一、Bragg方程和X光的折射率（论文文献综述）
樊奕辰[1]（2020）在《液氮冷却双晶单色器稳定性测试技术研究》文中认为同步辐射光束线已经从高能量分辨发展到超高能量分辨,从微米聚焦到纳米聚焦,光束线的稳定性成为先进性能光束线的关键需求。对于硬X射线光束线,双晶单色器是核心设备,分光晶体的角度稳定性直接影响了聚焦光斑的位置稳定性以及出射光的能量及通量稳定性。本文结合上海光源工程实际,以液氮冷却双晶单色器为主要研究对象,发展了单色器运动参量及稳定性测试方法,研究了单色器工作波长在线检测技术,主要工作内容包括:研究了双晶衍射的理论基础,分析了双晶衍射角宽度、积分反射率、能量分辨率及输出通量等参数,讨论了双晶单色器稳定性对出射光束位置稳定性及出射光通量稳定性的影响。对比研究同步辐射领域常用的运动参量高精度检测技术,发展了适用于双晶单色器转角位移及其它运动参量的高精度检测方法并进行误差分析,可实现纳米量级线性位移检测分辨率以及亚微弧度量级转角位移检测分辨率,能够满足上海光源单色器运动参量的测试需求。以上海光源工程实际为例,简述了单色器转角运动机构、高差补偿运动机构、双晶平行性、切换重复性及劳厄晶体平移长直线导轨运动性能的常规测试方法及评价标准。发展了基于双频激光干涉仪的非接触式绝对角度稳定性测量方法,测角分辨率可达31 nrad,能够满足亚微弧度量级的绝对稳定性测试需求。将该方案成功应用于上海光源17 U单色器的工程维护,根据测试结果排查出振动原因,采取了更新隔振垫及更换水循环机组等措施,优化后实测单色器液氮循环状态下的稳定性提升了一个量级。该方案能够直接测量反射镜面或抛光晶面的稳定性情况,可以实现单色器稳定性的原位监测。发展了基于光纤式法布里-珀罗激光干涉仪的单色器双晶相对稳定性测试方法,标称测角分辨率高达～10-2nrad,重复精度20nrad,且适用于液氮低温及高真空环境,完全满足单色器稳定性的测试需求。应用该方案对上海光源自主研发的液氮冷却双晶单色器进行了不同工况下的稳定性测试,通过激振实验确定了双晶单色器的固有频率;分别对比了布拉格角5～15°,液氮流量3 L/min～4 L/min,液氮循环机组泵频在22Hz～40Hz范围内双晶单色器的稳定性情况;通过频谱分析确定了影响单色器稳定性的原因,为单色器优化提供了依据;测试结果表明,优化后上海光源自主研发的双晶单色器液氮循环状态1～1000Hz的稳定性<180nrad,长期稳定性<0.9μrad/5h RMS,均优于上海光源二期快速X光成像线站对单色器稳定性的需求。研究了单色器波长检测技术,以上海光源硬X射线通用谱学线站为例,对其单色器的双晶失谐情况进行了模拟,讨论了单色器二晶失谐范围-15″～15″的情况下,出射光束能量带宽、出射通量、光斑位置及形状的变化情况。依托于上海光源X光学测试线站,对单色器双晶失谐情况进行了在线检测,实测结果与模拟分析匹配,为在线监测单色器稳定性对出射光束的影响奠定了基础。本文以液氮冷却双晶单色器为主要研究对象,发展了单色器晶体绝对角度稳定性及双晶相对角度稳定性测试方法,并有效应用于上海光源单色器稳定性不同工况下的离线测试。文中所研究的测试方案均能应用于单色器稳定性的原位测试,以期实现离、在线测试结果的结合,深入了解单色器稳定性与出射光性能稳定性的关系。本文研究的内容对单色器设计优化及同步辐射光束线性能提升具有重要意义。
况龙钰[2]（2020）在《磁化黑腔研究》文中研究指明在激光间接驱动的惯性约束聚变研究中,利用激光注入一个高Z材料黑腔,将激光能量在腔内转化为一个准对称的X光辐射场,该辐射场驱动黑腔中心的低Z靶球内爆,使靶球内的聚变燃料达到特定的高温高密度状态从而实现聚变点火。为了提升内爆性能,要求黑腔辐射场具有高温性、对称性和干净性等品质。而腔内的一系列物理过程会对黑腔辐射场的品质造成影响,如激光等离子体相互作用的非线性过程所产生的超热电子,冕区高温等离子体所发射的M带辐射对靶丸有预热效应;冕区等离子体的运动会造成腔内的等离子体填充,影响激光的传输;腔壁光斑位置的移动会影响黑腔辐射场的时变对称性等等。针对黑腔的这一系列问题,在传统黑腔研究的基础上,通过在黑腔上添加磁场构成磁化黑腔,研究激光与磁化黑腔的相互作用,主要研究内容分如下三个方面:1.辐射磁流体数值模拟程序的研制:成功研制了 1D和2D辐射磁流体程序。首先在开源的Multi-1D辐射流体程序中添加了磁场模块,构成一维辐射磁流体程序Multi-1D-M,在此基础上进一步完成了全新的一维辐射磁流体程序Icfire-1D的研制,与Multi-1D-M程序一起,构成1D辐射磁流体数值模拟研究平台。在1D程序研制的基础上开展了 2D辐射磁流体程序的研制,通过数年的努力,最终完成了柱坐标系下的2D辐射磁流体程序Icefire-2D的研制,该程序考虑了磁化黑腔研究中的大部分物理问题,包括激光的三维光线追踪,磁流体演化,辐射输运,电子热传导,电子离子能量交换等过程,为ICF中辐射磁流体问题的研究提供了重要的2D数值模拟研究平台。2.磁化黑腔的数值模拟研究:基于所研制的1D和2D辐射磁流体程序对磁化黑腔进行了数值模拟研究,磁场区间从I0T量级到I000T量级。对于I0T量级的磁场,主要研究了磁场对电子热传导的限流效应;对于100T量级的磁场,主要研究了磁场的力学效应,研究洛伦兹力对黑腔内等离子体温度密度分布的影响;对于I000T量级的磁场,作为探索,研究极端强磁场下的黑腔行为,探索利用激光与磁化小黑腔相互作用获得超高温辐射源的可能性。通过一系列算例的研究,获得不同磁场强度对黑腔性能的影响。3.磁化黑腔的实验研究:依托SGⅡ激光装置开展磁化黑腔实验研究,利用第九路激光与线圈靶相互作用产生兆高斯量级的脉冲强磁场,将该磁场耦合到黑腔内部,构成磁化黑腔,然后将八路激光注入黑腔,初步研究了激光与磁化黑腔的相互作用,观测到了磁场对腔壁等离子体径向运动的抑制作用。通过本论文的研究,建立了 ICF条件下的辐射磁流体数值模拟研究平台,开展了磁化黑腔的数值模拟研究和实验研究,为强磁场在传统ICF黑腔物理中的应用提供了重要的参考。
陈纪辉[3]（2020）在《多层膜单级衍射光栅的设计与表征》文中指出单级衍射光栅具有保留0级和共轭±1级的衍射特性,能够有效地抑制高阶衍射。这种产生纯净光谱的衍射特性在激光等离子体X射线诊断中具有重要的应用价值。然而,当入射X射线的能量达到数kev量级时,由于X射线的穿透性随着其能量增加而变强,传统的透射式单级衍射光栅对这个能段X射线的偏转、分光能力下降,这就导致了大部分的衍射光都集中在0级,从而影响了1级的衍射效率。近年来,多层膜光栅的出现解决了光栅在能量较高的X射线中应用的问题。通过结合多层膜对X射线的高反射率以及光栅的分光能力,多层膜光栅能够对入射的X射线提供高额的1级衍射效率。然而,在多层膜光栅产生的光谱中存在着一系列的高阶衍射,多层膜结构在增强1级衍射效率的同时,不可避免地使高阶衍射的衍射效率也得到增强。本论文根据准正弦单级衍射光栅的结构设计了一种多层膜单级衍射光栅,命名为准正弦多层膜光栅。结合准正弦单级衍射光栅的衍射特性和多层膜反射镜的反射特性,准正弦多层膜光栅具有新的衍射特点。在深度方向上,周期性的多层膜结构能够提供对X射线的高反射率,在水平方向上,准正弦光栅结构能够有效地抑制高阶衍射,因此多层膜单级衍射光栅结合了两者的优良特性,使得能量为数kev的X射线以正常角度入射或掠入射时,依然能够获得具有高光强且单色性良好的衍射X射线。本论文所设计的准正弦多层膜光栅有望为惯性约束核聚变提供数kev能段的黑腔辐射高衍射效率X射线光谱。本论文的主要内容如下:第一章介绍了激光驱动惯性约束聚变的原理,激光等离子体X射线的探测以及本论文研究的内容和意义第二章回顾了标量衍射理论的推导以及几种单级衍射光栅的设计思路:包括二值化正弦衍射光栅,准正弦光栅,随机栅条光栅,倾斜矩形孔光栅和梯形透射光栅。在本章末尾分析了透射式单级衍射光栅测谱范围的局限性。第三章研究了应用于X射线光学的多层膜反射镜,着重研究了多层膜反射率的计算以及相关matlab程序的设计。第四章研究了多层膜光栅和多层膜单级衍射光栅的衍射特性,包括X射线衍射理论在多层膜光栅中的应用和多层膜光栅与传统光栅衍射特性的差异分析。并且设计了用于数keV能段X射线的多层膜单级衍射光栅,分析了所设计的多层膜光栅在3keV与5keV能点下的衍射分布以及-1衍射级取得高衍射效率的条件。
