在发射式电子光学系统中,光电子速度分布对像品质的影响(Ⅱ)

本文是在上一篇论文的基础上,进一步讨论了更接近实际情况的面源,在只有中心像差存在时,在极限像平面附近的像平面上的强度分布及分辨距离等问题。针对不同的光电子初能量分布,并且假定角度分布仍满足Lambert定律,可以找到电子像最清晰的像平面位置及其分辨直径、分辨宽度。这些分辨距离没有统一的标准值,它们与电子的初能量分布、发射面源的几何形状、以及像平面的位置等有关。在具体计算之后,我们发现分辨直径、分辨宽度等理论极限值比Арцимович院士不考虑强度分布所得到的分辨距离要小一个数量级。本文中关於最小分辨距离的计算结果可以作为装置和改进发射式电子光学系统的依据。     

在发射式电子光学系统中,初速度按麥克斯韋分布时像的品质

前两篇论文是基於Арцимович-Recknagel公式,讨论了轴对称发射式系统中光电子初速度分布对於电子像品质的影响。本文在同样的基础上,但假定电子的初速度是按麦克斯韦分布,讨论了对应於点源和简单几何图形的面源所形成的电子像的强度分布,以及它们的分辨距离。不仅热电子发射可以用麦克斯韦分布描写,而且二次发射及光电发射也可以近似地用麦克斯韦分布描写。因此,本文的结果也可以用於光电发射及二次发射的浸没电子光学系统。具体计算的结果表明分辨距离的理论极限比Recknagel所获得而为大家所公认的结果(δ=4(kT)/(eE),不考虑强度分布的影响)要小一个数量级,其数值舆面源的几何形状有关,也舆像平面的位置有关。本文所得的公式舆结果可以应用於均匀平行的电磁场系统;并且对Wendt的论文提出一些意见。最后,对加速电源设计的要求略加讨论。     

康普顿相机的成像分辨分析与模拟

相较于传统的γ射线的成像系统,康普顿相机的高效率优势使其在重离子放疗的实时监测中极具潜力.中科院近代物理研究所已经建成一座具有完全知识产权的重离子治癌示范装置,且正在进行全国范围的推广.鉴于重离子治癌的广阔前景,本工作对康普顿相机的成像分辨本领进行了分析和Geant 4模拟,并根据反投影算法进行了图像重建.分析及模拟结果显示,当探测单元的位置分辨为2 mm,其导致的成像分辨与能量分辨为5%时导致的成像分辨相差约10%.对于几百keV的γ射线,探测器的相对能量分辨很容易好于1.0%.因此,相较于能量分辨,探测晶体单元的位置分辨本领对重建图像的质量起主导作用.     

硅石墨烯g-SiC_7的Si分布和结构的第一性原理研究

硅石墨烯(siligraphene)作为石墨烯和硅烯的复合物,由于其具有石墨烯和硅烯不具备的许多优异性能而受到了广泛关注.Siligraphene的性质与Si原子的分布以及它的结构密切相关,但是目前对siligraphene的研究主要限于Si的规则分布和具有高对称性的平面结构.为了超越这些限制,本文基于密度泛函理论研究了 siligraphene g-SiC_7所有可能的Si分布及其平面和非平面结构.首先从g-SiC_7的35960种Si分布中筛选出了 365种不等价的Si分布,然后针对每个不等价的Si分布,比较了平面结构和非平面结构的稳定性.就Si分布而言,Si原子倾向于聚集在一起以降低能量,而更分散的Si分布通常具有更高的能量;就结构的平面性而言,研究发现存在很多的非平面结构,其能量明显低于平面结构.在所有可能的Si分布中,仅有8个平面结构对面外扰动是稳定的.本文进一步研究了能量最低三种结构的动力学、热力学和机械稳定性,发现它们都是稳定的.能带计算发现,尽管能量最低的几种结构存在明显的翘曲,它们在第一布里渊区中两个狄拉克能谷仍得以保留,并且在狄拉克点处打开了相当大的带隙.本文计算了其贝里曲率,发现在不等价狄拉克能谷处的贝里曲率是相反的,这表明系统具有能谷自由度.研究表明,siligraphene倾向于具有更集中的Si分布和翘曲结构,并且最稳定的结构具有良好的电子性质.     

