微通道板选通X射线纳秒分幅相机的研制

设计并研制了一种新的微通道板选通X射线纳秒分幅相机，相机系统由带有行波选通微带光电阴极的近贴聚焦分幅变像管、电控单元、针孔安装和调节系统及真空系统组成。电控单元提供相机工作需要的直流电压和脉冲开关电压。输出图像由采用光纤面板耦合到荧光屏的CCD相机读出。采用厚50nm的Au作为变像管光电阴极，相机谱响应范围0．1～10keV。可获得八幅分幅图像，每幅曝光时间1ns，2ns和5．0ns三档可调，像幅时间间隔分2ns、5ns和10ns三档可调。相机动态空间分辨力优于18lp／mm，触发晃动小于100ps，时间抖动小于5％。并可实现远距离监视、控制和数据采集。对相机静态特性和动态特性的实验标定及应用现场所获得的实验结果均表明，相机工作性能稳定，具有几何畸变小、动态范围大等特点，满足Z-箍缩实验研究的需要。

大面积X射线分幅变像管的设计

提出了一种实现大工作面积分幅变像管的方法。设计了一种大输入光电阴极、小输出图像的静电聚焦变像管,输出端配接常规小工作面积快门选通微通道板(MCP)分幅管单元,实现图像选通和增强功能。这种分幅变像管与直接采用大面积MCP相比,不仅省去了制作大面积MCP的高昂成本,而且避免了由于微带线过长引起的选通脉冲传输衰减大、增益不均匀性严重等固有缺陷。设计的分幅变像管输入阴极有效直径100mm,输出图像直径40 mm,放大倍率为0.4。中心空间分辨力达到14.4lp/mm,边缘空间分辨力达到11.2lp/mm,几何畸变不超过15%,其分幅特性由MCP分幅单元决定。

宽微带X射线分幅相机的研制

研制了应用于平焦场光栅谱仪系统的宽微带X射线分幅相机,微通道板(MCP)微带阴极的宽度为20mm,由四路选通脉冲同时驱动。分幅相机采用模块化设计,由气室、MCP变像管、电控系统、光学CCD记录系统和内嵌式计算机组成,内嵌PC104模块实现相机的远程控制。对相机进行联调实验,测得该相机的时间分辨率为71ps,空间分辨率为20lp/mm,垂直于选通脉冲传播方向的微带均匀性为1.5…1,平行于选通脉冲传播方向的微带均匀性为5.1…1。

单一视角X射线分幅变像管设计

针对传统X射线快门选通微通道板(MCP)分幅相机利用针孔阵列获取目标图像时视角不一致的问题,提出一种单一视角X射线变像管分幅方法。利用电子束团在电子光学交叉点所携带信息的全息性和可分割性,设计了一种单一视角多幅输出图像的静电聚焦变像管,输出端配接MCP分幅单元以实现图像选通和增强功能。与传统门控MCP分幅管相比,其既能实现图像视角的同一性,又可以避免直穿光激发荧光屏对输出图像的影响,具有更高的信噪比。所设计的分幅变像管阴极有效工作直径为40mm,输出荧光屏直径为40mm,放大倍率为1.29,中心理论空间分辨率达到60lp/mm,边缘空间分辨率达到26lp/mm,分幅曝光时间特性由快门选通MCP分幅单元的选通脉宽决定。该方法为实现X射线分幅相机视角同一性给出了一条有效途径。