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相位型波带板应用于大尺度X射线源成像的分析与模拟

陈晓虎 王晓方 张巍巍 汪文慧

相位型波带板应用于大尺度X射线源成像的分析与模拟

陈晓虎, 王晓方, 张巍巍, 汪文慧
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  • 针对大尺度物体的keV-X射线高分辨成像, 分析了相位型菲涅耳波带板(FPZP)对物平面1 mm区域内点源的成像, 确定像的空间分布具有不变性, 提出了一种FPZP对扩展光源成像的计算方法. 使用这一方法, 模拟了放大倍数为10的典型实验条件下最外环宽0.35 μm的FPZP对扩展单色光源的成像. 结果表明, 随着扩展光源尺度的增加, 像的对比度降低. FPZP的负1级和0级衍射是导致像的背景增强和对比度降低的主要因素, 并相应导致成像对物方的空间分辨能力下降. 对于强度空间分布为正弦调制、对比度为1的1 mm尺度方形光源, 像的对比度低于0.4, 物方分辨能力为0.75 μm.
    • 基金项目: 国家重大专项计划和中国科学院基金(批准号: KJCX2-YW-N36)资助的课题.
    [1]

    Lindl J D, Amendt P, Berger R L, Glendinning S G, Glenzer S H, Haan S W, Kauffman R L, Landen O L, Sute L J 2004 Phys. Plasmas 11 339

    [2]

    Fujioka S, Shiraga H, Nishikino M, Shigemori K, Sunahara A, Nakai M, Azechi H, Nishihara K, Yamanaka K 2003 Phys. Plasmas 10 4784

    [3]

    Xiang Z L, Yu C X 1982 High Temperature Plasma Diagnostics (vol.2) (Shanghai: Shanghai Science and Technology Press) pp206-207 (in Chinese) [项志遴, 俞昌旋 1982 高温等离子体诊断技术(下册) (上海:上海科学技术出版社) 第206–207页]

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    Marshall F J, Bennett G R 1999 Rev. Sci. Instrum. 70 617

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    Wang X F, Wang J Y 2011 Acta Phys. Sin. 60 025212 (in Chinese) [王晓方, 王晶宇 2011 物理学报 60 025212]

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    Chao W, Harteneck B D, Liddle J A, Anderson E H, Attwood D T 2005 Nature 435 1210

    [7]

    Tian Y C, Li W, Chen J, Liu L, Liu G, Tkachuk A, Tian J, Xiong Y, Gelb J, Hsu G, Yun W 2008 Rev. Sci. Instrum. 79 103708

    [8]

    Cauchon G, P-Thomasset M, Sauneuf R, Dhez P, Idir M, Ollivier M, Troussel P, Boutin J Y, Le Breton J P 1998 Rev. Sci. Instrum. 69 3186

    [9]

    Azechi H, Tamari Y 2003 J. Plasma Fusion Res. 79 398

    [10]

    Dong J J, Cao L F, Chen M, Xie C Q, Du H B 2008 Acta Phys. Sin. 57 3044 (in Chinese) [董建军, 曹磊峰, 陈 铭, 谢常青, 杜华冰 2008 物理学报 57 3044]

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    Kirz J 1974 J. Opt. Soc. Am. 64 301

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    Born M, Wolf E 2001 Principles of Optics (7th Ed.) (Cambridge: Cambridge University Press) pp421-491

    [13]

    Attwood D (Translated by Zhang J) 2003 Soft X-rays and Extreme Ultraviolet Radiation: Principles and Applications (Beijing: Science Press) pp349-359 (in Chinese) [阿特伍德 D. 著, 张 杰译 2003 软X射线与极紫外辐射的原理和应用 (北京:科学出版社) 第349–359页]

    [14]

    Azechi H, Tamari Y, Shiraga H 2003 Institute of Laser Engineering Annual Reports (Osaka: Osaka University) p100

    [15]

    Da Silva L B, Trebes J E, Mrowka S, Barbee T W, Brase J J, Koch J A, London R A, MacGowan B J, Matthews D L, Minyard D, Stone G, Yorkey T, Anderson E, Attwood D T, Kern D 1992 Opt. Lett. 17 754

  • [1]

