微光夜视系统光晕效应定量表征与建模方法北大核心CSCD

研究了微光夜视系统输出图像中光晕尺寸和灰度分布与系统参数之间的关系,建立了系统光晕效应的定量化表征模型。首先分析了系统输出图像中光晕的产生机理;其次依据微光夜视系统成像原理,通过分析光电阴极产生的光电子数及初角度分布、光电子在光电阴极与微通道板之间的运动、光电子与微通道板非开口壁碰撞后的运动规律及微光成像系统各环节对能量的逐级传递,研究了光晕的定量化表征方法;结合上述理论研究,建立了光晕的数字仿真模型。结果表明:所提出的光晕效应表征模型能够与实验结果中光晕的灰度分布及尺寸较好地吻合;随着强光源能量增大,系统光晕效应越明显,光晕效应对系统成像质量影响越大。     

微通道板近紫外量子效率测量及成像研究

提出了一种通过测量微通道板输出电流及增益来计算光电流,从而测量出微通道板量子效率的方法,并用该方法测量了微通道板在近紫外(200~380nm)的量子效率.测量结果表明,微通道板的量子效率很低,并且随波长增加而快速下降,200nm波长处的量子效率为10-4数量级,320nm波长处的量子效率为10-8数量级,大于340nm波长处的量子效率极低且趋近于零.微通道板及荧光屏组成的成像器件可以对酒精灯火焰成像,但图像较稀疏,而传统Cs2Te光电阴极紫外成像器件的图像却较密实,这与微通道板量子效率低,Cs2Te光电阴极量子效率高的情形一致.在该成像器件的前端放置一片350nm波长的高通滤光片后,所成的酒精灯火焰图像消失.对被照射目标成像时,如果照射光源为254nm的汞灯,则可以成像;但如果照射光源为365nm汞灯,则不能成像.说明微通道板的光谱响应主要在350nm波长以下,与其量子效率的测量结果一致.最后测量得到该成像器件的分辨力为32lp/mm,与传统Cs2Te光电阴极紫外成像器件的分辨力相同.微通道板及荧光屏组成的成像器件由于不使用光电阴极,具有价格低、寿命长且可靠性高的优点,因此可在紫外信号较强或成像距离较短的条件下使用.     

近贴聚焦开口式微通道板象增强器调制传递函数的近似计算

提出了根据微通道板输出电子轴向能量分布的测量原理,近似计算由微通道板和荧光屏组成的近贴聚焦开口式象增强器调制传递函数(MTF)的数值方法。讨论了近似方法带来的计算误差及提高计算准确性的可能途径。     

微通道板分辨力提高研究

在微通道板输出端镀制一层逸出功更高的金属膜以覆盖原有的镍铬电极,从而减小微通道板输出电子的动能以及在荧光屏上的弥散,提高微通道板的分辨力。实验结果表明,在微通道板的输出端镀制一层20nm厚的银层(逸出功为4.3eV)后,微光像增强器的分辨力从60lp/mm提高到64lp/mm,提高了6.6%;而镀制一层20nm厚的铂层(逸出功为6.4eV)后,超二代像增强器的分辨力从60lp/mm提高到68lp/mm,提高13%。在分辨力提高的同时,微通道板的增益会下降,镀银和镀铂后的微通道板,增益分别下降到原有值的74%和33%。金属膜的逸出功越高,分辨力提高的百分比越高,增益下降的百分比也越高。所以采用该方法来提高微通道板分辨力时,需要采用高增益的微通道板,从而使微通道板的增益下降以后仍能满足使用要求。     

图像球面化算法在微通道板变形检测中的应用

基于球面化成像算法,提出了一种微通道板微尺度形变检测的方法.首先通过数学推演建立了图像球面化模型;然后以直线图像为标准图,对微通道板的形变做了成像模拟测试,解释了微通道板像旋转现象的产生机理;最后,根据模拟数据和扫描电子显微镜测量所得的形变结果,提出了双线形变检测方案,设计了检测仪器并制定了检测标准.光干涉仪的实际测量结果表明微通道板的实际形貌与模拟结果相符.当两条垂直直线在微通道板上的反射像的旋转夹角超过40°时该板被认为是不合格品;当旋转夹角小于7°时则被认为符合国军标中的平面度标准.该方法的测量精度可达1μm,已被应用于微通道板生产过程中.     

