Հայաստանի ատենախոսությունների բաց մատչելիության պահոց = Open Access Repository of the Armenian Electronic Theses and Dissertations (Armenian ETD-OA) = Репозиторий диссертаций Армении открытого доступа

Ռադիո հաճախություններով ղեկավարվող ստրիկ խցիկներ

Էլբակյան, Հայկ Վաչագանի (2017) Ռադիո հաճախություններով ղեկավարվող ստրիկ խցիկներ. PhD thesis, Ա. Ի. Ալիխանյանի անվան ազգային գիտական լաբարատորիա.

[img]
Preview
PDF (Thesis)
Available under License Creative Commons Attribution.

Download (2923Kb) | Preview
    [img]
    Preview
    PDF (Abstract)
    Available under License Creative Commons Attribution.

    Download (698Kb) | Preview

      Abstract

      Թեկնածուական ատենախոսությունը նվիրված է Ռադիո Հաճախություններով (ՌՀ) ղեկավարվող ստրիկ խցիկների աշխատանքի սկզբունքի ուսումնասիրմանը, շեղող համակարգի նախագծմանը, ստեղծմանը և ուսումնասիրությանը: Աշխատանքում մշակված և մանրամասն ներկայացված է նոր, զգայուն, սպիրալաձև սկանավորում իրականացնող ՌՀ շեղող համակարգը: Բերված են տեսական և փորձնական արդյունքներ, ինչպես նաև ստրիկ խցիկների մի քանի կիրառական նշանակություններ:Ժամանակի ճշգրիտ չափումը հանդիսանում է տեխնիկայի և գիտության հիմնական պահանջներից մեկը: Գիտության ոլորտներից կարելի է առանձնացնել ֆիզիկան, քիմիան, աստղագիտությունը, բժշկությունը, գեոդեզիան: Տեխնիկայի ոլորտներից` արագ օպտիկական կոմպոնենտների և ինտեգրալ չիպերի հետազոտությունը: Պիկովայրկյան (պվ) ճշտությամբ ժամանակը չափելու այլ կիրառություններից են՝ լազերային իմպուլսների միջոցով հեռավորության չափումը և խորքային արտապատկերումը [1, 2]: Այս կիրառությունների հիմնական պահանջ է հանդիսանում 2 ֆոտոնային իմպուլսների միջև ժամանակային տարբերության չափումը մեծ ճշտությամբ: Ֆոտոնային իմպուլսների գրանցումը հիմնականում իրականացվում է Ֆոտո-էլեկտրոնային Բազմապատկիչների (ՖԷԲ), Հեղեղային Ֆոտոդիոդների (ՀՖ), և Հիբրիդային Ֆոտոնային Դետեկտորների (ՀՖԴ) միջոցով, որոնց ժամանակային լուծողականությունը ընկած է մոտ 50-100 պվ ժամանակային տիրությում [3], իսկ մեռյալ ժամանակը մոտ մի քանի տասնյակ նվ է: Բացի այդ գոյություն ունի նաև այլ խնդիր, ինչպիսին Ժամանակ-Թիվ Փոխարկիչից (ԺԹՓ) եկող ժամանակային դիսպերսիայի և մեռյալ ժամանակի առկայությունն է: ԺԹՓ-ն ժամանակի չափման լայն կիրառություն ունեցող սարքավորում է: [4, 5]: 1 կամ 25 պվ ժամանակային լուծողականություն ունեցող ԺԹՓ -ները ունեն համապատասխանաբար 80 կամ 25 նանովայրկյան (նվ) մեռյալ ժամանակ: ՌՀ -ների վրա հիմնված ժամանակ չափող սարքավորումները ունեն մոտ մի քանի պվ ժամանակային լուծողականություն: Նրանց աշխատանքի հիմնական սկզբունքը կայանում է նրանում, որ բարձր հաճախականության ՌՀ շեղող համակարգի միջոցով էլեկտրոնային թանձրուկների կամ ֆոտոնային իմպուլսների ժամանակային ինֆորմացիան փոխակերպվում է տարածական կոորդինատի: Այս սկզբունքի վրա է հիմնված նաև ՌՀ ստրիկ խցիկների աշխատանքը: Պվ-ֆվ (ֆեմտովայրկյան) տիրույթում ֆոտոնային իմպուլսների և էլեկտրոնային թանձրուկների ուսումնասիրութունը կարևոր է լազերային, արագացուցչային և պլազմայի ֆիզիկայում: Այս տիրույթում արագ և ամենալավ ժամանակային լուծողականություն ունեցող տեխնիկան հանդիսանում են ստրիկ խցիկները [6, 7]: Ստրիկ խցիկների հիմնական առավելություններից կարելի է առանձնացնել պիկովայրկյանային լուծողականությունը, մեռյալ ժամանակի բացակայությունը (մեռյալ ժամանակը պայմանավորված է միայն սարքի ժամանակային լուծողականությամբ): Սակայն, ՌՀ ստրիկ խցիկները դեռ չունեն լայն կիրառություն տարրական մասնիկների ֆիզիկայում, միջուկային ֆիզիկայում, բժշկության մեջ և այլ ոլորտներում: Դրա հիմնական պատճառներից մեկն այն է, որ շուկայում գոյություն ունեցող սարքավորումները չեն կարող ապահովել նվ տևողությամբ, արագ էլեկտրական ազդանշաններ: The PhD thesis is dedicated to studies of Radio-frequency (RF) streak cameras principles of operation, development, construction and experimental testing of spiral scanning system, operating in 500-1000 MHz range. The spiral scanning system represents two aligned dedicated circular scanning systems, operating at slightly different RF frequencies, which results amplitude beating effect. The architecture of the deflecting system allows to avoid transition time effects. Fine tuning