PRIOR質(zhì)子顯微鏡的構(gòu)建和測試方法

瀏覽次數(shù)：495　發(fā)布日期：2025-12-12　來源：本站　僅供參考，謝絕轉(zhuǎn)載，否則責(zé)任自負(fù)

（論文部分內(nèi)容摘抄）

實驗室對高能量密度物質(zhì)(HEDM)的研究對診斷提出了很高的要求，因為這些狀態(tài)通常只能在短時間內(nèi)產(chǎn)生，并且通常的可見光或X射線診斷技術(shù)由于密度高而達(dá)到了極限。洛斯阿拉莫斯國家實驗室于20世紀(jì)90年代開發(fā)的高能質(zhì)子射線照相技術(shù)是克服這些限制的一種非常有希望的可能性，以便能夠以高空間和時間分辨率測量HEDM的密度。為此，在GSI建立了質(zhì)子顯微鏡，它不僅可以再現(xiàn)圖像，還可以將其放大 4.2倍，從而穿透密度高達(dá) 20 g/cm2的物質(zhì)。該工作描述了質(zhì)子顯微鏡的原理、設(shè)計和構(gòu)造的細(xì)節(jié)，以及磁透鏡、準(zhǔn)直儀和閃爍屏等基本部件的首次測量和模擬。對于后者，可以證明塑料閃爍體可以用作轉(zhuǎn)換器，以替代較慢但輻射抗性更強(qiáng)的晶體，這樣就可以達(dá)到 10 納秒的時間分辨率。

此外，還概述了未來的應(yīng)用。首先，利用脈沖功率裝置創(chuàng)建的溫密物質(zhì)進(jìn)行了實驗。在項目中，還研究了將質(zhì)子輻射成像與粒子治療相結(jié)合的誘人概念。展望未來的實驗在加速器設(shè)施的可能性。由于更高的光束強(qiáng)度，人們可以期望更好的空間和時間分辨率。該研究特別側(cè)重于一個問題，即是否可以用質(zhì)子成像技術(shù)研究與行星科學(xué)實驗室有關(guān)的實驗。從這些數(shù)據(jù)中，可以通過Prior獲得有關(guān)巨型氣體行星內(nèi)部物質(zhì)狀態(tài)方程的數(shù)據(jù)。

在質(zhì)子顯微鏡的圖像層中，必須將光束的圖像信息轉(zhuǎn)換為光子，可被攝像機(jī)捕獲。為了實現(xiàn)這一點，需要一個薄的，高光學(xué)質(zhì)量的閃爍屏，因此，厚度盡可能恒定，并且沒有表面不平整或凹陷，可以作為散射中心。通過薄的鋁鏡子，它與射線軸成45度角，光線被反射到攝像頭上，這樣就不會直接暴露在輻射中。在Prior的情況下，選擇PCO公司的兩個攝像頭，安裝在圖中。

pco.dimax高速相機(jī)，具有2016x2016像素，像素大小為11x11um。最小拍攝時間為1.5 us，使用Prior進(jìn)行動態(tài)實驗，它們在幾納秒的時間尺度上發(fā)生。顯然這太慢了。然而，對于靜態(tài)目標(biāo)的X射線，高像素數(shù)提高了圖像質(zhì)量。

第二個是pco.dicam像增強(qiáng)高速相機(jī)，具有1280x1024像素的分辨率，像素大小為6.7x6.7um，pco.dicam系列專業(yè)技術(shù)是iCCD攝像頭(強(qiáng)化充電耦合設(shè)備)，這是通過一個光陰極與多通道板(MCP)，它位于實際的CCD芯片前面。首先，到達(dá)的光子被轉(zhuǎn)換為電子，然后通過施加的電壓加速并撞擊MCP，在那里它們被復(fù)制。然后它們會遇到一層薄的磷，然后再轉(zhuǎn)化為光子。因此，iCCD攝像機(jī)對明顯較低的亮度也很敏感。用于骨腔dicam使用的光陰極材料是S-20(一種多堿陰極)。在這里，Prior具有優(yōu)勢，這些攝像機(jī)也可以高達(dá)3ns的快門速度運行，因此，可以從質(zhì)子束的束結(jié)構(gòu)中選擇單個脈沖。這為動態(tài)實驗提供了高時間分辨率。

進(jìn)一步改善Prior結(jié)果的另一種方法是圖像處理的進(jìn)一步發(fā)展。非氣體光束輪，到目前為止，圖像處理的新方法允許，在某種程度上減少了這些影響。這可能被轉(zhuǎn)移到X光成像上。未來，還可能將推出新的驅(qū)動程序。它可以產(chǎn)生比以前可以研究的物質(zhì)狀態(tài)，包括新的激光系統(tǒng)和輕氣炮，從而進(jìn)一步激發(fā)質(zhì)子X射線技術(shù)的潛力。

德國Excelitas PCO公司的pco.dimax和pco.dicam高速相機(jī)，具備高分辨率、高感光度、高幀率的優(yōu)點，將高速實驗過程完美記錄，為實驗提供強(qiáng)而有力的圖像數(shù)據(jù)支持。

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