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Tesis:

Towards soft X-ray imaging: results in plasma-based lasers and plenoptic imaging

  • Autor: MARTÍNEZ GIL, Pablo José

  • Título: Towards soft X-ray imaging: results in plasma-based lasers and plenoptic imaging

  • Fecha: 2022

  • Materia: Sin materia definida

  • Escuela: E.T.S. DE INGENIEROS INDUSTRIALES

  • Departamentos: INGENIERIA ENERGETICA

  • Acceso electrónico: https://oa.upm.es/70315/

  • Director/a 1º: OLIVA GONZALO, Eduardo

  • Resumen: Plasma-based soft X-ray lasers seeded with high-order harmonics (HOH) arise as a table-top alternative for large-scale facilities with highly-allotted time, such as synchrotrons or Free Electron Lasers (FELs). DAGON is Maxwell-Bloch code capable of modelling the ampli_cation stage of such lasers. Modi_cations on this software aimed at parallelization-based acceleration have been implemented with the addition of OpenMP and CUDA support. A Python postprocessing package, DagonPT, has also been developed for the treatment of the DAGON output datasets. Several simulations with DAGON were conducted with the goal of assessing the inuence of various plasma parameters in the ampli_ed HOH beam. Among the potential applications of soft x-ray, plenoptic imaging in the water window is reviewed. A link between plenoptic photography and limited angle tomography is discussed. In this context, a Chambolle-Pock algorithm with wavelets as regularization term is implemented and tested for plenoptic refocusing. This method showed improved plenoptic reconstruction quality over other one-step and iterative methods with good behaviour with natural images and a reduction of block artifacts. ----------RESUMEN---------- Los láseres de rayos X blandos basados en plasma con armónicos de alto orden (HOH) como semilla han aparecido como una alternativa compacta ante instalaciones más grandes con alta ocupación temporal, como los sincrotrones o los láseres de electrones libres (FELs). DAGON es un código Maxwell- Bloch capaz de modelizar el estadio de amplificación de esos láseres. Se han realizado modificaciones en el código para hacerlo más rápido con la adición de OpenMP y CUDA explotando la paralelización del código. Un paquete de postprocesado escrito en Python (DagonPT) ha sido también desarrollado para el tratamiento de los archivos de salida de DAGON. Se han realizado también varias simulaciones con DAGON con el objetivo de evaluar la influencia de varios parámetros del plasma en el HOH amplificado. Entre las potenciales aplicaciones de los rayos X, se discute la adquisición de imágenes plenópticas en la ”ventana del agua”. Se evalúa también la relación entre fotografía plenóptica y tomografía de ángulo limitado. En este contexto, se desarrolla un algoritmo de Chambolle-Pock con un término de regularización basado en ondículas o wavelets, el cual es implementado y probado para operaciones de reenfoque plenóptico. Este método muestra mejora cualitativas y cuantitativas en la calidad de la reconstrucción en comparación con otros métodos de un solo paso o iterativos, exhibiendo un buen comportamiento con imágenes naturales y minimizando artefactos en forma de bloque.