条纹变像管偏转方向及阴极面的标定系统及标定方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种条纹变像管偏转方向及阴极面的标定方法，具体涉及条纹相机核心器件条纹变像管偏转方向及阴极面的标定方法。
【背景技术】
[0002]超快现象(持续时间小于I μ s)广泛地出现在自然或科学技术研宄中。例如，植物的光合作用过程、超大规模集成电路所产生的电脉冲、半导体材料载流子寿命、激光材料中的超快光激发态驰豫过程、化学反应的分子动力学过程、生物材料荧光发射、激光器产生的超短激光脉冲其持续时间、强光与物质相互作用物理过程等多在皮秒至飞秒量级，甚至于阿秒量级范围内。因此超快现象研宄对自然科学、能源、材料、生物、光物理、光化学、激光技术、强光物理、高能物理等研宄及技术领域具有重要意义。
[0003]条纹相机能够同时提供超快过程的一维空间(或光谱)、一维强度和一维时间共三维超快信息。条纹相机作为目前唯一的高时空分辨率的超快现象线性诊断工具，在时间分辨的超快现象研宄中发挥着难以替代的作用。条纹相机主要由输入光学系统、条纹变像管、图像增强器及耦合系统、扫描电控、图像采集及分析等组成。
[0004]条纹变像管是条纹相机的核心部分，主要由光电阴极、加速系统、聚焦系统、偏转系统和探测系统组成。光电阴极实现被测光束的光电转换；加速系统对包含被测目标信息的电子进行轴向加速；聚焦系统实现对加速后电子束在垂直轴向方向的调制；偏转系统通过所加电压实现被测目标时间信息向空间信息转换；探测系统显示最终的探测结果，从而完成了整探测过程。
[0005]本专利发明方法主要针对条纹变像管制作灌封时偏转方向的标定和阴极面标定。条纹变像管主要由光电阴极、电磁聚焦电极系统、阳极、偏转板、荧光屏等组成，其结构示意图如图1。
[0006]通常条纹变像管制作完成后，检测合格的条纹变像管将与外部灌封装配，利用硅橡胶将条纹变像管进行灌封以达到固定、绝缘、耐压、防潮等目的。灌封后条纹变像管与与输入光学系统和输出光学系统进行耦合，再与整机电控系统联调后完成条纹相机整机的制作。目前由于在灌封时缺少偏转方向和阴极面标定工艺环节，故条纹相机整机装配存在如下问题:
[0007]I)偏转方向未标定，由于条纹变像管与输入光学系统耦合存在偏差，需要对输入光学系统及输入光学狭缝进行反复调整，影响成像性能。
[0008]2)偏转方向未标定，条纹变像管动态扫描方向偏差，使输出光学系统装配方向无法固定，要根据成像结果进行调整，最终成像结果需要进行二次处理。
[0009]3)阴极面未标定，使输入光信号与阴极面角偏差过大，影响条纹变像管空间分辨率和整体性能。
[0010]4)条纹变像管偏转方向和阴极面未标定，经常造成人力、物力及时间的大量耗费，且可能使合格的条纹变像管最终无法用于条纹相机整机而被淘汰。
[0011]5)工艺无法固化，使条纹变像管无法实现互换性，不能满足产业化要求。
[0012]基于目前存在的以上问题，在此发明了一种偏转方向及阴极面的标定方法，解决目前存在问题。
【发明内容】
[0013]针对目前条纹变像管灌封集成方面存在的工艺问题，以及便于将来工程化生产，本发明目的是提出一种条纹变像管偏转方向及阴极面的标定方法。
[0014]本发明的技术解决方案是:
[0015]一种条纹变像管偏转方向及阴极面的标定系统，其特殊之处是:包括偏转方向标定系统及阴极面标定系统；所述偏转方向标定系统包括第一光学平台、平行光管、固定导轨及滑块、CCD和显示器；所述固定导轨安装于第一光学平台上；所述平行光管内有分划阴极，为条纹变像管标定提供光源；所述平行光管、被标定条纹变像管和CCD分别安装在固定导轨的相应滑块上，被标定条纹变像管位于平行光管和CCD之间；所述平行光管的分划阴极成像在条纹变像管阴极面上；所述CCD和显示器采集并显示条纹变像管阴极面的最终成像；所述阴极面标定系统包括第二光学平台、激光光源、水平平面反射镜、可调平面反射镜和接收屏幕；所述第二光学平台上设置有光线通过孔；所述水平平面反射镜安装在第二光学平台上方且正对光线通过孔；所述激光光源设置在第二光学平台下方且发射激光穿过光线通过孔；所述可调平面反射镜设置在第二光学平台下方且正好接收水平平面反射镜反射的激光；所述接收屏幕接收可调平面反射镜反射的激光。
[0016]一种条纹变像管偏转方向及阴极面的标定方法，包括以下步骤:
