CN107706075B - 一种多区域探测扫描变像管 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多区域探测扫描变像管。所述的变像管中的阴极、栅网、预偏阵列板I、聚焦系统、预偏阵列板II、隔离网、扫描板和荧光屏沿轴向OZ顺序排列。待测信号穿过阴极上的多条狭缝后，与阴极相互作用发射出多条电子束，电子束在预偏阵列板I与预偏阵列板II的共同作用下实现分离，并在聚焦系统和扫描板的共同作用下，实现对电子束的聚焦成像和扫描，获得待测信号的时空信息。由于各条电子束之间分离距离较大，扫描过程中不会相互干扰。这种多区域探测扫描变像管可以对待测目标的多个区域进行同时测量，可以获取等多的有用信息，具有广阔的应用前景。

Description

一种多区域探测扫描变像管
技术领域
本发明属于超快光学探测领域，具体涉及一种多区域探测扫描变像管。
背景技术
名称为“大动态双聚焦条纹变像管设计”的中国杂志（强激光与粒子束. 2013,25(10):2616-2620.）介绍了一种基于扫描变像管的条纹相机，具有皮秒甚至飞秒量级的时间分辨和几十微米量级的空间分辨。通过它与光学透镜、针孔相机、KB显微镜等器件构成联合诊断设备可以获得待观测目标的超快时空演化过程。其在时间分辨的超快现象研究中有着不可替代的作用。基于这种扫描变像管的条纹相机在阴极前设置有时间分辨狭缝，条纹相机只能探测穿过狭缝位置的信号，而为保持相机的时间分辨，狭缝的宽度通常只有微米量级，因此只能对待测目标的某一极小区域进行探测。但是随着科学研究的进展，越来越需要对未知待测目标的更多区域进行探测，以获得更多的有用信息。当前采用传统扫描变像管的条纹相机已无法满足很多领域的探测需求。
发明内容
为了克服现有扫描变像管探测区域小的不足，本发明提供一种多区域探测扫描变像管，能够对待测目标进行多区域探测。
本发明的一种多区域探测扫描变像管，其特点是，所述扫描变像管包括沿轴向OZ顺序排列的阴极、栅网、预偏阵列板I、聚焦系统、预偏阵列板II、隔离网、扫描板和荧光屏。
所述的阴极上从上到下设置有平行的N条狭缝。
所述的预偏阵列板I从上到下包含有平行的N+1个平板，N+1个平板的方向与轴向OZ平行。所述的N+1个平板中每相邻两个平板形成一对偏转板，共构成N对偏转板。每对偏转板从上到下与每条狭缝一一对应，并且每条狭缝的中心位置位于相应的每对偏转板之间。所述的各对偏转板上设置有不同电压值的预偏电压，从中心一对偏转板往两边各对的偏转板，预偏电压逐渐增加。
所述的预偏阵列板II从上到下包含有N+1个平板，所述的N+1个平板的每相邻两个平板形成一对偏转板，共构成N对偏转板。所述的预偏阵列板II的方向与轴向OZ有一旋转角。所述的每对偏转板从上到下与每条狭缝一一对应，并且每条狭缝的中心位置位于相应的每对偏转板之间。所述的各对偏转板上设置有不同电压值的预偏电压，从中心一对偏转板往两边各对的偏转板，预偏电压逐渐增加。
所述的聚焦系统为短磁透镜聚焦系统。
所述的扫描板方向与预偏阵列板II的方向相同，所述的扫描板上作用有斜坡电压。
所述的旋转角的大小为聚焦系统成像过程中使电子束旋转的角度。
所述的狭缝的条数N≥2。
本发明的有益效果是：与传统扫描变像管相比，本发明的多区域探测扫描变像管可以实现对待测目标的多区域探测，能够提供更多的有用信息，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明的多区域探测扫描变像管的结构示意图；
图中，1.阴极 2.栅网 3.预偏阵列板I 4.聚焦系统 5.预偏阵列板II 6.隔离网7.扫描板 8.荧光屏 9.狭缝。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
图1是本发明的多区域探测扫描变像管的结构示意图，图中虚线表示电子束。在图1中，本发明的多区域探测扫描变像管包括沿轴向OZ顺序排列的阴极1、栅网2、预偏阵列板I3、聚焦系统4、预偏阵列板II5、隔离网6、扫描板7和荧光屏8。
所述的阴极1上从上到下设置有平行的N条狭缝9。
所述的预偏阵列板I从上到下包含有平行的N+1个平板，N+1个平板的方向与轴向OZ平行。所述的N+1个平板中每相邻两个平板形成一对偏转板，共构成N对偏转板。每对偏转板从上到下与每条狭缝9一一对应，并且每条狭缝9的中心位置位于相应的每对偏转板之间。所述的各对偏转板上设置有不同电压值的预偏电压，从中心一对偏转板往两边各对的偏转板，预偏电压逐渐增加。
所述的预偏阵列板II5从上到下包含有N+1个平板，所述的N+1个平板的每相邻两个平板形成一对偏转板，共构成N对偏转板。所述的预偏阵列板II5的方向与轴向OZ有一旋转角。所述的每对偏转板从上到下与每条狭缝9一一对应，并且每条狭缝9的中心位置位于相应的每对偏转板之间。 所述的各对偏转板上设置有不同电压值的预偏电压，从中心一对偏转板往两边各对的偏转板，预偏电压逐渐增加。
所述的聚焦系统为短磁透镜聚焦系统。
所述的扫描板7方向与预偏阵列板II5的方向相同，所述的扫描板7上作用有斜坡电压。
