Papers
Topics
Authors
Recent
Gemini 2.5 Flash
Gemini 2.5 Flash
139 tokens/sec
GPT-4o
7 tokens/sec
Gemini 2.5 Pro Pro
46 tokens/sec
o3 Pro
4 tokens/sec
GPT-4.1 Pro
38 tokens/sec
DeepSeek R1 via Azure Pro
28 tokens/sec
2000 character limit reached

Study on the static detection of ICF target based on muonic X-ray sphere encoded imaging (2404.11278v3)

Published 17 Apr 2024 in physics.ins-det and eess.IV

Abstract: Muon Induced X-ray Emission (MIXE) was discovered by Chinese physicist Zhang Wenyu as early as 1947, and it can conduct non-destructive elemental analysis inside samples. Research has shown that MIXE can retain the high efficiency of direct imaging while benefiting from the low noise of pinhole imaging through encoding holes. The related technology significantly improves the counting rate while maintaining imaging quality. The sphere encoding technology effectively solves the imaging blurring caused by the tilting of the encoding system, and successfully images micrometer sized X-ray sources. This paper will combine MIXE and X-ray sphere coding imaging techniques, including ball coding and zone plates, to study the method of non-destructive deep structure imaging of ICF targets and obtaining sub element distribution. This method aims to develop a new method for ICF target detection, which is particularly important for inertial confinement fusion. At the same time, this method can be used to detect and analyze materials that are difficult to penetrate or sensitive, and is expected to solve the problem of element resolution and imaging that traditional technologies cannot overcome. It will provide new methods for the future development of multiple fields such as particle physics, material science, and X-ray optics.

