CN213875810U - 一种高分辨率示波器及其测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高分辨率示波器及其测量系统。该示波器中高压脉冲发生器的正极输出端连接微带阴极，高压脉冲发生器的负极输出端连接MCP变像管，阳极栅网接地；微带阴极、阳极栅网、MCP变像管和CCD依次排列，且微带阴极、阳极栅网、MCP变像管和CCD同轴放置；磁聚焦透镜位于阳极栅网和MCP变像管之间，CCD用于显示测量光点图像，再通过分析处理光点实验数据获得检测波形。本实用新型的高分辨率示波器采用脉冲电压产生电子能量弥散，能量弥散获得电子束时间放大，利用磁聚焦透镜产生高斯形磁场，磁场将微带阴极上的光电子成像在微通道板，提高示波器的成像质量，同时能够测量电脉冲波形。

Description

一种高分辨率示波器及其测量系统

技术领域

本实用新型涉及示波器领域，更具体地说，涉及一种高分辨率示波器及其测量系统。

背景技术

惯性约束聚变(inertial confinement fusion，ICF)持续时间极短，仅为1-2ns，需要采用超快诊断技术对等离子体温度、密度及其随时间的变化过程进行测量。微通道板(microchannel plate，MCP)选通X射线分幅相机是一种具有二维空间分辨和一维时间分辨的超快诊断设备。随着ICF研究的深入，要求使用优于30ps时间分辨率的分幅相机来测量等离子体的时空演化过程。而目前实用化分幅相机时间分辨率一般在60-100ps，无法满足上述实验测量要求。

近几年，国内外发展了以磁聚焦成像电子束时间放大的新型分幅相机。例如美国Lawrence Livermore National Laboratory(LLNL)提出采用电子束时间放大技术来提高时间分辨率，成功地获得了具有5ps时间分辨率的X射线分幅相机。该分幅相机首先利用电子脉冲时间放大技术对电子束团进行时间宽度展宽，再用传统的MCP变像管对时间放大后的电子束团进行测量，从而获得高的时间分辨率。同时，经研究发现，该分幅相机可以作为示波器使用，用于测量电脉冲波形。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有的电子束时间放大技术，将其应用于示波器领域，提供一种高分辨率示波器及其测量系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种高分辨率示波器，包括微带阴极、阳极栅网、磁聚焦透镜、MCP变像管、CCD和高压脉冲发生器，所述高压脉冲发生器的正极输出端连接所述微带阴极，所述高压脉冲发生器的负极输出端连接所述MCP变像管，所述阳极栅网接地；所述微带阴极、所述阳极栅网、所述MCP变像管和所述CCD依次排列，且所述微带阴极、所述阳极栅网、所述MCP变像管和所述CCD同轴放置；所述磁聚焦透镜位于所述阳极栅网和所述MCP变像管之间，所述CCD用于记录所述MCP变像管输出的可见光，再通过分析处理光点图像获得检测波形。

进一步，在本实用新型所述的高分辨率示波器中，所述微带阴极包括石英玻璃板和蒸镀在所述石英玻璃板上的三条黄金阴极微带线，每条所述黄金阴极微带线的厚度为80nm，宽度为8mm；三条所述黄金阴极微带线平行排列，相邻所述黄金阴极微带线的间隔为2.8mm。

进一步，在本实用新型所述的高分辨率示波器中，所述磁聚焦透镜包括软铁和1200匝铜线圈，所述磁聚焦透镜的外径为256mm，所述磁聚焦透镜的内径为160mm，所述磁聚焦透镜的轴线方向长度为100mm；所述磁聚焦透镜的圆环内侧有一圈宽度为4mm的缝隙。

进一步，在本实用新型所述的高分辨率示波器中，所述MCP变像管包括阻抗渐变线、微通道板、蒸镀在微通道板上的三条微带线和制作在光纤面板上的荧光屏，所述微带线朝向所述阳极栅网侧，所述荧光屏位于所述微通道板和所述CCD之间；所述高压脉冲发生器的负极输出端通过所述阻抗渐变线连接所述微带线；

所述微通道板的外径为56mm，厚度为0.5mm，通道直径为12μm，斜切角为6°；所述微带线的宽度为8mm，三条所述微带线平行排列，且相邻两条所述微带线的间隔为2.8mm；所述微通道板和所述荧光屏平行放置，所述微通道板和所述荧光屏之间的距离为0.5mm。

