一种光电子脉冲采样分束模块及电真空分幅装置

专利2025-05-02  26


本发明涉及电真空分幅成像,尤其涉及一种光电子脉冲采样分束装置,用于实现单一视线光学图像的分束分幅成像。


背景技术:

1、基于光电子技术的分幅相机在x射线超快诊断领域是一种不可或缺的分幅成像设备,其具有二维空间分辨能力和皮秒级时间分辨能力,在飞秒激光、等离子体辐射和核聚变等超快现象研究中具有重要的应用,在惯性约束核聚变(icf,inertial confinementfusion)内爆过程的研究中,点火条件判据和内爆物理过程等聚变物理机制尚不明晰,这就需要对内爆过程特别是内爆热斑做深入研究。x射线分幅相机作为其唯一具有二维空间分辨的超快诊断工具,其性能对热斑的诊断极其重要。它能直观地描述icf内爆热斑的形成和演化过程,从而为icf实验是否达到点火条件提供重要的判断依据。内爆热斑是靶丸中心燃料区被高度压缩后形成的高温、高稠密等离子体区域,它是实现核聚变点火的核心区。内爆热斑的形貌、内部燃料和壳层物理状态以及热核反应情况对icf内爆研究极其重要,其辐射出的x光可以提供热斑形貌及其内部电子温度和密度等内爆物理信息。通过对该辐射区进行二维成像,能够获得热斑辐射强度的空间分布及其随时间的演化信息。它反映了热斑被压缩的演化过程,进而反映了靶球所处的外部辐射场的空间分布情况,从而为评估和分析辐射场的不对称性问题提供数据支持,进一步为靶参数和激光辐照条件的不断优化提供实验依据。

2、常规的观测热斑的主要方法为配备针孔阵列的x光行波选通分幅成像技术,由于技术特点限制,针孔阵列对目标的具有不同的视角,使得x射线分幅画幅之间存在视线差异,造成所观测目标中同一点发出的光会出现在不同画幅上的不同位置,导致根据在icf内爆热斑诊断实验中获得的分幅图像不能准确判断内爆演化过程,这一固有缺陷严重影响了对目标辐射场均匀性和内爆动力学特性的测量精度,不利于聚变热斑演化机制的研究。因此,如何实现对目标的单视线分幅成像技术成为了研究热点。

3、由于x射线不易折射且穿透性极强,不能采用分光的办法对x光进行分幅成像,而把x光图像转换为电子图像后对其分束就是一种良好的解决方案。现有技术结合了偏转扫描和电子分幅两种技术,在用单个针孔获取目标图像的前提下,利用电子光学系统的傅立叶平面上电子径向速度的不同,采用两个相互正交的分束板组成“十字形”电子束切割器,将图像分解到四个不同的位置上,从而实现目标图像的四分幅图像。

4、现有技术受限于分割器尺寸和电子束斑大小,目前只能实现4幅分幅图像,画幅数较少,且其分割出的四束电子束所含信息权重占比相差较大,造成图像亮度分布不均匀。


技术实现思路

1、本发明提供了一种光电子脉冲采样分束装置,以解决现有技术中存在的电子束分割信息权重占比相差较大造成图像亮度分布不均匀的技术问题。

2、根据本发明的一方面,提供了一种光电子脉冲采样分束模块,其特征在于,包括:电子束采样单元和电子束偏转分离单元,电子束采样分束模块设置于电真空分幅管中的图像转换模块与成像模块之间的电子束传播路径上;

3、所述电子束采样分束模块包括依次设置在所述电子束传播路径上的电子束采样单元和电子束偏转分离单元;

4、所述电子束采样单元用于接收光电子图像传播而来的电子束团并将所述电子束团采样分割为多个次级电子束;所述电子束采样单元包括多个采样孔,存在两个所述采样孔的面积不同;所述电子束偏转分离单元用于调整各所述次级电子束的传播路径。

5、可选地,所述采样孔包括中心采样孔和外围采样孔,所述外围采样孔围绕所述中心采样孔;

6、所述电子束采样单元位于电子束汇聚交叉点位置;

7、所述外围采样孔面积大于所述中心采样孔面积。

8、可选地,所述电子束采样分割模块包括在第一偏转分离单元和第二偏转分离单元,所述第一偏转分离单元和所述第二偏转分离单元均位于所述电子束的传播路径上;

9、所述第一偏转分离单元包括沿第一方向排列的多个第一偏转板,所述第二偏转分离单元包括沿第二方向排列的多个第二偏转板;且沿所述电子束的传播方向,多个所述第一偏转板与多个所述第二偏转板相互交叉形成网格结构;所述第一方向和所述第二方向相交。

10、可选地,多个所述第一偏转板与多个所述第二偏转板位于同一平面,且相互绝缘交叉形成所述网格结构。

11、可选地,所述第一偏转分离单元与所述第二偏转分离单元在所述电子束传播方向上间隔设置;

