MCP像增强器开门/关门时间特性研究

门控型MCP像增强器具有光选通和图像增强两个作用,与CCD器件耦合组成高灵敏度高速图像记录系统,广泛应用于惯性约束核聚变研究中的时空分辨图像诊断。开门时刻和关门时刻叠加在MCP像增强器的光电阴极上的选通电压具有较强的"孔栏"效应,"孔栏"效应时间在ns级时间范围内,在ns级时间分辨图像诊断中对图像轮廓强度分布影响较大。本文首先从理论上分析了引起"孔栏"效应的物理过程,并进行了模拟计算[1],然后进行相关的实验研究。在实验中使用波长为532 nm、脉冲宽度约为300 ps的脉冲激光作为光源,实验测量MCP像增强器的开门/关门时间,实验结果表明:双紧贴MCP像增强器的开门时间和关门时间约为1.8 ns,对于半宽度约为20ns电脉冲信号,MCP曝光开门时间约为30 ns,电脉冲宽度与实际曝光时间具有一定的差异。进一步的理论分析表明,为了获得亚ns级以下的时间分辨图像,需要采用单紧贴MCP像增强器或增加导电基体的厚度以牺牲荧光透过率等技术途径。

MCP像增强器开关门时间对图像强度分布的影响

为定量化分析MCP像增强器开关门时间对测量高速图像的空间强度分布的影响,本文实验测量了MCP像增强器的开关门时间,理论模拟了不同快门宽度下图像强度的空间分布,并与实验结果进行了对比。结果表明,该MCP像增强器开门时间为2.2 ns,关门时间为4.2 ns;模拟与实验结果计算可得,图像强度由中心向边缘逐渐变弱,快门宽度为10 ns时,图像中心和边缘强度值相差50%;快门宽度为500 ns时,图像中心和边缘强度值相差0.5%。实验结果证明了该模拟方法的正确性,可为高速图像系统选择快门宽度时提供依据。

γ射线相机噪声功率谱分析

本文从理论上分析了γ射线相机噪声的主要来源,并在能量分别为0.2MeV和1.25MeVγ射线源上标定不同辐照剂量条件下的噪声功率谱。研究结果表明,噪声主要由MCP像增强器增益起伏引起,在空间频率约为0.633 1mm-1处相对强度较强,该峰值在0.2MeV和1.25MeVγ射线辐照条件下基本保持不变,噪声功率谱为圆形对称分布,其强度随空间频率增大而快速减小。

无膜微通道板第三代像增强器的可行性及技术途径探究

砷化镓光阴极的量子效率大大优于超二代多碱光阴极,但由于微通道板(MCP)输入面上的离子阻挡膜的存在,第三代像增强器,即使是薄膜第三代像增强器,相比于同时期技术水平的超二代像增强器,在标准测试条件下的信噪比和分辨力等参数上并无明显优势。通过引入MCP噪声因子的概念,对像增强器光阴极量子效率的有效利用率进行了评价。强调了实现无膜MCP第三代像增强器的必要性,并指明了目前的无膜MCP第三代像增强器开发中所存在的问题,对改善MCP耐电子清刷除气能力及进一步地减少MCP中的有害物种含量的有效方法进行了研究,进而明确了实现高可靠性高性能无膜MCP第三代像增强器的可行性和有效技术途径。