X射线条纹相机阴极制备及其绝对标定

为了提升X射线条纹相机阴极性能,提出了一种X射线条纹相机阴极的制作方法,采用此方法制作的阴极衬底薄膜使用聚碳酸酯作为原材料,厚度仅为300nm,可较大程度降低对X射线的C吸收边效应,对提升阴极性能具有较大益处。利用北京同步辐射光源(BSRF)对制作的Au阴极和CsI阴极进行了绝对标定,给出了两种阴极在60~5500eV能区范围内的绝对谱响应灵敏度,标定结果表明CsI阴极在60~5500eV整个能区范围内都具有较高的谱响应灵敏度,即使在C吸收边位置谱响应灵敏度也只降低了约90%,表明阴极性能得到较大提升。     

亚千X光能谱仪响应曲线实验标定

介绍了在高强度带电粒子激发Ｘ射线光源装置上标定亚千Ｘ光能谱仪的总响应，给出了Ｘ射线二极管（铝阴极）的灵敏度的绝对标定值以及作为高能截止分光元件镍平面镜的反射率，并与国外理论值和实验值进行了比较。     

X射线二极管在2～6keV能区的灵敏度退化研究

利用北京同步辐射装置4B7B束线,在2.1~5.9 keV能区,对"强光一号"加速器Z箍缩实验中常用的Al和Au阴极X射线二极管进行了谱响应标定。对比了不同阴极材料(Au和Al)、加工方式(蒸镀Al和机械加工固体Al)及使用条件(参与实验发次)对探测器谱响应分散性及退化程度的影响。长期储存后的镀Au阴极仍有较好的谱响应一致性,但灵敏度退化明显,比文献报道新鲜Au阴极数据低70%以上,使用中还会进一步降低。Al阴极在保存和使用中的灵敏度退化相对较轻。新鲜的固体Al阴极谱响应分散性较小,灵敏度较文献报道数据略高,使用过10~40发次并保存9个月后灵敏度平均下降约20%~30%。镀Al阴极的谱响应分散性较大,相对偏差可达20%。初步探讨了定期更换以减轻灵敏度退化影响的可行性。     

软X射线能谱定量测量技术研究

采用每毫米1000线的自支撑透射光栅配上背照射软X射线CCD(charge coupled device)组成了透射光栅谱仪,利用北京同步辐射装置(BSRF)3W1B光束线软X射线实验站上X射线源分别对透射光栅的衍射效率和软X射线CCD的响应灵敏度进行了准确的实验标定,获得了150eV到1500eV能区的绝对衍射效率和响应灵敏度的实验结果;同时在国内外研究工作的基础上,发展了自己的透射光栅衍射效率理论计算模型和X射线CCD响应灵敏度计算模型,开展了相应的理论计算和实验标定结果比对工作,理论和实验符合较好,     

X射线二极管阴极灵敏度测量及其不确定度分析

 在北京同步辐射装置上,利用经过标定的硅光二极管作为标准探测器,对金、铝两种阴极的X射线二极管灵敏度进行了绝对测量。由于光源中二次谐波的影响,会造成计算所得的灵敏度降低。为了消除二次谐波的影响,实验中采用透射光栅对光源的二次谐波份额进行测量,并以此为依据对计算所得的灵敏度进行修正。通过光阴极次级电子发射模型对二次电子转换效率进行了分析,并且利用分析结果对缺省能点的阴极灵敏度进行了计算。同时对影响灵敏度计算的各种因素进行分析,最终得到的X射线二极管光阴极灵敏度的相对不确定度小于3%。     

软X射线条纹相机静态能量响应的绝对标定

软X光扫描相机是对软X光时间特性进行研究的主要诊断工具.利用同步辐射作为光源,采用美国NIST的标准,对它的静态能谱响应进行了绝对标定,给出了X光条纹相机在100—1000eV能区的绝对谱响应,不确定度小于23%.     

