[發明專利]一種電子束時間放大示波器及其測量系統

有效

• 申請號: 202011100896.2
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112345809B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 蔡厚智;劉進元;龍井華;周帆;王東;鄧珀昆
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: G01R13/00
• 分類號: G01R13/00
• 代理公司: 華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 董慧

1.一種電子束時間放大示波器，其特征在于，包括微帶陰極(101)、陽極柵網(102)、磁聚焦透鏡(103)、MCP變像管(104)、CCD和高壓脈沖發生器(105)，所述高壓脈沖發生器(105)的正極輸出端連接所述微帶陰極(101)，所述高壓脈沖發生器(105)的負極輸出端連接所述MCP變像管(104)，所述陽極柵網(102)接地；所述微帶陰極(101)、所述陽極柵網(102)、所述MCP變像管(104)和所述CCD依次排列，且所述微帶陰極(101)、所述陽極柵網(102)、所述MCP變像管(104)和所述CCD同軸放置；所述磁聚焦透鏡(103)位于所述陽極柵網(102)和所述MCP變像管(104)之間；

所述微帶陰極(101)在入射光照射下產生光電子，所述微帶陰極(101)上加負直流偏置電壓并疊加上高壓斜坡脈沖，光脈沖同步在高壓斜坡脈沖的上升沿；產生的光電子經過所述陽極柵網(102)后進入所述陽極柵網(102)和所述MCP變像管(104)之間的漂移區，所述光電子在所述磁聚焦透鏡(103)磁場作用下展寬形成的電子束成像在所述MCP變像管(104)上，所述CCD記錄所述MCP變像管(104)輸出的可見光，再通過分析處理光點圖像獲得檢測波形；

所述微帶陰極(101)包括石英玻璃板和蒸鍍在所述石英玻璃板上的三條黃金陰極微帶線，每條所述黃金陰極微帶線的厚度為80nm，寬度為8mm；三條所述黃金陰極微帶線平行排列，相鄰所述黃金陰極微帶線的間隔為2.8mm；

所述微帶陰極(101)連接第一衰減器(1061)，所述第一衰減器(1061)吸收掉經過所述微帶陰極(101)之后的高壓斜坡脈沖；所述MCP變像管(104)的微帶線(1043)連接第二衰減器(1062)，所述第二衰減器(1062)吸收掉經過所述微帶線(1043)之后的MCP選通脈沖；

所述微帶陰極(101)接收入射光照后產生光電子，所述光電子在所述磁聚焦透鏡(103)的磁場約束下飛行至所述MCP變像管(104)；發射時間為t_i的光電子到達所述MCP變像管(104)的時刻為：

其中，L為所述漂移區的長度，e為光電子電荷量，e＝1.6×10^-19C；m為光電子質量，m＝9.1×10^-31kg；是所述微帶陰極(101)和所述陽極柵網(102)之間的電壓差，V_B是陰極偏置電壓，V_P(t)是t時刻與光脈沖同步的陰極脈沖的電壓值；

電子束時間放大倍率M可表示為：

則電子束時間放大示波器的技術時間分辨率為：

其中，T_MCP為所述MCP變像管(104)的時間分辨率；

電子束時間放大示波器的時間分辨率為：

T_phys為物理時間分辨率，取決于所述微帶陰極(101)和所述陽極柵網(102)之間電子渡越時間彌散：

E＝[-V_B-V_P(t)]/L_pa (6)

T_phys的單位為ps，其中δε是光電子的初能量分布，單位是eV,在波長為260nm的紫外激光照射下，所述微帶陰極(101)產生的光電子的初能量分布是0.5eV；E是所述微帶陰極(101)和所述陽極柵網(102)之間的電場強度，單位是kV/mm；L_pa是所述微帶陰極(101)和所述陽極柵網(102)之間的距離。

2.根據權利要求1所述的電子束時間放大示波器，其特征在于，所述磁聚焦透鏡(103)包括軟鐵和1200匝銅線圈，所述磁聚焦透鏡(103)的外徑為256mm，所述磁聚焦透鏡(103)的內徑為160mm，所述磁聚焦透鏡(103)的軸線方向長度為100mm；所述磁聚焦透鏡(103)的圓環內側有一圈寬度為4mm的縫隙。