Author Affiliations
Abstract
1 MOE Key Laboratory of Advanced Micro-Structured Materials, Tongji University, Shanghai200092, China
2 School of Physics Science and Engineering, Tongji University, Shanghai200092, China
3 Research Center of Laser Fusion, China Academy of Engineering Physics, Mianyang621900, China
High-resolution X-ray flash radiography of Ti characteristic lines with a multilayer Kirkpatrick–Baez microscope was developed on the Shenguang-II (SG-II) Update laser facility. The microscope uses an optimized multilayer design of Co/C and W/C stacks to obtain a high reflection efficiency of the Ti characteristic lines while meeting the precise alignment requirement at the Cu Kα line. The alignment method based on dual simulated balls was proposed herein, which simultaneously realizes an accurate indication of the center field of view and the backlighter position. The optical design, multilayer coatings, and alignment method of the microscope and the experimental result of Ti flash radiography of the Au-coned CH shell target on the SG-II Update are described.
flash radiography Kirkpatrick–Baez microscope plasma diagnostics X-ray imaging X-ray multilayer High Power Laser Science and Engineering
2021, 9(3): 03000e42
强激光与粒子束
2021, 33(5): 055005
1 中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 研究生院, 四川 绵阳 621900
针对闪光图像得到的光程数据, 采用贝叶斯分层模型建立了后验概率模型, 运用Gibbs抽样动态构造马尔可夫链; 进而获得了关于线吸收系数的统计结果及其不确定度, 并与约束共轭梯度(CCG)方法进行对比分析。数值实验结果表明, 马尔可夫链蒙特卡罗(MCMC)方法对理想光程图像的重建结果与真值近似完全一致; 在含模糊和噪声时, 重建结果与CCG方法相当; 当含模糊且噪声干扰较大时, MCMC方法的重建结果要略优于CCG; 更重要的是MCMC方法能够给出重建结果的不确定度。
MCMC方法 闪光照相 图像重建 线性反演 不确定度 MCMC method flash radiography image reconstruction linear inversion uncertainty 强激光与粒子束
2018, 30(11): 114004
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
借助蒙特卡罗方法模拟闪光照相过程，研究了模糊和散射因素对边界检测的影响。结果表明：模糊与边界退化量的变化关系依赖于相邻飞层的材料、密度和尺寸；相同客体结构下，模糊越大，边界退化量也越大；客体结构不同，相同模糊下的边界退化量也不同；散直比越大，散射对边界检测结果的影响也越大，当散直比大于50时，散射引起的边界检测误差超过1个像素。
闪光照相 蒙特卡罗方法 图像退化 边界检测 模糊 散射 flash radiography Monte Carlo method image degradation boundary detection fuzzy scattering 强激光与粒子束
2018, 30(3): 034002
1 中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 研究生院, 四川 绵阳 621999
为了探索杆箍缩二极管(RPD)在冲击加载下物质低密度区成像应用中的可行性，开展了低电压(≤500 kV)运行条件下RPD箍缩物理特性模拟研究。基于Particle-in-cell(PIC)模拟方法，从二极管加载电压幅值、阴极盘厚度、阴阳电极孔径比等方面开展了二极管模拟，从电子箍缩效率、质子流、电子利用率、电场和磁场分布等角度对箍缩物理过程进行了分析。模拟表明：低电压运行条件下普通结构二极管电流较低，不能为电子提供足够的磁场力从而导致较低的电子箍缩效率；采用组合杆结构，并优化阳极杆到轫致辐射靶区的过渡区设计，是在低电压条件下实现小焦斑、高剂量辐射光源的值得探索的技术途径。
