Z箍缩软X射线连续能谱测量

诊断Z箍缩等离子体不同时刻的空间分布及状态是认识等离子体运动规律进而控制其箍缩过程以便加以利用的必经环节。在箍缩过程中,离子、电子和光子发生强烈的相互作用,探测出射的X光可不破坏等离子体原有状态而获取三者运动信息。通过测量X光能谱可以探知辐射场温度、离子密度、辐射冲击过程等等。受现有装置驱动能力的限制,Z箍缩动态黑腔实验中产生的X光主要分布于亚千电子伏的能区内,且为大量线辐射与连续辐射相互叠加,因此只有能谱分辨力足够高才可能获取较多的有用信息,这对能谱诊断技术提出了很高要求。本论文的工作就是寻找一种满足实验需求的方法以测量软X光能谱。本文选择平焦场光栅为色散元件、成像板为X光强度记录介质组成测量系统,由光栅光路理论模型分析了光栅的光路特性、摄谱范围和能谱分辨力的影响因素。由于高阶衍射不可忽略,分析了由衍射强度空间分布反解能谱的复杂性所在,将反解问题提炼为求解线性方程组的问题,指出其仅从数学角度是不可解的,必须依靠物理问题本身的特性增加约束条件,指出各种解谱方法的本质不同即在于增加的约束条件不同。比较了迭代法与基函数展开法的优劣,最终选择基函数展开法作为实验解谱的方法,以B-样条函数为基函数,并利用数值检验的方法分析了该解谱方法对单峰能谱以及多峰能谱的反解能力和抗噪声干扰的能力,保证了解谱结果的可靠性。实验测量了含泡沫非加密丝阵、含泡沫加密丝阵和纯钨丝阵的Z箍缩软X射线能谱,由B-样条基函数展开法反解得入射能谱。由实验结果再次验证了解谱方法的求解精度和稳定性,同时指出该方法存在导致能谱精细结构的细节信息丢失的不足。结合功率测量系统的结果,比较三种丝阵类型的能谱结构的异同,并由367eV附近的线辐射确定能谱测量系统的能谱分辨力E/ΔE>61