全局均匀增强大型效应物内部场强及避免击穿的辐照腔制造技术

本发明专利技术涉及一种辐照腔，具体为一种全局均匀增强大型效应物内部场强及避免击穿的辐照腔。即克服常规增加辐照腔场强手段存在的实施可行性低、加剧辐照腔击穿的问题，又克服在辐照腔内使用绝缘介质块和绝缘介质套方案，存在的场强增强均匀性略差及不能完全避免辐照腔击穿的问题。本发明专利技术在传统辐照腔工作空间的两个平行金属板之间加上由绝缘介质构成的绝缘介质框，且在绝缘介质框内加上特定数量、形状及尺寸的绝缘介质块，并在大型效应物的下方加上特定形状及尺寸的绝缘介质底座，同时达到了“全局均匀增强辐照腔中大型效应物内场强”和“有效避免辐照腔击穿”的技术效果。的技术效果。的技术效果。

【技术实现步骤摘要】
全局均匀增强大型效应物内部场强及避免击穿的辐照腔


[0001]本专利技术涉及一种辐照腔，具体为一种全局均匀增强大型效应物内部场强及避免击穿的辐照腔。

技术介绍

[0002]由毛细血管和微血管的内皮细胞、周细胞、基膜及星形胶质细胞终足共同组成的血脑屏障(blood
‑
brain barrier，BBB)结构是脑内结构最为复杂、作用最为重要的屏障之一。BBB结构对循环血液中的各种物质具有严格的选择通透机制，以保证脑内环境的高度稳定性以利于中枢神经系统的机能活动。然而BBB在阻止异物(包括微生物、病毒等)入侵脑组织而取得保护作用的同时，也阻止治疗药物进入脑病变区域(Kangchu Li等人发表在《Bioelectromagnetics》期刊2018年第39卷第60页，“EMP
‑
induced BBB
‑
disruption enhances drug delivery to glioma and increases treatment efficacy in rats”)。因此对于中枢神经系统疾病而言，药物有效吸收因BBB的存在而很难实现，严重制约了脑疾患的药物治疗的有效实施。而根据多年的研究可知，强电磁脉冲的辐照可以产生明显的生物效应(Mingjuan Yang等人发表在《Theriogenology》期刊2013年第80卷第18页，“Effects of electromagnetic pulse on polydactyly of mouse fetuses”)，可以打开BBB结构从而完成病变区域的药物吸收(王琦等人发表在《疾病控制杂志》期刊2003年第7卷第5期第404页，“脉冲式电磁辐射对大鼠血脑屏障影响的量效关系”)。
[0003]另一方面，结构与有界波模拟器(周璧华等人发表在《电波科学学报》期刊2011年第26卷第6期第1034页，“雷电电磁脉冲电场仪的标定研究”)的结构相同的传统辐照腔可以在工作空间提供均匀的辐照场。考虑到人脑与大动物(如猪、牛等)的大脑的有些脑部疾病(如胶质瘤及阿尔茨海默症等)的病变区域不是脑部一点点区域，很可能分布在脑部的很大一块区域，因此为了打开这很大块病变区域的BBB结构，整个很大块病变区域都需要接受强电磁脉冲辐照。此外，考虑到位于辐照腔工作空间中的人脑或者大动物的大脑与小动物(如老鼠、兔子等)的大脑相比，属于大型效应物，因此，有必要对辐照腔内大型效应物内部场强全局增强方法进行研究。
[0004]此外，金属板的边缘效应会使得构成传统辐照腔的金属板边缘附近的电流密度增加，这就导致与辐照腔内辐照场的场强相比，位于辐照腔金属板宽度方向边缘位置的场强比较大。特别地，在平行段的金属板与前、后倾斜段的金属板的连接处(称为“前、后连接处”)的宽度方向边缘位置，除了上述金属板的边缘效应引起的场强较大外，还存在结构上的不连续，这就导致与辐照腔中辐照场的场强相比，上述前、后连接处的宽度方向边缘位置处出现了场强异常大的现象。此时，若上述前、后连接处处于高电位时，则在上述场强异常大的辐照腔宽度方向边缘位置很容易发生击穿现象。据此，有必要对既能全局增强辐照腔中大型效应物内部场强、又能避免辐照腔击穿的方法进行研究。
[0005]目前，辐照腔中大型效应物内部场强全局增强的方式，有“减小辐照腔工作空间上、下平行金属板的间距”及“增加辐照腔激励源的电压峰值”等常规手段。但考虑到“减小
工作空间上、下平行板间距”会受到大型效应物最大高度的限制，“增加辐照腔激励源电压的峰值”会加大电压源的设计难度，故上述两种常规手段实施的可行性比较低；且采用上述两种常规手段会使得位于高电位的“辐照腔金属平行板与前、后倾斜段”连接处在宽度方向边缘位置处的场强增加，故采用上述常规手段不仅不能避免辐照腔的击穿，反而会加剧辐照腔击穿的可能性。另外，陈昌华等人还提出了“在辐照腔内使用特定介质参数的绝缘介质块和绝缘介质套”的改进方式来增加大型效应物内部大块区域的场强(中国专利CN109632456A，专利技术名称为“一种辐照腔中大型效应物内部场强全局增强的装置”)。但采用上述陈昌华等人提出的辐照腔改进方式时，靠近绝缘介质块的大型效应物内的监测点场强的增强效果最明显、而水平方向距离激励源比较近的监测点场的增强效果会比较弱，这就使得采用这种装置时大型效应物内场强增强的均匀性略差(该专利技术实施例中披露，采用该专利技术时得到的大型效应物内各测点场强增强的峰值为传统辐照腔的2.0～7.78倍)；且上述陈昌华等人提出的辐照腔改进方式中绝缘介质块及绝缘介质套在水平方向的尺寸完全根据大型效应物水平方向的尺寸进行优化后决定，这使得绝缘介质块及绝缘介质套在水平方向与“辐照腔的平行金属板与前、后倾斜段的金属板”连接处可能存在一定距离，从而导致这种装置对上述前、后连接处宽度方向边缘位置的场强基本没有影响，即采用陈昌华等人提出的辐照腔改进方式并不能完全避免辐照腔的击穿。

