CsI光阴极在紫外波段的时间弥散特性

为了得到CsI光阴极在紫外波段的时间弥散特性,使用蒙特卡罗方法对CsI光阴极在紫外光入射情况下的光电发射进行模拟,研究了当阴极厚度为5～45nm、入射紫外光能量为6.8～8.4eV时CsI光阴极出射电子的时间分布。得到了CsI光阴极的时间弥散与紫外光能量和CsI光阴极厚度的关系,发现当CsI光阴极厚度小于30nm的时候,光阴极的时间弥散随紫外光的能量增加而减小,随光阴极厚度的增加而增加。当CsI光阴极厚度大于30nm的时候,光阴极的时间弥散趋于稳定,与紫外光的能量和光阴极的关系较小。

脉冲展宽分幅相机的磁聚焦时间弥散和畸变

模拟相机磁场分布和光电子运动轨迹,建立传输时间和距离的二维分布模型,分析磁聚焦时间弥散和畸变的成因及其降低方法。研究结果表明,时间弥散和畸变与物点(即阴极位置)沿轴磁场强度密切相关,并随物点离轴距离的增大而变大,通过适当提升轴对称磁场均匀性可降低磁聚焦时间弥散和畸变。当漏磁缝隙由4 mm扩宽至40 mm时,轴上与离轴30 mm物点的沿轴磁场强度峰值比由0.82提高到0.89,时间弥散由127 fs和435 fs分别减小至120.6 fs和378.4 fs,离轴30 mm物点的时间畸变率由4.61%下降至4.01%。

关于Tau变分法研究电子光学成像系统的时间像差理论

本文采用新的时间像差定义,考察了“Tau变分法”研究电子光学成像系统的时间像差理论.本文表明,“Tau变分法”所给出的以微分方程形式表示的几何时间像差系数,亦可获得积分形式的表示式,证明了“直接积分法”与“Tau变分法”这两条途径殊途同归.

斑点追踪技术对左束支起搏与希氏束起搏患者心肌收缩应变及同步性的评价

目的:应用斑点追踪成像技术对左束支起搏(left bundle branch pacing,LBBP)与希氏束起搏(His bundle pacing,HBP)患者起搏器植入1年后左心室收缩功能及同步性进行评价。方法:获取LBBP患者(40例)、HBP患者(40例)、对照组(40例)标准心尖四腔、三腔、两腔和短轴二尖瓣、心尖水平图像;分别测量和比较LBBP、HBP患者与对照组纵向、圆周和径向应变、纵向应变达峰时间弥散度(peak strain dispersion,PSD)、左室扭转、心室间机械延迟时间(interventricular mechanical delay time,IVMD);计算和比较圆周应变达峰时间标准差(standard deviation of time to peak circumferential strain,T-sd-CS)、径向应变达峰时间标准差(standard deviation of time to peak radial strain,T-sd-RS)。结果:HBP组短轴心尖平面T-sd-CS大于对照组,其余心室电活动及机械同步性参数与对照组无显著差异;LBBP组QRS波宽度大于HBP组和对照组(P<0.05);LBBP组短轴心尖平面T-sd-CS大于HBP组和对照组(P<0.05);LBBP组左室纵向PSD大于HBP组和对照组(P<0.05);各组间左心室短轴径向应变、T-sd-RS、纵向应变、扭转角度及IVMD比较均无统计学差异。结论:LBBP组与HBP组、对照组相比,左心室内同步性稍延迟;LBBP组与HBP组、对照组心肌收缩功能基本相近。

光电阴极光电子发射特性的蒙特卡罗方法研究

光电阴极发射光电子的时间特性影响条纹相机和电子衍射系统等时间分析仪器的时间分辨率.使用蒙特卡罗方法研究了光电子的能量、角度分布模型的随机抽样方法,对能量的余弦、Maxwell分布给出了快速的乘抽样方法.计算了光电子的余弦、Maxwell、Beta、Rayleigh、Henke分布等7种能量模型的时间弥散值.验证了时间弥散计算公式的弥散系数为2.643 kg^(1/2).A^(-1)·s^(-1),其与加速电场场强的指数关系为-0.996.该方法和结果在飞秒光电子传播动力学、飞秒条纹相机、飞秒电子衍射仪等领域有广泛应用.

微通道板二次电子倍增过程的三维数值模拟

在CST Particle Studio环境下建立了长径比为40的铅玻璃MCP的三维结构,将有限积分法与蒙特卡罗方法相结合,模拟了直流和高斯脉冲偏置下微通道内二次电子倍增过程,得到了通道轴向二次电子云密度的动态分布曲线。结果显示,二次电子云在通道轴向成高斯分布;在直流偏置下电子云在漂移过程中密度逐渐增大,分布逐渐变得集中,当电子云漂移至靠近输出电极位置时密度达到最大;在高斯偏置下,脉宽对电子倍增过程有决定性影响,当脉宽大于二次电子平均渡越时间时,倍增过程与直流偏置相似。

