一种产生脉冲点光源的电极结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种产生脉冲点光源的电极结构，包括强流脉冲源、真空腔体、输出电极、圆锥型冷阴极、圆锥型冷阳极、金属法兰，回路电极、该回路电极与圆锥型冷阴极锥尖方向相向而设一个圆锥型阳极，该圆锥型冷阴极和圆锥型阳极尺寸相等、且两个锥尖位于同一条直线上、且各自锥尖部设有丝孔、金属丝通过丝孔连接在圆锥型冷阴极与圆锥型阳极之间，从而构成丝负载；回路电极通过真空腔体外壳构成回路。本实用新型专利技术采用元素替代的方法，取得了预料不到的效果：通过固有电极替代原有多丝的部分，只需1根金属丝和2个固有电极，替代原有多丝结构，由于采用固有电极设计有效提高了安装效率和安装精度，避免了多丝交叉结构安装过程中叉点位置变形引起的误差。

【技术实现步骤摘要】
一种产生脉冲点光源的电极结构
本技术涉及脉冲射线领域，更具体的说，它涉及一种产生脉冲点光源的电极结构。
技术介绍
在脉冲高电压技术中，为了获得直径10μm-30μm量级的脉冲X射线点光源，常采用强流脉冲源驱动交叉金属丝负载获得，采用交叉金属丝负载获得X射线点光源的起因在于：以往常规实验中，发现交叉金属丝在强流脉冲波的作用下，首先会在交叉点处发生丝爆现象，气化的金属丝在磁场压力的作用下瞬间缩合成高温高密度等离子体，辐射脉冲X射线，整个物理过程都是在叉点处的上下1mm的距离内发生，根据此现象，现有技术采用多丝交叉结构的金属丝负载。所谓多丝交叉结构的金属丝负载是指2根以上的金属丝交叉连接在阴阳极之间构成负载，当强流脉冲波驱动下，交叉金属丝交点处会形成高温高密度的等离子体，并辐射出脉宽为亚纳秒的X射线，利用这种射线开展基础物理和生物诊断研究工作。在长期实验当中，由于交叉金属丝的直径在10μm左右的量级，在安装的过程中，需要保证交叉点处为阴阳极的中心，且交叉角相等的条件，给安装工作带来了巨大的困难，每次安装很难保证交叉点在阴阳极的中心处，其偏离情况如图1a所示，由于安装的误差，导致每次换丝以后不能复制上一次的位置、致使出光点不稳定且实验效率不高。国内外实验室采用很多技术办法，开展大量课题研究和经费，但至今未能解决多丝交叉结构的叉点偏离中心点的问题。
技术实现思路
本技术针对现有技术存在的不足，提出一种产生脉冲点光源的电极结构，目的在于解决多丝交叉结构的交叉点偏离中心点、导致X射线出光点位置不稳定、实验效率不高的问题。一种产生脉冲点光源的电极结构，其特征在于：包括强流脉冲源、安装在强流脉冲源输出端一侧的真空腔体、真空腔体通过绝缘法兰和强流脉冲源连接；真空腔体内的强流脉冲源输出端侧还设有输出电极、该输出电极一侧贯穿绝缘法兰的圆中心区域与强流脉冲源输出端连接、另一侧还设有圆锥型冷阴极、该圆锥型阴极通过输出电极直接与强流脉冲源连接；真空腔体远离强流脉冲源输出端的内壁上周向连接有与真空腔体直径相同的金属法兰，该金属法兰圆中心区域与输出电极相对的一侧设有回路电极、该回路电极与圆锥型冷阴极锥尖方向相向而设一个圆锥型阳极，该圆锥型冷阴极和圆锥型阳极尺寸相等、且两个锥尖位于同一条直线上、且各自锥尖部设有丝孔、金属丝通过丝孔连接在圆锥型冷阴极与圆锥型阳极之间，从而构成丝负载；所述强流脉冲源、绝缘法兰、输出电极、圆锥型冷阴极、丝负载、圆锥型阳极、回路电极、金属法兰依次连接，再通过真空腔体外壳构成回路。