4BX2型微带分幅高速X-射线变像管

简述了４ＢＸ２型微带分幅高速Ｘ－射线变像管的结构、工作原理、测试、技术指标及应用。     

X射线分幅相机发展研究

X射线分幅相机是最有效的惯性约束聚变(Inertial Confined Fusion,ICF)诊断工具,具有良好的时间分辨、二维的空间分辨和动态范围大等优点.介绍X射线分幅相机经历的四个发展阶段,详细分析当前发展阶段行波选通型分幅相机,阐述了最新的X射线分幅相机研究结果,预测了未来X射线分幅相机的研究方向.     

选通电脉冲宽度和幅度对微通道板选通软X射线 皮秒分幅相机时间分辨的交互作用

 微通道板(MCP)选通软X射线皮秒分幅相机(XPFC)的动态时间分辨率是其重要的性能指标之一.通过基于均匀设计分析法建立的MCP-XPFC的动态时间分辨率回归方程着重分析了选通电脉冲的宽度和幅值对MCP-XPFC的动态时间分辨率的交互影响.在选通电脉冲V1(t) (250ps,1200V)和V2(t)(170ps,1400V)的作用下,利用MCP-XPFC的选通理论模型、均匀分析法回归方程、以及飞秒激光系统分别对相机的动态时间分辨率进行了理论计算和实验测试,并对结果误差进行了分析.对于250ps的选通脉冲适合的电压范围约为800~1200V,而对于170ps的选通脉冲适合的电压范围为1100~1200V.     

高速软X射线变像管

叙述了高速软X射线变像管的主要结构、曝光时间、基本工作原理、主要技术指标及应用等。     

无增益微通道板皮秒分幅技术研究

研制了无增益微通道板(Microchannel plate, MCP)选通X射线分幅相机,由无增益MCP变像管、成像针孔阵列、皮秒选通脉冲发生器及CCD构成。对相机时间分辨率进行了测量,当无增益MCP加载-1.5 kV、145 ps的选通脉冲和-300 V的直流偏置时,测得相机的时间分辨率为59 ps。改变MCP直流偏置电压,获得了时间分辨率、输出信号强度与MCP偏置电压的关系。实验结果表明,随着MCP偏置电压的减小,时间分辨率提高,但输出信号强度降低。     

高时间分辨分幅成像技术分析及性能测试

为获取更多惯性约束聚变内爆运动信息和测量聚变燃烧阶段等离子体的时空特性,以微通道板（MCP）选通分幅变像管为基础,采用电子束时间展宽技术和组合透镜成像技术,研制了曝光时间优于30 ps的分幅变像管,并通过变像管结构、工作原理和实验测试分析了2类像管性能差异的原因。研究结果显示,MCP选通分幅变像管具有良好的空间分辨性能,而采用新技术的变像管则具有更优秀的时间分辨性能,实验测试获得MCP选通分幅变像管的曝光时间和空间分辨率分别为97 ps和~53 m （调制度为4%）,而采用新技术的分幅变像管分别为和21 ps和~74 m （调制度为3%）。高时间分辨分幅成像技术的应用可为惯性约束聚变的研究提供更多的可信数据。     

高性能三分幅相机的研制及应用

高性能的分幅相机是强流脉冲电子束束参数测量及加速器调试中必不可少的一部分,为了满足这种要求,研制了一种新的高性能超高速的三分幅相机。该分幅相机采用一种成像质量较好的会聚光成像的全口径分光原理,由高速快门、科学电子耦合组件(CCD)相机及高速的控制器等组成,具有快门时间和幅间时间独立控制的能力,灵活的控制方式很好地满足了各种测试要求,并且在有效像面面积达到?25 mm的情况下可以获得约3 ns的最高快门速度和高于30 lp/mm的像面空间分辨力。     

X光分幅相机控制系统的硬件设计

X光分幅相机广泛应用于国防科技和物理研究,是研究惯性约束核聚变技术的诊断工具之一。提出了一种可对X光分幅相机所需的控制电路的设计方案;该系统采用带有PC104总线和PC104+总线的高性能工控机平台,通过PC104总线扩展CPLD接口,通过CPLD芯片实现高压电源的选通、延时参数设置、导轨电机运行等,从而实现对X光分幅相机的控制,同时采用气压温度传感器芯片HP03SA,实现对环境参数的监测和读取。     

电子束时间展宽皮秒分幅相机

研制了基于电子束时间展宽技术和微通道板（microchannel plate,MCP）选通技术的时间展宽分幅相机。相机有三条厚度80 nm、宽度8 mm的微带阴极,阴极上加载斜率为2.1 V/ps的高压斜坡脉冲,使得先发射的电子较后面的电子速度快,经过50 cm的漂移区后,电子束产生时间展宽,从而提高相机时间分辨率。阴极和MCP均加载了脉冲电压,因此,需要精确同步光脉冲、阴极脉冲和MCP选通脉冲,分析了完整的同步过程。当阴极仅加直流电压,无电子束时间展宽时,获得相机的时间分辨率为78 ps。当阴极加载高压斜坡脉冲时,电子束时间展宽技术将系统的时间分辨率提高至12 ps。改变延时,将光脉冲分别同步在斜坡脉冲不同位置,获得了时间分辨率与同步位置的关系。     

用于激光聚变的X射线条纹相机阴极检测系统

研制了一套X射线条纹相机光电阴极检测系统,用于激光惯性约束聚变中阴极的快速标定和检测。通过三位一体的条纹变像管设计,条纹变像管电子光学系统的优化,真空室、控制系统的制备,系统的装调、集成和测试,研制了光电阴极检测系统。组建了阴极系统静态测试平台,标定了其静态特性,测试结果显示:3条条纹像中心的偏移率在狭缝方向为2.8%,在垂直于狭缝方向为6.6%,平均放大倍率1.29,误差在0.8%,边缘空间分辨率大于10 lp/mm。该系统可以满足激光聚变诊断研究对于X射线条纹相机光电阴极的检测需求。     

高速分幅相机在强流脉冲电子束调试中的应用研究

高能强流脉冲电子束的束参数测量是加速器研制及调试中必不可少的一部分,它对测量设备的要求极高,必须具有高的时间分辨能力、较高的抗干扰能力及较高的灵敏度等性能。为了满足这种要求,研制了一种新的高性能超高速的三分幅相机。该分幅相机采用一种成像质量较好的会聚光成像的全口径分光原理,再结合高速的图像增强器、科学CCD相机及大规模集成电路等技术,使其具有了快门时间和幅间时间独立控制的能力,灵活的控制方式很好地满足了调试中的各种测试要求,并且在有效像面面积达到Φ25mm的情况下可以获得约3 ns的最高快门速度以及好于35 lp/mm的像面空间分辨率,圆满地完成了强流脉冲电子束的调试工作。     

高速分幅相机图像采集的硬件设计与软件开发

高速门控4分幅相机可实现纳秒时间分辨的连续4帧图像采集.设计了分幅相机4通道图像采集的硬件系统,主要由4个CCD摄像头、多通道图像采集卡和主控计算机组成,在门控单次曝光工作模式下,外触发信号同时触发前端的电子学快门系统和后端的图像采集卡,实现对各路有效图像数据的同步采集.针对4分幅相机系统组成和工作原理,开发了专用的主控软件,功能主要包括各种工作模式下的采集控制和必要的图像处理.测试表明采集方案设计合理,所实现的软硬件系统工作稳定可靠,确保了分幅相机系统的整体性能.