金阴极微通道板探测器X射线段的能谱响应

 利用表面镀金阴极膜的微通道板(MCP)构成一种金阴极MCP光电探测器,根据MCP的电阻电容特性提出了一种特殊的能谱响应测量方法。在北京同步辐射3B3中能束线上对该探测器在2.1～6.0 keV能段的谱响应进行了实验标定。以美国NIST绝对定标的美国IRD公司生产的AXUV-100硅光二极管为次级标准探测器,标定金膜厚度分别为25和100 nm的金阴极MCP探测器的能谱响应。经分析发现,阴极材料和MCP材料的元素吸收边是造成量子效率曲线出现突变点的原因。对比两种MCP的能谱响应标定结果,金膜厚度为100 nm探测器的能谱响应高于金膜厚度为25 nm的探测器。     

激活台内透射式GaAs光电阴极的光谱响应特性研究

利用在线光谱响应技术,对透射式GaAs光电阴极在高温激活和低温激活后的光谱响应特性进行了测试,计算并比较了高温激活和低温激活后阴极的积分灵敏度和光谱响应特性参数.结果发现,与高温激活相比,低温激活后GaAs光电阴极的积分灵敏度提高了13％,低温激活后阴极的截止波长和峰值波长均向长波有微小偏移.将已获得的测试曲线与铟封后的三代像增强器的光谱响应曲线进行了比较,结果发现铟封前后的光谱响应曲线存在明显差异.     

软X射线条纹相机光阴极能谱响应灵敏度

通过对条纹相机光阴极在光电转换过程中光电子产生过程的分析,推导了光阴极在软X射线波段的能谱响应灵敏度计算公式,并运用该公式探讨了阴极厚度、掠入射角度等参数对能谱响应灵敏度的影响,计算并分析了Au,CsI在0.1~10keV范围内的能谱响应曲线和特性,并利用标定试验数据对共识和模型的可靠性进行了验证。结果表明,CsI阴极的最佳厚度在60nm左右,Au阴极的最佳厚度在10nm左右;CsI阴极的能谱响应灵敏度比Au阴极高1~2量级。     

透射式蓝延伸GaAs光电阴极光学结构对比

用金属有机物化学气相沉积法外延制备了一个透射式蓝延伸GaAs光电阴极,积分灵敏度达到1980 μA/lm,同时与美国ITT公司的一条蓝延伸阴极光谱响应曲线对比,分别对两者进行了光学结构拟合. 结果表明,国内阴极在Ga_1-xAl_xAs层厚度、Al组分、电子扩散长度和后界面复合速率上与国外 存在差距,这导致国内阴极的蓝延伸性能不及国外.国内蓝延伸阴极的表面电子逸出几率、发射层厚度与 国外阴极拟合结果一致,这使得两者长波响应性能差别远小于短波部分的差别.另外响应波段全谱的吸收率 小于国外阴极,导致国内透射式蓝延伸GaAs光电阴极光谱响应、积分灵敏度尚不及国外.     

用于高速摄影变象管的软X射线光电阴极

光阴极由衬底(包括介质阴极的导电基底)和光电发射膜构成。采用了聚丙烯、Formvar和Paylene三种有机薄膜作阴极衬底。建立了这些薄膜的制备技术。用一台自制的软X射线单色仪在277—7469ev光子能量范围内测量了这些薄膜的透过率。 研究了CsI、CsBr、Au和MgF₂四种光电阴极的光电发射特性和光电发射与阴极厚度的关系,找出了最佳阴极厚度。用软X射线单色仪在277—7469ev光子能量范围内测量了最佳厚度阴极的绝对量子效率,四种阴极最大值分别为4.50、2.90、0.25和0.12。我们还在同一阴极衬底上分区制备了四种阴极,在变象管荧光屏上比较其亮度,结果和测量的一致。 用LAB5型表面分析仪对CsI和Au阴极的光电子初能量分布作了测量,CsI阴极光电子初能量分布半高宽远小于Au。因此CsI是适用于高速摄影变象管比较理想的软X射线光电阴极。     

