深圳大学物理与光电工程学院光电子器件与系统教育部/广东省重点实验室，广东 深圳 518060
门控分幅相机工作过程中，选通脉冲传输衰减效应会大幅度削弱微通道板（MCP）微带线的增益，影响相机性能。本文建立了选通电压脉冲在MCP微带线上的传输衰减模型，对MCP增益均匀性进行了理论模拟。模拟结果表明，电压脉冲在MCP微带传输时，其幅值呈指数式衰减。当衰减系数为0.0041 Np/mm时，电压幅值在40 mm处衰减至原来的85%，MCP增益衰减至原来的29%。模拟了直流电压补偿、微带末端反射补偿及宽度渐变微带线补偿这三种方法对MCP增益均匀性的影响。结合三种补偿方法得到微带线补偿模型；当微带线最小宽度取4 mm时，电压传输幅值维持在94%以上，MCP增益维持在66%。
超快光学 超快诊断 微通道板 增益均匀性 脉冲衰减 微带线 激光与光电子学进展
2022, 59(23): 2332001
强激光与粒子束
2021, 33(11): 115003
1 深圳大学物理与光电工程学院, 广东 深圳 518060
2 南阳理工学院计算机与信息工程学院, 河南 南阳 473500
研制了一种脉冲展宽型X射线光电二极管,并利用飞秒激光进行了验证。在光电阴极加载随时间变化的斜坡脉冲,使阴极与栅网之间产生一个随时间变化的电场,变化的电场赋予光电子轴向的速度色散,使较早产生的电子的移动速度快于较晚出现的电子。光电子进入漂移区,在到达微通道板(MCP)前被展宽,放大后的信号由示波器读出。应用脉冲展宽技术后,探测器的响应时间可提高约11倍。
超快激光 X光电二极管 脉冲展宽技术 时间分辨 透射式阴极 展宽倍率 光学学报
2020, 40(10): 1032001
1 深圳大学光电子器件与系统教育部/广东省重点实验室, 广东 深圳 518060
2 深圳大学物理与能源学院, 广东 深圳 518060
研究了基于微通道板(MCP)选通技术的电子飞行时间(TOF)测量系统。调节MCP选通脉冲延时,使得电子和选通脉冲同时到达MCP,从而产生动态图像。利用高速示波器获得电子在50 cm漂移区的TOF。当阴极电压为-3.5 kV时,测得电子从阴极到MCP的TOF约为15 ns。改变阴极电压,获得了TOF与电子能量之间的关系。结果表明,随着电子能量的增大,TOF不断减小。该TOF测量系统的时间分辨率为88 ps。
探测器 电子能谱 飞行时间 微通道板 选通 时间分辨率
1 深圳大学光电子器件与系统教育部/广东省重点实验室, 广东 深圳 518060
2 深圳大学物理与能源学院, 广东 深圳 518060
研制了三通道微通道板(MCP)门控X射线分幅相机,其MCP微带阴极宽度为8 mm,相邻两阴极间隔为2.8 mm,由幅值为-1.9 kV和宽度为210 ps的门控脉冲进行驱动。采用光纤传光束法测量了相机的触发晃动。实验结果表明,相机的触发晃动约为94 ps,与高速示波器测得的90 ps基本一致。此外,测得相机的时间分辨率约为100 ps。
探测器 分幅相机 触发晃动 时间分辨率 惯性约束聚变
1 深圳大学光电子器件与系统教育部/广东省重点实验室, 广东 深圳 518060
2 深圳大学物理与能源学院, 广东 深圳 518060
研制了一款新型磁聚焦成像电子束时间展宽分幅相机，研究了其空间分辨率与磁聚焦透镜数目及电流间的关系，实验结果表明：采用三个磁聚焦透镜且电流适合时，相机的空间分辨率最高；离轴越远，空间分辨率越低。研究了相机的空间分辨率与电压间的关系，发现空间分辨率随着阴栅极间电压的增大而提高。该新型分幅相机成像面为一个曲面，整个阴极面不能同时清晰成像。采用电子束时间展宽技术后，该新型分幅相机的时间分辨率提高至11 ps；当成像倍率为2∶1时，相机的静态空间分辨率为5 lp·mm-1。
探测器 分幅相机 时间展宽 空间分辨率 惯性约束聚变(ICF) 激光与光电子学进展
2018, 55(7): 070401
1 深圳大学 光电子器件与系统教育部重点实验室, 广东 深圳 518060
2 赣南师范大学 物理与电子信息学院, 江西 赣州 341000
3 深圳大学 物理科学与技术学院, 广东 深圳 518060