Definition Search Book Streamline Icon: https://streamlinehq.com
References (34)
  1. A. B. Zylstra, O. A. Hurricane, D. A. Callahan, A. L. Kritcher, J. E. Ralph, H. F. Robey, J. S. Ross, C. V. Young, K. L. Baker, D. T. Casey, T. Döppner, L. Divol, M. Hohenberger, S. Le Pape, A. Pak, P. K. Patel, R. Tommasini, S. J. Ali, P. A. Amendt, L. J. Atherton, B. Bachmann, D. Bailey, L. R. Benedetti, L. Berzak Hopkins, R. Betti, S. D. Bhandarkar, J. Biener, R. M. Bionta, N. W. Birge, E. J. Bond, D. K. Bradley, T. Braun, T. M. Briggs, M. W. Bruhn, P. M. Celliers, B. Chang, T. Chapman, H. Chen, C. Choate, A. R. Christopherson, D. S. Clark, J. W. Crippen, E. L. Dewald, T. R. Dittrich, M. J. Edwards, W. A. Farmer, J. E. Field, D. Fittinghoff, J. Frenje, J. Gaffney, M. Gatu Johnson, S. H. Glenzer, G. P. Grim, S. Haan, K. D. Hahn, G. N. Hall, B. A. Hammel, J. Harte, E. Hartouni, J. E. Heebner, V. J. Hernandez, H. Herrmann, M. C. Herrmann, D. E. Hinkel, D. D. Ho, J. P. Holder, W. W. Hsing, H. Huang, K. D. Humbird, N. Izumi, L. C. Jarrott, J. Jeet, O. Jones, G. D. Kerbel, S. M. Kerr, S. F. Khan, J. Kilkenny, Y. Kim, H. Geppert Kleinrath, V. Geppert Kleinrath, C. Kong, J. M. Koning, J. J. Kroll, M. K. G. Kruse, B. Kustowski, O. L. Landen, S. Langer, D. Larson, N. C. Lemos, J. D. Lindl, T. Ma, M. J. MacDonald, B. J. MacGowan, A. J. Mackinnon, S. A. MacLaren, A. G. MacPhee, M. M. Marinak, D. A. Mariscal, E. V. Marley, L. Masse, K. Meaney, N. B. Meezan, P. A. Michel, M. Millot, J. L. Milovich, J. D. Moody, A. S. Moore, J. W. Morton, T. Murphy, K. Newman, J.-M. G. Di Nicola, A. Nikroo, R. Nora, M. V. Patel, L. J. Pelz, J. L. Peterson, Y. Ping, B. B. Pollock, M. Ratledge, N. G. Rice, H. Rinderknecht, M. Rosen, M. S. Rubery, J. D. Salmonson, J. Sater, S. Schiaffino, D. J. Schlossberg, M. B. Schneider, C. R. Schroeder, H. A. Scott, S. M. Sepke, K. Sequoia, M. W. Sherlock, S. Shin, V. A. Smalyuk, B. K. Spears, P. T. Springer, M. Stadermann, S. Stoupin, D. J. Strozzi, L. J. Suter, C. A. Thomas, R. P. J. Town, E. R. Tubman, C. Trosseille, P. L. Volegov, C. R. Weber, K. Widmann, C. Wild, C. H. Wilde, B. M. Van Wonterghem, D. T. Woods, B. N. Woodworth, M. Yamaguchi, S. T. Yang, and G. B. Zimmerman, “Burning plasma achieved in inertial fusion,” Nature 601, 542–548 (2022).
  2. X. Qiao and K. Lan, “Novel target designs to mitigate hydrodynamic instabilities growth in inertial confinement fusion,” Phys. Rev. Lett. 126, 185001 (2021).
  3. J. Yan, S.-E. Jiang, M. Su, S.-C. Wu, and Z.-W. Lin, “The application of phase contrast imaging to icf multi-shell capsule diagnosis,” Acta Physica Sinica 61, 068703 (2012).
  4. L. Wang, Y. Wang, X. Ma, and W. Zhao, “Measurement of laser differential confocal geometrical parameters for ICF capsule,” Matter and Radiation at Extremes 4, 025401 (2019), https://pubs.aip.org/aip/mre/article-pdf/doi/10.1063/1.5085863/13909652/025401_1_online.pdf .
  5. W. Feng, Z. Xing, L. Yulong, C. Bolun, C. Zhongjing, X. Tao, L. Xincheng, Z. Hang, R. Kuan, Y. Jiamin, J. Shaoen, and Z. Baohan, “Progress in high time- and space-resolving diagnostic technique for laser-driven inertial confinement fusion,” High Power laser and Particle Beams 32, 112002 (2020).
  6. T. Jing-Yu, Z. Lu-Ping, and H. Yang, “Multidisciplinary research and applications of muon sources,” Physics 49, 645–656 (2020).
  7. T. Jian, L. Liang, and Y. Ye, “Research status and prospect of muon physics experiments,” Physics 50, 239–247 (2021).
  8. Y. Bang-Jiao, L. Yang, and Z. Zhi-Hao, “Muon imaging and elemental analysis,” Physics 50, 248–256 (2021).
