资源描述：
《软X射线光导纤维传输特性》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第18卷第6期强激光与粒子束Vol.18,No.62006年6月HIGHPOWERLASERANDPARTICLEBEAMSJun.,2006文章编号:1001-4322(2006)06-0913-04软X射线光导纤维传输特性*秦义1,许泽平1,李正宏1,郭存1,夏广新1,宁家敏1,赵屹东2,崔明启2,郑磊2,朱杰2(1.中国工程物理研究院核物理与化学研究所,四川绵阳621900;2.中国科学院高能物理研究所,北京100039)摘要:为优化设计软X射线聚束透镜,使之与软X射线源配合能最大限度地获得高强度软X射线束,在北京同步辐射装置软X光站3W
2、1B束线上,对不同能量软X射线(50～1500eV)在不同规格毛细管光导纤维中的传输特性进行研究。研究结果表明:玻璃毛细管对软X光有较高的传输效率,毛细管内径越小,曲率越小,光子能量越小,则传输效率越大;使用含硼(B)量高的DM308型号玻璃材料拉制成内直径为0.45mm、外直径为0.6mm的毛细管组成的软X光聚束透镜有较高的传输效率,该规格毛细管可以将能量为250eV的X射线传播方向改变26º后,其出射能量是入射能量的12%;使用由该规格毛细管设计的软X射线聚束透镜同软4倍。X射线点光源组合,收光角可以达到30º,透镜焦点处的功率密度是不使用
3、透镜时的10关键词:软X射线聚束透镜;全反射;X射线毛细管;传输效率中图分类号:TN253;O434.19文献标识码:A[1][2]自从库马霍夫成功研制出首台X光聚束透镜以来,导管X光学及其X光聚束系统的研究和应用进展迅速,在大角度范围内对宽频带连续谱X光束的调控也得以实现。X射线的传输通过曲率半径不同的光导纤维来完成,即X射线在光导纤维内壁表面产生多次全反射,从光纤的一端传播到另一端,并随光纤的弯曲而改变其传播方向。X射线光导纤维即空心毛细导管,通常是由玻璃材料拉制而成的,大量X光毛细管的合理组合就形成了X射线聚束透镜,其最大特点是可以大幅度
4、提高X光束的功率密度。将透镜与等离子体辐射源进行组合,可以获得干净(除去等离子体产生的电子和离子等的污染)的高强度宽能带X光束,X射线强度可以达到1062[3],可用于高强度软X射线与物质相互作用机理研究,还可以作为标定源[4]用于软X射线探W/cm测器件的相对标定。同时,软X射线聚束透镜还可以用于Z箍缩内爆等离子体产生的X光的有效输运和利用的前期研究。为了优化设计X光会聚透镜,使之与X光源配合能最大限度地获得高强度软X光束,对组成透镜的玻璃毛细管的输运特性进行研究,实验获得50～1500eV软X射线在不同规格毛细管中的传输特性。1软X射线在毛
5、细管中的传输理论[5]X射线在界面上的反射和折射可用菲涅耳公式描述,对于软X光而言,所有材料的折射系数均小于1,折射系数可以表示成n(ω)=1-δ+i,其中δ和都远小于1,δ值决定ββ了全反射临界角θ。根据波动力学相关理论及电磁场边值关系和边c=ヘδ[6]界条件,在小角度掠入射时,即掠入角θ<θ,反射率可以近似写成c22θ-ヘθ-2δ+i2βR(θ)=22θ+ヘθ-2δ+i2β当掠入角大于全反射临界角时,反射率为零。根据该传输理论,可以计算X射线在各种规格毛细管中的传输效率。如图1所示,X射线垂直于毛细管端面入射,用几何光学的方法可以得到每束X
6、射线所经历的反射次NFig.1X-raytransmitting[7-8]数N,以及每次反射的掠入射角θi,那么总反射率R="R(θi)。对入i=1throughacurvedcapillary射到毛细管内不同位置的X射线束的反射率进行加权平均,就得到X射图1X光在弯曲毛细管中的传输线在毛细管中的传输效率。*收稿日期:2005-10-21;修订日期:2006-02-27基金项目:中国工程物理研究院基金资助课题(20040208)作者简介:秦义(1980-),男,硕士研究生,从事Z-pinch诊断研究;qingyi9904#yahoo.com.c
7、n。914强激光与粒子束第18卷2实验设计实验在北京同步辐射装置软X光站3W1B束线上完成。靶室结构如图2所示,同步辐射装置出射的软X射线束斑大小是10mm×3mm,为了减小光斑不均匀性对测量结果的影响,将多根毛细管并成一束,测量多根毛细管的平均传输效率。在毛细管前端放置限束狭缝,狭缝大小为6mm×2mm,毛细管紧贴狭缝放置在毛细管槽中,毛细管槽的横截面是5.4mm×1.8mm,这样就可以保证软X光束可以完全照射毛Fig.2Illustrationofexperimentalsetup图2实验示意图细管槽。狭缝中心、毛细管槽的轴心以及探测器的中
8、心都位于靶室的轴线上。毛细管槽和探测器可以水平移动,毛细管槽设有5道,每道可以放置10～20根长275mm的玻璃毛细管,每道有不同的曲率半径,从上到下
