微扫描时空分辨测量系统的制作方法
【专利摘要】一种微扫描时空分辨测量系统，包括高压电源、选通脉冲发生器和微扫描变像管。其中的微扫描变像管包括圆盘形法兰、同轴连接器、PCB基板、荧光屏、无增益微通道板、阴极微带线、外置增强器和可见光CCD。采用本发明的微扫描时空分辨测量系统，出射的光电子渡越时间小，在实现优于5μm的空间分辨的同时，能够大幅提升系统的时间分辨。
【专利说明】微扫描时空分辨测量系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及超高速成像技术中的门控分幅技术，尤其涉及一种微扫描时空分辨测
量系统。
【背景技术】
[0002]超高速成像是人类探索未知世界的重要工具。某种程度上，成像技术水平可以决定物理认识的层次。在同一系统下实现高时间分辨和高空间分辨的多维度照相方法，可以为探索超快物理过程、等离子体物理演化、天体演化、生物动力学研究等领域提供关键的实验观测手段。当前超高速成像技术中，主要有两种技术实现途径:一种是条纹扫描技术，这种技术能够实现一维时间分辨和一维空间分辨；另一种是门控分幅技术，它是目前能够提供二维空间分辨，同时能够实现时间分辨的唯一技术手段。
[0003]门控分幅技术的原理是通过电脉冲选通阴极微带线，实现X光的门控照相，之后通过像增强器电子增益获得足够亮度的瞬态图像。因为既具有时间分辨能力，又可实现二维成像，在激光聚变、等离子体物理、快点火以及天体物理中获得广泛应用。但是在成像过程中，由X光辐照微带线产生的光电子在电场的作用下，撞击像增强器的微管内壁产生二次电子，二次电子有一定的发射角，在通过微孔时，不同发射角的二次电子运行轨迹不同，因而渡越时间也不同，这种渡越时间的弥散大幅降低了时间分辨，制约了门控分幅技术的应用。
【发明内容】
[0004]本发明的目的，就是为了克服现有门控分幅技术在空间分辨方面的缺点，提供一种微扫描时空分辨测量系统。
[0005]为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案:一种微扫描时空分辨测量系统，用于X射线源的高时空分辨二维图像测量，包括高压电源和选通脉冲发生器，还包括微扫描变像管，该微扫描变像管包括圆盘形法兰、同轴连接器、PCB基板、荧光屏、无增益微通道板、阴极微带线、外置增强器和可见光CCD ;同轴连接器安装在圆盘形法兰上；PCB基板紧贴并固定于圆盘形法兰的外端面；荧光屏夹持于圆盘形法兰的中心开口内；无增益微通道板夹持于PCB基板的中心开口内，其外表面与PCB基板的外表面齐平；阴极微带线镀制于无增益微通道板和PCB基板的外表面，其终端与同轴连接器连接；外置增强器紧贴荧光屏的内侧面放置；可见光CXD紧贴外置增强器的内侧面放置。
[0006]所述高压电源为脉冲高压电源，输出脉冲波形为方波。
[0007]所述的选通脉冲发生器输出的选通脉冲为斜坡高压脉冲。
[0008]所述的无增益微通道板整体呈圆形，其中的各微管的开口形状为方形。
[0009]所述的阴极微带线等间距的镀制于PCB基板和无增益微通道板的外表面。
[0010]所述荧光屏与无增益微通道板之间设有0.的间距。
[0011]所述荧光屏与无增益微通道板之间设有0.6mm的间距。[0012]与现有技术相比，本发明具有以下的优点和特点:
[0013]1.本发明的测量系统使用无增益微通道板对光电子进行选通，出射的光电子渡越时间小，能够大幅提升系统的时间分辨，同时出射光电子的发散角小，能够提升系统的空间分辨。
[0014]2.采用本发明的测量系统，光电子经历斜坡电压加速后具有较高的能量，由此可以很好的与噪声区别，获得良好信噪比输出和高的动态范围。
[0015]3.采用本发明的测量系统，斜坡高压脉冲在阴极微带线上传输的损耗小，信号响应的一致性好。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明微扫描时空分辨测量系统中的微扫描变像管的结构示意图。
