射線源也常??被稱為閃光Ｘ光機，其基本成像布局如圖１．２所示。閃光照相中，如果客體的面密度高，??脈沖Ｘ射線源輻射光子能量應(yīng)偏向高能提高穿透能力，比如微噴現(xiàn)象的中晚期；相反則??應(yīng)偏向低能提高面密度靈敏度，比如微噴現(xiàn)象的早期。??Ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ??Ｐｕｌｓｅｄ?ｘ－ｒａｙ?＿＿＿＿＿＿－－－－一＂＂＂＂＂＂??ｓｏｍｃｅ＾＾－－??＾?Ｈ?Ｄｅｔｅｃｔｏｒ??ｖ＾ｌ??圖１．２閃光照相示意??典型應(yīng)用之二是利用脈沖Ｘ射線源的特征輻射與客體發(fā)生衍射，進而研究客體在??動態(tài)加載條件下的壓縮、位錯和相變等微介觀響應(yīng)特性，一般客體為單晶或多晶材料，??代表性衍射成像布局及結(jié)果見圖１．３。由于原子和分子的間距為１－？１０Ａ，結(jié)合應(yīng)用研宄??需求，決定了?Ｘ射線波長不能過短，因此光子能量也偏向低能，同時要求特征輻射強度??高，單色性好。??［？?Ｉ??１．?ｊ－?—Ｊ?？２〇ｌ??Ｔａｒ〇＊ｉ?Ｃｈａｍｂｅｒ?旦■??｛?ｗ?—?１１０Ｈ??Ｑｕｎ?／?〇〇＜一?二、ｙ?｜?Ｉ??一？：一??．?＾?＾?１?ｍ??＾Ｘ－ｒａｙ?Ｓｏｕｒｃｅ＾???—??＼????５?１０?１５?２０??＼?Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ?ｄｅｔｅｃｔｏｒ?ｐｏｓｉｔｉｏｎ?（ｍｍ）??圖１．３動態(tài)衍射成像布局（左）及結(jié)果（右）Ｍｍ??可見，不同的成像應(yīng)用對脈沖Ｘ射線源的輻射光子能量以及能譜需求不同。??１．１．３．成像效果影響因素??脈沖Ｘ射線源用于成像時

式中５，代表系統(tǒng)空間分辨力，慶、和艮分別表示脈沖Ｘ射線源、探測器??和客體帶來的模糊度，ｍｍ；?＆?ＺＸ?ｖ分別表示焦斑（ｍｍ）、探測器像元尺寸（ｍｍ）以??及客體運動速度（ｍｍ／ｎｓ）；?Ｚ表示Ｘ射線脈寬，ｎｓ；?Ｍ為成像放大比，定義如下［１２］：??Ｍ?＝?Ｌ－＾?（１－３）??乙１??（?Ｌｌ?＾??一一＾?Ｓｏｕｒｃｅ?ｂｌｕｒ??〇??一一?￣?—?Ｄｅｔｅｃｔｏｒ?ｂｌｕｒ??Ｘ－ｒａｙ?ｓｏｕｒｃｅ?〇ｂｊｅｃｔ??Ｄｅｔｅｃｔｏｒ??圖１．４成像模糊度示意??從式（１－２）和式（１－３）可以得出，若僅考慮脈沖Ｘ射線源部分，焦斑越孝Ｘ射??線脈寬越窄，則成像效果越好，但兩者與照射量有關(guān)，可能導(dǎo)致脈沖Ｘ射線源的技術(shù)路??徑完全不同，實際中需要綜合考慮。焦斑可以采用刀刃法、小孔相機、狹縫法等方法測??量，經(jīng)由數(shù)學(xué)方法處理后獲得等效焦斑尺寸，目前各個研宄機構(gòu)對焦斑沒有統(tǒng)一的定義，??如表。表中每列依次代表源分布類型、源半高寬、美國阿拉莫斯實驗室定義焦斑、??英國原子能武器研宄機構(gòu)定義焦斑以及極限分辨率。??表１－１同樣半髙寬下的焦斑比較??．?．?ＦＷＨＭ?ｄｔＡＮＬ?ｄＡＷＥ?ＬＲ??Ｓｏｕｒｃｅ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ???（ｍｍ）?（ｍｍ）?（ｍｍ）?（ｌｐ／ｍｍ）???Ｇａｕｓｓｉａｎ?１?１．５９８?１．２５?０．９１７??３??


本文編號：3125014