專利名稱：重復(fù)頻率快脈沖硬x射線發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于重復(fù)頻率快脈沖硬X射線源結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，具體是真空電子束二極管結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，涉及脈沖功率應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
真空電子束二極管是產(chǎn)生脈沖硬X射線的一種裝置，其結(jié)構(gòu)原理是將性能穩(wěn)定的重復(fù)頻率快脈沖電壓加在二極管陰陽(yáng)極間，陰極靶面出射電子束，在脈沖電場(chǎng)作用下加速運(yùn)動(dòng)至陽(yáng)極靶，通過碰撞和輻射轉(zhuǎn)換能量，產(chǎn)生特征X射線和軔致輻射譜相互疊加的快脈沖硬X射線輻射場(chǎng)，脈沖電壓的運(yùn)行頻率、電壓參數(shù)及其穩(wěn)定性主要由脈沖功率電源控制，射線的能譜及強(qiáng)度等參數(shù)由二極管的結(jié)構(gòu)參數(shù)決定。
穩(wěn)定性好、可重復(fù)頻率運(yùn)行的快脈沖硬X射線發(fā)生器，在脈沖射線測(cè)量系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)標(biāo)定以及輻射成像等領(lǐng)域有著重要的作用。目前市場(chǎng)有售的四用輻射儀、便攜式閃光X射線檢查儀、單次納秒脈沖發(fā)生器等裝置均可以產(chǎn)生納秒量級(jí)的快信號(hào)，其大都為納秒以上脈沖(不夠快)，存在有單次運(yùn)行、穩(wěn)定性不好、運(yùn)行方式以及輻射場(chǎng)參數(shù)調(diào)整不靈活的缺陷；少數(shù)裝置產(chǎn)生的脈沖也可以達(dá)到亞納秒量級(jí)。在快脈沖硬X射線發(fā)生器方面以俄羅斯生產(chǎn)的四用輻射儀為代表，其工作原理是由marx發(fā)生器產(chǎn)生脈沖電源來驅(qū)動(dòng)三個(gè)獨(dú)立的通道，各通道配有固定結(jié)構(gòu)的二極管來產(chǎn)生脈沖硬X射線，前兩個(gè)通道輸出的快脈沖電壓寬度分別為2ns、150ps的X射線輻射場(chǎng)，另一個(gè)通道可以產(chǎn)生脈沖寬度為0.2ns的特征X射線。該設(shè)備雖然可以產(chǎn)生快脈沖硬X射線，但其儲(chǔ)能時(shí)間長(zhǎng)，且二極管結(jié)構(gòu)固定、難以更換陰極靶材料，無法調(diào)節(jié)二極管縱橫比，沒有電流監(jiān)測(cè)手段，輻射場(chǎng)運(yùn)行的靈活性和穩(wěn)定性也不好。這些缺陷無法滿足快響應(yīng)探測(cè)器標(biāo)定等應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ψ€(wěn)定、參數(shù)靈活控制的快脈沖硬X射線輻射場(chǎng)的需求。
另外是，對(duì)常規(guī)小型二極管難以建立有效的電流監(jiān)測(cè)手段。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是設(shè)計(jì)一種重復(fù)頻率快脈沖硬X射線發(fā)生器，使其具有靈活的結(jié)構(gòu)，可以在線調(diào)整發(fā)生器的工作電壓、脈寬、縱橫比等參數(shù)，從而獲得運(yùn)行靈活的穩(wěn)定納秒、皮秒脈沖硬X射線輻射場(chǎng)，為脈沖射線測(cè)量的快響應(yīng)探測(cè)器標(biāo)定、建立快脈沖硬X射線標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)，以及快脈沖射線測(cè)量技術(shù)研究等應(yīng)用領(lǐng)域提供合適的快脈沖硬X射線輻射場(chǎng)。
