勞倫斯-利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(LLNL)的科學(xué)家們與普林斯頓等離子體物理實(shí)驗(yàn)室(PPPL)合作，設(shè)計(jì)了一種新型X射線晶體光譜儀，對(duì)國(guó)家點(diǎn)火設(shè)施(NIF)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的高能量密度(HED)物質(zhì)的一個(gè)挑戰(zhàn)性特征進(jìn)行高分辨率測(cè)量。

這項(xiàng)工作在《科學(xué)儀器評(píng)論》(Review of Scientific Instruments)的一篇論文中有所介紹，該論文描述了正在為世界上能量最大的激光器NIF制造的新晶體形狀。激光產(chǎn)生的高能量密度等離子體，類(lèi)似于在恒星、核爆炸和巨型行星核心中發(fā)現(xiàn)的那些，可能是地球上創(chuàng)造的最極端的物質(zhì)狀態(tài)。

PPPL之前為NIF建造了一個(gè)光譜儀，于2017年交付，為慣性約束核聚變實(shí)驗(yàn)提供了NIF極端等離子體的溫度和密度的高分辨率測(cè)量，所獲得的數(shù)據(jù)在特邀會(huì)談和同行評(píng)議的出版物中得到了介紹。

這些儀器測(cè)量關(guān)鍵參數(shù)的輪廓，如大量熱質(zhì)體的離子和電子溫度，這些熱質(zhì)體被磁力限制在圓環(huán)形托卡馬克核聚變裝置中以促進(jìn)核聚變反應(yīng)。相比之下，NIF激光產(chǎn)生的HED等離子體是微小的、點(diǎn)狀的物質(zhì)，需要不同設(shè)計(jì)的光譜儀進(jìn)行高分辨率研究。

該光譜儀檢查銅、鉭和現(xiàn)在的鉛EXAFS。從銅到鉭再到鉛，X射線的能量越來(lái)越高，信噪比越來(lái)越低，因此需要優(yōu)化光譜儀的設(shè)計(jì)。這項(xiàng)合作將于10月轉(zhuǎn)移到NIF，屆時(shí)新晶體將被安排在那里進(jìn)行測(cè)試，兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室的研究人員都急切地等待著結(jié)果。

"在NIF進(jìn)行的測(cè)量高X射線能量下的EXFAS光譜的實(shí)驗(yàn)，信號(hào)很低，"Schneider說(shuō)。"論文中描述的光譜儀設(shè)計(jì)集中了低信號(hào)，提高了信噪比，同時(shí)保持了觀察EXAFS所需的高分辨率。與常用的球形、圓柱形或環(huán)形彎曲的晶體不同，這種新形狀的晶體遵循正弦螺旋形，這樣一個(gè)新穎的設(shè)計(jì)使得它有可能滿足EXAFS測(cè)量的嚴(yán)格要求，以探測(cè)高度壓縮的高Z材料的熱狀態(tài)"。

關(guān)鍵詞： X射線 晶體光譜儀 物理實(shí)驗(yàn)室 光譜儀