可见光条纹相机二维非线性快速标定技术

为了解决百ns级可见光条纹相机时空非线性标定需求,提出了通过构建一个时空二维分布的等间距标准光场快速标定条纹相机二维非线性的设想。通过序列脉冲光构造技术获得时间维度间距相等的参考点;通过光场空间调制技术获得空间维度间距相等的参考点。分析了序列脉冲光和光学系统的设计准则,基于该准则研制了一套可见光条纹相机二维非线性快速标定系统。该系统的时间分辨可达0.1 ns、空间分辨小于90 μm。基于该系统,通过单次扫描成像高效标定了国产某型条纹相机的扫描非线性、时间弥散、时间畸变和几何像差等非线性信息。此外,利用该系统对不同电路的扫描非线性进行了分析验证。该标定系统快速验证了双边扫描电路有利于优化扫描非线性。分析验证结果表明,该标定技术通过单次扫描即可对条纹相机的非线性参数进行标定。

后加速内增强技术条纹相机及其非线性强度修正

为实现X射线条纹相机大动态范围性能和精密化诊断,从光子密度探测阈值出发,研究条纹相机后加速内增强技术理论.降低记录系统灵敏度限制的光子密度探测阈值,有利于提高动态范围性能.研制后加速内增强技术条纹相机,组建超快实验标定系统,实验显示相机动态范围达2578∶1.相比具有饱和效应的微通道板内增强技术,该技术扩展了动态范围性能.方向角各不相同的电子入射栅网时,电子的透过率不同,从而导致电子在荧光屏上信号强度的非线性.给出成像区域强度误差分布及其修正方法,相比较未修正的动态范围,误差在7.7%.后加速内增强技术系统结构紧凑,有利于提高条纹相机动态范围,有助于实现中国激光惯性约束核聚变定量测量和精密化诊断目标.

大动态范围长狭缝条纹相机系统

为了满足ICF实验等离子体诊断需要,研制了一种大动态范围长狭缝软X射线条纹相机系统。该系统在保证30 mm的长狭缝的情况下,通过设计一种短聚焦区高压电子光学系统大大缩短电子的渡越时间、提高阳极工作电压至16.5 kV、弃用MCP内增强器、采用光纤面板耦合和使用制冷CCD等一系列措施,达到改善扫描变像管条纹相机动态范围的目的,同时保证具有较高的时间分辨力。动态测试表明,该系统动态空间分辨力为15 lp/mm,时间分辨力优于31 ps,动态范围大于922。

光学条纹相机时间扫描性能应用

对相机全屏扫速性能进行了系统分析,发现基于相机整体的平均扫速及扫速非线性处理扫描时间的传统方法不能反映相机空间畸变现象,并且扫速非线性放大了数据处理不确定度,从而降低了相机应用价值。建立了一套基于全屏扫速及扫速不确定度的扫描时间精细处理方法,它自洽消除了相机的空间畸变和扫速非线性的系统性影响。开展了理论分析和验证实验,结果表明:精细处理方法很容易使扫描时间数据处理相对不确定度降低到1%以内,显著提高了条纹相机时间扫描精度和应用可靠性。

X光条纹相机时间性能标定

X光条纹相机在惯性约束聚变实验诊断中具有重要作用,它的性能技术指标的精确标定是实验数据可信度的基础。在上海激光联合实验室的20 TW激光器上对X光条纹相机的扫速、时间分辨等时间性能进行了标定,取得了较好的结果。标定结果显示相机的各项性能与出厂标称值有了较大改变。标定的实验结果可有效提高ICF实验数据处理和物理分析的可靠性。

一种适于条纹相机的新型组合红外阴极

利用电子俘获材料的快速红外上转换特性，将其制成红外上转换屏与可见光阴极耦合构成了一种适用于条纹相机的新型组合红外阴极，测量表明：它能将可见光条纹相机的波长响应范围延伸至０．８～１．６μｍ，而且时间分辨率优于２４ｐｓ、红外最小可探测能量密度优于４．８×１０－９Ｊ／ｍｍ２．

