透射式X射线光阴极的M带平响应设计

获取高时空分辨的M带X射线辐射能流信息是黑腔物理研究的重要内容之一,条纹相机平响应存在谱响应耦合、谱改造元件结构设计等问题。通过对条纹相机和透射式X射线光阴极谱响应特性的研究,提出组合滤片调制法以实现条纹相机M带带通平响应。计算表明,在M带能区内谱灵敏度不平整度仅为2.7%,带通效果良好。

高能X射线入射时CsI光阴极的光电发射特性

采用蒙特卡罗方法建立模型,研究Cs I光阴极在高能X射线照射时的光电发射特性,得到X射线条纹相机中Cs I光阴极在高能X射线入射时的性能参数.计算Cs I光阴极厚度为100-1 000 nm,入射X射线能量为1-30 ke V时Cs I光阴极的量子产额、出射二次电子的角度分布、位置分布以及能量分布.结果显示,Cs I光阴极在高能X射线入射时的极限空间分辨率约为7-9 nm,可满足X射线条纹相机对高时空分辨的使用需求.

X射线条纹相机CsI光阴极的高能电子份额

为了得到X射线条纹相机中CsI光阴极的高能电子份额数据,通过蒙特卡罗方法建立模型来研究CsI光阴极在X射线照射下的光电发射特性。研究了CsI光阴极厚度为100-1000nm、入射X射线能量为1-30keV时的二次电子（SE）能量分布。模拟结果显示,入射X射线的能量越高、CsI光阴极的厚度越大,从CsI光阴极出射的二次电子中高能电子（大于50eV）的份额越高,在入射X射线能量为30keV、CsI光阴极厚度为1000nm时,出射电子中的高能电子份额可以达到10.8%。但是当CsI光阴极厚度保持为100nm、而入射X射线能量大于15keV时,高能电子份额维持在3.4%左右而不再随入射X射线的能量增加而增加。

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。

潮解对CsI光阴极量子产额的影响

CsI光阴极在空气中易潮解是导致实际使用时量子产额降低的重要原因。使用扫描探针显微镜观察CsI光阴极在潮解前后的表面形貌变化,发现CsI晶粒在潮解后的直径与高度变大,且CsI薄膜的覆盖率降低。对CsI光阴极潮解后的表面形貌建模,通过蒙特卡罗模拟来研究CsI光阴极的量子产额在潮解前后的变化。模拟结果显示,CsI晶粒的直径和高度变大会导致CsI光阴极的量子产额下降,并且表面形貌变化越大量子产额下降越多。因此,可以认为潮解造成CsI光阴极量子产额下降的重要原因之一是CsI光阴极表面形貌的变化。