一種行波選通分幅相機mcp微帶線裝置及阻抗匹配方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種微通道板行波選通分幅相機MCP微帶線裝置及阻抗匹配方法。輸出端包括并聯(lián)的電阻吸收匹配通道和監(jiān)測通道；監(jiān)測通道用于示波器監(jiān)測；電阻吸收匹配通道采用串聯(lián)電阻吸收匹配；微帶線裝置的MCP微帶線特征阻抗等于電阻吸收匹配通道與監(jiān)測通道并聯(lián)的等效阻抗。本發(fā)明提供了一種不僅從根本上消除阻抗不連續(xù)引起的電壓反射，還可實現(xiàn)選通脈沖幅值與波形監(jiān)測的微通道板行波選通分幅相機MCP微帶線裝置及阻抗匹配方法。
【專利說明】—種行波選通分幅相機MCP微帶線裝置及阻抗匹配方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于超快診斷【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種微通道板行波選通分幅相機技術(shù)，尤其涉及一種微通道板行波選通分幅相機MCP微帶線裝置及阻抗匹配方法。

【背景技術(shù)】
[0002]微通道板(MCP, MicroChannel plate)行波選通分幅相機作為一種兩維圖像測量裝置，廣泛用于X射線和紫外光譜范圍內(nèi)的超快現(xiàn)象診斷，已經(jīng)成為慣性約束核聚變(ICF)，高能高密度物理(HEDP)、Z箍縮(Z-Pinch)等研究領(lǐng)域的標準診斷設(shè)備。
[0003]MCP行波選通分幅相機將陰極直接鍍在MCP輸入面上，制作成微帶狀，既作為輸入電極又作為光陰極。高壓選通脈沖在MCP微帶上行波傳輸，被選通區(qū)域的光電子經(jīng)MCP倍增放大，再轟擊熒光屏轉(zhuǎn)換成可見光，最后由CCD讀出系統(tǒng)記錄。選通脈沖的形狀、幅值直接影響分幅相機的時間分辨率和增益均勻性。由于MCP微帶線特征阻抗一般較低(小于50歐姆)，而輸出監(jiān)測系統(tǒng)為50歐姆系統(tǒng)，若直接耦合輸出，將在阻抗不連續(xù)點發(fā)生電壓反射，致使選通脈沖波形畸變、失真，并最終導致MCP增益的不均勻性及圖像失真，因此MCP微帶線輸出端阻抗匹配尤為關(guān)鍵。
[0004]MCP行波選通分幅相機微帶線阻抗匹配常用的辦法是漸變線匹配，例如山冰等人(山冰、常增虎、劉進元等，四通道X射線MCP行波選通分幅相機，光子學報，Vol.26，N0.5,1997)研制的國內(nèi)第一臺MCP行波選通分幅相機采用的就是漸變線阻抗匹配方法。另外，美國勞倫斯.利弗莫爾國家實驗室(Los Alamos Nat1nal Laboratory, Los Alamos)David D.Clark等人(David D.Clark et al,A New Gated X-Ray Detector for the Or1nLaser Facility, Proc.SPIE 8505,Target Diagnostics Physics and Engineering forInertial Confinement Fus1n, 85050K, October 19，2012)在其最新研制的 X 光分幅相機中采用了傳輸線變壓器阻抗匹配法。漸變線匹配法一定程度上降低了反射信號對MCP選通脈沖的影響，但是增加了分幅變像管的結(jié)構(gòu)尺寸；而傳輸線變壓器阻抗匹配法只能實現(xiàn)某些固定的阻抗變換比，使其應(yīng)用得到很大限制。MCP微帶線輸出監(jiān)測端阻抗匹配無論是采用漸變線匹配法還是傳輸線變壓器阻抗變換法都只能實現(xiàn)觸發(fā)同步跟蹤功能，而不能實現(xiàn)真正意義上的MCP選通脈沖幅值與波形監(jiān)測功能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決【背景技術(shù)】中所存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種MCP微帶線輸出端阻抗匹配方案，其解決了【背景技術(shù)】中MCP微帶線輸出監(jiān)測端阻抗匹配設(shè)計中存在的問題。
