线聚焦激光辐照栅状结构靶的发射特性

近年来,世界范围内X射线激光研究在多方面取得了较大进展,引起人们广泛的注意,特别是,其中有关提高具有潜在实用价值的复合泵浦X射线激光的增益长度积(GL值)的研究是最活跃的前沿课题之一.采用新的靶型以加速冷却是一种可能的有效途径.此外,对不同结构的靶型,等离子体不均匀性的平滑和增长是大家关注的焦点问题.本文报道了线聚焦1.05μm激光辐照具有空间周期刻槽结构的栅状靶所产生等离子体的发射特性的实验研究结果.文中从空间和时间分辨的线状等离子体轴向和侧向软X射线光谱测量,空间分辨的电子温度和电子密度诊断,以及等离子体二次谐波发射测量等角度研究了栅状结构靶与激光相互作用的物理过程.通过与平面靶比较,实验观察到若干可能的激光跃迁的轴向发射增强等重要现象,表明采用这种结构的靶将可能提高复合X射线激光的增益.     

类锂钛离子复合X射线激光

复合泵浦类锂离子方案是实现小型高效的“水窗”波段饱和放大的X射线激光器的最有希望的途径之一,近年来,各国著名实验室进行了很多重要的研究,虽然取得了很大的进展,但关于该方案的激射机制还有一些悬而未决的问题,在向短波长推进和提高增益长度积方面尚需大量的工作.在以前细致地研究纳秒级激光脉冲驱动的复合机制X射线激光的基础上,最近我们利用LF12装置输出的100ps量级脉宽驱动激光,完成了复合泵浦类锂钛离子X射线激光实验.实验结果表明,类锂钛离子4f～3d跃迁(波长为4.68nm)有明显的增益,峰值增益系数为(1.9±0.5)cm~(-1),实验结果显示了类锂方案在实现短波长激光和大GL值方面的潜力.本文实现的激光跃迁波长是迄今世界范围内用复合泵浦类锂离子方案实现放大的最短波长.     

应用于激光聚变的X射线分幅成像技术

X射线分幅相机具有高时间分辨能力和二维空间分辨率,是激光惯性约束聚变(inertial confinement fusion,ICF)实验中重要的超快诊断设备,常用于获取内爆压缩动态图像等信息.此外,该相机也可应用于Z箍缩、X射线激光、同步辐射等研究中进行瞬态信息探测.传统X射线分幅相机的时间分辨率由0.1μs提高至100 ps,空间分辨率约20 lp/mm,且实现了工程化及大画幅尺寸.随着ICF研究的深入,要求分幅相机时间分辨率优于30 ps.采用电子束时间放大技术可将分幅相机时间分辨率提高至5 ps.微电子技术的进步进一步推动了分幅相机的发展.基于CMOS芯片的单视线分幅成像系统时间分辨率为30 ps、空间分辨率为35μm.为了提高抗电磁干扰能力,最近几年发展出一种全光固体分幅相机.本文重点阐述了目前实用的微通道板(microchannel plate, MCP)行波选通X射线分幅技术及新型电子束时间放大X射线分幅技术,并对全固体分幅技术及全光固体分幅技术的未来发展进行了展望.     

纳米粉体水热制备机理的原位研究

水热合成法在制备纳米粉体材料方面具有许多独特的优势,但是由于反应在密闭容器中进行,很难研究清楚反应机理和动力学过程。利用原位检测技术,我们能够实时在线地监测反应过程,获得反应前驱体、相转变以及短寿命中间相的信息,更好地理解成核、结晶生长等动力学过程,进而为材料的可控制备提供依据。根据近年来国内外研究进展,本文全面介绍了基于同步辐射光源的能量色散分辨X射线衍射(EDXRD)、角度分辨X射线衍射(ADXRD)、X射线吸收精细结构谱(XAFS)、小角X射线散射(SAXS)、中子粉末衍射及小角散射(NPD和SANS)以及基于各种光谱(UV-Vis、Raman、FTIR)的原位检测技术和检测装置,以及纳米粉体水热制备机理的原位研究最新进展。     

激光等离子体电子密度测量的新方法

等离子体电子密度的测量是激光等离子体诊断中的基本问题,对激光核聚变和X射线激光等研究领域都很重要.特别在X射线激光研究中,由于电子密度的大小对X射线激光增益有很大影响,所以显得尤为重要.已有的测量方法有斯塔克展宽法等.这里,我们提出一种通过谱线强度测量电子密度的新方法.这可以弥补斯塔克展宽法在电子低密度区失效的不足,而且通过选择不同的元素作为测量对象,可以测量不同密度区域的电子密度.     

