强激光与粒子束
2021, 33(9): 092001
1 瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 中国科学院西安光学精密机械研究所, 陕西 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院超快诊断技术重点实验室, 中国科学院西安光学精密机械研究所, 陕西 西安 710119
基于微通道板(MCP)的延迟线阳极探测器利用信号到达延迟线两端的时间差得到入射光子的位置信息, 具有高空间分辨率、 高计数率的特点, 被广泛应用于紫外光谱成像系统中。 分析了延迟线阳极紫外光子探测器的工作原理, 提出一种新型二维延迟线阳极, 仅由阳极表面收集经MCP倍增后的电子云团, 上层延迟线直接收集电子, 下层延迟线通过置于顶层的焊盘收集电子。 该阳极采用印刷电路板(PCB)加工制作, 大大简化了制作工艺。 测试结果表明, 阳极探测器空间分辨率FWHM优于92 μm, 成像非线性小于100 μm。 实验结果证明了该延迟线阳极探测器进行紫外光子成像的可行性, 为研制远紫外波段成像光谱仪提供了理论基础及实验指导。
延迟线阳极 空间分辨率 计数率 光谱成像 Delay line anode Spatial resolution Counting rate Spectral imaging 光谱学与光谱分析
2017, 37(10): 2989
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 中国科学院西安光学精密机械研究所 超快诊断技术重点实验室，陕西 西安 710119
3 中国科学院大学，北京 100049
理论估算并实验验证了在X射线脉冲激发下低温砷化镓的光学折射率调制特性。泵浦-探针实验表明，低温砷化镓中存在的高密度复合缺陷大大减小了载流子寿命，使超热电子的弛豫时间小于1×10-12 s，载流子的复合时间小于 2×10-12 s，折射率的扰动时间约为2×10-12 s。通过理论分析，给出了自由载流子和俄歇效应对该弛豫过程的定量估算，与实验结果吻合较好。该研究表明低温生长砷化镓是一种有效的可用于单次瞬态皮秒时间分辨X射线探测的材料。
低温生长砷化镓 X射线探测器 折射率扰动 皮秒时间分辨 low-temperature-grown GaAs X-ray detectors index perturbation picoseconds temporal resolution 红外与激光工程
2015, 44(10): 3130
1 中国科学院西安光学精密机械研究所 条纹相机工程中心，陕西 西安 710119
2 中国科学院大学，北京 100049
3 西北核技术研究所 激光与物质相互作用国家重点实验室，陕西 西安 710024
利用雪崩晶体管作为高速开关器件、根据并联充电、串联放电原理设计了一种串并联相结合的MARX电路，以该电路为基础设计了一种低抖动高压脉冲驱动源，并将其应用于紫外激光脉冲的电光开关削波系统。通过同步调节器调节高压驱动脉冲和激光电光系统的时间匹配度，获得了驱动电脉冲与电光开关耦合的最佳工作状态；对匹配过程中的电光开关工作状态以及激光脉冲压缩过程进行了分析和研究，当高压驱动电脉冲幅度为2 690 V，脉宽为7.9 ns时，可以将脉宽为7.1 ns的紫外激光脉冲压缩至2.1 ns，KDP晶体的透光率达到了92.2%，电光开关的效率达到了31.7％。
MARX电路 驱动电脉冲 紫外激光脉冲削波 电光开关 MARX circuit driving pulse UV laser pulse clipping electro-optical switch
1 瞬态光学与光子技术国家重点实验室， 中国科学院西安光学精密机械研究所， 陕西 西安710119
2 中国科学院研究生院， 北京100049
3 中国科学院超快诊断技术重点实验室， 中国科学院西安光学精密机械研究所， 陕西 西安710119
针对瞬态光谱检测中对CCD线扫描速度要求高的特点， 提出一种基于面阵CCD的瞬态光谱检测方法。 该方法通过改变面阵CCD的电荷转移方式， 以实现基于面阵CCD的高速线扫描。 为了探究此方法的可行性， 初步通过改变线阵CCD的电荷转移方式， 建立了基于线阵CCD的单点超快探测系统。 在发光二极管(light emitting diode, LED)光脉冲探测实验中， 系统分别工作在单点超快探测模式和正常模式下。 测试结果表明， 基于线阵CCD的单点超快探测方法是可行的， 单点探测速率可达20 MHz。 从而在理论上证明， 通过改变CCD电荷转移方式以实现基于面阵CCD的瞬态光谱检测也是切实可行的。
线阵CCD 面阵CCD CCD高速成像 瞬态光谱检测 Linear CCD Array CCD CCD high speed imaging Transient spectrum detection 光谱学与光谱分析
2012, 32(4): 1028
1 中国科学院超快诊断技术重点实验室， 中国科学院西安光学精密机械研究所， 陕西 西安710119
2 中国科学院研究生院， 北京100049
3 瞬态光学与光子技术国家重点实验室， 中国科学院西安光学精密机械研究所， 陕西 西安710119
