作者单位
摘要
1 中国科学院西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子技术国家重点实验室,西安 710119
2 中国科学院大学 光电学院,北京 100049
基于微通道板的单光子探测器具有体积小、结构紧凑等优点,将其与位置灵敏阳极相结合能够准确记录光子到达的时间信息及位置信息。通过分析延迟线阳极探测器的原理,提出一种基于印刷电路板制备的新型二维交叉延迟线阳极。与传统的电荷直接收集方式不同,该阳极基于电荷感应技术,由高阻感应层代替阳极收集电子,消除了阳极电子再分配带来的噪声。搭建了一套基于交叉延迟线阳极的实验系统并对研制的位敏阳极探测器进行测试,测试结果表明探测器空间分辨率最优为107 um,暗计数为0.23 counts/(cm2?s)。研制的新型交叉延迟线阳极为大面阵单光子成像探测应用奠定了基础。
延迟线阳极 单光子探测器 微通道板 电荷感应技术 Delay line anode Single photon detector Microchannel plate Charge induction technology 
光子学报
2023, 52(12): 1204001
作者单位
摘要
1 中国科学院西安光学精密机械研究所,西安 710119
2 中国科学院大学,北京 100049
以未来天基态势感知对远距离空间目标高灵敏度探测与精细三维成像的潜在需求为出发点,开展以光子灵敏探测器为核心的光子计数激光三维成像系统及关键技术研究。提出了一种基于自主研制的交叉延迟线位敏阳极微通道板探测器的光子计数激光三维成像技术。首先介绍了该技术的基本原理,并从全链路建模与成像仿真特性分析的角度对其空间应用的潜力进行了研究;之后探讨了多域联合三维超分辨重建提升系统时空分辨能力的可行性;最后研制了基于交叉延迟线位敏阳极微通道板探测器的光子计数激光三维成像原理样机,在6.8 m距离处实现了距离分辨率优于5 mm的三维成像效果,证明了该技术方法的有效性。
天基态势感知 主动探测 激光三维成像 光子计数探测器 超分辨重建 Space situational awareness Active detection Three-dimensional laser imaging Photon-counting detector Super-resolution reconstruction 
光子学报
2022, 51(7): 0751407
作者单位
摘要
1 中国科学院西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子技术国家重点实验室,西安 710119
2 中国科学院大学,北京 100049
通过X射线与物质的相互作用理论模型,研究了在电磁屏蔽环境下X射线的透过率和通信性能,理论上证明了X射线通信用于电磁屏蔽环境中信息传输的可行性。建立屏蔽环境下X射线通信的数值仿真模型,分析了X射线在电磁屏蔽环境下的通信参数,实现了对核心元器件的指标约束。最后,基于X射线调制发射、单光子X射线探测关键技术,搭建模拟电磁屏蔽环境下的X射线通信演示验证系统,进行X射线穿透屏蔽材料的等效模拟实验,实现了通信速率优于23 kbps的X射线通信实验验证。该结果有望为解决屏蔽环境下的辐射数据传输提供一定的理论依据和实验基础。
X射线通信 辐射屏蔽 X射线源 X射线探测 功率传输模型 X-ray communication Radiation shielding X-ray source X-ray detection Power transmission equation 
光子学报
2021, 50(11): 1134002
苏桐 1盛立志 1,*刘永安 1,2张雪晗 1,2[ ... ]赵宝升 1
作者单位
摘要
1 中国科学院西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子技术国家重点实验室,西安 710119
2 中国科学院大学,北京 100049
由于存在理论模型不完善、实验验证技术不充分等问题,等离子体鞘套中的信息传递难题尚未获得可行的工程化解决方案。首先通过数值计算与理论建模研究了X射线光子与等离子体相互作用机理,构建了X射线与等离子体相互作用理论模型,与传统波动模型中X射线可无衰减地穿透等离子体的结论不同,本文建立的修正理论模型指出X射线在等离子体中的透过率与等离子体电子密度及入射X射线流量密切相关。其次通过栅控X射线调制发射、单光子X射线探测、动态等离子体产生等核心技术攻关,演示验证平台搭建,实现了高动态范围(电子密度109~1014/cm3)、长持续时间(大于20 min)等离子体环境下,通信速率优于1 Mbps,误码率10-5量级的X射线通信实验验证。实验结果表明,所建立的修正理论模型可对实验现象进行良好的解释与预测,全物理闭环式实验系统可为等离子体鞘套中的通信难题提供解决思路。
X射线通信 等离子体鞘套 单光子探测 等离子体产生 传输链路方程 X-ray communication Plasma sheath Single photon detection Plasma generation Transmission link equation 
光子学报
2021, 50(11): 1134001
作者单位
摘要
1 中国科学院西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 西安709
2 中国科学院大学 光电学院, 北京100049
为解决基于热阴极的传统X射线管灯丝发射结构脆弱、能量效率低以及散热等问题,设计了一种新型光控脉冲X射线管装置。通过光电阴极与光源的参数匹配,选择蓝光波段量子效率高的S20阴极与波长为460 nm的LED光源。模拟计算确定X射线管整体结构设计。最终实现最大2.37 mA的管电流,光电阴极电子发射效率为0.288 mA/lm,出射X射线能量0~25 keV可调。另外,基于光控脉冲X射线管出射X射线强度易调制的特性,进行不同频率加载信号还原实验和任意X射线轮廓还原实验。
X射线源 X射线分析与应用 光电阴极 光电阴极应用 调制 X-ray source X-ray analysis-application Photocathode Photocathode-application Modulation 
光子学报
2021, 50(7): 195
刘永安 1,2,*李林森 1,2刘哲 1强鹏飞 1,2[ ... ]赵宝升 1
作者单位
摘要
1 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