飞秒条纹变相管的设计

设计了一种飞秒条纹变相管.采用静电聚焦,用Monte Carlo方法对光电子的初能量、初角度以及初位置进行抽样;用有限差分法计算阴极和栅极之间以及偏转板之间的电场分布;用四阶Lunge-Kutta法模拟跟踪大量（3000个）光电子的运行轨迹;统计分析了3000个电子在最佳像面上的时间分布、位置分布;给出了变相管的空间调制传递函数、时间分辨能力等基本参量.其时间分辨能力可望达到290.4 fs.     

电磁复合聚焦—偏转球面阴极透镜的相对论象差理论

本文应用变分原理研究了电磁复合聚焦-偏转球面阴极透镜的相对论象差理论。在考虑阴极面逸出电子具有一定的初能量和初角度分布,物场和象场弯曲以及阴极面上磁场和横向电场不为零的情况下,导出了任意理想象面上的一级近轴横向象差和包括色球差在内的全部三级几何横向象差,以及各种特殊类型象差系数的明显表达式。本文导出的象差公式不仅普遍适用于宽束和细束阴极透镜,而且普遍适用于相对论或非相对论,阴极和屏为球面或平面时的各种情况。本文以复数描写轨迹,用矩阵表示象差,形式简洁,适合于计算机计算。 关键词：     

关于光学仪器分辨本领的几个问题──备课扎记

光学仪器的分辨本领,通常是由夫琅和费衍射求得最小分辨角 但是,我们经常会遇到一些形式略异的公式,特别是式中的系数有的是0.77或0.5.此外,(1)式中的a究竟应该用光学仪器的哪一个通光孔的半径?在讨论显微镜的成象时,为什么也可以用夫琅和费衍射计算分辨极限呢?这些问题都曾经是使笔者在备课中感到困惑的问题. 1.光学仪器的成象与夫琅和费衍射 由于衍射现象,即使光学仪器不存在象差,物面上的一个点在象面上也会形成一个光斑.如何计算这个光斑的大小和强度分布呢? 在圆孔的夫琅和费衍射中,可以算得光斑的强度分布为利用贝塞耳函数的性质,不难…     

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。     

小型条纹管时空分辨及增益特性研究

围绕小型条纹变像管,数值研究了光电阴极发射的光电子的初始能量及球面阴极曲率半径对物理时间分辨率及时间畸变的影响.结果表明:物理时间分辨率受光电子初始能量影响较大,受阴极曲率半径及离轴距离影响较小;离轴距离越大,时间畸变越大;平面型光电阴极在离轴8mm的物点处,时间畸变大于40ps;随着阴极曲率半径的减小,时间畸变逐渐由正值变为负值;当阴极曲率半径为70mm时,条纹管在整个阴极工作狭缝16mm内的时间畸变小于8ps;同时,在4.3ns全屏扫描时间条件下,光电阴极发射的狭缝像在荧光屏上几乎没有弯曲,且即使在离轴8mm的物点处,光电阴极空间分辨率仍可高达25lp/mm@MTF=10%.此外,实验测试了条纹变像管的静态空间分辨率、阴极积分灵敏度及条纹变像管的亮度增益特性.测试结果显示:光电阴极中心处空间分辨率高于28lp/mm,边缘处高于18lp/mm;阴极灵敏度为178μA/lm,亮度增益高于12,远高于具有相同探测面积的皮秒条纹变像管的亮度增益(亮度增益仅为0.5),在条纹管激光雷达领域具有较强的弱信号探测能力.     

