变像管同步扫描相机的理论分析

本文主要讨论了变像管同步扫描对皮秒弱光现象诊断理论依据,从噪声理论出发,导出了这种相机的探测方程和最小可探测光功率密度的表达式,同时用概率论和数理统计的方法研究了这种相机的极限时间分辨率,并用蒙特卡洛模拟方法计算了其时间传递函数。分析表明,该类相机的最小可探测光功率密度约为10¹²W/mm,时间分辨率较单次扫描机更高。     

皮秒同步扫描相机系统的研究

皮秒同步扫描相机系统主要包括皮秒同步扫描变像管、同步扫描线路和CPM激光器。皮秒同步扫描变像管在保证时间分辨率和空间分辨率的同时,着重对偏转系统进行了改进。不仅要使其偏转灵敏度大幅度提高,而且要设法减小其极间电容、引线电感和趋虑效应,从而提高了其品质因数,使其对扫描线路的功率要求大幅度减小。所研制的     

高灵敏可见／紫外条纹相机的最小可探测能量密度

分析了影响条纹相机最小可探测能量密度的主要因素，通过采用两级增强器级联的方法降低了条纹最小可探测能量密度。利用超短激光脉冲经过标准具后形成一个能量等比衰减的脉冲序列，对ＺＰＴ－３Ｋ紫外／可见皮秒条纹相机的最小可探测能量密度进行了测量。测量表明：相机最小可探测能量密度在可见波段（５３２ｎｍ）达１×１０－１３Ｊ／ｃｍ２。     

一种新型可见光条纹相机标定系统

本文提出了一个以亚皮秒脉冲光源——半导体激光二极管为核心而研究的一台扫描相机标定系统,该系统能对相机的时间分辨率、扫描速度、扫描线性、触发晃动以及相机的最小探测能量等参数进行标定。     

全光固体条纹相机的理论及其静态实验研究

全光固体条纹相机采用空间调制抽运光激发平板波导光偏转器,通过精确控制抽运光和信号光之间的时间延迟,实现对入射到波导芯层信号光的偏转扫描.它能有效解决传统变像管条纹相机因空间电荷效应造成的动态范围降低以及光电阴极材料在红外波段探测受限等问题,且结构简单,系统稳定性高,理论时间分辨率可达皮秒甚至亚皮秒量级.本文围绕全光固体条纹相机的核心部件—–AlxGa1-xAs/GaAs/AlxGa1-xAs平板波导光偏转器,研究了在带填充效应、带隙收缩效应以及自由载流子吸收效应作用下GaAs折射率的变化情况;在GaAs折射率变化达到0.01量级,信号光束斑大小和波导宽度之比p=0.5时,得到系统的理论时间分辨率为2 ps;按照静态实验条件求得的理论空间分辨率为17 lp/mm,实验结果显示其值为9 lp/mm.     

X射线皮秒变象管扫描相机时空分辨率测量

X射线皮秒变象管扫描相机是一种应用变象管技术测量X射线波段脉冲辐射而能达到皮秒级时间分辨率和微米级空间分辨率的时空测试系统,是高功率激光打靶产生等离子体诊断的有力工具。时间分辨率和空间分辨率是X射线皮秒变象管扫描相机最基本的性能参数。这些参数的测量有其不同于可见光扫描相机的特殊性。     

超短光脉冲波形对门模单光子探测的影响

采用两种不同的皮秒光脉冲波形进行了门模单光子探测实验.测量了单光子探测效率随探测器和超短脉冲光源之间的同步延迟细微调节时的变化曲线.结果表明：光脉冲波形直接影响光子到达时间与门脉冲时间窗口之间的精确同步和探测效率,使用其中一种脉宽较短的皮秒光脉冲时探测效率比使用另一种脉冲提高了约9%.     

