發(fā)布時(shí)間：2017-07-20 08:15

  本文關(guān)鍵詞：X光分幅相機(jī)磁透鏡結(jié)構(gòu)對(duì)電子束成像質(zhì)量的影響

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【摘要】：自電磁透鏡用于電子成像以來(lái),已經(jīng)廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域,如醫(yī)學(xué),生物,探測(cè)測(cè)量等。由于電子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)分別受到電場(chǎng)力和洛倫茲力的作用,使電子束可以像光線(xiàn)穿過(guò)光學(xué)透鏡一樣穿過(guò)電子透鏡聚焦成像,能使電子聚焦成像的透鏡便是電磁透鏡。電磁透鏡有靜電透鏡和磁透鏡之分,使用電場(chǎng)讓電子束成像的透鏡稱(chēng)為“靜電透鏡”,使用磁場(chǎng)讓電子束成像的透鏡稱(chēng)為“磁透鏡”。磁透鏡由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,調(diào)節(jié)方便,抗干擾能力強(qiáng),多應(yīng)用于顯像管、電子顯微鏡和真空器件等設(shè)備中來(lái)聚焦電子束。在超快診斷設(shè)備——短磁聚焦式X光分幅相機(jī)(XFC)中也具有重要應(yīng)用。X光分幅相機(jī)以微通道板(MCP)為核心部件,得到高精度的時(shí)空分辨圖像,其測(cè)量數(shù)據(jù)是分析超快過(guò)程的重要依據(jù),近年來(lái)已經(jīng)在慣性約束聚變(ICF)、Z箍縮(Z-pinch)、高能高密度物理(HEDP)等研究領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。在X光分幅相機(jī)結(jié)構(gòu)中,磁透鏡作為相機(jī)結(jié)構(gòu)的重要組成部分,對(duì)成像質(zhì)量及其空間分辨率有著關(guān)鍵影響,因此分析和設(shè)計(jì)磁透鏡的結(jié)構(gòu),對(duì)于提高電子束成像質(zhì)量及其空間分辨率具有重要理論指導(dǎo)作用。本論文以研究磁透鏡結(jié)構(gòu)對(duì)電子束成像質(zhì)量影響為主做了以下工作:采用洛倫茲軟件Lorentz 3D-EM建立寬電子束分幅變像管模型,該軟件內(nèi)嵌邊界元和有限元計(jì)算方法,可有效用于X光分幅變像管磁透鏡結(jié)構(gòu),短磁聚焦分幅變像管的分析和設(shè)計(jì),可以模擬得到初始電子能量分布,發(fā)射方向,軸上磁場(chǎng)分布等數(shù)據(jù)和分布圖像;以龍格-庫(kù)塔計(jì)算方法求解得到電子運(yùn)行軌跡,得到電子在接收面的落點(diǎn)分布,便于研究和計(jì)算電子束成像空間分辨率。仿真模擬結(jié)果可為優(yōu)化分幅變像管系統(tǒng)設(shè)計(jì)、提高相機(jī)成像質(zhì)量提供數(shù)據(jù)參考。本論文采用軟件模擬的方法,在電子束成像倍率為1:1情況下得出陰極中心點(diǎn)空間分辨率為16.0 lp/mm,離陰極中心5 mm,10 mm空間分辨率為7.7 lp/mm,4.1 lp/mm。通過(guò)測(cè)試得到陰極中心點(diǎn)的空間分辨為10 lp/mm,與模擬結(jié)果相比較接近。模擬了不同的磁透鏡狹縫寬度,得到不同狹縫寬度對(duì)應(yīng)的空間分辨率,得到隨著狹縫寬度增加,空間分辨率隨之增加的結(jié)論;將磁透鏡內(nèi)徑設(shè)置為原直徑的1.25倍,得到陰極中心空間分辨率模擬為23.4lp/mm,離陰極中心5 mm,10 mm距離空間分辨率分別為17.9 lp/mm,11.7 lp/mm,比較可得通過(guò)增大磁透鏡內(nèi)徑可以提高變象管的空間分辨率。
【關(guān)鍵詞】：超快診斷技術(shù) X光分幅相機(jī) 磁透鏡 短磁聚焦 空間分辨率 洛倫茲軟件
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TN143;TB852.1