[0017]I)导轨固定在第一光学平台上；平行光管在导轨上调水平，将条纹变像管利用支撑工装在导轨上调平，阴极中心与平行光管中心等高，固定于导轨上；调节平行光管，使其上的分划板物像清晰聚焦在条纹变像管的光电阴极表面；
[0018]2)打开条纹变像管高压电源，使分划板物像通过条纹变像管清晰成像至荧光屏；利用CXD将荧光屏上的图像信息采集并传输至显示器；
[0019]3)调节偏转电压，将条纹变像管成像从左侧扫描至右侧，观察像元扫描路径是否与显示器上水平栅格重合；若重合，执行步骤5 ;若不重合，执行步骤4 ;
[0020]4)关闭高压源，旋转条纹变像管，再打开高压源，返回步骤3 ;
[0021]5)利用高度尺测量从光学平台到条纹变像管阴极盘顶部的高度，减去阴极盘半径则为偏转板中心高度，调节高度尺到偏转垂心高度，在阴极盘两侧外沿划线，该连线即为条纹变像管的偏转方向；
[0022]6)若条纹变像管的偏转方向大于设定值，则返回步骤3，若条纹变像管的偏转方向小于等于设定值，则关闭所有电源，完成条纹变像管偏转方向的标定；
[0023]7)在第二光学平台上安装激光光源和平面反射镜；
[0024]8)初步校准:
[0025]8.1)在第二光学平台上条纹变像管安装位置处安装水平平面反射镜；
[0026]8.2)打开激光光源；
[0027]8.3)调整水平平面反射镜，使镜面与第二光学平台距离与之后安装的条纹变像管阴极面至第二光学平台的距离相等；
[0028]8.4)调节平面反射镜，使激光光源的光斑最终反射至接收屏幕；
[0029]8.5)若光斑位置在合格区，则初步校准完成，执行步骤9 ;若光斑位置不在合格区，则返回步骤8.3 ;
[0030]9)接收屏幕上划出栅格，按照几何光学计算出栅格对应的水平平面反射镜的倾角；
[0031]10)关闭激光光源，拿走水平平面反射镜；
[0032]11)将条纹变像管安装于水平平面镜的安装位置，阴极面与水平平面反射镜安装高度d相同，偏转扫描方向为Y向；
[0033]12)打开激光光源，使激光经条纹变像管阴极面和平面反射镜反射，打到接收屏幕上；若光斑位置没有位于中心合格区，则关闭激光光源，对条纹变像管进行精密垫补，返回步骤11 ;若光斑位置位于中心合格区，则关闭激光光源，执行步骤13 ;
[0034]13)根据光斑所在区域判断条纹变像管阴极面与端部法兰X、Y轴的倾角；若条纹变像管阴极面与灌封筒端部法兰垂直或水平方向倾角大于等于设定值，则返回步骤11 ;若条纹变像管阴极面与灌封筒端部法兰垂直、水平方向倾角均小于设定值，则完成条纹变像管阴极面的标定；
[0035]14)灌封时利用工装将偏转方向及阴极面倾角导出至标准接口法兰，实现条纹变像管偏转方向和阴极面的确定。
[0036]其中，步骤6中条纹变像管的偏转方向较佳设定值为±0.5° ;步骤13中条纹变像管阴极面与灌封筒端部法兰垂直或水平方向倾角较佳设定值为10分。
[0037]本发明的有益效果:
[0038]1、本发明主要用于条纹相机条纹变像管偏转方向及阴极面的标定工作，利用该方法，可以使偏转方向的标定精度在0.5度以内，阴极面与灌封筒法兰的倾角在10分以内，提高了条纹变像管灌封精度和条纹相机整机集成的效率，条纹相机集成过程中条纹变像管互换性增加，有利于条纹相机产业化的推进。
[0039]2、利用本发明方法，不仅可保证条纹变像管偏转方向精度，而且还可将阴极面位置与灌封筒端面法兰进行标定，在最终条纹相机整机集成装配时，只需按照对应定位孔安装即可确保偏转方向精度，装配方便快捷，还可保证整机安装过程中条纹变像的互换性。
[0040]3、该标定系统经过一定的改造，还可用于其他类似成像器件的标定和校准工作，因而具有很好的经济效益及社会意义。
【附图说明】
[0041]图1为条纹变像管结构示意图；图中:1 一光电阴极；2 —电磁聚焦系统；3—偏转板；4一阳极；5—荧光屏；
[0042]图2为条纹变像管偏转方向标定系统示意图；图中一光学平台；2—平行光管；3—固定导轨；4一条纹变像管；5 — CXD ;6—荧光屏；
[0043]图3为条纹变像管偏转方向标定方法流程图；
[0044]图4为条纹变像管阴极面标定系统示意图；图中一光学平台；2—条纹变像管/水平平面反射镜；3—激光光源；4一平面反射镜；5—接收屏幕；
[0045]图5为条纹变像管阴极面标定方法流程图
[0046]图6为条纹变像管阴极面垫补位置结构示意图；图中:1一光电