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电子束时间展宽皮秒分幅相机

蔡厚智,  龙井华,  刘进元,  谢维信,  白雁力,  雷云飞,  廖昱博

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蔡厚智, 龙井华, 刘进元, 谢维信, 白雁力, 雷云飞, 廖昱博. 电子束时间展宽皮秒分幅相机[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(12): 1206001-1206001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.1206001
引用本文: 蔡厚智, 龙井华, 刘进元, 谢维信, 白雁力, 雷云飞, 廖昱博. 电子束时间展宽皮秒分幅相机[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(12): 1206001-1206001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.1206001
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Cai Houzhi, Long Jinghua, Liu Jinyuan, Xie Weixin, Bai Yanli, Lei Yunfei, Liao Yubo. Picosecond framing camera based on electron pulse time-dilation[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(12): 1206001-1206001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.1206001
Citation: Cai Houzhi, Long Jinghua, Liu Jinyuan, Xie Weixin, Bai Yanli, Lei Yunfei, Liao Yubo. Picosecond framing camera based on electron pulse time-dilation[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(12): 1206001-1206001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.1206001
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电子束时间展宽皮秒分幅相机

doi: 10.3788/IRLA201645.1206001
  • 1.

    深圳大学 光电子器件与系统(教育部/广东省)重点实验室,广东 深圳 518060;

  • 2.

    深圳大学 信息工程学院,广东 深圳 518060;

  • 3.

    深圳大学 物理科学与技术学院,广东 深圳 518060

基金项目: 

国家自然科学基金（11305107）;中国博士后科学基金（2014M552228）;深圳市科技计划项目（JCYJ20140418182819143）

详细信息
    作者简介:

    蔡厚智(1983-),男,副研究员,博士,主要从事超快诊断技术等方面的研究工作。Email:caihzlvzf@163.com

    通讯作者: 龙井华(1972-),女,讲师,博士,主要从事超短激光脉冲测量和全固态激光技术方面的研究。Email:jhlong@szu.edu.cn

  • 中图分类号: TN143;O536

Picosecond framing camera based on electron pulse time-dilation

  • 1.

    Key Laboratory of Optoelectronic Devices and Systems of Ministry of Education and Guangdong Province,Shenzhen University,Shenzhen 518060,China;

  • 2.

    College of Information Engineering,Shenzhen University,Shenzhen 518060,China;

  • 3.

    College of Physics,Shenzhen University,Shenzhen 518060,China

  • 摘要: 研制了基于电子束时间展宽技术和微通道板（microchannel plate，MCP）选通技术的时间展宽分幅相机。相机有三条厚度80 nm、宽度8 mm的微带阴极，阴极上加载斜率为2.1 V/ps的高压斜坡脉冲，使得先发射的电子较后面的电子速度快，经过50 cm的漂移区后，电子束产生时间展宽，从而提高相机时间分辨率。阴极和MCP均加载了脉冲电压，因此，需要精确同步光脉冲、阴极脉冲和MCP选通脉冲，分析了完整的同步过程。当阴极仅加直流电压，无电子束时间展宽时，获得相机的时间分辨率为78 ps。当阴极加载高压斜坡脉冲时，电子束时间展宽技术将系统的时间分辨率提高至12 ps。改变延时，将光脉冲分别同步在斜坡脉冲不同位置，获得了时间分辨率与同步位置的关系。
    Abstract: A dilation framing camera based on the gated microchannel plate (MCP) technology and the time-dilation technology was reported. In the camera, the photo-cathode (PC) was applied with a high voltage fast step pulse with gradient of 2.1 V/ps. The electron pulse generated at the PC was accelerated by a time varying electric field between the PC and the anode mesh, which leads to an energy dispersion of the electron signal. The electrons generated early in time obtain a larger energy. Therefore, the initial electrons transit the drift space between the mesh and the MCP at a higher velocity than those coming later. While the electrons travel through the 50 cm drift space to the MCP, the temporal shape of the electron signal was dilated or temporally magnified due to the time-dilation system. Then, the dilated electron pulse was detected by the gated MCP framing camera. Therefore, the temporal resolution of the framing camera was improved. The camera has three transmission photo-cathodes coated with 80 nm Au. The width of each PC is 8 mm. Both the PC and the MCP were applied with pulse, therefore the laser pulse, the PC pulse, and the MCP pulse should be synchronized accurately. The synchronized process was analyzed. While the PC was applied with dc bias only, the measured temporal resolution of the camera without time-dilation was about 78 ps. While the high voltage fast step pulse was applied on the PC, the temporal resolution was improved to 12 ps. The relationship between the temporal resolution and the synchronized point was also provided.
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-04-17
  • 修回日期:  2016-05-20
  • 刊出日期:  2016-12-25

电子束时间展宽皮秒分幅相机

doi: 10.3788/IRLA201645.1206001
  • 1. 深圳大学 光电子器件与系统(教育部/广东省)重点实验室,广东 深圳 518060;
  • 2. 深圳大学 信息工程学院,广东 深圳 518060;
  • 3. 深圳大学 物理科学与技术学院,广东 深圳 518060
    • 作者简介:

    蔡厚智(1983-),男,副研究员,博士,主要从事超快诊断技术等方面的研究工作。Email:caihzlvzf@163.com

    通讯作者: 龙井华(1972-),女,讲师,博士,主要从事超短激光脉冲测量和全固态激光技术方面的研究。Email:jhlong@szu.edu.cn
  • 收稿日期: 2016-04-17
  • 修回日期: 2016-05-20
  • 刊出日期: 2016-12-25
基金项目:

国家自然科学基金（11305107）;中国博士后科学基金（2014M552228）;深圳市科技计划项目（JCYJ20140418182819143）

  • 中图分类号: TN143;O536

摘要: 研制了基于电子束时间展宽技术和微通道板（microchannel plate，MCP）选通技术的时间展宽分幅相机。相机有三条厚度80 nm、宽度8 mm的微带阴极，阴极上加载斜率为2.1 V/ps的高压斜坡脉冲，使得先发射的电子较后面的电子速度快，经过50 cm的漂移区后，电子束产生时间展宽，从而提高相机时间分辨率。阴极和MCP均加载了脉冲电压，因此，需要精确同步光脉冲、阴极脉冲和MCP选通脉冲，分析了完整的同步过程。当阴极仅加直流电压，无电子束时间展宽时，获得相机的时间分辨率为78 ps。当阴极加载高压斜坡脉冲时，电子束时间展宽技术将系统的时间分辨率提高至12 ps。改变延时，将光脉冲分别同步在斜坡脉冲不同位置，获得了时间分辨率与同步位置的关系。

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