磁镜阵列像增强器的研究

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在近几十年里,作为夜视技术的核心,微光成像技术的发展受到了世界各国的高度重视,其中微光像增强器就是该技术领域中最具代表性的产品。本文在二代倒像式像增强器的基础上,借鉴核聚变中的磁镜原理,提出在光电阴极与微通道板(MCP)之间用静电聚焦系统耦合一个磁镜阵列装置(称之为磁镜阵列像增强器MMAII)。可以在常温下约束光电阴极逸出的电子,以对光电子信号的长时间积累取代现有的使用CCD长时间积分的方式,从而提高目前的微光探测水平。  本文从理论角度论证了磁镜应用于微光成像系统的可行性,对磁镜的具体结构进行了设计和优化,提出磁镜阵列装置这一新型器件,建立磁镜阵列像增强器的模型,详细阐述该装置的工作原理:  对磁镜阵列装置的内部磁场进行了理论计算,得出轴线以及空间磁场分布公式,利用Mailab6.5对单个磁镜场进行了模拟,优化了磁镜阵列装置的各项参数,对二维磁镜面阵的磁场分布进行了数值模拟,得到的磁场结果是:3组不同参数下的磁镜场的最大磁场都达到了1.05T,最小磁场均超过0.62T,磁镜比均接近1.7,数值结果比较理想,解决了将电子束缚在磁镜阵列装置内部的理论问题;  还对磁镜中磁场的均匀性进行了计算和分析,由于理想参数下的最大和最小磁场变化率分别为19.20%和35.23%,实验参数下的纵向和横向磁场变化率范围分别达到了37.72~53.56%和2.10~57.30%,因此得出磁场的分布对电子的约束效果有明显的影响,横向和纵向两端的电子逃逸概率较大,但电子束缚半径较小,中部相反;  对磁镜阵列装置MMAII的调制传递函数(MTF)进行了计算,分析该装置应用到成像系统后对成像质量所产生的影响,对三组优化出来的磁镜参数耐奎斯特处的MTF值都在0.53~0.54之间;  通过计算电子在磁镜场中的逃逸锥角来分析该装置束缚电子的能力,从而完成对该装置噪声来源的分析;  实验验证了约束电子从磁喉出射时成一定的角度,并可通过电压控制该角度的大小,同时用实验证明了小尺寸永磁体能够有效束缚能量合适的电子,验证了磁镜阵列装置的可行性。
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