段云飞[4]（2020）在《高温高压下MgO-Al2O3-SiO2-H2O体系内地幔矿物的热弹性力学性质及其地球物理学意义》文中指出地球内部的绝大多数直接信息来自于地震学观测,利用不同温压条件下的矿物弹性性质可以使我们结合已有的波速信息对地球内部物质组成进行推测,因此高压实验所提供的矿物密度、弹性模量等物理性质随地球深度变化的趋势对地球深部科学研究具有重要意义。地幔中的MgO-Al2O3-SiO2-H2O（MASH）体系内矿物对地幔矿物的弹性性质产生明显影响,广泛参与地球内部的不均一性、波速异常等,具有重要的地球物理学意义。本文利用金刚石对顶砧结合X光衍射、布里渊散射和激光加热技术对MASH内的MgAl2O4-尖晶石和δ-AlOOH在高温高压下的热弹性力学性质进行了探究,揭示了上地幔顶部的尖晶石的弹性性质对该区域的地震波速影响以及俯冲板片中最有潜力将水从地表带到核幔边界的δ-AlOOH的热稳定域、热力学状态方程及相关的地震学特征。MgAl2O4-尖晶石在上地幔顶部是一种重要的含铝相,在下地幔的俯冲板片中亦有大量铁酸钙结构的MgAl2O4存在,对于Al向地球内部的运输具有重要意义。我们对MgAl2O4-尖晶石在300～1000K,1bar～10.9GPa范围内的三个独立弹性常数进行了测量,并用三阶有限应变方程对其进行拟合,结果显示三个独立弹性常数在不同温度下随压力的增长而增长。与上地幔的其他主要造岩矿物相比,MgAl2O4-尖晶石的波速明显具有最高的Vp、VS和VP/VS。尖晶石橄榄岩是上地幔顶部的主要岩石类型,结合上地幔的主要造岩矿物我们模拟了尖晶石橄榄岩沿冷、热俯冲板片地温曲线的VP、VS和VP/Vs变化趋势,并分析了尖晶石橄榄岩矿物成分的变化对其波速的影响。尖晶石橄榄岩矿物成分的变化可以使Vp、Vs在其各自最低值基础上分别产生2.1%、1.3%的浮动,其中含有较多尖晶石和橄榄石的橄榄岩VP、VS较高。上地幔的含铝相存在尖晶石-石榴子石转变,我们也对该转变进行了分析,不过该相并变未引起VP、VS的明显变化。δ-AlOOH被认为是俯冲板片中一种很有潜力向地球深部输水的介质。我们在足以覆盖全地幔温压范围内研究了 δ-AlOOH的温压稳定范围,并首次拟合得到其热力学状态方程及相关的热力学参数。δ-AlOOH具有极高的稳定性,其脱水相界与正常地幔地温曲线很接近,表明其可以随俯冲板片一直被带到核幔边界附近。由拟合得到的热力学参数,我们模拟了 δ-AlOOH的密度（ρ）、体波波速（VΦ）沿俯冲板片地温曲线的变化模型。与下地幔的其他主要矿物相比,δ-AlOOH具有最低的ρ和最高的VΦ这为通过地震学方法探测地幔中δ-AlOOH的潜在性提供了约束条件。俯冲板片中Egg相分解会产生δ-AlOOH和斯石英,因此我们也研究了ρ、VΦ由Egg相到δ-AlOOH沿热、冷俯冲板片地温曲线的变化趋势,该相变使密度分别增加～2.1%、～2.5%,而体波波速分别增加～19.7%、～20.4%。与下地幔的其他主要矿物相比,δ-AlOOH具有最低的ρ/VΦ值,这一特征有助于通过地震学手段判定δ-AlOOH在下地幔的潜在存在性。δ-AlOOH极广的稳定域,使其可以将水输送至核幔边界附近,由于核幔边界温度陡升,δ-AlOOH相变脱水,从而引发部分熔融。水也可以与来自外核的Fe反应生成具有低波速特征的FeO2Hx。部分熔融和FeO2Hx的存在可以用来解释核幔边界附近出现的超低波速区。在上述两项研究中,我们获得了上地幔顶部的含铝相之一和俯冲板片中的含铝含氢相的热弹性力学性质。利用尖晶石结合上地幔其他主要造岩矿物,我们构建了上地幔顶部的地震波速模型,为地震观测提供了一个参考模型。而δ-AlOOH则为我们提供了构建Al和水向下地幔的输送一个极富潜力的载体和解释核幔边界附近超低波速异常的关键钥匙。
崔莹[5]（2019）在《掠入射超环面X光显微成像技术研究》文中认为激光惯性约束聚变（ICF）是发展可控核聚变的有效技术途径之一,为可持续能源发展和军事应用等提供技术支撑。其基本原理是通过兆焦级的激光能量注入填充氘氚燃料的靶丸,利用物质的惯性,对靶丸进行聚爆压缩,最终实现点火和持续燃烧。基于X射线的精细化成像诊断可用于揭示靶丸等离子体的温度和密度、辐射驱动源对称性及均匀性、内爆压缩等离子体流体力学不稳定性增长、超热电子的温度与产额等重要物理信息,在激光惯性约束聚变诊断中占有重要的地位。由于靶丸芯区的等离子体状态极为稠密,而硬X射线穿透力强,又不受黑腔内电磁场影响,是最适合用于靶丸芯区诊断的。鉴于等离子体空间尺度小的特点,需建立微米尺度分辨水平的硬X射线成像系统。现阶段用于国内激光惯性约束聚变装置的X光成像设备包括针孔相机和KB显微镜等工作于软X射线段的成像设备,难以在兼顾视场和分辨率的基础上向高能段延伸。本文基于激光核聚变物理实验的需求和国内相关诊断设备的现状,开展了掠入射式超环面硬X射线显微成像技术的研究,主要围绕以下问题开展研究:（一）围绕大视场、高分辨的总体成像要求展开显微镜设计研究。针对硬X射线波段光学元件的反射效率低的问题,采用超环面以简化光学系统;同时,针对硬X射线的波段对聚焦光学元件提出的超光滑要求,选用超环面较非球面更易加工。通过分析超环面的聚焦特性和双镜成像的特点,提出了U字形串联排布两个超环面镜和一个用于光谱选择的平面反射镜的基本结构,便于在优化中引入更多的自由度,解决单个超环面镜反射引起的严重像差,并扩大视场。针对硬X射线全反射的条件研究掠射角与反射率之间的关系,通过W/B4C非周期多层膜反射镜的设计以满足高反射率和大角度带宽的要求。根据激光核聚变诊断的要求,提出了适用于神光-Ⅲ装置的显微镜光学系统参数,首先以超环面镜消像散要求为依据,计算出成像系统的初始结构参数,并建立基于光线追迹的仿真模型;其次针对初始结构的成像质量及杂散光问题设计了孔径光阑以及消杂光光阑;最后通过光线追迹研究成像系统中各参数对成像质量的影响,确定了优化函数。优化后的显微镜系统成像质量明显提高。（二）以几何像差分析为基础对双环面镜在子午面的球差、彗差、像散和场曲等参数进行分析,结果表明,通过调节镜长和镜间距可以消除某项像差,作为优化时的参考依据。同时,针对掠入射光学系统非共轴不对称的结构,引入矢量波像差进行分析,在同轴反射系统矢量波像差的基础上,针对光阑和视场均离轴的情况,通过光瞳变换,推导掠入射矢量波像差的表达形式,并针对矩形孔径像差的边缘Zernike展开项进行了修正。