该圆锥型阳极与圆锥型冷阴极均采用钨镍铁合金材料，直径5.8mm,高5mm,圆锥角60°；所述丝孔直径为500μm，阴阳极间距为2mm，金属丝直径为13μm的钼；工作时用分子泵和机械泵对真空腔体进行真空抽取，使真空度ρ＝5×10^(-3)Pa或者更高。所述强流脉冲源的输出电流峰值为250kA,电压波上升时间为30ns,电压波脉宽约50ns，在真空腔体内对圆锥型冷阴极、圆锥型阳极之间的丝负载进行放电，从而产生高温高密度等离子并辐射脉冲X射线。本技术的优点效果1、本技术采用元素替代的方法，取得了预料不到的效果：本技术圆锥电极结构设计，虽然和先前多丝交叉结构的工作机理相同，但由于采用元素替代的方法，取得了不一样的效果。通过固有电极替代原有多丝的部分，只需1根金属丝和2个固有电极，替代原有多丝结构，由于采用固有电极设计有效提高了安装效率和安装精度，避免了多丝交叉结构安装过程中叉点位置变形引起的误差，保证了X射线出光点位置的稳定性，提高了实验效率。2、本技术克服了本领域长期以来安装强流脉冲源电极结构时先安装2个交叉金属丝、再校准交叉金属丝交叉中心点的技术偏见，采用逆向思维或换角度思考问题的方法，从目标结果入手，先确定中心点、再根据中心点设计需求确定电极结构，这和先安装两条金属丝再找准中心点的方法完全是时间上相反顺序的方法。具体为先设计两个尺寸相同的锥型电极，将其对接一起确保中心点、再解决金属丝问题。由于两个锥型电极高度、直径、锥度均相同，等效于交叉金属丝交叉点未发生偏移时的长度和角度，等效的结果从根本上避开了导致中心点偏移的多金属丝、多长度、多角度等相关因素，由于本技术先确定中心点，再解决金属丝负载问题就变得非常简单和容易精确了，由于设计金属丝负载为固定长度，进一步保证了每次换丝以后的出光点位置稳定。本技术通过逆向思维的方法产生了从量变到质变的飞跃。附图说明图1a为现有技术多丝电极结构示意图；图1b为本技术圆锥电极结构示意图；图2为本技术脉冲点光源系统图；图中：1:强流脉冲源；2：绝缘法兰；3：输出电极；4：回路电极；5：金属法兰；6-1：圆锥形阴级；6-2：圆锥形阳级；6-3：丝负载；7：真空腔体。具体实施方式本技术设计原理由两根丝改成一根丝解决中心点问题。从数量看，本技术采用一根丝，原来是两根丝，两根丝固定时如图1a所示，需要很多角度、长度、弯曲度的控制，例如每根丝和两端电极之间的角度、每根丝的长度都需要控制，还要保证每根丝不能有一丝的弯曲，每次安装都要考虑这些因素，但是每次安装都不能完全复制上一次的位置，这就造成每次换丝时的中心点不同，中心点不同也就造成出光点不同，致使X光图像不稳定。现在改成一根丝和固定电极就不需要考虑上述问题了，只需要1根丝从两个固定电极中间穿过来，而且1根丝的长度也是固定的为2毫米。原理首先在于在于采用了两个圆锥型固定电极，圆锥型固定电极如图1b所示，和图1a相比，图1a的2根丝安装时的角度和长度已由图1b的两个固定电极替代，只要这两个固定电极的高度、锥度、直径这三个尺寸相同，就等效于2根丝安装时的长度、角度、完全相同，而且不会发生一丝的弯曲，并且由于采用固定电极，每次换丝时能够完全复制上一次的位置，从而保证每次换丝前后的出光点完全吻合，解决了X摄像图像不稳定的问题。