[發明專利]一種串級式軔致輻射反射三極管

有效

• 申請號: 202010467599.5
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111524772B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 來定國;徐啟福;邱孟通;楊海亮;張鵬飛;吳撼宇;李沫
• 申請（專利權）人: 西北核技術研究院
• 主分類號: H01J35/06
• 分類號: H01J35/06;H01J35/08;H01J35/14;H01J35/16
• 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

本發明提供了一種串級式軔致輻射反射三極管，解決現有反射三極管X射線轉換效率低，以及無法應用在大型高電壓脈沖功率驅動源中的問題。該串級式軔致輻射反射三極管包括陽極引出段、接地筒、懸浮電極、絕緣子、第一級反射三極管、第二級反射三極管和真空腔室。懸浮電極、陽極引出段和接地外筒形成串級反射三極管的支撐結構，采用內置式絕緣子實現高壓絕緣和懸浮電極電位懸浮。將兩個不同尺寸的同軸反射三極管串聯工作，在脈沖作用下，兩級反射三極管陰極發射電子，穿透陽極并在空間多次反射打靶，產生脈沖X射線。

技術領域

本發明屬于脈沖功率技術及應用領域，具體涉及一種串級式軔致輻射反射三極管，用于大型高電壓脈沖功率裝置產生脈沖硬X射線。

背景技術

光子能量為10～100keV的脈沖X射線在系統電磁脈沖效應研究中有著重要的應用。利用高功率脈沖裝置驅動軔致輻射負載是產生脈沖X射線輻射環境的基本方法。但是，由于系統電磁脈沖效應對X射線能譜的限制，不能通過提高脈沖源的電壓獲得更強的輻射強度，因此無法充分利用脈沖源的驅動能力。在軔致輻射負載方面，由于低能電子打靶X射線轉換效率較低，因此難以通過串聯方式提高X射線強度，以上限制使得高強度、大面積脈沖硬X射線的產生成為一個技術難題。

單間隙電子束二極管及其串并聯技術是脈沖硬X射線產生的重要途徑，但是電子與靶材作用一次后，剩余能量無法利用，X射線轉換效率極低，同時由于靶材自身對低能X射線的吸收，進一步降低了X射線產額。

反射三極管可以使電子在陰陽極間隙內多次反射打靶，高效利用了電子的動能，從而提高了電子轉換X射線的效率。但是，由于X射線能譜的限制，不能通過提高驅動源電壓進一步提高X射線的強度，極大制約了高電壓大型脈沖功率設備的應用。現有的平面型軸向反射三極管工作原理如圖1所示，X射線向前后兩個方向對稱輻射，輻照試驗中僅能利用其中一個方向，X射線的利用效率較低，更重要的是平面反射三極管結構無法實現串聯工作，難以應用于大型脈沖功率裝置，通過提高電壓充分利用功率源的驅動能力，產生大面積、高能注量的脈沖硬X射線輻射場。在提高X轉換效率的基礎上，進一步提高驅動源和X射線的利用效率成為脈沖硬X射線負載亟需解決的問題。

發明內容

本發明的目的是解決現有反射三極管X射線轉換效率低，以及無法應用在大型高電壓脈沖功率驅動源中的問題，提供了一種串級式軔致輻射反射三極管。該串級式軔致輻射反射三極管中，單個反射三極管采用同軸結構，電子多次穿透靶材提高X射線轉換效率，電子束流在自磁場作用下向輻射方向運動，提高了X射線的利用效率。同時，針對高電壓大型脈沖功率裝置的應用，通過同軸反射三極管串聯工作，降低每一級反射三極管電壓，保證X射線能譜，兩級反射三極管產生的X射線在空間疊加，形成更高強度的X射線輻射場。

為實現以上發明目的，本發明的具體方案如下：