本發(fā)明的重復(fù)頻率快脈沖硬X射線發(fā)生器，需要實(shí)現(xiàn)二極管結(jié)構(gòu)縱橫比靈活可調(diào)，解決該活動(dòng)結(jié)構(gòu)與真空密封的矛盾，和射線束穩(wěn)定性以及建立電流監(jiān)測(cè)探頭的技術(shù)目標(biāo)。本發(fā)明是將二極管設(shè)計(jì)成徑向絕緣型二極管，在確保阻抗匹配的原則下，著力解決電絕緣、真空密封、快電子發(fā)射、快電壓電流測(cè)量的技術(shù)難題。
本發(fā)明的重復(fù)頻率快脈沖硬X射線發(fā)生器的具體技術(shù)方案如下1)所述二極管的腔體是由固定支撐筒和滑動(dòng)支撐筒部分套接構(gòu)成，在兩部分間用波紋管密封連接，確保滑動(dòng)支撐筒在固定支撐筒上滑動(dòng)中二極管真空不受影響，并在固定支撐筒和滑動(dòng)支撐筒套接部位軸向設(shè)有槽軌，確?；瑒?dòng)時(shí)內(nèi)外筒電極的軸向同心；在二極管的外部再套有旋轉(zhuǎn)外筒，在傳輸中50Ω阻抗匹配和不破壞真空條件下，通過旋轉(zhuǎn)外筒能帶動(dòng)滑動(dòng)支撐筒沿所設(shè)槽軌運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)縱橫比的在線調(diào)整；所述的固定支撐筒末端與二極管底座連接環(huán)連接固定，在二極管腔體內(nèi)軸線上設(shè)有陰極連桿，陰極連桿的前端為陰極靶，在陰極連桿與固定支撐筒內(nèi)壁間固定設(shè)置有錐形密封圈將腔體分為前后兩個(gè)腔，前腔為真空室，后腔為油腔；在所述的二極管前外端(滑動(dòng)支撐筒前外端)裝置有陽(yáng)極組件，并以陽(yáng)極壓圈固定。其中陽(yáng)極組件由里至外分別為陽(yáng)極膜(靶)、支撐花盤、真空密封膜。所述波紋管的密封連接，可以通過固定支撐筒上的后壓塊和滑動(dòng)支撐筒上的前壓塊與波紋管密封連接。所述的滑動(dòng)支撐筒末端的導(dǎo)電簧片呈外張柵欄狀，以保證兩支撐筒間的導(dǎo)電性能。在整個(gè)安裝中要確保軸線同心和油密封，以及結(jié)合處的電絕緣和真空密封。本發(fā)明二極管真空室所用真空系統(tǒng)采用本領(lǐng)域常規(guī)的技術(shù)方法。
2)建立二極管運(yùn)行監(jiān)測(cè)探頭，實(shí)現(xiàn)納秒到亞納秒級(jí)高電壓、脈沖強(qiáng)電流的實(shí)時(shí)測(cè)量，其要求測(cè)量探頭具有響應(yīng)快、衰減倍數(shù)大、抗電磁干擾及較大的信噪比等特點(diǎn)。本發(fā)明采用微分環(huán)作為電流探頭、傘型電容分壓器作為電壓探頭對(duì)二極管運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；兩探頭徑向?qū)ΨQ安裝在滑動(dòng)支撐筒體前端，位于陰極頭末端垂直位置處；其中電流測(cè)量探頭的前端裸露于滑動(dòng)支撐筒內(nèi)壁的凹槽內(nèi)，確保安裝不影響傳輸線50Ω阻抗的匹配，同時(shí)盡量減小測(cè)量的分布參數(shù)；電壓測(cè)量探頭的傘形電容分壓器的薄片電極粘覆在滑動(dòng)支撐筒內(nèi)壁上，輸出部分與示波器相連。
