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光电子速度分布对像质量的影响(Ⅰ)

本文讨论了对应于不同的光电阴极的点源在各种像平面上所产生的强度分布,这些像平面都在高斯像平面附近;也讨论了分辨距离,并找出具有最好分辨本领的像平面位置。焦散面的情况也曾讨论到。 本文指出,由于考虑了能量分布与角度分布,所有这些情况的最小分辨距离都比目前公认的数值小。例如在初能量按抛物线分布的情况下,δ_(0.5)=0.18ε_(max)/E。所有这些讨论都是基于公式,因此所有结果可以用在任何发射式系统,甚至有磁场存在,假如在阴极面上磁场强度为零或很弱。 在这篇论文中曾对Septier于去年发表的关于柱形透镜的分辨本领的论文进行评论。     

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。     

面源电子枪灯丝的热均匀性分析和设计

测试像增强器荧光屏的亮度均匀性，需要能够发射均匀电子的面源电子枪，设计面源电子枪要对灯丝各点发射的电子数量、电场分布、电子轨迹,以及均匀电子垂直轰击荧光屏几个方面进行理论分析和计算。指出在真空系统中面源电子枪灯丝的热均匀性是使灯丝各点发射的电子数量相等的先决条件，也是灯丝造型设计首先要解决的问题。在真空系统中，热辐射是影响面源电子枪灯丝各点温度的主要因素。参考相关资料，对热辐射均匀性进行了理论分析，推导出3种几何形状的热辐射公式；通过计算和比较，得出了锥状螺旋灯丝的热平衡较好的结论，为下一步电场分析和电子轨迹分析做好了准备。     

麦克斯韦分布适用的范围

气体由大量的分子所组成,因为其数量很大,需要用统计方法来描写其无规则的热运动,麦克斯韦速度分布描写了这种寓于分子的无规则热运动中的统计规律性,应用麦氏分布可以导出气体的许多宏观的热性质。因此,对于麦克斯韦分布适用范围的理解就显得十分重要。 多数的著作仅笼统地说麦氏分布描写气体分子的速度分布,并未明确说明它适用于理想气体或非理想气体。也有一些教科书明确指明麦氏分布仅适用于理想气体。我们以为麦克斯韦分布也是适用于非理想气体的。现证明如下: 对于处在平衡态的气体,可以用吉布斯的正则分布来描写体系处在dD=dPl…dP…     

利用H_β线的Stark加宽计算激光诱导Cu等离子体的电子密度

在潮湿空气中,用Nd:YAG脉冲激光器产生的1.06 μm激光烧蚀金属Cu靶产生等离子体,并观测了其空间分辨的发射光谱.依据光谱线波长、相对强度等参数估算了沿靶面法线不同位置等离子体的电子温度.在此基础上,由H_β线的Stark加宽、分别用三种方法计算得到等离子体的电子密度.讨论了电子温度和电子密度沿靶面法线的空间分布特征.结果分析表明:利用环境气体的谱线测量复杂元素等离子体电子密度的方法是可行的.在距离靶面1.0 mm的空间位置附近电子温度骤然降低、电子密度具有最大值的现象可以从激光诱导等离子体产生机制的角度得到定性解释.     

空间电荷存在时旋转对称电子光学系统的像差

本文从光程函数的概念出发,讨论了由於不同因素所引起的空间体电荷对系统成像质量所起的影响。我们假定空间电荷是按旋转对称分布,且是解析函数。利用了变分原理,并以简正形式来处理。获得了在有空间电荷存在时系统的各种特殊形式的像差公式。     

高相干超快电子源研究进展

以原子级时空分辨监测物质的动力学行为并从最根本层面理解自然界中的微观基本过程一直是飞秒物理、飞秒化学以及飞秒生物学研究的目标.时间分辨电子衍射巧妙地结合了抽运-探测技术和电子衍射技术,可实现直接"观察"和"冻结"类似的超快过程.然而,目前常用的超快电子探针的横向相干性仍受到电子源的初始尺寸、有效温度、能量弥散以及电子间固有库仑排斥的限制,还很难分辨化学和生物相关的复杂有机分子.近年来大量研究工作都集中在发展高相干的超短电子源,其不仅对时间分辨电子衍射研究起到推动作用,也将极大地促进超快电子显微镜、相干衍射成像以及叠层成像等的发展.本综述以相干性为主线,介绍了几种常用平面阴极光电发射源的研究进展,并从产生机理、独有特性和实验成果方面讨论了尖端发射源和冷原子电子源这两类新型的高相干超快电子源,最后对衍射技术的相干性发展和未来应用进行了展望.     

基于光电成像系统最小可分辨对比度的扩展源目标作用距离模型

可见光/近红外光电成像系统的作用距离预测是实际系统总体设计的重要环节.为了使系统的预测及性能评价更准确.研究了光电成像系统对扩展源日标的作用距离预测方法,给出了最小可分辨对比度(MRC)的定义及其测量方法,提出了基于MRC的作用距离模型;通过结合实际系统分析,讨论了模型的计算过程及其特点.由于综合考虑了,日标与背景特性、环境路径和大气特性、光电成像系统特性以及人眼视觉特性等因索,提出的作用距离预测方法较传统基于瞬时视场(IFOV)的极限分辨角方法更为合理科学,可有效地进行陆上、海上以及航空航人遥感等可见光/近红外光电成像系统的性能评价.     

