[發(fā)明專利]基于微通道板的可調(diào)制X射線產(chǎn)生裝置及方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810604658.1
• 申請日: 2018-06-13
• 公開（公告）號: CN108922842A
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 史鈺峰;宋曉林;高爽;邵思霈;宮超林;王文叢;孫書坤;胡慧君;宋娟
• 申請（專利權(quán)）人: 山東航天電子技術(shù)研究所
• 主分類號: H01J35/06
• 分類號: H01J35/06;H01J35/04
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 仇蕾安;付雷杰

本發(fā)明公開了一種基于微通道板的可調(diào)制X射線產(chǎn)生裝置及方法，包括光陰極、微通道板、柵網(wǎng)電極、陽極靶、真空系統(tǒng)及高壓電源；微通道板的前板和背板提供偏轉(zhuǎn)電壓；柵網(wǎng)電極為兩個，微通道板的背板與其中一個柵網(wǎng)電極形成無場區(qū)，柵網(wǎng)電極與另一個柵網(wǎng)電極構(gòu)成均勻電場；陽極靶用于使經(jīng)過均勻電場加速的電子轟擊后產(chǎn)生X射線；光陰極、微通道板、柵網(wǎng)電極及陽極靶設(shè)置在真空系統(tǒng)中，高壓電源為微通道板、柵網(wǎng)電極及陽極靶供電，通過調(diào)節(jié)偏轉(zhuǎn)電壓、均勻電場及陽極靶的電壓實現(xiàn)X射線的調(diào)制。本發(fā)明能夠產(chǎn)生大動態(tài)范圍、光子流密度均勻的大面陣可調(diào)制X射線。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及精密光機電、航空航天技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于微通道板的可調(diào)制X射線產(chǎn)生裝置。

背景技術(shù)

在X射線單光子符合測量技術(shù)研究中，通過多路位置敏感X射線單光子探測器對X射線進(jìn)行高精度時間和位置同時測量。為了測試標(biāo)定這類X射線單光子探測器的性能指標(biāo)，要求測試標(biāo)定設(shè)備具備大動態(tài)范圍、高時間分辨、光子流密度均勻的大面陣X射線輻射的能力。

為在地面實驗室中測試和標(biāo)定多路位置敏感X射線單光子探測器的技術(shù)指標(biāo)，驗證多路位置敏感X射線單光子探測器的關(guān)鍵技術(shù)，試驗驗證X射線單光子符合測量技術(shù)的可行性，評價X射線光子強度關(guān)聯(lián)方法的合理性，需要在實驗室對X射線信號進(jìn)行模擬，產(chǎn)生大面積的強度調(diào)制的X射線信號。

在所有的X射線產(chǎn)生方法中，采用電子打靶方式的X射線產(chǎn)生裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小的特點，并且造價也最低，是常用的X射線產(chǎn)生方法。

傳統(tǒng)的X射線產(chǎn)生方法采用熱陰極作為電子發(fā)射源，將燈絲陰極加熱至高溫時，電子獲得大于表面勢壘的動能而逸出，在高壓電場的作用下轟擊陽極靶產(chǎn)生X射線。為了產(chǎn)生調(diào)制的X射線信號，通常可采用機械調(diào)制或柵極調(diào)制兩種X射線強度調(diào)制方式。機械調(diào)制方式利用調(diào)制盤來實現(xiàn)X射線強度的調(diào)制，可實現(xiàn)的輸出脈沖頻率范圍及其穩(wěn)定度有限，并且時間分辨率也很差；柵極調(diào)制方式是在傳統(tǒng)的陰極、陽極X射線管的基礎(chǔ)上，增加調(diào)制柵極對轟擊金屬靶的電子數(shù)目進(jìn)行控制，可實現(xiàn)穩(wěn)定性較高的脈沖調(diào)制X射線，然而其輸出功率與調(diào)制電壓并非線性關(guān)系，并且時間分辨率也不夠好，X射線輻照面積以及均勻性較差。這兩種調(diào)制方式都不適用于產(chǎn)生大動態(tài)范圍、高時間分辨、光子流密度均勻的大面陣X射線輻射。

另外還有一種常用的采用光電陰極作為電子發(fā)射源的X射線產(chǎn)生方法，由于光陰極的量子效率較低，產(chǎn)生的X射線強度有限。目前可通過采用多堿光陰極提高量子效率，但是該類光陰極的壽命較短，且需要超高真空封裝，不能暴露空氣，一般不可更換，也不適用于產(chǎn)生大面陣的X射線輻射。

在多路位置敏感X射線單光子探測器地面測試標(biāo)定試驗中，多路位置敏感X射線單光子探測器的直徑為50cm，時間分辨率為40ns，能量探測范圍為0.3-1.5keV，并且能夠?qū)射線的位置和時間進(jìn)行同時測量，基于傳統(tǒng)燈絲陰極或光電陰極的X射線產(chǎn)生方法很難產(chǎn)生如此大動態(tài)范圍、高時間分辨、光子流密度均勻的大面積X射線輻射。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于微通道板的可調(diào)制X射線產(chǎn)生裝置及方法，能夠產(chǎn)生大動態(tài)范圍、光子流密度均勻的大面陣可調(diào)制X射線。

本發(fā)明的具體實施方案如下：

基于微通道板的可調(diào)制X射線產(chǎn)生裝置，所述裝置包括光陰極、微通道板、柵網(wǎng)電極、陽極靶、真空系統(tǒng)及高壓電源；

所述微通道板的前板和背板提供偏轉(zhuǎn)電壓，用于使光電陰極產(chǎn)生的電子進(jìn)行多次倍增；

所述柵網(wǎng)電極為兩個，微通道板的背板與其中一個柵網(wǎng)電極形成無場區(qū)，所述柵網(wǎng)電極與另一個柵網(wǎng)電極構(gòu)成均勻電場；

所述陽極靶用于使經(jīng)過均勻電場加速的電子轟擊后產(chǎn)生X射線；

所述光陰極、微通道板、柵網(wǎng)電極及陽極靶設(shè)置在真空系統(tǒng)中，所述高壓電源為微通道板、柵網(wǎng)電極及陽極靶供電，通過調(diào)節(jié)所述偏轉(zhuǎn)電壓、均勻電場及陽極靶的電壓實現(xiàn)X射線的調(diào)制。