[發明專利]鐵電體爆電換能脈沖發生器、閃光X射線產生裝置及方法

在審

• 申請號: 201810323728.6
• 申請日: 2018-04-12
• 公開（公告）號: CN108322982A
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發明（設計）人: 任青毅
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院流體物理研究所
• 主分類號: H05G1/24
• 分類號: H05G1/24
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 徐靜

本發明公開了鐵電體爆電換能脈沖發生器、閃光X射線產生裝置及方法，其中，鐵電體爆電換能脈沖發生器包括PZT鐵電陶瓷、正電極、負電極和平面沖擊裝置，正電極和負電極設置在PZT鐵電陶瓷的兩端，負電極下方設置平面沖擊裝置。設置爆電換能脈沖發生器，把爆電換能脈沖源作為螺旋脈沖發生器的初級能源，使得閃光X光機中的脈沖源不再依賴外接交/直流電源轉換。

技術領域

本發明涉及一種鐵電體爆電換能脈沖發生器、閃光X射線產生裝置及方法。

背景技術

閃光X射線影像診斷是一項現代化的測試技術，它使用高壓脈沖發生器驅動閃光X射線二極管產生時間非常短的X射線脈沖，由于其曝光時間短、穿透能力強，能拍攝到物體內部的瞬態變化過程和高速運動現象。從而在爆轟物理學、內爆動力學、沖擊波物理、高能炸藥、內彈道學、裝甲與反裝甲研究以及等離子體物理、材料、生物、醫學等領域中的瞬態過程研究的測試中得到廣泛應用，許多國家包括我國在內都已開展研制了各種閃光X射線設備。但是驅動生成閃光X光射線二極管需要的脈沖源需要獨立的外接交流/直流電源轉換。

鐵電體爆電換能脈沖發生器被認為是最小巧和高效率的自主脈沖功率源系統之一，在航天、國防等對器件小型化和可靠性有嚴格要求的領域具有獨特的優勢，鐵電體爆電換能脈沖發生器的工作是基于鐵電材料的突然去極化釋放出電荷，傳統上這件事情是用一定量炸藥的沖擊波加載鐵電材料完成的，通常使用鐵電材料是鉛和鈦酸鋇和鉛鋯混合陶瓷(PZT陶瓷)。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種鐵電體爆電換能脈沖發生器、閃光X射線產生裝置及方法，設置爆電換能脈沖發生器，把爆電換能脈沖源作為螺旋脈沖發生器的初級能源，使得閃光X光機中的脈沖源不再依賴外接交/直流電源轉換。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：鐵電體爆電換能脈沖發生器，它包括PZT鐵電陶瓷、正電極、負電極和平面沖擊裝置，正電極和負電極設置在PZT鐵電陶瓷的兩端，負電極下方設置平面沖擊裝置。

作為優選方式，平面沖擊裝置包括炸藥和雷管，負電極下方設置炸藥，炸藥與雷管相連。

作為優選方式，平面沖擊裝置包括金屬片、空包子彈、火藥和底火，底火與火藥連接，火藥上設置空包子彈，空包子彈上設置金屬片，金屬片位于負電極和空包子彈之間。

作為優選方式，PZT鐵電陶瓷、正電極、負電極和平面沖擊裝置設置在支撐件內，正電極和平面沖擊裝置設置在支撐件的兩端。

基于鐵電體爆電換能脈沖發生器的閃光X射線產生裝置，包括鐵電體爆電換能脈沖發生器、螺旋帶脈沖發生器和X射線二極管；

鐵電體爆電換能脈沖發生器包括PZT鐵電陶瓷、正電極、負電極和平面沖擊裝置，正電極和負電極設置在PZT鐵電陶瓷的兩端，負電極下方設置平面沖擊裝置；

螺旋帶脈沖發生器包括導電薄膜和絕緣薄膜，導電薄膜和絕緣薄膜交叉疊放后卷成圓筒，形成一個開放式帶狀傳輸線，圓的橫切面呈螺旋線條狀；

螺旋帶脈沖發生器驅動X射線二極管發出閃光X射線。

作為優選方式，PZT鐵電陶瓷為PZT 95/5鐵電陶瓷；陶瓷中的電疇沿所加電場的方向定向排列，形成剩余極化強度值約為32uC/cm²。

作為優選方式，負電極與X射線二極管的陰極相連并接地；

正電極接螺旋帶內層導電薄膜，導電薄膜接X射線二極管的陽極；

螺旋帶外層導電薄膜接地，并接火花隙開關的一端，火花隙開關的另一端接正電極和里層導電薄膜。

基于鐵電體爆電換能脈沖發生器的閃光X射線產生方法，它包括如下步驟：

步驟一：設置鐵電體爆電換能脈沖發生器；