金阴极微通道板探测器X射线段的能谱响应

利用表面镀金阴极膜的微通道板(MCP)构成一种金阴极MCP光电探测器,根据MCP的电阻电容特性提出了一种特殊的能谱响应测量方法。在北京同步辐射3B3中能束线上对该探测器在2.1～6.0 keV能段的谱响应进行了实验标定。以美国NIST绝对定标的美国IRD公司生产的AXUV-100硅光二极管为次级标准探测器,标定金膜厚度分别为25和100 nm的金阴极MCP探测器的能谱响应。经分析发现,阴极材料和MCP材料的元素吸收边是造成量子效率曲线出现突变点的原因。对比两种MCP的能谱响应标定结果,金膜厚度为100 nm探测器的能谱响应高于金膜厚度为25 nm的探测器。     

金阴极微通道板能谱响应的理论研究

分析了金阴极微通道板在X射线段(0.1～10 keV)的能谱响应,从阴极量子效率,X射线在通道材料中的衰减,微通道壁的铅层的光电效应,微通道板通道增益等多个方面进行综合计算,结果表明:得出较完善的阴极型微通道板能谱响应理论公式及其数值模拟曲线.在只考虑一个通道,增益值为1时,微通道板的能谱响应完全取决于金阴极的量子效率,若考虑多通道效应,微通道板的能谱响应受通道材料元素吸收边的影响发生突变,且通道数目越多,影响越显著;能谱响应随电压增大呈增长趋势,但会受到微通道板饱和电流的限制.实验给出了微通道板能谱响应与入射角的关系曲线,确定了能获得增益的最小入射角.     

金阴极微通道板能谱响应的理论研究

分析了金阴极微通道板在X射线段（0.1～10 keV）的能谱响应,从阴极量子效率,X射线在通道材料中的衰减,微通道壁的铅层的光电效应,微通道板通道增益等多个方面进行综合计算,结果表明:得出较完善的阴极型微通道板能谱响应理论公式及其数值模拟曲线.在只考虑一个通道,增益值为1时,微通道板的能谱响应完全取决于金阴极的量子效率,若考虑多通道效应,微通道板的能谱响应受通道材料元素吸收边的影响发生突变,且通道数目越多,影响越显著;能谱响应随电压增大呈增长趋势,但会受到微通道板饱和电流的限制.实验给出了微通道板能谱响应与入射角的关系曲线,确定了能获得增益的最小入射角.     

微通道板X射线探测器

在激光等离子体实验研究中,为了更好地了解激光与等离子体相互作用过程中所发生的物理过程,要求能够高时间分辨地观测等离子体所辐射的X射线的特征。测量的关键在于X射线探测元件,既要有快的时间响应,又要能够输出足够大的光电流,以便直接驱动高速示波器,进行显示和照像。普通的闪烁体/光电倍增管X射线探测器,由于闪烁体荧光有着固有的衰减时间,以及普通的光电倍增管中的电子飞行时间离散严重,时间分辨力难以提高。     

金阴极的选择性光电效应

提出了一种测量金阴极的紫外光谱响应特性的方法.利用微通道板(microchannel plate,简称MCP)对电子的高增益特性,通过直接测量金阴极MCP探测器输出电流表征金阴极的紫外光响应.测量金阴极MCP探测器在200—340 nm波段的光谱响应,得到金阴极的谱响应特性:金作为逸出功较大的金属,也具有碱金属才有的选择性光电效应. 其选择峰值位于5.72 eV处,通过理论验证了该峰值的位置.     

软X射线条纹相机光阴极能谱响应灵敏度

通过对条纹相机光阴极在光电转换过程中光电子产生过程的分析,推导了光阴极在软X射线波段的能谱响应灵敏度计算公式,并运用该公式探讨了阴极厚度、掠入射角度等参数对能谱响应灵敏度的影响,计算并分析了Au,CsI在0.1~10 keV范围内的能谱响应曲线和特性,并利用标定试验数据对共识和模型的可靠性进行了验证。结果表明,CsI阴极的最佳厚度在60 nm左右,Au阴极的最佳厚度在10 nm左右;CsI阴极的能谱响应灵敏度比Au阴极高1~2量级。     

软X射线条纹相机光阴极能谱响应灵敏度

通过对条纹相机光阴极在光电转换过程中光电子产生过程的分析,推导了光阴极在软X射线波段的能谱响应灵敏度计算公式,并运用该公式探讨了阴极厚度、掠入射角度等参数对能谱响应灵敏度的影响,计算并分析了Au,CsI在0.1~10keV范围内的能谱响应曲线和特性,并利用标定试验数据对共识和模型的可靠性进行了验证。结果表明,CsI阴极的最佳厚度在60nm左右,Au阴极的最佳厚度在10nm左右;CsI阴极的能谱响应灵敏度比Au阴极高1~2量级。     

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。     

球面微通道板的X射线聚焦特性

为了实现X射线聚焦所期望的任意聚焦长度,将微通道板两端面沿同一侧凹陷成球面,其曲率半径视聚焦长度而定,相应的圆柱形通道发生微小的变化。利用简单的一维模型,计算出X射线经微通道板后的反射效率等一系列聚焦参数。结果表明,这种微通道板类似于X射线透镜,其应用是相当广泛的。     

