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我国自主研发首个光阴极X射线管

2020-08-31 14:29
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  【中国白银网8月31日讯】国内首个光阴极X射线管,出射X射线强度可调,能量范围宽(1keV~100keV),脉冲宽度窄(可达皮秒量级),该技术成功打破其它国家技术垄断。


  X射线通信,顾名思义,就是将X射线作为载波,将信息通过调制加载至X射线脉冲上并向外发送。实际上仍然是一种利用电磁波的通信手段,与微波通信、激光通信等传统通信方式本质上并无不同。但X射线频率更高,单光子能量更大,当将其应用于空间通信时,对理论建模、核心元器件都提出了新的要求。


  同时,X射线通信带来了传统微波与激光通信所不具备的优点:X射线通信可以在电磁屏蔽环境下正常工作,不仅可望用于超高速飞机通信和飞行器返回地球时进入黑障区的通信,还将为未来复杂条件下的空天一体化战争提供通信安全保障。可以预见,空间X射线通信不仅仅是对微波与激光通信的补充,在复杂的空间环境与特殊应用场合中,更是对传统通信方式颠覆性的替代。


  日前,西安光机所采用对光敏感的光阴极,研制出国内首 个光阴极X射线管,出射X射线强度可调,能量范围宽(1keV~100keV),脉冲宽度窄(可达皮秒量级),该技术成功打破其它国家技术垄断。 未来,利用该技术有望实现通信速率Gbps量级的空间X射线通信应用,同时还可应用在医学动态CT、辐射定标和闪烁体余辉测量等多个领域,对相关学科的交叉融合与持续发展产生极大的推动作用。


伯乐贵宾厅是做什么的  了解一下:“光电阴极”


  是光电管(基于外光电效应的基本光电转换器件)发射光电子的一极(阴极)。能够产生光电发射效应的物体称为光电发射体,光电发射体在光电器件中常与阴极相连,故称为光电阴极。光电阴极是根据外光电效应制成的光电发射材料。在光电管、光电倍增管等光电器件中,使不同波长的辐射信号转化为电信号,均依靠光阴电极。


  Gbps量级的含义


  Gbps也称交换带宽,是衡量交换机总的数据交换能力的单位,以太网是IEEE802.3以太网标准的扩展,传输速度为每秒1000兆位(即1Gbps)。背板带宽标志了交换机总的数据交换能力,单位为Gbps,也叫交换带宽,一般的交换机的背板带宽从几Gbps到上百Gbps不等。


伯乐贵宾厅是做什么的  一台交换机的背板带宽越高,所能处理数据的能力就越强,但同时设计成本也会越高。最初应用于大型校园网,能把现有的10Mbps以太网和100Mbps快速以太网连接起来。它可取代100MbpsFDDI网,也是ATM技术的强劲对手。千兆位以太网采用同样的CSMA/CD协议,同样的帧格式,是现有以太网最自然的升级途径,使用户对以太网原有设备管理工具的投资得以保护。千兆位以太网是超高速主干网的另一种选择方案。在数据、话音、视频等实时业务方面它虽然不能提供真正意义上的服务质量(QoS),但千兆位太网频宽较高,能克服原以太网的一些弱点,提供服务保证等特性。


  热阴极与冷阴极是什么意思


  1、热阴极是通过阴极材料的热电子发射而获得电子流的一种阴极,热阴极的加热方法有两种:对发射体或它们的基金属直接通电进行加热的叫做直热式阴极;对热子进行通电加热,再由热子将热量辐射和传导给发射体的阴极叫做间热式阴极。按阴极制备材料的不同,又有纯金属阴极、原子薄膜阴极、氧化物阴极和扩散阴极、六硼化镧阴极等之分。


伯乐贵宾厅是做什么的  2、冷阴极光源是一种在霓虹灯的制作工艺基础上,进一步提高对电极、粉管、制作工艺、老练以及配套电源等一系列与光源制作有关的整体规格,所产生的高端冷阴极低气压辉光放电光源。


  电子管中不用加热方式而发射电子的阴极。一般利用光电发射,场致发射或二次发射来供给电子。光电管、稳压管、氖管等的阴极都是冷阴极。习惯上常只把场致发射的阴极称为冷阴极。


  关于“X 射线管”,你知道多少:


  是工作在高电压下的真空二极管。包含有两个电极 :一个是用于发射电子的灯丝,作为阴极,另一个是用于接受电子轰击的靶材,作为阳极。两级均被密封在高真空的玻璃或陶瓷外壳内。利用高速电子撞击金属靶面产生 X射线的真空电子器件。按照产生电子的方式,X射线管可分为充气管和真空管两类。充气X射线管是早期的X射线管。1895年,W.C.伦琴在进行克鲁克斯管实验时发现了 X射线。