进一步，在本实用新型所述的高分辨率示波器中，所述高压脉冲发生器包括雪崩三极管电路和二极管脉冲电路，所述雪崩三极管电路产生的高压斜坡脉冲分为两部分，一部分通过阻抗渐变线输入到所述微带阴极，另一部分用于驱动所述二极管脉冲电路以产生MCP选通脉冲。

进一步，在本实用新型所述的高分辨率示波器中，所述微带阴极连接第一衰减器，所述第一衰减器吸收掉经过所述微带阴极之后的高压斜坡脉冲；所述MCP变像管的微带线连接第二衰减器，所述第二衰减器吸收掉经过所述微带线之后的MCP选通脉冲。

另外，本实用新型还提供一种高分辨率示波器测量系统，包括如上述的高分辨率示波器，所述系统还包括激光光源、光电探测器、延时电路、光纤束和平行光管，所述光纤束包括多根光纤，且多根光纤的长度呈等差数列分布；

所述激光光源包括用于输出第一波长激光的第一输出端和用于输出第二波长激光的第二输出端，所述第一输出端发射的激光经过所述光纤束入射所述平行光管，经所述平行光管传输后入射至所述高分辨率示波器的微带阴极；所述第二输出端发射的激光输入所述光电探测器，生成的电信号经所述延时电路延时后输入所述高分辨率示波器的高压脉冲发生器的输入端。

进一步，在本实用新型所述的高分辨率示波器测量系统中，所述光纤束包括30根多模光纤，30根多模光纤紧邻排列为矩形，所述矩形包含3行多模光纤，每行有10根多模光纤；30根多模光纤的长度依据排列顺序呈等差数列递增，等差数列的公差为2mm。

进一步，在本实用新型所述的高分辨率示波器测量系统中，所述第一波长激光为266nm激光，所述第二波长激光为800nm激光。

实施本实用新型的一种高分辨率示波器及其测量系统，具有以下有益效果：本实用新型的高分辨率示波器采用脉冲电压产生电子能量弥散，能量弥散获得电子束时间放大，利用磁聚焦透镜产生高斯形磁场，磁场将微带阴极上的光电子成像在微通道板，提高示波器的成像质量，同时能够测量电脉冲波形。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是一实施例提供的高分辨率示波器的结构示意图；

图2是一实施例提供的高压脉冲发生器的结构示意图；

图3是一实施例提供的高分辨率示波器测量系统的结构示意图；

图4是一实施例提供的光纤束的结构示意图；

图5(a)是一实施例提供的微带阴极仅加直流电压时动态图像；

图5(b)是一实施例提供的10ps间隔光纤静态图像；

图6是一实施例提供的微带阴极未加脉冲时MCP变像管的时间分辨率T_MCP测量结果；

图7一实施例提供的光脉冲依次与微带阴极脉冲斜坡不同点同步示意图；

图8是一实施例提供的微带阴极加载脉冲，光脉冲同步阴极脉冲t₁、t₂、t₃……t₁₁、t₁₂点时动态图像；

图9是一实施例提供的光脉冲同步在阴极脉冲t₁点时，高分辨率示波器时间分辨率T(t₁)测量结果；

图10是一实施例提供的微带阴极脉冲斜坡各点对应的时间分辨率与斜坡同步位置的关系；

图11是一实施例提供的微带阴极脉冲波形测量结果；

图12是一实施例提供的极限时间分辨率、最高带宽理论值与阴栅极间电压的关系。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

实施例1

参考图1，本实施例的高分辨率示波器包括微带阴极101、阳极栅网102、磁聚焦透镜103、MCP变像管104、CCD和高压脉冲发生器105，高压脉冲发生器105的正极输出端连接微带阴极101，高压脉冲发生器105的负极输出端连接MCP变像管104，阳极栅网102接地；微带阴极101、阳极栅网102、MCP变像管104和CCD依次排列，且微带阴极101、阳极栅网102、MCP变像管104和CCD同轴放置；磁聚焦透镜103位于阳极栅网102和MCP变像管104之间。