Investigation of GEM-Micromegas detector on X-ray beam of synchrotron radiation

To reduce the discharge of the standard bulk Micromegas and GEM detectors, a GEM-Micromegas detector was developed at the Institute of High Energy Physics. Taking into account the advantages of the two detectors, one GEM foil was set as a preamplifier on the mesh of Micromegas in the structure and the CEM pream- plification decreased the working voltage of Micromegas to significantly reduce the effect of the discharge. At the same gain, the spark probability of the GEM-Micromegas detector can be reduced to a factor 0.01 compared to the standard Micromegas detector, and an even higher gain could be obtained. This paper describes the performance of the X-ray beam detector that was studied at 1W2B Laboratory of Beijing Synchrotron Radiation Facility. Finally, the result of the energy resolution under various X-ray energies was given in different working gases. This indicates that the GEM-Micromegas detector has an energy response capability in an energy range from 6 keV to 20 keV and it could work better than the standard bulk-Micromegas.     

Investigation of GEM-Micromegas detector on X-ray beam of synchrotron radiation

To reduce the discharge of the standard bulk Micromegas and GEM detectors, a GEM-Micromegas detector was developed at the Institute of High Energy Physics. Taking into account the advantages of the two detectors, one GEM foil was set as a preamplifier on the mesh of Micromegas in the structure and the GEM preamplification decreased the working voltage of Micromegas to significantly reduce the effect of the discharge. At the same gain, the spark probability of the GEM-Micromegas detector can be reduced to a factor 0.01 compared to the standard Micromegas detector, and an even higher gain could be obtained. This paper describes the performance of the X-ray beam detector that was studied at 1W2B Laboratory of Beijing Synchrotron Radiation Facility. Finally, the result of the energy resolution under various X-ray energies was given in different working gases. This indicates that the GEM-Micromegas detector has an energy response capability in an energy range from 6 keV to 20 keV and it could work better than the standard bulk-Micromegas.     

北京同步辐射3B3中能束线X射线探测系统性能研究

北京同步辐射装置(BSRF)的3B3中能束线的应用，在国内首次提供了一台能区在2—6keV范围、性能优良的单色X射线光源. 对光源的性能进行了研究，并完成了X射线探测器(XRD)灵敏度、滤片厚度、多种晶体衍射效率以及成像板能量响应等指标的标定.XRD标定的相对不确定度好于7%，滤片厚度的不确定度小于3.6%. 关键词： 中能X射线 同步辐射 标定     

同步辐射标定闪烁体探测器灵敏度

利用上海同步辐射光源BL13W1光束线开展了闪烁体探测器的灵敏度标定方法的研究。对光源的高次谐波以及闪烁体探测器的工作线性动态范围进行了实验研究,在此基础上建立了一种新的同步辐射标定闪烁体探测器灵敏度的方法。通过对实验结果的理论拟合,得到与放射源方法相符合的灵敏度数据,验证了方法的准确性,提高了标定数据的精度。     

X射线二极管阴极灵敏度测量及其不确定度分析

 在北京同步辐射装置上,利用经过标定的硅光二极管作为标准探测器,对金、铝两种阴极的X射线二极管灵敏度进行了绝对测量。由于光源中二次谐波的影响,会造成计算所得的灵敏度降低。为了消除二次谐波的影响,实验中采用透射光栅对光源的二次谐波份额进行测量,并以此为依据对计算所得的灵敏度进行修正。通过光阴极次级电子发射模型对二次电子转换效率进行了分析,并且利用分析结果对缺省能点的阴极灵敏度进行了计算。同时对影响灵敏度计算的各种因素进行分析,最终得到的X射线二极管光阴极灵敏度的相对不确定度小于3%。     

透射式X射线光阴极的M带平响应设计

获取高时空分辨的M带X射线辐射能流信息是黑腔物理研究的重要内容之一,条纹相机平响应存在谱响应耦合、谱改造元件结构设计等问题。通过对条纹相机和透射式X射线光阴极谱响应特性的研究,提出组合滤片调制法以实现条纹相机M带带通平响应。计算表明,在M带能区内谱灵敏度不平整度仅为2.7%,带通效果良好。     

X射线二极管阴极灵敏度测量及其不确定度分析

在北京同步辐射装置上,利用经过标定的硅光二极管作为标准探测器,对金、铝两种阴极的X射线二极管灵敏度进行了绝对测量。由于光源中二次谐波的影响,会造成计算所得的灵敏度降低。为了消除二次谐波的影响,实验中采用透射光栅对光源的二次谐波份额进行测量,并以此为依据对计算所得的灵敏度进行修正。通过光阴极次级电子发射模型对二次电子转换效率进行了分析,并且利用分析结果对缺省能点的阴极灵敏度进行了计算。同时对影响灵敏度计算的各种因素进行分析,最终得到的X射线二极管光阴极灵敏度的相对不确定度小于3%。     

透射式X射线光阴极的M带平响应设计

获取高时空分辨的M带X射线辐射能流信息是黑腔物理研究的重要内容之一,条纹相机平响应存在谱响应耦合、谱改造元件结构设计等问题。通过对条纹相机和透射式X射线光阴极谱响应特性的研究,提出组合滤片调制法以实现条纹相机M带带通平响应。计算表明,在M带能区内谱灵敏度不平整度仅为2.7%,带通效果良好。