新型变密度卤化物/MCP反射式X射线敏感薄膜的研究

在MCP输入端通道内壁制作了反射式X射线敏感膜层，提高了MCP对能量35-50keV X射线的探测能力。实验结果表明：变密度结构的CsI/MCP中膜层结构较密实时，其输出响应可提高5-6倍，较无膜MCP提高1-2个数量级，和CsBr、KBr相比较，以CsI的响应特性为最佳；膜层材料、结构、工艺和X射线能量等是影响探测能力的主要因素。最后指出了这种反射式CsI/MCP薄膜的应用前景。     

影响X射线像增强器分辨率的因素分析

对采用双近贴聚焦成像结构的MCP(Micro Channel Plate)-X射线像增强器的工作原理与结构进行了分析,对影响其空间分辨率的主要因素进行了研究.影响X射线成像系统分辨率的因素主要有X射线源焦斑的大小和X射线像增强器自身的分辨率,而影响X射线像增强器分辨率的因素主要有MCP输出面到荧光屏之间的距离、MCP输出面与荧光屏之间的电压差以及MCP自身的分辨率.通过对两种具有不同参量的X射线像增强器分辨率的理论计算及分辨率测试实验,将理论计算结果与测试实验结果对比,验证了分辨率计算公式及影响分辨率因素分析的正确性.     

X射线光阴极量子效率的研究

从理论上分析了阴极材料密度分布对CsI/MCP反射式X射线光阴极量子效率的影响，制备了不同密度分布的CsI/MCP反射式X射线光阴极，通过实验测试，优化出了最佳密度分布结构。     

光电子技术与器件 其他

O462.32006010606CsI/MCP X射线阴极及其在低强度X射线影像仪中的应用=CsI/MCP X-ray cathode and its application in lixis-cope[刊,中]/吴奎(长春理工大学.吉林,长春(130022)),新梅…∥发光学报.—2005,26(6).—813-818报道了X射线阴极的光电发射原理,给出CsI/MCPX射线阴极的制作方法。分析了反射式和透射式X射线阴极的量子效率和噪声特点,提出了改进工艺,给出CsI/MCP的输出特性和扫描电镜正面和剖面照片,且指出Lixiscope的发展以及在生物医学中的应用前景。图9表2参4(严寒)O462.32006010607利用梯度掺杂获得高量子效率的Ga…     

一种透射式软X光带通方法研究

基于微通道板(MCP)X射线光学, 提出了一种透射式软X光带通方法. 通过三种通道结构的MCP-X光传输特性比较, 给出了带通设计方法. 利用北京同步辐射装置开展了方孔MCP和滤片标定. 结果表明, MCP透射谱具有宽能带选择范围和高效率的特点, 并且在1 keV以下可以在多个多能点实现100 eV带宽的带通设计. 关键词： X射线光学 微通道板 软X光带通     

脉冲X射线源的获取及门控成像

介绍了带门控的MCP像增强器及条纹相机对激光驱动产生的脉冲硬X射线进行探测的方法.该方法可以减少X射线的散射,使图像对比度有较大的改善,从而能够大大降低人体对X射线的吸收剂量,在X射线透视及X射线CT诊断中有重要应用.     

丝阵Z箍缩1维X射线辐射功率分布的数据处理

 在丝阵Z箍缩实验中利用CCD记录X射线辐射功率的1维时空分布图像，对光纤传输效率、图像聚焦、MCP与CCD的耦合效率等因素造成的图像失真进行了处理，利用实验实测的单光纤点扩展图像和光传输效率曲线对辐射功率分布图像进行处理，并修正光纤传输效率以及MCP和CCD间耦合效率不均匀性的影响以还原X射线辐射功率的1维空间分布信息。处理后将图像沿空间积分获得了与X射线功率谱仪相吻合的X射线辐射功率脉冲波形，同时不同发次由两系统得到的X射线波形的前沿之间也表现出了良好的一致性。     

