本文關(guān)鍵詞：基于EBCCD飛秒條紋相機(jī)的理論與實(shí)驗(yàn)研究

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【摘要】：自然界及科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究中存在很多超快現(xiàn)象,飛秒條紋相機(jī)因其具備超高時(shí)間分辨能力而成為分析超快現(xiàn)象的重要工具。為了更深刻的認(rèn)識超快現(xiàn)象滿足對超快診斷的進(jìn)一步要求,需要提高條紋相機(jī)系統(tǒng)的時(shí)間空間分辨率特性,為此本文設(shè)計(jì)并研制了基于電子轟擊式CCD的飛秒條紋相機(jī)。本文在介紹條紋相機(jī)工作原理及條紋變像管電子光學(xué)規(guī)律的基礎(chǔ)上,全面分析了影響條紋變像管時(shí)間空間分辨率特性的主要因素,得到了條紋變像管的陰極到柵網(wǎng)之間、聚焦系統(tǒng)、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和漂移區(qū)的渡越時(shí)間彌散,以及空間電荷效應(yīng)導(dǎo)致的時(shí)間展寬。通過統(tǒng)計(jì)分析電子在熒光屏上的分布規(guī)律,計(jì)算其點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)和調(diào)制傳遞函數(shù),可以得出條紋管時(shí)空分辨率的理論值,為條紋相機(jī)的改進(jìn)及實(shí)驗(yàn)標(biāo)定提供理論及評價(jià)依據(jù)。研究的具體內(nèi)容及結(jié)果如下：介紹了背照式CCD的結(jié)構(gòu)和工作原理,進(jìn)而引入了電子轟擊式CCD(EBCCD)的概念。比較了像增強(qiáng)CCD(ICCD)和EBCCD的成像過程,以突出EBCCD在成像過程中的優(yōu)越性能。為提高條紋相機(jī)的時(shí)間及空間分辨率,在條紋相機(jī)的光學(xué)設(shè)計(jì)中使用EBCCD來代替原來的ICCD,并采用行波偏轉(zhuǎn)器前置短磁聚焦飛秒條紋變像管管型,構(gòu)成電子轟擊式讀出飛秒條紋變像管的整機(jī)結(jié)構(gòu)。本文優(yōu)化設(shè)計(jì)了行波偏轉(zhuǎn)器,改善了偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的偏轉(zhuǎn)靈敏度,優(yōu)化設(shè)計(jì)了陰極結(jié)構(gòu),重新制作了厚度更小的新陰極。搭建了飛秒條紋相機(jī)系統(tǒng)的測試平臺,包括鈦藍(lán)寶石自鎖模飛秒激光器、馬赫.曾德爾(M-Z)干涉儀、飛秒條紋相機(jī)、真空系統(tǒng)、高壓供電系統(tǒng)、以及自相關(guān)儀。對基于EBCCD新型飛秒條紋相機(jī)進(jìn)行性能測試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,條紋相機(jī)靜態(tài)空間分辨率至少達(dá)到35 lp/mm,偏轉(zhuǎn)電壓從-552 V至402 V,有效范圍達(dá)到954 V,偏轉(zhuǎn)靈敏度為41 mm/kV,開關(guān)效率最低可達(dá)62.5%以上。動態(tài)空間分辨率達(dá)到25 lp/mm,掃描速度可達(dá)8 pix/ps,動態(tài)時(shí)間分辨率達(dá)到2 ps。
【學(xué)位授予單位】：陜西師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB852.1

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