[发明专利]一种产生脉冲点光源的电极结构

说明书

本发明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。本发明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。

技术领域

本发明涉及脉冲射线领域，更具体的说，它涉及一种产生脉冲点光源的电极结构。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明的优点效果