杆箍缩二极管 PIC模拟 闪光照相 箍缩效率 辐射成像 rod-pinch diode PIC simulation flash radiography pinch efficiency radiation imaging 强激光与粒子束
2018, 30(5): 055003
1 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100088
2 中物院高性能数值模拟软件中心, 北京100088
为满足光子-电子耦合输运应用模拟需求, 自主研发了JMCT光子-电子耦合输运功能, 并实现了多种光电耦合输运处理方式, 以便满足不同的工程需求。利用光子-电子耦合输运典型算例验证了JMCT光子-电子耦合输运功能的正确性, 并应用到了探测器响应函数模拟、闪光照相模拟计算中, 表明JMCT在实验核物理、核分析技术应用等方面发挥着越来越重要的作用。
蒙特卡罗模拟 光子-电子耦合输运 探测器响应函数 闪光照相 Monte Carlo simulation photon-electron coupled transport detector response function flash radiography 强激光与粒子束
2017, 29(12): 126007
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 脉冲功率科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621999
直线变压器驱动源(LTD)是近年来发展起来的一种新型电路拓扑技术，具有结构紧凑、参数调整灵活、能量效率高等优点。根据闪光照相的需要，开展了基于方波LTD技术的闪光照相驱动器设计，驱动器输出电压约3 MV，负载阻抗约40 Ω(杆箍缩二极管特征阻抗)。主机共由30个方波LTD模块串联而成，单个LTD模块采用16个放电支路(包含12个为基波支路和4个为谐波支路)并联，其中每个放电支路由2台脉冲电容器和一只多间隙气体开关串联组成。LTD次级采用变压器油绝缘，整机长度接近8 m。电路计算表明，驱动器输出电压大于3 MV，上升沿约16.8 ns，脉冲宽度约98 ns。
直线变压器驱动源 闪光照相 方波 二极管 linear transformer driver flash radiography square pulse diode 强激光与粒子束
2017, 29(11): 115001
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
在高能闪光照相流体动力学实验中,模糊问题严重影响诊断结果的精度。模糊图像的边界检测结果与真实边界之间往往存在位置偏移,称为边界退化量。在照相布局和客体确定的条件下,模糊尺寸越大,边界退化量越大。利用边界退化量与模糊尺寸的这一关系,提出一种从边界检测中测量系统模糊尺寸的新想法,从闪光照相成像物理过程角度阐释了方法的原理,然后通过数值实验分析了方法的处理过程,建议测量实验利用倒锥准直器对球形客体成像。模拟结果表明：采用该方法模糊函数的FWHM误差小于1个像素。最后借助数值模拟对台阶客体照相实现了对模糊尺寸测量结果的验证。
边界退化量 高能闪光照相 系统模糊 射线追踪 蒙特卡罗方法 boundary deviation flash radiography system blur ray tracing Monte Carlo method 强激光与粒子束
2017, 29(8): 085104
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
针对闪光照相基本布局,从照相物理过程出发,确立网栅相机下含各种物理参量的成像公式。为了获得尽量简化的成像公式,采用数值模拟和理论分析方法,探讨了网栅相机在抑制噪声、散射和模糊等方面的能力及其使用方法。结果表明：网栅相机不仅具有灵敏度高、降散射能力强和模糊小的特点,采用有/无陡坡准直器和客体的两次照相可以获得主要含光源模糊的透射率图像,极大减少了图像分析中的不确定性因素。
网栅相机 高能闪光照相 蒙特卡罗方法 透射率 anti-scatter grid camera high energy flash radiography Monte Carlo method penetration rate 强激光与粒子束
2016, 28(2): 024003
中国工程物理研究院流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
利用蒙特卡罗方法提出了一种厚度2 mm 的钨制降散射网栅设计方法，采用精密机械钻孔技术实现了幅面52 mm×52 mm 网栅研制，并基于450 kV 中能X 光机实验平台开展了网栅降散射能力闪光照相实验，同时采用蒙特卡罗方法进行了数值模拟验证。成像实验结果显示，使用该网栅后中能闪光照相图像质量发生实质性改善，样品芯部界面清晰度得到显著提升。数值模拟结果表明，使用降散射网栅后，辐射成像任意位置的散射灰度均低于直穿灰度，二者之比较无网栅状态下降约74.7%。
X射线光学 中能 闪光照相 降散射网栅 蒙特卡罗模拟
