[發(fā)明專利]一種可旋轉(zhuǎn)拼接式強(qiáng)流二極管陽(yáng)極靶

有效

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

為了克服每次實(shí)驗(yàn)須更換整個(gè)陽(yáng)極靶的限制，減小實(shí)驗(yàn)成本，同時(shí)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(qiáng)流二極管陽(yáng)極靶。該可旋轉(zhuǎn)拼接式強(qiáng)流二極管陽(yáng)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(yáng)極靶；拼接式陽(yáng)極靶包括支撐板和多個(gè)陽(yáng)極靶；支撐板的端面上設(shè)置有多個(gè)安裝孔，多個(gè)陽(yáng)極靶設(shè)置在安裝孔內(nèi)，且安裝孔的厚度小于陽(yáng)極靶的厚度；旋轉(zhuǎn)支架上設(shè)置有多個(gè)陽(yáng)極靶安裝法蘭，拼接式陽(yáng)極靶置在陽(yáng)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(dòng)力傳遞給旋轉(zhuǎn)套，旋轉(zhuǎn)套設(shè)置旋轉(zhuǎn)支架的中心，帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)支架旋轉(zhuǎn)，支撐軸通過(guò)軸承套裝在旋轉(zhuǎn)套內(nèi)，用于支撐旋轉(zhuǎn)支架。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高功率強(qiáng)流脈沖電子束與物質(zhì)相互作用領(lǐng)域，具體涉及一種用于強(qiáng)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(qiáng)流二極管陽(yáng)極靶。

背景技術(shù)

強(qiáng)流二極管主要由處于真空中的陰極、陽(yáng)極組成，其主要功能是通過(guò)陰極發(fā)射的強(qiáng)流電子束與高原子序數(shù)(下簡(jiǎn)稱Z)陽(yáng)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(yáng)極區(qū)域，由于電子束能量高、強(qiáng)度大(0.3～15MeV、10kA～25MA)，轟擊到陽(yáng)極靶上的電子束會(huì)對(duì)靶產(chǎn)生極強(qiáng)的熱力學(xué)破壞效應(yīng)，導(dǎo)致二極管輸出的射線輻射場(chǎng)均勻性指標(biāo)(靶后方1米處輻射場(chǎng)劑量率最小值與最大值之比)降低，使得陽(yáng)極破孔、斷裂、扭曲，每次實(shí)驗(yàn)后須整體更換陽(yáng)極靶，實(shí)驗(yàn)效率低下。另外一方面，對(duì)于連續(xù)以不同射線參數(shù)輻照樣品的實(shí)驗(yàn)需求，現(xiàn)有裝置無(wú)法滿足，只能拆開二極管更換陽(yáng)極。

現(xiàn)有脈沖功率裝置的強(qiáng)流二極管所用陽(yáng)極靶多為單層鉭靶，蒯斌等所著的《高功率輻射模擬設(shè)備及其應(yīng)用分析》、《長(zhǎng)脈沖高阻抗強(qiáng)流電子束二極管》等文章中介紹了的“晨光號(hào)”、“強(qiáng)光一號(hào)”等加速器基本構(gòu)造，其中列出的各加速器的二極管均采用單層鉭靶，每次實(shí)驗(yàn)后或針對(duì)不同的實(shí)驗(yàn)對(duì)象，須更換整個(gè)陽(yáng)極，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

發(fā)明內(nèi)容

為了提升強(qiáng)流二極管輸出輻射場(chǎng)的均勻性，克服每次實(shí)驗(yàn)須更換整個(gè)陽(yáng)極靶的限制，同時(shí)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(qiáng)流二極管陽(yáng)極靶。該可旋轉(zhuǎn)拼接式強(qiáng)流二極管陽(yáng)極靶主要由旋轉(zhuǎn)支架和拼接式陽(yáng)極靶組成，旋轉(zhuǎn)支架上設(shè)置有多個(gè)陽(yáng)極靶安裝法蘭，可安裝多個(gè)不同構(gòu)型的拼接式陽(yáng)極靶，拼接式陽(yáng)極靶由多塊小型靶拼接而成，組裝靈活，每次實(shí)驗(yàn)后僅更換損壞的小塊陽(yáng)極靶即可，無(wú)需整體更換陽(yáng)極靶，方便快捷，減小實(shí)驗(yàn)成本。

為實(shí)現(xiàn)以上發(fā)明目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：

一種可旋轉(zhuǎn)拼接式強(qiáng)流二極管陽(yáng)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(gè)拼接式陽(yáng)極靶；所述拼接式陽(yáng)極靶包括支撐板和多個(gè)復(fù)合陽(yáng)極；所述支撐板的端面上設(shè)置有多個(gè)安裝孔，多個(gè)復(fù)合陽(yáng)極設(shè)置在安裝孔內(nèi)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)復(fù)合陽(yáng)極的緊密排布，且安裝孔的厚度小于復(fù)合陽(yáng)極的厚度；所述旋轉(zhuǎn)支架上設(shè)置有多個(gè)陽(yáng)極靶安裝法蘭，所述拼接式陽(yáng)極靶設(shè)置在陽(yáng)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(dòng)力傳遞給旋轉(zhuǎn)套，所述旋轉(zhuǎn)套設(shè)置旋轉(zhuǎn)支架的中心，帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)支架旋轉(zhuǎn)，所述支撐軸通過(guò)軸承套裝在旋轉(zhuǎn)套內(nèi)，用于支撐旋轉(zhuǎn)支架。

進(jìn)一步地，所述復(fù)合陽(yáng)極包括依次設(shè)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(gòu)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(gòu)支撐層的材料為1系鋁。

進(jìn)一步地，所述軔致輻射層主要由多層鉭箔疊加而成。

進(jìn)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(gòu)支撐層的厚度為2mm～1cm。

進(jìn)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(jìn)一步地，所述安裝孔的深度為復(fù)合陽(yáng)極厚度的一半。

進(jìn)一步地，所述真空旋轉(zhuǎn)手臂與電機(jī)的輸出軸連接，所述電機(jī)帶動(dòng)真空旋轉(zhuǎn)手臂轉(zhuǎn)動(dòng)。