【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及同轴反射三极管和调制方法，具体涉及一种同轴虚阴极反射三极管阵列及其辐射场调制方法。
技术介绍
1、光子能量为10kev～100kev的脉冲硬x射线在系统电磁脉冲效应研究中有着重要的应用，采用强流脉冲电子束轰击高z材料(高原子系数材料)产生轫致辐射是获得脉冲硬x射线的基本手段。目前单间隙电子束二极管是脉冲硬x射产生的主要技术途径，但由于产生脉冲硬x射线要求电子能量低于300kev，此时通过轫致辐射产生脉冲硬x射线的效率低、注入功率密度受到电子能量限制，脉冲硬x射线能注量达不到应用需求，因此，需要研制新型硬x射线转换负载，提高注入功率密度、能量转换效率以及脉冲硬x射线的利用效率。
2、为了获得更高能注量的脉冲硬x射线，技术人员先后发展了电子束二极管串并联技术、反射三极管串并联技术和同轴虚阴极反射三极管串并联技术。
3、电子束二极管采用的厚靶对低能射线吸收严重，大幅降低了脉冲硬x射线辐射输出；采用薄靶时，电子与靶材作用一次后剩余的电子能量无法利用，导致脉冲硬x射线转换效率降低。
4、反射三极管中电子在阴阳极间隙内多次反射打击阳极靶，可以高效利用电子的动能，提高电子转换脉冲硬x射线的效率，其按结构可分为平面型反射三极管和同轴型反射三极管。其中，同轴型反射三极管有较高的脉冲硬x射线转换效率和利用效率，在结构上解决了串并联运行问题，但其具有两个阴极和一个阳极，结构复杂，而且串联分压需要通过精细调节阴阳极间隙实现，控制难度较大。此外，其采用单个大尺寸同轴阳极靶，阳极靶外侧的脉冲硬x射线难以有效
5、在同轴型反射三极管的基础上去掉内侧阴极，在工作过程中，穿过阳极靶的电子在阳极内侧形成虚阴极使其具有同轴型反射三极管特征，可以大幅简化结构，这便是同轴虚阴极反射三极管。同轴虚阴极反射三极管串并联技术是在同轴虚阴极反射三极管的基础上，采用小尺寸阳极转换靶，按照一定的排列规则，将多个三极管排成阵列，减小阳极转换靶外侧脉冲硬x射线的损失，提升观测区域内脉冲硬x射线的强度。通过串并联可以调节阵列整体的阻抗，可用于大型高电压脉冲源，进一步提高脉冲硬x射线辐射强度。
6、探测平面内同轴虚阴极反射三极管阵列输出的辐射场可以看做多个三极管辐射场的空间叠加。若三极管密集排布在阵列中心，则会产生中心强、周边区域弱的小面积辐射场；若三极管分散而缺少恰当的排布方式，也难以产生同时具备大面积、能注量高和均匀性好的辐射场。因此合适的辐射场调制方法对于提升辐射场的品质而言非常重要。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是解决现有同轴虚阴极反射三极管阵列输出的辐射场均匀性和辐照面积调制困难、辐射利用率较低的技术问题，而提供一种同轴虚阴极反射三极管阵列及其辐射场调制方法。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种同轴虚阴极反射三极管阵列，包括接地阴极、接地外筒、阳极基座和阳极箔组，其特殊之处在于：
4、所述阳极基座为一端开口的筒状结构，其开口端固定在正极性脉冲源的输出端面上，底部向内倾斜；所述阳极基座的底部包括从外到内同轴设置且依次连接的边缘部分、连接部分和中心部分，其中，边缘部分为圆环面，中心部分为圆平面，连接部分为锥面，锥面具有内倾角度α，0°＜α＜90°；
5、所述接地外筒同轴安装在阳极基座的外侧，其下端固定在正极性脉冲源的接地端面上，上端同轴安装接地阴极；所述接地阴极位于阳极基座的底部上方，接地阴极中部设有向下的凹陷，且凹陷的形状与阳极基座的底部连接部分和中心部分适配，接地阴极上开设有与阳极箔组内的阳极箔一一对应的阴极通孔；所述阳极箔组内的阳极箔下端垂直固定在阳极基座的底部，上端穿过对应的阴极通孔；阳极箔内部聚集电子形成虚阴极，与其对应的阴极通孔构成同轴虚阴极反射三极管；
