[發(fā)明專利]一種可旋轉(zhuǎn)拼接式強流二極管陽極靶

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911336620.1
• 申請日: 2019-12-23
• 公開（公告）號: CN111048378B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發(fā)明（設計）人: 胡楊;孫江;張金海;蔡丹;孫劍鋒;蘇兆鋒;楊海亮
• 申請（專利權）人: 西北核技術研究院
• 主分類號: H01J35/10
• 分類號: H01J35/10
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 鄭麗紅

為了克服每次實驗須更換整個陽極靶的限制，減小實驗成本，同時滿足脈沖功率裝置快速切換輸出射線參數(shù)的需求，本發(fā)明提供了一種可旋轉(zhuǎn)拼接式強流二極管陽極靶。該可旋轉(zhuǎn)拼接式強流二極管陽極靶包括旋轉(zhuǎn)支架、旋轉(zhuǎn)套、支撐軸、真空旋轉(zhuǎn)手臂、和拼接式陽極靶；拼接式陽極靶包括支撐板和多個陽極靶；支撐板的端面上設置有多個安裝孔，多個陽極靶設置在安裝孔內(nèi)，且安裝孔的厚度小于陽極靶的厚度；旋轉(zhuǎn)支架上設置有多個陽極靶安裝法蘭，拼接式陽極靶置在陽極靶安裝法蘭上；真空旋轉(zhuǎn)手臂與旋轉(zhuǎn)套連接，將外部動力傳遞給旋轉(zhuǎn)套，旋轉(zhuǎn)套設置旋轉(zhuǎn)支架的中心，帶動旋轉(zhuǎn)支架旋轉(zhuǎn)，支撐軸通過軸承套裝在旋轉(zhuǎn)套內(nèi)，用于支撐旋轉(zhuǎn)支架。

技術領域

本發(fā)明屬于高功率強流脈沖電子束與物質(zhì)相互作用領域，具體涉及一種用于強流電子束與物質(zhì)相互作用產(chǎn)生高劑量大面積x射線或γ射線的可旋轉(zhuǎn)拼接式強流二極管陽極靶。

背景技術

強流二極管主要由處于真空中的陰極、陽極組成，其主要功能是通過陰極發(fā)射的強流電子束與高原子序數(shù)(下簡稱Z)陽極靶相互作用產(chǎn)生高劑量大面積x射線或γ射線。在二極管陽極區(qū)域，由于電子束能量高、強度大(0.3～15MeV、10kA～25MA)，轟擊到陽極靶上的電子束會對靶產(chǎn)生極強的熱力學破壞效應，導致二極管輸出的射線輻射場均勻性指標(靶后方1米處輻射場劑量率最小值與最大值之比)降低，使得陽極破孔、斷裂、扭曲，每次實驗后須整體更換陽極靶，實驗效率低下。另外一方面，對于連續(xù)以不同射線參數(shù)輻照樣品的實驗需求，現(xiàn)有裝置無法滿足，只能拆開二極管更換陽極。

現(xiàn)有脈沖功率裝置的強流二極管所用陽極靶多為單層鉭靶，蒯斌等所著的《高功率輻射模擬設備及其應用分析》、《長脈沖高阻抗強流電子束二極管》等文章中介紹了的“晨光號”、“強光一號”等加速器基本構造，其中列出的各加速器的二極管均采用單層鉭靶，每次實驗后或針對不同的實驗對象，須更換整個陽極，費時費力。

發(fā)明內(nèi)容

為了提升強流二極管輸出輻射場的均勻性，克服每次實驗須更換整個陽極靶的限制，同時滿足脈沖功率裝置快速切換輸出射線參數(shù)的需求，本發(fā)明提供了一種可旋轉(zhuǎn)拼接式強流二極管陽極靶。該可旋轉(zhuǎn)拼接式強流二極管陽極靶主要由旋轉(zhuǎn)支架和拼接式陽極靶組成，旋轉(zhuǎn)支架上設置有多個陽極靶安裝法蘭，可安裝多個不同構型的拼接式陽極靶，拼接式陽極靶由多塊小型靶拼接而成，組裝靈活，每次實驗后僅更換損壞的小塊陽極靶即可，無需整體更換陽極靶，方便快捷，減小實驗成本。

為實現(xiàn)以上發(fā)明目的，本發(fā)明提供的技術方案是：

一種可旋轉(zhuǎn)拼接式強流二極管陽極靶，包括旋轉(zhuǎn)支架、旋轉(zhuǎn)套、支撐軸、真空旋轉(zhuǎn)手臂、和多個拼接式陽極靶；所述拼接式陽極靶包括支撐板和多個復合陽極；所述支撐板的端面上設置有多個安裝孔，多個復合陽極設置在安裝孔內(nèi)，實現(xiàn)多個復合陽極的緊密排布，且安裝孔的厚度小于復合陽極的厚度；所述旋轉(zhuǎn)支架上設置有多個陽極靶安裝法蘭，所述拼接式陽極靶設置在陽極靶安裝法蘭上；所述真空旋轉(zhuǎn)手臂與旋轉(zhuǎn)套連接，將外部動力傳遞給旋轉(zhuǎn)套，所述旋轉(zhuǎn)套設置旋轉(zhuǎn)支架的中心，帶動旋轉(zhuǎn)支架旋轉(zhuǎn)，所述支撐軸通過軸承套裝在旋轉(zhuǎn)套內(nèi)，用于支撐旋轉(zhuǎn)支架。

進一步地，所述復合陽極包括依次設置的等離子體抑制層、軔致輻射層、電子中子吸收層和真空結(jié)構支撐層；所述等離子體抑制層的材料為石墨烯或鈦，所述軔致輻射層的材料為鉭，所述電子中子吸收層的材料為石墨，所述真空結(jié)構支撐層的材料為1系鋁。

進一步地，所述軔致輻射層主要由多層鉭箔疊加而成。

進一步地，所述等離子體抑制層的厚度為2～50μm，所述軔致輻射層的厚度為0.45mm～0.90mm，所述電子中子吸收層的厚度為0.5mm～20mm，所述真空結(jié)構支撐層的厚度為2mm～1cm。

進一步地，所述軔致輻射層由50μm純鉭箔疊加而成，疊加數(shù)量為9層～12層，各層間的氣隙小于1μm。

進一步地，所述安裝孔的深度為復合陽極厚度的一半。

進一步地，所述真空旋轉(zhuǎn)手臂與電機的輸出軸連接，所述電機帶動真空旋轉(zhuǎn)手臂轉(zhuǎn)動。