[0006]本發(fā)明的具體技術(shù)解決方案是:一種微通道板行波選通分幅相機MCP微帶線裝置，包括依次連接的輸入端、MCP及輸出端，其特殊之處在于:上述輸出端包括并聯(lián)的電阻吸收匹配通道和監(jiān)測通道；上述監(jiān)測通道用于示波器監(jiān)測；上述電阻吸收匹配通道采用串聯(lián)電阻吸收匹配；上述微帶線裝置的MCP微帶線特征阻抗等于電阻吸收匹配通道與監(jiān)測通道并聯(lián)的等效阻抗；
[0007]上述電阻吸收匹配通道包括串連的并聯(lián)吸收微帶線和吸收電阻；上述并聯(lián)吸收微帶線由印刷電路板設(shè)計而成；上述吸收電阻選用表貼封裝電阻器，其一端與并聯(lián)吸收微帶線串接，另一端通過過孔與PCB地層相連；上述輸出監(jiān)測微帶線由印刷電路板設(shè)計而成。
[0008]上述MCP鍍有若干條獨立、互相平行的微帶線，每條微帶線既作為光電陰極，同時也作為選通脈沖的傳輸線。
[0009]基于權(quán)利要求1所述的一種微通道板行波選通分幅相機MCP微帶線裝置的MCP微帶線輸出端阻抗匹配方法，其特殊之處在于:包括以下步驟:
[0010]I】使用時域反射儀測量MCP微帶線特征阻抗ZMCP。根據(jù)MCP等效介電常數(shù)、厚度及MCP微帶線寬度計算MCP微帶線特征阻抗ZMCP。
[0011]2】使用印制電路板設(shè)計特征阻抗ZO等于50歐姆的PCB微帶線作為輸出監(jiān)測。
[0012]3】根據(jù)步驟I】和步驟2】所得的MCP微帶線特征阻抗Zmcp和PCB輸出監(jiān)測微帶線阻抗Ztl計算輸出并聯(lián)吸收微帶線特征阻抗使用PCB設(shè)計特征阻抗為ZL的并聯(lián)吸收微帶線，并聯(lián)吸收微帶線串接&等于\的吸收電阻，其中ZMCP、Z0, \、Rl滿足關(guān)系式:
[0013]Zmcp = (ZlXZ0)/ (Zl+Z0)，
[0014]Rl = ZL。
[0015]上述步驟3】吸收電阻選用表貼封裝電阻器，所述電阻器一端與并聯(lián)吸收微帶線串接，另一端通過過孔與PCB地層相連。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點是:本發(fā)明采用并聯(lián)輸出并串接吸收電阻的MCP微帶線輸出端匹配方案，不僅從根本上消除阻抗不連續(xù)引起的電壓反射，還可實現(xiàn)選通脈沖幅值與波形的監(jiān)測。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0018]參見圖1，一種微通道板行波選通分幅相機MCP微帶線裝置，包括依次連接的輸入端、MCP及輸出端，輸出端包括相互并聯(lián)的電阻吸收匹配通道與用于供示波器監(jiān)測的監(jiān)測通道；匹配通道采用串聯(lián)電阻吸收匹配；微帶線裝置的MCP微帶線特征阻抗等于電阻吸收匹配通道與監(jiān)測通道并聯(lián)的等效阻抗。
[0019]MCP微帶線輸出端分成兩路，一路采用串聯(lián)電阻吸收匹配，另一路輸出供示波器監(jiān)測，具體實現(xiàn)步驟如下:
[0020]I)使用時域反射儀(TDR)測量MCP微帶線特征阻抗ZMCP。
[0021]2)使用印制電路板(PCB)設(shè)計特征阻抗(ZO)等于50歐姆的PCB微帶線作為輸出監(jiān)測。
[0022]3)根據(jù)MCP微帶線特征阻抗Zkp和PCB輸出監(jiān)測微帶線阻抗Ztl計算輸出并聯(lián)微帶線特征阻抗ZL，使用PCB設(shè)計特征阻抗為ZL的并聯(lián)吸收微帶線，并聯(lián)吸收微帶線串接&等于A的吸收電阻。
