《電子技術(shù)應(yīng)用》
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為探測地球上極端物質(zhì)的熱態(tài)而創(chuàng)建的新型X射線晶體光譜儀

2021-08-29
來源:光電資訊
關(guān)鍵詞: X射線 晶體光譜儀

  勞倫斯-利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室(LLNL)的科學(xué)家們與普林斯頓等離子體物理實(shí)驗(yàn)室(PPPL)合作,設(shè)計(jì)了一種新型X射線晶體光譜儀,對國家點(diǎn)火設(shè)施(NIF)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的高能量密度(HED)物質(zhì)的一個(gè)挑戰(zhàn)性特征進(jìn)行高分辨率測量。

  這項(xiàng)工作在《科學(xué)儀器評論》(Review of Scientific Instruments)的一篇論文中有所介紹,該論文描述了正在為世界上能量大的激光器NIF制造的新晶體形狀。

  激光產(chǎn)生的高能量密度等離子體,類似于在恒星、核爆炸和巨型行星核心中發(fā)現(xiàn)的那些,可能是地球上創(chuàng)造的極端的物質(zhì)狀態(tài)。

  PPPL之前為NIF建造了一個(gè)光譜儀,于2017年交付,為慣性約束核聚變實(shí)驗(yàn)提供了NIF極端等離子體的溫度和密度的高分辨率測量,所獲得的數(shù)據(jù)在特邀會談和同行評議的出版物中得到了介紹。

  這些儀器測量關(guān)鍵參數(shù)的輪廓,如大量熱質(zhì)體的離子和電子溫度,這些熱質(zhì)體被磁力限制在圓環(huán)形托卡馬克核聚變裝置中以促進(jìn)核聚變反應(yīng)。相比之下,NIF激光產(chǎn)生的HED等離子體是微小的、點(diǎn)狀的物質(zhì),需要不同設(shè)計(jì)的光譜儀進(jìn)行高分辨率研究。

  該光譜儀檢查銅、鉭和現(xiàn)在的鉛EXAFS。從銅到鉭再到鉛,X射線的能量越來越高,信噪比越來越低,因此需要優(yōu)化光譜儀的設(shè)計(jì)。

  這項(xiàng)合作將于10月轉(zhuǎn)移到NIF,屆時(shí)新晶體將被安排在那里進(jìn)行測試,兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室的研究人員都急切地等待著結(jié)果。

  “在NIF進(jìn)行的測量高X射線能量下的EXFAS光譜的實(shí)驗(yàn),信號很低,”Schneider說。“論文中描述的光譜儀設(shè)計(jì)集中了低信號,提高了信噪比,同時(shí)保持了觀察EXAFS所需的高分辨率。與常用的球形、圓柱形或環(huán)形彎曲的晶體不同,這種新形狀的晶體遵循正弦螺旋形,這樣一個(gè)新穎的設(shè)計(jì)使得它有可能滿足EXAFS測量的嚴(yán)格要求,以探測高度壓縮的高Z材料的熱狀態(tài)”。




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