3)為了建立所需要的輻射場(chǎng)，本發(fā)明選擇的快脈沖功率電源除要求傳輸線輸出阻抗匹配和其接口與二極管接口匹配外，還應(yīng)具備脈沖電壓幅度在幾百千伏間可調(diào)；脈沖電壓半寬在0.75～4.5ns間連續(xù)可調(diào)；能提供單次和重復(fù)頻率脈沖運(yùn)行；脈沖功率不小于1GW。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的重復(fù)頻率快脈沖硬X射線發(fā)生器的工作原理為電源產(chǎn)生的脈寬、幅度、重復(fù)頻率可以調(diào)整的脈沖電壓加在二極管上，在二極管陰陽(yáng)極間形成電場(chǎng)，陰極射出電子束打靶產(chǎn)生X射線；本發(fā)明在不破壞真空的前提下，通過轉(zhuǎn)動(dòng)二極管的旋轉(zhuǎn)外筒，由絲杠帶動(dòng)滑動(dòng)支撐筒在固定支撐筒上軸向滑動(dòng)，在線調(diào)整二極管縱橫比，使得脈沖X射線能量和強(qiáng)度在線可調(diào)。其產(chǎn)生的輻射場(chǎng)實(shí)現(xiàn)了控制靈活方便，射線能量的上限、能譜、強(qiáng)度、脈寬等重要參數(shù)的靈活可調(diào)。
本發(fā)明與小型便攜式閃光X射線檢測(cè)儀和四用輻射儀為代表的現(xiàn)有技術(shù)相比，在輻射場(chǎng)性能參數(shù)、二極管結(jié)構(gòu)參數(shù)、以及小型二極管參數(shù)測(cè)量三方面均有明顯進(jìn)步，表現(xiàn)在以下幾方面1.二極管的縱橫比靈活可調(diào)、控制精度高，從而可實(shí)現(xiàn)硬X射線輻射場(chǎng)的強(qiáng)度以及能譜的在線調(diào)整，靶材料易于更換。而已有技術(shù)設(shè)計(jì)成一個(gè)密封整體，不便于縱橫比調(diào)節(jié)和靶材更換，且真空破壞后難以恢復(fù)。
2.在緊湊的二極管真空室內(nèi)建立了電流、電壓監(jiān)測(cè)手段，同時(shí)將電場(chǎng)的擾動(dòng)降到最低，解決了高電壓、快信號(hào)測(cè)量探頭不能脫離被測(cè)系統(tǒng)單獨(dú)標(biāo)定的難題，建立并完善了二極管電壓、電流運(yùn)行監(jiān)測(cè)手段。
3.本發(fā)明的硬X射線發(fā)生器所產(chǎn)生的輻射場(chǎng)具有以下優(yōu)點(diǎn)重復(fù)運(yùn)行頻率在1～100pps間可調(diào)，且可以單次運(yùn)行；單次快脈沖硬X射線寬度在660ps～4.5ns間連續(xù)可調(diào)，并具有一定的強(qiáng)度，能滿足現(xiàn)有快響應(yīng)探頭標(biāo)定的要求；發(fā)生器穩(wěn)定性好，可用其建立快脈沖硬X射線輻射場(chǎng)的標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)，用于測(cè)量技術(shù)的研究。本發(fā)明的重復(fù)頻率快脈沖硬X射線發(fā)生器與現(xiàn)有快脈沖硬X射線發(fā)生器的參數(shù)比較見下表

本發(fā)明將二極管設(shè)計(jì)成獨(dú)特的活動(dòng)結(jié)構(gòu)，解決了電源的穩(wěn)定性、二極管真空密封、動(dòng)定支撐的同軸度、在線靈活調(diào)節(jié)等技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了在不破壞真空前提下，靈活調(diào)整二極管的縱橫比，同時(shí)對(duì)二極管的監(jiān)測(cè)加設(shè)有電流測(cè)量探頭，創(chuàng)造性地建立了結(jié)構(gòu)靈活、可重復(fù)頻率或單次運(yùn)行，以及脈沖寬度、強(qiáng)度、能譜連續(xù)可調(diào)的納秒到皮秒量級(jí)的快脈沖硬X射線發(fā)生器。彌補(bǔ)了現(xiàn)有快脈沖硬X射線發(fā)生器的不足，為新型快響應(yīng)探測(cè)器的研制和應(yīng)用、建立快脈沖硬X射線計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)、進(jìn)一步開展二極管物理機(jī)制研究和脈沖射線動(dòng)態(tài)成像技術(shù)提供了理想的輻射場(chǎng)。
