专利名称：X射线微通道板行波选通分幅相机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于真空光电成像器件，具体涉及一种X射线MCP行波选通分幅相机。
背景技术：
X射线分幅相机是激光核聚变及激光等离子体物理研究的重要工具。测出激光核聚变实验过程中等离子体温度和密度两维空间分布及其随时间的变化，可供研究等离子体不稳定性和聚爆对称性等，但激光核聚变实验的整个过程仅发生在数纳秒内，皮秒分幅摄影技术应运而生。
目前，分幅摄影方案大致可分为两类近贴聚焦行波选通式和偏转快门式。由于偏转快门式扫描型分幅相机技术指标已接近极限，其空间分辨率为3-5lp/mm，动态范围20～30，所以近年来国际上研究分幅相机的热点已转至微带线行波选通技术。
现有的行波选通技术中，微带线有采用弯曲形微带阴极的，这种形状的阴极只需一路电脉冲输入，其主要缺点如下1)由于传输路径长，电脉冲在微带上传输时幅度损失大，获得的图像亮度增益不同，所得的结果难以进行定量分析；2)其所使用的皮秒高压脉冲主要由砷化镓光电导开关产生，因此选通脉冲产生不便，且脉冲幅度与形状易受激光脉冲影响；3)传输高频电脉冲时，传统变像管的引线结构会对选通脉冲造成很大的损耗，并引起波形畸变、反射等，使加在微通道板上的波形杂乱或有效电压降低，难以得到好的测试结果；4)微带阴极长度有限，有效测量时间范围只有1纳秒左右，难以满足目前各种物理、生物等试验中超快过程诊断的需要。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种X射线微通道板行波选通分幅相机，其解决了背景技术中选通脉冲使用不便；在微带线上传输损耗大；获得图像画幅数少的技术问题。
本实用新型的技术解决方案是一种X射线微通道板行波选通分幅相机，包括变像管和高压脉冲发生器12；所述的变像管由微通道板3和近贴设置的荧光屏8组成，所述微通道板3的输入面上制作有阴极微带线4；所述的高压脉冲发生器12通过同轴电缆线11与阴极微带线4连接；其特征在于所述的阴极微带线4为直条带状微带线，所述的变像管为单近贴反射式阴极结构。
上述同轴电缆线11与阴极微带线4连接的较佳方案是同轴电缆线11通过接线柱5与传输线路板1上的渐变线2相连，所述的渐变线2与阴极微带线4相连；所述的微通道板3和传输线路板1通过微通道板压环7固定于法兰盘6上，所述的荧光屏8焊接密封在法兰盘6上。
上述微通道板3与荧光屏8近贴设置，近贴间距以0.3～1.0mm为佳。
上述变像管的前端可设置针孔成像装置13，该针孔成像装置13的入口处设置有针孔板10构成，所述的针孔板10上设置有小孔。所述的针孔板10上以设置微米级小孔为佳。针孔成像装置可避免杂散光的进入。
上述的变像管与针孔成像装置13可通过屏蔽罩14连接。
本实用新型具有以下优点1.结构简单，成本低；2.时间分辨率和空间分辨率高，每幅的曝光时间可以达到60ps，分辨率达到15lp/mm；3.在短时间内可拍摄一幅至多幅X射线图像；4.采用雪崩二极管产生皮秒高压脉冲，使用简单，输出稳定，可从同一路分出相同的几路分支电脉冲，这些分支电脉冲的稳定性好，晃动小，同步性好；5.能满足各种物理、生物等试验中超快过程的需要。
图1为本实用新型传输线路板的结构示意图；图2为本实用新型变像管的剖面结构示意图；图3为本实用新型分幅相机的整体结构示意图。
