X射线脉冲星导航探测器性能研究

为研究用于X射线脉冲星导航的探测系统性能,推导了在光子计数模式下探测系统的信噪比和最小可探测功率的关系表达式,并搭建测量信噪比和最小可探测功率的实验装置.测量了系统的最小可探测功率以及在不同光功率、不同累积时间和不同阈值电压条件下探测系统的信噪比.通过对X射线光子到达时间的测量,构造了X射线脉冲累积轮廓.实验表明:随着光功率和累积时间的增加,累积脉冲轮廓的信噪比提高,累积脉冲轮廓趋于光滑;当阈值电压为-150mV时,信噪比为26.3,累积脉冲轮廓最优;系统的最小可探测功率为3.5×10-16W.

基于MCP大面阵X射线探测器共享阳极的研究

针对用于大面阵微通道板探测器的电子学采集系统研制难度大的问题,提出了多个探测单元共享一个微带线接收阳极的解决方案.依据微带线原理,设计了阻抗匹配的双通道共享阳极和四通道共享阳极.按照判定多通道共享阳极可用的基本标准,对这两种共享阳极进行了信号传输特性和收集效率的实验验证.模拟实验显示,多通道共享阳极的信号传输呈现出无衰减、无畸变的状态,实验测试结果与模拟计算结果相吻合;双通道共享阳极计数率之和与四通道共享阳极计数率均近似等于单通道阳极计数率之和,相对误差分别为5.2%、7.4%.四通道共享阳极可以取代单通道阳极和双通道共享阳极,将多通道电子学采集系统的通道数目减少至原来的1/4,降低整个电子学采集系统的体积、重量和功耗.

应用于PTS装置的多通道X射线二极管阵列谱仪

介绍了用于PTS(初级实验平台)装置上Z箍缩内爆物理实验诊断的多通道X射线二极管(XRD)阵列谱仪原理、性能及主要参数,给出了根据实验结果回推光源辐射能谱的解谱算法。在PTS装置上开展的首轮物理实验中,使用多通道XRD阵列谱仪对Z箍缩产生的等离子体源辐射的软X射线能谱、功率、能量进行测量,给出了测量结果及分析,并与其他参试设备测量结果进行了比较。

滤片-XRD探测系统响应时间测量

研究了软X射线能谱仪探测道系统(系统包括X射线二极管(XRD)、SUJ 50 10电缆和不同频带示波器)的响应时间。实验利用上海激光联合实验室的20TW激光器激光(激光能量约20J,脉冲宽度约1ps)打金箔靶产生的X光,用XRD探测系统测量,记录示波器有TK684C,TK694C和WM8500等。将实验数据进行了线性拟合和比对分析。滤片 XRD探测系统的响应时间随偏压升高而加快,随传输电缆长度的增加而变慢,因此测量快信号过程时,应提高探测器偏压,缩短传输电缆,选择宽频带高采样率示波器,以便减少系统的响应时间,减小信号失真程度。

高探测效率低噪声的大面阵热中子敏感微通道板

在微通道板玻璃中掺中子灵敏核素,并去除玻璃中的天然放射性同位素成份,可以实现微通道板对热中子的敏感,使探测器具有极低的背景事件率.在微通道板玻璃中掺加3mol%的Gd2O3,同时去除玻璃中的K2O和/或Rb2O,制作成50 mm直径、0.6 mm厚度、10μm孔径的微通道板,实现了对25.3meV热中子33%的探测效率,同时探测器的暗计数率低至0.11events cm-2·s-1.通过计算和分析热中子在微通道板基体中的俘获概率和155,157 Gd(n,γ)156,158 Gd反应所能引发的有效信号,说明了通过微通道板的结构优化,掺3mol%Gd2O3的微通道板可以实现最大50%的热中子探测效率.在此基础上,进一步完成了106mm直径10μm孔径的掺3mol%Gd2O3的优化结构大面阵低噪声中子敏感微通道板的制作.