真空紫外/可见光纳秒条纹相机的研制

ＺＮＴ５００Ｋ真空紫外／可见光纳秒条纹相机已研制成功，在研制过程中，研制了新型变象管，较好地解决了ＭｇＦ２晶体和科伐材料的高真空封接，合理地确定了导电基底的材料和厚度，使光谱响应和透过率都满足要求；合理地确定扫描电路和电路参数。

多量程X射线条纹相机研制

为满足惯性约束聚变(inertial confinement fusion,ICF)等离子体诊断的需求,研制多档位X射线条纹相机.该相机工作面积为25 mm×2 mm,8个工作量程,扫描速度可在16.11～0.11 mm/ns范围内变化,符合技术指标要求.搭建基于波长为266 nm紫外激光器的X射线条纹相机联调实验系统,测试得到相机时间分辨优于45 ps,动态范围达到127,7个扫描速度非线性优于3%.

X射线条纹相机阴极制备及其绝对标定

为了提升X射线条纹相机阴极性能,提出了一种X射线条纹相机阴极的制作方法,采用此方法制作的阴极衬底薄膜使用聚碳酸酯作为原材料,厚度仅为300nm,可较大程度降低对X射线的C吸收边效应,对提升阴极性能具有较大益处。利用北京同步辐射光源（BSRF）对制作的Au阴极和CsI阴极进行了绝对标定,给出了两种阴极在60~5500eV能区范围内的绝对谱响应灵敏度,标定结果表明CsI阴极在60~5500eV整个能区范围内都具有较高的谱响应灵敏度,即使在C吸收边位置谱响应灵敏度也只降低了约90%,表明阴极性能得到较大提升。

软X射线条纹相机光阴极能谱响应灵敏度

通过对条纹相机光阴极在光电转换过程中光电子产生过程的分析,推导了光阴极在软X射线波段的能谱响应灵敏度计算公式,并运用该公式探讨了阴极厚度、掠入射角度等参数对能谱响应灵敏度的影响,计算并分析了Au,csI在0.1～10 keY范围内的能谱响应曲线和特性,并利用标定试验数据对共识和模型的可靠性进行了验证.结果表明,CsI阴极的最佳厚度在60 nm左右,Au阴极的最佳厚度在10 nm左右;CsI阴极的能谱响应灵敏度比Au阴极高1～2量级.

光电子能量角度分布和空间电荷效应对变像管条纹相机的影响

基于飞秒条纹相机系统和飞秒电子衍射系统设计需求,通过蒙特卡罗方法模拟研究了在阴栅加速区光电子能量、角度分布和空间电荷效应对光电子时间弥散和能量弥散的影响。确定了紫外和软X射线波段入射光电阴极时,光电子六种初始能量分布的时间弥散精确值。分析了光电子发射电流密度、加速电场和时间弥散的关系。发现了电子脉冲在加速区轴向速度的线性啁啾、能量弥散变化和在自由区不相同。

光学条纹相机扫描速度实验标定

为实现冲击波速度的精确测量,对光学条纹相机进行了标定,得到了处于不同扫速档时狭缝上不同位置在不同时间区域的扫描速度。标定结果表明,在10ns/15mm档和5ns/15mm档时,初始时刻的扫描速度明显慢于结束时刻。而对于相机的2ns/15mm档,初始时刻的扫描速度更快。相机扫描速度在不同时间差别较大,表明随着相机的老化,采用平均扫描速度和扫速非线性进行数据处理已不适用。

光学条纹相机扫描速度和非线性的测试

介绍了光学条纹相机的扫描速度测试实验和非线性计算过程以及结构、工作原理,并讲述了实验是以YAG染料激光器为光源,利用标准具的精确距离得到相机所测条纹图上相邻两条纹之间的时间间隔,以此推算条纹相机的扫描速度,并用重复测量的方法推算出相机的扫速非线性。

时间分辨条纹相机技术的发展及相关研究展望

梳理了瞬态科学超快诊断技术发展更替脉络,以时间分辨率为主线回顾了时间分辨条纹相机技术的发展历程,从相关应用需求角度分析了条纹相机技术的发展趋势,重点阐明了双色场泵浦-探测阿秒条纹相机技术相对于基于变像管的条纹相机诊断技术在测量机制方面的创新。同时对阿秒条纹相机技术对微观超快现象向更深层次拓展的推动作用作了前瞻性的论述。

