基于微通道波导栅型结构自触发的选通成像机理研究

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选通成像技术是在激光主动成像技术的基础上发展出来的。研究选通成像技术是希望在激光主动成像时能够屏蔽其他噪声信号,只接收来自目标反射的光信号进而提升成像质量。传统的激光主动选通成像技术主要是依据激光的飞行时间或者说是基于探测器与目标之间的距离进行选通,这种选通成像技术有着测距精度不够,选通门需要预留出较大余量,以及荧光屏余晖时间过长等不足。本文在分析传统的选通成像技术的基础上,探究性的提出了一种新型选通成像方案。首先,阐述了选通成像技术的基本原理及传统的同步控制方案,分析了其技术瓶颈。对选通成像技术遵循的数学模型进行了论述,从理论上主要分析了选通门宽、激光脉冲能量、信噪比以及目标可探测概率对于选通成像的影响,从而为后文仿真分析提供了理论依据。其次,根据微通道板的二次电子倍增原理,结合光电子在真空器件极间渡越特性和CsPbBr3量子点材料瞬态发光特性,提出了一种新型的选通成像器件。给出了新型选通成像器件的结构设计并阐述了工作原理,同时阐述了其关键部件复合栅极结构的设计依据,给出了复合栅极的制作流程,并论述了荧光屏余晖对于选通成像的影响以及器件部分参数对于成像质量的约束。最后,设计了验证用选通脉冲源,并对脉冲源性能进行了测试;验证了可调制复合栅极可以将光电子调制分流产生两路电信号,其中一路用来触发选通,一路用来成像的功能;测试了CsPbBr3量子点材料作为阳极的瞬态发光特性,验证了CsPbBr3量子点可作为短余晖荧光屏荧光材料的可行性;给出了自选通成像的数值仿真和成像仿真。通过实验和仿真分析,说明了自选通成像器件可以通过提升同步控制的一致性并且利用CsPbBr3量子点材料短余晖荧光特性减小选通门宽、提高时间分辨率进而提升选通成像质量的可行性。
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