[發明專利]影像大小可調諧光電子成像儀

有效

• 申請號: 201610586415.0
• 申請日: 2016-07-22
• 公開（公告）號: CN106057631B
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 劉玉柱;肖韶榮;蘇靜;陳云云;鄭改革
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: H01J49/40
• 分類號: H01J49/40
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司32252
• 代理人: 戴朝榮

技術領域

本發明涉及帶電粒子(包括電子、離子等)動能分布和角度分布的測量方法等領域，具體涉及一種光電子成像儀。

背景技術

目前通行的光電子成像儀是由荷蘭科學家Eppink和Parker于1997年設計，他們通過設計三塊帶圓孔的極板，在一定的優化電壓配置下，形成離子透鏡，實現對具有相同速度但是不同位置的帶電粒子進行聚焦，然后被飛行管后端MCP&PS(Micro-channel Plate&PhorsphorScreen,微通道板&磷光屏)探測器收集，如圖1(a)所示，其中P₁是排斥級極板，P₂是加速級極板，P₃是接地級極板。在離子透鏡作用下，不同位置的帶電粒子聚焦在探測器的一個點上，這大大提高了離子速度成像的分辨率。將帶空圓盤的加上合適電壓后，形成離子透鏡，如圖1(b)所示。在目前通行的離子速度成像裝置上，Eppink和Parker通過巧妙的開孔設計,實現相同速度的帶電粒子即使在離子源分布的不同位置上也能在MCP&PS探測器上聚焦，大大提高了成像的分辨率。

然而，有限尺寸的MCP&PS探測器對動能很大的帶電粒子無法捕獲，例如常用的40mm探測器在排斥級極板P₁為4000V時候，捕獲的最大動能帶電粒子僅僅約為5eV。而5eV以上的帶電粒子飛行軌跡在探測器的尺寸之外。目前為了捕獲大動能帶電粒子主要有兩種辦法，一是加大極板電壓，二是提高MCP&PS探測器的尺寸。然而這兩種方法在成本上都非常昂貴。對于第一種辦法，實現高電壓穩定直流電源非常昂貴，而且在越高高壓下實驗測量本身就越危險性。對于第二種辦法，大尺寸MCP&PS探測器也非常昂貴，例如40mm直徑的進口探測器價格約為2萬RMB，而80mm直徑的探測器價格就達到了約6萬RMB。為了在不增加成本基礎上，又要測量大動能的帶電粒子，我們必須重新設計新的光電子成像儀，如影像大小可調諧光電子成像儀。

發明內容

本發明針對上述技術問題，提供一種新的光電子成像儀，實現在與現有技術相同電壓配置下，影像大小可調諧，在不增加排斥級極板P₁電壓和不增大MCP&PS探測器尺寸的前提下，實現對大動能帶電粒子進行探測。

為解決上述技術問題,本發明提供的技術方案是：

一種影像大小可調諧光電子成像儀，光電子成像儀內左側為激光作用區，在所述激光作用區設有三塊縱向的中心開孔的圓形極板：從左到右依次為排斥級極板P₁、加速級極板P₂和接地級極板P₃；在光電子成像儀內右側設有自由飛行管，在自由飛行管后端設有MCP&PS探測器；在所述的自由飛行管內還設有三根橫向的圓管式極板，分別為極板P₄、極板P₅和極板P₆。

所述的極板P₁、極板P₂和極板P₃厚度均為20mm,外徑均為1000mm，極板P₁內徑40mm,極板P₂和極板P₃內徑為200mm。

所述的極板P₁、極板P₂和極板P₃平行放置，其相鄰極板之間的距離為200mm，P₁極板與光電子成像儀的腔體內壁間距為20mm，P₃極板與自由飛行管間距為890mm。

所述的極板P₄、極板P₅和極板P₆為圓柱形管，依次平行放置。

所述的極板P₄、極板P₅和極板P₆的管壁厚度均為20mm，內徑均為400mm，外徑均為440mm，其相鄰極板的間距為40mm。

所述的自由飛行管為μ金屬圓形管，內徑為960mm，外徑為1000mm，厚度為20mm。

所述的極板P₁對應電壓4000V，極板P₂對應電壓2710V，極板P₃對應電壓0V，極板P₄對應電壓1500V，極板P₅對應電壓500V，極板P₆對應電壓1500V，其余部分均接地，即為0V。

有益效果：