[发明专利]一种点阵构型电子漂移管

说明书

本发明公开了一种点阵构型电子漂移管。该电子漂移管的点阵阴极将目标辐射的X光转换为具有空间阵列分布的电子脉冲串，电子脉冲串在空间阵列互不干扰的渐变电场作用下高速漂移，漂移中电子脉冲串的空间尺度被充分保障。然后穿过等比空间阵列分布的后端栅网，经微通道板获得倍增后轰击荧光屏发光，将电信号重新转换为光信号，整个过程电子脉冲串均处在由带屏蔽壳磁线圈产生的均匀磁场中。该电子漂移管可显著改善电子匀速漂移区内的空间分辨特性，利用磁场约束最大限度降低电子脉冲串的空间横向串扰，实现空间保真和大动态范围，有助于推动超高时间分辨二维成像诊断技术的发展，对提升激光惯性约束聚变诊断精密化水平具有重要意义。

技术领域

本发明属于X光超快成像领域，具体涉及一种点阵构型电子漂移管。

背景技术

高速摄影技术在医学、生物医学、激光聚变和航空航天等领域都有着广泛的应用。大多数专业工作者认为，时间分辨在每秒1000幅图像以上，具有一到三个空间轴的毫米以下空间分辨率的光学记录技术都可称作高速摄影。实际上，在极端条件下的科学研究领域，对超快成像设备的时空分辨率要求远高于此。

激光打靶产生等离子体为极端条件下物质相互作用、天体物理、超快现象以及新型可控能源的研究提供了思路。围绕新型可控能源开发的激光惯性约束聚变（ICF）的研究包括很多复杂的物理过程，如激光与靶物质的相互作用、X射线的发射和输运、靶丸内爆动力学等。在激光惯性约束聚变实验中，重点关注的内爆芯部压缩过程是一个时间尺度仅200ps，空间尺度仅200μm的时空演化过程，需要超高时空分辨率的成像设备对其进行诊断。美国利弗摩尔实验室于2010年开始利用电子群时域调制技术，通过在光电阴极和栅网之间引入动态电场实现对电子群的“速度色散”，通过漂移区对电子群“速度色散”效应进行放大，从而实现电子群“空间展宽”，最终研制出时间分辨5ps的二维成像探测器，但其空间分辨为百微米量级。这是由于电子飞行过程中的空间电荷效应引起了时间弥散和较大的空间弥散，同时由于其缩像结构，导致电子飞行管道轴上和离轴区磁场强度不均匀分布，导致该成像系统的空间分辨率仅300μm，不满足ICF实验诊断需求。因此，亟需发展具有更高空间分辨率的电子群时域调制成像系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种点阵构型电子漂移管。

本发明的点阵构型电子漂移管，其特点是，所述的电子漂移管包括由内至外同心分布的飞行管道和均匀缠绕在飞行管道外壁的带屏蔽壳磁线圈；所述的飞行管道内包括沿光路方向顺序排列的点阵阴极、前端栅网、后端栅网、微通道板和荧光屏，前端栅网和后端栅网之间包裹有环形的等位筒，所述的前端栅网、后端栅网和等位筒包围的空腔为电子匀速漂移区；

所述的点阵阴极包括无磁性金属网和粘贴在无磁性金属网表面的透射式光电阴极，无磁性金属网的孔洞形状为正方形或圆形。

所述的飞行管道的内径为30mm。

所述的前端栅网和后端栅网之间的距离为400mm。

所述的带屏蔽壳磁线圈包括磁线圈和包裹在磁线圈的外表面和两端端面的屏蔽壳，磁线圈的安匝数即电流值×匝数为400000A×N，屏蔽壳的材料为电磁纯铁。

所述的点阵阴极的口径为10mm，透射式光电阴极的材料为碘化铯或金，透射式光电阴极的衬底为聚酰亚胺。

所述的点阵阴极的无磁性金属网的金属无光电效应且不透光，无磁性金属网的周期小于等于100μm。

所述的飞行管道内的各部件加有不同的直流偏压，点阵阴极相比前端栅网为负偏压，前端栅网、等位筒和后端栅网等电位，电子在电子匀速漂移区中匀速漂移，荧光屏相比微通道板的输出面为正偏压；点阵阴极和前端栅网之间叠加有正高压脉冲；微通道板的输入面和微通道板的输出面之间叠加有负高压脉冲。