1 中国科学院上海应用物理研究所, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院上海高等研究院, 上海 201210
设计了一个以蓝宝石晶体作为布拉格反射镜构成的谐振腔系统,控制X光脉冲辐射束的状态以实现其在一个开放腔中的稳定传输,进而形成振荡。以两块平面晶体布拉格反射镜构成的开放稳定腔系统为模型,通过计算其传输矩阵和分析辐射束横向稳定性条件,得到了谐振腔中两块透镜的焦距和间距的关系。优化该谐振腔系统设计参数使之满足增益最大化条件,即辐射束瑞利长度ZR与电子束聚焦参数Zβ匹配。使用X射线追迹软件SHADOW进行光学追迹模拟。模拟结果显示,辐射束在整个谐振腔系统中传输的单程损耗小于20%,在谐振腔中振荡一个周期后的状态与初始状态虽然有所差异但仍可接受。模拟结果表明了该谐振腔系统光学设计参数的可行性。
光学学报
2022, 42(11): 1134017
1 中国科学院上海应用物理研究所上海光源, 上海 201800
2 中国科学院上海高等研究院上海光源, 上海 201204
3 上海海事大学物流工程学院, 上海 201306
4 中国科学院大学, 北京 100049
利用晶体高指数面的衍射消除了分析晶体带宽及聚焦光束角发散的影响,提出了聚焦条件下光束线能量带宽的检测方法。采用DuMond图解析了光束能量带宽的测量过程,并在上海光源硬X通用谱学线站搭建了检测系统。在相同能量和衍射角条件下,利用晶体的不同高指数面分别测量了聚焦光束的能量带宽;当光束能量为10 keV时,利用Si(555)测量了准直镜压弯过程中光束线能量带宽的变化,消色散配置时测得光束能量带宽最佳值为1.50 eV,与Shadow程序追迹计算的1.40 eV相比,差值控制在10%以内。结果表明,晶体的高指数面衍射可用于同步辐射聚焦光束能量带宽的高精度测量。
X射线光学 聚焦光束的能量带宽 晶体高指数面 消色散和色散配置 DuMond图 光学学报
2020, 40(19): 1934001
中国科学院上海应用物理研究所, 上海 201800
提出了一种基于一定频率内平均吸收的太赫兹(THz)波振幅成像新方法。 太赫兹波频率在0.1～10 THz之间, 波段位于红外和微波之间。 太赫兹波成像技术的一个显著特点是信息量大, 如何对每个样品点的大量信息进行处理提取有用信息重构出样品的图像是一项关键技术。 选用中间挖空有“THz”字样的白纸为样品作太赫兹波成像研究, 首先探讨了时域和频域上几种常用太赫兹波振幅成像方法所反映的样品信息及其特点, 进一步使用提出的基于一定频率内平均吸收的太赫兹波振幅成像新方法对样品进行图像重构。 实验结果表明这种新方法可以很好的反映样品的真实信息, 反映了样品在一定频率范围内由于吸收而引起的效果的综合, 与吸收系数和厚度相关, 离散效应得到了很好的消除, 相对几种常用的太赫兹波振幅成像方法能够得到更清晰的图像。 此新方法尤其适用于结构简单的样品, 能够成为几种常用振幅成像方法的有力补充。
太赫兹波 时域谱 振幅成像 平均吸收 Terahertz wave Time domain spectroscopy Amplitude imaging Mean absorption 光谱学与光谱分析
2015, 35(12): 3315
中国科学院上海应用物理研究所上海光源, 上海 201204
同步辐射红外光源具有宽光谱范围、高准直性、高亮度等特点。相比于传统的红外热光源，同步辐射红外光源的尺寸非常小，空间分辨率可达到衍射极限。为了得到准确的空间分辨率信息，对上海光源BL01B1红外谱学显微光束线站的空间分辨率进行了测试。使用刀片法和鉴别率板对上海光源BL01B1红外谱学显微光束线站水平和垂直方向的空间分辨率进行了详细测量，两种测试方法的结果都表明在所测的中红外波段，同步辐射红外谱学显微技术的空间分辨率达到衍射极限，与理论值十分符合。
光谱学 同步辐射红外 谱学显微 衍射极限 空间分辨率
中国科学院上海应用物理研究所, 上海 201800