[0017]图2为图1中的柔性PCB板、无增益微通道板和阴极微带线的组合示意图。
[0018]图3为单个微管的扫描原理图。
[0019]图4为斜坡高压脉冲的波形前沿示意图。
[0020]图中所示，I为PCB基板，2为阴极微带线，3为无增益微通道板，4为荧光屏，5为外置增强器，6为可见光(XD，7为圆盘形法兰，8为同轴连接器，9为斜坡高压脉冲，10为微管，11为方波脉冲。
【具体实施方式】
[0021]参见图1，配合参见图2、图3、图4，本发明的微扫描时空分辨测量系统，其工作能段为0.1keV-1OkeV0该测量系统包括高压电源、选通脉冲发生器和微扫描变像管。其中，微扫描变像管的结构示意图如I所示，包括PCB基板1、阴极微带线2、无增益微通道板3、荧光屏4、外置增强器5、可见光(XD6、圆盘形法兰7和同轴连接器8。
[0022]无增益微通道板3夹持于PCB基板I的中心开口内，表面与PCB基板I齐平，阴极微带线2平行、等间距的镀制于无增益微通道板3和PCB基板2表面，阴极微带线终端与同轴连接器8连接，用于传输电脉冲信号，如图2所示。PCB基板I紧贴并固定于圆盘形法兰7端面，圆盘形法兰7中心开圆形口，荧光屏4夹持于圆盘形法兰7的中心开口内，与无增益微通道板3的间距为0.2-1_，优选0.6_，用真空密封胶固定。外置增强器5紧贴荧光屏4出射面放置，可见光CCD6紧贴外置增强器5的出射面放置。
[0023]该测量系统的微扫描原理以及选通脉冲发生器输出的斜坡高压脉冲波形示意图如图3、图4所示。X光入射阴极微带线2后产生光电子，光电子在无增益微通道板3的微管10内运动，在斜坡高压脉冲9的作用下向荧光屏移动。由于受到微管10空间限制，处于电压V1作用下的电子(ei)，其运动轨迹将向发射方向的通道壁运动，碰撞后被吸收；处于电压V3作用下的电子(e3)，其运动轨迹将向发射方向的反方向通道壁运动，碰撞后也被吸收。只有处于电压V2作用下的电子(e2)满足出射条件，才能直接从微管10后端出射，在方波脉冲11的作用下入射到荧光屏4表面，荧光屏4产生的可见光由外置增强器5进行信号放大后被可见光CCD6接收获得图像。
【权利要求】
1.一种微扫描时空分辨测量系统，用于X射线源的高时空分辨二维图像测量，包括高压电源和选通脉冲发生器，其特征在于:还包括微扫描变像管，该微扫描变像管包括圆盘形法兰、同轴连接器、PCB基板、荧光屏、无增益微通道板、阴极微带线、外置增强器和可见光CXD ;同轴连接器安装在圆盘形法兰上；PCB基板紧贴并固定于圆盘形法兰的外端面；荧光屏夹持于圆盘形法兰的中心开口内；无增益微通道板夹持于PCB基板的中心开口内，其外表面与PCB基板的外表面齐平；阴极微带线镀制于无增益微通道板和PCB基板的外表面，其终端与同轴连接器连接；外置增强器紧贴荧光屏的内侧面放置；可见光CXD紧贴外置增强器的内侧面放置。
2.根据权利要求1所述的微扫描时空分辨测量系统，其特征在于:所述高压电源为脉冲高压电源，输出脉冲波形为方波。
3.根据权利要求1所述的微扫描时空分辨测量系统，其特征在于:所述的选通脉冲发生器输出的选通脉冲为斜坡高压脉冲。
4.根据权利要求1所述的微扫描时空分辨测量系统，其特征在于:所述的无增益微通道板整体呈圆形，其中的各微管的开口形状为方形。
5.根据权利要求1所述的微扫描时空分辨测量系统，其特征在于:所述的阴极微带线等间距的镀制于PCB基板和无增益微通道板的外表面。
6.根据权利要求1所述的微扫描时空分辨测量系统，其特征在于:所述荧光屏与无增益微通道板之间设有0.2mm-1mm的间距。
7.根据权利要求1所述的微扫描时空分辨测量系统，其特征在于:所述荧光屏与无增益微通道板之间设有0.6mm的间距。
【文档编号】H01J31/50GK103560066SQ201310556482
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月11日 优先权日:2013年11月11日
【发明者】曹柱荣, 邓博 申请人:中国工程物理研究院激光聚变研究中心