[发明专利]一种用于空间X射线通信基于能量负载信号的X射线源

权利要求书

1.一种用于空间X射线通信基于能量负载信号的X射线源，其特征在于，包括：阴极组件、聚焦极组件、阳极组件、电场调制组件和多靶材透射窗组件；所述阴极组件用于发射电子束，发射的电子束经过聚焦极组件聚焦后进入阳极组件，所述阳极组件中安装有电场调制组件，阳极组件后端安装有多靶材透射窗组件，所述电场调制组件产生调制电场，用于改变电子束的运动轨迹，使电子束轰击多靶材透射窗组件中不同的金属靶材，从而产生不同能量的特征X射线，多种能量的特征X射线作为码元出射，实现基于能量负载信号的X射线空间通信；

所述阴极组件包括供电杆（1）、供电杆绝缘陶瓷（2）、阴极盖（3）、电子发射源（4）和阴极筒（5）；所述阴极筒（5）安装在第一真空陶瓷筒（6）中，所述阴极盖（3）同轴焊接在阴极筒（5）前端，所述供电杆（1）垂直穿过阴极盖（3），用于给位于其端部的电子发射源（4）供电，供电杆（1）外包裹有供电杆绝缘陶瓷（2），所述电子发射源（4）电位悬浮在阴极筒（5）上，电子发射源（4）产生的电子束经过阴极筒（5）前端开设的通孔后进入聚焦极组件；

所述聚焦极组件安装在阴极组件后端，聚焦极组件包括聚焦极膜片（7）和聚焦极筒（8）；所述聚焦极筒（8）安装在第二真空陶瓷筒（9）中，所述聚焦极膜片（7）同轴焊接在聚焦极筒（8）前端，电子束经过聚焦极膜片（7）中开设的通孔后进入阳极组件；

所述阳极组件包括阳极膜片（10）、第一阳极筒（11）和第二阳极筒（18）；所述阳极膜片（10）焊接在第一阳极筒（11）前端，所述第一阳极筒（11）中安装有电场调制组件，所述第二阳极筒（18）安装在第一阳极筒（11）后端，第二阳极筒（18）后端安装有多靶材透射窗组件，电子束经过阳极膜片（10）中开设的通孔后依次进入第一阳极筒（11）和第二阳极筒（18）；

所述电场调制组件包括前陶瓷垫（12）、电极支架（13）、多瓣电极（14）、电极绝缘陶瓷（15）、电极杆（16）和后陶瓷垫（17）；所述电极支架（13）安装在第一阳极筒（11）中，电极支架（13）的前后两端分别同轴设置有前陶瓷垫（12）和后陶瓷垫（17），所述前陶瓷垫（12）、电极支架（13）和后陶瓷垫（17）的中部均开设有供电子束穿过的圆形通孔，电极支架（13）的通孔内壁沿圆周均匀设置有多条前后向的槽（22）；所述多瓣电极（14）由多个条状的偏转电极（23）组成，多个偏转电极（23）均匀安装在各槽（22）中且彼此通过真空或者绝缘材料隔离，所述偏转电极（23）的前后两端均设有弯折，前端的弯折卡接在电极支架（13）的前端面上，后端的弯折通过螺丝固定在电极支架（13）的后端面上；围绕着多瓣电极（14）设置有多根电极杆（16），各电极杆（16）与各偏转电极（23）一一对应，用于将脉冲调制电平输入到对应的偏转电极（23），所述电极杆（16）外包裹有电极绝缘陶瓷（15）；

所述多瓣电极（14）中，各偏转电极（23）的内壁均呈圆弧形，圆弧的圆心位于电极支架（13）通孔的中心轴上，使得当某个偏转电极（23）输入高频电压方波脉冲而其他偏转电极（23）保持在零电位时，电子束在偏转控制区域周向聚焦径向偏转。

2.如权利要求1所述的一种用于空间X射线通信基于能量负载信号的X射线源，其特征在于：所述多靶材透射窗组件包括束流挡板（19）、多靶材透射窗（20）和焊接环（21）；所述束流挡板（19）、多靶材透射窗（20）和焊接环（21）依次同轴焊接在第二阳极筒（18）后端，多靶材透射窗（20）的前端面围绕轴心分为多个区，每个区设有一种金属靶材（24），束流挡板（19）围绕轴心开设有多个空洞，各空洞与各金属靶材（24）一一对应，所述焊接环（21）与多靶材透射窗（20）密封焊接，用于出射金属靶材（24）产生的特征X射线。

3.如权利要求2所述的一种用于空间X射线通信基于能量负载信号的X射线源，其特征在于：所述偏转电极（23）与金属靶材（24）数量相同且一一对应，电子束沿着施加电压脉冲的偏转电极（23）所产生的偏转方向去轰击对应的金属靶材（24），每种金属靶材（24）产生的特征X射线对应于一种码元。

4.如权利要求3所述的一种用于空间X射线通信基于能量负载信号的X射线源，其特征在于：所述多靶材透射窗（20）中各金属靶材（24）根据偏转电极（23）的数量和电子焦斑大小选用多个靶材，材料包括铜、铑、铬、钨、银、钛、铁、钼、镍、金、铅。

5.如权利要求1所述的一种用于空间X射线通信基于能量负载信号的X射线源，其特征在于：所述阴极筒（5）、聚焦极筒（8）、第一阳极筒（11）和第二阳极筒（18）的内径均为30～50mm，阴极筒（5）前端开设的通孔孔径为5～10mm，用于第一次聚焦电子束以及引出电子束，聚焦极膜片（7）中开设的通孔孔径为5～15mm，用于第二次聚焦电子束，阳极膜片（10）中开设的通孔孔径为1～5mm，用于最后一次聚焦、输运电子束和隔离阳极膜片（10）两边电场，电极支架（13）中开设的通孔孔径为3～30mm，用于电子束偏转和周向聚焦。