超短光脉冲波形对门模单光子探测的影响

采用两种不同的皮秒光脉冲波形进行了门模单光子探测实验.测量了单光子探测效率随探测器和超短脉冲光源之间的同步延迟细微调节时的变化曲线.结果表明:光脉冲波形直接影响光子到达时间与门脉冲时间窗口之间的精确同步和探测效率,使用其中一种脉宽较短的皮秒光脉冲时探测效率比使用另一种脉冲提高了约9%.     

一种新型皮秒同步扫描变像管

本文将报道一种新型皮秒同步扫描变像管理论和实验研究结果。皮秒同步扫描变像管所研究的对象是超快速弱光现象,由此而引起的瞬态空间电荷效应可略而不计。根据这一特点,我们设计了一种电子光学系统,其最高工作电压只有5kV,其偏转灵敏度增至12.4cm/kV,较国外管型高出2.5倍。这将使其扫描线路的输出功率大大降低,从而不     

BWS—5KⅡ型变象管皮秒扫描相机

本文介绍一种带有读出系统的变象管皮秒扫描相机。改进了光学系统,提高了可探测灵敏度达到10~(-12)J/cm~2,扩展了变象管的光谱响应范围从4000A～8500A,扩大了相机的使用范围,有三种可更换的扫描插件:扫描速度从45mm/ns到0.04mm/ns,复盖皮秒、纳秒和毫秒范围。实时图象解析数据读出系统具有64窗口,512×64点阵象元的微机软硬件处理系统,有绘图仪、打印机、磁带记录外部设备并备有与其它计算机相联接的接口,以便进行计算机处理。     

变像管皮秒分幅和飞秒扫描相机的实验研究

本文将描述两种变像管皮秒分幅相机和一种飞秒扫描相机的设计特点、动态测试方法和实验结果。第一种变像管皮秒分幅相机采用了交叉点扫描多光栏分幅的方法,其变像管具有长加速电极和短阳极的静电弱聚焦系统与偏转灵敏度高、偏转像质好的偏转群体结构;其超快速控制电路只需一个光电开关斜坡电压脉冲发生器和一个特殊设计的脉冲成形网络即可送出具有合适时间关联的4对正负极性三角波和一对正负极性的单台阶液电压脉冲。实验表明,该相机在提供6幅分幅图像的情况下,每幅图像全曝光时间为80ps,除 3～4幅图像间的时间间隔为680ps外,其余均为160ps,动态空间分辨率达到5.51p/mm。第二种变像管皮秒分幅相机采用快门式分幅方法;其变像管采用行波偏转系统,内增强MCP做成带状线结构,并具有输入输出阻抗变换器,其三台阶波和快门脉冲序列均由光电开关电路和脉冲成形网络产生。该相机在提供三幅分幅图像的情况下,每幅图像全曝光时间为660ps,画幅之间的时间间隔均为4ns,动态空间分辨率为5.5lp/mm。飞秒扫描相机采用MCP内增强飞秒扫描变像管、具有负时间畸变的中继透镜和无触发晃动的光电开关扫描电路。实验证明,该相机在时间分辨率为500fs时,其动态范围为30;当时间分辨率为1.2ps时,其动态范围可达500;无扫描图像弯曲现象,触发晃动为±2ps.     

软X射线皮秒变象管扫描相机

在激光核聚变的研究中,在加热压缩靶球发生内爆时所产生的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、各种不稳定的形态及这些参量随时间变化的信息。然而,产生X射线的过程是皮秒量级,受激光脉冲照射的靶球直径仅100微米,所以,需要有皮秒量级时间分辨及微米量级空间分辨的X射线诊断手段。软X射线皮秒变象管扫描相机就是应此需求而研制的。它是X射线波段时间分辨率最高的探测分析仪器,且具有高的空间分辨能力。把这种相机与X射线谱仪结合,构成照相记录的瞬时X射线谱仪;与X射线针孔成象系统相配合可测定空间分辨一维图象随时间变化的情况。     

基于探针光调制的皮秒分辨X-ray探测方法与实验

高能密度物理研究中涉及许多单次皮秒现象的诊断测量, 然而对单次X-ray脉冲形状、X-ray与激光脉冲的皮秒精度同步依然是极具挑战的课题. 传统行波选通分幅相机受电子渡越时间限制, 难以突破40 ps时间分辨极限. 本文围绕半导体中光学探针光的全光调制效应, 提出一种以低温GaAs材料为基础, 实现皮秒时间分辨X-ray探测的新方法, 详细阐述了该探测器的工作机理、器件参数设计和时间分辨能力. 通过飞秒激光打靶实验, 验证了其概念设计的正确性. 结果表明该探测器具有约1.5 ps时间响应和10 ps时间分辨能力, 通过材料优化可将时间分辨提升 至1 ps以内.     