附圖及其說明附

圖1為本發(fā)明所設(shè)計(jì)的重復(fù)頻率快脈沖硬X射線發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中1為油腔，2為(底座)連接環(huán)，3為陰極連桿，4為波紋管后壓塊，5為密封圈，6為固定支撐筒，7為波紋管，8為旋轉(zhuǎn)外筒，9為真空室，10為波紋管前壓塊，11為陰極靶，12為滑動(dòng)支撐筒，13為電流測(cè)量探頭，14為陽(yáng)極壓圈，15為陽(yáng)極組件，16為電壓測(cè)量探頭，17為固定套環(huán)。
附圖2、3、4的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了本發(fā)明建立的X射線發(fā)生器運(yùn)行良好，具備有一定的監(jiān)測(cè)手段，能得到性能穩(wěn)定的輻射場(chǎng)，具體各圖如下附圖2為本發(fā)明硬X射線發(fā)生器在亞納秒脈沖下運(yùn)行的電流、電壓和X射線的時(shí)間譜曲線圖。圖中從上往下，第一條曲線(標(biāo)號(hào)5)為快探測(cè)器(脈寬725ps，下降沿329ps)對(duì)輻射場(chǎng)X射線的時(shí)間響應(yīng)曲線；第二條曲線(標(biāo)號(hào)4)為前沿1.18ns的探測(cè)器對(duì)輻射場(chǎng)X射線的時(shí)間響應(yīng)曲線；第三條曲線(標(biāo)號(hào)1)為監(jiān)測(cè)的微分電流曲線；第四條曲線(標(biāo)號(hào)7)為監(jiān)測(cè)的電壓曲線。前兩條曲線為輻射場(chǎng)時(shí)間譜，計(jì)算得知裝置可以產(chǎn)生前沿為337ps的脈沖硬X射線輻射場(chǎng)，后兩條曲線表明此時(shí)二極管工作良好，運(yùn)行電壓為185kV，脈沖電壓前沿為428ps。
附圖3為本發(fā)明的硬X射線發(fā)生器在納秒脈沖工況運(yùn)行下電流電壓監(jiān)測(cè)曲線。圖中從上往下，第一條曲線為第三條曲線(測(cè)量得到的微分電流)經(jīng)過示波器積分得到的電流曲線，第二條為發(fā)生器運(yùn)行的電壓波形，圖中顯示脈沖峰值電壓250kV，半寬4.5ns。
附圖4為用熱釋光劑量計(jì)檢測(cè)本發(fā)明硬X射線發(fā)生器在峰值電壓250kV、脈寬2.5ns工況下，單次脈沖運(yùn)行時(shí)，(0角度)距離陽(yáng)極靶芯不同距離的劑量場(chǎng)分布曲線，測(cè)試表明X射線源表面2cm處劑量為20mGy。
附圖5為本發(fā)明的硬X射線發(fā)生器按照?qǐng)D2的工況運(yùn)行時(shí)，取12次脈沖微分電流、電壓參數(shù)的統(tǒng)計(jì)曲線。上面為電壓波形，下面為微分電流曲線。測(cè)量結(jié)果表明在同一工況下本發(fā)明測(cè)量得到單次運(yùn)行的微分電流、電壓曲線譜形相似，曲線幅值波動(dòng)性小。證明本發(fā)明的硬X射線發(fā)生器運(yùn)行穩(wěn)定性好，能滿足脈沖射線測(cè)量的快響應(yīng)探測(cè)器的標(biāo)定需要。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明快脈沖硬X射線發(fā)生器的實(shí)施方式。包括零件材料的選擇和要求，以及安裝、調(diào)試、運(yùn)行等部分。