微通道板与Ⅱ代倒象微光管亮度匹配关系的研究

首先从荷兰菲利浦公司XX1383象增强器技术条件规定的亮度增益、寿命、平均亮度、自动亮度控制曲线等技术指标推导了微通道板的输入电流密度计算结果。然后根据国外相应管型的微通道板技术条件的电子增益技术指标中对输入电流密度的规定方式,分析研究了H36微通道板输入电流密度的合理规定形式与数据。从推导Ⅱ代倒象微光管的亮度增益计算公式着手,结合有关文献提供的H36微通道板电子增益实测结果,近贴高场强荧光屏发光效率等数据,计算出电子增     

一种校验带电粒子速度成像探测器的新方法

带电粒子(离子或者电子)速度成像技术可以精确测量带电粒子产物的速度分布和角分布,获得光谱级别分辨率的原子分子能级结构,广泛应用于光电离和光解离等分子反应动力学实验中.速度成像探测器的效率和信号相对强度对带电粒子速度分布信息的提取具有重要的影响.由于难以精确测量入射离子数,至今仍然没有直接校验速度成像探测器的方法报道.本文基于铷原子磁光阱搭建了一套离子速度成像实验装置,实现了入射离子数的精确测量及连续可调,并对冷原子的光电离过程、微通道板探测器采集的飞行时间信号、电荷耦合器件采集的荧光屏信号进行了校验,对可能影响速度成像信号相对强度的因素进行了检验.实验结果表明:当入射离子数低于1×105个/(100 ns)时,微通道板探测器的增益稳定,而荧光屏信号强度与入射其表面的电子数量的关系受荧光屏电压影响比较严重.同时,结果表明本方法可以有效校验带电粒子速度成像探测器的效率和信号的相对强度,对使用速度成像技术的实验具有一定的借鉴意义.     

半导体玻璃微通道板的研制

介绍了半导体玻璃微通道板的主要性能，并与传统铅硅酸盐玻璃的相关性能进行了比较。阐述了半导体玻璃的研制工艺，研究了利用半导体玻璃材料制备微通道板的工艺途径，开发了靠玻璃本身体电导性质而无需氢还原工艺的微通道板，即半导体玻璃微通道板。研制出孔径为20μm、外径为12mm的半导体玻璃微通道板，实验利用紫外光电法测试了微通道板的增益、闪烁噪声和成像性能。结果表明新型微通道板具有明显的电子增益和低的闪烁噪声，并且通道表面稳定；利用磷硅酸盐玻璃材料可以实现体导电微通道板的制备。     

硅微通道板电子倍增器的研制

阐述了新一代硅微通道板的主要性能。采用定向离子深度刻蚀技术在2和4硅片上刻蚀了四组不同直径的硅微通道板微孔阵列,分别采用PECVD技术和液体化学沉积两种方法制作了硅微通道板的连续打拿极,从而探索了研制新一代硅微通道板的途径。利用紫外光电法测试了硅微通道板的增益和增益均匀性。实验结果表明,如果进一步改进制备工艺,硅微通道板可以实现较传统微通道板更高的增益和更好的增益均匀性。     

微通道板工作寿命的研究

叙述预测微通道板工作寿命试验过程,指出微通道板工作寿命曲线服从负指数分布。着重利用回归分析方法,建立微通道板工作寿命回归方程,并利用它预测微通道板工作寿命。这种方法不仅适用于二代微通道板的工作寿命预测,也适用于三代微通道板的寿命预测。     

