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X射线条纹相机是一种高时空分辨、高灵敏度的诊断设备。在很多超快诊断领域有着广泛运用,比如动态光谱学、生物学、化学等,尤其在惯性约束聚变(ICF)实验中,X射线条纹相机是不可或缺的快速诊断设备。 随着ICF实验的深入,对条纹相机的动态范围以及时空分辨能力提出了更高的需求,为更好的为ICF实验服务,本文在总结国内外条纹相机技术发展历程的基础上设计了两款具有大动态能力的条纹管,一种为双聚焦六电极管型,一种为板状电极对加电四极透镜管型。对双聚焦管型进行了加工制作,同时选取合适的相机其它组件,搭建了一台完整的具有大动态能力的X射线条纹相机,而且同时还兼顾了相机的其它技术指标比如高的时空分辨和尽可能长的有效阴极长度等。 变像管的设计采用CST粒子办公室。经过对变像管各电极尺寸和所加电压进行优化,得出了两种管型的像面位置(六电极管为距阴极380mm,板状电极管为距阴极495mm),像放大率(六电极管为1.3,板状电极管为时间方向1.22,空间方向2),偏转灵敏度(六电极管为35mm/kV,板状电极管为26mm/kV)以及空间分辨(六电极管阴极中心位置30lp/mm,边缘10lp/mm,板状电极管阴极各位置均达到了35lp/mm)等技术参数。设计结果表明六电极管型电子从阴极到底荧光屏的渡越时间很短,只有6.62ns,这是其具有大动态能力的原因;而板状电极对加电四极透镜管型电子从阴极到荧光屏的渡越时间比双聚焦稍长,为8.8ns,但由于其时空方向焦点位置的不一样导致空间电荷效应小,故也具有大动态能力。为验证设计的准确性,还利用Lorenz-2EM设计软件对双聚焦管型进行了验证,结果表明了设计的正确性。 为验证最终搭建起来的条纹相机性能,利用多种紫外光源,对相机的静态性能和动态性能进行了实验测试,获得了相机的时间分辨优于10ps,空间分辨为10-15lp/mm,放大率为1.35,偏转灵敏度为35mm/kV(阴极电压16.5kV时)以及动态范围优于500。实验结果表明,相机的性能测试值与设计值十分吻合,性能优秀,达到了要求。