  9. S. Lei, N. Xiao-Jie, and P. Zi-Wen, “Application of muon spin relaxation/rotation in condensed matter physics,” Physics 50, 257–265 (2021).
  10. W. Y. Chang, “A cloud-chamber study of meson absorption by thin pb, fe, and al foils,” Rev. Mod. Phys. 21, 166–180 (1949).
  11. A. Hillier, D. Paul, and K. Ishida, “Probing beneath the surface without a scratch — bulk non-destructive elemental analysis using negative muons,” Microchemical Journal 125, 203–207 (2016).
  12. K. Ninomiya, T. Nagatomo, K. M. Kubo, P. Strasser, N. Kawamura, K. Shimomura, Y. Miyake, T. Saito, and W. Higemoto, “Development of elemental analysis by muonic x-ray measurement in j-parc,” Journal of Physics: Conference Series 225, 012040 (2010).
  13. M. Clemenza, M. Bonesini, M. Carpinelli, O. Cremonesi, E. Fiorini, G. Gorini, A. Hillier, K. Ishida, A. Menegolli, E. Mocchiutti, P. Oliva, M. Prata, M. Rendeli, L. P. Rignanese, M. Rossella, V. Sipala, M. Soldani, L. Tortora, A. Vacchi, and E. Vallazza, “Muonic atom x-ray spectroscopy for non-destructive analysis of archeological samples,” Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry 322, 1357–1363 (2019).
  14. H. Daniel, “Application of muonic x-rays for elemental analysis,” Biological Trace Element Research 13, 301–318 (1987).
  15. K. Terada, A. Sato, K. Ninomiya, Y. Kawashima, K. Shimomura, G. Yoshida, Y. Kawai, T. Osawa, and S. Tachibana, “Non-destructive elemental analysis of a carbonaceous chondrite with direct current muon beam at music,” Scientific Reports 7, 15478 (2017).
  16. I. Umegaki, Y. Higuchi, Y. Kondo, K. Ninomiya, S. Takeshita, M. Tampo, H. Nakano, H. Oka, J. Sugiyama, M. K. Kubo, and Y. Miyake, “Nondestructive high-sensitivity detections of metallic lithium deposited on a battery anode using muonic x-rays,” Analytical Chemistry 92, 8194–8200 (2020), pMID: 32468821, https://doi.org/10.1021/acs.analchem.0c00370 .
  17. M. Aramini, C. Milanese, A. D. Hillier, A. Girella, C. Horstmann, T. Klassen, K. Ishida, M. Dornheim, and C. Pistidda, “Using the emission of muonic x-rays as a spectroscopic tool for the investigation of the local chemistry of elements,” Nanomaterials 10 (2020), 10.3390/nano10071260.
  18. K. Shimada-Takaura, K. Ninomiya, A. Sato, N. Ueda, M. Tampo, S. Takeshita, I. Umegaki, Y. Miyake, and K. Takahashi, “A novel challenge of nondestructive analysis on ogata koan’s sealed medicine by muonic x-ray analysis,” Journal of Natural Medicines 75, 532–539 (2021).
  19. J. J. Reidy, R. L. Hutson, H. Daniel, and K. Springer, “Use of muonic x-rays for nondestructive analysis of bulk samples for low z constituents,” Analytical Chemistry 50, 40–44 (1978), https://doi.org/10.1021/ac50023a015 .
  20. Y. Hosoi, Y. Watanabe, R. Sugita, Y. Tanaka, K. Nagamine, T. Ono, and K. Sakamoto, “Non-destructive elemental analysis of vertebral body trabecular bone using muonic X-rays,” British Journal of Radiology 68, 1325–1331 (2014), https://academic.oup.com/bjr/article-pdf/68/816/1325/55003839/0007-1285-68-816-1325.pdf .
  21. B. V. Hampshire, K. Butcher, K. Ishida, G. Green, D. M. Paul, and A. D. Hillier, “Using negative muons as a probe for depth profiling silver roman coinage,” Heritage 2, 400–407 (2019).
  22. K. Ninomiya, M. K. Kubo, T. Nagatomo, W. Higemoto, T. U. Ito, N. Kawamura, P. Strasser, K. Shimomura, Y. Miyake, T. Suzuki, Y. Kobayashi, S. Sakamoto, A. Shinohara, and T. Saito, “Nondestructive elemental depth-profiling analysis by muonic x-ray measurement,” Analytical Chemistry 87, 4597–4600 (2015), pMID: 25901421, https://doi.org/10.1021/acs.analchem.5b01169 .
