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小型超宽谱超快光电探测器设计与实现

作　者: 焦芳
导　师: 王亚非
学　校: 电子科技大学
专　业: 光学工程
关键词: 光电探测器激光等离子体 XRD 超宽谱超快
分类号: TN15
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着光电子学的发展，光电探测器已成为必不可少的部件，并广泛应用在高速现象探测、高能物理和放射探测等领域中，其中X射线探测器的应用更为广泛。在惯性约束核聚变的研究中，通过对激光等离子体发射的X射线进行探测，可以反过来对激光等离子体的特性参数和快变化过程进行诊断。这也对X射线探测器的发展提出了需求。本论文提出了一种小型超宽谱超快光电探测器。该光电探测器采用的是基于光电效应原理的开窗型XRD(X-Ray diode)探测器结构，主要包括开窗型光电二极管、超宽带同轴输出接头、耐高压真空密封接头，其中开窗型光电二极管和超宽带同轴输出接头采用的是Ansoft公司出品的电磁仿真软件HFSS进行设计的，探测器整体结构采用的是美国Autodesk公司出品的计算机辅助绘图软件AutoCAD进行设计的。小型超宽谱超快光电探测器阳极筒底部打孔，构成阳极；阳极筒外侧采用高介电强度的薄膜构成阳极存储电容；超宽带同轴输出接头采用的是标准50欧姆同轴结构，以方便探测器与外部测试设备的连接；耐高压真空密封接头通过金属内导体实现探测器与外部高压设备的连接。以上的结构设计保证了该探测器的响应快、带宽大、动态范围大和灵敏度高等性能。本文研制的小型超宽谱超快光电探测器在5000V高压的条件下，经过测试，时间响应半高宽可以达到45.3ps，在射线能量为150~5000ev时，探测器的灵敏度为4.1610-4~1.3610-6C/J。该测试结果表明，本文研制的小型超宽谱超快光电探测器的性能完全满足预期指标。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第一章绪论  9-15
  1.1 研究背景及意义  9-12
  1.2 国内外发展动态  12-14
  1.3 论文安排  14
  1.4 本章小结  14-15
第二章超宽谱超快光电探测器设计  15-31
  2.1 总体方案设计  15-20
  2.2 超宽谱超快光电探测二极管设计  20-26
    2.2.1 常见光电探测二极管类型简介  20-23
    2.2.2 超宽谱超快开窗型光电二极管设计  23-26
  2.3 存储电容设计  26
  2.4 密封设计  26-30
    2.4.1 超宽带同轴输出通道密封设计  27-28
    2.4.2 高压真空密封设计  28-30
    2.4.3 其他密封设计  30
  2.5 本章小结  30-31
第三章超宽谱超快光电探测器仿真与优化  31-40
  3.1 同轴输出通道性能优化设计  31-36
    3.1.1 同轴输出通道建模  31-32
    3.1.2 同轴输出通道仿真  32-33
    3.1.3 同轴输出通道优化  33-36
  3.2 极间电场分布优化设计  36-39
    3.2.1 极间电场分布建模  36-37
    3.2.2 极间电场分布仿真  37-38
    3.2.3 极间电场分布优化  38-39
  3.3 本章小结  39-40
第四章超宽谱超快光电探测器制作  40-44
  4.1 光电探测器结构制图  40-42
  4.2 高压真空密封结构的制作  42
  4.3 实物  42-43
  4.4 本章小结  43-44
第五章小型超宽谱超快光电探测器测试结果及分析  44-55
  5.1 光电探测信号输出通道性能测试  44-45
  5.2 灵敏度标定  45-48
  5.3 暗电流测试  48-50
  5.4 耐高压测试  50-51
  5.5 时间响应参数与最大线性电流测试  51-54
  5.6 本章小结  54-55
第六章总结  55-57
  6.1 结论  55
  6.2 展望  55-57
致谢  57-58
参考文献  58-60
攻硕期间的研究成果  60-61

小型超宽谱超快光电探测器设计与实现

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