新型差分速度调制激光光谱技术

报道新型差分速度调制激光光谱技术的实验研究工作.利用这种新型差分速度调制激光光谱技术,测量了N+2A2ΠuΣ+g(2,0)带的跃迁谱线,得到的谱线信噪比超过500∶1,较非差分速度调制光谱技术提高60倍左右.利用这套光谱仪,观测到了CS+A2Π3/2-X2Σ+(1,0)带的高分辨电子吸收光谱,表明这种激光光谱技术在探测分子离子方面有着广阔的应用前景.     

飞秒相干反斯托克斯Raman光谱技术与细胞识别的Raman光谱显微探针技术

飞秒相干反斯托克斯Raman光谱技术高分辨率飞秒相干反斯托克斯Raman光谱(CARS)的研究涉及非线性光学、激光光谱学、超快激光技术、量子光学、原子分子物理学及计算机优化控制理论与技术等学科领域。基于超快脉冲激光的整形、放大和压缩技术,利用飞秒整形激光脉冲与特定量子体系相互作用,产生非线性光学相干反斯托克斯Raman光谱(CARS),实现特定Raman模的选择相干抑制或增强,提高了Ra-man光谱的灵敏度、选择性、频谱分辨率和空间分辨率等,可望为材料科学和生物医药等领域的研究提供全新的技术和方法。Raman光谱技术是研究材料、生物医药…     

低于20nm的SⅩ～SⅩⅥ光谱研究

在兰州重离子加速器上采用束－箔光谱技术测量了ＳⅩ－ＳⅩⅥ激光发光谱,经分析研究,辨认出３０多条光谱线。这些谱线与理论及现有的一些实验结果相符合。     

封面说明

<正>同步辐射装置是世界上运行数量最多的大科学装置,相比于常规的X射线,同步辐射具有高亮度、高准直、单色性好、相干性好等优点.同步辐射硬X射线(SRX)同轴相位衬度成像的密度灵敏度高,穿透能力强,能够实现多尺度空间分辨,在众多领域有广泛应用.该方法成像的衬度和空间分辨率与光源的尺寸和对称度、入射光的发散度和空间相干性等因素有关.目前世界上主要的SRX相衬成像束线的光源对称度都很低,制约了成像衬度和空间分辨率的进一步提     

激光内爆微球靶自发X射线时空特性

激光等离子体X射线诊断在获取内爆靶相互作用、输运和动力学信息方面起着十分重要的作用。用高时间分辨的条纹相机获得等离子体X光时间、空间发展图象则可获得对等离子体运动规律更加完整、深刻的认识。本文报道用条纹相机获得玻璃壳微球靶内爆过程中一维     

激光等离子体相互作用中的二次谐波发射

为了判别激光等离子体相互作用中发射二次谐波(2ω)的不同机制,特别是研究呈现较复杂结构的2ω谱成分的发射规律,我们已在相当宽的激光强度范围(10~(12)—10~(15)w/cm~2)、不同的激光偏振与各种激光入射角(0°,20°,45°等)情形下,系统地观察了2ω的空间分辨的后向、90°方向散射的谱及其二维     

激光聚爆玻璃壳靶的空间分辨X光摄谱结果

一、测试目的与原理 激光与等离子体相互作用的大量实验说明,被吸收的激光能量向靶的临界密度层以内的输运过程是十分复杂的,热流可能被磁场所抑制,等离子体密度分布可能被等离子体非线性效应所修正。因此,采用空间分辨X光摄谱来研究这些效应是十分必要的。此外,它对研究各种离子在不同条件下的能级跃迁与粒子数反转,进而研究产生X光受激辐射的条件等都是一项有效的工具。     

高重复频率激光等离子体软X射线光刻实验

高重复频率激光等离子体软X射线光刻术是国际上制作亚微米及深亚微米量级微器件、微结构的关键技术方法之一。目前国内尚未见有关报道。 本文建立的激光等离子体软x射线曝光实验装置(图1)主要由软X射线源和曝光室组     

Ti离子的高电离态激发光谱的实验研究

报道在中国原子能研究院HI-13串列加速器上用束-箔技术研究120 MeV的Ti离子和C箔相互作用产生的高电离态离子谱的实验结果.在120-220 nm范围, 观测到53条激发能级的发射的谱线, 其中有11条谱线是新确认的, 实验结果与激光等离子体实验和理论结果相符合.     