微带阴极101在入射光照射下产生光电子，微带阴极101上加负直流偏置电压并叠加上高压斜坡脉冲，光脉冲同步在高压斜坡脉冲的上升沿，这样先发射的光电子较后面的光电子获得更大的能量，从而使得前面的电子速度更快。产生的光电子经过阳极栅网102后进入阳极栅网102和MCP变像管104之间的漂移区，光电子在磁聚焦透镜103磁场作用下展宽形成的电子束成像在MCP变像管104上，CCD记录MCP变像管104输出的可见光。即电子束的时间宽度被展宽，实现电子束的时间放大，由于漂移区传输距离较大，电子束将在空间发散。为了提高空间分辨率，采用磁聚焦透镜103将展宽后的电子束成像在MCP变像管104的输入面对应的微带线上。当选通脉冲沿微带线1043在MCP上传输时，电子束被MCP选通、增强，并打到荧光屏1044上形成可见光图像，输出的可见光图像用CCD进行记录处理。由于电子束在时间上展宽，通过使用较低时间分辨率的MCP变像管，就可以获得很高的系统时间分辨率。

作为选择，本实施例的高分辨率示波器中微带阴极101包括石英玻璃板和蒸镀在石英玻璃板上的三条黄金阴极微带线，高压脉冲发生器105的正极输出端通过阻抗渐变线1041分别连接三条黄金阴极微带线。每条黄金阴极微带线的厚度为80nm，宽度为8mm；三条黄金阴极微带线平行排列，相邻黄金阴极微带线的间隔为2.8mm。微带阴极具有两方面的作用：一是具有光电阴极的功能，将入射光转换为光电子；二是具有微带线的作用，传输高压斜坡脉冲，使得微带阴极101和阳极栅网102间存在时变电场，实现电子束的时间放大。

作为选择，在本实施例的高分辨率示波器中，磁聚焦透镜103包括软铁和1200匝铜线圈，磁聚焦透镜103的外径为256mm，磁聚焦透镜103的内径为160mm，磁聚焦透镜103的轴线方向长度为100mm；磁聚焦透镜103的圆环内侧有一圈宽度为4mm的缝隙，磁场经4mm狭缝进入漂移区。磁聚焦透镜103使微带阴极面上的光电子成像在MCP输入面，成像倍数为1:1。

作为选择，本实施例的高分辨率示波器中MCP变像管104包括阻抗渐变线1041、微通道板1042、蒸镀在微通道板1042上的三条微带线1043和制作在光纤面板上的荧光屏1044，微带线1043朝向阳极栅网102侧，荧光屏1044位于微通道板1042和CCD之间；高压脉冲发生器105的负极输出端通过阻抗渐变线1041连接微带线1043。微通道板1042的外径为56mm，厚度为0.5mm，通道直径为12μm，斜切角为6°；微带线1043的宽度为8mm，三条微带线1043平行排列，且相邻两条微带线1043的间隔为2.8mm；微通道板1042和荧光屏1044平行放置，微通道板1042和荧光屏1044之间的距离为0.5mm。

作为选择，本实施例的高分辨率示波器中微带阴极101连接第一衰减器1061，第一衰减器1061吸收掉经过微带阴极101之后的高压斜坡脉冲；MCP变像管104的微带线1043连接第二衰减器1062，第二衰减器1062吸收掉经过微带线1043之后的MCP选通脉冲。

参考图2，本实施例的高分辨率示波器中高压脉冲发生器105包括雪崩三极管电路1051和二极管脉冲电路1052，雪崩三极管电路1051产生的高压斜坡脉冲分为两部分，一部分通过阻抗渐变线1041输入到微带阴极101，另一部分用于驱动二极管脉冲电路1052以产生MCP选通脉冲。

高分辨率示波器的示波原理：

本实施例的高分辨率示波器的时间分辨率主要取决于以下四个方面：阴极偏置电压、阴极脉冲斜率、漂移区长度和MCP变像管时间分辨率。微带阴极101接收入射光照后产生光电子，光电子在磁聚焦透镜103的磁场作用下成像至MCP变像管104。忽略阴栅极间这1.8mm的距离和光电子发射能量分布，发射时间为t_i的光电子到达MCP变像管104的时刻为：

