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电子束放射照相的特性与参数优化

陈媛 王晓方 邵光超

电子束放射照相的特性与参数优化

陈媛, 王晓方, 邵光超
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  • 短脉冲强激光产生的电子束具有源尺寸小、脉宽窄、准单能谱等特点, 在放射照相诊断中具有独特作用. 本文通过分析电子在材料中散射并采用蒙特卡罗方法数值模拟, 研究了100 keV到几百MeV能量电子束对有厚度起伏或存在界面的靶的透视, 并与质子、X射线束透视结果比较, 给出了电子束放射照相的特性与参数优化: 基于电子在材料中非弹性散射或能量损失, 选用能量使其射程与靶厚度接近的电子束来诊断靶厚度不均匀性; 基于电子在材料中的弹性散射, 选用射程超过靶厚度的电子束来诊断靶界面.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 11375194)资助的课题.
    [1]

    Li C K, Seguin F H, Rygg J R, Frenje J A, Manuel M, Petrasso R D, Betti R, Delettrez J, Knauer J P, Marshall F, Meyerhofer D D, Shvarts D, Smalyuk V A, Stoeckl C, Landen O L, Town R P J, Back C A, Kilkenny J D 2008 Phys. Rev. Lett. 100 225001

    [2]

    Rygg J R, Seguin F H, Li C K, Frenje J A, Manuel M J E, Petrasso R D, Betti R, Delettrez J A, Gotchev O V, Knauer J P, Meyerhofer D D, Marshall F J, Stoeckl C, Theobald W 2008 Science 319 1223

    [3]

    Mackinnon A J, Patel P K, Town R P, Edwards M J, Phillips T, Lerner S C, Price D W, Hicks D, Key M H, Hatchett S, Wilks S C, Borghesi M, Romagnani L, Kar S, Toncian T, Pretzler G, Willi O, Koenig M, Martinolli E, Lepape S, Benuzzi-Mounaix A, Audebert P, Gauthier J C, King J, Snavely R, Freeman R R, Boehlly T 2004 Rev. Sci. Instrum. 75 3531

    [4]

    Li C K, Seguin F H, Frenje J A, Rygg J R, Manuel M, Petrasso R D, Town R P J, Amendt P A, Hatchett S P, Landen O L, Mackinnon A J, Patel P K, Smalyuk V A, Sangster T C, Knauer J P 2006 Phys. Rev. Lett. 97 135003

    [5]

    Sarri G, Cecchetti C A, Romagnani L, Brown C M, Hoarty D J, James S, Morton J, Dieckmann M E, Jung R, Willi O, Bulanov S V, Pegoraro F, Borghesi M 2010 New J. Phys. 12 045006

    [6]

    Gao L, Nilson P M, Igumenschev I V, Hu S X, Davies J R, Stoeckl C, Haines M G, Froula D H, Betti R, Meyerhofer D D 2012 Phys. Rev. Lett. 109 115001

    [7]

    Teng J, Hong W, Zhao Z Q, Wu S C, Qin X Z, He Y L, Gu Y Q, Ding Y K 2009 Acta Phys. Sin. 58 1635 (in Chinese) [滕建, 洪伟, 赵宗清, 巫顺超, 秦孝尊, 何颖玲, 谷渝秋, 丁永坤 2009 物理学报 58 1635]

    [8]

    Xiao Y, Wang X F, Teng J, Chen X H, Chen Y, Hong W 2012 Acta Phys. Sin. 61 234102 (in Chinese) [肖渊, 王晓方, 滕建, 陈晓虎, 陈媛, 洪伟 2012 物理学报 61 234102]

    [9]

    Ramanathan V, Banerjee S, Powers N, Cunningham N, Chandler-Smith N A, Zhao K, Brown K, Umstadter D, Clarke S, Pozzi S, Beene J, Vane C R, Schultz D 2010 Phys. Rev. ST Accel. Beams 13 104701

    [10]

    Snavely R A, Key M H, Hatchett S P, Cowan T E, Roth M, Phillips T W, Stoyer M A, Henry E A, Sangster T C, Singh M S, Wilks S C, MacKinnon A, Offenberger A, Pennington D M, Yasuike K, Langdon A B, Lasinski B F, Johnson J, Perry M D, Campbell E M 2000 Phys. Rev. Lett. 85 2945

    [11]

    Leemans W P, Nagler B, Gonsalves A J, Toth C, Nakamura K, Geddes C G R Esarey E, Schroeder C B, Hooker S M 2006 Nat. Phys. 2 696

    [12]

    Schumaker W, Nakanii N, McGuffey C, Zulick C, Chyvkov V, Dollar F, Habara H, Kalintchenko G, Maksimchuk A, Tanaka K A, Thomas A G R, Yanovsky V, Krushelnick K 2013 Phys. Rev. Lett. 110 015003