技术实现思路

[0006]本专利技术提出了一种全局均匀增强大型效应物内部场强及避免击穿的辐照腔，既克服“通过
‘
减小辐照腔工作空间上、下平行板的间距
’
或
‘
增加辐照腔激励源的电压峰值
’
等来增加辐照腔场强的常规手段不仅实施的可行性低、且会加剧辐照腔击穿可能性”的问题，又克服“采用陈昌华等人提出的
‘
在辐照腔内使用具有特定绝缘介质参数和特定尺寸的绝缘介质块和绝缘介质套
’
的辐照腔改进方式时大型效应物内场强增强的均匀性略差及不能完全避免辐照腔击穿”的问题。
[0007]本专利技术的构思是：
[0008]在“入射电磁波的电场在介电常数不同的绝缘介质的分界面发生反射和折射”的理论基础上，研究“既能全局均匀增强辐照腔中大型效应物内部场强、又能避免辐照腔击穿”的方法时发现，采用“在传统辐照腔工作空间的两个平行金属板之间加上由特定介电常数的绝缘介质构成的特定尺寸的绝缘介质框，且在绝缘介质框内的特定位置、紧贴绝缘介质框的内表面加上由特定介电常数的绝缘介质构成的特定数量、形状及尺寸的绝缘介质块，并在大型效应物的下方加上由特定介电常数的绝缘介质构成的特定形状及尺寸的绝缘介质底座”的方式时，辐照腔中大型效应物内部场强出现了全局均匀增强的现象，辐照腔击穿也能有效避免，且大型效应物内场强增强实施的可行性优于“减小辐照腔工作空间上、下平行板的间距”、“增加辐照腔激励源的电压峰值”等常规手段，大型效应物内场强增强的均匀性优于陈昌华等人提出的“在辐照腔内使用具有特定绝缘介质参数和特定尺寸的绝缘介质块和绝缘介质套”的辐照腔改进方式，避免辐照腔击穿的有效性也优于上述两种常规手段及上述陈昌华等人提出的辐照腔改进方式，从而给出了一种“辐照腔中大型效应物内部场强全局均匀增强及避免辐照腔击穿”的新思路。本专利技术同样适用于辐照腔中效应物的材质为各向异性时的情形。
[0009]本专利技术的技术方案是：
[0010]一种全局均匀增强大型效应物内部场强及避免击穿的辐照腔，包括本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全局均匀增强大型效应物内部场强及避免击穿的辐照腔，包括相互平行的上平行金属板(3)与下平行金属板(4)，其特征在于：定义位于上平行金属板(3)与下平行金属板(4)之间、且位于辐照腔内部的空间为辐照腔工作空间；从辐照腔激励源到辐照腔工作空间的水平方向为长度方向，即+x方向，上平行金属板(3)与下平行金属板(4)的相对方向为高度方向，即
±
z方向，与所述长度方向和高度方向均垂直的方向为宽度方向，即
±
y方向；在辐照腔内且位于上平行金属板(3)与下平行金属板(4)之间设置绝缘介质框(7)；所述绝缘介质框(7)为矩形框架，在xz平面上的投影为矩形框，在yz平面上的投影为矩形块；在绝缘介质框(7)内部紧贴绝缘介质框(7)的内表面，设置四组绝缘介质块组件及一个绝缘介质底座(16)；所述的每组绝缘介质块组件均由两个形状、尺寸及相对介电常数不同的绝缘介质块构成；所述绝缘介质底座(16)为长方体或正方体，该绝缘介质底座(16)的上表面用于放置大型效应物；基于扫描优化计算，根据辐照腔激励电压源，通过调整构成绝缘介质框(7)的绝缘介质的介电常数及尺寸，调整构成绝缘介质块组件的各绝缘介质块的介电常数、形状及尺寸，调整构成绝缘介质底座(16)的绝缘介质的介电常数及尺寸，使得辐照腔中效应物内部的场强全局均匀增强的同时，辐照腔的击穿得到避免。