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 核能10-11
• 1.2 能源問(wèn)題的根本出路11
• 1.3 慣性約束核聚變11-12
• 1.4 超快診斷技術(shù)12-13
• 1.5 X射線(xiàn)分幅相機(jī)簡(jiǎn)介13-15
• 第2章 短磁聚焦X射線(xiàn)分幅相機(jī)結(jié)構(gòu)15-21
• 2.1 真空系統(tǒng)15
• 2.2 時(shí)間展寬分幅管15-18
• 2.2.1 微通道板MCP16
• 2.2.2 微帶型陰極16-17
• 2.2.3 熒光屏17-18
• 2.3 磁透鏡18
• 2.4 CCD圖像記錄裝置18
• 2.5 電控系統(tǒng)18-19
• 2.6 X光分幅相機(jī)的技術(shù)參數(shù)19-21
• 2.6.1 空間分辨率19
• 2.6.2 時(shí)間分辨率19-20
• 2.6.3 動(dòng)態(tài)范圍20-21
• 第3章 光電子理論和電子場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡分析21-31
• 3.1 光電子理論基礎(chǔ)21-24
• 3.1.1 半導(dǎo)體光電子發(fā)射理論21-22
• 3.1.2 金屬光電子發(fā)射理論22-23
• 3.1.3 次級(jí)電子發(fā)射23
• 3.1.4 X射線(xiàn)光電子發(fā)射特點(diǎn)23-24
• 3.2 電子靜磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡分析24-28
• 3.2.1 軸對(duì)稱(chēng)靜磁場(chǎng)24
• 3.2.2 軸對(duì)稱(chēng)靜磁場(chǎng)的空間分布數(shù)學(xué)表達(dá)式24-25
• 3.2.3 軸對(duì)稱(chēng)靜磁場(chǎng)中旁軸區(qū)電子的受力分析25-28
• 3.3 電子軌跡的數(shù)值解法28-31
• 3.3.1 求解電子軌跡方程方法28-30
• 3.3.2 電子軌跡方程的求解30-31
• 第4章 分幅變像管的結(jié)構(gòu)模擬與分析31-48
• 4.1 模擬軟件及方法介紹31-33
• 4.1.1 LORENTZ-3EM軟件簡(jiǎn)介31
• 4.1.2 LORENTZ-3EM軟件功能及技術(shù)優(yōu)勢(shì)31-32
• 4.1.3 LORENTZ-3EM軟件計(jì)算方法32-33
• 4.2 變像管及磁透鏡結(jié)構(gòu)模擬33-48
• 4.2.1 變像管簡(jiǎn)介33-34
• 4.2.2 短磁聚焦式變像管結(jié)構(gòu)34-36
• 4.2.3 短磁聚焦式變像管結(jié)構(gòu)模擬設(shè)置及計(jì)算36-40
• 4.2.4 電子發(fā)射軌跡設(shè)置及求解40-45
• 4.2.5 計(jì)算變像管空間分辨率45-48
• 第5章 磁鏡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)48-60
• 5.1 磁透鏡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)空間分辨率的影響模擬48-60
• 5.1.1 鐵殼厚度對(duì)空間分辨率的影響48-51
• 5.1.2 不同開(kāi)縫縫寬對(duì)空間分辨率的影響51-54
• 5.1.3 增大內(nèi)直徑對(duì)空間分辨率的影響54-60
• 第6章 變像管空間分辨率測(cè)試60-66
• 6.1 分幅變像管的靜態(tài)空間分辨率測(cè)試60-62
• 6.2 變像管的空間傳遞調(diào)制函數(shù)SMTF計(jì)算62-64
• 6.3 磁透鏡不同倍率對(duì)空間分辨率的影響64-66
• 第7章 總結(jié)與展望66-67
• 7.1 論文工作總結(jié)66
• 7.2 工作展望66-67
• 參考文獻(xiàn)67-70
• 致謝70

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本文編號(hào)：567028