CN108054075B - 一种分幅变像管及分幅相机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及超快诊断技术领域，针对传统分幅变像管灵敏度、空间分辨率低及需高压驱动等问题，本发明提出一种分幅变像管及分幅相机。其中，分幅变像管包括分幅管壳，其特殊之处在于，还包括依次设置在分幅管壳上的透射式阴极微带基板、电子倍增器和荧光屏；所述透射式阴极微带基板能够透过紫外光或软X射线，其固定安装在分幅管壳上，并且其下表面镀制至少一条透射式阴极微带；高压脉冲产生传输***产生的高压选通脉冲在透射式阴极微带上传输；所述电子倍增器用于对经透射式阴极微带作为阴极进行光电转换产生的电子进行倍增；所述荧光屏在倍增的电子轰击下，将电子转换成光子成像输出。
Description
技术领域
本发明涉及超快诊断技术领域，具体涉及一种分幅变像管及分幅相机。
背景技术
微通道板(MCP)行波选通分幅相机是一种二维图像获取装置，用于X射线和紫外光谱范围内的超快现象诊断，其应用范围涵盖了核物理学、生物医学光子学、等离子体物理学、强场物理学等新型学科，是惯性约束聚变试验所用必要诊断设备。
微通道板(MCP)行波选通分幅相机主要由高压脉冲产生传输***和分幅变像管构成，高压脉冲产生传输***产生高压选通脉冲，用以驱动阴极微带；分幅变像管由反射式阴极微带、微通道板(MCP)电子倍增器及荧光屏等器件构成。当分幅相机工作时，高压选通脉冲在分幅管***的反射式阴极微带传输；脉冲途径反射式阴极微带传输线时，在被选通区域，反射式阴极产生的电子通过微通道板(MCP)倍增放大，随后电子在荧光屏电场的作用下轰击荧光屏成像。
传统分幅变像管将微带阴极制作在微通道板(MCP)表面，即为反射式阴极。但是，反射式阴极灵敏度很低；另外，反射式阴极微带的特征阻抗较低，要实现高增益倍增，就需要更高电压幅度的选通脉冲，从而为选通脉冲产生***提出了更高的要求，增加了高压选通脉冲产生***制作的难度。
发明内容
针对传统分幅变像管及分幅相机灵敏度、空间分辨率低及需高压驱动等问题，本发明提出一种分幅变像管及分幅相机，采用透射式阴极行波选通分幅成像技术，可以有效提高其灵敏度及空间分辨。
本发明提供的技术方案是：一种分幅变像管，包括分幅管壳，其特殊之处在于，还包括依次设置在分幅管壳上的透射式阴极微带基板、电子倍增器和荧光屏；所述透射式阴极微带基板能够透过紫外光或软X射线，其固定安装在分幅管壳上，并且其下表面镀制至少一条透射式阴极微带；高压脉冲产生传输***产生的高压选通脉冲在透射式阴极微带上传输；所述电子倍增器用于对经透射式阴极微带作为阴极进行光电转换产生的电子进行倍增；所述荧光屏在倍增的电子轰击下，将电子转换成光子成像输出。
进一步地，为了提高空间分辨，上述电子倍增器采用在电极上加直流电流的微通道板，主要功能是放大微弱信号，使阴极转换的电子可以大量进入微通道；为了使阴极转换的电子可以大量进入微通道，提高空间分辨，微通道板上的电极数量与透射式阴极微带的数量相同且匹配设置在对应的位置。
进一步地，上述透射式阴极微带基板的下表面与微通道板的电子输入面之间的距离≤1mm。
进一步地，上述荧光屏包括光纤面板和镀制在其上表面的荧光粉，所述光纤面板的上表面与微通道板电子输出面之间的距离≤1mm。
进一步地，根据微通道板的面积和微带间距以及实际需要，上述透射式阴极微带可为4～6条。
进一步地，上述透射式阴极微带采用金阴极，其厚度为100～350埃。
进一步地，上述透射式阴极微带基板采用石英玻璃或铍膜制成。
进一步地，上述电极厚度为0.5～2μm。
一种分幅相机，包括高压脉冲产生传输***，其特殊之处在于：还包括上述分幅变像管。
进一步地，由于电脉冲产生传输***幅度可以做小，宽度可以变窄，可以减小制作难度，且多路脉冲一致性高；因此，为提高时间分辨率，上述高压脉冲产生传输***采用电脉冲产生传输***。
本发明的工作原理：
一直以来理论上认为透射式阴极量子转换效率比反射式阴极低，产生的电子少，最终导致分幅变像管增益差，所以透射式阴极没有在分幅变像管上使用。
近期通过理论研究和实验发现，虽然反射式阴极转换效率比透射式阴极高，但是反射式阴极转换的电子进入微通道中进行倍增的比较少，大多数都反射出微通道或者沿着微通道径向渡越出微通道。
运用透射式微带作为阴极进行光电转换，并作为微带进行选通脉冲传输，微通道板上的微带仅作为电极控制透射式阴极产生的电子完全进入微通道。当光由透射式阴极转换成电子后，在电极所加电场的作用下，电子全部进入微通道进行倍增，故而倍增的初级电子增多，获得的图像增益也提高，空间分辨也随着提高。
同时由于透射式阴极微带的欧姆阻抗比较小，选通脉冲在其上传输时损耗小，可以提高分幅变像管的均匀性，同时倍增电极在微通道板上，所以透射式阴极微带所加电压可以减小，这样所需选通脉冲幅度可以降低，半高宽变窄，降低选通脉冲制作难度的同时提高了分幅相机的时间分辨率。