中国科学院西安光机所科技成果介绍之三

BWS—5K皮秒(10^-12)扫描相机是一种利用变相管实现具有皮秒时间分辩能力的高性能仪器。它是由扫描变象管、光学系统、精密机械、电子技术和微机技术等结合而成。它可以记录单次超短光脉冲,从而研究目标一维尺寸的快速变化和发光强度随时间的变化;并可以与光谱仪相结合,构成照相记录的瞬态光谱仪。     

用于双光子激发荧光寿命显微成像的高重复频率皮秒扫描相机

建立了一台基于新研制的高重复频率皮秒扫描相机的双光子激发荧光寿命显微成像系统,重点介绍所研制的高重复频率皮秒扫描相机。为了在高时间分辨力的同时扩大时间测量范围,实现大面积两维空间高时间分辨取样测量,从而提高采样速率和更有效地发挥扫描相机的作用,设计和研制了一种大面积、高时间分辨力扫描变像管和一种重复频率高达1MHz的斜坡电压扫描电路。基于上述关键部件所研制的扫描相机具有重复频率高、扫描速度可调、时间分辨力高、工作面积大、非线性低、触发晃动小等优点。用钛宝石飞秒激光器作为激光脉冲源,通过脉冲提取器将76MHz的高重复频率降低为1MHz,采用可调延时器和标准具对扫描相机的时间分辨力、扫描速度和非线性进行标定。该系统的时间分辨力达到6.5ps,非线性为2.60%,可测量的时间范围从十几皮秒到几十纳秒。测量了若丹明6G和香豆素314两种标准荧光染料的荧光寿命,取得了与参考文献一致的实验结果。     

X射线皮秒分幅相机在强X射线情况下的应用研究

扫描型变象管Ｘ射线皮秒分幅相机在强Ｘ射线情况下，由于空间电荷效应，像质变坏，甚至无法工作。本文简述了ＭｇＦ光阴极材料的性能。首次在Ｘ射线皮秒变象管分幅相机上的应用结果：降低了强Ｘ射线源情况下分幅管内空间电荷效应的影响，并获得了清晰的物理图像。     

基于光学超晶格的皮秒光参量可调谐激光器

主要介绍了以光学超晶格作为频率变换介质的皮秒可调谐激光技术,包括同步抽运光参量振荡和单次通过的光参量产生技术。在25 W皮秒同步抽运下,激光器在2.4μm输出功率超过6W,波长可调谐范围达到1.5μm。     

软X射线皮秒变象管扫描相机

本文介绍了我所研制的软x射线皮秒变象管扫描相机。叙述了x射线扫描相机的特点及应用,对x射线敏感的全阴极碘化铯阴极进行了分析。测定了相机的时间分辩率为50ps相机的静态空间分辩率为201p/mm。动态空间分辩率为3—51p/mm。相机的动态范围为32。扫描速度分挡可调,2.5×10~9cm/sec,0.8×10~9cm/sec,0.4     

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。     

空间目标事件相机探测能力分析

建立了事件相机空间目标探测灵敏度模型，分析了影响事件相机观测灵敏度的影响因素，得到了可观测极限星等与阈值的线性关系，并通过望远镜进行了外场观星实验。结果表明事件相机可以进行空间目标探测，同时验证了空间目标探测灵敏度模型的准确性。进一步明确了阈值对事件相机空间目标探测的影响，为基于事件相机的空间目标观测及其他相关研究提供了理论基础。