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在惯性约束聚变(ICF)中,通过对软X射线谱的精确测量,可以获得激光与等离子体相互作用的原理机制以及电子温度、离子温度等等离子体参数条件。由于透射光栅谱仪在测谱过程中具有较高的谱分辨率,较宽的能谱测量范围,较高的衍射效率,仪器操作简单等优点,已广泛应用于惯性约束聚变软X射线谱的诊断试验中。在使用透射光栅谱仪测量能谱过程中,由于记录介质和仪器长度的限制,使得测谱范围和所测谱分辨存在着相互制约的矛盾。当谱仪长度固定时,使用低线对密度光栅可获得较宽范围的测量光谱,但是会降低所测光谱的分辨率;使用高线对密度光栅可获得较高的谱分辨率,但是由于条纹相机光阴极长度的限制,又会降低所测得的光谱范围。为了解决光栅谱仪中谱分辨和测谱范围相互制约的这一矛盾,本工作设计了一种新型透射光栅谱仪,即错位双光栅谱仪。该谱仪在保证所测谱范围的基础上,可提高谱仪的分辨率,同时可耦合时间分辨设备(条纹相机),可获得具有0.1~5keV测量范围的X射线时间分辨谱。错位双光栅谱仪采用双光栅色散元件结构,即在同一块光栅元件上,分别采用两块不同线对密度的光栅(2000和5000线对/毫米)错位排布。通过理论计算,2000线对/毫米光栅用于测量0.1~1.09keV软X射线谱,其谱分辨率为0.11nm;5000线对/毫米光栅用于测量1.09~5keV的X射线谱,其谱分辨率为0.05nm。通过设计的新型结构的光阴极狭缝,可将两段不同能段的光谱在条纹相机上拼接到一块,那么就可得到一条高分辨率、宽波长的X射线谱。为了得到两个不同线对密度光栅的绝对衍射效率值,在北京同步辐射装置上,利用能点为200~1600eV的软X射线源,对所设计的错位双光栅色散元件进行了实验标定。通过标定实验,得到了该光栅的各级衍射能谱图和衍射强度,分析了光栅的性能。将光栅结构参数与严格耦合波理论相结合,计算了光栅的各级绝对衍射效率值,为光栅谱仪的解谱提供依据。为了验证设计的错位双光栅谱仪的可行性,在北京同步辐射实验室采用单色能点照射双光栅,得到了错位双光栅衍射图谱,实验表明错位双光栅谱仪的设计是合理的,可用于X射线诊断中对时间分辨谱的测量。为了使实验可以顺利进行,设计了可行的实验方案,包括瞄准方案,靶材的选取和参照光栅的设计等,为谱仪实验提供依据。通过以上分析及设计表明,设计的错位双光栅谱仪具有高谱分辨率,宽光谱测量范围,且可获得时间分辨谱,该谱仪可用于惯性约束聚变软X射线谱诊断实验中。