按以上技術(shù)方案的要求，本發(fā)明可選擇結(jié)構(gòu)緊湊的Tesla型重復(fù)頻率脈沖功率電源，其功率為1GW量級(jí)，電源傳輸線的輸出阻抗為50Ω，接口與二極管接口匹配；脈沖電壓寬度在0.74～4.5ns間可調(diào)，峰值電壓在100～250kV間可調(diào)，可以單次、1pps、2pps、10pps以及100pps重復(fù)頻率運(yùn)行，運(yùn)行穩(wěn)定性好，體積0.5×0.5×1.1m3，總重100kg。
本發(fā)明波紋管可選擇壁厚在1.5mm以上的優(yōu)質(zhì)紫銅，其內(nèi)徑與固定支撐筒外徑匹配，長(zhǎng)度大于50mm；陰極連桿和前壓塊用黃銅，密封圈用有機(jī)玻璃，陰極靶材可用高純硬質(zhì)石墨或天鵝絨，陽(yáng)極靶可選用金屬鉭或鎢，陽(yáng)極密封膜采用20μm的鈦或鈹，除探頭外，其它部件用不銹鋼材料加工。電流電壓探頭如圖1所示，徑向安裝在滑動(dòng)支撐筒前端，并與阻抗50Ω、耐壓1000V的電連接件匹配；探頭外端用絲口固定在滑動(dòng)支撐筒體上，采用真空密封膠填充間隙，確保真空要求。電壓分壓器的基體前端芯頭焊接在薄片電極(覆銅片)表面，確保焊點(diǎn)平整，覆銅片用導(dǎo)電膠粘覆在滑動(dòng)支撐筒內(nèi)表面；微分環(huán)的基體前端芯頭裸露于滑動(dòng)支撐筒內(nèi)壁設(shè)置的凹槽(寬3mm，高3mm，長(zhǎng)12mm)內(nèi)，彎成平滑的橢球形，探頭末端固定焊在滑動(dòng)支撐筒體上，確保芯頭與滑動(dòng)支撐筒的良好接觸。探頭的選擇和安裝不能影響傳輸線阻抗匹配的原則。把滑動(dòng)支撐筒末端的導(dǎo)電簧片加工呈外張的柵欄狀，確保兩支撐筒間的導(dǎo)電性能。
按附圖1所示的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的安裝過程如下
第一步，將各部件擦拭干凈，將波紋管兩邊的套環(huán)(前后壓塊)裝上，然后均勻擴(kuò)寬錐形口，將后壓塊帶波紋管用螺釘固定在固定支撐筒上，實(shí)現(xiàn)真空密封。
第二步，探頭安裝，將導(dǎo)線柱芯線穿入滑動(dòng)支撐筒預(yù)留的小孔并焊接在電極表面，把電容分壓器電極片用導(dǎo)電膠粘覆在滑動(dòng)支撐筒內(nèi)壁上，確保表面平整。將滑動(dòng)支撐筒內(nèi)壁凹槽中裸露的微分環(huán)芯線彎成Ω狀，焊接接地。做好兩個(gè)探頭在滑動(dòng)支撐筒上的真空密封。對(duì)安裝好的測(cè)量探頭用傳輸線和50Ω假負(fù)載構(gòu)成回路，以2ns、5ns脈沖電源和50ns方波電源分別對(duì)所裝的電流電壓探頭進(jìn)行標(biāo)定。
第三步，在滑動(dòng)支撐筒上以螺紋套接固定套環(huán)，將滑動(dòng)支撐筒沿著軌槽插入固定支撐筒內(nèi)，壓緊波紋管，然后將波紋管及前壓塊通過預(yù)留的螺栓與滑動(dòng)支撐筒連接固定，實(shí)現(xiàn)真空密封；將旋轉(zhuǎn)外筒套在已裝波紋管的固定支撐筒外，再將旋轉(zhuǎn)外筒與固定套環(huán)用螺釘連為一體。
第四步，將有機(jī)玻璃密封圈(裝有O型圈)裝入固定支撐筒內(nèi)的后端(錐頭朝前)，上緊底座連接環(huán)壓緊密封圈，將陰極連桿插入密封圈中，然后旋上陰極靶；將陽(yáng)極靶置于滑動(dòng)支撐筒前端面，壓上陽(yáng)極花盤和陽(yáng)極密封膜，外面用陽(yáng)極壓圈旋緊陽(yáng)極組件。
第五步，將真空系統(tǒng)接上，檢查真空度(要求15分鐘以內(nèi)，真空達(dá)到10-3Pa左右)，然后將底座連接環(huán)與電源接口用螺栓連接，完成系統(tǒng)安裝。安裝完畢后整個(gè)發(fā)生器裝置長(zhǎng)125mm，直徑90mm，總重量約5kg。