附图标号说明1-线路板，2-渐变线，3-微通道板，4-阴极微带线，5-脉冲输入接线柱，6-法兰盘，7-微通道板压环，8-荧光屏，9-可伐环，10-针孔板，11-同轴电缆线，12-高压脉冲发生器，13-针孔成像装置，14-屏蔽罩。
具体实施方式
本实用新型主要由变像管和高压脉冲发生器12构成。
参见图1，本实用新型阴极微带线4兼具阴极和微带传输线的两种作用，既要保证对X光的灵敏度，又要兼顾对选通脉冲的传输能力。阴极微带线4的制作是通过真空镀膜的方法把对X光敏感的金属材料制作在微通道板3上，例如Au阴极对0.1～10keV范围的X射线有较高的量子效率，可以把X射线转换成光电子。通过控制阴极微带线的厚度可控制阴极微带线4的电阻。镀膜时利用掩膜板把阴极微带线4制作成直条带状，以减少电脉冲传输的路径，从而减小电脉冲在阴极微带线4上传输时的损耗。传输线路板1上的渐变线2的一端与脉冲输入接线柱5连接，渐变线2的另一端与微通道板3上的阴极微带线4连接。
参见图2，变像管采用单近贴反射式阴极结构，由制作有阴极微带线4的微通道板3和近贴设置的荧光屏8组成。微通道板3和传输用线路板1通过微通道板压环7固定在法兰盘6上，通过焊接把可伐环9和荧光屏8固定密封在法兰盘6上，微通道板3和荧光屏8的间距可取0.3～1.0mm。
参见图3，加在微通道板3上的电脉冲由同轴电缆线11传入。选通脉冲的频带很宽，为了避免接线引入的损失，具体可将高压皮秒脉冲发生器12产生的电脉冲用50Ω同轴电缆线11送入变像管的阴极微带线4。阴极微带线4的电阻经渐变线2变至约17Ω，以增大微通道板3上的有效成像面积。将选通脉冲送入行波变像管后，在微通道板3上的有效电压大约为1KV，可确保有较高的选通增益。微通道板3作为电子倍增器，把阴极微带线4转换出的电子进行倍增。通过微通道板3倍增的电子，出射打在荧光屏8上，电子再次转换为可见光光子，输出可见光图像。
变像管的前端可设置针孔成像装置，根据光学原理设计物距和像距。针孔成像装置可采用管状机械结构固定，以避免杂散光的进入。当X光通过针孔成像装置的针孔板10上的小孔后，在变像管的阴极微带线4上成放大的像。变像管亦可通过屏蔽罩14与针孔成像装置13连接。
工作过程当输入的X射线照射在针孔板10上时，X射线通过针孔板10上的小孔成像在阴极微带线4上，X光通过光电阴极转换成光电子。如果阴极微带线4上没有加高压电场，光电子就会被微通道板3吸收而无增益输出。当加高压电场时，光电子在该电场作用下碰撞微通道板3的通道壁，产生二次电子倍增，最后穿过微通道板3，打在荧光屏8上，形成可见光图像输出。
改变微通道板3及其上阴极微带线4的面积或形状，同时，改变输入电脉冲，可得到以下几种相机实施例一采用直径φ56mm的微通道板3，在其上镀制平行的四条阴极微带线4，每条阴极微带线4的宽度为6mm，阴极微带线4间距为4mm。设置针孔板10，在针孔板10上设置16个针孔，每行4个，每列4个。依次输入四路高压电脉冲，每一路脉冲比前一路延迟200ps，可获得12幅图像。依次输入高压电脉冲延迟时间可根据电脉冲在阴极微带线4上传输长度确定。
实施例二采用直径φ56mm的微通道板3，在其上镀制以直径对称的四条阴极微带线4，每条阴极微带线4的宽度为7mm或8mm，阴极微带线4间距为3mm或2mm。设置针孔板10，每行3个针孔，每列4个针孔。依次输入四路高压电脉冲，每一路脉冲比前一路延迟200ps，可获得12幅更大面积的多幅图像。依次输入高压电脉冲延迟时间可根据电脉冲在阴极微带线4上传输长度确定。