楔条形位敏阳极属于电荷分割型阳极,其在光子计数成像探测器中的作用是对光子事件进行位置解码,阳极性能参数对探测器的成像性能有重要影响。对楔条形位敏阳极的极间电容进行研究,通过理论模型得到了阳极极间电容的计算表达式;设计并制作了不同参数的阳极面板,测试分析了阳极周期长度、绝缘沟道宽度、阳极收集面积和衬底材料等因素与阳极极间电容间的关系。阳极极间电容测试结果与理论计算值相符,极间电容计算值与测试值之间的偏差在10%以内。
探测器 光子计数成像 楔条形阳极 极间电容 空间分辨率 
光学学报
2017, 37(4): 0404001
Author Affiliations
Abstract
1 Shaanxi Key Laboratory of Optical Information Technology, School of Science, Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710072, China
2 State Key Laboratory of Transient Optics and Photonics, Xi’an Institute of Optics and Precision Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Xi’an 710119, China
3 Department of Electronic Information Engineering, Nanchang University, Nanchang 330031, China
We present the spatial resolution estimation methods for a photon counting system with a Vernier anode. A limiting resolution model is provided according to discussions of surface encoding structure and quantized noise. The limiting resolution of a Vernier anode is revealed to be significantly higher than that of a microchannel plate. The relationship between the actual spatial resolution and equivalent noise charge of a detector is established by noise analysis and photon position reconstruction. The theoretical results are demonstrated to be in good agreement with the experimental results for a 1.2 mm pitch Vernier anode.
110.3010 Image reconstruction techniques 030.5260 Photon counting 040.7480 X-rays, soft x-rays, extreme ultraviolet (EUV) 
Chinese Optics Letters
2016, 14(12): 121102
刘舵 1,2,*强鹏飞 1李林森 1,2刘哲 1[ ... ]赵宝升 1
作者单位
摘要
1 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光子学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 地理信息工程国家重点实验室, 陕西 西安 710054
针对X射线脉冲星导航与X射线空间通信的需求,对多层嵌套式X射线聚焦光学器件进行研制与实验标定。根据掠入射原理,对聚焦透镜进行理论设计,确定聚焦透镜的关键参数。讨论聚焦透镜的材料、镀膜等研制工艺。分别在可见光与X射线条件下测试了聚焦透镜的性能参数。结果表明测得可见光焦斑直径为14 mm,X射线焦斑直径为20 mm,在10 m真空管道中测得光子能量为1.5 keV时聚焦效率为30.2%,有效面积为2400 mm2。
X射线光学 X射线聚焦光学器件 X射线掠入射 X射线脉冲星导航 有效面积 聚焦效率 
光学学报
2016, 36(8): 0834002
李林森 1,2,*刘永安 1孔令高 3刘舵 1,2[ ... ]赵宝升 1
作者单位
摘要
1 中国科学院西安光学精密机械研究所,西安 710119
2 西安交通大学研究生院,西安 710119
3 中国科学院国家空间科学中心,北京 100190
研制一种用于热离子、紫外、X射线等多种目标源的成像探测器.该探测器输出为一张目标源的灰度图像,该图像的灰度等级及其分布对应目标源的强度分布,图像的灰度分布均匀性对应目标源的束流均匀性.以紫外光源作为目标源对探测器的性能参量进行实验测试,实验结果表明该探测器的空间分辨率优于120 μm,输出均匀性优于97%,输入输出正比性误差小于±4%.
成像探测器 热离子 紫外 灰度分析 均匀度 Imaging detector Thermionic Ultraviolet Gradation analysis Uniformity 
光子学报
2016, 45(4): 0423007
强鹏飞 1,*李林森 1,2刘舵 1,2刘永安 1[ ... ]赵宝升 1
作者单位
摘要
1 中国科学院西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子技术国家重点实验室,西安 710119
2 中国科学院大学,北京 100049
采用电子光学软件设计模拟了一种长焦距多聚焦级的电子枪结构.利用电子透镜原理分析多聚焦极电子枪的电子束斑产生,依据不同栅控电压,分析零场模式、拒斥场模式和肖特基场模式3种阴极电子发射方式下电子聚焦情况.模拟结果表明:拒斥场模式和肖特基场模式对电子束流密度分别有减弱和增强的作用;当聚焦极电压比U1∶U2∶U3∶U4∶U5=5∶8∶15∶70∶100时,能量为30 keV的电子束焦斑最小,在10 m处焦斑大小为160 mm.
空间环境 电子光学 电子光学软件 多级聚焦 栅控电子模拟源 Space enviroment Electron optics Computer simulation technology Multiple focus system Grid-controlelectron gun 
光子学报
2016, 45(4): 0423005

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