针对爆轰时刻光谱的特点， 结合多光谱测温的理论基础， 采用高速率线阵CCD， 设计了瞬时多光谱爆轰测温系统。 通过FPGA对各个模块进行控制， 完成数据的采集、 存储和传输； 结合多项式回归算法， 拟合出爆轰瞬间光谱信息的动态波形图。 在标定过程中， 采用两束激光特征谱线630和532 nm进行CCD的标定， 确定出对应的像元序号分别是175和270。 对卤钨灯的表面温度进行实时监测表明： 基于高速线阵CCD的多光谱测温系统可以完成多个时刻的瞬时光谱采集； 在40 MHz的高速时钟驱动下， CCD的帧频可以稳定工作在73 kHz。
爆炸力学 爆温 高速线阵CCD 多光谱测温 Mechanics of explosion Detonation temperature FPGA FPGA High-speed linear CCD Multi-wavelength temperature measurement 光谱学与光谱分析
2011, 31(11): 3060
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 中国科学院研究生院,北京 100039
为满足X射线针孔分幅相机在神光Ⅲ原型中的安装与正常测试，在原有分幅相机成像理论的基础上，研制了新型结构门控针孔分幅相机。设计了锥筒针孔成像系统，用于排除系统内杂散光干扰，从而在原型靶室内顺利实现小孔成像。设计了新型分幅像管结构，利用长微带结构充分改善了耦合匹配参数，利用新型荧光屏结构和装夹方式以及两块光纤面板耦合结构，实现在有限空间内成像仍为16幅。使用了屏压脉冲加电方式，使像管使用安全性能大大提高。设计了圆柱桶式真空密封结构，将相应的高压脉冲发生器和各种相机状态监测设备全部装入，并可通过PC104进行远程控制。
惯性约束聚变 超快诊断 微通道板 荧光屏 Inertial Confinement Fusion (ICF) fast diagnosis Micro-channel Plate (MCP) screen
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
2 中国科学院 西安光学精密机械研究所, 西安 710068
利用铝屏和氧化铟锡(ITO)屏两种结构的微通道板(MCP)成像器进行了放电实验, 通过直流首击穿后器件的绝缘强度和电极熔蚀形貌变化, 分析了屏电极结构对放电的影响。实验表明, 铝屏MCP成像器首击穿后, 铝膜电极出现如火山口状的熔蚀形貌, 在10 μs脉冲屏压下绝缘强度降低到3 kV/mm以下, 绝缘强度与MCP无关。而ITO屏MCP成像器首击穿后, 荧光质向MCP的质量迁移具有抑制阴极发射的作用, 所以放电具有稳定的场发射特性, 在10 μs脉冲屏压下绝缘强度可达到9 kV/mm。分析表明, MCP成像器间隙放电的发展主要依赖于屏电极结构, ITO屏的电极结构有利于MCP成像器绝缘性能的提高。
真空放电 微通道板成像器 铝屏 氧化铟锡屏 vacuum discharge micro-channel plate imagers Al-screen ITO-screen
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 中国科学院研究生院，北京 100049
针对爆炸时刻光谱信息量大、存在时间短的特点，设计了一款基于线阵CCD高速光谱信息采集系统.系统以FPGA作为主控芯片不仅为CCD 提供工作时序,同时还控制着信号调理、模数转换和光谱信息的存储与传输.最后，通过USB串行总线将采集到的光谱信息传输至上位机进行后续处理.结果表明，利用该系统可在一次爆炸过程的100ns时间内完成四个时刻爆轰温度的测量，具有较高的测量精度和速度，可实现爆轰过程中高速动态光谱信息的采集与存储，并可应用于其它瞬态信息的获取领域.
光谱采集和存储 可编程逻辑阵列 Spectrum acquisition and storage CCD CCD FPGA DDR SDRAM DDR SDRAM
1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心，四川 绵阳 621900
2 中国科学院西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子学技术国家重点实验室,西安 710119
神光III装置核心X射线分幅相机将用于激光装置性能验收实验和宽范围的高能量密度物理、惯性约束聚变物理及基础物理实验研究.相机系统主要为记录神光III装置靶的时间分辨X射线发射设计，利用可更换的鼻椎实现具有二维空间分辨或者一维谱分辨的靶形貌时间分辨图像.神光III装置核心X射线分幅相机将被嵌入到一个铝制空气包中，空气包具有大容量冷却平板和一个特制的环境监测传感器阵列.相机设计很多部分不同于早期X射线分幅相机，如一套全新的阻抗匹配方案，曝光时间从0.07-1.5 ns可调，先进的荧光屏，脉冲屏压电路，准确的模块定位，独特的监控系统和完全远程计算机控制.其中先进的荧光屏和脉冲屏压电路已经获得初步应用.
惯性约束聚变 X射线分幅相机 诊断搭载平台 Inertial confined fusion X-ray framing camera Diagnostic instrument manipulator