平面圆孔微通道板用于X射线聚光的理论预测

微通道板(MCP)在X射线的会聚成像方面有视场大、重量轻、对装调精度要求低等优点。基于全反射理论,研究了平面圆孔MCP对X射线的聚光特性,计算了MCP的像面光照度增益和点扩散函数与微通道板结构参数之间的关系。使用Trace Pro软件对直径为25μm的圆孔MCP的聚光效果进行了仿真,仿真结果与计算结果基本吻合。结果表明,MCP的相对光照度增益与光源距离ls近似成正比,而与MCP的最大孔径无关,当光源距离为110 mm时,相对光照度增益大约可达到18倍。进一步研究了MCP离轴、俯仰、倾斜等装调误差对像面光斑的影响,结果表明,MCP的离轴对像面光斑影响很小;而角度偏差将影响光斑的位置和形状。     

一种双MCP选通型30~40 ps软X射线分幅相机

研制了一种双微通道板（Microchannel Plate,MCP）双选通型软X射线分幅相机.该相机采用两块厚度为0.5 mm的MCP,近贴放置成“V”形结构,用两列高压脉冲依次选通两块级联的MCP,通过控制两列脉冲之间的延迟时间,利用微通道板的电子渡越时间效应和非线性增益的相互作用,以损失一部分电子为代价获得比单MCP（60 ps）选通相机更短的曝光时间,并且可以降低直穿X射线造成的背景光噪音.     

软X射线能谱仪数据采集系统

一、在 线 存 储 软X射线能谱仪的结构框图见图1。不同能量的软X射线被Johann弯晶衍射分光,分光后的能量分布转化成在探测器上对应的位置分布。位置灵敏、时间分辨好的MWPC和MCP都可做为这种探测器。软X射线区适用的MWPC采用逐丝阳极读出法以允许高计数率,同时也是为了满足将可测能区延伸到更低能区时由MCP取代MWPC时的兼容性。逐路     

微通道板2.0～5.5 keV X射线透过率标定

 在北京同步辐射3B3中能X射线束线2.0~5.5 keV能段对微通道板(MCP)透过率进行了测量标定。实验表明,MCP在2.0 keV的低能段处和5.5 keV的高能段处的透过率较高,而中段较低。对MCP透射和X光在MCP毛细导管列阵中的全反射两种机制进行了物理建模,分别计算验证。结果发现:X光在毛细导管内掠入射会产生全反射,且能段越低反射率越高;MCP透过率特性正是MCP特殊的结构和材料造成的,为透射和反射两种机制共同贡献的结果,低能端主要来自X光在毛细导管中的全反射贡献,高能端主要来自透射贡献。     

CsI/MCP X射线阴极及其在低强度X射线影像仪中的应用

报道了X射线阴极的光电发射原理,给出CsI／MCPX射线阴极的制作方法。分析了反射式和透射式X射线阴极的量子效率和噪声特点,提出了改进工艺,给出CsI／MCP的输出特性和扫描电镜正面和剖面照片,且指出Lixiscope的发展以及在生物医学中的应用前景。     

一种新型X射线象增强器光电阴极

我们研制了一种X射线象增强器透射式光电阴极,即高低密度夹芯结构的CsIX射线光电阴极,它的量子效率是高密层CsI的1～10倍.该技术应用于X射线象增强器,探测效率可以提高一个量级,使增益较低的MCP都可以作为产品使用.     

X射线辐射输运分解实验研究

在“星光Ⅱ”激光装置上进行了X射线辐射输运分解实验研究.实验中利用高时空分辨的MCP选通X射线皮秒分幅相机和软X射线条纹相机从缝口观测腔内壁X射线辐射时空分布,得到X射线在腔中的输运速率、X射线持续发射时间和轴向强度衰减量;利用X射线CCD针孔透射光栅谱仪观测到腔内X射线辐射光谱随空间位置的变化,得到X射线在输运过程中被多次吸收和发射后谱的变化特征;用X射线二极管和亚千X射线能谱仪分别得到源和输运末端X射线辐射总量和辐射温度.介绍了实验中采用的诊断技术和实验方法,并给出了获得的典型结果. 关键词：     

单一视角X射线分幅变像管设计

针对传统X射线快门选通微通道板(MCP)分幅相机利用针孔阵列获取目标图像时视角不一致的问题,提出一种单一视角X射线变像管分幅方法。利用电子束团在电子光学交叉点所携带信息的全息性和可分割性,设计了一种单一视角多幅输出图像的静电聚焦变像管,输出端配接MCP分幅单元以实现图像选通和增强功能。与传统门控MCP分幅管相比,其既能实现图像视角的同一性,又可以避免直穿光激发荧光屏对输出图像的影响,具有更高的信噪比。所设计的分幅变像管阴极有效工作直径为40mm,输出荧光屏直径为40mm,放大倍率为1.29,中心理论空间分辨率达到60lp/mm,边缘空间分辨率达到26lp/mm,分幅曝光时间特性由快门选通MCP分幅单元的选通脉宽决定。该方法为实现X射线分幅相机视角同一性给出了一条有效途径。     