    Lindl J D, Amendt P, Berger R L, Glendinning S G, Glenzer S H, Haan S W, Kauffman R L, Landen O L, Sute L J 2004 Phys. Plasmas 11 339

    [2]

    Fujioka S, Shiraga H, Nishikino M, Shigemori K, Sunahara A, Nakai M, Azechi H, Nishihara K, Yamanaka K 2003 Phys. Plasmas 10 4784

    [3]

    Xiang Z L, Yu C X 1982 High Temperature Plasma Diagnostics (vol.2) (Shanghai: Shanghai Science and Technology Press) pp206-207 (in Chinese) [项志遴, 俞昌旋 1982 高温等离子体诊断技术(下册) (上海:上海科学技术出版社) 第206–207页]

    [4]

    Marshall F J, Bennett G R 1999 Rev. Sci. Instrum. 70 617

    [5]

    Wang X F, Wang J Y 2011 Acta Phys. Sin. 60 025212 (in Chinese) [王晓方, 王晶宇 2011 物理学报 60 025212]

    [6]

    Chao W, Harteneck B D, Liddle J A, Anderson E H, Attwood D T 2005 Nature 435 1210

    [7]

    Tian Y C, Li W, Chen J, Liu L, Liu G, Tkachuk A, Tian J, Xiong Y, Gelb J, Hsu G, Yun W 2008 Rev. Sci. Instrum. 79 103708

    [8]

    Cauchon G, P-Thomasset M, Sauneuf R, Dhez P, Idir M, Ollivier M, Troussel P, Boutin J Y, Le Breton J P 1998 Rev. Sci. Instrum. 69 3186

    [9]

    Azechi H, Tamari Y 2003 J. Plasma Fusion Res. 79 398

    [10]

    Dong J J, Cao L F, Chen M, Xie C Q, Du H B 2008 Acta Phys. Sin. 57 3044 (in Chinese) [董建军, 曹磊峰, 陈 铭, 谢常青, 杜华冰 2008 物理学报 57 3044]

    [11]

    Kirz J 1974 J. Opt. Soc. Am. 64 301

    [12]

    Born M, Wolf E 2001 Principles of Optics (7th Ed.) (Cambridge: Cambridge University Press) pp421-491

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    Attwood D (Translated by Zhang J) 2003 Soft X-rays and Extreme Ultraviolet Radiation: Principles and Applications (Beijing: Science Press) pp349-359 (in Chinese) [阿特伍德 D. 著, 张 杰译 2003 软X射线与极紫外辐射的原理和应用 (北京:科学出版社) 第349–359页]

    [14]

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    [15]

    Da Silva L B, Trebes J E, Mrowka S, Barbee T W, Brase J J, Koch J A, London R A, MacGowan B J, Matthews D L, Minyard D, Stone G, Yorkey T, Anderson E, Attwood D T, Kern D 1992 Opt. Lett. 17 754