与现有技术相比，本发明的优点是：
1、本发明提供的分幅变像管用透射式阴极微带替换微通道板(MCP)作为选通微带，原微通道板(MCP)上镀有的电极不再作为选通微带，对电极加直流电压，使其仅用于对微通道内的电子进行倍增。本发明通过将反射式阴极替换为透射式阴极，能够使产生倍增的电子相对增加了一倍甚至几倍，相机灵敏度提高了2～5倍，空间分辨率也由原来的151p/mm大幅提高至25lp/mm，灵敏度和空间分辨率取得了突破性进展。
2、本发明提供的透射式阴极镀制在透射式阴极微带基板上，其欧姆阻抗较小，且由于与微通道板(MCP)之间的距离很近，在透射式阴极微带上所加电压不需要很高，所以大大降低了选通脉冲的幅度，提高了选通脉冲的稳定性以及多路脉冲的一致性，在减小制作高压选通脉冲难度的同时，使诊断实验能够获得更稳定和精确的数据。
附图说明
图1是本发明一个实施例的结构示意图；
图2是图1中沿C-C截面的剖视图。
图中各标号的说明如下：
1—高压脉冲产生传输***的输入端；
2—透射式阴极微带基板；
3—支撑架；
4—分幅管壳；
5—微通道板；
6—光纤面板；
7—密封圈。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1、图2所示的一种分幅变像管，包括分幅管壳4、以及依次设置在分幅管壳4上的透射式阴极微带基板2、电子倍增器和荧光屏；电子倍增器为采用在电极上加直流电流的微通道板5，荧光屏包括光纤面板6和镀制在其上表面的荧光粉。
透射式阴极微带基板2采用石英玻璃或铍膜制成，能够透过紫外光或软X射线，其通过支撑架3固定安装在分幅管壳4上，并且其下表面镀制6条金材质的透射式阴极微带，微带厚度为100～350埃。高压脉冲产生传输***选用电脉冲产生传输***，其产生的高压选通脉冲通过高压脉冲产生传输***的输入端1输入，后在透射式阴极微带上传输。
微通道板5上镀有厚度为0.5～2μm的电极；微通道板5上的电极数量与透射式阴极微带相同且对应匹配设置，用于控制经透射式阴极微带作为阴极进行光电转换产生的电子进入微通道，并对进入微通道内的电子进行倍增。透射式阴极微带基板2的下表面与微通道板5的电子输入面之间的距离≤1mm。
光纤面板6通过密封圈7与分幅管壳4密封。光纤面板6的上表面与微通道板5电子输出面之间的距离＜1mm。
一种分幅相机，包括高压脉冲产生传输***和上述分幅变像管，高压脉冲产生传输***采用电脉冲产生传输***。高压脉冲产生传输***通过分幅管壳4上的高压脉冲产生传输***的输入端1与分幅变像管连接。
本发明的工作过程：
分幅相机工作时，高压脉冲产生传输***产生的高压选通脉冲在透射式阴极微带上传输。同时，待测紫外光或X射线照射作为阴极的透射式阴极微带，阴极通过光电转换产生电子，电子在微通道板MCP电极产生的电场作用下进入相对应的微通道内进行倍增，通过微通道板MCP通道多次倍增的电子在荧光屏电场的作用下轰击荧光屏，荧光屏将电子转换成光子成像输出。
Claims (8)
1.一种分幅变像管，包括分幅管壳(4)，其特征在于：还包括依次设置在分幅管壳(4)上的透射式阴极微带基板(2)、电子倍增器和荧光屏；
所述透射式阴极微带基板(2)能够透过紫外光或软X射线，其固定安装在分幅管壳(4)上，并且其下表面镀制至少一条透射式阴极微带，高压脉冲产生传输***产生的高压选通脉冲在透射式阴极微带上传输；
所述电子倍增器用于对经透射式阴极微带作为阴极进行光电转换产生的电子进行倍增；
所述电子倍增器采用在电极上加直流电流的微通道板(5)，微通道板(5)上的电极数量与透射式阴极微带的数量相同且匹配设置在对应的位置；
所述透射式阴极微带基板(2)的下表面与微通道板(5)的电子输入面之间的距离≤1mm。
2.根据权利要求1所述的分幅变像管，其特征在于：所述荧光屏包括光纤面板(6)和镀制在其上表面的荧光粉，所述光纤面板(6)的上表面与微通道板(5)电子输出面之间的距离≤1mm。
3.根据权利要求2所述的分幅变像管，其特征在于：所述透射式阴极微带为4～6条。
4.根据权利要求3所述的分幅变像管，其特征在于：所述透射式阴极微带基板(2)采用石英玻璃或铍膜制成。
5.根据权利要求4所述的分幅变像管，其特征在于：所述透射式阴极微带采用金阴极，其厚度为100～350埃。
6.根据权利要求2至5任一所述的分幅变像管，其特征在于：所述电极厚度为0.5～2μm。
7.一种分幅相机，包括高压脉冲产生传输***，其特征在于：还包括权利要求1至6任一所述的分幅变像管。
8.根据权利要求7所述的分幅相机，其特征在于：所述高压脉冲产生传输***为电脉冲产生传输***。
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