通过采用全视场像差分析的方式对显微成像系统各个像差进行了分析,弥补了仅从弧矢和子午面分析像差的片面性。采用点列图和几何传函等适用于大像差系统的像质评价方式分析了显微系统成像质量,结果显示在±500μm视场可以达到物方分辨率5μm。（三）分析了系统装配误差和加工误差对成像质量的影响,首先逐一对影响系统成像质量的物距、像距、反射镜偏心和倾斜等参数进行公差分析,对硬X射线掠入射成像的关键光学元件——超环面反射镜的超长子午曲率、面型误差和粗糙度等加工误差因素进行了分析,然后依据各参数对成像质量影响的敏感度,分配不同的权重;通过ZEMAX公差分析,以80%系统的弥散斑半径小于75μm为标准,对各个公差进行调整,确定出公差分配。（四）针对成像系统结构中各光学元件非共轴、掠射角度过小以及X射线不可见等一系列因素造成的非球面反射镜精准定位难度大的问题,在离线装调阶段设计了一种可见光辅助装调系统对掠入射角进行精确调节。另外为在线高精度瞄准目标和X射线CCD精准定位,针对掠入射系统入射光轴和出射光轴平行不共线的特点,设计了一种双向双目交汇瞄准系统。通过实验,检测了成像系统的空间分辨率。分析实验结果劣于模拟结果的原因,主要还是超环面镜的加工工艺达不到理想要求。
马礼敦[6]（2014）在《X射线晶体学的百年辉煌》文中研究说明自1912年劳厄发现X射线晶体衍射现象,小布拉格开创X射线晶体学以来,已经过去了100年。这一发现,对人类科学的发展,特别是微观结构科学的影响至为巨大,具有里程碑的意义。在这100年中,X射线晶体学发展迅速,成果累累。本文按主要实验技术的特点将100年大致分为四个阶段,从单晶体衍射、多晶体衍射和X射线光谱三个方面简述其主要进展和成果。并简单概括了她对物理学、晶体学、化学和生物学等基础学科和材料、医药、环境等多个应用学科的重大影响。最后,还预期了X射线晶体学领域的一些可能发展,包括无比强大的光源—硬X射线自由电子激光、多维晶体学、电子晶体学、数学晶体学、三维X射线衍射显微学等领域。作者相信,X射线晶体学在过去的一个世纪中已经取得了那么多的成就,在已来临的新世纪中将会获得更大的成绩。
黄志峰[7]（2006）在《衍射增强成像的相位信息提取方法和CT重建算法研究》文中研究说明衍射增强成像是X射线成像领域的最新前沿技术和研究热点之一,它能检测对X射线弱吸收的轻元素物质,空间分辨率可达微米甚至亚微米量级,和传统X射线吸收成像技术相比具有独特的优势,并且在医学、生物学、材料科学等学科上的初步实验上获得了成功。因此,衍射增强成像的课题研究具有重要的研究价值和应用前景。本论文在解决衍射增强成像的计算机模拟实验建模问题的基础上,深入研究了衍射增强成像中最重要的两个方面:相位信息提取方法和衍射增强CT成像的重建算法,其研究成果都得到了北京同步辐射装置上的衍射增强成像实验的验证。论文所做的研究工作及研究成果可概括如下:首先,在计算机模拟实验建模问题的研究上,根据对称Bragg几何结构的完整晶体X射线衍射的几何光学近似理论,提出了等效直线传播简化模型,部分地简化了模拟实验中衍射增强成像的几何光路结构。在这个模型的基础上定量分析了在摇摆曲线不同位置上的DEI图像的错位问题,并对计算机模拟实验提出了位置修正方案,从而保证了相位信息提取方法和CT重建算法的模拟计算结果的正确性。其次,在相位信息提取方法的研究上,分析了目前最常用的几何光学近似方法和多图统计方法的局限性,提出了3种更有效的方法:统计-几何光学近似方法、极大折射角方法和高斯曲线拟合方法,并制定了在真实实验中选择相位信息提取方法的基本策略。计算机模拟实验和真实实验的计算结果表明,这3种方法都能得到比现有方法更精确的折射角信息。最后,在衍射增强CT成像的重建算法的研究上,针对CT旋转轴与分析晶体晶格面平行的CT采集方式,提出了基于折射角信息的直接滤波反投影算法,一步到位地直接重建出样品内部的折射率位相因子δ的分布。计算机模拟实验和真实实验的结果表明,基于相位信息提取新方法的直接滤波反投影算法能重建出与实际值相当接近的δ的数值,在计算精度和图像效果上优于基于现有信息提取方法的CT重建算法。
宋利民[8]（2002）在《软X射线多层膜反射镜的设计与制作》文中研究表明软x射线多层膜反射镜的出现，是x光学的重大事件。它从根本上改变了传统的掠入射反射x光的方法，使正入射反射x光成为可能，并极大的促进了x光学的发展。由于软x射线多层膜反射镜具有高反射率和带通滤波的特点，x光学的各个领域对之产生了强烈的需求。 在软x射线（1nm＜λ＜30nm）的长波长区域（10nm＜γ＜30nm），多层镜的制作已经成熟，例如：在13.4nm处反射率峰值达到66％。但在软x射线短波段（λ＜10nm）区域，实测反射率大大低于理论设计的反射率，高反射率多层膜反射镜的制作仍处于探索阶段。本论文所完成的是在软x射线短波段的五个波长处（最短波长为1.03nm），研制具有实用反射率的软x射线多层膜反射镜，并应用于惯性约束核聚变（ICF）实验中的软x光能谱测量。在ICF实验中，激光等离子体产生的x光主要分布在亚仟电子伏特区（0.1-1.5keV），它的总能量、能谱特征、发射时间过程和空间分布都是理论和实验极为关心的基本数据。从而使x光能谱的测量成为ICF实验中的至关重要的诊断内容。 在多层膜反射镜的设计中，作者首先针对软x射线的强烈吸收和弱反射的特性和材料的物理化学性质，选择了多种可能的配对材料作为候选的配对材料。从薄膜光学理论的递推法出发，以Henke的散射因子为依据，计算了候选材料的峰值反射率，从中得到了软x射线短波段的五个波长处的最佳材料配对。然后使用模拟退火算法作为优化方法，对软x多层镜结构参数进行了优化，得到了比较理想的设计结果。之后将适用于软x射线波段的D.Stearns的散射理论应用于软x射线多层膜反射镜的粗糙界面的散射研究，并基于该理论提出了一种多层膜反射镜的修改设计方法。用该方法确定了基底粗糙度的设计值，从而完成了多层膜反射镜的设计。 根据多层膜的设计结果，我们采用磁控溅射技术进行了多层膜的沉积。在多层膜的淀积过程中，使用小角x射线衍射的方法对多层镜进行了反复的标定，获得了软x射线短波段多层膜反射镜沉积的优化工艺参数。并在此基础上，完成了五个波长的多层镜的淀积，多层膜的膜厚误差仅为0.05nm。多层镜反射率的测量是在中国科学院北京高能物理研究所的同步辐射装置的3B1束线上进行的。测量结果表明：本文所研制的多层膜反射镜均具有实用的反射率，特别是中心波长为1.03nm的多层镜，其峰值反射率达到10％。 以多层镜为核心构成了我国第一台的多层镜分光软x光能谱仪样机。2001年底在上海“神光2”激光装置上进行的惯性约束核聚变（ICF）实验的软x光光谱测量中，获得了实测的软x光能谱。
刘东红,李蕾[9]（2000）在《Bragg方程和X光的折射率》文中提出从经典电磁学理论的角度 ,对 Bragg方程中 X射线的折射率近似为 1给予了讨论 .指出在一般的衍射实验中可以不考虑折射率的影响 .Bragg方程在某些精确度要求很高的测量中 （测量精确度数量级为 10 - 5 ）不再适用 ,并给出了修正后的 Bragg方程 .
