《聚焦型均勻色散晶體光譜儀研究》是依託中國工程物理研究院流體物理研究所，由陽慶國擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：聚焦型均勻色散晶體光譜儀研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：陽慶國
- 依託單位：中國工程物理研究院流體物理研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
目前在Z箍縮(Z-pinch)和雷射慣性約束聚變(ICF)診斷領域，主要採用常規幾何面型(如平面、柱面、錐面、橢圓面和球面等)晶體光譜儀來測量高溫電漿X光光譜。它們的共同特點是：X光在探測器上的色散是不均勻的，即譜儀的線色散率是隨波長發生變化的。.本項目擬開展聚焦型均勻色散晶體光譜儀研究，針對具體物理診斷需求，利用逆向設計方法，開展譜儀布局參數和特殊線形旋轉對稱分光晶體面型參數設計，同時實現聚焦(提高譜線亮度和實現空間分辨成像)和光譜色散均勻化(常線色散率)的良好效果，克服現有晶體光譜儀中光譜分布不均勻、需要光譜圖像坐標校正以及光譜分辨力隨波長存在差異等諸多不足點，從而最大程度地為Z箍縮和雷射慣性約束聚變實驗物理研究提供優質光譜圖像數據。
結題摘要
X射線晶體光譜儀是高溫電漿輻射光譜測量的重要儀器，廣泛套用於慣性約束聚變（ICF）、Z箍縮（Z-pinch）物理等高能量密度物理研究中。本項目研究和發展了一種新的聚焦型均勻色散X射線晶體光譜儀，通過最佳化設計譜儀的分光晶體面型以及幾何結構參數，同時實現了聚焦(提高譜線亮度和實現空間分辨成像)和光譜色散均勻化(常線色散率)的良好效果，簡化了光譜識別和分析程式。項目按照研究計畫開展了理論建模、數值計算與分析、光譜儀參數及結構設計、實驗、光譜圖像處理與分析以及電漿電子溫度診斷技術等方面的研究。取得的主要成果簡述如下： （1）利用光線追跡原理，建立了聚焦型旋轉對稱晶體光譜儀的理論模型，給出了聚焦型旋轉對稱晶體光譜儀主要性能參數（空間色散關係、線色散率、空間放大倍率、光譜放大倍率、空間分辨力、光譜分辨力以及亮度等）的理論計算公式。 （2）根據理論公式，利用數值方法具體分析了三種典型聚焦型旋轉對稱晶體光譜儀（Von Hamos型圓柱晶體光譜儀、ELICS型圓錐晶體光譜儀和FSSR-2D型球面晶體光譜儀）的性能和特點，為這些光譜儀的設計與套用提供有益參考； （3）基於理論模型，提出了聚焦型均勻色散晶體光譜儀的概念並對比分析了其主要性能特點，給出了其色散分光晶體的面型應滿足的條件以及晶體的設計和製作方法； （4）針對Al絲陣Z箍縮電漿光譜診斷需求，最佳化設計了一種典型的雙通道的聚焦型均勻色散晶體光譜儀，並在陽加速器上開展了光譜測量套用，為Z箍縮內爆物理研究提供了一種新型光譜測量儀器。 （5）研製了半自動光譜識別程式，為實驗光譜數據的識別、分析和處理提供了十分簡便、準確和可靠的光譜分析工具。 （6）基於實驗光譜數據，結合線譜強度比方法和連續譜斜率方法發展了一種Z箍縮電漿電子溫度徑向分布的診斷方法。利用此方法獲得了Al絲陣Z箍縮電漿的平均電子溫度和軸心電子溫度，並據此給出了其電子溫度的徑向分布信息。為Z箍縮內爆物理研究提供了關鍵物理信息。