[0023]行波選通分幅相機MCP微帶線受限于微帶線寬度及MCP介質(zhì)厚度等的影響，其特征阻抗一般遠低于50歐姆標準阻抗，為了實現(xiàn)選通脈沖的有效耦合及MCP輸出脈沖監(jiān)測，往往需要進行相應(yīng)的阻抗變換。如圖所示，為分幅變像管MCP微帶線及阻抗匹配設(shè)計示意圖。根據(jù)實際需要，MCPl上一般鍍有幾條獨立、互相平行的微帶線，每條微帶線既作為光電陰極，同時也作為選通脈沖的傳輸線。圖中示意性的畫了四條MCP微帶線2、3、4、5，并以MCP微帶線4為例進行阻抗匹配說明。選通脈沖從MCP微帶線一端41進入，沿著MCP微帶線4傳輸，并從另一端輸出。輸出端阻抗匹配由輸出監(jiān)測微帶線42、并聯(lián)吸收微帶線43及串聯(lián)吸收電阻44構(gòu)成。輸出監(jiān)測微帶線42、并聯(lián)吸收微帶線43由印刷電路板PCB6設(shè)計而成，吸收電阻44可選用表貼封裝電阻器，其一端與并聯(lián)吸收微帶線43串接，另一端通過過孔與PCB地層相連。
[0024]MCP微帶線4的特征阻抗為Zscp,輸出監(jiān)測微帶線42特征阻抗Ztl等于50歐姆，并聯(lián)吸收微帶線43特征阻抗為由于輸出監(jiān)測微帶線42與吸收微帶線43并聯(lián)再與MCP微帶線4串聯(lián)匹配，所以三條微帶線特征阻抗?jié)M足關(guān)系式:Z? = (AXZciV(ZJZci)，其中串聯(lián)吸收電阻44的阻值Rl等于Zl。
【權(quán)利要求】
1.一種微通道板行波選通分幅相機MCP微帶線裝置，包括依次連接的輸入端、MCP及輸出端，其特征在于:所述輸出端包括并聯(lián)的電阻吸收匹配通道和監(jiān)測通道；所述監(jiān)測通道用于示波器監(jiān)測；所述電阻吸收匹配通道采用串聯(lián)電阻吸收匹配；所述微帶線裝置的MCP微帶線特征阻抗等于電阻吸收匹配通道與監(jiān)測通道并聯(lián)的等效阻抗。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微通道板行波選通分幅相機MCP微帶線裝置，其特征在于:所述電阻吸收匹配通道包括串連的并聯(lián)吸收微帶線和吸收電阻；所述并聯(lián)吸收微帶線由印刷電路板設(shè)計而成；所述吸收電阻44選用表貼封裝電阻器，其一端與并聯(lián)吸收微帶線串接，另一端通過過孔與PCB地層相連；所述輸出監(jiān)測微帶線由印刷電路板設(shè)計而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微通道板行波選通分幅相機MCP微帶線裝置，其特征在于:所述MCP鍍有若干條獨立、互相平行的微帶線，每條微帶線既作為光電陰極，同時也作為選通脈沖的傳輸線。
4.基于權(quán)利要求1所述的一種微通道板行波選通分幅相機MCP微帶線裝置的MCP微帶線輸出端阻抗匹配方法，其特征在于:包括以下步驟: I】使用時域反射儀測量MCP微帶線特征阻抗ZMCP。根據(jù)MCP等效介電常數(shù)、厚度及MCP微帶線寬度計算MCP微帶線特征阻抗Zscp ； 2】使用印制電路板設(shè)計特征阻抗Ztl等于50歐姆的PCB微帶線作為輸出監(jiān)測； 3】根據(jù)步驟I】和步驟2】所得的MCP微帶線特征阻抗Zmcp和PCB輸出監(jiān)測微帶線阻抗Z0計算輸出并聯(lián)吸收微帶線特征阻抗A，使用PCB設(shè)計特征阻抗為ZL的并聯(lián)吸收微帶線，并聯(lián)吸收微帶線串接&等于\的吸收電阻，其中ZMCP、Z0, \、Rl滿足關(guān)系式:
Zmcp = (ZL X Z0) / (ZL+Z0)，
Rl = zL。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的MCP微帶線輸出端阻抗匹配方法，其特征在于:所述步驟3】吸收電阻選用表貼封裝電阻器，所述電阻器一端與并聯(lián)吸收微帶線串接，另一端通過過孔與PCB地層相連。
【文檔編號】G01R27/02GK104267421SQ201410521898
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】朱炳利, 白曉紅, 白永林, 緱永勝, 劉百玉, 王博, 秦君軍 申請人:中國科學院西安光學精密機械研究所