[發(fā)明專利]一種基于二極管與三極管串聯(lián)的軔致輻射負(fù)載

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010530641.3
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111900067B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳堅(jiān);楊忠昊;孫鳳舉;陳紫維;李興文;邱愛慈
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: H01J35/02
• 分類號: H01J35/02;H01J35/06;H01J35/08
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 朱海臨

本發(fā)明公開了一種基于二極管與三極管串聯(lián)的軔致輻射負(fù)載，將反射三極管與串聯(lián)二極管的優(yōu)勢相結(jié)合，通過串聯(lián)分壓將外加的高功率電壓脈沖分壓至懸浮陰極與陽極、陰極與懸浮陽極間，使得電極間電壓幅值滿足反射三極管的工作要求，即電極間電壓幅值小于300kV，并且使得電子在兩個平行陰極、兩個平行懸浮陰極間多次經(jīng)過鉭薄膜反射，從而充分利用反射產(chǎn)生的低能電子。本發(fā)明相比反射三極管或串聯(lián)二極管，在提高軔致輻射產(chǎn)額、增大輻射均勻區(qū)域、凈化X射線輻射場中電子的同時進(jìn)一步了降低輻射場的平均能量，軟化X射線。

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明屬于脈沖功率技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于二極管與三極管串聯(lián)的軔致輻射負(fù)載。

【背景技術(shù)】

目前，強(qiáng)脈沖硬X射線源被廣泛的應(yīng)用于各種輻照效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中。然而，大部分的硬X射線負(fù)載都是在單間隙二極管的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。主要的負(fù)載種類有單間隙二極管、串級二極管、并聯(lián)二極管和反射三極管等。由于SGEMP效應(yīng)要求X射線的能量低于100keV，所以這將單間隙二極管的端電壓限制在低于300kV。同時，相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)二極管的端電壓大于300kV時，二次電子電流極性翻轉(zhuǎn)，嚴(yán)重降低SGEMP的模擬逼真度。因此，串級二極管可以在保證X射線的能譜處于合適的情況下，通過多個二極管的X射線場疊加來提高能注量，并且通過串聯(lián)分壓的方法，可以使二極管工作在高電壓大型脈沖功率源下。對于傳統(tǒng)二極管軔致輻射，其缺點(diǎn)在于X射線的產(chǎn)生僅依賴于電子與陽極箔的一次作用，因此其X射線的轉(zhuǎn)換效率極低，并且在陽極箔后側(cè)輻照空間內(nèi)存在大量的電子殘余。由于三極管的結(jié)構(gòu)特性，陰極產(chǎn)生的電子會多次與陽極金屬箔發(fā)生作用，并且在該相互作用的過程中，陽極靶會不斷產(chǎn)生X射線。上述過程會重復(fù)進(jìn)行至電子能量耗盡被陽極金屬箔吸收或者電子漂移至陽極區(qū)域外面與支撐結(jié)構(gòu)發(fā)生相互作用為止。因上述過程會多次發(fā)生，所以經(jīng)過多次反射后的低能電子會相互作用產(chǎn)生低能X射線，從而達(dá)到軟化X射線能譜，提高X射線轉(zhuǎn)化率的作用。

上述提到的串級二極管是以提高二極管負(fù)載的外加電壓環(huán)境為目的，在原本的二極管陰極和陽極之間增加一個懸浮陰極。該種二極管可以視為兩個單間隙二極管的串聯(lián)，因而通過調(diào)整電極間的間隙使兩個電極間電壓相等，即可以最大程度上的提高陰陽極上的外加電壓，使其適用于高脈沖電壓源。同時增加在懸浮陰極上的陽極箔能夠進(jìn)一步軟化X射線。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有軔致輻射反射三極管的只能工作在低電壓脈沖源的問題，提供一種基于二極管與三極管串聯(lián)的軔致輻射負(fù)載。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種基于二極管與三極管串聯(lián)的軔致輻射負(fù)載，包括：

陽極，所述陽極為一平面圓板結(jié)構(gòu)，陽極的平面兩側(cè)分別設(shè)置一個懸浮陽極，所述懸浮陽極也為平面圓板結(jié)構(gòu)，且懸浮陽極的半徑小于陽極的半徑；兩懸浮陽極的外側(cè)分別設(shè)置一個陰極；

陰極，所述陰極為中空的圓柱狀結(jié)構(gòu)；陽極一側(cè)的陰極與懸浮陽極之間還設(shè)置有懸浮陰極；兩陰極的外側(cè)端部固定安裝有蓋板；

兩個軔致輻射腔體，第一負(fù)載腔體由前向絕緣板和第一殼體圍成，第二負(fù)載腔體由后向絕緣板和第二殼體圍成；前向絕緣板與后向絕緣板相對設(shè)置，陽極位于二者之間，且陽極的圓面與前向絕緣板和后向絕緣板之間的軸線平行；

第一殼體，所述第一殼體為中空的圓柱狀結(jié)構(gòu)，前部底面向外彎折形成圓環(huán)，前部的圓環(huán)端面與前向絕緣板的內(nèi)側(cè)固定連接，后部底面開設(shè)一條寬度大于陽極厚度的通槽；

第二殼體，所述第二殼體與第一殼體的結(jié)構(gòu)相同，陽極由第二殼體前部底面上的通槽伸出，并由第一殼體后部底面的通槽進(jìn)入第一殼體與前向絕緣板圍成的腔體內(nèi)。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：

所述陽極安裝在陽極固定結(jié)構(gòu)上，陽極固定結(jié)構(gòu)安裝在陽極基座上，陽極基座安裝在后向絕緣板的中部。

所述陽極基座和陽極固定結(jié)構(gòu)位于第二殼體與后向絕緣板圍成的腔體中。