俞辰韧[10]（2020）在《太赫兹量子级联激光器中模式选择与辐射效率的控制》文中研究表明太赫兹波在天文学、生物医学、高速通讯、无损检测以及国家安全等方面展现出的巨大应用潜力推动着太赫兹源向小型化、高效率、低成本等方向发展。基于半导体异质结构材料的太赫兹量子级联激光器（Terahertz quantum cascade laser,THz-QCL）作为紧凑型太赫兹源,致力于提高输出功率、光束质量、工作温度以及连续调谐范围等关键性能,不断接近实际应用。本论文简述了太赫兹波的应用以及产生和探测太赫兹波的主要器件;系统介绍了THz-QCL的工作原理、研究现状,以及目前的发展趋势和面临的主要问题;概括总结了半导体激光器中三种常见的谐振腔结构及其工作原理。在上述基础上,本论文着重围绕单模THz-QCL中模式选择以及辐射效率这两个核心问题,开展了系统的理论和实验研究。基于双金属波导结构,分别提出并实现了通过有源布拉格反射镜选模的谐振腔结构,和以光栅耦合器控制辐射效率和光束准直性的谐振腔结构。在充分验证上述两种谐振腔结构的基础上,将有源布拉格反射镜与光栅耦合器集成在同一个双金属波导THz-QCL器件中,近似独立地实现了模式选择和辐射损耗的调控,显着提高了单模THz-QCL在脉冲模式下的峰值功率;并将其与石英增强光声光谱技术结合,初步实现了对硫化氢（H2S）气体的痕量检测,探测极限达到亚ppm量级。主要代表性的创新点如下:1)提出并实现了基于有源布拉格反射镜（Active distributed Bragg reflector,ADBR）选择模式的THz-QCL谐振腔结构,通过ADBR在增益条件下的谐振放大反射峰实现单纵模激射。该谐振腔采用双金属波导并具有2个腔面,在靠近一端腔面处的上金属层中形成周期性空气狭缝作为ADBR并引入吸收边界,另一端为解理腔面。太赫兹波在解理腔面与ADBR之间谐振,并从解理腔面向自由空间辐射。当ADBR区域内波导净增益足够高时,其反射谱在频率接近带边模式处存在带宽极窄（<15 GHz）的谐振放大峰;并在该频率范围内,太赫兹波在谐振腔内往返一次的相位变化量约2π,因此可支持单模激射。实验上,实现了基于ADBR的THz-QCL并获得单模输出。该结构突破了无源DBR在实现单模激射时对腔长的限制,有利于通过提高增益面积增加激光器的输出功率。为了实现稳定的单模激射,采用二维光子晶体代替一维光栅作为ADBR,通过减小禁带的宽度,减小材料增益不均匀对模式选择的影响,最终实现了总长达3.4 mm的基于ADBR的THz-QCL单模输出。2)提出并实现了基于光栅耦合器（Grating coupler,GC）辐射的THz-QCL谐振腔结构,其辐射效率可通过光栅耦合器的结构参数进行灵活的调控。在双金属波导激光器的上金属层中形成周期性空气狭缝作为光栅耦合器。太赫兹波在激光器的两个解理腔面之间谐振,并通过光栅耦合器向自由空间辐射。其优越性体现在:I)通过调节GC的结构参数可在较大范围内控制其辐射损耗。II)由于GC位于谐振腔的一端,该非对称结构使得光束近似单向出射以提高收集效率;其较大的出光面积提高光束的准直性。III)由于采用双金属波导,太赫兹波在有源区内的光学限制因子接近于1,有利于提高激光器的工作温度。以上优越性得到了充分的实验证明:相较于常规单金属波导FP腔THz-QCL,基于GC辐射的双金属波导THz-QCL显着提高了激光功率与工作温度。相较于常规双金属波导FP腔THz-QCL,基于GC辐射的双金属波导THz-QCL虽然温度性能略有下降,但是输出功率和光束质量得到了较大提高。3)基于上述两种谐振腔结构的研究,提出了一种新的近似独立操控模式选择与调节辐射效率的激光器谐振腔结构:将有源布拉格反射镜与光栅耦合器分别集成在双金属波导THz-QCL上金属层的两端,前者实现选模,后者控制辐射效率。在实现稳定单模激射的同时,显着提高了单模激光的功率。20 K下,激光器的脉冲峰值功率达214 m W,相比于同一材料制备的常规单模DFB激光器,峰值功率提高了26.7倍。通过采用改进后的有源区结构和外延材料,获得了频率为3.3 THz的单模THz-QCL,20 K下脉冲峰值功率达366 m W,77 K下峰值功率为246 m W,最高工作温度达147 K。4)以本论文获得的单模THz-QCL作为光源,结合太赫兹石英增强光声光谱（THz-QEPAS）技术搭建了气体检测系统,初步实现了H2S气体的痕量检测,探测极限达到360 ppb。最后,本论文对以下几个方面提出了进一步的研究设想:（I）进一步提高集成ADBR与GC的THz-QCL中的辐射效率与光束准直性;（II）将集成ADBR与GC的THz-QCL推广至连续工作模式,并实现频率调谐。
二、Bragg方程和X光的折射率（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Bragg方程和X光的折射率（论文提纲范文）
（1）液氮冷却双晶单色器稳定性测试技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 同步辐射简介 |
| 1.1.1 同步辐射装置的特性及发展 |
| 1.1.2 同步辐射光束线概述 |
| 1.1.3 上海光源简介及束线建设需求 |
| 1.2 同步辐射束线光学 |
| 1.2.1 同步辐射聚焦光学 |
| 1.2.2 同步辐射单色器 |
| 1.3 论文研究内容 |
| 第2章 双晶单色器物理及组成 |
| 2.1 晶体衍射运动学理论 |
| 2.1.1 晶体的点阵结构 |
| 2.1.2 劳厄衍射与布拉格衍射 |
| 2.1.3 晶体衍射基本参数 |
| 2.2 (+n,-n)消色散型双晶单色器 |
| 2.3 双晶稳定性对出射光束的影响 |
| 2.4 双晶单色器稳定性研究现状 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 运动参量的高精度检测方法及误差分析 |
| 3.1 运动参量的高精度检测技术 |
| 3.2 单色器转角位移的高精度检测技术 |
| 3.2.1 晶体绝对稳定性测试方案 |
| 3.2.2 双晶相对稳定性测试方案 |
| 3.3 双晶单色器主要运动参量的测试 |
| 3.3.1 单色器转角机构运动性能测试 |
| 3.3.2 单色器高差补偿机构运动性能测试 |
| 3.3.3 单色器双轴转动同步精度测试 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 液氮冷却双晶单色器稳定性测试 |
| 4.1 稳定性分析算法基础 |
| 4.2 晶体绝对稳定性测试 |
| 4.2.1 实验平台搭建 |
| 4.2.2 测试系统的误差分析 |
| 4.2.3 结果与讨论 |
| 4.3 双晶相对稳定性测试 |
| 4.3.1 实验设置 |
| 4.3.2 测试系统的误差分析 |
| 4.3.3 结果与讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 单色器工作波长检测技术的研究 |
| 5.1 衍射光束特性的表征方法 |
| 5.2 光束带宽测量的DuMond图解 |
| 5.3 单色器双晶失谐的模拟分析 |
| 5.4 双晶失谐的在线检测 |
| 5.5 单色器双晶失谐过程的高分辨检测 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（2）磁化黑腔研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 激光间接驱动惯性约束聚变简介 |