聯(lián)機(jī)調(diào)試過程如下通過傳輸線將電源與二極管連接起來，同時(shí)將真空系統(tǒng)和二極管相連，監(jiān)測(cè)二極管的運(yùn)行狀況得到的波形見附圖2，采用微通道光電倍增管監(jiān)測(cè)X射線束的時(shí)間和劑量情況，見附圖2、3、4，取發(fā)生器運(yùn)行12次的數(shù)據(jù)反映其穩(wěn)定性，見附圖5，圖中顯示其穩(wěn)定性較好。
本發(fā)明的重復(fù)頻率快脈沖硬X射線發(fā)生器的運(yùn)行實(shí)施步驟為第一步，選擇電源的運(yùn)行電壓。完成測(cè)量實(shí)驗(yàn)布置并通電，調(diào)整Tesla型重復(fù)頻率脈沖功率源的主開關(guān)間隙，控制擊穿電壓在100kV～250kV內(nèi)連續(xù)可調(diào)，用電容分壓器監(jiān)測(cè)運(yùn)行電壓；第二步，選擇電源的運(yùn)行脈寬。通過調(diào)整高壓氣體開關(guān)的間隙，可以對(duì)脈沖的前后沿進(jìn)行陡化，脈沖電壓半寬在0.75～4.5ns間連續(xù)可調(diào)；第三步，選擇電源的脈沖方式，通過時(shí)基電路和并聯(lián)的可控硅控制，實(shí)現(xiàn)電源的重頻穩(wěn)定運(yùn)行，重復(fù)頻率在1pps～100pps可調(diào)；第四步，通過旋轉(zhuǎn)外筒，由固定套環(huán)內(nèi)螺紋帶動(dòng)滑動(dòng)支撐筒沿軸向滑動(dòng)，滑動(dòng)距離可通過外筒旋轉(zhuǎn)圈數(shù)準(zhǔn)確計(jì)量。陽(yáng)極靶外徑為Φ17mm，縱橫比可以在0.5～0.05之間連續(xù)可調(diào)，選擇合適的縱橫比；在真空度達(dá)到6×10-3Pa以下時(shí)，啟動(dòng)脈沖電源、二極管以及X射線輻射場(chǎng)，監(jiān)測(cè)參數(shù)，開始試驗(yàn)。
測(cè)試結(jié)果參見附圖2～5本發(fā)明的重復(fù)頻率快脈沖硬X射線發(fā)生器，可以獲得單次或重復(fù)頻率脈沖硬X射線輻射場(chǎng)，二極管可以輸出峰值電壓在100～250kV間連續(xù)可調(diào)、半寬在660ps～4.5ns間連續(xù)可調(diào)的脈沖X射線，且輸出的強(qiáng)度和能譜可以在線調(diào)整；從附圖5中12次運(yùn)行的電流電壓監(jiān)測(cè)波形看，本發(fā)明的穩(wěn)定性以及運(yùn)行的靈活性比現(xiàn)有技術(shù)有較大的提高，是其它快脈沖硬X射線發(fā)生器無法比擬的。本發(fā)明在新型快響應(yīng)探測(cè)器的研制和應(yīng)用、建立脈沖硬X射線計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)、開展二極管物理機(jī)制研究和脈沖X射線動(dòng)態(tài)成像等技術(shù)領(lǐng)域有較好的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
1.一種重復(fù)頻率快脈沖硬X射線發(fā)生器，是由二極管及與其接口匹配的快脈沖功率電源構(gòu)成，其特征在于，所述二極管的腔體是由固定支撐筒和滑動(dòng)支撐筒部分套接構(gòu)成，在兩部分間用波紋管密封連接，并在固定支撐筒和滑動(dòng)支撐筒套接部位軸向設(shè)有槽軌；在二極管的外部再套有旋轉(zhuǎn)外筒，旋轉(zhuǎn)外筒能帶動(dòng)滑動(dòng)支撐筒沿所設(shè)槽軌運(yùn)動(dòng)；所述的固定支撐筒末端與底座連接環(huán)連接固定，在二極管腔體內(nèi)軸線上設(shè)有陰極連桿，陰極連桿的前端為陰極靶，在陰極連桿與固定支撐筒內(nèi)壁間固定設(shè)置有錐形密