凝视型水下激光成像后向散射光理论模型研究

建立了后向散射光在二维光敏面上能量分布的理论模型,结合典型水下激光成像系统,提出用像面表观衬比度来评价系统极限探测距离的方法,并推导了计算公式;通过选取水下激光成像系统的典型参量进行模拟计算,进一步讨论了系统主要组成部分的相对位置对像面表观衬比度分布的影响;得到像面表观衬比度与目标距离的关系曲线以及系统极限探测距离随海水衰减系数的变化曲线,从而估算出不同水质条件下系统的极限探测距离。模拟仿真数据与实际实验结果基本一致。     

高分辨率可见光相机作用距离的估算

根据光电系统点目标探测概率、虚警概率公式,从信号和噪声的统计特性出发,推导了可见光相机对点源目标的作用距离公式.并综合考虑人眼的目标发现能力、目标的亮度对比度、观察等级和探测概率的要求,计算出面源目标的作用距离.为了便于计算,编制了相应的软件,并以高分辨率可见光相机为例,通过计算实现了对高分辨率可见光相机点源、面源目标的作用距离的估算.     

场共轭数值模拟研究

给出了一种考虑光源的强度分布后用两个变形镜头实现场共轭的算法,并对高斯光束进行了数值模拟,结果表明这种算法是有效的。变形镜平滑的表面可以剔除相位局部跳变,明显改善光强分布。对高斯光束,发射面相位面形状十分简单,易于用变形镜构造。本文还讨论了两变形镜之间距离的影响,最后指出如何改进现有算法。     

金属UV光敏薄膜的实验研究

介绍了金属Au和Al薄膜的制备方法，研究了其UV光电发射特性，并做了寿命实验。给出了在真空中以及放在大气中光电发射衰减的情况。指出了其在大气中达到一个稳定值之后，再反复多次暴露于干燥大气时仍存在一个稳定光电发射周期的特点，可长达数月。金属薄膜有一个最佳膜层厚度，这与光电发射逸出深度、膜层结构等密切相关。近年来光电子成像器件发展非常迅速，急需光电发射均匀的面电子源，因此在微通道板的特性测试和像管的动态模拟中，Au和Al金属薄膜成为被优选的对象。     

金阴极及其在真空成象技术中的应用

本文介绍了金阴极制备工艺和光电发射特性;提出了金阴极作为面电子源的独具特点;给出了其在MCP特性测试和紫外象管及电子光学系统模拟中的应用。     

光电成象器件第六次国际讨论会简报

会议是1974年9月9—13日在伦敦开的。会上讨论了材料(例如光电阴极、存贮靶面、次级电子发射体、磷光体)、电子管工艺、以至完全的成象系统及其应用。 近年来在改进光电阴极方面做的工作比     

高速摄影中的电子光学

本文简要地回顾了光电成象器件在高速摄影中应用的历史,着重论述了该器件中所用的电子光学系统的特点和需要解决的特殊问题,像光电发射的统计涨落问题,非稳态空间电荷效应问题,时空传递特性问题以及电子光学图象处理问题等。本文还介绍了为落足高速摄影,特别是微微秒诊断技术要求的典型电子光学系统。最后讨论了今后的发展趋势和需要进一步研究的课题。     

用类比法推导分子平均自由程公式的关键问题

为了指出部分学生在用类比法推导分子平均自由程公式时出现的错误并给出正确的推导,采用弹性刚球模型讨论分子之间的相互碰撞过程。用类比法推导分子的平均自由程公式,要解决的关键问题是推导分子的平均相对速率服从麦克斯韦速率分布律。平均相对速率是平均相对速度的大小,因此先由麦克斯韦速度分布律导出处在平衡态的混合理想气体分子相对速度的分布函数,并得出相对速度瓫r也服从麦克斯韦速度分布律,再取特殊情况即得出同种分子碰撞的相对速度分布函数。然后根据麦克斯韦速度分布函数和速率分布函数的关系,导出平均相对速率服从麦克斯韦速率分布律。     

负电子亲和势GaN真空面电子源研究进展

结合国内和国外的最新研究成果,论述了目前在NEA GaN真空面电子源研究方面的现状. 从光电发射理论、表面净化方法、阴极激活工艺、光谱响应测试以及材料本身特性等方面针对GaN真空电子源的研究取得了一定成绩:初步研究了NEA GaN电子源的光电发射机理;给出了可获得原子级清洁表面的净化方法;采用Cs或Cs/O对GaN材料进行了有效激活;测试了GaN真空电子源材料的光谱响应;探讨了影响电子源量子效率的材料特性. 指出了下一步研究需要关注的内容. 关键词： NEA GaN 电子源 光谱响应     

微小孔衍射——近场光学理论

推导了圆孔衍射公式，该公式不受孔径大小和到屏距离的限制，可以作为近场光学的理论。它满足麦克斯韦方程标量形式和基尔霍夫边界条件，包括传播波和衰减波。数值计算表明，此结果优于用Ｂｅｔｈｅ模型所得到的近场理论的结果     

低照度成像组件的最小可分辨率对比度测量及其作用距离模拟

搭建了一套光电成像系统的最小可分辨对比度测试实验系统,并对MTV-1881-EX型低照度CCD和NOCTURN XL型超低照度CMOS成像系统的最小可分辨对比度进行了测量,分析了对应两款低照度成像组件在相同焦距、相同瞬时视场、相同视场条件下的作用距离,结果表明:1)超低照度CMOS成像组件具有更好的低照度成像质量;2)基于最小可分辨对比度的作用距离模型由于考虑了系统信噪比、调制传递函数和景物对比度等因素,可更有效地预测光电成像系统的作用距离;3)在相同瞬时视场或成像视场条件下,超低照度CMOS成像系统具有更佳的作用距离.本文方法对于拓展基于最小可分辨对比度的光电成像系统作用距离模型的应用具有重要的作用.