时间分辨型iccd成像系统研制

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1、第30卷第8期核电子学与探测技术Vo1．30No．82010年8月NuclearElectronics&DetectionTechnologyAug．2010时间分辨型ICCD成像系统研制赵吉祯，彭博栋，盛亮，魏福利，袁媛，王培伟，黎春华(西北核技术研究所，西安710024)摘要：ICCD成像系统是将像增强器耦合到CCD上，以获得更高的信号增益、更高的信噪比和更大的动态范围。通过电子快门控制像增强器开启时间实现时间分辨。介绍了时间分辨型ICCD成像系统的组成和研制，给出了系统的性能参数。系统在放大倍数为1的情况下，物面空间分辨率优于51p／m

2、m，相机的动态范围为38．7倍，同步精度<2n8，时间分辨为5rIs。关键词：ICCD；时间分辨；成像系统中图分类号：TN386．5文献标识码：A文章编号：0258-0934(2010)08—1063--04增强型CCD(IntensifiedChargeCoupled阻挡放电、激光打靶等领域的物理参数测Device，ICCD)成像系统是将像增强器耦合到量。CCD上，以获得更高的信号增益、更高的信噪1系统概述比和更大的动态范围。作为一种微光探测系统，广泛应用于夜视导航、微光监控、天文观测、时间分辨型ICCD成像系统由成像系统、生物工程和民用援

3、救等方面。这种系统在国外电子学系统、图像实时采集控制系统、电磁干扰已经作为一种普适设备广泛应用于各科研及应屏蔽系统等四大部分构成。系统构成示意图如用领域，并且取得了丰硕的成果。而在国内，目图1所示。前尚处于一种初步研究的局面，很多系统仅作探索性的研究，仍有广泛的发展空间E1-2]。在很多领域，时间参数对于被测系统而言尤为重要。时间分辨型ICCD成像系统是西北核技术研究所独立开发的一种高性价比的IC—CD成像系统，是瞬态等离子体辐射测量的重要工具。该系统不仅可以提供被测系统的图像信息，还可以提供被测系统的时间分辨参数，并与其它参数时间关联，提供

4、更为丰富的系统信息。该系统已经成功应用于z箍缩等离子体、介质种¨成像系基金项目：西北核技术研积⋯究所预研⋯基金(70020805、)⋯一资助。每个相机模块都由成像镜头、双近贴像增作者简介：赵吉祯(1981．)，男，山东平邑人，助理研强器、中继透镜、CCD相机等器件组成。辐射究员，硕士研究生，主要从事脉冲探测技术研究。源的光学图像经光学系统成像在像增强器的阴1063极面上，像增强器光电阴极将光学图像转换为~A／lm，等效背景输入照度<5×10～lx，空间分电子图像，选通时间内的电子图像倍增后通过辨率优于25lp／mm。CCD型号为MTV一荧光屏

5、转换为光学图像，由CCD相机读取为电1881Ex，其主要性能如表1所示。采用独立图子图像信息，经由图像采集系统转化为数字图像采集卡对CCD输出视频信号分别进行采集。像。CCD的光积分时间为20ms，则其响应的双近贴型像增强器具有亚纳秒的时间响最低曝光量(信噪比=1)为：应，亮度增益>3000，阴极积分灵敏度好于120D=0．4×10一lx·s表1MTV一1881ExCCD主要参数相机实物如图2所示。+48o0V800V0—200V像距调l节装置光圈焦距微调遮光罩图2相机实物图1．2电子学系统幅值为5V的高电平，该高电平连接在计算机研制了同步机

6、和快门脉冲发生器。为确保并口的某一位上，计算机循环采集图像并检查系统准确被触发，系统要求外触发信号幅值大并口相应位的状态，当处于高电平时即中止采于6V，脉宽10～30rls。同步信号发生器能够集。图像采集软件能够实现连续、外触发两种输出l0路幅值约为20V，脉宽约为20ns的正状态采集。脉冲信号。同步机输出波形的上升沿在5．8～1．4电磁干扰屏蔽系统6．8ns变化，同步精度<2ns。本系统采用了多种措施来加强系统的抗干由快门脉冲发生器产生的快门信号作为像扰能力。前端测试设备都位于屏蔽柜中，屏蔽增强器的时间选通信号，快门脉冲发生器在同柜外壳良好

7、接地，内部的所有设备通过屏蔽柜步信号的触发下产生4路半高宽约为5ns的外壳接地。从屏蔽柜引出的信号电缆线外层加负脉冲。4路脉冲的相对时间延时分别为O、5、屏蔽套进行电磁屏蔽。示波器、计算机等记录10．9、14．2ns，能够满足20rls脉宽下的延时调设备置于专门的电磁屏蔽间。节。若在更大范围内调节可以采用加延时电缆2系统性能的方式进行时间延迟调节。1．3图像采集系统系统的主要性能参数包括相机的动态范围图像采集系统由MIL—CoronusPlus图像和空间分辨率。相机的动态范围定义为：采集卡(MIL—Lite8．0驱动)、相机图像采集程DR：序

8、和相机同步控制器构成。图形采集卡可采集nDmin768x576像素的8位tif格式图像，采集程序可其中元⋯为图像信号线性区输人光子数最控制图像采集卡完成图像的采集、