X射线菲涅耳波带板成像和投影型相衬成像的比较

摘要

在激光驱动惯性约束核聚变(ICF)中，激光或X射线烧蚀压缩ICF靶以得到高密度等离子体。在压缩过程中，出现在烧蚀层或与燃料层界面的等离子体流体力学不稳定性及增长会降低压缩效率。这对靶制作提出了要求，例如烧蚀层和燃料层界面的粗糙度的均方差根小于1μm。为了诊断这类制作缺陷，常采用X射线背光照相，成像的空间分辨能力要求达到1-2μm。
　　X射线衍射成像可实现近衍射极限的高空间分辨能力。本文首先通过X射线照射下的菲涅耳波带板(FZP)的参数模拟，来考察FZP环数变化、挡住FZP若干中心环对成像质量的影响。模拟结果表明FZP环数越多，成像对比度越高;被挡住的中心环数越多，成像质量越差。另外，为了与光学波段的FZP原理性实验结果作比较，我们计算了可见光入射时，菲涅耳波带板的对扩展源的成像。
　　通过解析分析和数值模拟，在钛Kα线(4.5 keV)和铜Kα线(8.0 keV)等X射线背光照射情况下，比较了菲涅耳波带板(FZP)对物体直接透视成像与投影型相衬成像。结果表明，FZP成像可实现优于1μm的高空间分辨能力，并有利于使用大尺度背光源，对高透射或弱吸收透视物体，FZP难以成像，这时可采用投影型相衬成像，并实现微米级的空间分辨。模拟了微焦点X射线源照射存在厚度起伏的薄膜靶以及密度空间调制靶的相衬成像，点光源照射下对比度的解析分析和模拟一致，还讨论了光源大小、成像距离等参数对成像的对比度和空间分辨能力的影响。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 激光驱动惯性约束聚变简介

1．2 聚变靶

1．3 流体力学不稳定性

1．4 靶丸及流体力学不稳定性的诊断

1．5 论文内容安排

第二章 X射线成像诊断方法与X射线折射率

2．1 X射线成像诊断方法

2．2．1 针孔相机

2．2．2 Kirkpatrick-Baez显微镜

2．2．3 菲涅耳波带板成像

2．2．4 相衬成像

2．2 X射线折射率

2．2．1 折射率

2．2．2 波传播的位相变化和吸收

2．3 本章小结

第三章 菲涅耳波带板成像的参数模拟

3．1 菲涅耳波带板成像原理

3．1．1 菲涅耳半波带

3．1．2 利用半波带法求解衍射积分公式

3．1．3 菲涅耳波带板

3．1．4 菲涅耳波带板成像模拟方法

3．2 菲涅耳波带板前加一小孔对成像的影响

3．3 菲涅耳波带板环数变化对成像的影响

3．4 遮挡菲涅耳波带板中心若干环对成像的影响

3．5 可见光波段菲涅耳波带板成像模拟

3．6 本章小结

第四章 背光透视下菲涅耳波带板成像与投影型相衬成像的比较

4．1 波带板成像

4．2 投影型相衬成像

4．3 两种成像的比较

4．4 本章小结

第五章 靶不均匀性的相衬成像

5．1 参数设置

5．2 靶不均匀性的相衬成像

5．3 成像距离和光源大小对相衬成像质量的影响

5．4 相衬像和靶不均匀性的对应

5．5 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

在读期间参加的研究课题及取得的学术成果