脉冲强流电子束的发射度测量

本文描述了利用多孔板测量脉冲强流电子束发射度的原理和方法。考虑了空间电荷和轴向磁场对测量的影响。实验参量是阴极形状、阳极网孔、二极管距离和电压、电流幅值。在直线感应加速器上、用天鹅绒平面阴极和腐蚀的钨网阳极,当束能为1.32MeV、束流为2kA时,测得均方根发射度ε_(rm)=79cm.mrad,相应规一化亮度B_n=4.8×10~3A/(cm.rad)~2。     

电子碰撞诱导原子从低激态向高激态弛豫

本文根据空心阴极放电中电子能量分布的物理图象,分析了原子从低激态向高激态弛豫的可能途径。建立高低激态集居数密度增量的关系。讨论高激态集居数密度增量获得可观量的条件。根据此条件分别选取钠原子的基态3s~2S_(1/2)和铜原子的亚稳态4s~2D_(3/2)为与激光共振的下能级,并激发具有较大自发发射几率的3s~2S_(1/2)→3p~2P°_(1/2)(和3p~2P°_(3/2))和4s~2D_(3/2)→4p~2P°_(1/2)跃迁,在远离上能级的高激态上观测到敏化荧光,并精确测得这些态的自发发射系数比值,而在更高激态上没有观测到敏化荧光,表明讨论中提出的条件是合理的。     

傅里叶变换光学基本原理讲座 第八讲 点扩展函数与光学传递函数

一、关于光学系统的象质评价问题 对于显微镜、望远镜、照相机一类光学仪器,人们要求它们尽可能完善地成象,即要求象面上的光强分布尽可能准确地反映物面上的光强分布.怎样评价象质的优劣,这是一个很复杂的问题.在几何光学中,人们用光线追迹的手段,研究各种几何象差.但在实际成象过程中,即使是较简单的三级象差理论给出的五种象差,也是同时并存的.人们又曾在波动光学中根据衍射的理论讨论过仪器的象分辨本领,用能分辨测试板上两条刻线的最小极限距离来衡量镜头的好坏.然而实际问题是复杂的,镜头某一两个简单的指标都不足以全面地评价它的性…     

实际光栅系统的分辨本领

本文指出了传统的光栅分辨本领Ｒ＝ｋＮ只是在光源狭缝无限细的情况下的极限值。当光源狭缝还有一定宽度Ｗ时，衍射条纹将增宽，相应最小分辨角Δθｋ将增大，实际光栅系统的分辨本领将减小。文章运用衍射理论，给出了实际光栅系统分辨本领的修正公式。在实验中，在不同光栅宽度Ｄ的情况下，用ｋ＝１级衍射条纹，当测量恰能分辨钠黄光的双线结构的光源缝宽Ｗ时，这时光栅系统的分辨本领是λ／δλ≈１０００，与修正公式计算的理论值一致。     

环型孔成像系统在部份相干光照明下对两个点物之分辨

在部份相干光照明下的环型孔成像系统，对两个点物之分辨，按照Ｓｐａｒｒｏｗ判据作了分析和研究，将两点之分辨作为两个参数的函数进行讨论－其一为照明光的空间相干条件，其二为环型孔的中心阻挡，在与圆型孔和完全相干照明的情况比较之后指出，环型孔和部份相干照明情况具有更高的两个点物的分辨本领。     

光电子的初能量分布与角度分布

本文利用了Nottingham关於透射系数的经验公式,将DuBrige的不考虑反射效应的光电子初能量分布理论加以推广。由於详细地考虑了表面位垒对发射出来的电子所起的折射作用,因此不仅讨论了光电子的初能量分布与法线能量分布,而且也讨论了角度分布。这些讨论都假定发射面是理想的金属表面,没有碎鳞效应;金属内部的电子满足费密-狄喇克(Fermi-Dirac)统计分布;并假定入射光为固定强度的非偏振的单色光。本文中所获得的光电子初能量分布公式相当简单,而且比已往的理论更符合实验结果。光电子的角度分布曲线呈蛋状,大的一端向外,这舆Ives的实验结果相符。如果表面的反射效应不存在,那么角度分布满足馀弦定律。其他如光电流的光谱分布、球形电容器(其中心的小电极为光电阶极)在阻滞场下的伏-安特性曲线的理论公式,以及法线能量分布和理想平行板电容器在阻滞场下的电压-雷流特性曲线的理论公式也都曾加以讨论。     