| 1.2 磁场在激光聚变中的潜在应用 |
| 1.3 辐射磁流体数值模拟程序的发展概况 |
| 1.4 脉冲强磁场的产生和诊断技术发展概况 |
| 1.4.1 脉冲强磁场的产生技术 |
| 1.4.2 脉冲强磁场的诊断技术 |
| 1.5 激光与磁化靶的相互作用研究 |
| 1.6 论文主要内容 |
| 参考文献 |
| 第2章 一维辐射磁流体程序的研制 |
| 2.1 基于Multi-1D程序的二次开发 |
| 2.1.1 概述 |
| 2.1.2 算法设计 |
| 2.1.3 程序研制 |
| 2.2 自研一维辐射磁流体程序Icefire-1D |
| 2.2.1 概述 |
| 2.2.2 磁场模块的研制 |
| 2.2.3 辐射输运模块研制 |
| 2.2.4 3D光线追踪模块的研制 |
| 2.2.5 其它模块的研制 |
| 2.2.6 程序测试 |
| 2.3 小结 |
| 参考文献 |
| 第3章 二维辐射磁流体程序的研制 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 Icefre-2D程序的总体情况 |
| 3.3 网格划分 |
| 3.4 磁流体演化 |
| 3.5 磁场计算 |
| 3.6 激光光线追踪 |
| 3.7 电子热传导 |
| 3.8 辐射扩散 |
| 3.9 辐射输运 |
| 3.10 程序测试 |
| 3.11 小结 |
| 参考文献 |
| 第4章 激光与磁化黑腔相互作用的数值模拟研究 |
| 4.1 基于1D辐射磁流体程序研究激光与磁化黑腔的相互作用 |
| 4.1.1 引言 |
| 4.1.2 20T的外磁场 |
| 4.1.3 500T的外磁场 |
| 4.2 基于2D辐射磁流体程序研究激光与磁化黑腔的相互作用 |
| 4.2.1 引言 |
| 4.2.2 10T-20T的外磁场 |
| 4.2.3 500T的外磁场 |
| 4.2.4 2000T的外磁场 |
| 4.2.5 自生磁场 |
| 4.3 小结 |
| 参考文献 |
| 第5章 激光与柱形线圈靶相互作用产生脉冲磁场研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 理论设计 |
| 5.3 磁场诊断 |
| 5.4 二倍频激光与Al线圈靶相互作用产生脉冲磁场研究 |
| 5.4.1 实验设计 |
| 5.4.2 实验结果分析 |
| 5.5 基频光与Cu线圈靶相互作用产生脉冲磁场研究 |
| 5.5.1 实验设计 |
| 5.5.2 实验结果分析 |
| 5.6 小结 |
| 参考文献 |
| 第6章 激光与磁化黑腔相互作用的实验研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 理论设计 |
| 6.3 所需诊断的主要物理量 |
| 6.4 开缝黑腔与Al线圈靶耦合 |
| 6.4.1 实验设计 |
| 6.4.2 实验结果分析 |
| 6.5 开缝黑腔与Cu拐弯线圈靶耦合 |
| 6.5.1 实验设计 |
| 6.5.2 实验结果分析 |
| 6.6 开缝黑腔与Cu简单线圈靶耦合 |
| 6.6.1 实验设计 |
| 6.6.2 实验结果分析 |
| 6.7 小结 |
| 参考文献 |
| 第7章 总结和展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（3）多层膜单级衍射光栅的设计与表征（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 激光驱动惯性约束聚变简介 |
| 1.2 激光等离子体X射线诊断 |
| 1.3 透射光栅谱仪的应用 |
| 1.4 本文研究内容和意义 |
| 第二章 标量衍射理论与单级衍射光栅 |
| 2.1 标量衍射理论 |
| 2.1.1 从矢量理论到标量理论 |
| 2.2 基尔霍夫衍射理论 |
| 2.2.1 Huyghens-Fresnel原理与基尔霍夫衍射公式 |
| 2.2.2 Huyghens-Fresnel原理与叠加积分 |
| 2.2.3 相干光场在自由空间传播的平移不变性 |
| 2.2.4 相干光场在自由空间传播的脉冲响应的近似表达式 |
| 2.3 正弦光栅 |
| 2.4 二值化正弦光栅——X射线单级光栅的提出 |
| 2.5 准正弦单级衍射光栅 |
| 2.6 随机栅条光栅 |
| 2.7 倾斜矩形孔准单级衍射光栅 |
| 2.8 梯形透射光栅 |
| 2.9 透射式单级衍射光栅测谱范围的局限性 |
| 2.10 本章小结 |
| 第三章 多层膜反射镜及其反射率的计算 |
| 3.1 X射线的光学常数 |
| 3.2 多层膜反射镜简介 |
| 3.3 X射线在理想界面的反射 |
| 3.4 多层膜反射率曲线的计算 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 多层膜光栅与多层膜单级衍射光栅 |
| 4.1 多层膜光栅的提出与发展 |
| 4.2 多层膜光栅的结构 |
| 4.3 多层膜光栅的衍射特性 |
| 4.4 准正弦多层膜光栅的设计 |
| 4.5 准正弦多层膜光栅的衍射特性 |
| 4.6 准正弦多层膜光栅-1衍射级强度取得最大值时的入射条件 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录A |
| 附录B |
（4）高温高压下MgO-Al2O3-SiO2-H2O体系内地幔矿物的热弹性力学性质及其地球物理学意义（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 地幔物质组成成分 |
| 1.2 地球内部的铝 |
| 1.2.1 正常地幔中的铝 |
| 1.2.2 俯冲板片中的铝 |
| 1.3 地球内部的水 |
| 1.3.1 正常地幔中的水 |
| 1.3.2 水向地球内部的输送机制 |
| 1.3.3 含水矿物的铝效应 |
| 1.4 论文结构 |
| 第二章 高压科学实验技术与原理 |
| 2.1 金刚石对顶砧 |
| 2.1.1 对称型金刚石对顶砧 |
| 2.1.2 外加热型金刚石对顶砧 |
| 2.1.3 加热方式 |
| 2.1.4 金属垫片 |
| 2.1.5 传压介质 |
| 2.1.6 压标 |
| 2.2 晶体X射线衍射技术 |
| 2.2.1 布拉格(Bragg)定律 |
| 2.2.2 真实晶体的衍射 |
| 2.2.3 衍射光束的强度 |
| 2.3 非弹性散射光谱学 |
| 2.3.1 声子 |
| 2.3.2 拉曼散射 |
| 2.3.3 布里渊散射 |
| 2.4 弹性模量 |
| 2.4.1 胡克(Hooke)定律 |
| 2.4.2 克里斯托弗(Christoffel)方程 |
| 2.5 状态方程 |
| 2.5.1 Birch-Murnaghan状态方程 |
| 2.5.2 热力学状态方程 |
| 第三章 高温高压下镁铝尖晶石单晶的弹性性质及其地球物理学意义 |
| 3.1 序言 |
