工业X光二极管重复频率实验研究

工业X光二极管型单焦点高重复频率闪光X光机在科学研究、工业检测等领域具有重要应用前景。基于光导开关脉冲驱动源开展了金属阴极工业X光二极管重复频率运行实验, 采用烘烤处理方法研究阴极表面吸附特性对重复频率发射特性的影响;以二极管阻抗模型为理论基础, 通过重复频率实验获得的二极管电压维持时间和阻抗特性分析等离子体扩散过程。研究表明：对于高阻抗结构工业X光二极管, 金属阴极为表面吸附杂质或气体解吸附形成等离子体发射机制, 一次放电后阴极表面对气体的再吸附过程限制了其在高重复频率条件下的电流发射能力, 同时由于阴极等离子体扩散过程变慢使得二极管电压脉宽变长。具有高重复频率电流发射能力的阴极是发展单焦点重复频率X光机的基础。     

基于光导开关的重复频率闪光X光机

采用砷化镓光导开关和Blumlein型脉冲形成网络以级联的拓扑形式构建平顶输出功率源,驱动工业X光二极管产生X射线。提出了一种轮辐状金属-陶瓷沿面阴极,并与普通金属阴极工业X光二极管重复频率实验结果进行比较。研究表明：受限于阴极重复频率下的电流发射能力,普通金属阴极工业X光二极管难以实现1 kHz重复频率,采用新型阴极二极管实现了1 kHz重复频率2猝发脉冲X光输出,这两个脉冲的二极管功率、X射线信号基本一致。     

基于光导开关的重复频率闪光X光机北大核心CSCD

采用砷化镓光导开关和Blumlein型脉冲形成网络以级联的拓扑形式构建平顶输出功率源,驱动工业X光二极管产生X射线。提出了一种轮辐状金属-陶瓷沿面阴极,并与普通金属阴极工业X光二极管重复频率实验结果进行比较。研究表明:受限于阴极重复频率下的电流发射能力,普通金属阴极工业X光二极管难以实现1kHz重复频率,采用新型阴极二极管实现了1kHz重复频率2猝发脉冲X光输出,这两个脉冲的二极管功率、X射线信号基本一致。     

重复频率强流电子束二极管实验研究

 采用静电场模拟对二极管结构及导引磁场位形分布进行了优化设计，利用设计的二极管在高压脉冲发生器上进行了重复频率运行实验研究，给出了相应测试波形，并对不同材料阴极、不同真空度情况下二极管的发射特性进行了比较。在二极管真空度满足一定要求（p＜0.01Pa）条件下以在重复频率方式运行时，不论是石墨阴极还是金属阴极，输出电子束流都比较稳定。设计的二极管电子束电压超过500kV，电流约5kA，脉冲宽度40ns，重复频率100Hz。     

X光二极管实验平台初步设计

采用Marx发生器结合水介质同轴线设计了高压脉冲功率源,在X射线二极管负载上可产生数MV高压输出。通过电压波过程分析,给出了在负载上获得最大电压输出条件下的形成线、传输线的阻抗设计原则。通过集中参数电路模型分析,给出了一定预脉冲幅值下形成线、传输线电长度及中储设计原则。结合水介质正极性耐压Martin经验公式进行绝缘设计,二极管采用径向均压绝缘堆结构,给出了整个装置初步方案设计。基于Pspice的全系统电路模拟表明:当中储运行电压为2.6MV时,对3Ω形成线充电电压为3.3MV,并最终在40Ω负载上获得4MV电压输出,且充电过程中负载脉冲幅值约为形成线充电电压的1.2%,在现有条件下,该平台设计指标能够满足实验预期。     

X光二极管实验平台初步设计

采用Marx发生器结合水介质同轴线设计了高压脉冲功率源,在X射线二极管负载上可产生数 MV高压输出。通过电压波过程分析,给出了在负载上获得最大电压输出条件下的形成线、传输线的阻抗设计原则。通过集中参数电路模型分析,给出了一定预脉冲幅值下形成线、传输线电长度及中储设计原则。结合水介质正极性耐压Martin经验公式进行绝缘设计,二极管采用径向均压绝缘堆结构,给出了整个装置初步方案设计。基于Pspice的全系统电路模拟表明：当中储运行电压为2.6 MV时,对3 形成线充电电压为3.3 MV,并最终在40 负载上获得4 MV电压输出,且充电过程中负载脉冲幅值约为形成线充电电压的1.2%,在现有条件下,该平台设计指标能够满足实验预期。     

电功率20 GW重复频率强流电子束二极管研究

采用静电场模拟对二极管结构及导引磁场位形分布进行了优化设计，并在20GW脉冲功率源上进行了重复频率运行实验研究，二极管输出电子束电压超过1MV，电流达20kA，脉冲宽度45ns，重复频率100Hz，达到了设计指标.     

