[发明专利]微扫描时空分辨测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及超高速成像技术中的门控分幅技术，尤其涉及一种微扫描时空分辨测量系统。

背景技术

超高速成像是人类探索未知世界的重要工具。某种程度上，成像技术水平可以决定物理认识的层次。在同一系统下实现高时间分辨和高空间分辨的多维度照相方法，可以为探索超快物理过程、等离子体物理演化、天体演化、生物动力学研究等领域提供关键的实验观测手段。当前超高速成像技术中，主要有两种技术实现途径：一种是条纹扫描技术，这种技术能够实现一维时间分辨和一维空间分辨；另一种是门控分幅技术，它是目前能够提供二维空间分辨，同时能够实现时间分辨的唯一技术手段。

门控分幅技术的原理是通过电脉冲选通阴极微带线，实现X光的门控照相，之后通过像增强器电子增益获得足够亮度的瞬态图像。因为既具有时间分辨能力，又可实现二维成像，在激光聚变、等离子体物理、快点火以及天体物理中获得广泛应用。但是在成像过程中，由X光辐照微带线产生的光电子在电场的作用下，撞击像增强器的微管内壁产生二次电子，二次电子有一定的发射角，在通过微孔时，不同发射角的二次电子运行轨迹不同，因而渡越时间也不同，这种渡越时间的弥散大幅降低了时间分辨，制约了门控分幅技术的应用。

发明内容

本发明的目的，就是为了克服现有门控分幅技术在空间分辨方面的缺点，提供一种微扫描时空分辨测量系统。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种微扫描时空分辨测量系统，用于X射线源的高时空分辨二维图像测量，包括高压电源和选通脉冲发生器，还包括微扫描变像管，该微扫描变像管包括圆盘形法兰、同轴连接器、PCB基板、荧光屏、无增益微通道板、阴极微带线、外置增强器和可见光CCD；同轴连接器安装在圆盘形法兰上；PCB基板紧贴并固定于圆盘形法兰的外端面；荧光屏夹持于圆盘形法兰的中心开口内；无增益微通道板夹持于PCB基板的中心开口内，其外表面与PCB基板的外表面齐平；阴极微带线镀制于无增益微通道板和PCB基板的外表面，其终端与同轴连接器连接；外置增强器紧贴荧光屏的内侧面放置；可见光CCD紧贴外置增强器的内侧面放置。

所述高压电源为脉冲高压电源，输出脉冲波形为方波。

所述的选通脉冲发生器输出的选通脉冲为斜坡高压脉冲。

所述的无增益微通道板整体呈圆形，其中的各微管的开口形状为方形。

所述的阴极微带线等间距的镀制于PCB基板和无增益微通道板的外表面。

所述荧光屏与无增益微通道板之间设有0.2mm-1mm的间距。

所述荧光屏与无增益微通道板之间设有0.6mm的间距。

与现有技术相比，本发明具有以下的优点和特点：

1.本发明的测量系统使用无增益微通道板对光电子进行选通，出射的光电子渡越时间小，能够大幅提升系统的时间分辨，同时出射光电子的发散角小，能够提升系统的空间分辨。

2.采用本发明的测量系统，光电子经历斜坡电压加速后具有较高的能量，由此可以很好的与噪声区别，获得良好信噪比输出和高的动态范围。

3.采用本发明的测量系统，斜坡高压脉冲在阴极微带线上传输的损耗小，信号响应的一致性好。

附图说明

图1为本发明微扫描时空分辨测量系统中的微扫描变像管的结构示意图。

图2为图1中的柔性PCB板、无增益微通道板和阴极微带线的组合示意图。

图3为单个微管的扫描原理图。

图4为斜坡高压脉冲的波形前沿示意图。

图中所示，1为PCB基板，2为阴极微带线，3为无增益微通道板，4为荧光屏，5为外置增强器，6为可见光CCD，7为圆盘形法兰，8为同轴连接器，9为斜坡高压脉冲，10为微管，11为方波脉冲。

具体实施方式

参见图1，配合参见图2、图3、图4，本发明的微扫描时空分辨测量系统，其工作能段为0.1keV-10keV。该测量系统包括高压电源、选通脉冲发生器和微扫描变像管。其中，微扫描变像管的结构示意图如1所示，包括PCB基板1、阴极微带线2、无增益微通道板3、荧光屏4、外置增强器5、可见光CCD6、圆盘形法兰7和同轴连接器8。