其中，L为漂移区的长度，e为光电子电荷量，e＝1.6×10^-19C；m为光电子质量，m＝9.1×10^-31kg；

是微带阴极101和阳极栅网102之间的电压差，V_B是阴极偏置电压，V_P(t)是t时刻与光脉冲同步的阴极脉冲的电压值；

电子束时间放大倍率M可表示为：

则高分辨率示波器的技术时间分辨率为：

其中，T_MCP为MCP变像管104的时间分辨率；

高分辨率示波器的时间分辨率为：

T_phys为物理时间分辨率，取决于微带阴极101和阳极栅网102之间电子渡越时间弥散：

E＝[-V_B-V_P(t)]/L_pa (6)

T_phys的单位为ps，其中δε是光电子的初能量分布，单位是eV,在波长为260nm的紫外激光照射下，微带阴极101产生的光电子的初能量分布是0.5eV；E是微带阴极101和阳极栅网102之间的电场强度，单位是kV/mm；L_pa是微带阴极101和阳极栅网102之间的距离。

首先，实验测量MCP变像管104的时间分辨率T_MCP。

其次，改变阴极脉冲到达微带阴极101的时间，使得光电子同步在阴极脉冲不同斜坡位置，即改变光脉冲同步上阴极脉冲时，对光电子作用的阴极脉冲电压值V_P(t)。

光电子同步在阴极脉冲的斜坡位置依次增加Δt。每同步在阴极脉冲斜坡某一位置，测量此时的高分辨率示波器时间分辨率T，则可依次获得不同同步位置t₁、t₂、t₃……的T。上式(2)中，L、e、m是常数，

V_B是设置的阴极偏置电压，为已知量。上式(2)中未知量为V_P(t)和V_P′(t)，V_P(t)和V_P′(t)有如下关系：

上式(4)中T可由实验测出，则式(2)-(6)中未知量仅为V_P(t)和V_P′(t)。而V_P(t)和V_P′(t)的关系可由式(7)给出，故由式(4)和(7)可获得V_P(t)，V_P(t)是t时刻与光脉冲同步的阴极脉冲的电压值，即采用高分辨率示波器可获得不同时刻阴极脉冲电压值，从而获得了阴极脉冲波形，实现了示波器的示波功能。

综上所述，本实施例的高分辨率示波器与美国时间展宽分幅相机区别一是美国采用螺线管长磁聚焦透镜产生均匀磁场，磁场将微带阴极上的光电子成缩小的像在MCP，成像倍率为3:1，获得相机的空间分辨率为510μm。本实施例采用大口径短磁聚焦透镜产生轴对称的具有高斯分布的非均匀磁场，磁场将微带阴极上的光电子成等大的像在MCP，成像倍率为1:1。短磁聚焦透镜常用于电子显微镜或条纹相机来提高系统的成像质量。区别之二是美国相机采用了四个直径40cm的磁线圈，每个磁线圈轴线方向长8cm，相邻两个磁线圈间距15cm；本实施例的示波器采用一个内径16cm，外径25.6cm，轴线方向长10cm的短磁聚焦透镜。在体积和重量上，本实施例示波器比美国相机要小，从而更便于送入ICF靶室内部对等离子体进行诊断。在时间分辨率的测量方法上也有不同，美国由六幅动态图像获得相机的时间分辨率，由于实验中存在触发晃动使得这种方法存在测量误差，本实施例采用光纤束法，一次测量就能获得示波器的时间分辨率，避免了触发晃动带来的测量误差。

实施例2

参考图1和图3，本实施例的高分辨率示波器测量系统包括高分辨率示波器，该高分辨率示波器包括微带阴极101、阳极栅网102、磁聚焦透镜103、MCP变像管104、CCD和高压脉冲发生器105，高压脉冲发生器105的正极输出端连接微带阴极101，高压脉冲发生器105的负极输出端连接MCP变像管104，阳极栅网102接地；微带阴极101、阳极栅网102、MCP变像管104和CCD依次排列，且微带阴极101、阳极栅网102、MCP变像管104和CCD同轴放置；磁聚焦透镜103位于阳极栅网102和MCP变像管104之间。

