X射线毛细管光学透镜的发展

X射线毛细管光学透镜是一种非常重要的X射线器件,可以有效地实现X射线的聚焦和准直。介绍了X射线毛细管光学主要理论及其发展过程,论述了X射线毛细管光学透镜的参数和主要用途,探讨了透镜的制造工艺及其改进方法。     

X光透镜在同轴X光位相成像中的应用

介绍了同轴X光位相成像的基本原理,说明了位相成像与普通吸收成像的区别;初步研究了X光透镜在位相衬度成像中的应用,利用整体会聚X光透镜将大焦斑光源汇聚为微焦斑,从而使出射的X光满足位相衬度成像所需的空间相干条件,得到了较好的实验结果,为进一步研究X光透镜在该领域的应用打下了基础.     

毛细管X光平行束透镜坪区特性的研究

玻璃对X射线的折射率接近1,无法使用传统的光学透镜对其进行会聚或平行调控．将大量毛细管按照一定方式排列组合,在符合全反射原理的情况下,对点X光源发射的X射线进行调控;着重于研究整体毛细管X光平行束透镜,利用光线追迹法进行数值模拟,设计仿真模拟程序,模拟出X射线在整体毛细管X光平行束透镜中的传播路径;通过改变毛细管的子管参数和排列方式,使毛细管X光平行束透镜的出射光束出现光束坪区,并设计出出光均匀性80%以上的毛细管X光平行束透镜;通过试验分别使用等径和变径毛细管X光平行束透镜对X点光源进行成像,验证了变径优化对出射光束均匀性的改善作用,其中变径X光平行束透镜的出射光束的发散角低至11.7 mrad．      

整体平行束X光透镜及其在X射线衍射技术中的应用

使用整体平行束Ｘ光透镜和准直管在Ｓｉ（１１１）晶体上进行Ｃｕ－Ｋα辐射的衍射实验,实验结果表明：在相同Ｘ光源功率条件下,使用整体平行束Ｘ光透镜比使用准直管测量的衍射峰强度提高了近４倍。     

大口径椭球型单管X射线聚焦镜设计与仿真

针对同步辐射光源点到样品距离长的特点,设计了镀膜与非镀膜这2种大口径椭球型单管X射线聚焦镜,并利用带有面型误差模型的仿真程序模拟了这2种大口径椭球型单管X射线聚焦镜的聚焦性能．结果表明:镀Ir膜的大口径椭球型单管X射线聚焦镜的入口直径、焦斑尺寸、焦深分别为19.0 mm、7.1 μm和0.2 mm,接收立体角约为未镀膜聚焦镜的3倍;未镀膜聚焦镜的入口直径和焦斑尺寸分别为15.0 mm和6.4 μm,焦深为镀Ir膜聚焦镜的4倍．分析了大口径椭球型单管X射线聚焦镜的面型误差对其焦斑尺寸的影响,讨论了大口径椭球型单管X射线聚焦镜的应用前景．      

反常X射线脉冲星可能的高能辐射

 利用新的外间隙模型研究了反常X射线脉冲星可能的高能辐射.在该模型中,考虑了磁场几何效应对高能辐射的影响,同时利用平均半径〈r〉处的外间隙大小表示外间隙的特征大小,〈r〉是磁倾角α的函数.这样外间隙大小可以表示为f(P,B,〈r〉(α)),它是周期P,磁场B和平均距离〈r〉的函数.利用该模型计算了反常X射线脉冲星的γ射线的光度和流量,并与以前的计算结果进行比较,分析了考虑磁场几何效应所产生的结果.最后利用该模型计算了几颗典型反常X射线脉冲星(如:4U 0142+615(AXP 0142+615),1E 1841-045,PSR J1809-1943)可能的高能辐射.     

椭球形单毛细管在材料微区分析中的优化

介绍了旋转椭球单毛细管的传输特性,并围绕其在材料的微区分析领域中的应用进行优化设计.用模拟计算的方法,计算了点光源和面光源条件下椭球管传输性能随管长、截取位置变化的规律,并计算得到300μm 面光源条件下椭球管最佳光强增益条件:椭球管参数半长轴250mm,半短轴0.5mm,管长200mm,会聚光斑40μm,光阑尺寸100μm 时增益为175倍.经椭球管会聚后出射的X射线焦斑尺寸更小,功率密度增益更大,显著提高了分辨率,更有利于材料的微区分析.      

以金属为反射面的单毛细管X射线光学元件

讨论了X射线反射材料和反射材料表面粗糙度对毛细管光学元件传输效率的影响,介绍了近年来以金属为反射面的单毛细管光学元件的研究进展,并对该类元件的未来发展进行了展望.     

高能炸药的X射线及γ射线探测安全性研究

为解决X射线、γ射线探测技术在高能炸药属性、状态特征测量中的应用安全性疑虑,提高检测速度,采用了常用工程应用数学指标,分别从单个高能炸药分子与光子的作用几率和高能炸药对光子能量的吸收角度,得到了采用X射线、γ射线探测高能炸药属性、状态特征时的辐照强度阈值. 研究结果表明,目前工业常用的辐射探测方法可以安全地应用于高能炸药,且在确保量级不大于104 W/m2时,可安全地进一步提高高能炸药的辐照强度.      