| 3.2 实验 |
| 3.3 结果 |
| 3.4 讨论和地球物理学意义 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 δ-AlOOH的相稳定性、热力学状态方程及地球物理学意义 |
| 4.1 序言 |
| 4.2 实验 |
| 4.3 结果 |
| 4.4 讨论与地球物理学意义 |
| 4.4.1 δ-AlOOH的状态方程 |
| 4.4.2 Egg相到δ-AlOOH+斯石英的相变 |
| 4.4.3 水向核幔边界的输送 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 结论 |
| 附录: δ-AlOOH的P-V-T参数 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间已发表论文 |
（5）掠入射超环面X光显微成像技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 惯性约束聚变X射线诊断 |
| 1.1.1 激光惯性约束聚变 |
| 1.1.2 激光等离子体X射线的研究意义 |
| 1.2 X射线成像方法简述 |
| 1.2.1 透射成像 |
| 1.2.2 衍射成像 |
| 1.2.3 折射成像 |
| 1.2.4 反射成像 |
| 1.3 激光ICF用 X射线显微镜研究现状 |
| 1.4 本文研究目的及内容安排 |
| 第2章 硬X射线显微镜设计 |
| 2.1 初始结构特点及设计 |
| 2.1.1 掠射角 |
| 2.1.2 超环面特性 |
| 2.1.3 双镜成像特性 |
| 2.1.4 结构参数计算 |
| 2.2 光阑设计 |
| 2.2.1 孔径光阑 |
| 2.2.2 消杂光光阑 |
| 2.3 优化及结果对比 |
| 2.4 膜系设计 |
| 2.4.1 膜层材料的选择 |
| 2.4.2 膜层数 |
| 2.4.3 角度带宽 |
| 2.4.4 优化函数 |
| 2.4.5 平面镜膜系设计 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 显微镜像差分析及像质评价 |
| 3.1 几何像差 |
| 3.1.1 球差 |
| 3.1.2 彗差 |
| 3.1.3 像散 |
| 3.1.4 场曲 |
| 3.2 矢量波像差 |
| 3.2.1 球差 |
| 3.2.2 彗差 |
| 3.2.3 像散 |
| 3.2.4 场曲 |
| 3.2.5 畸变 |
| 3.3 成像质量评价 |
| 3.3.1 点列图 |
| 3.3.2 几何传递函数 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 系统参数公差设计 |
| 4.1 装配误差 |
| 4.1.1 物距 |
| 4.1.2 离焦 |
| 4.1.3 反射镜倾斜 |
| 4.1.4 反射镜纵向偏心 |
| 4.1.5 镜间距 |
| 4.2 加工误差及检测 |
| 4.2.1 曲率半径 |
| 4.2.2 面型误差 |
| 4.2.3 粗糙度 |
| 4.3 公差分配及结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 安装调试系统设计及成像试验 |
| 5.1 安装调试 |
| 5.1.1 离线装调 |
| 5.1.2 在线调试 |
| 5.2 成像实验 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 矩形域Zernike多项式 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（6）X射线晶体学的百年辉煌（论文提纲范文）
| 目录 |
| I. X射线衍射的发现与早期历史 |
| A. 劳厄厄发现X射线衍射 |
| B. 布布拉格父子的成就 |
| C. 其他几位科科学家的重要贡献 |
| D. 实验技术的发展 |
| 1. 劳厄相机 |
| 2. X射线电离分光计 |
| 3.X射线粉末衍射 (X-ray powder diffraction XPD) |
| 4. 新型X射线管 |
| II. X射线衍射技术和应用的发展 |
| A. 初期阶段—照相时代: |
| 1. 单晶体衍射 |
| 2. 粉末衍射 |
| 3.X射线光谱 |
| B. 中中期阶段—计数器衍射仪时代 |
| 1. 单晶体衍射 |
| 2.粉末衍射 |
| 3. X射线光谱 |
| C. 近代—计算机应应用时代 |
| 1. 单晶体衍射 |
| (1) 国际结晶学联合会 (Interantional Union of Crystallography简称IUCr) 。http://www.iucr.org/ |
| (2) 剑桥结构数据库 (Cambridge Structure Database简称CSD) :http://www.ccdc.cam.ac.uk/ |
| (3) 无机化合物晶体结构数据库 (Inorganic Crystal Structure Database ICSD) http://icsd.fiz-karlsruhe.de |
| (4) 蛋白质数据银行 (Protein Data Bank PDB) http://www.rcsb.org/pdb/ |
| (5) 晶体学公开数据库 (Crystallography Open Database COD) http://www.crystallography.net |
| 2. 粉末衍射 |
| (1) 国际衍射数据中心 (International Centre for Diffraction Data, ICDD) http://www.icdd.com |
| (2) 粉末衍射专业委员会 ( Commission on Powder Diffraction, CPD) http : //www.iucr.org/iucr - top/comm/cpd/ |
| (3) 国际X射线分析学会 (International X-ray Analysis Society, IXAS) http : //www.ixas.org |
| 3. X射线光谱 |
| D.现代—高高强X射线源与二维探测器时代 |
| 1. 实验装置的发展 |
| a. 同步辐射光源的使用[36] |
| b. 加工X射线光束的光学元件的发展[37] |
| c. 非点探测器的发展与应用[37] |
| 2. X射线衍射和相关技术的发展 |
| a. 单晶体衍射结构分析方法 |
| b. 多晶体衍射结构分析方法 |
| c. X射线光谱—XAFS |
| d. 表面、界面与深度分辨的分析 |
| e. 原位与极端条件下的衍射 |
| f. 共振X射线衍射 |
| g. 倒易空间绘图[68] |
| h. 微区衍射 |
| i. X射线成像 |
| 1. 吸收衬度 |
| 2 相位衬度 |
| j. X射线显微镜 |
| (1) NEXAFS显微镜 |
| (2) 光电子发射显微镜 |
| (3) X射线全息显微术[84] |
| III. X射线晶体学对其它学科的影响 |
