[发明专利]调制脉冲X射线发射系统

说明书

本申请提出了一种调制脉冲X射线发射系统，包括：多栅控单元调制脉冲X射线管，包括阴极和阳极，其中所述阴极包括多个栅控电子发射模块，所述多个栅控电子发射模块通电后发射电子束轰击所述阳极，以产生X射线；分频叠加控制电路，与所述多个栅控电子发射模块分别电连接，以分别控制所述多个栅控电子发射模块中的每个栅控电子发射模块的电子束发射。申请中的发射系统拓宽了产生X射线脉冲的最大重复频率，提升了调制X射线源的信号发射速率，同时也保证了单个脉冲中具有较多的光子数，为一种发射高调制速率、多码元类别、高射线强度的调制X射线源。

技术领域

本发明属于X射线发射技术领域，具体地，涉及一种调制脉冲X射线发射系统。

背景技术

X射线通信是一种以X射线为载波进行通信的方式。调制X射线源产生和调制信息相对应的脉冲X射线信号，经信道传输后，被探测端的X射线探测器接收探测，解调出原始信息。

当前调制X射线源仅能控制射线的有无，即只产生“0”，“1”信号，这使得当前的X射线通信仅能采用较为简单的调制方式，严重阻碍了通信质量的提升；现有技术中提出的使用多阳极靶制造多码元的方式需要在探测端对X射线能量进行识别，不适用于高速的X射线通信。同时，随着通信速率的增大，脉冲宽度变小，为保证通信质量，需要射线源的强度足够大，以保证每个脉冲中的光子数足够多，使通信误码率维持在较低水平。因此，设计一种高调制速率、多码元类别、高射线强度的调制X射线源具有十分重要的意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本申请提出了一种新型调制脉冲X射线发射系统。包括：多栅控单元调制脉冲X射线管，包括阴极和阳极，其中所述阴极包括多个栅控电子发射模块，所述多个栅控电子发射模块通电后发射电子束轰击所述阳极，以产生X射线；分频叠加控制电路，与所述多个栅控电子发射模块分别电连接，以分别控制所述多个栅控电子发射模块中的每个栅控电子发射模块的电子束发射。

根据本申请的一个实施例，其中，所述分频叠加控制电路包括：信号分频模块，用于拆分由初始上位机加载的携带调制信息的初始信号序列为多个子序列信号；多个栅极控制电路，分别用于接收并调整所述多个子序列信号的幅度，使得所述幅度达到所述每个栅控电子发射模块截止电压的幅度，以使栅控电子发射模块产生与所述栅极控制电路输出序列相同的脉冲电压。

根据本申请的一个实施例，其中，输入所述栅极控制电路的所述子序列信号和输出所述栅极控制电路的序列信号的脉冲频率不高于所述初始信号的脉冲频率。

根据本申请的一个实施例，其中，所述栅极控制电路包括场效应管，当输入所述栅极控制电路的序列信号的电压大于或等于所述场效应管的开启电压时，所述场效应管导通，加载在所述多栅控单元调制脉冲X射线管的电压为0；当输入所述栅极控制电路的序列信号的电压小于所述场效应管的开启电压幅度时，所述场效应管不导通，输出电压为加载在所述场效应管上的直流电压，所述直流电压值和所述多栅控单元调制脉冲X射线管的截止电压值相等，以此产生控制栅控电子发射模块通断的脉冲序列。

根据本申请的一个实施例，其中，所述多栅控单元调制脉冲X射线管还包括：外壳，所述外壳包括铍窗和壳体，所述铍窗和壳体合围使内部形成空腔；所述阴极位于所述空腔的第一侧，所述阳极位于所述空腔的第二侧，且所述阳极与外部电源电连接，并与所述多个栅控电子发射模块之间形成电势差，使得所述电子束加速且定向移动轰击所述阳极，以产生X射线脉冲并从所述外壳的一侧穿过所述铍窗。

根据本申请的一个实施例，其中，所述阴极还包括阴极罩，所述阴极罩包括阴极窗口和罩体，所述阴极窗口、罩体与所述壳体，将所述多个栅控电子发射模块包围，所述多个电子发射模块发射的电子束定向穿过所述阴极窗口轰击所述阳极。

根据本申请的一个实施例，其中，所述多栅控单元调制脉冲X射线管还包括聚焦极，位于所述阴极和所述阳极之间，使穿过所述阴极窗口的电子束聚焦后轰击所述阳极。