基于调制度标定的波导栅极结构信号读出系统研究

论文摘要

复合探测技术对于空间目标识别与区域感知日趋重要。当前国际上主流的复合探测技术方案要么以来波的分时接收、分时处理为代价换取复合探测功能,要么以降低对暗弱目标的探测性能为代价将信号按功率分配给不同的接收单元获得复合探测功能。针对以上问题,本文探究复合探测器件中波导栅极薄膜结构的电子束调制标定方法及位敏探测信号的读出系统,主要有以下四个部分:第一部分:对微通道板增益自饱和效应和多片级联过程中电子束损失原理展开分析,提出波导栅极结构复合探测器件模型并讨论其工作原理;从器件的空间分辨率、响应时间以及噪声因子展开研究,阐明通过波导栅极结构对电子束的调制分流以实现复合探测的物理过程,通过理论分析与函数公式揭示波导栅极结构器件参数与整个电子光学系统探测能力的约束关系。第二部分:根据连续金属薄膜的导电理论和带膜微通道板探测效率,建立波导栅极薄膜结构调制度标定模型;利用Monte-Carlo统计方法对大量低能随机入射栅极复合薄膜的电子做追迹模拟,进而确定影响栅极对空间电子束调制的两个因素——薄膜厚度和栅极结构极间电压;探索纳米级复合薄膜工艺标定流程,实现波导栅极光电倍增结构的可控制备及表征,为调制度的标定提供器件工艺基础。第三部分:揭示波导栅极结构导致的电子束多径展宽和额外噪声对阳极探测精度的影响;在兼顾放大增益和频响特性的同时,对前置放大和线性主放机制进行研究,利用基于Sallen-Key拓扑的四阶切比雪夫低通滤波结构,在加性高斯分布噪声叠加情况下将信号信噪比提高;设计多路并行峰值保持电路和模数转换模块、数据缓存模块、以太网接口模块组成的以FPGA为主控制器的数字化硬件系统,探究波导栅极结构探测器件位敏读出信号数字化实现方法。第四部分:搭建真空环境下波导栅极薄膜结构调制度标定测试系统,验证基于电子束调制分流复合探测功能的实现,通过集合二次测量的漏电流校准方法标定不同极间加速电压下栅阳两极电子束流采样关系。在确定的空间加速电场下,采用阳极位敏电荷直接耦合提取方式,利用设计的信号读出电路获得2μs脉宽,200kHz频率的准高斯脉冲,并通过数据采集系统得到图像信息。本文中的成果希望能够对未来空间目标探测的成像通信一体化的相关理论研究和工程实现起到参考作用。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘德兴

导师: 母一宁

关键词: 复合探测,波导栅极,纳米级复合薄膜,空间电子束,信号提取

来源: 长春理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑,信息科技

专业: 物理学,航空航天科学与工程,无线电电子学

单位: 长春理工大学

分类号: V419;TN25

总页数: 66

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