X光分幅相機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化及其增益機(jī)理研究.pdf

1、物理實(shí)驗(yàn)和診斷是當(dāng)前慣性約束聚變研究中非常重要的兩大內(nèi)容，在當(dāng)前理論不夠完善，制靶技術(shù)不夠理想，激光裝置功率有限的實(shí)情下，發(fā)展ICF的診斷技術(shù)是ICF研究的一個(gè)重要方向。以微通道板(MCP)為核心部件的高速近貼聚焦X光分幅相機(jī)(XFC)，可提供高精度的時(shí)空分辨圖像，其測(cè)量數(shù)據(jù)是分析超快過(guò)程的重要依據(jù)，已經(jīng)成為慣性約束核聚變（ICF）、高能高密度物理（HEDP）、Z箍縮（Z-Pinch）等研究領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)診斷設(shè)備。
　　本文在總結(jié)國(guó)內(nèi)

2、外分幅相機(jī)技術(shù)發(fā)展歷程的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)介紹了當(dāng)前比較成熟、實(shí)用的快分幅技術(shù)——行波選通型X光分幅相機(jī)，并研究了其基本結(jié)構(gòu)和工作原理。由于微通道板是行波選通型分幅相機(jī)的核心器件，文中對(duì)其工作原理、制造工藝和結(jié)構(gòu)參數(shù)作了詳細(xì)介紹。在此基礎(chǔ)上，采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，優(yōu)化了當(dāng)前的分幅相機(jī)結(jié)構(gòu)。同時(shí)采用純電子學(xué)的方法產(chǎn)生了四路一致的皮秒高壓選通脈沖，通過(guò)測(cè)試脈沖波形，發(fā)現(xiàn)脈沖能量主要分布在0~6GHz頻率范圍內(nèi)。在此通帶內(nèi)，對(duì)多種漸變微帶線的傳輸特

3、性進(jìn)行了仿真，研究結(jié)果表明Chebyshev多節(jié)變換線和Klopfenstein阻抗?jié)u變線不僅可以實(shí)現(xiàn)輸入輸出端的阻抗匹配，還可使選通脈沖信號(hào)低反射、低損耗地沿傳輸路徑傳輸。
　　為了驗(yàn)證相機(jī)的性能，利用多種紫外光源，對(duì)分幅相機(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)的曝光時(shí)間參數(shù)（152ps）。通過(guò)監(jiān)測(cè)選通脈沖的傳輸過(guò)程，發(fā)現(xiàn)脈沖寬度展寬是造成曝光時(shí)間測(cè)量值比理論值小的主要原因，該研究結(jié)果可為提高相機(jī)的時(shí)間分辨率提供重要指

4、導(dǎo)。
　　為研究分幅相機(jī)的增益機(jī)理，采用解析法對(duì)X光分幅相機(jī)中微通道板單孔內(nèi)電子運(yùn)動(dòng)、碰壁和二次發(fā)射一系列完整過(guò)程進(jìn)行了建模與求解，依托商業(yè)軟件Lorentz-2D，得到了二次電子初能量分布、電子碰壁前能量分布、渡越時(shí)間分布等曲線，這些仿真結(jié)果可為優(yōu)化分幅相機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、提高相機(jī)性能提供理論參考。實(shí)驗(yàn)測(cè)量了分幅相機(jī)的靜態(tài)靈敏度曲線，與仿真結(jié)果對(duì)比研究表明：光電子首次碰撞深度是影響相機(jī)增益的重要因素，給出了修正后的增益與電壓關(guān)系表達(dá)式