| A. 物理学 |
| B. 晶体学, 矿物学和地质科学 |
| C. 化学 |
| D. 生物学 |
| E. 医医药学 |
| F. 环境科学 |
| G. 材料科学 |
| H. 非周期性材料的结构研究 |
| 1. 无定型材料的结构研究 |
| 2. 无公度晶体结构研究 |
| 3. 准晶体 |
| IV. 今后可能的一些发展方面 |
| A. 具有相干性的强X光源会给X射线衍衍射带来新的发展机遇 |
| B. 多多维晶体学 (multi-dimensional crystallography) |
| C. 电子晶体学 (Electron Crystallography) 中子晶体学 |
| 1. 电子衍射测定晶体结构 |
| 2. 高分辨透射电子显微成像 (HRTEM) 解晶体结构 |
| 3. 电子X射线荧光观察单个原子 |
| 4. 中子衍射测定晶体结构 |
| D. 数学和计算晶体学 |
| E. 三三维X射线衍射显微学 (three-dimensional X-ray diffraction microscopy 3DXDM) |
| 1. 衍射衬度与显微形貌术 (topography) |
| 2. X射线衍射衬度层析术 (X-ray diffraction contrast tomography DCT) |
| 3. 衍射 (散射) 显微计算层析术 (Diffration (scattering) microcomputed tomography DMCT) |
（7）衍射增强成像的相位信息提取方法和CT重建算法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 课题背景和意义 |
| 1.2 发展现状 |
| 1.2.1 相位衬度成像 |
| 1.2.2 衍射增强成像 |
| 1.3 研究内容和方法 |
| 1.4 论文结构安排 |
| 第2章 衍射增强成像的基本原理 |
| 2.1 物理基础 |
| 2.1.1 X 射线源 |
| 2.1.2 X 射线与物质的相互作用 |
| 2.1.3 完整晶体X 射线衍射理论 |
| 2.1.4 高分辨率CCD 探测器 |
| 2.2 衍射增强成像的基本理论 |
| 2.2.1 物理原理和求解思路 |
| 2.2.2 基本光路图 |
| 2.2.3 分析晶体的作用 |
| 第3章 等效直线传播简化模型 |
| 3.1 现有的衍射增强成像的建模理论 |
| 3.1.1 几何光学近似建模理论 |
| 3.1.2 基于几何光学近似模型的计算机模拟实验设计 |
| 3.2 等效直线传播简化模型 |
| 3.2.1 简化模型原理 |
| 3.2.2 DEI 图像数据的错位问题 |
| 3.3 讨论与总结 |
| 第4章 相位信息提取方法 |
| 4.1 现有的相位信息提取方法 |
| 4.1.1 几何光学近似方法 |
| 4.1.2 多图统计方法 |
| 4.1.3 傅立叶光学方法 |
| 4.1.4 综合比较 |
| 4.2 三种新相位信息提取方法 |
| 4.2.1 C-GOA 方法的局限性 |
| 4.2.2 统计-几何光学近似方法 |
| 4.2.3 极大折射角方法 |
| 4.2.4 MIS 方法的局限性 |
| 4.2.5 高斯曲线拟合方法 |
| 4.2.6 各种方法综合比较 |
| 4.2.7 真实实验数据比较 |
| 4.2.8 相位信息提取的策略 |
| 4.3 讨论与总结 |
| 第5章 衍射增强CT 重建算法 |
| 5.1 传统吸收CT 成像概述 |
| 5.2 衍射增强CT 成像概述 |
| 5.2.1 CT 旋转轴与分析晶体晶格面相交的CT 成像 |
| 5.2.2 CT 旋转轴与分析晶体晶格面平行的CT 成像 |
| 5.3 折射角投影数据的CT 重建算法 |
| 5.3.1 直接滤波反投影算法 |
| 5.3.2 相位信息提取方法在 CT 重建中的比较 |
| 5.3.3 DFBP 算法和“两步走”方法相比较 |
| 5.3.4 真实实验数据处理结果 |
| 5.4 讨论与总结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
（8）软X射线多层膜反射镜的设计与制作（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 1 前言 |
| 1.1 薄膜光学发展历程 |
| 1.2 软x射线多层膜研究的国内外现状及应用 |
| 1.2.1 引言 |
| 1.2.2 软x射线多层膜的国内外现状 |
| 1.2.3 软x射线多层镜的主要应用领域 |
| 1.3 ICF对多层膜技术的要求 |
| 1.4 本文的内容 |
| 1 参考文献 |
| 2 多层膜与软X射线多层膜的光学基础 |
| 2.1 麦克斯韦方程与平面电磁波 |
| 2.1.1 麦克斯韦方程的微分形式 |
| 2.1.2 平面电磁波的解与导纳方程 |
| 2.2 单一界面的反射率 |
| 2.2.1 描述单一界面的菲涅尔公式 |
| 2.2.2 光的偏振 |
| 2.3 单层薄膜的反射率 |
| 2.4 多层膜系的反射率 |
| 2.4.1 双层膜反射率的计算 |
| 2.4.2 多层膜反射率的计算 |
| 2.4.3 λ／4多层高反射膜系 |
| 2.5 递推法计算多层膜反射率 |
| 2.6 x射线多层膜理论 |
| 2.6.1 软x射线多层膜材料的散射因子 |
| 2.6.2 x光在界面的反射与软x射线多层膜 |
| 2.6.3 软x射线多层膜反射率的计算方法 |
| 2.7 光学薄膜作为增透膜和干涉滤光片、偏振器件的原理 |
| 2.7.1 增透膜 |
| 2.7.2 干涉滤光片 |
| 2.7.3 偏振片分光膜 |
| 2 参考文献 |
| 3 软x射线多层膜反射镜的设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 软x射线多层膜反射镜膜系材料的选择方法 |
| 3.3 软x射线多层膜反射镜膜系材料的选择结果 |
| 3.3.1 波长为1.033nm的多层膜反射镜的材料选择 |
| 3.3.2 波长为1.77nm的多层膜反射镜的材料选择 |
| 3.3.3 波长为2.48nm的多层膜反射镜的材料选择 |
| 3.3.4 波长为4.77nm和7.48nm的多层膜反射镜的材料选择 |
| 3.4 模拟退火优化算法原理 |
| 3.4.1 模拟退火的基本思想 |
| 3.4.2 模拟退火算法的实现 |
| 3.5 模拟退火方法设计软x射线多层膜反射镜 |
| 3.5.1 模拟退火对多层膜反射镜的算法描述 |
| 3.5.2 设计结果 |
| 3.6 膜厚误差分析 |
| 3 参考文献 |
| 4 软x光多层膜粗糙界面的散射研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 D．Stearns的散射理论 |
| 4.2.1 界面的数学描述 |
| 4.2.2 非理想界面镜面反射分量的计算公式 |
| 4.3 多层膜理论设计的一种修改方法 |
| 4.4 修改方法的设计结果 |
| 4.4.1 1.03nm软x射线多层膜反射镜基底的选择 |
| 4.4.2 1.77nm软x射线多层膜反射镜基底的选择 |