封圈將腔體分為前后兩個(gè)腔，前腔為真空室，后腔為油腔；在所述的二極管前外端裝置有陽(yáng)極組件，并以陽(yáng)極壓圈固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線發(fā)生器，其特征在于，在所述滑動(dòng)支撐筒體的前端徑向?qū)ΨQ安裝有微分環(huán)電流探頭和傘型電容分壓器電壓探頭，兩探頭前端位于二極管腔內(nèi)與陰極末端垂直；其中電流測(cè)量探頭的前端裸露于滑動(dòng)支撐筒內(nèi)壁的凹槽內(nèi)，電壓測(cè)量探頭的傘形電容分壓器的薄片電極粘覆在滑動(dòng)支撐筒內(nèi)壁上，輸出部分與示波器相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線發(fā)生器，其特征在于，所述的快脈沖功率電源應(yīng)具備脈沖電壓幅度在幾百千伏間可調(diào)，脈沖電壓半寬在0.75～4.5ns間連續(xù)可調(diào)，能提供單次和重復(fù)頻率脈沖運(yùn)行，脈沖功率不小于1GW。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線發(fā)生器，其特征在于，所述波紋管的密封連接，是通過固定支撐筒上的后壓塊和滑動(dòng)支撐筒上的前壓塊與波紋管密封連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線發(fā)生器，其特征在于，所述的陽(yáng)極組件由里至外分別為陽(yáng)極膜、支撐花盤、真空密封膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線發(fā)生器，其特征在于，所述的滑動(dòng)支撐筒末端的導(dǎo)電簧片呈外張柵欄狀。
全文摘要
一種重復(fù)頻率快脈沖硬X射線發(fā)生器，本發(fā)明的二極管是由固定支撐筒和滑動(dòng)支撐筒部分套接構(gòu)成，其間用波紋管密封連接，并在套接部位軸向設(shè)有槽軌，外部再套有旋轉(zhuǎn)外筒，能帶動(dòng)滑動(dòng)支撐筒沿槽軌運(yùn)動(dòng)；在腔內(nèi)軸線上設(shè)有陰極連桿，其前端為陰極靶；在二極管腔內(nèi)固定設(shè)有錐形密封圈將腔體分為前真空室和后油腔；在二極管前外端固定裝有陽(yáng)極組件。本發(fā)明將二極管設(shè)計(jì)成活動(dòng)的結(jié)構(gòu)，解決了電源的穩(wěn)定性、二極管真空密封、動(dòng)定支撐的同軸度、在線靈活調(diào)節(jié)等技術(shù)難題；在不破壞真空前提下，實(shí)現(xiàn)了靈活調(diào)整縱橫比，建立了電流測(cè)量探頭；具有結(jié)構(gòu)靈活、可重復(fù)頻率或單次運(yùn)行，以及脈沖寬度、強(qiáng)度、能譜連續(xù)可調(diào)的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)不足，為新型快響應(yīng)探測(cè)器的研制應(yīng)用、建立快脈沖硬X射線計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)、二極管物理機(jī)制研究和脈沖射線動(dòng)態(tài)成像技術(shù)提供了理想的輻射場(chǎng)。
文檔編號(hào)H01J35/16GK101042976SQ20071001756
公開日2007年9月26日 申請(qǐng)日期2007年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月27日
發(fā)明者全林, 屠荊, 樊亞軍, 張永民, 劉月恒, 周金山, 劉勝, 朱玉峰 申請(qǐng)人:西北核技術(shù)研究所