大動態(tài)X射線條紋相機的研制.pdf

1、X射線條紋相機是一種高時空分辨、高靈敏度的診斷設(shè)備。在很多超快診斷領(lǐng)域有著廣泛運用，比如動態(tài)光譜學(xué)、生物學(xué)、化學(xué)等，尤其在慣性約束聚變（ICF）實驗中，X射線條紋相機是不可或缺的快速診斷設(shè)備。
　　隨著ICF實驗的深入，對條紋相機的動態(tài)范圍以及時空分辨能力提出了更高的需求，為更好的為ICF實驗服務(wù)，本文在總結(jié)國內(nèi)外條紋相機技術(shù)發(fā)展歷程的基礎(chǔ)上設(shè)計了兩款具有大動態(tài)能力的條紋管，一種為雙聚焦六電極管型，一種為板狀電極對加電四極透鏡管型

2、。對雙聚焦管型進行了加工制作，同時選取合適的相機其它組件，搭建了一臺完整的具有大動態(tài)能力的X射線條紋相機，而且同時還兼顧了相機的其它技術(shù)指標比如高的時空分辨和盡可能長的有效陰極長度等。
　　變像管的設(shè)計采用CST粒子辦公室。經(jīng)過對變像管各電極尺寸和所加電壓進行優(yōu)化，得出了兩種管型的像面位置（六電極管為距陰極380mm，板狀電極管為距陰極495mm），像放大率（六電極管為1.3，板狀電極管為時間方向1.22，空間方向2），偏轉(zhuǎn)靈敏度

3、（六電極管為35mm/kV，板狀電極管為26mm/kV）以及空間分辨（六電極管陰極中心位置30lp/mm，邊緣10lp/mm，板狀電極管陰極各位置均達到了35lp/mm）等技術(shù)參數(shù)。設(shè)計結(jié)果表明六電極管型電子從陰極到底熒光屏的渡越時間很短，只有6.62ns，這是其具有大動態(tài)能力的原因；而板狀電極對加電四極透鏡管型電子從陰極到熒光屏的渡越時間比雙聚焦稍長，為8.8ns，但由于其時空方向焦點位置的不一樣導(dǎo)致空間電荷效應(yīng)小，故也具有大動態(tài)能力

4、。為驗證設(shè)計的準確性，還利用Lorenz-2EM設(shè)計軟件對雙聚焦管型進行了驗證，結(jié)果表明了設(shè)計的正確性。
　　為驗證最終搭建起來的條紋相機性能，利用多種紫外光源，對相機的靜態(tài)性能和動態(tài)性能進行了實驗測試，獲得了相機的時間分辨優(yōu)于10ps，空間分辨為10-15lp/mm，放大率為1.35，偏轉(zhuǎn)靈敏度為35mm/kV（陰極電壓16.5kV時）以及動態(tài)范圍優(yōu)于500。實驗結(jié)果表明，相機的性能測試值與設(shè)計值十分吻合，性能優(yōu)秀，達到了要求。