影响阳极杆箍缩二极管窗口前向辐射剂量的因素

简介了杆箍缩二极管(RPD)基本物理过程,从轫致辐射方向性、二极管能量耦合、电子箍缩效率、二极管构型等方面综述了国内外对RPD窗口前向辐射剂量影响因素的研究进展,报道了相比于石墨阴极,采用LaB6爆炸发射阴极RPD在相同实验条件下使得距离光源1 m处辐射剂量提高12%以上的实验结果,并进一步讨论提高RPD辐射剂量的可能技术途径。     

一维时空分辨x射线辐射功率测量系统

采用狭逢、红光闪烁体、光纤阵列、条纹相机、像增强器等元件组成x射线辐射功率时空分辨测量系统，该系统具有对x射线能量响应平坦，可有效屏蔽本底光干扰的优点，在喷气Z pinch实验中成功获得内爆等离子体x射线辐射的轴向分布图像.文中对系统结构、参数和使用情况进行了介绍，对测量结果进行了讨论. 关键词： Z pinch x射线 时空分辨 图像     

基于光电子脉冲展宽的高时间分辨成像技术

为获取超快光脉冲信号,提出了一种基于光电子脉冲准线性展宽的高时间分辨二维成像技术。利用高频时变电场的线性工作区加速光电子脉冲信号,通过优化阴极激励源的电参数,选择光电子进入加速区的时刻实现光电子脉冲的准线性展宽。利用曝光时间100ps的门控选通微通道板在脉冲展宽模块的记录面进行选通曝光成像,实现高时间分辨的二维成像。为改善系统的空间分辨和成像畸变,添加轴向聚焦磁场解决电子漂移区中由电子空间电荷效应引起的时间和空间弥散,对于能量4 keV、出射角0.1°的电子束,聚焦磁场的最佳强度为0.057 T,此时阴极中心位置的空间分辨可达5 1p/mm,阴极边缘位置空间分辨稍差。基于光电子脉冲准线性展宽技术,可将漂移距离50 cm,初始脉宽10 ps的电子脉冲展宽10倍,从而可将门控MCP探测器的时间分辨提高1个量级(即10 ps以内)。     

时间展宽X射线分幅相机空间分辨特性

利用Monte Carlo方法、有限元法和有限差分法建立了时间展宽X射线分幅相机的理论模型,对相机静态空间分辨特性进行了理论研究。当光电阴极的电压为-3kV,采用三个磁透镜,成像倍率为2:1时,相机的静态空间分辨率优于110μm.研究了空间分辨率与发射位置、阴极电压、磁聚焦透镜数量的关系.模拟结果表明,发射位置离中心越近,阴极电压越高,磁聚焦透镜个数越多,空间分辨率越好.此外,平面的光电阴极经磁聚焦透镜成像后,像面不是一个平面而是一个曲面.     

飞秒时间分辨的能谱分析光电子显微镜：异质结超快载流子动力学测量

本文成功搭建了一套集成了能谱分析功能的时间分辨光电子显微镜系统(TR-PEEM),能够对电子密度分布进行时间分辨和能量分辨的成像.这套4D显微镜在空间、时间、能量多维度获取电子动力学信息提供了前所未有的手段.本文使用184 fs的时间分辨、150 meV的能量分辨和优于150 nm的空间分辨对半导体进行了测量,在Si(111)表面的Pb岛上获得了微区光电子能谱和能量分辨的TR-PEEM图像.实验结果表明,这套系统是进行异质结载流子动力学观察的有力工具,有助于在亚微米/纳米空间尺度和超快时间尺度上加深对半导体性质的理解.