12、沿所述电子束的传播方向,所述第一偏转分离单元在所述第二偏转分离单元所在平面上的正投影与所述第二偏转分离单元交叉形成所述网格结构。

13、可选地,所述网格结构包括中心网格和外围网格,所述外围网格围绕所述中心网格;

14、用于形成所述中心网格的所述第一偏转板以及所述第二偏转板中的加载电压均为0;

15、用于形成所述外围网格的所述第一偏转板和/或所述第二偏转板中的加载电压为正电压。

16、可选地,所述第一偏转分离单元包括m个所述第一偏转板,所述第二偏转分离单元包括n个所述第二偏转板;其中,m≥4,n≥4,且m和n均为正整数;

17、所述网格结构中的网格数量为(m-1)(n-1)。

18、可选地,所述网格结构中的网格数量大于或者等于所述电子束分割单元中的采样孔数量。

19、可选地,沿所述中心采样孔指向所述外围采样孔方向,所述采样孔面积逐渐变大。

20、根据本发明另一方面提供了一种电真空分幅装置,其特征在于,包括:权利要求1-9任一项所述的光电子束脉冲采样分束模块;

21、还包括:图像转换模块和成像模块。

22、本发明的技术方案,在图像转换模块与成像模块之间的电子束传播路径上设置电子束采样分束模块,其中,电子束采样分束模块包括电子束采样单元和电子束偏转分离单元,进一步的,通过在电子束采样单元上设置面积不同的采样孔以对电子束完成等权采样,通过电子束偏转分离单元调整电子束的传播方向以对电子束进行偏转分离,电子束采样单元和电子束偏转分离单元相互配合以解决现有技术中存在的分幅图像画幅数少,电子束分割信息权重占比相差较大造成图像亮度分布不均匀的技术问题。

23、应当理解,本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征,也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。



技术特征:

1.一种光电子脉冲采样分束模块,其特征在于,包括:电子束采样单元和电子束偏转分离单元,电子束采样分束模块设置于电真空分幅管中的图像转换模块与成像模块之间的电子束传播路径上;

2.根据权利要求1所述的光电子脉冲采样分束模块,其特征在于,所述采样孔包括中心采样孔和外围采样孔,所述外围采样孔围绕所述中心采样孔;

3.根据权利要求1所述的光电子脉冲采样分束模块,其特征在于,所述电子束偏转分离单元包括在第一偏转分离单元和第二偏转分离单元,所述第一偏转分离单元和所述第二偏转分离单元均位于所述电子束的传播路径上;

4.根据权利要求3所述的光电子脉冲采样分束模块,其特征在于,多个所述第一偏转板与多个所述第二偏转板位于同一平面,且相互绝缘交叉形成所述网格结构。

5.根据权利要求3所述的光电子脉冲采样分束模块,其特征在于,所述第一偏转分离单元与所述第二偏转分离单元在所述电子束传播方向上间隔设置;

6.根据权利要求3所述的光电子脉冲采样分束模块,其特征在于,所述网格结构包括中心网格和外围网格,所述外围网格围绕所述中心网格;

7.根据权利要求3所述的光电子脉冲采样分束模块,其特征在于,所述第一偏转分离单元包括m个所述第一偏转板,所述第二偏转分离单元包括n个所述第二偏转板;其中,m≥4,n≥4,且m和n均为正整数;

8.根据权利要求7所述的光电子脉冲采样分束模块,其特征在于,所述网格结构中的网格数量大于或者等于所述电子束采样单元中的采样孔数量。

9.根据权利要求2所述的光电子脉冲采样分束模块,其特征在于,沿所述中心采样孔指向所述外围采样孔方向,所述采样孔面积逐渐变大。

10.一种电真空分幅装置,其特征在于,包括:权利要求1-9任一项所述的光电子束脉冲采样分束模块;


技术总结
本发明公开了一种光电子脉冲采样分束模块及电真空分幅装置,光电子脉冲采样分束模块用于电真空分幅管中实现电子束的分割偏转功能,是电真空分幅管的核心器件之一。图像转换模块用于将光学图像转换为光电子图像,成像模块用于接收各个次级电子束,用于后续产生分幅图像,而电子束采样分束模块设置于图像转换模块与成像模块之间的电子束传播路径上。电子束采样分束模块包括电子束采样单元和电子束偏转分离单元;电子束采样单元用于接收光电子图像传播而来的电子束团并将电子束团采样分割为多个次级电子束;电子束偏转分离单元用于调整各次级电子束的传播路径。本发明解决了电子束分割时信息权重占比相差较大造成图像亮度分布不均匀的技术问题。

技术研发人员:宗方轲,张敬金,杨勤劳
受保护的技术使用者:深圳大学
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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