所述的旋转角的大小为聚焦系统4成像过程中使电子束旋转的角度。
所述的狭缝9的条数N≥2。
本实施例中，狭缝的条数设置为三条，狭缝9为其中一条。
所述的预偏阵列板I3从上到下包含有四个平板，每相邻两个平板形成一对偏转板，共构成三对偏转板。
所述的预偏阵列板II5从上到下包含有四个平板，每相邻两个平板形成一对偏转板，共构成三对偏转板。
由于本发明的多区域探测扫描变像管的聚焦系统4为短磁透镜聚焦系统，放置于其前面与后面的预偏阵列板I3与预偏阵列板II5都不会对其聚焦成像特性造成影响。
本发明的多区域探测扫描变像管其工作过程为：待测信号（可见光或者X射线）穿过阴极1上的狭缝9后，与阴极1相互作用发出3条电子束，电子束经过栅极2的加速后进入预偏阵列板I3，各条电子束受到预偏阵列板I3上设置的预偏电压的作用，会发生预偏转，由于从中心一对往两边的各对偏转板，预偏电压逐渐增加，各条电子束之间的距离会被往两边展宽。由于预偏阵列板I3的各平板间距离较近，此时电子束之间距离展宽较小。而后电子经过聚焦系统4聚焦后进入预偏阵列板II5中，此时电子束经过预偏阵列板II5上设置的预偏电压的作用，会发生进一步的预偏转。预偏阵列板II5的各对偏转板从中心一对往两边各对偏转板，预偏电压也是逐渐增加的，各条电子束之间的距离将会被进一步往两边展宽，这样各条电子束将会以较大距离分布在荧光屏8的不同位置。而且由于预偏阵列板II与轴向OZ有一旋转角，旋转角的大小为聚焦系统4成像过程中使电子束旋转的角度，因此电子束会被平行的展宽，不会出现交叉现象。从图1中可以看出电子束从阴极1发出时相互之间距离极近，而在荧光屏8上，电子束已分开较大距离。在电子束穿过扫描板7时，受到扫描板7上斜坡电压的作用，不同时刻的电子将会被偏转到不同位置，获得时间分辨。由于各条电子束之间间距足够大，并且扫描板7方向与预偏阵列板II5的方向相同，各电子束受到扫描板7上斜坡电压的扫描后，不会出现相互叠加干扰的情况，这样就可以实现对待测信号的多个区域进行同时探测。而在预偏阵列板II5与扫描板7之间设置有隔离网6，二者之间不会相互干扰，不会对成像效果造成影响。
本实施例中的多区域探测扫描变像管可以对待测目标的三个区域进行同时探测，可以提供丰富的有用信息。此外，由于本发明的多区域探测扫描变像管依然具有传统扫描变像管的特性，其时空分辨不会受到影响。在变像管各参数设置适当的前提下，依然可以获得皮秒甚至飞秒量级的时间分辨和几十微米量级的空间分辨。
实施例2
本实施例与实施例1的结构相同，不同之处是，阴极上狭缝的条数为两条；所述的预偏阵列板I3从上到下包含有三个平板，每相邻两个平板形成一对偏转板，共构成两对偏转板；所述的预偏阵列板II5从上到下包含有三个平板，每相邻两个平板形成一对偏转板，共构成两对偏转板。
本实施例中多区域探测扫描变像管可以对待测目标的两个区域进行同时探测。
实施例3
本实施例与实施例1的结构相同，不同之处是，阴极上狭缝的条数为四条，所述的预偏阵列板I3从上到下包含有五个平板，每相邻两个平板形成一对偏转板，共构成四对偏转板；所述的预偏阵列板II5从上到下包含有五个平板，每相邻两个平板形成一对偏转板，共构成四对偏转板。
本实施例中多区域探测扫描变像管可以对待测目标的四个区域进行同时探测。
本发明不局限于上述具体实施方式，所属技术领域的技术人员从上述构思出发，不经过创造性劳动，所作出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种多区域探测扫描变像管，其特征在于：所述扫描变像管包括沿轴向OZ顺序排列的阴极(1)、栅网(2)、预偏阵列板I(3)、聚焦系统(4)、预偏阵列板II(5)、隔离网(6)、扫描板(7)和荧光屏(8)；
所述的阴极(1)上从上到下设置有平行的N条狭缝(9)；
所述的预偏阵列板I(3)从上到下包含有平行的N+1个平板，N+1个平板的方向与轴向OZ平行；所述的N+1个平板中每相邻两个平板形成一对偏转板，共构成N对偏转板；每对偏转板从上到下与每条狭缝(9)一一对应，并且每条狭缝(9)的中心位置位于相应的每对偏转板之间；所述的每对偏转板上设置有不同电压值的预偏电压，从中心一对偏转板往两边各对的偏转板，预偏电压逐渐增加；
所述的预偏阵列板II(5)从上到下包含有N+1个平板，所述的N+1个平板的每相邻两个平板形成一对偏转板，共构成N对偏转板；所述的预偏阵列板II(5)的方向与轴向OZ有一旋转角；每对偏转板从上到下与每条狭缝(9)一一对应，并且每条狭缝(9)的中心位置位于相应的每对偏转板之间; 所述的每对偏转板上设置有不同电压值的预偏电压，从中心一对偏转板往两边各对的偏转板，预偏电压逐渐增加；
所述的聚焦系统（4）为短磁透镜聚焦系统；
所述的扫描板(7)方向与预偏阵列板II(5)的方向相同；所述的旋转角的大小为聚焦系统(4)成像过程中使电子束旋转的角度；所述的狭缝(9)的条数N≥2。
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