大動(dòng)態(tài)X射線條紋相機(jī)的研制.pdf

1、X射線條紋相機(jī)是一種高時(shí)空分辨、高靈敏度的診斷設(shè)備。在很多超快診斷領(lǐng)域有著廣泛運(yùn)用，比如動(dòng)態(tài)光譜學(xué)、生物學(xué)、化學(xué)等，尤其在慣性約束聚變（ICF）實(shí)驗(yàn)中，X射線條紋相機(jī)是不可或缺的快速診斷設(shè)備。
　　隨著ICF實(shí)驗(yàn)的深入，對(duì)條紋相機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍以及時(shí)空分辨能力提出了更高的需求，為更好的為ICF實(shí)驗(yàn)服務(wù)，本文在總結(jié)國(guó)內(nèi)外條紋相機(jī)技術(shù)發(fā)展歷程的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了兩款具有大動(dòng)態(tài)能力的條紋管，一種為雙聚焦六電極管型，一種為板狀電極對(duì)加電四極透鏡管型

2、。對(duì)雙聚焦管型進(jìn)行了加工制作，同時(shí)選取合適的相機(jī)其它組件，搭建了一臺(tái)完整的具有大動(dòng)態(tài)能力的X射線條紋相機(jī)，而且同時(shí)還兼顧了相機(jī)的其它技術(shù)指標(biāo)比如高的時(shí)空分辨和盡可能長(zhǎng)的有效陰極長(zhǎng)度等。
　　變像管的設(shè)計(jì)采用CST粒子辦公室。經(jīng)過對(duì)變像管各電極尺寸和所加電壓進(jìn)行優(yōu)化，得出了兩種管型的像面位置（六電極管為距陰極380mm，板狀電極管為距陰極495mm），像放大率（六電極管為1.3，板狀電極管為時(shí)間方向1.22，空間方向2），偏轉(zhuǎn)靈敏度

3、（六電極管為35mm/kV，板狀電極管為26mm/kV）以及空間分辨（六電極管陰極中心位置30lp/mm，邊緣10lp/mm，板狀電極管陰極各位置均達(dá)到了35lp/mm）等技術(shù)參數(shù)。設(shè)計(jì)結(jié)果表明六電極管型電子從陰極到底熒光屏的渡越時(shí)間很短，只有6.62ns，這是其具有大動(dòng)態(tài)能力的原因；而板狀電極對(duì)加電四極透鏡管型電子從陰極到熒光屏的渡越時(shí)間比雙聚焦稍長(zhǎng)，為8.8ns，但由于其時(shí)空方向焦點(diǎn)位置的不一樣導(dǎo)致空間電荷效應(yīng)小，故也具有大動(dòng)態(tài)能力

4、。為驗(yàn)證設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，還利用Lorenz-2EM設(shè)計(jì)軟件對(duì)雙聚焦管型進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果表明了設(shè)計(jì)的正確性。
　　為驗(yàn)證最終搭建起來的條紋相機(jī)性能，利用多種紫外光源，對(duì)相機(jī)的靜態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試，獲得了相機(jī)的時(shí)間分辨優(yōu)于10ps，空間分辨為10-15lp/mm，放大率為1.35，偏轉(zhuǎn)靈敏度為35mm/kV（陰極電壓16.5kV時(shí)）以及動(dòng)態(tài)范圍優(yōu)于500。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，相機(jī)的性能測(cè)試值與設(shè)計(jì)值十分吻合，性能優(yōu)秀，達(dá)到了要求。