能量连续可调激光康普顿散射光源的研制和相关应用研究
许杭华
学位类型博士
导师王东
2017
学位授予单位中国科学院研究生院(上海应用物理研究所)
关键词激光康普顿散射 X/γ射线源 相互作用腔 连续可调 能量定标 Γ光ct
摘要激光康普顿散射(Laser Compton Scattering-LCS)光源具有高通量、准单色、短脉冲、高极化度、可小型化等特点。其在基础科学研究,医学,工业,材料乃至国家安全领域都有重要的应用。目前,LCS光源的实验及应用研究已成为国际上的研究热点。根据国际发展趋势和国内用户需求,我们提出在上海光源大科学平台上建设高性能的LCS伽玛光装置—上海激光电子伽玛源(Shanghai Laser Electron Gamma Source-SLEGS)。SLEGS研制中的关键技术难题有:(1)高真空下激光入射角连续可调技术,(2)满足激光入射角连续可调的同时保证激光和电子的μm量级位置同步和ps量级时间同步。为此我们提出研制SLEGS的样机SINAP-III,在样机上实验新的技术手段,为SLEGS的建造积累经验。在此背景下,本文在LCS光源的研制和LCS光源的γ光应用这两方面做了较为深入的研究。在光源的研制方面,本文首先介绍了整个SINAP-III光源研制中各个子系统的研制进展。之后详细讲解了对其中核心部件相互作用腔的设计过程。本论文提出了一个适用于真空内旋转的光路结构,并针对SINAP-III的设计指标要求和实际的实验空间限制对光路的元件的布局做了优化。同时,设计了相关的调节和观测部件,并对各部件的精度提出了要求。这一设计实现了大范围(20°-160°),高精度(步长小于0.01°)的激光入射角调节,是连续、精确(能量调节精度优于0.1%)调节LCS光能量的新途径,可以推广到其他的LCSγ光源装置上,极大地拓展LCSγ光源的能量范围。在光源的应用方面,本论文提出了一种基于LCSγ能谱的康普顿边的能量定标方法学。该方法可以在大能量范围内对特定能量的邻域做非常小步长的定标,解决了γ探测器高能端用外推插值法时由于探测器响应的线性度变差带来的偏差。本文用SINAP-III的设计参数做了模拟测试,定标的相对不确定度δEmax在25keV到300keV的范围内小于1.6%,在300keV到740keV的范围内小于0.5%。本论文开展的另一项LCSγ光源的应用研究是基于LCSγ光的CT。该研究是在目前全球最亮的LCS光源HIGS上完成的。我们优化了光源能量,设计了测试用的模型和曝光时间,并对透射投影的γ光强度做了归一化修正。经过实验测试,模型重建后的空间分辨率优于1mm(10Lp/cm),对比度分辨率优于0.03mm-1,可以实现较准确的元素分辨。
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.sinap.ac.cn/handle/331007/27564
专题中科院上海应用物理研究所2011-2018年
作者单位中国科学院上海应用物理研究所
推荐引用方式
GB/T 7714
许杭华. 能量连续可调激光康普顿散射光源的研制和相关应用研究[D]. 中国科学院研究生院(上海应用物理研究所),2017.
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