高灵敏高稳定的碘化铯阴极密封式分幅变像管研制

为解决采用Au光电阴极、开放式结构的分幅变像管探测效率低、稳定性差的问题,研制了一种采用CsI光电阴极的密封式分幅变像管。为了对比不同光电阴极对X射线的响应强度,密封式分幅变像管制作有一条Au微带阴极和一条CsI微带阴极。完成了密封式分幅变像管的结构设计、工艺制作和实验测试。研究结果表明:当加载半高宽度200 ps、幅值?2.7 kV的选通脉冲时测得其时间分辨为65 ps;在非单色高能X射线源照射下,CsI阴极的静态响应强度是Au阴极的3.4倍;大气环境中存储1000 h后密封式分幅变像管的静态响应强度仅降低到完成制作时的83%。上述结果表明采用CsI阴极的密封式分幅变像管具有更高的探测效率和稳定性,可有效提升X射线分幅成像质量和可靠性。     

软X射线皮秒变象管扫描相机

软X射线皮秒变象管扫描相机技术是一种用变象管扫描相机测量X射线脉冲而能达到皮秒时间分辨率和一维微米级空间分辨率的技术。X射线扫描相机是研究伴有X射线辐射的一切高速瞬变过程的极为重要的测量工具。例如在激光核聚变的研究中,加热压缩期间靶球发生内爆过程中高温高密度等离子体的光谱辐射主要为软X射线,对这些软X射线的研究,可以获得有关等离子体的电子温度、电子能量分布、各种不稳定性的形态及这些参量随时间变化的资料。     

球壳结构金阴极及其X射线光电发射特性

以聚苯乙烯微球为模板, 采用种子-生长法在聚苯乙烯微球表面镀覆金球壳层, 以不同浓度旋涂分散在阴极衬底上, 热处理去除聚苯乙烯模板, 初步制备出表面具有金球壳结构的反射式金阴极样品, 通过金相显微镜和扫描电镜研究其表面形貌, 结果表明: 阴极表面球壳的直径约为10 μm, 高温去除聚苯乙烯微球模板后金沉积层具有良好的自支撑性, 球壳厚度约70-90 nm, 球壳表面主要由30-60 nm的晶粒突起组成. X射线光电发射测试表明, 反射式球壳结构阴极在200-1500 eV波段光电效率相对于平面薄膜阴极有明显提升, 其量子效率可达到平面阴极的3倍以上, 理论分析表明: 球壳结构阴极特殊的表面结构引起光电发射面积的增大和表面势垒的降低, 是阴极光电发射效率提高的主要原因.     

CsI光阴极在10-100 keV X射线能区的响应灵敏度计算

为了满足10-100 keV高能X射线光电探测器研究的需要,对CsI光阴极在该能量范围的响应灵敏度进行了研究.基于高能量X射线光子与材料相互作用的物理过程,分析了康普顿散射等效应对CsI响应灵敏度的影响.推导了CsI的响应灵敏度与二次电子平均逃逸深度和光阴极厚度的关系式和二次电子平均逃逸深度与入射光子能量的关系式,计算了CsI在10-100 keV范围内的响应灵敏度,计算结果与实验测试数据相符,验证了分析与推导的可靠性.根据计算可以获得不同入射X射线能量下CsI光阴极的最佳厚度,从而为高能X射线光电探测器的设计优化提供了理论参考.     

Time-resolved X-ray spectrometry of UV laser produced plasmas

Preliminary experiments using an X-ray streak filter spectrometer employing a Au/CsI bifurcated photocathode to investigate the X-ray history of UV (350 nm) laser produced plasmas are reported. Novel use of the streak spectrometer permits a direct and precise fiducial record of the laser pulse to be made from specularly scattered laser light, in true streak time relative to the X-ray record. Initial data indicates a constant 700 eV temperature during the laser pulse; time-resolved particulars are compared to simulations made by the design code LILAC.     

Gaseous photodetectors with solid photocathodes

Remarkable properties of gas photodetectors make them attractive for application in high energy physics, astrophysics, and medical imaging. This review presents the results of research and development of gaseous photodetectors with solid photocathodes (GPDs). In particular, efficient photocathodes for the ultraviolet (mainly CsI) and the visible ranges, including photocathodes with protective dielectric nanofilms, are described. Some problems of the physics of gaseous photodetectors and photocathodes are considered: photoelectron backscattering in gas, photoemission amplification in an electric field, photoelectron transport through nanofilms, protective properties of nanofilms, and photon and ion feedback. A separate section is devoted to GPDs based on gas electron multipliers (GEMs), including sealed GPDs and cryogenic two-phase avalanche detectors with CsI photocathodes.