條紋相機集超高時間分辨、高空間分辨和光譜分辨于一體,在光物理、光化學(xué)、醫(yī)學(xué)及生命科學(xué)等基礎(chǔ)前沿研究領(lǐng)域和激光成像雷達、慣性約束聚變等國家戰(zhàn)略技術(shù)研究中都是不可或缺的超快診斷儀器。然而,目前條紋相機的設(shè)計大都集中于提高時間分辨率,存在陰極有效工作面積小且體積較大、較為笨重等不足。本論文成功設(shè)計并研制了一種超小型的條紋相機,能夠在實現(xiàn)較大的陰極有效探測面積的同時保證較高的空間分辨率及皮秒級時間分辨率。本論文結(jié)合有限積分法、粒子模擬法、蒙特卡洛法等對超小型條紋管進行了數(shù)值模擬設(shè)計,并引入了正交試驗法,有效提高了設(shè)計效率,且有助于了解系統(tǒng)各個部分對總體性能的影響情況,為條紋管的優(yōu)化設(shè)計提供指導(dǎo)。本論文設(shè)計了一種具有國際先進水平的大探測面積超小型條紋管,所設(shè)計條紋管采用球面陰極與球面熒光屏結(jié)合的方案來減小邊緣像差與時間畸變,在增大條紋管探測面積的同時保證了成像空間分辨率;采用無柵網(wǎng)結(jié)構(gòu),減小陰柵打火幾率,提升條紋管的穩(wěn)定性和可靠性;在聚焦極前引入一輔助聚焦電極以增加條紋管可調(diào)節(jié)性,同時彌補無柵網(wǎng)配置導(dǎo)致的時間分辨率降低的缺點,確保了條紋管皮秒級的時間分辨率;偏轉(zhuǎn)器采用傾斜梯形結(jié)構(gòu),減小偏轉(zhuǎn)板邊緣...

【文章頁數(shù)】：132 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 研究背景
    1.2 條紋相機
        1.2.1 工作原理
        1.2.2 條紋相機的應(yīng)用
        1.2.3 發(fā)展歷史與研究現(xiàn)狀
    1.3 大探測面積超小型條紋相機的研究意義及需求
    1.4 論文的主要研究內(nèi)容
第2章 條紋管設(shè)計的理論基礎(chǔ)
    2.1 條紋管的設(shè)計方法與過程
    2.2 條紋管設(shè)計的電子光學(xué)基礎(chǔ)
        2.2.1 電磁場的基本理論
        2.2.2 電子運行軌跡的數(shù)值計算
    2.3 條紋管的性能評價體系
        2.3.1 時間響應(yīng)特性及影響因素
        2.3.2 空間分辨率
        2.3.3 調(diào)制傳遞函數(shù)
        2.3.4 時間畸變
        2.3.5 條紋管其他技術(shù)參數(shù)
    2.4 本章小節(jié)
第3章 大探測面積超小型條紋管的電子光學(xué)設(shè)計
    3.1 計算機輔助設(shè)計方法
    3.2 條紋管的總體設(shè)計方案
        3.2.1 設(shè)計指標
        3.2.2 條紋管的管型確定
    3.3 條紋管模型建立與電氣參數(shù)設(shè)計
        3.3.1 模型建立
        3.3.2 光電發(fā)射模型
        3.3.3 正交試驗設(shè)計法確定電氣參數(shù)
        3.3.4 總體設(shè)計結(jié)果
    3.4 靜態(tài)特性的計算
        3.4.1 物理時間分辨率
        3.4.2 靜態(tài)空間分辨率
        3.4.3 放大倍率
        3.4.4 陰極有效工作面積
    3.5 動態(tài)特性的計算
        3.5.1 偏轉(zhuǎn)板特性分析
        3.5.2 掃描信號的定義
        3.5.3 動態(tài)時間分辨率
        3.5.4 動態(tài)空間分辨率
    3.6 狹縫成像模擬
        3.6.1 靜態(tài)模式下的狹縫像
        3.6.2 偏轉(zhuǎn)模式下的狹縫像
        3.6.3 全動態(tài)模式下的狹縫成像
    3.7 本章小節(jié)
第4章 大探測面積超小型條紋管像差與時間畸變研究
    4.1 像差研究
    4.2 時間畸變
        4.2.1 時間畸變的理論計算
        4.2.2 超小型條紋管的軸向電場分布
        4.2.3 陰極曲率半徑對時間畸變的影響
        4.2.4 初始能量對時間畸變的影響
        4.2.5 不同時間畸變對應(yīng)狹縫掃描像
    4.3 本章小節(jié)
第5章 大探測面積超小型條紋管的研制與實驗測試
    5.1 條紋管的制作
        5.1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計
        5.1.2 光電陰極的制作
        5.1.3 熒光屏的制作
        5.1.4 條紋管的裝配與檢漏
    5.2 初步靜態(tài)模擬實驗
        5.2.1 電子光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)的靜態(tài)特性測試
        5.2.2 平行光管內(nèi)的靜態(tài)測試
    5.3 靜態(tài)性能的測試
        5.3.1 測試平臺與方案
        5.3.2 測試結(jié)果及分析
    5.4 動態(tài)測試方案設(shè)計
    5.5 本章小節(jié)
第6章 大探測面積超小條紋相機的應(yīng)用研究
    6.1 條紋管在激光成像雷達中的應(yīng)用方案設(shè)計
        6.1.1 條紋管激光成像雷達的工作原理
        6.1.2 條紋管激光成像雷達的實驗方案
        6.1.3 系統(tǒng)各模塊功能
    6.2 條紋管激光成像雷達分辨率
        6.2.1 空間分辨率
        6.2.2 距離分辨率
    6.3 回波響應(yīng)功率計算
    6.4 本章小節(jié)
第7章 總結(jié)與展望
    7.1 全文總結(jié)
    7.2 展望
參考文獻
致謝
作者簡歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果



本文編號：3752543