| 4.4.3 2.48nm软x射线多层膜反射镜基底的选择 |
| 4.4.4 4.77nm软x射线多层膜反射镜基底的选择 |
| 4.4.5 7.48nm软x射线多层膜反射镜基底的选择 |
| 4.4.6 设计结果 |
| 4 参考文献 |
| 5 软x射线多层镜制作与测量 |
| 5.1 多层膜的制备 |
| 5.1.1 真空镀膜设备的选择 |
| 5.1.2 磁控溅射的基本原理 |
| 5.1.3 膜厚控制方法 |
| 5.1.4 镀膜工艺参数的优化 |
| 5.2 超精加工的基底 |
| 5.3 小角x射线定标多层膜参数的基本理论 |
| 5.3.1 理想的Bragg方程 |
| 5.3.2 修正的Bragg方程 |
| 5.4 使用小角x射线衍射确定多层薄膜结构参数 |
| 5.5 同步辐射实验装置与软x射线站 |
| 5.5.1 同步辐射装置 |
| 5.5.2 同步辐射光源的特点 |
| 5.5.3 软x射线站 |
| 5.6 软x光多层膜反射镜的实测结果 |
| 5.7 多层膜界面粗糙度的一种估算方法 |
| 5 参考文献 |
| 6 多层镜分光软x光能谱仪 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 能谱仪的结构与反射镜的安装调试 |
| 6.2.1 能谱仪的结构 |
| 6.2.2 通道校准 |
| 6.3 软x光能谱的测量 |
| 6 参考文献 |
| 7 总结与展望 |
| 创新点摘要 |
| 作者在读期间发表的与本文有关的论文 |
| 致谢 |
（9）Bragg方程和X光的折射率（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 讨论 |
| 3 结论 |
（10）太赫兹量子级联激光器中模式选择与辐射效率的控制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 太赫兹应用 |
| 1.1.1 天文学 |
| 1.1.2 生物医学 |
| 1.1.3 高速通信 |
| 1.1.4 无损检测与安检 |
| 1.2 太赫兹探测技术与探测器 |
| 1.3 太赫兹源 |
| 1.3.1 光导天线 |
| 1.3.2 非线性效应产生THz辐射 |
| 1.3.3 太赫兹激光器 |
| 1.4 论文主要内容 |
| 第2章 太赫兹量子级联激光器的原理、现状与挑战 |
| 2.1 太赫兹量子级联激光器(THz-QCL)概述 |
| 2.2 中红外量子级联激光器的能带结构 |
| 2.3 太赫兹量子级联激光器的有源区结构 |
| 2.4 太赫兹量子级联激光器的波导结构 |
| 2.5 太赫兹量子级联激光器的现状与挑战 |
| 2.5.1 高工作温度 |
| 2.5.2 高输出功率与光束准直性 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 谐振腔理论与仿真 |
| 3.1 法布里-珀罗(Fabry-Pérot,FP)标准具 |
| 3.2 耦合腔 |
| 3.3 周期性波导结构 |
| 3.3.1 光子晶体能带理论 |
| 3.3.2 分布式布拉格反射镜(Distributed Bragg reflector,DBR)激光器 |
| 3.3.3 分布反馈激光器(Distributed feedback laser,DFB laser) |
| 3.4 电磁场仿真 |
| 3.4.1 亥姆霍兹方程 |
| 3.4.2 全波有限元方法 |
| 3.5 激光器的重要参数 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于有源分布式布拉格反射镜选模的THz-QCL |
| 4.1 引言 |
| 4.2 器件结构与模拟 |
| 4.3 制备与测试 |
| 4.4 结果与分析 |
| 4.5 有源分布式布拉格反射器的优化 |
| 4.5.1 二维光子晶体的设计与模拟 |
| 4.5.2 结果与分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 基于光栅耦合器耦合输出的THz-QCL |
| 5.1 引言 |
| 5.2 器件结构、原理与模拟 |
| 5.3 制备与测试 |
| 5.4 结果分析与讨论 |
| 5.5 针对宽增益材料制备基于光栅耦合器出射的THz-QCL |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 独立控制模式选择与辐射效率的THz-QCL |
| 6.1 器件结构、原理与仿真 |
| 6.2 实验结果与分析 |
| 6.3 本章小结 |
| 第7章 THz-QCL应用于痕量气体检测的研究 |
| 7.1 痕量气体检测技术 |
| 7.1.1 石英增强光声光谱技术 |
| 7.1.2 THz辐射在光谱式痕量气体检测中的应用 |
| 7.2 高功率单模THz-QCL在 H_2S气体检测的应用 |
| 7.2.1 实验装置与参数 |
| 7.2.2 H_2S气体探测系统检测结果与性能评估 |
| 7.3 本章小结 |
| 第8章 总结与展望 |
| 8.1 全文总结 |
| 8.2 存在的问题与展望 |
| 参考文献 |
| 附录Ⅰ 外延片材料结构 |
| 附录Ⅱ 激光器功率标定 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
四、Bragg方程和X光的折射率（论文参考文献）
- [1]液氮冷却双晶单色器稳定性测试技术研究[D]. 樊奕辰. 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所), 2020(01)
- [2]磁化黑腔研究[D]. 况龙钰. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [3]多层膜单级衍射光栅的设计与表征[D]. 陈纪辉. 中国工程物理研究院, 2020(01)
- [4]高温高压下MgO-Al2O3-SiO2-H2O体系内地幔矿物的热弹性力学性质及其地球物理学意义[D]. 段云飞. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [5]掠入射超环面X光显微成像技术研究[D]. 崔莹. 中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所), 2019(05)
- [6]X射线晶体学的百年辉煌[J]. 马礼敦. 物理学进展, 2014(02)
- [7]衍射增强成像的相位信息提取方法和CT重建算法研究[D]. 黄志峰. 清华大学, 2006(02)
- [8]软X射线多层膜反射镜的设计与制作[D]. 宋利民. 大连理工大学, 2002(02)
- [9]Bragg方程和X光的折射率[J]. 刘东红,李蕾. 山东工业大学学报, 2000(06)
- [10]太赫兹量子级联激光器中模式选择与辐射效率的控制[D]. 俞辰韧. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2020(03)