基于时间展宽技术, 设计研制了大面积阴极分幅变像管。 借助Matlab编程分别对单磁透镜和双磁透镜像管在离轴空间分辨率和像场畸变等方面特征作了数值模拟, 并采用阴极微带光刻分辨率板进行测试验证。 实验测试显示, 在缩小一倍成像下, 双透镜像管在离轴9 mm以内的空间分辨率优于5 lp/mm。 相比单透镜像管, 双透镜像管具有更高的空间分辨率, 更大的有效成像范围以及更小的成像畸变。 因而, 采用双透镜成像能够有效地提高像管的空间分辨能力, 可为分幅相机性能的进一步提升提供新的思路。
分幅变像管 时间展宽技术 空间性能 短磁聚焦 Matlab模拟 framing tube pulse-dilation technique spatial performance short magnetic focusing Matlab simulation 红外与激光工程
2017, 46(5): 0520002
1 深圳大学光电工程学院, 广东 深圳 518060
2 深圳大学物理学院, 广东 深圳 518060
设计了一种大探测面积磁透镜分幅变像管。通过理论分析和模拟仿真的方法对单透镜和三透镜两种结构的分幅变像管在不同离轴位置的空间分辨率特性进行了研究，并通过实验进行验证。在仿真计算中，当成像缩小倍率为21时，单透镜结构仅能在10 mm离轴半径内达到5 lp/mm的空间分辨率，而三透镜结构能够在30 mm离轴半径内达到5 lp/mm的空间分辨率。在实验测试中，单透镜结构仅能在12 mm离轴半径内达到5 lp/mm的空间分辨率，而三透镜结构则能在27 mm离轴半径内达到5 lp/mm的空间分辨率。实验结果表明，采用三透镜结构设计的分幅变像管，其有效探测面积比单透镜结构大4倍以上。
测量 分幅变像管 磁透镜 大探测面积 空间分辨率 微通道板
1 深圳大学 光电子器件与系统(教育部/广东省)重点实验室, 广东 深圳518060
2 深圳大学 信息工程学院, 广东 深圳518060
3 深圳大学 物理科学与技术学院, 广东 深圳 518060
研制了基于电子束时间展宽技术和微通道板(microchannel plate, MCP)选通技术的时间展宽分幅相机。相机有三条厚度80 nm、宽度8 mm的微带阴极, 阴极上加载斜率为2.1 V/ps的高压斜坡脉冲, 使得先发射的电子较后面的电子速度快, 经过50 cm的漂移区后, 电子束产生时间展宽, 从而提高相机时间分辨率。阴极和MCP均加载了脉冲电压, 因此, 需要精确同步光脉冲、阴极脉冲和MCP选通脉冲, 分析了完整的同步过程。当阴极仅加直流电压, 无电子束时间展宽时, 获得相机的时间分辨率为78 ps。当阴极加载高压斜坡脉冲时, 电子束时间展宽技术将系统的时间分辨率提高至12 ps。改变延时, 将光脉冲分别同步在斜坡脉冲不同位置, 获得了时间分辨率与同步位置的关系。
分幅相机 时间展宽 时间分辨率 惯性约束聚变 Z箍缩 framing camera time dilation temporal resolution inertial confinement fusion Z-pinch 红外与激光工程
2016, 45(12): 1206001
1 深圳大学 光电子器件与系统（教育部/广东省）重点实验室，广东 深圳 518060
2 深圳大学 信息工程学院，广东 深圳 518060
3 深圳大学 物理科学与技术学院，广东 深圳 518060
利用时间展宽分幅相机研究电子束的时间聚焦现象.当阴极未加载脉冲电压时，测得相机的时间分辨率为80 ps.当阴极加载斜率为14 V/ps的脉冲电压、电路延时为11.395 ns时，相机的时间分辨率为8.8 ps，电子束的时间宽度经历了被压缩到被展宽的过程.改变阴极脉冲下降沿斜率，研究电子束时间聚焦时系统时间分辨与下降沿斜率的关系.当下降沿斜率为1 V/ps时，时间分辨近似等于80 ps，电子束到达微通道板时其时间宽度约等于原始宽度.当斜率大于1 V/ps时，时间分辨小于80 ps，到达微通道板时电子束时间宽度被展宽.当斜率为0.5 V/ps时，时间分辨大于80 ps，到达微通道板时电子束时间宽度被压缩.
X射线光学 分幅相机 时间聚焦 时间分辨 Xray optics Framing camera Time focus Temporal resolution
