1 陕西科技大学材料科学与工程学院, 陕西省无机材料绿色制备与功能化重点实验室, 西安 710021
2 中国科学院上海硅酸盐研究所, 高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室, 上海 200050
六硼化钇(YB6)高温下结构不稳定限制了其在超高温领域的应用, 通过引入Yb元素, 可形成高温稳定的(Y1-xYbx)B6固溶体。本文以(Y0.5Yb0.5)2O3和B4C为原料采用硼/碳热还原法制备了(Y0.5Yb0.5)B6粉体, 通过无压烧结实现了陶瓷致密化, 并结合密度泛函理论计算综合分析了材料的晶体结构、微观形貌和力学性能。结果表明, 在1 650 ℃下热处理, B4C过量6.25%时合成的(Y0.5Yb0.5)B6粉体纯度最高。在2 000 ℃下无压烧结获得的(Y0.5Yb0.5)B6陶瓷致密度为95.80%, 但晶粒尺寸偏大, 可达(80.71±35.51) μm。通过两步烧结法所得陶瓷致密度、晶粒尺寸、硬度和断裂韧性分别为95.47%、(14.54±6.31) μm、(14.53±1.37) GPa和(2.81±0.34) MPa·m1/2。陶瓷断口处与典型的高损伤容限陶瓷Ti3SiC2、Hf3AlN的断口形貌十分类似, 表明(Y0.5Yb0.5)B6具有良好的损伤容忍度, 有望提高超高温陶瓷的韧性与延性。
硼化钇 超高温陶瓷 硼/碳热还原法 第一性原理计算 损伤容忍度 yttrium boride ultra-high temperature ceramics boron/carbon thermal reduction method first principle calculation damage tolerance
1 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重点实验室, 陕西 西安 710119
4 西安石油大学 理学院, 陕西 西安 710065
5 中国科学院高能物理研究所, 北京 100049
6 核探测与核电子学国家重点实验室, 北京 100049
将In0.53Ga0.47As吸收层设计为多个薄层, 通过不同浓度掺杂实现吸收层杂质指数分布, 建立了InP/In0.53Ga0.47As/InP红外光电阴极模型, 在皮秒级响应时间的前提下模拟了吸收层厚度、掺杂浓度和阴极外置偏压对阴极内量子效率的影响, 给出了光电子在吸收层和发射层的一维连续性方程和边界条件, 计算了光电子克服激活层势垒发射到真空中的几率, 进而获得阴极外量子效率随上述三个因素的变化规律, 结果表明, 吸收层掺杂浓度在1015~1018 cm-3范围内变化时, 内量子效率变化很小; 随着吸收层厚度在0.09~0.81 μm内增大, 内量子效率随之增大; 随着外置偏压升高, 内量子效率先增大后趋于平稳。文中给出一组既能获得高量子效率又能有快时间响应的阴极设计参数, 理论上1.55 μm入射光可以获得8.4%的外量子效率, 此时响应时间为49 ps。
量子效率 响应时间 指数掺杂 红外光电阴极 quantum yield response time exponential doping infrared photocathode InP/In0.53Ga0.47As/InP InP/In0.53Ga0.47As/InP 红外与激光工程
2019, 48(2): 0221002
1 北方夜视技术股份有限公司, 江苏 南京 211100
2 中国科学院西安光学精密机械研究所, 陕西 西安 710119
3 中国科学院高能物理研究所, 北京 100049
针对高能物理、核物理等国家大科学装置对核心探测器件的需求, 研究不同于金属打拿极型倍增系统的大尺寸微通道板型光电倍增管。该光电倍增管最主要的特点是具有20 in(1 in=2.54 cm)的低本底玻壳和微通道板型倍增极结构, 使用Sb-K-Cs阴极作为光电转换阴极, 该阴极对350~450 nm波段光子的量子效率高, 倍增极采用两片微通道板, 在电压比较低的情况下可实现107的倍增能力, 从而提高了光电倍增管的探测效率和单光子探测能力。与传统的金属打拿极型光电倍增管相比, 20 in微通道板型光电倍增管是一种全新的产品结构, 具有单光子峰谷比高、本底低、响应时间快、后脉冲比例小等特点。
光电倍增管 微通道板 量子效率 低本底 photomultiplier microchannel plate quantum efficiency low background 红外与激光工程
2017, 46(4): 0402001
1 西安工业大学 光电工程学院，西安 710032
2 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
3 西安石油大学 理学院，西安 710065
针对高时空分辨的设计要求，分析影响条纹相机中条纹变像管的物理时间弥散、技术时间弥散和扫描电路触发晃动的因素，优化设计了行波偏转前置磁透镜聚焦的条纹变像管系统.利用CST仿真软件研究了行波偏转器内部的时变电磁场分布，计算了行波偏转器内电磁波的传播速度.结果表明，行波偏转器的指长为8 mm、指宽为1 mm、指间距为0.24 mm、管脚长为2.5 mm、板厚为1 mm及总长度为17.12 mm时，实现了电子团的飞行速度与扫描电脉冲沿行波偏转器的传输速度的匹配.采用电子追迹法和瑞利判据分析了条纹变像管的动态时间和空间特性，得到单次扫描动态时间分辨率为200 fs、同步扫描时间分辨率为208 fs、动态空间分辨率优于20 lp/mm.