纳秒级紫外/软X射线条纹相机

纳秒级紫外/软X射线条纹相机是一种利用高速扫描电路实现将纳秒级光信号转化为图像信 号的高速图像设备,它主要包括了条纹管、高速高压扫描单元、高压单元以及控制记录单元等部分。系统设计中采用近贴聚焦电子光学系统和雪崩管电路使得目前所能达到的指标为:能谱响应范围紫外～1keV,空间分辨力静态15Lp/mm,动态5Lp/mm,时间分辨力为500ps。

具有OLED显示的智能化条纹相机(英文)

为了使条纹相机在一些特殊情况下能够使用良好,设计了一种基于PC-104、单片机8051和有机电致发光显示的智能化紫外皮秒条纹相机。相机的控制系统由数字化多扫速扫描电路、工作状态设置电路、像增强器选通电路和可程控化的高压供电系统构成。嵌入式PC-104通过控制I/O、A/D和D/A等接口来实现这些电路。该相机在自动调整参数、远程控制和系统自检方面都优于传统的相机。实验结果表明:控制系统稳定,时间分辨率优于100 ps,扫描非线性低于5%。

条纹相机扫描速度调节电路

针对超快瞬态物理现象的光学诊断中固定扫速条纹相机不能用于探测不同时间尺度光学过程的问题,提出一种条纹相机扫描速度调节电路。该扫描电路由一个高压快脉冲发生单元和一个速度调节单元组成,使用串联型RLC二阶电路将脉冲发生单元产生的高压阶跃电压变换为欠阻尼振荡电压,取振荡信号前沿线性度最好的一段作为扫描电压,通过调整振荡信号频率来调整扫描信号斜率,从而调节扫描速度。用多组RLC二阶电路实现多个扫速档位,用电磁继电器在多个档位之间切换。理论分析和实验结果均表明,多组RLC电路结合电磁开关可实现扫速多档可调,从而使同一台条纹相机既能用于诊断持续时间仅为数百皮秒的超快瞬态物理现象,亦能用于记录持续时间为数十纳秒的光学过程。

条纹相机扫描电路特性研究

阐述了条纹相机扫描线路的工作原理及主要性能指标，分析了影响条纹相机扫描线路性能的主要因素．利用Ｎｄ：ＹＡＧ锁模激光器和标准具，测量了条纹相机扫描线路的扫描速度和扫描线性．利用半导体激光光源，测量了条纹相机扫描线路的触发晃动，得到了很好的实验结果．

激光聚变领域高性能条纹相机研究现状与展望

条纹相机(包括X射线条纹相机和可见光光学条纹相机)是一种高时空分辨的诊断设备,在激光惯性约束聚变(ICF)物理实验研究中具有非常重要的应用。介绍了当今国内外激光聚变领域获得广泛应用的两种主要类型条纹相机的技术性能以及各自的技术特点,它们分别采用了同轴电极双聚焦电子光学扫描变像管和双板电极电子光学扫描管。在技术指标方面,重点论述了条纹相机动态范围的判据,分析了激光聚变实验对条纹相机动态范围的需求,介绍了当今国际上高性能条纹相机动态范围指标的现状。文章也介绍了和条纹相机发展应用相关的几项重要技术进展,这些进展包括先进光时标、抗辐射加固记录系统和抑制相机背景噪声的阴极选通技术。

基于成像板-X射线条纹相机的精密耦合技术

为实现惯性约束聚变(ICF)实验中同时获取靶点的X射线1维动态和2维静态积分图像,提出了一种全新的X射线图像采集方法。结合成像板与X射线条纹相机的工作特性,通过在阴极狭缝前精密耦合成像板,实现X射线图像到达狭缝的同时采集其外围区域的静态积分图像。该方法具有对靶点X射线图像的1维动态与2维静态图像对比分析、成像系统像面位置精密空间定位的功能。利用该方法在神光Ⅱ装置上实现搭载Kirkpatrick-Baez(KB)显微镜获得内爆靶球压缩流线图,并应用于流体不稳定性实验中。