of the effective capacitance of the system results in the deflection electrodes forming a resonant circuit, with a quality factor Q in excess of 100. On resonance, the sensitivity of the deflection system is about 1mm/V. Spiral scanning periods are by 1-2 orders of magnitude longer than circular scanning periods. Operating in 500-1000 MHz range, such spiral scanning system allows RF streak camera to detect electron or photon bunches in few ps to few hundred ns range. By transforming timing information of the detected photons into spatial information, this device can provide picosecond time precision, while dead time of spiral scanning streak camera is only defined by its time resolution. Experimental studies were carried out with 2.5 keV continuous electron beam. The two deflectors were tuned to operate at 500 and 550 MHz RF frequencies with 10 V and 20 V amplitudes correspondingly. Narrow electron beam, scanned by the deflection system and detected by a phosphor screen, placed at 12 cm distance from the deflection system, produced annular image with inner and outer radiuses of approximately 1 cm and 3 cm. These results are in good agreement with theoretical predictions. The proposed spiral scanning system can be also used in RF Photo-Multiplier Tubes (RF PMTs), providing long scanning period and picosecond time resolution. Such RF PMTs can find number of applications in different fields of science and technology, such as high energy physics, physics of ultrafast processes, biomedical applications and others. Further applications of RF PMTs with picosecond timing are found in fluorescence lifetime imaging, laser ranging and depth imaging. Диссертация посвящена изучению принципов работы радио-частотных (РЧ) стрик-камер, разработке, созданию и экспериментальным исследованиям спиральной системы сканирования, работающей в диапазоне 500-1000 МГц. Спиральная система сканирования представляет собой две специальные последовательно расположенные системы кругового сканирования, работающие на близких частотах, что приводит к эффекту биения амплитуд. Конструкция системы позволяет избежать временных эффектов при перемещении электронов. При надлежащей тонкой настройке эффективной емкости системы, ее отклоняющие электроды формируют резонансную схему c коэффициентом добротности Q выше 100. В областе резонанса чувствительность отклоняющей системы составляет примерно 1мм/В. Период спирального сканирования больше периода кругового сканирования на 1-2 порядка. При работе в диапазоне частот 500-1000 МГц, такая система спирального сканирования позволит РЧ стрик-камерам регистрировать электронные или фотонные пучки длительностью от нескольких пикосекунд до нескольких сотен наносекунд. Преобразуя временную информацию зарегистрированных фотонов в пространственную информацию, такое устройство способно обеспечить пикосекундную точность, при этом мертвое время стрик-камеры спирального сканирования определяется только ее временным разрешением. Экспериментальные исследования проводились с помощью непрерывного электронного пучка с энергией 2.5 кэВ. Два дефлектора были настроены на работу с частотами 500 и 550 МГц и амплитудами 10 В и 20 В соответственно. Изображение узкого элетронного пучка, отклоненного системой дефлекторов и регистрируемого фосфорным экраном, расположенным на расстоянии 12 см от нее, представляет собой кольцо с внутренним и внешним радиусами около 1 см и 3 см соответственно. Эти результаты согласуются с теоретическими расчетами.

      Item Type: Thesis (PhD)
      Additional Information: Radio-frequency streak cameras. Радио-частотные стрик-камеры
      Uncontrolled Keywords: Элбакян Айк Вачаганович, Elbakyan H. V.
      Subjects: Physics
      Divisions: UNSPECIFIED
      Depositing User: NLA Circ. Dpt.
      Date Deposited: 22 Nov 2017 18:42
      Last Modified: 23 Nov 2017 16:14
      URI: http://etd.asj-oa.am/id/eprint/5998

      Actions (login required)

      View Item