[發(fā)明專利]一種強(qiáng)流小焦斑長壽命真空二極管

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210591836.4
• 申請日: 2012-12-29
• 公開（公告）號: CN103077875A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 樊亞軍;苗亮亮;全林;歐陽曉平;蘇春磊;余小任;屠荊;張永民;劉勝;朱廣寧
• 申請（專利權(quán)）人: 西北核技術(shù)研究所
• 主分類號: H01J35/22
• 分類號: H01J35/22;H01J35/06;H01J35/08;H01J35/16
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司 61211
• 代理人: 王少文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是在重復(fù)頻率脈沖功率電源基礎(chǔ)上發(fā)明的電子束二極管，用于產(chǎn)生強(qiáng)流小焦斑脈沖硬X射線，屬于脈沖功率技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來，小焦斑脈沖輻射成像技術(shù)由于其瞬態(tài)輻射強(qiáng)、輻照時間短、成像過程受環(huán)境輻射干擾小、被照射物體受照劑量可控等特點正逐漸成為輻射成像領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。與當(dāng)前廣泛應(yīng)用于輻射成像領(lǐng)域的穩(wěn)態(tài)X光機(jī)（電流技術(shù)指標(biāo)一般為50μA～100mA）相比，其在如下諸多領(lǐng)域具有突出的優(yōu)勢：

（1）在軍事、反恐和國防工業(yè)領(lǐng)域能夠發(fā)揮獨特作用，包括武器彈藥填充狀態(tài)檢測，核材料分析與識別，放射性物件成像檢測等。例如航空航天領(lǐng)域?qū)﹄娮悠骷?部件/組件質(zhì)量和裝配可靠性要求極其嚴(yán)格，脈沖成像技術(shù)能夠提供高分辨的電子元器件透視檢查以及組件裝配后質(zhì)量/狀態(tài)檢測；

（2）在臨床醫(yī)學(xué)診斷方面能夠發(fā)揮特殊作用。A）乳腺癌前期檢測，在眾所周知的乳腺癌臨床診斷與防治中，若病灶尺寸在1mm以下被發(fā)現(xiàn)，采用切除手術(shù)將能夠很快治愈，不會危及患者生命，脈沖輻射成像技術(shù)可用于實現(xiàn)亞毫米成像檢測；B）醫(yī)學(xué)透視檢查，采用單脈沖圖像增強(qiáng)式透視成像技術(shù)可以極大降低患者在檢測過程中的吸收總劑量，同時極短的曝光時間可以減小常規(guī)曝光中，因病人器官蠕動帶來的偽影；

（3）在古文物、古建筑以及木器/家具等結(jié)構(gòu)分析與鑒定領(lǐng)域，可移動的高分辨脈沖X射線成像技術(shù)，可以獲取物品的結(jié)構(gòu)、內(nèi)部組成和材料品質(zhì)等多方面特征信息，用于學(xué)術(shù)研究或防偽鑒別。

國內(nèi)外諸多研究機(jī)構(gòu)采用陽極桿箍縮的通用技術(shù)來發(fā)展小焦斑成像技術(shù)，如美國的Cygnus研制一臺基于感應(yīng)電壓疊加器(IVA)和陽極桿箍縮二極管(RPD)技術(shù)的現(xiàn)場應(yīng)用的雙軸閃光照相裝置，國內(nèi)許多單位在此也開展了大量的研究，建立了相關(guān)裝置。但該類裝置普遍存在體積龐大、僅能單次運行的缺點，無法滿足機(jī)動化、重復(fù)頻率運行的應(yīng)用需要，難以實現(xiàn)小型可移動化。西北核技術(shù)研究所研制的重復(fù)頻率快脈沖硬X射線發(fā)生器（專利號：ZL200710017567.X）具有強(qiáng)流、短脈沖、機(jī)動化的特點，但由于其在如下幾方面存在的不足：

1）其陽極膜、支撐花盤和真空密封膜組成的透射式靶件結(jié)構(gòu)，難以實現(xiàn)長壽命及耐受高功率密度運行；

2）陰陽極組件結(jié)構(gòu)不滿足箍縮條件，其X射線束呈4π發(fā)射，無法滿足精細(xì)化成像要求；

3）波紋管兩端通過壓接方式聯(lián)接，在調(diào)節(jié)陽極靶和陰極靶之間距離時，難以長期維持真空度，使其不適宜應(yīng)用于脈沖成像領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是在重復(fù)頻率脈沖功率電源基礎(chǔ)上，建立一種X射線產(chǎn)生裝置即強(qiáng)流小焦斑長壽命真空二極管，來獲得束流強(qiáng)度大、脈沖寬度窄、射線束焦斑小的脈沖硬X射線輻射場，以應(yīng)用于亞毫米空間分辨的移動式脈沖X射線源成像技術(shù)。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種強(qiáng)流小焦斑長壽命真空二極管，其特殊之處在于：

包括外筒5、設(shè)置在外筒5一端的法蘭1、設(shè)置在外筒5另一端的壓環(huán)12及密封擋板1、設(shè)置在外筒5的內(nèi)筒、設(shè)置在內(nèi)筒內(nèi)的陰陽極組件；

所述內(nèi)筒包括設(shè)置筒狀定支撐2、筒狀動支撐10、波紋管3；所述定支撐2設(shè)置在外筒5內(nèi)且與法蘭1固連，所述動支撐10設(shè)置在外筒5內(nèi)且與壓環(huán)12固連，所述波紋管3設(shè)置在定支撐2和動支撐10及外筒5之間的空腔內(nèi)且兩端分別與定支撐和動支撐密封連接，所述定支撐2、動支撐10、波紋管3、陰陽極組件之間形成徑向真空密封活動結(jié)構(gòu)；

所述陰陽極組件包括密封碗4、銅芯線6、金屬陽極靶7、陰極頭13；所述密封碗的大端與定支撐2的內(nèi)側(cè)面密封連接，其小端與銅芯線6端部密封連接，所述陰極頭13設(shè)置在動支撐10內(nèi)且被壓環(huán)12及密封擋板11密封壓緊在動支撐10外端面；所述陽極靶7與銅芯線6端部電連接且位于密封碗4小端與陰極頭13之間；

所述動支撐10側(cè)壁上設(shè)置有抽真空接口9。

上述陰極頭13是向陽極靶方向形成尖端凸起的錐孔結(jié)構(gòu)。

上述錐孔孔徑1～5mm。

上述動支撐10側(cè)壁上還設(shè)置有用于放置電流監(jiān)測探頭8的電流檢測接口。

上述陰極頭13選用鎢鎳銅合金材料；所述陽極靶7選用金屬鉭材料；所述密封碗4和密封擋板11選用有機(jī)玻璃材料。

本發(fā)明的優(yōu)點：

本發(fā)明是對重復(fù)頻率快脈沖硬X射線發(fā)生器中原有二極管進(jìn)行改造，使其在保留束流強(qiáng)度大、脈沖時間短、重復(fù)性好以及機(jī)動化等特點的同時，還具備微型焦斑、長工作壽命的特點，滿足機(jī)動化脈沖成像應(yīng)用要求。其具有以下優(yōu)點：

1、微型焦斑：