门控MCP软X射线皮秒多分幅相机

 介绍了用于等离子体诊断的门控MCP软X射线皮秒多分幅相机结构、工作原理、性能指标、关键技术以及在激光等离子体诊断中获得的典型结果。     

使用曲面微通道板和感应电荷位置灵敏阳极的软X射线-极紫外光子计数成像探测器研究

本项目对我国空间探测的极紫外(EUV)波段大视场相机所需求的球面光子计数成像探测器的关键技术进行了研究。首先,建立了光阴极材料次级电子产出模型,利用该模型计算了软X射线-EUV波段常用的光电阴极材料—碱卤化物的次级电子产出,分析了微通道板(MCP)的次级电子产出。建立了测量MCP量子探测效率的装置,并推导出MCP量子探测效率的计算公式,测量了MCP在软X射线-EUV波段的量子效率以及MCP量子效率随掠入射角的变化。其次,建立了球面实芯微通道板的制备装置,利用高温热成型方法制备出曲率半径为150 mm球面MCP,利用光刻技术制备出有效直径为48 mm的楔条形感应电荷位置灵敏阳极,在此基础上集成了一套使用球面MCP和感应电荷位置灵敏阳极的两维光子计数成像探测器。再次,研制出包括快速前端模拟电路与后续数字电路的成像读出电路,编制了能矫正图像畸变的图像实时采集和处理软件。最后,建立了MCP探测器空间分辨率、图像线性的检测装置,对研制出的探测器性能进行了检测,检测结果表明:探测器的各项技术指标完全满足要求。     

测量毫微秒脉冲X射线的微通道板探测系统

一、前言 研究一个装置(例如等离子体焦点装置)发射X射线的物理过程,常需要拍摄不同时刻X射线发射源的图象。用微通道板可以制成这种探测系统,拍摄时空分辨的X射线图象。我们研制成的探测系统包括:微通道板(简写为MCP)真空系统;高电压毫微秒脉冲电源;同步系统;操作系统等。并在等离子体焦点装置上拍摄了从-161ns到+56ns时间间隔内6帧X射线发射源图象。每帧图象曝光时间为20ns。     

方孔微通道板结构缺陷对成像质量的影响

方孔微通道板(MCP)作为一种新型X射线波段光学成像系统,因其具有大视场、高分辨率、能够收集大量辐射并将其准直或聚焦等优点,越来越多地受到了人们的关注。但在MCP制作和加工过程中,难免会使微通道产生一定的结构缺陷,对其成像质量造成严重的影响。利用Tracepro软件建立了标准方孔MCP模型和具有不同结构缺陷的MCP模型,并基于蒙特卡罗(MTC)光线追迹方法对这些模型进行模拟成像。分别讨论了Taper型、Twist型和Nonsquare型结构缺陷对成像质量的影响。然后以溴钨灯作为光源,在可见光波段对实验室现有的4块方孔MCP进行了成像实验,所得实验结果与模拟结果基本吻合,验证了模拟结果的正确性。模拟和实验结果表明,以上3种结构缺陷均会造成十字像中央亮斑面积增大、强度降低等情况,所不同的是Taper型结构缺陷使会聚光线分裂成两条,而这两组平行的会聚线相交形成4个焦点,其能量要比单一聚焦能量衰减很多,从而对成像质量影响更大。该研究为今后研究曲面MCP和基于MCP的X射线光学系统奠定了重要基础。     

三通道门控分幅相机及其触发晃动测量

研制了三通道微通道板(MCP)门控X射线分幅相机,其MCP微带阴极宽度为8 mm,相邻两阴极间隔为2.8mm,由幅值为-1.9kV和宽度为210ps的门控脉冲进行驱动。采用光纤传光束法测量了相机的触发晃动。实验结果表明,相机的触发晃动约为94ps,与高速示波器测得的90ps基本一致。此外,测得相机的时间分辨率约为100ps。