用于厚靶诊断的高能电子成像的选能暗场成像研究

High energy electron radiography (HEER) is considered as one of the most effective diagnostics tools for high energy density physics. This project aims to study the energy selection dark field imaging of HEER in order to improve the imaging quality for thick target diagnostics, at the same time enhance the detail contrast performance compare to the bright field imaging based on the characteristics of high energy electron interaction with thick target material. Meanwhile, some exploring research is carried out to obtain more details of target properties through the study of dark field images. The whole research consists of two parts: (1) High quality dark field imaging is achieved by a novel design HEER beam line lattice to precise manipulating beam to realized energy selection of the transmission beams after the target. (2) According to the physical mechanism of the interaction between the high energy electron beams and the target material, the characteristics of the energy dispersion of the transmission beams are related with the target material. As a result, the relationship between the target properties and the dark field images could be acquired through study of multiple energy sets of HEER Lattice for different beam energy parameters of the dark field images. Energy selection dark field imaging is an important expansion of the HEER, which can be used as a reference for the future application of HEER for high energy density physics experiment research.

高能电子成像（HEER）是用于高能量密度物理（HEDP）实验研究的最为有效诊断方法之一。本项目根据高能电子与厚靶物质相互作用的特征，从暗场成像角度提出了HEER选能暗场成像，旨在提高HEER厚靶诊断时的成像品质，获得相对明场像更高细节衬度的暗场像；并探索性地通过对暗场像的研究，获得靶物质更多方面的信息。具体研究包括两个方面内容：（1）暗场成像方面，通过设计新型的HEER四极磁透镜lattice系统，对束流传输进行精确控制，实现对打靶后电子的能量筛选，获得高品质的暗场像；（2）暗场像研究方面，根据高能电子束与靶物质相互作用的物理机制，充分利用透射电子束的能谱分布的相关性，通过选取不同Lattice能量参数下暗场像，寻求其与靶物质性质之间的联系。该研究可作为HEER技术的重要拓展，为今后HEER应用到HEDP实验诊断奠定基础。

高能电子成像（HEER）是高能量密度物质（HEDM）实验研究诊断的有效方法之一。本项目针对HEER诊断厚靶物质时的特性，开展了高能电子暗场选能成像的理论和实验研究。主要研究包括两个方面内容：（1）HEER理论和模拟方面，根据高能探测电子束与厚靶物质相互作用后，强轫致辐射造成透射电子束的能谱分布有较大能量展宽的特征，采用电子成像的束流光学传输矩阵分析方法，设计了适用的选能成像Lattice结构；利用PIC软件模拟、验证并修正优化结果，模拟结果表明利用选能成像可对透射电子能量进行精确的筛选，选取最佳能区对样品进行成像诊断，大大的提高了高能电子成像技术对厚靶诊断的空间分辨能力。（2）HEER实验技术方面，基于兰州高能电子成像实验研究平台（HERPL），完成了选能成像束线的研制，并开展了成像实验研究。完成了基于Matlab的HEER自适应实时调节和图像处理程序的编制，提高了HEER成像实验效率，提升了成像品质。另外，完成了高能电子三维成像技术的实验验证，优化了HERPL的电子直线加速器性能，为后续开展HEER实验及应用研究奠定了基础。