[发明专利]基于迭代反馈的X射线精准调制装置及其控制方法

权利要求书

1.一种基于迭代反馈的X射线精准调制装置，其特征在于，包括：

测量模块，用于实时测量X光管阳极附近的高速电流密度和X光管输出的X光子流密度，其中，所述X光管内部的高速电流密度测量为实时观测、短周期数值计算过程，所述的X光管外部的光子流密度测量为累积观测、长周期数据统计过程；

调控模块，用于将接收到的高速电流密度和X光子流密度与外部输入信号进行比较，以得到调控信号；

反馈环路，用于将所述调控信号发送至所述X光管，以便所述X光管根据所述调控信号进行相应的反馈控制。

2.根据权利要求1所述的基于迭代反馈的X射线精准调制装置，其特征在于，所述测量模块包括：

管内电流密度探针，用于实时测量X光管阳极附近的高速电流密度；

管外光子流探测器，用于实时测量X光管输出的X光子流密度。

3.根据权利要求2所述的基于迭代反馈的X射线精准调制装置，其特征在于，所述调控模块包括：

短期调控子模块，用于计算所述高速电流密度与所述外部输入信号的函数关系，并生成短期调控信号；

长期调控子模块，用于计算所述X光子流密度与所述外部输入信号的统计关系，并生成长期调控信号。

4.根据权利要求3所述的基于迭代反馈的X射线精准调制装置，其特征在于，所述反馈环路包括：

第一反馈环路，用于接收所述短期调控信号并发送至所述X光管，以便所述X光管进行短期反馈控制；

第二反馈环路，用于接收所述长期调控信号并发送至所述X光管，以便所述X光管进行长期反馈控制。

5.根据权利要求1-4任一项所述的基于迭代反馈的X射线精准调制装置，其特征在于，

所述X光管由金属热阴极、受控管电压电路、阳极靶材构成；或者，

所述X光管由光电阴极、受控管电压电路、阳极靶材构成，其中，

所述金属热阴极或光电阴极用于产生X光管的初始电流密度，受到阴极电压的调控；

所述受控管电压电路用于形成时变电磁场以调制X光管的高速电流密度，受到阳极电压与控制电压的调控；

所述阳极靶材用于产生X光子。

6.根据权利要求1所述的基于迭代反馈的X射线精准调制装置，其特征在于，所述X光管输出的光子流为一个强度随机变化的泊松过程，随机因素包括阴极初始电流、外部输入信号、阳极靶材特性，并利用重随机泊松过程对光子到达时间序列进行数学建模与统计分析。

7.根据权利要求1所述的基于迭代反馈的X射线精准调制装置，其特征在于，所述外部输入信号为根据预设要求模拟的脉冲星的标准轮廓、航天器运行轨道，同时考虑大尺度四维时空变换、宇宙X射线干扰信号得到的X射线脉冲星光子到达航天器的时间序列，所述外部输入信号的强度为一个可以用非齐次泊松过程描述的光子到达强度。

8.根据权利要求1所述的基于迭代反馈的X射线精准调制装置，其特征在于，所述外部输入信号为X射线脉冲星模拟电信号的时倚强度，其中，所述调控模块用于根据所述X射线脉冲星模拟电信号的时倚强度计算X光管内部电磁场参数，以便X光管根据所述X光管内部电磁场参数对其阴极与阳极工作电压进行高精度调控，其中，计算X光管内部电磁场参数的过程为：根据静态电磁场解析解设置阴极与阳极的初始工作电压，根据时域有限差分法实时计算得到需要调控的工作电压以精确逼近所述外部输入信号。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的基于迭代反馈的X射线精准调制装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过电阴极电路施加电压对阴极金属进行加热，生成初始电子流密度；

通过阳极受控高压对初始电子流进行加速，得到阳极靶材附近的高速电子流密度；

所述高速电子流撞击所述阳极靶材，形成阳极靶材所对应的X射线特征谱线与连续谱线；

根据管内电流密度探针实时测量X光管阳极附近的高速电流密度，并将高速电流密度传递至调控模块，以便调控模块根据高速电流密度计算得到短期调控信号，并将短期调控信号传递至X光管，以进行短期反馈控制；

根据管外光子流探测器实时测量X光管输出的X光子流密度，并将X光子流密度传递至调控模块，以便调控模块根据X光子流密度得到的长期调控信号，并将长期调控信号传递至X光管，以进行长期反馈控制。