一种多用途条纹变像管的设计与研究

论文摘要

本文根据发展小型化多用途条纹变像管的需要,设计了一种具有高时间空间分辨能力的静电聚焦式条纹变像管。设计的条纹管可以用于激光物理、等离子体、光化学、光生物学等领域超短时间过程的诊断;同时当条纹管工作于多狭缝模式下还可以进行三维雷达成像和三维空间信息探测,这在海底探测、高速物体测速等领域有极其重要的应用。设计的条纹变像管进行了电子运动轨迹的统计与模拟,并根据统计大量电子运动模拟结果确定了所设计条纹管的基本结构参数和性能参数。条纹管长度196mm,放大倍率为1.2。时间分辨能力为5ps,偏转板灵敏度为17.9μm/V。阴极中心区动态空间分辨率达150lp/mm以上,有效阴极面积直径为20mm(最低分辨率为15lp/mm)。分析了两点可能影响条纹管性能参数的技术因素。一是在应用栅极开关脉冲时脉冲的上升沿和下降沿存在对条纹管性能的影响,为实验中应用开关选通脉冲时严格控制脉冲前沿和后沿宽度提供了理论证据。二是讨论了偏转板的放置位置对条纹管性能的影响。偏转板放置在阳极光栏处条纹管可以获得最佳时间分辨能力,而放置在电子束径最小的点处条纹管可以获得最高空间分辨能力和最大阴极有效面积。同时,偏转板中心轴应该严格与条纹管中心对称轴重合。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 条纹变像管介绍和发展历史
• 1.1.1 条纹变像管工作原理
• 1.1.2 条纹变像管发展历史
• 1.2 本文的研究内容与安排
• 第二章 多用途条纹变像管的设计理论
• 2.1 多用途条纹变像管的应用与设计要求
• 2.2 多用途条纹变像管设计的基本方法与模拟计算
• 2.2.1 条纹变像管设计方法与过程
• 2.2.2 光电子初始状态的统计模拟:蒙特卡罗方法的应用
• 2.2.3 光电子运动轨迹的数值计算
• 2.3 评价条纹变像管设计性能的基本参数
• 2.3.1 调制传递函数
• 2.3.2 物理时间分辨率和技术时间分辨率
• 2.4 影响条纹变像管时空特性的因素
• 2.4.1 影响变像管时间分辨率的因素
• 2.4.2 电偏转板对空间分辨率的影响
• 第三章 多用途条纹变像管的设计与参数分析
• 3.1 条纹变像管电子光学系统的设计结构
• 3.1.1 条纹变像管结构设计的特点
• 3.1.2 电子光学CAD软件介绍-Simulation Ion
• 3.1.3 条纹变像管基本结构参数
• 3.2 条纹变像管仿真结果与性能参数分析
• 3.2.1 时间分辨率
• 3.2.2 空间分辨率与阴极有效面积
• 3.3 小结
• 第四章 影响条纹变像管性能参数的两点技术因素讨论
• 4.1 栅极选通开关脉冲对条纹变像管性能的影响
• 4.2 偏转板放置位置对条纹变像管性能的影响
• 4.3 小结
• 第五章 总结和展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 硕士期间发表论文
• 致谢