塑料多层靶丸X射线照相技术.pdfVIP

　第 16 卷 　第 9 期 强 激 光 与 粒 子 束 Vol. 16 ,No. 9 　 　2004 年 9 月 HIGH POWER LASER AND PARTICL E BEAMS Sep. ,2004 　 文章编号 :100124322 (2004) 0921157204 X 塑料多层靶丸 X 射线照相技术 高党忠, 　刘元琼 , 　罗 　青 , 　唐永建 , 　袁玉萍 , 　温树槐 ( 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900) 　　摘 　要 : 　从理论上分析了高增益 ICF 实验燃料容器的塑料多层微球材料对 X 射线吸收机理 ,给出了适 当的 X 射线照相条件 ,即工作电压取 10kV ,照像时间为 1. 5h ,获得了壳层反差较为理想的靶丸 X 光图像。照 相实验所得底片具有很高的横向分辨率 ,经显微镜放大 ,微球图像界面清晰可辨 ,用 CCD 将图像输入计算机 , 使用一般图像软件即可较为精确读出壳层厚度像素 ,为塑料靶丸制备工艺提供了方便有效的跟踪测量手段。 　　关键词 : 　X 射线照相 ; 　壳层反差 ; 　塑料靶丸 　　中图分类号 : 　TN249 ; TL619 　　　　文献标识码 : 　A ( ) ( ) 　　多层塑料微球属于非透明靶丸 ,其典型结构以聚苯乙烯 PS 壳作芯轴 , 中间阻气层为聚乙烯醇 PVA ,外 ( ) ( ) 表面为用低压等离子体镀膜 L PP 方法制备的碳氢 CH 涂层 ,各壳层材料的密度及光学折射率各不相同 , 因 此单纯使用传统的光干涉法[1 ]难以直接精确测量其总壁厚及壳层厚度。1986 年日本 Kinki 大学 Uichi Kubo 等人将多层球进行切片 ,用扫描电镜对微球断面观测以获得球壳各层厚度 ,但该方法是破坏性的。美国通用原 ( ) 子公司 General Atomics R. B. Stephens 等人于 1995 年发展了基于 X 射线照相 ,利用计算机软件对多层球 X [2～4 ] 光图像进行分析 ,获取多层球壁厚数据 ,实现了微球壁厚的非破坏性测量 ,其测量精度可达0. 3μ m 。中国 工程物理研究院刘元琼等人曾经研究用表面轮廓仪直接扫描 PS 及玻璃微球 X 光底片以测量其壁厚 ,得到较高测量精度[5 ] 。 理论上 , 由于因化学成分及密度等性质上的差异,多层球各壳层 对 X 光的吸收率是不同的 ,因此微球 X 光图像的吸收强度变化 在界面是不连续的。将图像沿微球径向灰度描述为半径的函数 ( ) 并求二次微分 , 壳层界面处会出现突变尖峰 见图 1 。R. B. Stephens 等人的做法是 ,将多层球 X 光底片用高分辨率 CCD 数 字化后输入计算机 ,利用专用软件对图像进行插值平滑处理 ,将 径向灰度曲线对角度进行求和平均达到精确测量目的。 　　为了便于软件处理获得正确结果 ,首先在实验上获得理想 Fig. 1 　Diagram for thi