根据以上原理，本技术设计了一种产生脉冲点光源的电极结构。一种产生脉冲点光源的电极结构如图2所示，其特征在于：包括强流脉冲源1、安装在强流脉冲源输出端一侧的真空腔体7、强流脉冲源1和真空腔体7之间通过绝缘法兰2相连接；真空腔体7内的强流脉冲源1输出端侧还设有输出电极3、该输出电极3一侧贯穿绝缘法兰2的圆中心区域与强流脉冲源1输出端连接、另一侧还设有圆锥型冷阴极6-1、该圆锥型阴极6-1通过输出电极3直接与强流脉冲源1连接；真空腔体7远离强流脉冲源1输出端的内壁上周向连接有与真空腔体直径相同的金属法兰5，该金属法兰5圆中心区域与输出电极相对的一侧设有回路电极5、该回路电极5与圆锥型冷阴极3锥尖方向相向而设一个圆锥型阳极6-2，该圆锥型冷阴极6-1和圆锥型阳极6-2尺寸相等、且锥尖部位于同一条直线上，且各自锥尖部设有丝孔、金属丝通过丝孔连接在圆锥型冷阴极与圆锥型阳极之间，从而构成丝负载6-3；所述强流脉冲源1、绝缘法兰2、输出电极3、圆锥型冷阴极6-1、丝负载6-3、圆锥型阳极6-2、回本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种产生脉冲点光源的电极结构，其特征在于：包括强流脉冲源、安装在强流脉冲源输出端一侧的真空腔体、真空腔体通过绝缘法兰和强流脉冲源连接；真空腔体内的强流脉冲源输出端侧还设有输出电极、该输出电极一侧贯穿绝缘法兰的圆中心区域与强流脉冲源输出端连接、另一侧还设有圆锥型冷阴极，该圆锥型冷阴极通过输出电极直接与强流脉冲源连接；真空腔体远离强流脉冲源输出端的内壁上周向连接有与真空腔体直径相同的金属法兰，该金属法兰圆中心区域与输出电极相对的一侧设有回路电极、该回路电极与圆锥型冷阴极锥尖方向相向而设一个圆锥型阳极，该圆锥型冷阴极和圆锥型阳极尺寸相等、且两个锥尖位于同一条直线上、且各自锥尖部设有丝孔、金属丝通过丝孔连接在圆锥型冷阴极与圆锥型阳极之间，从而构成丝负载；所述强流脉冲源、绝缘法兰、输出电极、圆锥型冷阴极、丝负载、圆锥型阳极、回路电极、金属法兰依次连接，再通过真空腔体外壳构成回路。/n

【技术特征摘要】
1.一种产生脉冲点光源的电极结构，其特征在于：包括强流脉冲源、安装在强流脉冲源输出端一侧的真空腔体、真空腔体通过绝缘法兰和强流脉冲源连接；真空腔体内的强流脉冲源输出端侧还设有输出电极、该输出电极一侧贯穿绝缘法兰的圆中心区域与强流脉冲源输出端连接、另一侧还设有圆锥型冷阴极，该圆锥型冷阴极通过输出电极直接与强流脉冲源连接；真空腔体远离强流脉冲源输出端的内壁上周向连接有与真空腔体直径相同的金属法兰，该金属法兰圆中心区域与输出电极相对的一侧设有回路电极、该回路电极与圆锥型冷阴极锥尖方向相向而设一个圆锥型阳极，该圆锥型冷阴极和圆锥型阳极尺寸相等、且两个锥尖位于同一条直线上、且各自锥尖部设有丝孔、金属丝通过丝孔连接在圆锥型冷阴极与圆锥型阳极之间，从而构成丝负载；所述强流脉冲源、绝缘法兰、输出电极、圆锥型...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹俭，郑侠，王川，张天爵，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：新型
国别省市：北京;11