X光二极管阴极灵敏度标定

在北京正负电子对撞机同步辐射装置3W1B光束线上标定了一批X光二极管的灵敏度。应用一个简单的模型描述真空X光二极管光阴极发射光电子的机制。同时,阴极表面光洁度、氧和碳沾污可以解释金属光阴极的实际灵敏度曲线与模型预测的偏离。     

X光二极管阴极灵敏度标定

 在北京正负电子对撞机同步辐射装置3W1B光束线上标定了一批X光二极管的灵敏度。应用一个简单的模型描述真空X光二极管光阴极发射光电子的机制。同时，阴极表面光洁度、氧和碳沾污可以解释金属光阴极的实际灵敏度曲线与模型预测的偏离。     

透射式阴极X光二极管初步研究

基于透射式阴极发射模型和平响应XRD原理,设计了透射式阴极,并制作550 nm CH+50 nm Au的阴极,并在神光Ⅲ原型装置上开展了初步验证实验。首先利用反射式XRD施加负偏压的实验开展直穿光影响评估,施加偏压为-1500 V时,没有观测到探测信号,表明直穿光产生光电子得到了有效抑制。利用原型主激光与第九路激光打靶实验,施加负偏压的透射式XRD获得探测信号显示第二个峰值信号延后第一个信号3.01 ns,该结果与第九路激光延迟时间一致,时间分辨能力满足实验要求。     

X射线二极管时间特性研究

研究X射线二极管(XRD)时间特性.XRD 是构成软X射线能谱仪的主要部件，它用于激光等离子体发射软X射线谱测量.实验利用激光聚变研究中心的200TW激光器(激光能量～6J，脉冲宽度～30fs)打金箔靶产生的X射线发射谱,用滤片(Al)-XRD探测系统测量，探测信号由高频电缆(SUJ-50-10)传输和宽带示波器(TDS694C和TDS6604B)记录.实验数据进行了线性拟合和比对分析. 关键词： X射线二极管 时间特性 软X射线能谱仪 数据处理     

基于激光二极管的软X射线相机信号的自检设计

介绍了在ITER装置中使用激光二极管实现软X射线相机自检的设计。利用漫反射板进行光路设计,基于FPGA完成驱动模块设计和基于LABVIEW软件完成上位机设计。实现了激光二极管的远程实时开关和激光功率的调控,控制精度达到10^-3量级。在FPGA代码中预留了发出窄脉冲电流信号的功能,最窄脉冲达到100ns以内,能用于探测系统响应速率的测量,并对探测系统的本底噪声和基线偏移进行测量。     

高性能X光二极管的研制

作为X光测量的重要器件,X光二极管的研究和改进工作一直颇受重视。通过对储能系统和输出系统的重点研究与优化设计,研制出了新型超快响应X光二极管（XRD-Ⅱ）,并在8 ps短脉冲激光装置上对探测器的性能进行了研究。实验结果表明:XRD-Ⅱ的阻抗匹配特性得到提高,耐压能力达6 kV,上升时间达40 ps,半高全宽达80 ps。标定实验给出的灵敏度结果也说明其灵敏度得到了保证。超快响应X光二极管的成功研制可大大提高X光诊断的时间分辨力,为实现精密定量诊断提供有利条件。     

高性能X光二极管的研制

 作为X光测量的重要器件,X光二极管的研究和改进工作一直颇受重视。通过对储能系统和输出系统的重点研究与优化设计,研制出了新型超快响应X光二极管（XRD-Ⅱ）,并在8 ps短脉冲激光装置上对探测器的性能进行了研究。实验结果表明:XRD-Ⅱ的阻抗匹配特性得到提高,耐压能力达6 kV,上升时间达40 ps,半高全宽达80 ps。标定实验给出的灵敏度结果也说明其灵敏度得到了保证。超快响应X光二极管的成功研制可大大提高X光诊断的时间分辨力,为实现精密定量诊断提供有利条件。     

应用于PTS装置的多通道X射线二极管阵列谱仪

介绍了用于PTS（初级实验平台）装置上Z箍缩内爆物理实验诊断的多通道X射线二极管（XRD）阵列谱仪原理、性能及主要参数,给出了根据实验结果回推光源辐射能谱的解谱算法。在PTS装置上开展的首轮物理实验中,使用多通道XRD阵列谱仪对Z箍缩产生的等离子体源辐射的软X射线能谱、功率、能量进行测量,给出了测量结果及分析,并与其他参试设备测量结果进行了比较。关键词： Abstract: Key words: ;     

应用于PTS装置的多通道X射线二极管阵列谱仪

介绍了用于PTS（初级实验平台）装置上Z箍缩内爆物理实验诊断的多通道X射线二极管（XRD）阵列谱仪原理、性能及主要参数,给出了根据实验结果回推光源辐射能谱的解谱算法。在PTS装置上开展的首轮物理实验中,使用多通道XRD阵列谱仪对Z箍缩产生的等离子体源辐射的软X射线能谱、功率、能量进行测量,给出了测量结果及分析,并与其他参试设备测量结果进行了比较。关键词: Abstract: Key words: ;     

Hard X-ray source based on low-impedance rod pinch diode

The results of experiments on the formation of a low-impedance diode in a rod pinch diode configuration preliminarily short-circuited by a radial foil have been described. The low-impedance diode is formed as a result of detachment of the foil (accelerated by the current of a high-current generator) from the anode rod. It has been shown that, by changing the shape of the anode tip, the thickness of the aluminum foil, and its position relative to the anode tip as by reconnecting the current via the foil and rod plasma, it is possible to obtain from one to several sequential hard X-ray pulses.     

X射线闪光照相杆箍缩二极管技术最新进展

综合介绍了杆箍缩二极管的应用背景、工作原理和目前的研究概况,并阐述了目前较为典型的两种二极管,即真空杆箍缩二极管和等离子体填充杆箍缩二极管的性能。详细介绍了已经用于地下实验的Cygnus装置的运行参数和实验结果。最后分析了杆箍缩二极管在X射线闪光照相领域的发展前景。     

X射线闪光照相杆箍缩二极管技术最新进展

 综合介绍了杆箍缩二极管的应用背景、工作原理和目前的研究概况,并阐述了目前较为典型的两种二极管,即真空杆箍缩二极管和等离子体填充杆箍缩二极管的性能。详细介绍了已经用于地下实验的Cygnus装置的运行参数和实验结果。最后分析了杆箍缩二极管在X射线闪光照相领域的发展前景。