    [13]

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

    [14]

    Wang X L, Li C, Shao M, Chen H F 2009 The Technique of Particle Detection (Hefei: USTC Press) p23 (in Chinese) [汪晓莲, 李澄, 邵明, 陈宏芳 2009 粒子探测技术(合肥: 中国科学技术大学出版社)第23页]

    [15]

    Bethe H A 1953 Phys. Rev. 89 1256

    [16]

    Andreo P, Medin J, Bielajew A F 1993 Med. Phys. 20 1315

    [17]

    West D, Sherwood A C 1972 Nature 239 157

    [18]

    Hurricane O A, Callahan D A, Casey D T, Celliers P M, Cerjan C, Dewald E L, Dittrich T R, Doppner T, Hinkel D E, Hopkins L F B, Kline J L, Le Pape S, Ma T, MacPhee A G, Milovich J L, Pak A, Park H -S, Patel P K, Remington B A, Salmonson J D, Springer P T Tommasini R 2014 Nature 506 343

    [19]

    Zhang W Y, Ye W H, Wu J F, Miu W Y, Fan Z F, Wang L F, Gu J F, Dai Z S, Cao Z R, Xu X W, Yuan Y T, Kang D G, Li Y S, Yu X J, Liu C L, Xue C, Zheng W D, Wang M, Pei W B, Zhu S P, Jiang S E, Liu S Y, Ding Y K, He X T 2014 Sci. Sin.-Phys. Mech. Astron. 44 1 (in Chinese) [张维岩, 叶文华, 吴俊峰, 缪文勇, 范征锋, 王立锋, 谷建法, 戴振声, 曹柱荣, 徐小文, 袁永腾, 康洞国, 李永升, 郁晓瑾, 刘长礼, 薛创, 郑无敌, 王敏, 裴文兵, 朱少平, 江少恩, 刘慎业, 丁永坤, 贺贤土 2014 中国科学: 物理学 力学 天文学 44 1]

    [20]

    Wang C, Fang Z H, Sun J R, Wang W, Xiong J, Ye J J, Fu S Z, Gu Y, Wang S J, Zheng W D, Ye W H, Qiao X M, Zhang G P 2008 Acta Phys. Sin. 57 7770 (in Chinese) [王琛, 方智恒, 孙今人, 王伟, 熊俊, 叶君建, 傅思祖, 顾援, 王世绩, 郑无敌, 叶文华, 乔秀梅, 张国平 2008 物理学报 57 7770]

  • [1]

    Li C K, Seguin F H, Rygg J R, Frenje J A, Manuel M, Petrasso R D, Betti R, Delettrez J, Knauer J P, Marshall F, Meyerhofer D D, Shvarts D, Smalyuk V A, Stoeckl C, Landen O L, Town R P J, Back C A, Kilkenny J D 2008 Phys. Rev. Lett. 100 225001

    [2]

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    Snavely R A, Key M H, Hatchett S P, Cowan T E, Roth M, Phillips T W, Stoyer M A, Henry E A, Sangster T C, Singh M S, Wilks S C, MacKinnon A, Offenberger A, Pennington D M, Yasuike K, Langdon A B, Lasinski B F, Johnson J, Perry M D, Campbell E M 2000 Phys. Rev. Lett. 85 2945

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    [20]

    Wang C, Fang Z H, Sun J R, Wang W, Xiong J, Ye J J, Fu S Z, Gu Y, Wang S J, Zheng W D, Ye W H, Qiao X M, Zhang G P 2008 Acta Phys. Sin. 57 7770 (in Chinese) [王琛, 方智恒, 孙今人, 王伟, 熊俊, 叶君建, 傅思祖, 顾援, 王世绩, 郑无敌, 叶文华, 乔秀梅, 张国平 2008 物理学报 57 7770]

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出版历程
  • 收稿日期:  2014-10-19
  • 修回日期:  2015-02-21
  • 刊出日期:  2015-08-05

电子束放射照相的特性与参数优化

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

    国家自然科学基金(批准号: 11375194)资助的课题.

摘要: 短脉冲强激光产生的电子束具有源尺寸小、脉宽窄、准单能谱等特点, 在放射照相诊断中具有独特作用. 本文通过分析电子在材料中散射并采用蒙特卡罗方法数值模拟, 研究了100 keV到几百MeV能量电子束对有厚度起伏或存在界面的靶的透视, 并与质子、X射线束透视结果比较, 给出了电子束放射照相的特性与参数优化: 基于电子在材料中非弹性散射或能量损失, 选用能量使其射程与靶厚度接近的电子束来诊断靶厚度不均匀性; 基于电子在材料中的弹性散射, 选用射程超过靶厚度的电子束来诊断靶界面.

English Abstract

参考文献 (20)

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