  • [1] 王晓方, 王晶宇. 菲涅耳波带板应用于聚变靶的高分辨X射线成像分析. 物理学报, 2011, 60(2): 025212. doi: 10.7498/aps.60.025212
    [2] 陆中伟, 王晓方. 光源尺寸和光谱带宽对波带板成像的影响. 物理学报, 2019, 68(3): 035202. doi: 10.7498/aps.68.20181236
    [3] 戚俊成, 刘宾, 陈荣昌, 夏正德, 肖体乔. X射线光场成像技术研究. 物理学报, 2019, 68(2): 024202. doi: 10.7498/aps.68.20181555
    [4] 刘鑫, 易明皓, 郭金川. 线焦斑X射线源成像. 物理学报, 2016, 65(21): 219501. doi: 10.7498/aps.65.219501
    [5] 杜杨, 刘鑫, 雷耀虎, 黄建衡, 赵志刚, 林丹樱, 郭金川, 李冀, 牛憨笨. X射线光栅微分相衬成像视场分析. 物理学报, 2016, 65(5): 058701. doi: 10.7498/aps.65.058701
    [6] 江浩, 张新廷, 国承山. 基于菲涅耳衍射的无透镜相干衍射成像. 物理学报, 2012, 61(24): 244203. doi: 10.7498/aps.61.244203
    [7] 潘安, 王东, 史祎诗, 姚保利, 马臻, 韩洋. 多波长同时照明的菲涅耳域非相干叠层衍射成像. 物理学报, 2016, 65(12): 124201. doi: 10.7498/aps.65.124201
    [8] 周光照, 胡哲, 杨树敏, 廖可梁, 周平, 刘科, 滑文强, 王玉柱, 边风刚, 王劼. 上海光源硬X射线相干衍射成像实验方法初探. 物理学报, 2020, 69(3): 034102. doi: 10.7498/aps.69.20191586
    [9] 董建军, 曹磊峰, 陈 铭, 杜华冰, 谢常青. 微聚焦菲涅耳波带板聚焦特性研究. 物理学报, 2008, 57(5): 3044-3047. doi: 10.7498/aps.57.3044
    [10] 滕树云, 刘 曼, 刘立人, 徐至展, 程传福. 菲涅耳衍射区和夫琅和费衍射区的动态部分相干光散斑场特性. 物理学报, 2003, 52(2): 316-323. doi: 10.7498/aps.52.316
    [11] 李福利, 戚泽明, 魏亚光, 施朝淑, 王正, 谢亚宁, 胡天斗. 非晶和纳米ZrO2·Y2O3(15%)的X射线衍射与扩展X射线吸收精细结构研究. 物理学报, 2001, 50(7): 1318-1323. doi: 10.7498/aps.50.1318
    [12] 黄万霞, 袁清习, 田玉莲, 朱佩平, 姜晓明, 王寯越. 同步辐射硬x射线衍射增强成像新进展. 物理学报, 2005, 54(2): 677-681. doi: 10.7498/aps.54.677
    [13] 肖体乔, 周光照, 佟亚军, 陈灿, 任玉琦, 王玉丹. 相干X射线衍射成像的数字模拟研究. 物理学报, 2011, 60(2): 028701. doi: 10.7498/aps.60.028701
    [14] 周光照, 王玉丹, 任玉琦, 陈灿, 叶琳琳, 肖体乔. 相干X射线衍射成像三维重建的数字模拟研究. 物理学报, 2012, 61(1): 018701. doi: 10.7498/aps.61.018701
    [15] 刘海岗, 许子健, 张祥志, 郭智, 邰仁忠. 中心挡板对扫描相干X射线衍射成像的影响. 物理学报, 2013, 62(15): 150702. doi: 10.7498/aps.62.150702
    [16] 范家东, 江怀东. 相干X射线衍射成像技术及在材料学和生物学中的应用. 物理学报, 2012, 61(21): 218702. doi: 10.7498/aps.61.218702
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    [18] 陈鹤, 于斌, 陈丹妮, 李恒, 牛憨笨. 超衍射成像中双螺旋点扩展函数的三维定位精度. 物理学报, 2013, 62(14): 144201. doi: 10.7498/aps.62.144201
    [19] 徐济安, 胡静竹. 高压下X射线衍射技术. 物理学报, 1977, 157(6): 521-525. doi: 10.7498/aps.26.521
    [20] 张建中, 曹嬿妮. 发散X射线晶体衍射模拟研究. 物理学报, 1990, 39(1): 124-128. doi: 10.7498/aps.39.124
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  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2012-06-01
  • 修回日期:  2012-07-30
  • 刊出日期:  2013-01-05

相位型波带板应用于大尺度X射线源成像的分析与模拟

  • 1. 中国科学技术大学近代物理系, 合肥 230026
    基金项目: 

    国家重大专项计划和中国科学院基金(批准号: KJCX2-YW-N36)资助的课题.

摘要: 针对大尺度物体的keV-X射线高分辨成像, 分析了相位型菲涅耳波带板(FPZP)对物平面1 mm区域内点源的成像, 确定像的空间分布具有不变性, 提出了一种FPZP对扩展光源成像的计算方法. 使用这一方法, 模拟了放大倍数为10的典型实验条件下最外环宽0.35 μm的FPZP对扩展单色光源的成像. 结果表明, 随着扩展光源尺度的增加, 像的对比度降低. FPZP的负1级和0级衍射是导致像的背景增强和对比度降低的主要因素, 并相应导致成像对物方的空间分辨能力下降. 对于强度空间分布为正弦调制、对比度为1的1 mm尺度方形光源, 像的对比度低于0.4, 物方分辨能力为0.75 μm.

English Abstract

参考文献 (15)

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