  23. A. Hillier, K. Ishida, P. Seller, M. C. Veale, and M. D. Wilson, “Element specific imaging using muonic x-rays,” in Proceedings of the 14th International Conference on Muon Spin Rotation, Relaxation and Resonance (uSR2017), https://journals.jps.jp/doi/pdf/10.7566/JPSCP.21.011042 .
  24. M. Katsuragawa, M. Tampo, K. Hamada, A. Harayama, Y. Miyake, S. Oshita, G. Sato, T. Takahashi, S. Takeda, S. Watanabe, and G. Yabu, “A compact imaging system with a cdte double-sided strip detector for non-destructive analysis using negative muonic x-rays,” Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 912, 140–143 (2018), new Developments In Photodetection 2017.
  25. I.-H. Chiu, S. Takeda, M. Kajino, A. Shinohara, M. Katsuragawa, S. Nagasawa, R. Tomaru, G. Yabu, T. Takahashi, S. Watanabe, S. Takeshita, Y. Miyake, and K. Ninomiya, “Non-destructive 3d imaging method using muonic x-rays and a cdte double-sided strip detector,” Scientific Reports 12, 5261 (2022).
  26. Y. Bao, J. Chen, C. Chen, H. Cheng, C. Deng, R. Fan, Y. Guo, N. He, H. Hu, Q. Li, Y. Li, H. Liang, L. Liu, Y. Lv, Z. Pan, Z. Tan, N. Vassilopoulos, Y. Wu, T. Yang, and G. Zhang, “Progress report on muon source project at csns,” Journal of Physics: Conference Series 2462, 012034 (2023).
  27. H.-J. Cai, Y. He, S. Liu, H. Jia, Y. Qin, Z. Wang, F. Wang, L. Zhao, N. Pu, J. Niu, L. Chen, Z. Sun, H. Zhao, and W. Zhan, “Towards a high-intensity muon source,” Phys. Rev. Accel. Beams 27, 023403 (2024).
  28. G. H. Eaton, “The isis pulsed muon facility,” Zeitschrift für Physik C Particles and Fields 56, S232–S239 (1992).
  29. Y. Miyake, K. Nishiyama, N. Kawamura, P. Strasser, S. Makimura, A. Koda, K. Shimomura, H. Fujimori, K. Nakahara, R. Kadono, M. Kato, S. Takeshita, W. Higemoto, K. Ishida, T. Matsuzaki, Y. Matsuda, and K. Nagamine, “J-parc muon source, muse,” Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 600, 22–24 (2009).
  30. S. R. Gottesman and E. E. Fenimore, “New family of binary arrays for coded aperture imaging,” Appl. Opt. 28, 4344–4352 (1989).
  31. Z. Lin, Z. Pan, Z. Wang, Z. He, J. Dong, J. Liu, H. Zhang, and B. Ye, “A study of the feasibility of coded aperture imaging technique for elemental analysis by muonic x-ray measurements based on geant4 simulations,” Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 1034, 166783 (2022).
  32. J. Yu, D. Li, Y. Dai, C. Zhang, W. Chen, J. Zhong, X. Wang, R. Xia, L. Cao, C. Zhou, and S. Ruan, “Size characterization of x-ray tube source with sphere encoded imaging method,” Review of Scientific Instruments 95, 013102 (2024), https://pubs.aip.org/aip/rsi/article-pdf/doi/10.1063/5.0180056/18701441/013102_1_5.0180056.pdf .
  33. B. Kozioziemski, B. Bachmann, A. Do, and R. Tommasini, “X-ray imaging methods for high-energy density physics applications,” Review of Scientific Instruments 94, 041102 (2023), https://pubs.aip.org/aip/rsi/article-pdf/doi/10.1063/5.0130689/17106000/041102_1_5.0130689.pdf .
  34. B. Bachmann, T. Hilsabeck, J. Field, N. Masters, C. Reed, T. Pardini, J. R. Rygg, N. Alexander, L. R. Benedetti, T. Döppner, A. Forsman, N. Izumi, S. LePape, T. Ma, A. G. MacPhee, S. Nagel, P. Patel, B. Spears, and O. L. Landen, “Resolving hot spot microstructure using x-ray penumbral imaging (invited),” Review of Scientific Instruments 87, 11E201 (2016), https://pubs.aip.org/aip/rsi/article-pdf/doi/10.1063/1.4959161/16053294/11e201_1_online.pdf .

Summary

We haven't generated a summary for this paper yet.

Ai Sparkles Streamline Icon: https://streamlinehq.com Summarize Now