应用于中子照相的热中子敏感微通道板

介绍了中子成像探测技术的应用。由于直接在微通道板（MCP）玻璃中掺加中子灵敏核素可使MCP对热中子敏感,从而可将MCP事件计数成像探测器的优势成功地应用于以中子为探针的成像探测技术,本文开展了热中子敏感微通道板的研究。通过在MCP玻璃中掺摩尔百分比为3%的Gd2O3,并沿用MCP的制作方法,完成了直径为50mm和106mm的大面阵热中子敏感MCP的制作,并进行了基于这种大面阵热中子敏感MCP的中子事件计数成像探测器的中子成像实验。理论和实验结果都验证了掺摩尔百分比为3%的Gd2O3 MCP可取得对热、冷中子30%~50%的探测效率。最后,进一步介绍了目前开展的封装式中子敏感MCP增强管的研制工作。基于掺Gd2O3的MCP增强管并经光学耦合到CCD或CMOS相机的紧凑混合传感器结构是实现高时空分辨能力的中子照相无损检测技术的有效途径。

复蒸银对银氧铯光电阴极特性的改进

本文叙述了复蒸银对银氧铯阴极发射性质的改进。并对复蒸银前后阴极的热发射功函数与光电发射功函数分别作了计算比较。

Pulsed THz radiation under ultrafast optical discharge of vacuum photodiode

In this paper,we first present an experimental demonstration of terahertz radiation pulse generation with energy up to 5 pJ under the electron emission during ultrafast optical discharge of a vacuum photodiode.We use a femtosecond optical excitation of metallic copper photocathode for the generation of ultrashort electron bunch and up to 45 kV/cm external electric field for the photo-emitted electron acceleration.Measurements of terahertz pulses energy as a function of emitted charge density,incidence angle of optical radiation and applied electric field have been provided.Spectral and polarization characteristics of generated terahertz pulses have also been studied.The proposed semi-analytical model and simulations in COMSOL Multiphysics prove the experimental data and allow for the optimization of experimental conditions aimed at flexible control of radiation parameters.

提升小波的X射线脉冲星信号降噪

对于短时间内X射线脉冲星信号形成的脉冲轮廓的信噪比低,提出基于提升小波的X射线脉冲星信号的降噪方法。分析了基于提升小波的信号降噪理论模型。在周期叠加的基础上,利用探测设备及空间环境的先验信息建立预降噪模型,并对X射线脉冲星的脉冲轮廓做降噪预处理。通过选择小波和自适应的阈值函数,利用提升小波对脉冲轮廓降噪。通过对多组罗西X射线计时探测器(RXTE)卫星探测的实测X射线脉冲星数据的仿真分析,结果表明,降噪后的脉冲轮廓信噪比得到提高,且算法有更快的处理速度。

X射线脉冲星导航系统中脉冲轮廓的探测与拟合

在原有X射线脉冲星导航地面模拟系统的基础上,提出了新的方法,对该系统的时间分辨率与时间精度进行了优化,进而提高航天器导航的精度与实时性.所采用的具体方法为:1)改进基于微通道板(MCP)的光子计数探测器;2)采用高精度的时间测量系统。比较改进前后的探测系统拟合的脉冲轮廓,分析改进后系统的MCP增益对脉冲轮廓探测的影响。实验结果表明,在同样的实验条件下,改进后的探测系统计数率更高。改进后的探测系统在每块MCP工作电压为-800 V时,Bin的值为1.5 ms,积分200 s后能够得到较好信噪比的脉冲轮廓。

X射线脉冲星累积脉冲轮廓泊松噪声去除的研究

论述了X射线脉冲星辐射光子探测与累积脉冲轮廓构造模型,分析了通过光子计数获取的累积脉冲轮廓的噪声特点,提出了基于非归一化Haar小波的消噪算法,推导了基于Haar小波消噪的阈值函数的最佳参数计算公式。在X射线脉冲星导航地面模拟系统上进行了实验研究,结果表明,消噪后的累积脉冲轮廓峰值信噪比提高2dB以上。通过蒙特卡罗模拟分析,证实消噪后的累积脉冲轮廓有助于提高脉冲到达时间的测量精度。

He－Ne激光管的允许漏率与可检漏率

讨论Ｈｅ－Ｎｅ激光管对空气及氦气的允许漏率，提出用累积法对激光管进行无损检漏，并对其最小可检漏率及特征时间给出具体数据。