实施例三采用直径φ56mm的微通道板3，在其上镀制40mm×40mm的阴极微带线4。不采用针孔结构，而让X射线直接照射在微通道板3的阴极微带线4上，采用单路电脉冲输入，可扩大成像面积。
实施例四采用直径φ56mm的微通道板3，在其上镀制15mm×50mm的单条阴极微带，不用针孔成像装置，采用单路电脉冲输入，可用于拍摄光谱。
根据使用要求，微通道板3的面积可增大或减小，直径可增大至φ100mm，最多可制作宽度为6mm的微带8条，并采用针孔较多的针孔板10，以获得更多的画幅数。也可不采用针孔板10，获得更大的拍摄图像面积。对画幅数要求不高，但对相机的时间分辨率和空间分辨率要求较高时，可采用面积较小的微通道板3，由于微通道板3微孔直径较小且厚度较薄，会大大提高相机的性能指标。通过改变阴极微带线4材料，可扩大分幅相机的使用范围，光谱响应范围可从紫外光到可见光到红外光，可适用于各种波段。
权利要求1.一种X射线微通道板行波选通分幅相机，包括变像管和高压脉冲发生器(12)；所述的变像管由微通道板(3)和近贴设置的荧光屏(8)组成，所述微通道板(3)的输入面上制作有阴极微带线(4)；所述的高压脉冲发生器(12)通过同轴电缆线(11)与阴极微带线(4)连接；其特征在于所述的阴极微带线(4)为直条带状微带线，所述的变像管为单近贴反射式阴极结构。
2.根据权利要求1所述的X射线微通道板行波选通分幅相机，其特征在于所述同轴电缆线(11)与阴极微带线(4)的连接是同轴电缆线(11)通过脉冲输入接线柱(5)与传输线路板(1)上的渐变线(2)相连，所述的渐变线(2)与阴极微带线(4)相连；所述的微通道板(3)和传输线路板(1)通过微通道板压环(7)固定于法兰盘(6)上，所述的荧光屏(8)焊接密封在法兰盘(6)上。
3.根据权利要求1或2所述的X射线微通道板行波选通分幅相机，其特征在于所述的微通道板(3)与荧光屏(8)的近贴设置。
4.根据权利要求1或2所述的X射线微通道板行波选通分幅相机，其特征在于所述变像管的前端设置有针孔成像装置(13)，该针孔成像装置(13)针孔成像装置(13)的入口处设置有针孔板(10)，所述的针孔板(10)上设置有小孔。
5.根据权利要求3所述的X射线微通道板行波选通分幅相机，其特征在于所述的变像管与针孔成像装置(13)通过屏蔽罩(14)连接。
6.根据权利要求3所述的X射线微通道板行波选通分幅相机，其特征在于所述的微通道板(3)与荧光屏(8)的近贴间距为0.3～1.0mm。
专利摘要一种X射线微通道板行波选通分幅相机，其变像管由微通道板和近贴设置的荧光屏组成，微通道板的输入面上制作有阴极微带线，高压脉冲发生器通过同轴电缆线与阴极微带线连接，阴极微带线为直条带状微带线，变像管为单近贴反射式阴极结构。本实用新型解决了背景技术中选通脉冲使用不便；在微带线上传输损耗大；获得图像画幅数少的技术问题。本实用新型结构简单，成本低，时间分辨率和空间分辨率高，在短时间内可拍摄一幅至多幅X射线图像，输出的稳定性好，同步性好，能满足各种物理、生物等试验中超快过程的需要。
文档编号G03B39/00GK2773749SQ20052010684
公开日2006年4月19日 申请日期2005年8月23日 优先权日2005年7月26日
发明者刘百玉, 白永林, 白晓红, 王琛, 田进寿, 欧阳娴, 杨文正, 黄蕾 申请人:中国科学院西安光学精密机械研究所