高能X射线源尺寸测量方法的Monte Carlo模拟

介绍了对X光源尺寸的测量原理。在高能X射线情况下,利用Monte Carlo模拟法确定测量X光源尺寸的狭缝法、刃边法和Roll-Bar法的适用性,指出刃边法和Roll-Bar法可以直接用来测量光源尺寸,而狭缝法需要借助于Monte Carlo计算才能得到所需要的结果。根据实验测量的图像波形,得到实际轫致辐射源的半高全宽(FWHM)大于3.0 mm。     

高能X射线成像系统固体探测器模块的设计

常规的阵列探测器用于高能X射线成像系统时,由于射线能量的增大会出现许多新的问题,设计时必须综合考虑多个方面的要求。在MonteCarlo估算的基础上,设计了若干由CdWO4晶体耦合光电二极管形成的线性阵列探测器模块。射线源采用直线加速器,最大能量9MeV。探测器呈模块化结构,每个模块16个通道,通道间距1.3mm。CdWO4晶体尺寸0.8mm×5mm×30mm,晶体间放置铅隔离层以减小串扰。模拟得其探测效率达70%,能量沉积率30%,而串扰率小于5%。模块加工完成后,分别在60Co、6MeV和9MeV加速器下进行了测试,证明其满足成像系统的要求。     

一种高效红外吸收和能量转换涂层的制备与表征

采用固相高温烧结法制备一种可以高效吸收和热能转换的红外功能涂层用填料,借助扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对涂层填料的形貌、结构进行表征,系统分析涂层材料的物化性能,并对其在燃气传热过程中的实际节能效果进行验证.结果表明:合成的Fe-Mn-Cu体系红外填料具有较高的发射率,用其制备的红外涂层具有较强的耐酸碱性能、较好的附着能力以及较高的耐冲击强度.红外辐射与吸收的匹配程度对燃气的使用效率有重要影响,在金属Al表面涂覆后,使用普通燃气燃烧器可使燃气使用效率提高10.3%,而与红外燃烧器搭配使用时,燃气使用效率提高21.7%.     

矩阵法研究拼接光栅的远场特性

光栅在许多应用场合中需要有较大的尺寸.光栅拼接技术是目前国内外广泛采用的解决光栅尺寸的技术途径之一.拼接光栅尺寸大,能负载的能量也比普通的有限口径光栅压缩器的大N×M倍,但同时引入了波前畸变,从而影响聚焦光束的时间、空间特性.利用矢量法分析拼接子光栅在存在调节偏差的情况下的远场分布特性,结果表明,任何偏差最终对焦斑的影响在空间域上都与位移偏差的作用等效,偏差量应根据应用控制在一定精度范围内,并给定实验参数,模拟计算了相应的各维偏差的设计精度,为拼接系统的检测提供了理论依据.     

实验室正透镜焦距测量方法之CCD成像技术的运用

对CCD成像技术引进实验,此做法不仅提高效率,而且将光学技术、光电转换技术、计算机软硬件技术相结合,对同学的实验心理产生积极的影响,锻炼了学生在实验过程的分析能力。     

一株絮凝剂产生菌的筛选鉴定和培养条件优化

通过高岭土悬浊法考察微生物絮凝剂产生菌的絮凝活性,采用平板划线法从土壤样品中分离得到一株具有较高絮凝活性的菌株C412。根据菌落形态观察、生理生化实验和16S r DNA序列相似性比对,判定菌株C412为解淀粉芽孢杆菌。通过单因素法优化培养基,发现可溶性淀粉为最佳碳源;硫酸铵和牛肉膏复合为最佳氮源;添加适量的Na+和Mg2+有益菌株生长和絮凝活性提高。优化后的培养基组成为:15 g/L可溶性淀粉、1 g/L牛肉膏、3 g/L硫酸铵、1 g/L Na Cl、0.05 g/L Mg SO4·6H2O、5 g/L K2HPO4、2 g/L KH2PO4(p H=7)。菌株C412在此培养基中生长17 h后,菌体浓度(OD600)达到最大(3.18),其最大絮凝活性可达95.53%。从发酵上清液中提取的生物絮凝剂耐热区间(4~60℃)和体系工作p H范围(4~13)较为广泛。     

一类梯度折射率微球透镜成像质量的评价

应用光线追迹的方法对一类用悬浮扩散共聚法制成的聚合物球对称梯度折射率微球透镜进行纵、横向球差的理论计算。结果表明:这类梯度折射率微球透镜成像的纵、横向球差较均匀介质球透镜大幅度降低,适合应用于集成光学和微小光学系统。进一步计算提示,若将这类梯度折射率微球透镜球心至表面折射率的差值提高到(理论预期的)0.04左右,成像质量将能得到更大的改善。     

高功率轫致辐射X射线转换靶设计?

基于一台能量为9 MeV、平均流强为125μA的高功率电子直线加速器,开展了轫致辐射X射线转换靶设计工作.转换靶为内靶设计,电子束流为非扫描式点源入射.选取钨(W)为转换靶材料,优化设计了靶材的厚度和靶体的冷却结构;并采用有限元方法分稳态和瞬态两种方式分别模拟计算了转换靶的温度分布.结果表明,转换靶局部最高温度约为970℃,平均温度约为430℃,在真空环境中该转换靶可以稳定工作.最后采用蒙特卡罗程序MCNP计算了转换靶产生X射线的剂量分布以及能谱分布,结果表明,在转换靶正前方1m处,X射线的吸收剂量率约40Gy·min-1.