无衍射光莫尔条纹的中心定位方法

无衍射光莫尔条纹被广泛应用在精密测量领域中，实现无衍射光莫尔条纹中心的精确定位是高精度测量的关键。通过对无衍射光莫尔条纹图像特征进行分析，提出了一种无衍射光莫尔条纹的中心定位方法。该方法首先根据光强分布特征，提取莫尔条纹图像中两光斑中心局部同心圆区域；然后进行局部同心圆环检测，确定初始圆心集；再对初始圆心集进行聚类分析确定两光斑中心的初始位置；最后删除异常点并迭代求取两光斑中心较精确的位置，实现无衍射光莫尔条纹两光斑中心的定位目的。理论和实验结果表明该方法能快速、准确地同时确定两光斑中心位置，且误差小于1 pixel。     

点阵列标定模板图像特征点提取方法

在摄像机标定过程中,提取标定模板图像特征点的精度是影响摄像机内外参数标定精度的重要因素。本文根据条纹投影三维轮廓测量实验系统的要求制作了点阵列标定模板,在图像处理边缘理论的基础上,以圆的解析特性为依据,采用坐标转换思想,引进圆系描述点、圆对应关系,运用统计学理论,提出提取点阵列标定模板图像特征点的新方法,并通过实验验证了该方法的正确性和可行性。为下一步的摄像机内外参数求解做了铺垫。     

Focal evolution induced by combination of nonspiral and spiral phase plates

Focusing properties of Gaussian beam induced by nonspiral and spiral phase plates are investigated numerically. The nonspiral phase plate introduces phase singularity to the incident beam, and the spiral one adjusts the radial phase distribution. Intensity distributions in geometrical focal plane show that the parameters of phase plates can alter the intensity distributions considerably. And local dark focal spots may be obtained, the focal spot may evolve into a circle, a two-peak spot, or a curve line, which indicates that the combination of nonspiral and spiral phase plates can be used to form novel focal spots.     

银纳米粒子的SERS效应和SEF效应在微流控芯片光学检测中的应用

银纳米离子的SERS技术和SEF技术的信号检测灵敏度非常高,可以用在微流控芯片的定量分析中。为了提高微流控芯片光学检测技术的检测精度,提出一种在微通道中添加银纳米粒子来增强SYBR GreenⅠ拉曼和荧光信号的方法,并对该方法的原理和增强效果进行了研究。首先,利用准分子激光器在PMMA基板上直写刻蚀出宽200 μm、深68 μm的微通道,接着将制备的银前体溶液加入微通道,通过加热制备出表面增强拉曼（SERS）和表面增强荧光（SEF）基板,接下来对添加银纳米粒子前后的拉曼和荧光信号分别进行对比,进一步研究了微通道中不同浓度银纳米粒子对SYBR GREEN I的拉曼和荧光信号增强效果。添加银纳米粒子后,表面增强拉曼（SERS）实验的增强因子为3.5×10³,添加银纳米粒子的样品的荧光信号强度与不含银纳米粒子样品的荧光信号强度相比,约增加了1倍。结果表明,在微通道中检测SYBR Green I时通过增加银纳米粒子显著地增强了拉曼和荧光信号,这种方法可以用在以SYBR GreenⅠ做染料的微流控芯片检测技术中。     

飞秒电子衍射系统中调制传递函数的理论计算

主要介绍了飞秒电子衍射系统的组成及设计指标. 包括光电阴极、电子聚焦系统、电子偏转系统、双微通道板(MCP)电子探测器等，并给出了基本的设计思路、设计结果. 光电阴极是由位于蓝宝石晶体上面的银膜构成，为了获得足够小的电子束斑以及减小电子上靶时的角度，紧贴栅极后放置一个100μm的小孔，对电子束的形状和大小进行限制. 采用磁电子透镜进行聚焦，电子衍射图样由放置在样品后面的双MCP像增强器进行探测. 在设计计算时，用Monte Carlo方法对光电子的初能量、初角度以及初位置分布进行抽样，用有限元法计算磁透镜 关键词： 飞秒电子枪 有限元法 Monte Carlo模拟 调制传递函数     

微通道板离子探测器

本文综述微通道板作为离子探测器的应用,特别是在时间习行质谱仪中的应用,介绍了国外学者在提高低能离子探测效率方面所作的工作,最后简要描述用微能道板探测各种离子方面的研究成果。     