  克鲁克斯管就是最 早的充气X射线管。这种管接通高压后,管内气体电离,在正离子轰击下,电子从阴极逸出,经加速后撞击靶面产生X射线。充气X射线管功率小、寿命短、控制困难,后已很少应用。1913年,W.D.库利吉发明了真空 X射线管。管内真空度不低于10-4 帕。阴极为直热式螺旋丝,阳极为块端面镶嵌的金属靶。根据管子的用途选择靶材和电子束能量,常用钨作靶材。在某些用途下,还采用银、钯、铑、钼、铜、镍、钴、铁、铬等材料。阴极工作温度约为2000K,发射出的电子经数万至数十万伏高压加速后撞击靶面。阴极被一个前端开槽的金属罩包围。


  金属罩的电位等于或低于阴极,迫使电子聚焦在靶面上的一个狭窄区域内,形成焦斑。X射线就从焦斑上向各个方向辐射,通过管壁上的窗口输出。窗口一般用对 X射线吸收很小的铍、铝或轻质玻璃制成,以铍片为最佳。


伯乐贵宾厅是做什么的  X 射线管的工作原理


  X 射线管包含有阳极和阴极两个电极,分别用于用于接受电子轰击的靶材和发射电子的灯丝。两级均被密封在高真空的玻璃或陶瓷外壳内。X 射线管供电部分至少包含有一个使灯丝加热的低压电源和一个给两极施加高电压的高压发生器。


伯乐贵宾厅是做什么的  当钨丝通过足够的电流使其产生电子云,且有足够的电压(千伏等级)加在阳极和阴极间,使得电子云被拉往阳极。此时电子以高能高速的状态撞击钨靶,高速电子到达靶面,运动突然受到阻止,其动能的一小部分便转化为辐射能,以 X 射线的形式放出,以这种形式产生的辐射称为轫致辐射。改变灯丝电流的大小可以改变灯丝的温度和电子的发射量,从而改变管电流和 X 射线强度的大小。改变 X 光管激发电位或选用不同的靶材可以改变入射 X 射线的能量或在不同能量处的强度。


  由于受高能电子轰击,X 射线管工作时温度很高,需要对阳极靶材进行强制冷却。虽然 X 射线管产生 X 射线的能量效率十分低下,但是在目前,X 射线管依然是最实用的 X 射线发生器件,已经广泛应用于 X 射线类仪器。目前医疗用途主要分为诊断用 X 射线管和治疗用 X 射线管。


  对X射线管的要求是焦点小,强度大,以形成较大的功率密度。因此,在阳极上须供给比较大的功率,但X射线管的效率很低,99%以上的电子束功率成为阳极热耗,而使焦斑过热。避免阳极过热的方法是对阳极或管子采取不同方式的冷却,以降低焦斑处的温度,或使靶面倾斜一定角度,以提供较大的散热面积。


伯乐贵宾厅是做什么的  后来又出现旋转阳极X射线管,因靶面高速旋转(达10000转/分),允许功率密度高、焦点小。现代出现一种在阳极靶面与阴极之间装有控制栅极的X射线管,在控制栅上施加脉冲调制,以控制X射线的输出。改变脉冲宽度及重复频率,即可调整定时重复曝光。


伯乐贵宾厅是做什么的  X 射线管结构组成


  固定阳极X射线管是常用X射线管中最简单的一种,其结构由阳极、阴极和固定两极并保持玻璃管内高真空的玻璃壳等三部分组成。阳极由阳极头、阳极帽、玻璃圈和阳极柄构成。阳极的主要作用使由阳极头的靶面(一般选用钨靶)阻挡高速运动的电子流而产生X射线,并将由此产生的热量辐射或者通过阳极柄传导出去,同时也吸收二次电子和散乱射线。钨合金X射线管工作中产生X射线仅仅利用了不到高速运动电子流1%的能量,因此散热是X射线管很重要的问题。


  阴极主要由灯丝、聚焦罩(或者称为阴极头)、阴极套和玻璃芯柱等组成。轰击阳极靶的电子束,就是靠热阴极的灯丝(一般都是钨丝)发射出来,在钨合金X射线管高电压加速下经聚焦罩(阴极头)聚焦形成的。高速运动的电子束撞击阳极靶而突然受阻则产生了某段能量连续分布的X射线(其中并有反映阳极靶金属的特征X射线)。



(文章来源:阿仪网)


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