用于激光等离子体X射线诊断的单级衍射光栅研究.pdf

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1、用于激光等离子体X射线诊断的单级衍射光栅研究2012刘钰薇硕士等离子体物理曹磊峰研究员邱荣副教授ClassifiedIndex:U.D.C:SouthwestUniversityofScienceandTechnologyMasterDegreeThesisResearchofakindofSingle-orderDiffractionGratingusedtoLaser-PlasmaProducedX-rayDiagnoseGrade:2012Candidate:LiuYuweiAcademicDegreeAppliedfor:MasterDegreeS

2、peciality:CondensedMatterPhysicsSupervisor:ProfessorCaoLeifengProfessorQiuRongMay.29,2015独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西南科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：如紙灸日期：mu关于论文使用和授权的说明本人完全了解西南

3、科技大学有关保留、使用学位论文的规定，艮p:学校有权保留学位论文的复印件，允许该论文被查阅和借阅；学校可以公布该论文的全部或部分内容，可以釆用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）签名：导师签名：I-2-西南科技大学硕士研究生学位论文第I页摘要本文针对现有X射线透射光栅加强筋结构对光栅本身衍射模式带来的干扰开展了准随机矩形孔阵列透射光栅研究，并且开展了应用于激光等离子体X射线诊断单级衍射光栅的研究。黑白透射光栅作为一种古老的衍射元件在实际中应用广泛，现有的X射线透射光栅在加工中大多采用加强筋结构，而加强筋结构往往会对光栅本

4、身衍射模式带来干扰，为了解决这个问题，本文提出了利用在高Z材料薄膜上准随机排布矩形孔实现自支撑透射光栅的技术方法。理论分析与实验结果表明，利用新方法制作的透射光栅较好地摆脱了周期性加强筋对透射光栅衍射模式的强加干扰。最后还对光栅设计参数的优化进行了讨论，通过减小基元矩形孔的纵向长度或者增加透光面积比可以进一步改善光栅衍射的信噪比。透射光栅是激光等离子体X射线诊断的重要元件，采用单级衍射光栅将大大提高所测数据的可信度，简化后续数据处理，而现有的X射线单级衍射光栅不能兼顾自支撑结构、低加工难度与较高的1级绝对衍射效率。本文基于标量衍射理论设计了一种用于激光等离

5、子体X射线诊断的准单级衍射光栅——倾斜矩形孔准单级衍射光栅，该光栅具有完全的自支撑结构，周期性重复排布的矩形孔结构大大降低了微加工难度，光栅的1级绝对衍射效率约为3%左右。对光栅的衍射模式进行了理论推导和计算机模拟，并且制作了可见光样品光栅和X射线样品光栅，分别对其衍射模式进行了实验验证。实验结果与理论推导和计算机模拟都符合较好，光栅能够在轴向将高级衍射抑制到足够低的水平，实现准单级衍射。对实验中出现的误差进行了分析，实验误差主要来自于加工误差，并给出了加工误差对光栅衍射模式影响的定量关系。本文提出的两种光栅在激光等离子体诊断及其他光栅应用领域具有重要意义

6、。西南科技大学硕士研究生学位论文第II页关键词：激光等离子体诊断单级衍射光栅软X射线自支撑光栅西南科技大学硕士研究生学位论文第III页AbstractInthispaper,wemadearesearchonquasi-randomrectangularholesself-supportingtransmissiongratingtosolvethebaddiffractioninfluenceleadedbysupport-meshstructuresoftheX-raytransmissiongrating.What’smore,wemadearese

7、archonthesingle-orderdiffractiongratingusedtolaser-plasmaproducedX-raydiagnoses.Black-whitetransmissiongrating,asanolddispersiveelement,waswidelyappliedinpractice.ThetransmissiongratingusedforX-rayregionoftenfabricatedwithsupport-meshstructurestorealizeself-support.However,thesupp

8、ort-meshstructuresalwaysmadeabadi