新型分幅相机中双MCP的对准方法及装置.pdf

新型分幅相机中双MCP的对准方法及装置· 白晓红，白永林，刘百玉，田进寿，王琛，杨文正，欧阳娴，黄蕾 (中国科学院西安光学精密机械研究所，西安710068) 摘要：为记录激光核聚变实验过程，采用分幅相机，相机拍摄的每幅图像的时间分辨率可以达 到60ps[1,2】。因为核聚变的过程需要更高的时间分辨率，便采用了一种新型相机的制作方法。该新型 相机的核心部件是两块成V型的微通道板(MCP)组合。但是对准两块MCP斜微通道的方向是很 困难的。根据光学的衍射和干涉原理，设计了可以使两块MCP的微通道方向对准的装置。取代加工 过程中在MCP上做记号对方向的方法，减小了微通道板在制作过程中报废的几率，提高了MCP对 孔的精确程度。该装置结构简单，操作方便，为制作双MCP的分幅相机提供了很大帮助。 关键词：衍射；干涉；微通道板(MCP)；分幅相机 1引言 在模拟核爆的实验中，用于记录的高速相机是必不可少的监测工具之一。试验中一直使用的是 由西安光机所制作的四通道软X射线皮秒分幅相机和条纹相机等。皮秒分幅相机的时间分辨率是 60ps。但是随着对缩短曝光时间的更高测试要求，制作新型短曝光时间的变像管成为我们当前的目 标。一为了实现这一目的，目前采取了两种方法【45I：一种是采用V型双MCP制作的变像管，另一种 有以下的缺点：(1)制作难度大。即使制作出来，也由于厚度薄，面积大，会出现整个MCP变形的 问题，致使电脉冲传输不均匀。(2)直穿光的影响大。(3)最主要是增益下降的问题。由于MCP 变薄，倍增次数减少，导致增益下降。所以采用双MCP的方法制作分幅相机。MCP的微通道有80 倾斜角(图1)，新型相机中两块MCP的微通道需要成V型结构(图2)，这样在两块MCP分别选 通的状态下，不影响增益，还可以避免直穿光的影响，所以需要给两块MCP的微通道对方向。 曾有记录pJ采用作标记的方法进行双MCP对孔，在制作MCP的过程中，在已经成型的MCP 棒的边缘上，沿着与棒平行的方向刻画一个小口，这样再进行切割，则得到图2，这样用机械的方 法作记号，在切割小口的过程中，产生的粉末容易堵住MCP的微孔，使得微通道板报废。由于作的 记号有一定的宽度，对孔时也会产生一定的误差。而且这是在加工过程中才能做到的，对于购买MCP 的使用者来说，会受到很大的限制。 KMsh岫k P．O．1-戚15●t ^--^—峨Ml●●IO● Uj．●k 广—————．—————一1 吨差冀遨窿 图I徽通道板(MCP) 图2做记号对孔的方法 我们根据光学衍射和干涉的原理设计了一套装置可以准确的使两块MCP的微通道对准方向，简 化了微通道板对孔的过程，而且避免了MCP的报废。 ‘国家863—804主题专项子课题：新型能MCP选通软X射线皮秒分幅相机研究，国家高技术研究发展计划 一339— 2对孔原理和方法 2．1基本原理 基本原理是惠更斯一菲涅耳原理。如图3：波振面S在与其相距FO的一点P上所产生的振动， 取决于波振面上所有面元出在该点所生振动的总和。对于给定的面元西，它在P点所产生的振动 的振幅正比于面元的面积出，反比于面元到尸点的距离，．并且与面元凼对尸点的倾角有关，尸点的 振动位相取决于面元出的初位相和面元到尸点的距离【6】o ．拶 c，弋沙 ‘：露 一 D。C 图3惠更斯一一菲涅耳原理图 图4微通道板D的坐标系 对波长为五的光波来说，障碍物或孔的尺寸的数量级在103旯以上时，衍射现象不明显，可按直线 传播处理；在102兄～102时，衍射现象显著，出现明暗