[发明专利]脉冲X射线辐射场内的光子数与电子数之比测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种脉冲X射线辐射场内的光子数与电子数之比测量装置及方法，属于脉冲功率技术测量领域，具有吸收辐射场内的电子和测量辐射场内光子数与电子数之比的功能，包括二极管、真空实验腔、实验腔后端盖板及剂量测量系统和电流测量系统。二极管与真空实验腔连接为一体，实验腔后端盖板密封连接真空实验腔，剂量测量系统测量脉冲X射线的剂量分布；电流测量系统测量辐射场内电子；由剂量和能谱计算得到光子数，电流计算得到电子数，获得光子数与电子数之比。本发明在吸收辐射场中电子的同时对光子影响较小，有效减小了脉冲X射线效应试验中电子的干扰，建立了辐射场内的光子数与电子数之比测量系统，有助于后续试验中对脉冲X射线效应进行更准确的分析。

技术领域

本发明属于脉冲功率技术测量领域，涉及一种对脉冲X射线辐射场内电子的吸收结构和辐射场内的光子数与电子数之比测量装置及方法。

背景技术

脉冲X射线一般由真空二极管产生，高压脉冲加载到二极管，阴极发射电子，在二极管间隙中通过电场加速，轰击阳极转换靶。电子接近靶材料原子核时速度迅速降低，发生轫致辐射形成脉冲X射线，并有少量电子穿透阳极靶。阳极靶材料原子序数越大，靶的转换效率越高，产生脉冲X射线的强度越高。因此，一般选用高原子序数的金属材料作为转换靶。现有技术中，开展系统电磁脉冲效应、生物效应等研究时，效应物会受到光子和电子的共同作用，难以区分脉冲X射线的影响。因此，需要一种辐射场内的电子吸收结构，减少辐射场内的电子，且对光子的影响尽量小，以便后续脉冲X射线效应试验的开展。

为了评价脉冲X射线辐射场中光子与电子的占比，区分电子与光子对效应物的影响，需要测量光子数与电子数，为后续试验中更准确分析脉冲X射线效应提供支持。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种脉冲X射线辐射场内的光子数与电子数之比测量装置及方法，实现吸收辐射场内的电子和测量辐射场光子数与电子数的功能，评价脉冲X射线辐射场中光子与电子的占比，测量光子数与电子数，进而区分电子与光子对效应物的影响。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明所公开的脉冲X射线辐射场内的光子数与电子数之比测量装置，其特征在于，真空实验腔以及与真空实验腔呈一体设计的二极管，所述二极管设置在真空实验腔的一端，真空实验腔的另一端设有用于密封的实验腔后端盖板，在真空实验腔内还设有剂量测量系统和电流测量系统的罗氏线圈，且剂量测量系统嵌设在电流测量系统的罗氏线圈内侧，罗氏线圈与剂量测量系统同轴且均垂直于脉冲X射线方向设置；

所述剂量测量系统包括剂量片支架底板、盖板、剂量片和支撑底座；剂量片端面朝向脉冲X射线入射方向，放置在剂量片支架底板上由盖板固定，支撑底座嵌设在罗氏线圈内，剂量片支架底板固定在支撑底座上。

优选地，所述二极管包括真空绝缘隔板、阴极支座、二极管阴极和二极管阳极复合靶及固定结构；其中，阴极支座与真空绝缘隔板相连，二极管阳极复合靶及固定结构与真空实验腔相连，二极管阴极设置在阴极支座上，高压脉冲从二极管阴极输入。

优选地，所述二极管阳极复合靶及固定结构包括金属转换靶、聚乙烯膜、聚乙烯膜压环和金属转换靶固定结构；金属转换靶固定结构压紧并拉平金属转换靶，聚乙烯膜压环将聚乙烯膜固定在金属转换靶外侧。

更进一步地，金属转换靶选择高原子序数的材料，提高转换效率。

优选地，所述剂量片为氟化锂热释光探测器，氟化锂热释光探测器辐照区直径为4.5mm，氟化锂热释光探测器厚度为0.8mm，其测量范围10μGy-10Gy。

优选地，所述剂量片支架底板上开设有若干用来放置剂量片的凹槽，若干凹槽在剂量片支架底板上沿两个相互垂直的半径方向设置，且相邻凹槽之间间隔1cm。

优选地，罗氏线圈为差分式罗氏线圈，罗氏线圈设置有金属屏蔽外壳，经金属屏蔽外壳上BNC电缆头输出测量信号，金属屏蔽外壳与X射线系统外壳绝缘，不共地。