[发明专利]一种串级式轫致辐射反射三极管

说明书

本发明提供了一种串级式轫致辐射反射三极管，解决现有反射三极管X射线转换效率低，以及无法应用在大型高电压脉冲功率驱动源中的问题。该串级式轫致辐射反射三极管包括阳极引出段、接地筒、悬浮电极、绝缘子、第一级反射三极管、第二级反射三极管和真空腔室。悬浮电极、阳极引出段和接地外筒形成串级反射三极管的支撑结构，采用内置式绝缘子实现高压绝缘和悬浮电极电位悬浮。将两个不同尺寸的同轴反射三极管串联工作，在脉冲作用下，两级反射三极管阴极发射电子，穿透阳极并在空间多次反射打靶，产生脉冲X射线。

技术领域

本发明属于脉冲功率技术及应用领域，具体涉及一种串级式轫致辐射反射三极管，用于大型高电压脉冲功率装置产生脉冲硬X射线。

背景技术

光子能量为10～100keV的脉冲X射线在系统电磁脉冲效应研究中有着重要的应用。利用高功率脉冲装置驱动轫致辐射负载是产生脉冲X射线辐射环境的基本方法。但是，由于系统电磁脉冲效应对X射线能谱的限制，不能通过提高脉冲源的电压获得更强的辐射强度，因此无法充分利用脉冲源的驱动能力。在轫致辐射负载方面，由于低能电子打靶X射线转换效率较低，因此难以通过串联方式提高X射线强度，以上限制使得高强度、大面积脉冲硬X射线的产生成为一个技术难题。

单间隙电子束二极管及其串并联技术是脉冲硬X射线产生的重要途径，但是电子与靶材作用一次后，剩余能量无法利用，X射线转换效率极低，同时由于靶材自身对低能X射线的吸收，进一步降低了X射线产额。

反射三极管可以使电子在阴阳极间隙内多次反射打靶，高效利用了电子的动能，从而提高了电子转换X射线的效率。但是，由于X射线能谱的限制，不能通过提高驱动源电压进一步提高X射线的强度，极大制约了高电压大型脉冲功率设备的应用。现有的平面型轴向反射三极管工作原理如图1所示，X射线向前后两个方向对称辐射，辐照试验中仅能利用其中一个方向，X射线的利用效率较低，更重要的是平面反射三极管结构无法实现串联工作，难以应用于大型脉冲功率装置，通过提高电压充分利用功率源的驱动能力，产生大面积、高能注量的脉冲硬X射线辐射场。在提高X转换效率的基础上，进一步提高驱动源和X射线的利用效率成为脉冲硬X射线负载亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是解决现有反射三极管X射线转换效率低，以及无法应用在大型高电压脉冲功率驱动源中的问题，提供了一种串级式轫致辐射反射三极管。该串级式轫致辐射反射三极管中，单个反射三极管采用同轴结构，电子多次穿透靶材提高X射线转换效率，电子束流在自磁场作用下向辐射方向运动，提高了X射线的利用效率。同时，针对高电压大型脉冲功率装置的应用，通过同轴反射三极管串联工作，降低每一级反射三极管电压，保证X射线能谱，两级反射三极管产生的X射线在空间叠加，形成更高强度的X射线辐射场。

为实现以上发明目的，本发明的具体方案如下：