[发明专利]影像大小可调谐光电子成像仪

说明书

技术领域

本发明涉及带电粒子(包括电子、离子等)动能分布和角度分布的测量方法等领域，具体涉及一种光电子成像仪。

背景技术

目前通行的光电子成像仪是由荷兰科学家Eppink和Parker于1997年设计，他们通过设计三块带圆孔的极板，在一定的优化电压配置下，形成离子透镜，实现对具有相同速度但是不同位置的带电粒子进行聚焦，然后被飞行管后端MCP&PS(Micro-channel Plate&PhorsphorScreen,微通道板&磷光屏)探测器收集，如图1(a)所示，其中P₁是排斥级极板，P₂是加速级极板，P₃是接地级极板。在离子透镜作用下，不同位置的带电粒子聚焦在探测器的一个点上，这大大提高了离子速度成像的分辨率。将带空圆盘的加上合适电压后，形成离子透镜，如图1(b)所示。在目前通行的离子速度成像装置上，Eppink和Parker通过巧妙的开孔设计,实现相同速度的带电粒子即使在离子源分布的不同位置上也能在MCP&PS探测器上聚焦，大大提高了成像的分辨率。

然而，有限尺寸的MCP&PS探测器对动能很大的带电粒子无法捕获，例如常用的40mm探测器在排斥级极板P₁为4000V时候，捕获的最大动能带电粒子仅仅约为5eV。而5eV以上的带电粒子飞行轨迹在探测器的尺寸之外。目前为了捕获大动能带电粒子主要有两种办法，一是加大极板电压，二是提高MCP&PS探测器的尺寸。然而这两种方法在成本上都非常昂贵。对于第一种办法，实现高电压稳定直流电源非常昂贵，而且在越高高压下实验测量本身就越危险性。对于第二种办法，大尺寸MCP&PS探测器也非常昂贵，例如40mm直径的进口探测器价格约为2万RMB，而80mm直径的探测器价格就达到了约6万RMB。为了在不增加成本基础上，又要测量大动能的带电粒子，我们必须重新设计新的光电子成像仪，如影像大小可调谐光电子成像仪。

发明内容

本发明针对上述技术问题，提供一种新的光电子成像仪，实现在与现有技术相同电压配置下，影像大小可调谐，在不增加排斥级极板P₁电压和不增大MCP&PS探测器尺寸的前提下，实现对大动能带电粒子进行探测。

为解决上述技术问题,本发明提供的技术方案是：

一种影像大小可调谐光电子成像仪，光电子成像仪内左侧为激光作用区，在所述激光作用区设有三块纵向的中心开孔的圆形极板：从左到右依次为排斥级极板P₁、加速级极板P₂和接地级极板P₃；在光电子成像仪内右侧设有自由飞行管，在自由飞行管后端设有MCP&PS探测器；在所述的自由飞行管内还设有三根横向的圆管式极板，分别为极板P₄、极板P₅和极板P₆。

所述的极板P₁、极板P₂和极板P₃厚度均为20mm,外径均为1000mm，极板P₁内径40mm,极板P₂和极板P₃内径为200mm。

所述的极板P₁、极板P₂和极板P₃平行放置，其相邻极板之间的距离为200mm，P₁极板与光电子成像仪的腔体内壁间距为20mm，P₃极板与自由飞行管间距为890mm。

所述的极板P₄、极板P₅和极板P₆为圆柱形管，依次平行放置。

所述的极板P₄、极板P₅和极板P₆的管壁厚度均为20mm，内径均为400mm，外径均为440mm，其相邻极板的间距为40mm。

所述的自由飞行管为μ金属圆形管，内径为960mm，外径为1000mm，厚度为20mm。

所述的极板P₁对应电压4000V，极板P₂对应电压2710V，极板P₃对应电压0V，极板P₄对应电压1500V，极板P₅对应电压500V，极板P₆对应电压1500V，其余部分均接地，即为0V。

有益效果：