2-4 缝靶X光辐射特性实验方法

成金秀 曹磊峰 温天舒 缪文勇 孙可熙 王红斌 杨家敏 陈正林 杨存榜 江少恩 崔延莉 汤小青 于艳宁 陈久森

　　利用双缝靶进行X光辐射特性研究实际上是研究X光在输运腔中的再辐射特性，是X光辐射输运研究中的一项重要内容。通常腔壁不同位置将有不同的温度、不同的谱特征，而温度和谱结构又与辐射时间紧密相关。采用柱腔开缝的方法，利用时空能谱组合诊断技术观测柱腔壁辐射的细致结构，理论和实验相结合，可以得到X光弛豫过程、温度空间梯度以及X光再辐射效率，同时建立相应的诊断技术和实验方法。

　　在星光Ⅱ激光装置上，采用长柱缝靶模拟X光在腔内的输运过程（腔直径f 400mm，腔长1.5mm，缝长1mm），利用高时空分辨的X射线皮秒多分幅相机和软X射线条纹相机从缝口观测腔内壁X光辐射时空分布，得到X光在腔中的输运速度为2.4×10⁸～2.6×10⁸cm/s，X光的发射持续时间为3.25ns，观测到X光轴向分布和强度衰减量，同时还观测到X光的发射区域随时间的增加有向柱腔中部收缩的现象。

　　利用X射线CCD针孔透射光栅谱仪获取腔壁时间积分空间分辨的X光辐射光谱，观测到在缝前1¤ 4区域内的光谱高能成分居多，带状结构较明显，表现出较强的非平衡特性。在缝的后3¤4区域内，X光被多次吸收和发射，能谱变软，主要能量集中在大于4nm的长波范围，辐射光谱近似为普朗克分布。用迭代法对获得的光谱进行解谱，初步得到了腔壁X光辐射温度空间分布。

　　用X射线二极管观测缝靶、源靶和输运靶X光辐射角分布，得到缝靶缝口X光泄漏量为3.0~3.6J，源靶X光辐射总量为13.8~16.1J，通过1.2mm长度的输运管道后，由于输运腔壁对X射线的多次吸收和发射，使辐射总量下降到0.8～1J，通量减少约20倍。用亚千X射线能谱仪观测源靶和输运靶X光辐射光谱可以计算出平均辐射温度T_R，由于X光谱可能偏离普朗克谱，T_R为等效温度。实验得到源靶和输运靶T_R分别为118 eV和37eV。

　　在1997年实验基础上，1998年对斜口缝靶进行了改进，采用双缝结构，垂直入射方式，简化了数据分析，并提供了多种诊断设备同时观测输运通道X光辐射细致结构的机会，X射线条纹相机和X射线皮秒分幅相机都成功地获得了腔壁X光辐射时空分辨像，获得的数据能相互自洽。X射线CCD配透射光栅谱仪也获得了较好的实验结果，该谱仪将被发展成为测量腔内温度梯度的一种有效工具。将X射线二极管和亚千X射线能谱仪用于X光辐射总量和辐射温度测量，其目的是为测量X光输运效率建立诊断技术和实验方法。通常输运出口和源辐射通量（或辐射温度）之比为X光输运效率，而输运效率的精度取决于激光初始条件（能量、脉宽和注入率）的一致性。受制靶精度和激光注入条件以及打靶发次限制，重复发次太少，目前给出有较高精度的输运效率还存在较大困难。