[其他]一种飞秒扫描变像管

说明书

本发明属于超快速光电器件的制作。

飞秒（fs）技术目前正在迅速发展，它对未来世界将产生重大影响。对飞秒现象的诊断将是必不可少的。变像管技术可对超快速现象进行诊断，关键是如何提高变像管的时间分辨率。日本滨松公司利用短磁透镜和静电偏转系统相结合的扫描变像管，获得的时间分辩率为375fs（応用物理，第55卷、第5号、p515，1986），

本发明的目的在于设计和研制一种具有更高时间分辨率的飞秒扫描变像管。

本发明所述的飞秒扫描变像管，其特征为该管具有在氧化铟锡透明导电基底上制作的锑-钾-铯光电阴极，微通道板（MCP）准直器加速电极，不等径同轴多园筒静电聚焦系统，输出阻抗为50Ω的弯曲线行波偏转器。该管时间分辨率达200fs。

本发明提出的飞秒扫描变像管，其光电阴极导电基底为氧化铟锡膜，这种导电基底的光透过率大于80%，面电阻率小于20Ω/□。光电阴极采用的是锑-钾-铯光电阴极。它是在特别的带超高真空闸板阀的转移系统中制成。由于其电子亲和势高，其厚度薄，光电子最大初能量在考虑场强作用的情况下为0.1ev，光电阴极响应时间10^-4秒，这不仅有利于时间分辨率的提高，而且使其涨落减小。在变像管中，采用MCP准直器作为加速电极，以提高阴极附近的场强，从而减小离散空间电荷效应的影响和减小阴极附近的光电子弥散，由于MCP通道壁只有2μm，直径为12μm，光电子透过率高，莫尔现象不严重，有利于改善探测能力和空间分辨率。为了提高阴栅之间的场强，其所加电压处于脉冲工作状态。在变像管中，采用同轴不等径多园筒电极作为聚焦系统。当阴极上狭缝高度为8mm时，不同初始高度的光电子在聚焦系统中的渡越时间弥散不超过20fs。为了减小离散空间电荷效应，尽量缩短聚焦系统的轴向长度，这样可以降低阴极电压，从而提高偏转灵敏度。为了减小由于光电子初角度弥散造成较大的时间弥散和在偏转系统入口处的轨迹高度，阴极光栏采用宽度为250μm的狭缝。

变像管的偏转系统采用阻抗匹配的弯曲型慢波线行波偏转器，其输出引线为50Ω的同轴线，在同轴引出线和行波偏转系统之间采用同轴连续阻抗变换器，实现电磁波无反射传输。该偏转系统的偏转灵敏度为8.5cm/kv。由于电磁波和光电子在轴向同步传输，偏转系统无需加或加很低的直流预偏电压，有利于改善像质。变像管内采用MCP作内增强，它处于脉冲工作状态，有利于改善背景和扩大动态范围。扫描图象显示在P₁₁荧光屏上，荧光屏制作在纤维面板输出窗上。

本发明所述的飞秒扫描变像管的管壳全部由陶瓷与金属组成，陶瓷管壳内外上釉，其内表面涂有Cr₂O₃半导体层。阴极载体和管壳采用冷压铟封密封。按本发明制作的飞秒扫描变像管，在特殊研制的扫描线路控制下其时间分辨率达200fs。

附图为一种飞秒扫描变像管示意图。图中：1.氧化铟锡膜导电基底，2.锑-钾-铯光电阴极，3.MCP准直器加速电极，4.电子光学聚焦系统，5.狭缝，6.行波偏转器，7.50Ω同轴引线，8.阻抗偏转器，9.MCP增强器，10.纤维面板输出屏。