2.根据权利要求1所述的全局均匀增强大型效应物内部场强及避免击穿的辐照腔，其特征在于：定义所述绝缘介质框(7)在长度方向上的最大尺寸为L，且L与所述上平行金属板(3)与下平行金属板(4)长度方向尺寸相同；所述绝缘介质框(7)在高度方向上的最大尺寸等于上平行金属板(3)的下表面和下平行金属板(4)的上表面在高度方向的间距，确保绝缘介质框(7)与xy平面平行的两个外表面分别与上平行金属板(3)的下表面及下平行金属板(4)的上表面紧贴；所述绝缘介质框(7)在宽度方向上的尺寸与所述上平行金属板(3)与下平行金属板(4)宽度方向尺寸相同；定义所述绝缘介质框(7)在长度方向上靠近激励源的侧壁为绝缘介质框(7)的左侧壁，对应的远离激励源的侧壁为绝缘介质框(7)的右侧壁；定义所述绝缘介质框(7)在高度方向上紧贴辐照腔工作空间的上平行金属板(3)的侧壁为绝缘介质框(7)的上侧壁，对应的紧贴辐照腔工作空间的下平行金属板(4)的侧壁为绝缘介质框(7)的下侧壁；定义所述绝缘介质框(7)的左侧壁在长度方向上的尺寸为dx1，dx1的取值为8mm～12mm；定义绝缘介质框(7)的右侧壁在长度方向上的尺寸为dx2，dx2的取值为8mm～12mm；定义绝缘介质框(7)的上侧壁在高度方向上的尺寸为dz1，dz1的取值为8mm～12mm；定义绝缘介质框(7)的下侧壁在高度方向上的尺寸为dz2，dz2的取值为58mm～62mm。3.根据权利要求2所述的全局均匀增强大型效应物内部场强及避免击穿的辐照腔，其特征在于：定义四组绝缘介质块组件分别为左下侧绝缘介质块组件、左上侧绝缘介质块组件、右下侧绝缘介质块组件及右上侧绝缘介质块组件；
左下侧绝缘介质块组件紧贴并固定在绝缘介质框(7)的左侧壁内表面和下侧壁内表面；左上侧绝缘介质块组件紧贴并固定在绝缘介质框(7)的左侧壁内表面和上侧壁内表面；右下侧绝缘介质块组件紧贴并固定在绝缘介质框(7)的右侧壁内表面和下侧壁内表面；右上侧绝缘介质块组件紧贴并固定在绝缘介质框(7)的右侧壁内表面和上侧壁内表面；所述左下侧绝缘介质块组件包括相对介电常数不同的第一左下侧绝缘介质块(8)及第二左下侧绝缘介质块(9)；过“位于绝缘介质框(7)左侧壁外表面且与绝缘介质框(7)下侧壁的内表面等高”的点作平行于宽度方向的一条平行线，定义为第一平行线，以该第一平行线为旋转对称轴，作半径为r1的圆柱体，该圆柱体在
±
y方向的尺寸与绝缘介质框(7)在宽度方向上的尺寸相同；将所述圆柱体位于绝缘介质框(7)内部的部分保留作为第一左下侧绝缘介质块(8)；以第一平行线为旋转对称轴，作内半径为r1、外半径为r2的中空圆柱体，该中空圆柱体在
±
y方向的尺寸与绝缘介质框(7)在宽度方向上的尺寸相同；保留所述中空圆柱体位于绝缘介质框(7)内部的部分作为第二左下侧绝缘介质块(9)；所述左上侧绝缘介质块组件包括相对介电常数不同的第一左上侧绝缘介质块(10)及第二左上侧绝缘介质块(11)；过“位于绝缘介质框(7)左侧壁外表面且与绝缘介质框(7)上侧壁的内表面等高”的点作平行于宽度方向的一条平行线，定义为第二平行线，以该第二平行线为旋转对称轴，作半径为r3的圆柱体，该圆柱体在
±
y方向的尺寸与绝缘...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱湘琴，陈昌华，杜太焦，滕雁，杨德文，潘亚峰，
申请(专利权)人：西北核技术研究所，
类型：发明
国别省市：