微带阴极101在入射光照射下产生光电子，微带阴极101上加负直流偏置电压并叠加上高压斜坡脉冲，光脉冲同步在高压斜坡脉冲的上升沿，这样先发射的光电子较后面的光电子获得更大的能量，从而使得前面的电子速度更快。产生的光电子经过阳极栅网102后进入阳极栅网102和MCP变像管104之间的漂移区，光电子在磁聚焦透镜103磁场作用下展宽形成的电子束成像在MCP变像管104上，CCD记录MCP变像管104输出的可见光。即电子束的时间宽度被展宽，实现电子束的时间放大，由于漂移区传输距离较大，电子束将在空间发散。为了提高空间分辨率，采用磁聚焦透镜103将展宽后的电子束成像在MCP变像管104的输入面对应的微带线上。当选通脉冲沿微带线1043在MCP上传输时，电子束被MCP选通、增强，并打到荧光屏1044上形成可见光图像，输出的可见光图像用CCD进行记录处理。由于电子束在时间上展宽，通过使用较低时间分辨率的MCP变像管104，就可以获得很高的示波器时间分辨率。

进一步，高分辨率示波器测量系统还包括激光光源201、光电探测器202、延时电路203、光纤束204和平行光管205，光纤束204包括多根光纤，且多根光纤的长度呈等差数列分布。平行光管205包括透镜L₁和透镜L₂。激光光源201包括用于输出第一波长激光的第一输出端和用于输出第二波长激光的第二输出端，第一输出端发射的激光经过光纤束204入射平行光管205，经平行光管205传输后入射至高分辨率示波器的微带阴极101；第二输出端发射的激光输入光电探测器202，生成的电信号经延时电路203延时后输入高分辨率示波器的高压脉冲发生器105的输入端。作为选择，第一输出端通过反射镜M2调节光路，使第一波长激光顺利入射到光纤束204的输入端，第二输出端通过反射镜M1调节光路，使第二波长激光顺利入射到光电探测器202的输入端。

参考图4，本实施例的高分辨率示波器测量系统中光纤束204包括30根多模光纤，30根多模光纤紧邻排列为矩形，矩形包含3行多模光纤，每行有10根多模光纤；30根多模光纤的长度依据排列顺序呈等差数列递增，等差数列的公差为2mm。图4中30根多模光纤的编号依次为1、2···29、30，最短的多模光纤编号为1，编号每增加1，多模光纤长度增加2mm，则多模光纤中紫外光的传输时间就增加10ps，从而使得这30个光点的到达时间均匀地增加。

作为选择，本实施例的高分辨率示波器测量系统中第一波长激光为266nm激光，第二波长激光为800nm激光。

本实施例的高分辨率示波器测量系统用于检测高分辨率示波器的参数，高分辨率示波器采用磁聚焦透镜产生高斯形磁场，磁场将微带阴极上的光电子成像在微通道板，提高示波器的成像质量，同时能够测量电脉冲波形。

实施例3

在实施例2的基础上，实验时首先在微带阴极101、MCP变像管104上加直流电压，测量光纤的静态像，进而得到入射光的静态分布。激光光源201的第一输出端输出的波长为266nm、宽度为130fs的光脉冲经延时后均匀照射光纤传光束输入面，紫外光经光纤束204传输后形成相邻时间间隔为10ps的30个光点，这些光点经平行光管205后成像在MCP变像管104的微带线1043上。激光光源201的第二输出端输出波长为800nm的光脉冲送入光电探测器202，产生一个触发脉冲，用于触发高压脉冲发生器。测量MCP变像管104的时间分辨率T_MCP时，微带阴极101仅加直流电压，MCP变像管104加载选通脉冲，光脉冲和MCP选通脉冲同步上时获得无电子束时间放大时的动态图像。对动态图像进行归一化处理，根据光纤束204中光点延时差将归一化的动态像光强空间分布换算成时间分布，并对其进行高斯拟合，拟合曲线FWHM为T_MCP。测量高分辨率示波器时间分辨率T时，微带阴极101和MCP变像管104均加载了脉冲电压，同步光脉冲、阴极脉冲和MCP选通脉冲，获得电子束时间被展宽后的动态图像，对动态图像进行归一化处理，将归一化的动态像光强空间分布换算成时间分布，并对其进行高斯拟合，拟合曲线FWHM为T。