二次谐波发射的时间截止或迟后特性

我们曾报道过激光与等离子体相互作用中的二次谐波发射的时间积分特性(参见J.Appl.Phys.,Vol.54,1983,4902)及短脉冲(100ps)激光打靶中的时间分辨特性(参见中国科学,A辑,1984,8:475),本文将进一步报道,在较宽(底宽～1ns)脉冲激光打靶的条件下,我们所观察到的不同于短脉冲激光打靶时的二次谐波发射的新特性,特别是在时间分辨特性上的截止或迟后发射的行为。 实验仍用我所的六路钕玻璃激光装置中的一束激光辐照平面靶完成,但激光脉宽已改为FWHM～(300—600)ps,而其底宽则达ns量级。所用平面靶材料有低Z(如C,CH_2,Mg等)与高Z(如Au)两     

Al Lβ吸收边附近透过谱的奇怪振荡

厚度从几百纳米到几微米的无衬铝膜被广泛地用做软X射线的滤光片和衰减膜。例如在多靶的类氖锗软X射线激光实验中,谱线强度的变化有3～5个数量级,为保证记录底片能工作在线性区,需根据靶长的变化更换不同厚度的铝膜对实验中产生的软X射线进行衰减。又如在同步辐射软X射线波段的应用中,往往需要加很薄(几百纳米厚)的铝膜挡掉同步辐射中的可见光成分。此外,Al元素的K、L吸收边也被广泛地用于软X射线能量的定标中。 作者分别在同济大学和长春光学精密机械研究所用热蒸发和电子束蒸发两种方法制备了0.3μ到2.5μm厚的无衬铝膜。在已抛光的玻璃衬底上先蒸镀一层NaCl作为脱膜剂,然后蒸镀Al膜,经脱膜获得厚度均匀(不均匀性小于5％,在100平方毫米范围内)的无衬铝膜。杜杰,王珏等对Al膜所作的Auger谱分析表明:铝膜表面的氧化层大约有7.5nm厚,氧化的主要产物是Al_2O_3。     

全身CT装置图像重建过程

X射线CT(X-ray computerized tomography),即X射线计算机断层扫描装置,是集X射线、精密机械和计算机于一体的高级医疗仪器,目前已发展到第四代,其诊断领域也由头颅扩展到全身。     

CaF_2、SrF_2中掺Nd~(3+)的基态分裂计算

从Феофилов对CaF_2、SrFz中Nd~(3 )的萤光光谱的实验数据,以及Wyhourne等人所作的Nd~(3 )的能级(包括库仑能以及自旋轨道作用)的计算得知,Феофнлов所测得的萤光光谱是由激发态~4F_(3/2)向基态~4I_(9/2)、~4I_((11)/2)跃迁的结果;谱线分别为四条及五条。根据波函数ψ(~4I_(9/2))、ψ(~4I_(11/2))(考虑到相同J不同L间的自旋轨道作用而引起的组态混合),并利用f~3的波函数与立方场矩阵元便求得立方场的矩阵元为:     

光谱光电并行采集技术的两点新发展

目前,光谱测量技术主要向灵敏、精密、快速、快变化时间谱和空间谱分布测量等方向发展.基于串行检测的各类光电分光光度计,不同波长谱线的强度测量是不同时的;改变测量波段需要时间,从而不易解决快速问题;无法解决时间谱和空间谱测量问题;这些都是使单色仪型光谱设备无法继续发展的致命问题.解决上述问题的最好办法,是采用并行测量技术另外,并行采谱技术还具有能获得同时谱、谱空间分布等重要优点.但原有光谱并行采集设备——摄谱仪却存在灵敏度低、测量手续多、实际速度慢等缺点.因此发展了光电光谱并行采集技术,光学多道分析仪(简称OMA)是其典型代表.OMA利用了光电技术、计算机技术、光谱技术的精华,已是集光谱采集、处理、存储、显示于一身的,有快速、灵敏等许多优点的先进通用光谱测量设备,但在系统分辨率和同时谱宽方面却大不如上述的两类传统仪器.例如,现有OMA同时谱宽若为30～60nm者,分辨极限只有0.2nm左右.相比分辨极限可小于纳米,同时谱宽可为数百纳米的摄谱仪,或相比异时谱宽可很大、分辨极限也不小的单色仪型设备,这样的指标大大限制了其应用范围.     

线聚焦激光产生等离子体的X射线发射特性

在X射线激光的研究中,用高功率激光产生的等离子体是最有希望的X射线激光的工作介质。近年来已经实现的软X射线激光和正在广泛进行的许多有关短波长激光的研究中,都常常釆用柱面透镜和球面(或非球面)的聚焦透镜的组合来获得线状的激光等离子体,以便