[發明專利]微掃描時空分辨測量系統

有效

• 申請號: 201310556482.4
• 申請日: 2013-11-11
• 公開（公告）號: CN103560066A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 曹柱榮;鄧博
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號: H01J31/50
• 分類號: H01J31/50
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 楊元焱

技術領域

本發明涉及超高速成像技術中的門控分幅技術，尤其涉及一種微掃描時空分辨測量系統。

背景技術

超高速成像是人類探索未知世界的重要工具。某種程度上，成像技術水平可以決定物理認識的層次。在同一系統下實現高時間分辨和高空間分辨的多維度照相方法，可以為探索超快物理過程、等離子體物理演化、天體演化、生物動力學研究等領域提供關鍵的實驗觀測手段。當前超高速成像技術中，主要有兩種技術實現途徑：一種是條紋掃描技術，這種技術能夠實現一維時間分辨和一維空間分辨；另一種是門控分幅技術，它是目前能夠提供二維空間分辨，同時能夠實現時間分辨的唯一技術手段。

門控分幅技術的原理是通過電脈沖選通陰極微帶線，實現X光的門控照相，之后通過像增強器電子增益獲得足夠亮度的瞬態圖像。因為既具有時間分辨能力，又可實現二維成像，在激光聚變、等離子體物理、快點火以及天體物理中獲得廣泛應用。但是在成像過程中，由X光輻照微帶線產生的光電子在電場的作用下，撞擊像增強器的微管內壁產生二次電子，二次電子有一定的發射角，在通過微孔時，不同發射角的二次電子運行軌跡不同，因而渡越時間也不同，這種渡越時間的彌散大幅降低了時間分辨，制約了門控分幅技術的應用。

發明內容

本發明的目的，就是為了克服現有門控分幅技術在空間分辨方面的缺點，提供一種微掃描時空分辨測量系統。

為了達到上述目的，本發明采用了以下技術方案：一種微掃描時空分辨測量系統，用于X射線源的高時空分辨二維圖像測量，包括高壓電源和選通脈沖發生器，還包括微掃描變像管，該微掃描變像管包括圓盤形法蘭、同軸連接器、PCB基板、熒光屏、無增益微通道板、陰極微帶線、外置增強器和可見光CCD；同軸連接器安裝在圓盤形法蘭上；PCB基板緊貼并固定于圓盤形法蘭的外端面；熒光屏夾持于圓盤形法蘭的中心開口內；無增益微通道板夾持于PCB基板的中心開口內，其外表面與PCB基板的外表面齊平；陰極微帶線鍍制于無增益微通道板和PCB基板的外表面，其終端與同軸連接器連接；外置增強器緊貼熒光屏的內側面放置；可見光CCD緊貼外置增強器的內側面放置。

所述高壓電源為脈沖高壓電源，輸出脈沖波形為方波。

所述的選通脈沖發生器輸出的選通脈沖為斜坡高壓脈沖。

所述的無增益微通道板整體呈圓形，其中的各微管的開口形狀為方形。

所述的陰極微帶線等間距的鍍制于PCB基板和無增益微通道板的外表面。

所述熒光屏與無增益微通道板之間設有0.2mm-1mm的間距。

所述熒光屏與無增益微通道板之間設有0.6mm的間距。

與現有技術相比，本發明具有以下的優點和特點：

1.本發明的測量系統使用無增益微通道板對光電子進行選通，出射的光電子渡越時間小，能夠大幅提升系統的時間分辨，同時出射光電子的發散角小，能夠提升系統的空間分辨。

2.采用本發明的測量系統，光電子經歷斜坡電壓加速后具有較高的能量，由此可以很好的與噪聲區別，獲得良好信噪比輸出和高的動態范圍。

3.采用本發明的測量系統，斜坡高壓脈沖在陰極微帶線上傳輸的損耗小，信號響應的一致性好。

附圖說明

圖1為本發明微掃描時空分辨測量系統中的微掃描變像管的結構示意圖。

圖2為圖1中的柔性PCB板、無增益微通道板和陰極微帶線的組合示意圖。

圖3為單個微管的掃描原理圖。

圖4為斜坡高壓脈沖的波形前沿示意圖。

圖中所示，1為PCB基板，2為陰極微帶線，3為無增益微通道板，4為熒光屏，5為外置增強器，6為可見光CCD，7為圓盤形法蘭，8為同軸連接器，9為斜坡高壓脈沖，10為微管，11為方波脈沖。

具體實施方式

參見圖1，配合參見圖2、圖3、圖4，本發明的微掃描時空分辨測量系統，其工作能段為0.1keV-10keV。該測量系統包括高壓電源、選通脈沖發生器和微掃描變像管。其中，微掃描變像管的結構示意圖如1所示，包括PCB基板1、陰極微帶線2、無增益微通道板3、熒光屏4、外置增強器5、可見光CCD6、圓盤形法蘭7和同軸連接器8。