一種飛秒掃描變像管

《一種飛秒掃描變像管》是中國科學院西安光學精密機械研究所於1987年10月10日申請的發明專利，其申請號為87106898，申請公布日為1988年4月27日，公布號為CN87106898，發明人為牛憨笨。

《一種飛秒掃描變像管》提出了一種飛秒掃描變像管的設計，其陰極採用銻—鉀—銫光電陰極，製作於氧化銦錫透明導電基底上。管中採用了微通道板（MCP）準直器作為加速電極、不等徑同軸多圓筒靜電聚焦系統，以及輸出阻抗為50Ω的彎曲線行波偏轉器。該管在特殊研製的掃描線路的控制下，時間解析度可達200fs。

1993年，《一種飛秒掃描變像管》獲得第三屆中國發明專利金獎。

基本介紹

• 中文名：一種飛秒掃描變像管
• 申請日：1987年10月10日
• 申請號：87106898
• 申請公布日：1988年4月27日
• 申請公布號：CN87106898
• 申請人：中國科學院西安光學精密機械研究所
• 地址：陝西省西安市友誼西路74號
• 發明人：牛憨笨
• 類別：發明專利
• Int. Cl.：H01J31/50; H01J29/46; H01L31/14
• 代理機構：中國科學院西安專利事務所
• 代理人：謝碧華、顧伯勛

專利背景

20世紀80年代，飛秒（fs）技術處於高速發展期，具有在世界範圍內產生重大影響的可能性，對飛秒現象進行診斷十分必要。變像管技術可對超快逮現象進行診斷，關鍵是如何提高變像管的時間解析度。日本濱松公司利用短磁透鏡和靜電偏轉系統相結合的掃描變像管，獲得的時間解析度為375fs（《套用物理》第55卷第5號，P515，1986）。

發明內容

專利目的

《一種飛秒掃描變像管》發明的目的在於設計和研製一種時間解析度高於375fs的飛秒掃描變像管。

技術方案

《一種飛秒掃描變像管》所提出的飛秒掃描變像管，光電陰極導電基底為氧化銦錫膜，這種導電基底的光透過串率大於80%，面電阻率小於20Ω。光電陰極採用的是銻一鉀一銫光電陰極。它是在特別的帶超高真空閘板閥的轉移系統中製成。由於其電子親和勢高，其厚度薄，光電子最大初能量在考慮場強作用的情況下為0.1ev，光電陰極回響時間10秒，這不僅有利於時間解析度的提高，而且使其漲落減小。

在變像管中，採用MCP準直器作為加速電極，以提高陰極附近的場強，從而減小離散空間電荷效應的影響和減小限極附近的光電子彌散。由於MCP通道壁只有2微米，直徑為12微米，光電子透過率高，莫爾現象不嚴重，有利於改善探測能力和空間解析度。為了提高陰柵之聞的場強，其所加電壓處於脈衝工作狀態。在變像管中，採用同軸不等徑多圓筒電極作為聚焦系統。當陰極上狹縫高度為8毫米應時，不同初始高度的光電子在聚焦系統中的渡越時間彌散不超過20fs。為了減小離散空間電荷效應，儘量縮短聚焦系統的軸向長度，這樣可以降低陰極電壓，從而提高偏轉靈敏度。為了減小由於光電子初角度彌敢造成較大的時間彌散和偏轉系統入口處的軌跡高度，陰極光欄採用寬度為250微米的狹縫。

變像管的偏轉系統採用阻抗匹配的彎曲型慢波線行波偏轉器，其輸出引線為50Ω的同軸線，在同軸引出線和行波偏轉系統之間採用同軸連續阻抗變換器，實現電磁波無反射傳輸。該偏轉系統的偏轉靈敏度為8.5cm/kv。由於電磁被和光電子在軸向同步傳輸，偏轉系統無需加或加很低的直流預偏電壓，有利於改善像質。變像管內採用MCP作內增強，它處於脈衝工作狀態，有利於改善背景和擴大動態範圍。掃描圖像顯示在螢光屏上，螢光屏製作在纖維面板輸出窗上。

變像管的管殼全部由陶資與金屬組成，陶瓷管殼內外上釉，其內表面塗有Cr₂O₃半導體層。陰極載體和管殼採用冷壓銦封密封。

改善效果

根據《一種飛秒掃描變像管》技術方案所製作的飛秒掃描變像管，在特殊研製的掃描線路控制下時間解析度可達200fs。

附圖說明

《一種飛秒掃描變像管》示意圖

技術領域

《一種飛秒掃描變像管》屬於超快速光電器件的製作技術領域，具體涉及一種變像管的研製設計。

權利要求

一種飛秒掃描變像管，其特徵為：該管具有在氧化銦錫導電基底上製作的銻一鉀一銫光電陰極、微通道板（MCP）準直器加速電極、不等徑同軸多圓筒靜電聚焦系築，輸出阻抗為50Ω的彎曲線行波偏轉器，其時間解析度達200fs 。

根據權利要求1所述的銻一鉀一銫光電陰極，其特徵為：在特別的帶超高真空閘板閥的轉移系統中製成。

根據權利要求1所述的MCP準直器加速電極，其特徵為：所加電壓處於脈衝工作狀態。

根據權利要求1所述的不等徑同軸多圓筒靜電聚焦系統，其特徵為：當陰極上狹縫高度為8毫米時，不同初始高度的光電子在聚焦系統中的渡越時間彌散不超過20fs。陰極光欄採用寬度為250微米的狹縫。

根據權利要求1所述的輸出阻抗為50Ω的彎曲線行波偏轉器，其特徵為：偏轉系統的偏轉靈敏度為8.5cm/kv，電磁波與光電子在軸向同步傳輸。