聚变反应速率测量光学系统设计

基于塑料闪烁体和条纹相机设计了聚变反应速率测量系统,论述了测量光学系统的工作原理和设计方法。通过设置防辐射石英玻璃窗,防止了光学元件受强X射线辐射而变暗;采用晶体等紫外透过率高的光学材料,满足了光学系统对透过率的要求;光学系统像面与条纹相机的阴极面直接对接,解决了条纹相机孔径不匹配的问题;最后在一次像面设置场镜,大幅缩小了光学元件的口径。设计的光学系统总长为2 660mm,放大倍率为1/3,像方F/#数达到0.667,系统透过率达到67%,时间弥散小于7.3ps。这些结果能够适应不同中子产额的实验需求,在激光打靶实验中取得了较好的实验效果。

一种用于中微子探测的3-inch光电倍增管的优化设计

光电倍增管（PMT）作为当前中微子振荡研究的核心探测器件要求具有尽可能大的阴极有效探测面积与较小的渡越时间弥散,其时间特性直接决定了中微子的探测精度.针对高能粒子探测需求,本文优化设计了一种大阴极面超短型3-inch光电倍增管,基于Furman模型与电子轨迹追踪法展示了第一倍增极产生的二次电子向第二倍增极渡越的电子轨迹过程,据此对倍增极结构进行了局部优化;将Monte Carlo法与有限积分法相结合比较了不同分压下PMT内部电势分布对电子轨迹的影响并对优化后的大阴极面PMT的均匀性、收集效率、阴极至第一倍增极间渡越时间弥散（TTS CD1）等关键参数进行了统计与分析;利用particle-in-cell经典算法获得了此款PMT的增益特性.结果表明,优化后的大阴极面超短型PMT阴极有效探测面积较传统模型相比有效提升了30.87%,总长度仅103 mm,为目前最短的3-inch PMT设计结构;在1000 V阳极电压下,阴极顶点单光电子TTSCD1为0.75 ns,较传统3-inchPMT模型相比提升了2.73倍,平均收集效率可达96.40%;当阳极电压为1100 V时,其增益可达10~6以上.

闪烁体衰减常数对辐射源边界测量影响数值模拟

在辐射成像系统测量辐射源边界中,有闪烁体时间弥散效应得到的边界值与没有闪烁体时的真实边界值存在差别,影响辐射源尺寸变化计算。研究构建了一类辐射源强时间宽度、半径扩散速率与边界相对强度不同的辐射源,应用卷积和图像强度梯度法,对选用BC408,LaBr3和LSO闪烁体得到的边界与真实边界的偏差进行了数值模拟计算。结果表明,拍摄时间为20ns时,由BC408闪烁体得到的边界值偏差最小;若偏差小于1mm认为闪烁体适合测量,BC408,LaBr3和LSO测量的强度时间宽度最小值分别为33ns,133ns和266ns;拍摄全积分图像时偏差大小不受闪烁体不同的影响;最终得出的偏差计算公式较好地反映了真实偏差的变化趋势。

无增益微通道板时空特性的模拟研究

为提高分幅相机的时间分辨率,采用无增益微通道板(microchannel plate,MCP)代替有增益MCP研制分幅相机.利用Monte Carlo方法对无增益MCP的时间分辨特性、渡越时间弥散及空间分辨特性进行了理论研究.结果表明,无增益MCP的时间分辨率随着选通脉冲宽度的减小而提高,无增益MCP中电子的渡越时间弥散小于有增益MCP的渡越时间弥散.无增益MCP变像管的空间分辨率优于有增益MCP变像管的空间分辨率.因而,无增益MCP可以减小电子的渡越时间弥散,获得更好的时间分辨率.

皮秒时间相关单光子计数光谱仪的研制

研制的皮秒时间相关单光子计数(TCSPC)光谱仪采用了具有分光时间弥散动态和静态补偿特性的光栅分光系统,利用多道谱分析仪开设时间窗口,测量时间分辨光谱。给出了光谱仪的原理和总体方案,介绍了系统的集成和工作流程。通过各种标准样品的试验数据分析和对比,得出系统具有最高的灵敏度—单光子计数,时间分辨率达到8.8ps。

电子脉冲在飞秒电子衍射系统中的传输特性

优化设计了一套超快电子衍射系统.用轨迹追踪法讨论了光电子在阴极上有150fs的时间弥散量,及其静态、动态特性(电子束斑、时间弥散、方位角、倾角)在超快电子衍射系统中的传输情况.用MonteCarlo方法对光电子的初始状态进行抽样、用有限差分法计算二维、三维空间电场分布,用有限元法计算磁场分布.

脉冲展宽系统中的飞秒光电子传输成像特性

设计了短磁聚焦脉冲展宽分幅相机模型,以脉冲展宽原理和光电子运动方程为基础,研究了飞秒光电子在脉冲展宽系统中的加速、传输和成像特性,分析了时空弥散,探讨了降低时空弥散影响的方法。结果表明:当脉冲展宽系统长500mm、展宽斜率为10V·ps^-1、加速电场为2kV·mm^-1时,传输时间弥散引起的总物理时间分辨率为1.62ps,占相机时间分辨率的70%;空间弥散为62.87μm,相机成像对比度降低了13.58%。提高加速电场能有效降低时空弥散对相机物理时间分辨率和成像对比度的影响。