Development of afterglow time test system for nanosecond fluorescent screen of low-level-light image intensifier北大核心CSCD

The time characteristics of fluorescent screen is one of the important parameters to evaluate the performance of image intensifier. At present, there is no measurement method for the afterglow time of nanosecond fluorescent screen of low-level-light image intensifier. Based on the traditional test scheme of image intensifier afterglow time, a afterglow time test system for nanosecond fluorescent screen was developed. This system used a high-speed signal generator with the sampling rate of 250 MHz to complete the excitation of the laser diode light pulse, and a photomultiplier tube was used with the descending time of 0.57 ns to complete the photoelectric conversion of the fluorescent screen light signal. The weak photocurrent signal of μA magnitude was amplified and converted to a single-terminal differential circuit to complete the AD conversion in AD9684. Then the digital luminance information of the fluorescent screen was stored in the double data rate SDRAM (DDR) unit after field programmable gate array (FPGA), and the host computer sent instructions to read the DDR memory. The USB3.0 high-speed transmission protocol was used to transmit data to the host computer. In the data processing, the Kalman filtering and fast finding falling edge algorithm were used to realize the accurate measurement of noise filtering from collected data and afterglow time. The test results show that the proposed afterglow time test system for nanosecond fluorescent screen can effectively test the image intensifier with ultrafast optical characteristics. The afterglow test results of P47 phosphor reaches 118.094 4 ns, and the repeatability reaches 2.08%. © 2022 Editorial office of Journal of Applied Optics. All rights reserved.     

介质阻挡放电中单晶胞白眼斑图的光谱研究

在介质阻挡放电系统中,空气和氩气混合气体的实验条件下,第一次实现了只具有一个单元结构的白眼斑图。该斑图的结构从中心位置向外依次为：中心点,围绕中心点的环和环外六个点。由于出现该单晶胞白眼斑图时的电压较低,而本实验采用的水电极中的水的比热容大,具有良好的吸热性,这使斑图在放电过程中放电气隙间的气体的温度没有升高,并且放电现象没有发生变化。因此在实验过程中,单晶胞白眼斑图在长时间放电的情况下并没有使其等离子体状态发生改变。由普通照相机所拍摄的图片可以看到,单晶胞白眼斑图的中心点,围绕中心点的环和环外六个点的亮度有明显不同。在不同压强下该斑图的稳定性有所不同,并且中心点,围绕中心点的环和环外六个点的亮度随压强的变化有所不同。鉴于此,本实验采用了发射光谱法,研究了单晶胞白眼斑图中不同位置处(中心点、环及外围六个点)的等离子体温度随压强的变化关系。其中,分子振动温度使用氮分子第二正带系(C3Π_u→B3Π_g)的发射谱线来计算;电子激发温度利用氩原子763.26 nm(2P₆→1S₅)与772.13 nm(2P₂→1S₃)两条谱线强度值进行比较的方法进行研究;电子密度利用氩原子696.57 nm(2P₂→1S₅)谱线的展宽来测量。发现在同一实验条件下,单晶胞白眼斑图的中心点的电子激发温度、电子密度和分子振动温度均最低,环外六个点相应的电子激发温度、电子密度和分子振动温度次之,环相应的电子激发温度、电子密度和分子振动温度均最高;随着气体压强从40 kPa增大到60 kPa,单晶胞白眼斑图不同位置处的电子密度增高但分子振动温度和电子激发温度均降低。本实验结果有助于进一步研究自组织斑图形成的机制。     

基于荧光双色比例的变压器绝缘油放电击穿故障诊断模型研究

传统变压器绝缘油品质荧光分析检测方法是利用荧光分光光度计采集油样本全谱段荧光光谱,根据不同老化程度绝缘油的全谱荧光特征变化建立变压器运行状态诊断模型.针对传统荧光方法中光度计体积大、价格昂贵以及因光谱采集时间长无法实现实时监测等问题,提出一种基于荧光双色比例的变压器绝缘油品质检测方法,提取荧光特征双波段信息并建立变压器...