测量结果：

(1)MCP变像管时间分辨率T_MCP实验测量结果

微带阴极101仅加-3kV直流电压，MCP加载-300V直流偏置电压和幅值-1.8kV、宽度225ps的选通脉冲，调节延时电路延迟，使得电子脉冲和选通脉冲到达MCP变像管104的微带线1043的时间同步，从而产生动态图像，如图5(a)所示。对动态图像和静态图像(5(b))进行归一化处理后，将归一化的动态像光强空间分布换算成时间分布，结果如图6所示，图中高斯拟合曲线的FWHM为78ps，此为无电子束时间放大时示波器的时间分辨率，即MCP变像管的时间分辨率T_MCP。

(2)高分辨率示波器时间分辨率T实验测量结果

将光脉冲同步在阴极脉冲起始后约200ps的t₁点(如图7所示)，微带阴极101和MCP变像管104均加载脉冲电压，同步光脉冲、阴极脉冲和MCP选通脉冲，获得电子束时间被展宽后的动态图像，如图8(a)所示。对动态图像8(a)和静态图像(图5(b))进行归一化处理后，将归一化的动态像光强空间分布换算成时间分布，结果如图9所示，图中高斯拟合曲线的FWHM为39ps，此为阴极脉冲斜坡t₁点对应的高分辨率示波器时间分辨率。

调节电路延时，光脉冲依次同步在阴极脉冲斜坡起始后约262.5ps的t₂点、325ps的t₃……825ps的t₁₁点，每相邻两点之间的时间间隔Δt＝62.5ps，获得阴极脉冲斜坡t₂、t₃……t₁₁点对应的动态图像分别如图8(b)-(k)所示。光脉冲同步在阴极脉冲起始后约1200ps的t₁₂点时，动态图像如图8(l)所示。由上述动态图像可获得阴极脉冲斜坡t₂、t₃……t₁₂点对应的高分辨率示波器时间分辨率。阴极脉冲斜坡各点对应的时间分辨率与斜坡同步位置的关系如图10所示。

实验时，设置阴极偏置电压V_B是-3kV。本实施例中采用短磁聚焦透镜对电子束进行成像，某一磁透镜电流只能使得具有某一能量的光电子清晰成像在MCP。根据磁透镜电流获得阴极脉冲起始后约200ps的t₁点，与光脉冲同步的阴极脉冲的电压值V_P(t₁)为120V。则由式(2)-(6)可得，V_p′(t₁)＝0.37V/ps。

由V_P(t₁)、T(t2)、T_MCP、式(4)和(7)可得，V_P(t₂)和V_P′(t₂)分别为199V、1.26V/ps。由此依次可获得阴极脉冲各个斜坡位置的V_P(t)和V_P′(t)，如表1所示。

表1阴极脉冲各个斜坡同步位置的V_P(t)和V_P′()

由表1可得，采用高分辨率示波器测量，获得的阴极脉冲从t₁点至t₁₂点的波形如图11中“x”所示。采用高速示波器测量获得的阴极脉冲波形如图11中“△”部分所示。由图11可得，采用两种设备测量获得的t₁点至t₁₂点之间阴极脉冲波形几乎一致，两者之间相差在6％以内。

高分辨率示波器极限时间分辨率取决于物理时间分辨率T_phys，当微带阴极101和阳极栅网102间距为1.8mm时，示波器极限时间分辨率与微带阴极101和阳极栅网102电压(阴栅极间电压)的关系如图12中红色曲线所示，微带阴极101和阳极栅网102间电压越大，电子渡越时间弥散越小，极限时间分辨率越高。高分辨率示波器最高理论带宽与微带阴极101和阳极栅网102间电压的关系如图12中曲线所示，阴栅极间电压越大，示波器带宽越高。当阴栅极间电压大于3.4kV时，理论带宽高于1000GHz。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本实施例中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本实用新型的范围。

结合本实施例中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据此实施，并不能限制本实用新型的保护范围。凡跟本实用新型权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种高分辨率示波器，其特征在于，包括微带阴极(101)、阳极栅网(102)、磁聚焦透镜(103)、MCP变像管(104)、CCD和高压脉冲发生器(105)，所述高压脉冲发生器(105)的正极输出端连接所述微带阴极(101)，所述高压脉冲发生器(105)的负极输出端连接所述MCP变像管(104)，所述阳极栅网(102)接地；所述微带阴极(101)、所述阳极栅网(102)、所述MCP变像管(104)和所述CCD依次排列，且所述微带阴极(101)、所述阳极栅网(102)、所述MCP变像管(104)和所述CCD同轴放置；所述磁聚焦透镜(103)位于所述阳极栅网(102)和所述MCP变像管(104)之间。

