[发明专利]一种用于空间X射线通信的激光调制脉冲X射线源

权利要求书

1.一种用于空间X射线通信的激光调制脉冲X射线源，其特征在于：包括光纤接口(1)、阴极底座(2)、激光调制阴极(3)、聚焦电极(4)、除气装置(5)、真空腔室外壳(6)以及阳极金属靶(7)，所述光纤接口(1)与用于输入激光信号的光纤相连，激光调制阴极(3)与光纤接口(1)相邻，并通过阴极底座(2)固定于真空腔室外壳(6)上，聚焦电极(4)位于真空腔室外壳(6)的内侧壁上，除气装置(5)位于真空腔室外壳(6)的内侧壁上且位于聚焦电极(4)的下方，阳极金属靶(7)固定于真空腔室外壳(6)上。

2.如权利要求1所述的用于空间X射线通信的激光调制脉冲X射线源，其特征在于：所述激光调制阴极(3)由负阴极亲和势光电阴极与微通道板(36)叠合而成，且外侧包裹有阴极外壳(37)，所述负阴极亲和势光电阴极为由玻璃基底(31)、Si₃N₄增透层(32)、窗口层(33)、砷化镓GaAs发射层(34)、Cs:O激活层(35)自上而下紧密贴合形成的多层结构。

3.如权利要求2所述的用于空间X射线通信的激光调制脉冲X射线源，其特征在于：所述砷化镓GaAs发射层(34)内部由于掺杂方式不同分为两个区域：一区为大梯度指数掺杂区域，满足：一区内任意厚度x处的空穴掺杂浓度为N(x)＝N₀exp(-βx)，其中系数β＝4×ln10/L，L为砷化镓GaAs发射层(34)一区的厚度，在厚度为0处，即砷化镓GaAs发射层(34)一区左界面处，空穴掺杂浓度N(0)为10¹⁹cm^-3量级，而在厚度为L处，即砷化镓GaAs发射层(34)一区右界面处，空穴掺杂浓度N(L)为10¹⁵cm^-3量级，一区中产生一个强度为的匀强电场，其中k为玻尔兹曼常数，温度T＝300K，q为电子电荷量，二区为重掺杂区域，二区掺杂浓度N_A在10¹⁸～10¹⁹cm^-3之间，厚度为亚微米量级。

4.如权利要求3所述的用于空间X射线通信的激光调制脉冲X射线源，其特征在于：所述微通道板(36)由圆形片状铅玻璃制成，厚度D为300～500μm，微通道板(36)的两个面镀有电极，电极两端外加高压V₁，V₁≥1000V，且电子输出面为高电势。

5.如权利要求4所述的用于空间X射线通信的激光调制脉冲X射线源，其特征在于：所述微通道板(36)开孔直径为5～20μm，微通道倾斜角度为θ为8～10°，工作区直径L₁≥14.5mm，电极区直径L₂≥17mm，整体直径L₃≥17.9mm。

6.如权利要求4所述的用于空间X射线通信的激光调制脉冲X射线源，其特征在于：所述聚焦电极(4)为中空圆柱结构，内径≥18mm，由导电材料制成，保持聚焦电极与激光调制阴极之间的电势差V₂为100～900V，且聚焦电极为高电势端，作用于阳极金属靶(7)上的电子束斑面积≤2mm²。

7.如权利要求6所述的用于空间X射线通信的激光调制脉冲X射线源，其特征在于：所述阳极金属靶(7)为透射式薄靶，由金属银Ag制成，厚度为2～8μm，出射面镀有0.1～0.8mm厚铍Be材质窗口层，阳极金属靶(7)与聚焦电极间电势差V₃维持在20kV～100kV之间，且阳极金属靶为高电势端。