太赫兹波成像技术一个最显著的制约因素是其有限的空间分辨率。提出通过在样品前加小孔的方法来提高传统太赫兹时域光谱装置成像的空间分辨率。采用在样品前约2 mm处加直径为0.5 mm小孔的方法使成像的空间分辨率从1.276 mm提高到0.774 mm, 提高0.502 mm, 约39％。通过这个简单的方法在传统的太赫兹时域光谱成像装置上实现了空间分辨率从毫米量级到亚毫米量级的提高。聚乙烯板上直径为1 mm的小孔被作为成像的研究对象, 分别采用传统的太赫兹时域光谱装置对样品进行直接成像和在样品前约2 mm处加直径为0.5 mm的小孔后对样品成像两种方式, 并采用损失成像中信噪比较好的能量损失成像, 对比两种方式得到的样品的太赫兹像, 结果显示聚乙烯板上小孔的边界加小孔后成像比不加小孔直接成像明显清晰。证实了在样品前加小孔可以有效的提高太赫兹成像系统的空间分辨率。从理论上对通过在样品前加小孔提高系统空间分辨率的方法进行了分析, 指出小孔尺寸越小, 系统的空间相干长度越大, 空间分辨率越高, 但同时太赫兹信号的强度会相应减小。该方法可以简单有效的提高太赫兹时域光谱装置成像的空间分辨率, 从而进一步拓展太赫兹谱成像技术的应用领域。
太赫兹谱 成像 空间分辨率 小孔 Terahertz spectroscopy Imaging Spatial resolution Pinhole
1 河南大学特种功能材料重点实验室, 河南 开封 475004
2 中国科学院上海应用物理研究所, 上海 201800
利用熔融共混、 压片的方法制备了两种不同结构的碳黑(乙炔碳黑和高结构碳黑)填充的高密度聚乙烯复合材料, 并利用太赫兹时域光谱研究了复合体系在太赫兹波段的介电性质。 研究发现, 随着频率的增加, 体系的吸收系数逐渐增大而折射率则逐渐降低; 在相同的频率下, 吸收系数和折射率均随颗粒浓度的增加而增大; 与乙炔碳黑相比, 相同浓度的高结构碳黑填充的复合体系具有较大的吸收系数和较低的折射率, 这与碳黑的颗粒结构以及颗粒间的团聚状态是紧密相关的。 假定复合体系的介电损耗是由碳黑颗粒内部载流子的极化和聚乙烯基体的界面极化所导致的, 利用双德拜模型对实验结果进行了解释, 分别得到了两种极化模式所对应的弛豫时间和弛豫强度等信息。
碳黑 复合体系 太赫兹时域光谱 Carbon black Composites THz-TDS
1 中国科学院上海应用物理研究所, 上海 201800
2 石河子大学化学化工学院, 新疆 石河子832003
利用太赫兹时域光谱(terahertz time-domain spectroscopy, THz-TDS)技术研究了D-(-)-核糖、 D-葡萄糖、 α-乳糖一水合物及β-乳糖在03～16 THz波段的光谱特性。 结果显示THz波对几种糖结构的变化有灵敏响应, 在测量波段内有各自特征的THz指纹吸收光谱。 利用线性回归技术对含两至四组分混合体系的THz光谱进行定性及定量解析, 获得了混合物中各组分含量, 相对误差小于72%, 并就误差产生的原因做了简要分析。 实验结果表明THz-TDS技术能够用于材料的定性及定量分析研究, 在生物医药的无损检测和质量控制等方面有重要的应用前景。
太赫兹时域光谱 特征光谱 糖 定性及量分析 THz-TDS Characteristic spectrum Saccharides Qualitative and quantitative analyses 光谱学与光谱分析
2009, 29(11): 2885
中国科学院,上海应用物理研究所,上海,201800
利用太赫兹时域光谱装置测量各种纯化合物的吸收谱,采用线性回归技术,对测量的化学混合物太赫兹吸收谱进行分析,得到样品中化合物的成分和相对含量.通过对蒽醌、苯醌和二苯甲酮混合物太赫兹吸收谱的研究,证实了利用整个测量波段的频谱作为化合物的指纹特征来分析化学混合物的成分和相对含量的方法是可行的.
太赫兹波 混合物成分分析 吸收谱
通过THz(Terahertz)波的相位信息和振幅信息来解析出样品某些可用于成像的参量；并且对THz波相位信息成像和振幅信息成像进行了比较．结果显示：当样品对THz波的吸收比较小时，利用THz波的相位信息进行成像比通过振幅信息进行成像质量要好一些；时域谱峰值位置的漂移会对相位信息成像产生较大的影响．实验中发现输出光谱中出现了劈裂现象，即由输入的单峰变成了双峰．分析表明，这一现象是由样品内部厚度或折射率突变导致的，该现象可用于THz波轮廓成像研究．
Terahertz波 透射成像 相位信息成像 振幅信息成像 Terahertz wave Transmission imaging Phase imaging Amplitude imaging