2.根据权利要求1所述的高分辨率示波器，其特征在于，所述微带阴极(101)包括石英玻璃板和蒸镀在所述石英玻璃板上的三条黄金阴极微带线，每条所述黄金阴极微带线的厚度为80nm，宽度为8mm；三条所述黄金阴极微带线平行排列，相邻所述黄金阴极微带线的间隔为2.8mm。

3.根据权利要求1所述的高分辨率示波器，其特征在于，所述磁聚焦透镜(103)包括软铁和1200匝铜线圈，所述磁聚焦透镜(103)的外径为256mm，所述磁聚焦透镜(103)的内径为160mm，所述磁聚焦透镜(103)的轴线方向长度为100mm；所述磁聚焦透镜(103)的圆环内侧有一圈宽度为4mm的缝隙。

4.根据权利要求1所述的高分辨率示波器，其特征在于，所述MCP变像管(104)包括阻抗渐变线(1041)、微通道板(1042)、蒸镀在微通道板(1042)上的三条微带线(1043)和制作在光纤面板上的荧光屏(1044)，所述微带线(1043)朝向所述阳极栅网(102)侧，所述荧光屏(1044)位于所述微通道板(1042)和所述CCD之间；所述高压脉冲发生器(105)的负极输出端通过所述阻抗渐变线(1041)连接所述微带线(1043)。

5.根据权利要求4所述的高分辨率示波器，其特征在于，所述微通道板(1042)的外径为56mm，厚度为0.5mm，通道直径为12μm，斜切角为6°；所述微带线(1043)的宽度为8mm，三条所述微带线(1043)平行排列，且相邻两条所述微带线(1043)的间隔为2.8mm；所述微通道板(1042)和所述荧光屏(1044)平行放置，所述微通道板(1042)和所述荧光屏(1044)之间的距离为0.5mm。

6.根据权利要求1所述的高分辨率示波器，其特征在于，所述高压脉冲发生器(105)包括雪崩三极管电路(1051)和二极管脉冲电路(1052)，所述雪崩三极管电路(1051)产生的高压斜坡脉冲分为两部分，一部分通过阻抗渐变线(1041)输入到所述微带阴极(101)，另一部分用于驱动所述二极管脉冲电路(1052)以产生MCP选通脉冲。

7.根据权利要求1所述的高分辨率示波器，其特征在于，所述微带阴极(101)连接第一衰减器(1061)，所述第一衰减器(1061)吸收掉经过所述微带阴极(101)之后的高压斜坡脉冲；所述MCP变像管(104)的微带线(1043)连接第二衰减器(1062)，所述第二衰减器(1062)吸收掉经过所述微带线(1043)之后的MCP选通脉冲。

8.一种高分辨率示波器测量系统，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的高分辨率示波器，所述系统还包括激光光源(201)、光电探测器(202)、延时电路(203)、光纤束(204)和平行光管(205)，所述光纤束(204)包括多根光纤，且多根光纤的长度呈等差数列分布；

所述激光光源(201)包括用于输出第一波长激光的第一输出端和用于输出第二波长激光的第二输出端，所述第一输出端发射的激光经过所述光纤束(204)入射所述平行光管(205)，经所述平行光管(205)传输后入射至所述高分辨率示波器的微带阴极(101)；所述第二输出端发射的激光输入所述光电探测器(202)，生成的电信号经所述延时电路(203)延时后输入所述高分辨率示波器的高压脉冲发生器(105)的输入端。

9.根据权利要求8所述的高分辨率示波器测量系统，其特征在于，所述光纤束(204)包括30根多模光纤，30根多模光纤紧邻排列为矩形，所述矩形包含3行多模光纤，每行有10根多模光纤；30根多模光纤的长度依据排列顺序呈等差数列递增，等差数列的公差为2mm。

10.根据权利要求8所述的高分辨率示波器测量系统，其特征在于，所述第一波长激光为266nm激光，所述第二波长激光为800nm激光。

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