条纹变像管 超快光学 调制传递函数 动态特性 时间分辨率 空间分辨率 瑞利判据 Streak image tube Ultrafast optics Modulation transfer function Dynamic characteristics Temporal resolution Spatial resolution Rayleigh criterion 光子学报
2016, 45(10): 1012001
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
3 亳州师范高等专科学校 理化系, 安徽 亳州 236800
研制了一种短余辉、高分辨率、快时间响应的高速选通超二代像增强器,通过光纤锥与CCD进行耦合成高性能距离选通ICCD,理论分析各部件的性能及其对系统空间分辨率的影响;采用FPGA设计电路控制系统,该系统产生出纳秒级的选通门宽以实现对ICCD的数字控制,同时可以对选通脉冲宽度和延时时间进行调整以实现不同亮度以及距离目标的清晰成像,降低背景噪音以及增大成像的动态范围.此外,该系统具有增益监控和调节功能,信噪比达到20∶1 dB,在超二代像增强器阴极和微通道板输入面之间加幅度为－200 V、宽度为3 ns直流连续可调的选通脉冲以实现对增强器的选通,为了提高光电阴极补充电子的速度,在输入窗内表面光刻有线宽为5 μm、间距为50 μm正方形格栅以保证选通门宽为3 ns时光电阴极有足够快的响应速度,选通频率最高可达到300 kHz,实验测试在微通道板电压为700 V、荧光屏电压为5 000 V时增强器增益可达10 718 cd/m2 lx,ICCD系统空间分辨率达到29.7 lp/mm.
成像系统 距离选通 光纤锥耦合 分辨率 选通门宽 增益控制 Imaging system Range-gating FPGA FPGA ICCD ICCD Optical fiber coupling Image resolution Gate width Gain control
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
3 微光夜视技术重点实验室, 陕西 西安 710059
针对多碱光电阴极进行了理论建模和性能模拟，采用层状模型：Na2KSb+K2CsSb+Sb·Cs偶极层，讨论了各层厚度、掺杂离子浓度对多碱阴极能带以及光谱响应特性的影响，结果显示表面K2CsSb和Sb·Cs两层的n型掺杂较高时，能够有效降低表面亲和势，有利于光电子的输运以及逸出。Na2KSb的掺杂离子浓度并非越高越好，主要原因是掺杂离子浓度影响着内建电场强度与范围，内建电场增大使电子扩散距离增加，有更高的几率到达阴极表面，在掺杂离子浓度为1016 cm-3左右时可获得最高灵敏度。分析了厚度对阴极灵敏度的影响，对于特定波长入射光，存在最佳厚度使对应波长的灵敏度最高，且由于内建电场的影响，不同掺杂离子浓度会使最佳厚度有所不同，当内建电场较强时，阴极的最佳厚度增大。对700 nm入射光，在掺杂离子浓度为1017 cm-3以及1016 cm-3时，最佳厚度分别为80 nm和200 nm。
光电子学 多碱光电阴极 掺杂离子浓度 灵敏度 电子扩散距离
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
优化设计了一种大动态范围的X光条纹变像管。该管采用圆筒型电极结构，通过提高加速电压和优化电子光学系统来减小空间电荷效应的影响，并使用调制传递函数模拟了高压电子光学系统的时空特性。采用Au阴极和大动态微通道板(MCP)，以进一步扩大条纹变像管动态范围。采用NdYLF激光器平台和动态扫描电路对条纹变像管的性能进行了实验评价，激光器输出光脉冲宽度为8 ps，动态测试结果显示，该条纹变像管动态范围高于1000，时间分辨率优于14 ps，动态空间分辨率优于15 lp/mm。实验结果表明，该变像管性能达到设计要求，可基本满足超快诊断的需求，同时表明优化方向和设计方案是正确的。
X射线光学 X光条纹变像管 动态范围 时间分辨率 动态空间分辨率 光学学报
2013, 33(s1): s112007
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
3 西安陆军学院 教研部， 西安 710108
研制一套同时具有时间分辨及空间分辨能力的超快电子衍射(UED)系统，理论时间分辨能力达到300 fs，空间分辨能力160 lp/mm，并对该系统进行了静态性能分析。实验表明，优化后系统电子束直径约为300 μm，电子打靶角度约为0.09°，同时对x和y偏转板的灵敏度、电子束斑尺寸及位置稳定性进行定量分析,利用该系统进行多晶铝膜电子衍射实验，分析衍射图样表明系统最小可以分辨单个晶格间距的0.36%。
超快电子枪 结构设计 偏转灵敏度 电子衍射 空间分辨率 ultrafast electron gun structural design deflection sensitivity electron diffraction spatial resolution
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
3 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心， 四川 绵阳 621900
通过采用各向异性聚焦及电四极透镜技术，设计出物理弥散达到0.38 ps，边缘空间分辨力达到56 lp/mm的新型条纹变像管。研制出对条纹相机高压输出、环境监测、扫描档位切换和相机工作方式选择的模块化程控系统。利用Nd:YLF(脉冲宽度8 ps、波长263 nm)脉冲激光器对相机的性能指标进行了标定，测得静态和动态空间分辨力分别为35 lp/mm和25 lp/mm，动态范围达到950∶1，时间分辨力达到8 ps，在扫描和狭缝方向可实现独立变倍和KB显微镜耦合，便于对目标的空间分辨力进行灵活配置。
条纹变像管 模块化 远程控制 调制传递函数 各向异性聚焦 streak tube modularization remote control modulation transfer function anisotropic focus 强激光与粒子束
2012, 24(10): 2405
