[发明专利]一种旋转式强流二极管阳极靶

说明书

为了克服每次实验须更换整个阳极靶的限制，同时满足脉冲功率装置快速切换输出射线参数的需求，本发明提出了一种旋转式强流二极管阳极靶。该旋转式强流二极管阳极靶包括旋转支架、旋转套、支撑轴、真空旋转手臂和多个阳极靶；旋转支架上设置有多个阳极靶安装法兰，阳极靶设置在阳极靶安装法兰上；真空旋转手臂与旋转套连接，将外部动力传递给旋转套，旋转套设置旋转支架的中心，带动旋转支架旋转，支撑轴通过轴承套装在旋转套内，用于支撑旋转支架。该阳极靶安装后，实验时无须拆卸二极管装置和重新抽真空，也无须更换阳极靶，同时，该阳极靶满足连续以不同射线参数辐照样品的实验需求，提高了实验效率。

技术领域

本发明属于高功率强流脉冲电子束与物质相互作用领域，具体涉及一种用于强流电子束与物质相互作用产生高剂量大面积x射线或γ射线的旋转式强流二极管阳极靶。

背景技术

强流二极管主要由处于真空中的阴极、阳极组成，其主要功能是通过阴极发射的强流电子束与高原子序数(下简称Z)阳极靶相互作用产生高剂量大面积x射线或γ射线。在二极管阳极区域，由于电子束能量高、强度大(0.3～15MeV、10kA～25MA)，轰击到阳极靶上的电子束会对靶产生极强的热力学破坏效应，导致二极管输出的射线辐射场均匀性指标(靶后方1米处辐射场剂量率最小值与最大值之比)降低，使得阳极破孔、断裂、扭曲，每次实验后须整体更换阳极靶，实验效率低下。另外一方面，对于连续以不同射线参数辐照样品的实验需求，现有装置无法满足，只能拆开二极管更换阳极。

现有脉冲功率装置的强流二极管所用阳极靶多为单层钽靶，蒯斌等所著的《高功率辐射模拟设备及其应用分析》、《长脉冲高阻抗强流电子束二极管》等文章中介绍了的“晨光号”、“强光一号”等加速器基本构造，其中列出的各加速器的二极管均采用单层钽靶，每次实验后或针对不同的实验对象，须更换整个阳极，费时费力。

发明内容

为了提升强流二极管输出辐射场的均匀性，克服每次实验须更换整个阳极靶的限制，同时满足脉冲功率装置快速切换输出射线参数的需求，本发明提供了一种旋转式强流二极管阳极靶。该旋转式强流二极管阳极靶主要由旋转支架和阳极靶组成，旋转支架上设置有多个阳极靶安装法兰，可安装多个不同构型的阳极靶。

为实现以上发明目的，本发明提供的技术方案是：

一种旋转式强流二极管阳极靶，包括旋转支架、旋转套、支撑轴、真空旋转手臂和多个复合阳极靶；所述旋转支架上设置有多个阳极靶安装法兰，所述复合阳极靶设置在阳极靶安装法兰上；所述真空旋转手臂与旋转套连接，将外部动力传递给旋转套，所述旋转套设置旋转支架的中心，带动旋转支架旋转，所述支撑轴通过轴承套装在旋转套内，用于支撑旋转支架。

进一步地，所述复合阳极靶包括依次设置的等离子体抑制层、轫致辐射层、电子中子吸收层和真空结构支撑层；所述等离子体抑制层的材料为石墨烯或钛，所述轫致辐射层的材料为钽，所述电子中子吸收层的材料为石墨，所述真空结构支撑层的材料为1系铝。

进一步地，所述轫致辐射层主要由多层钽箔叠加而成。

进一步地，所述等离子体抑制层的厚度为2～50μm，所述轫致辐射层的厚度为0.45mm～0.90mm，所述电子中子吸收层的厚度为0.5mm～20mm，所述真空结构支撑层的厚度为2mm～1cm。

进一步地，所述轫致辐射层由50μm纯钽箔叠加而成，叠加数量为9层～12层，各层间的气隙小于1μm。

进一步地，所述旋转支架上设置有四个阳极靶安装法兰，四个阳极靶安装法兰沿旋转支架的中心周向均布。

进一步地，所述真空旋转手臂与电机的输出轴连接，所述电机带动真空旋转手臂转动。

进一步地，所述旋转套与旋转支架过盈配合实现连接。

进一步地，所述旋转套与旋转支架通过键连接。

进一步地，所述旋转支架为圆形铝板。