大动态范围飞秒扫描变像管理论与实验研究

发布时间：2021-01-11 04:13

　　变像管是一种具有高时空分辨能力、宽光谱响应、大动态范围和高探测灵敏度的真空电子器件,是研究超快现象不可或缺的诊断工具。自1934年第一只红外变像管诞生以来,扫描变像管理论和技术已取得长足的进展,其时间分辨能力已经达到飞秒量级,为人们研究激光聚变等超快现象提供了有力的技术支持。在激光聚变研究中,通过测量核爆瞬间所释放的X射线辐射的时间和空间分布,可以获得聚爆过程的基本信息和特征参数,这对人们了解和掌握聚变过程非常重要。随着对激光聚变技术的深入研究,国际上提出了快点火技术。这种技术可以用较低能量的激光实现点火,是一种高增益的激光聚变技术,但其对点火环节在时间上的精密同步要求较高,给诊断技术提出了更高的时间分辨要求,要求变像管相机能实现飞秒级的时间分辨。上世纪80年代人们就研制出了在可见光波段能实现飞秒时间分辨的扫描变像管,但是由于其动态范围太小,无法满足实际应用的需求。扫描变像管的动态范围和时间分辨是一对相互矛盾的统一体,实现高的时间分辨就会降低动态范围,扩大动态范围就不能得到高的时间分辨。本文研究的主要内容即设计一种新型的扫描变像管,能够在实现飞秒级时间分辨的同时具有相当大的动态范围,使... 

【文章来源】：深圳大学广东省

【文章页数】：122 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究现状
    1.3 研究主要内容
    1.4 论文的结构
第2章 扫描变像管原理
    2.1 扫描变像管的基本结构及工作原理
    2.2 扫描变像管电子光学聚焦系统
        2.2.1 近贴式聚焦系统
        2.2.2 旋转对称式聚焦系统
        2.2.3 平面对称式聚焦系统
    2.3 扫描变像管电子偏转系统
    2.4 光电阴极
    2.5 荧光屏
    2.6 小结
第3章 平面聚焦扫描变像管电子光学系统设计
    3.1 电子光学理论
        3.1.1 静电场的表达形式
        3.1.2 电子运动方程与电子轨迹方程
        3.1.3 电子轨迹方程的简化形式
    3.2 电场的数值求解方法
        3.2.1 有限差分法
        3.2.2 有限元素法
        3.2.3 电荷密度法
    3.3 电子运动轨迹的数值求解方法
        3.3.1 电子运动方程的求解
        3.3.2 电子轨迹方程的求解
    3.4 平面聚焦扫描变像管设计
        3.4.0 编程平台
        3.4.1 扫描变像管模型
        3.4.2 扫描变像管模型的计算
        3.4.3 时间步长的设置
    3.5 平面聚集扫描变像管的时间响应特性
        3.5.1 阴栅之间的渡越时间弥散
        3.5.2 聚焦区的渡越时间弥散
        3.5.3 偏转区的渡越时间弥散
        3.5.4 偏转后漂移区的渡越时间弥散
        3.5.5 时间特性的评价工具
    3.6 设计结果
        3.6.1 系统的空间特性
        3.6.2 系统的时间特性
        3.6.3 阴栅结构的改进
        3.6.4 扫描速度的确定
        3.6.5 系统的动态范围
    3.7 小结
第4章 平面聚焦扫描变像管电子偏转系统设计
    4.1 扫描电压产生电路
        4.1.1 PN结的击穿现象
        4.1.2 晶体管的雪崩击穿特性
        4.1.3 快速高压脉冲产生原理
        4.1.4 扫描脉冲产生电路
    4.2 偏转器设计
        4.2.1 行波偏转器设计理论
        4.2.2 行波偏转器的设计过程
        4.2.3 行波偏转器的设计平台
        4.2.4 行波偏转器的仿真结果
第5章 平面聚焦扫描变像管的实验研究
    5.1 平面聚焦扫描变像管的研制
        5.1.1 光电阴极的制作
        5.1.2 荧光屏的制作
        5.1.3 扫描变像管的装配
    5.2 测试平台的搭建
        5.2.1 测试光源
        5.2.2 图像读出系统
        5.2.3 电路控制部分
        5.2.4 静态测试平台
        5.2.5 动态测试平台
    5.3 测试结果及分析
        5.3.1 静态空间特性测量
        5.3.2 放大倍率测量
        5.3.3 偏转灵敏度测量
        5.3.4 动态空间特性测量
        5.3.5 时间分辨率测量
    5.4 实验结果分析与对比
    5.5 小结
第6章 总结与展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]激光聚变研究中心聚变靶物理实验和诊断技术研究进展[J]. 丁永坤,江少恩,刘慎业,杨家敏,李三伟,黄天晅,缪文勇,张继彦,王哲斌,杨冬,王峰,曹柱荣,李志超,杨正华,陈伯伦,张惠鸽,张保汉,陈晓东.  强激光与粒子束. 2013(12)
[2]宽量程高时间分辨扫描变像管[J]. 廖华,胡昕,杨勤劳,张劲松,周军兰.  强激光与粒子束. 2011(01)
[3]动态范围2000的皮秒时间分辨软X射线扫描相机[J]. 廖华,胡昕,杨勤劳,牛丽红,张劲松,周军兰.  光子学报. 2010(12)
[4]神光系列装置激光聚变实验与诊断技术研究进展[J]. 江少恩,丁永坤,刘慎业,张保汉,郑志坚,杨家敏,缪文勇,黄天晅,张继彦,李三伟,曹磊峰.  物理. 2010(08)
[5]基于雪崩三极管的高重频高稳定度脉冲源研究[J]. 袁雪林,张洪德,徐哲峰,丁臻捷,俞建国,浩庆松,曾搏,胡龙.  固体电子学研究与进展. 2010(01)
[6]我国激光惯性约束聚变实验研究进展[J]. 江少恩,丁永坤,缪文勇,刘慎业,郑志坚,张保汉,张继彦,黄天晅,李三伟,陈家斌,蒋小华,易荣清,杨国洪,杨家敏,胡昕,曹柱荣,黄翼翔.  中国科学（G辑:物理学 力学 天文学）. 2009(11)
[7]一种新型的变像管用复合聚焦-偏转系统[J]. 康轶凡,冯大毅,周利斌,王超,田晓娜,田进寿,刘虎林,唐天同.  强激光与粒子束. 2009(07)
[8]大动态范围软X射线扫描变像管设计与测试[J]. 廖华,杨勤劳,张劲松,牛丽红,周军兰.  光子学报. 2009(05)
[9]测量曲线的线性度研究[J]. 王现军,王倩,杜保强.  测绘学院学报. 2003(04)
[10]大动态范围飞秒扫描变象管理论设计与实验评价[J]. 李冀,廖华,张焕文,周军兰,赵会娟,牛憨笨.  光子学报. 2002(01)

博士论文
[1]螺旋线慢波结构特性研究与应用设计[D]. 张雍.兰州大学 2010



本文编号：2970063