6、所述阳极箔组内的阳极箔呈三环形均布在阳极基座的底部，由内而外依次记为第一环、第二环和第三环，所述第一环、第二环和第三环在正极性脉冲源接地端面上的投影为同心圆，其中，第一环位于中心部分，第二环和第三环位于连接部分；
7、所述第一环、第二环和第三环上排布的阳极箔数量与其在正极性脉冲源接地端面上的投影半径成正比。
8、进一步地，为了使同轴虚阴极反射三极管阵列在大的探测面积上产生均匀性为2:1的脉冲x射线辐射场，所述第一环、第二环和第三环在正极性脉冲源接地端面上的投影半径满足以下条件：
9、3.5r1<r≤4r1
10、2r1≤r2<r3≤3r1
11、其中，r1、r2、r3分别为第一环、第二环和第三环在正极性脉冲源接地端面上的投影半径，r为设定的同轴虚阴极反射三极管阵列辐照区域的半径。
12、进一步地，所述第一环排布的阳极箔数量与第二环、第三环上排布的阳极箔数量之和的比为1:4.5～1:5.5。
13、进一步地，所述阳极基座底部的内倾角度α的取值范围为20°≤α≤40°。
14、进一步地，所述接地阴极、接地外筒、阳极基座和阳极箔的工作环境为真空度小于1×10-2pa的真空环境。
15、本专利技术还提供一种同轴虚阴极反射三极管阵列的辐射场调制方法，用于调制上述同轴虚阴极反射三极管阵列的辐射场，其特殊之处在于，包括以下步骤：
16、步骤1、根据单个同轴虚阴极反射三极管的阻抗和同轴虚阴极反射三极管阵列总阻抗确定所需三极管个数n，即阳极箔组内阳极箔的数量n；
17、步骤2、根据设定的同轴虚阴极反射三极管阵列辐射场的辐照面积，确定阳极基座底部的内倾角度α，然后在阳极基座底部的中心部分和连接部分上绘制三个同心圆，由内而外依次记为第一环、第二环和第三环，其中，第一环位于中心部分，第二环和第三环位于连接部分；
18、步骤3、将阳极箔垂直固定于阳极基座的底部，使阳极箔组内的n个阳极箔在第一环、第二环和第三环上分别均匀排布；
19、步骤4、将阳极基座和接地外筒分别同轴安装在正极性脉冲源的输出端面和接地端面上，然后将接地阴极同轴安装在接地外筒的上端，使阳极箔上端穿过接地阴极上对应的阴极通孔，构成同轴虚阴极反射三极管阵列；
20、步骤5、在设定的同轴虚阴极反射三极管阵列的辐照区域内选择探测区域；
21、步骤6、在步骤5选择的探测区域内对同轴虚阴极反射三极管阵列的辐射场进行测量，若同轴虚阴极反射三极管阵列的辐射场满足设定的均匀性要求，则完成调制，否则，返回步骤2，调整第一环、第二环和第三环在正极性脉冲源接地端面上的投影半径，以及第一环、第二环和第三环上排布的阳极箔数量。
22、进一步地，步骤1中，所述阳极箔组内阳极箔的数量通过以下公式计算：
23、n＝z0/zt
24、其中，z0为阳极箔与其对应阴极通孔构成的同轴虚阴极反射三极管的阻抗，zt为同轴虚阴极反射三极管阵列总阻抗。
25、与现有技术相比，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种同轴虚阴极反射三极管阵列，包括接地阴极(3)、接地外筒(4)、阳极基座(5)和阳极箔组，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种同轴虚阴极反射三极管阵列，其特征在于，所述第一环、第二环和第三环在正极性脉冲源接地端面上的投影半径满足以下条件：
3.根据权利要求2所述的一种同轴虚阴极反射三极管阵列，其特征在于：所述第一环排布的阳极箔(2)数量与第二环、第三环上排布的阳极箔(2)数量之和的比为1:4.5～1:5.5。
4.根据权利要求3所述的一种同轴虚阴极反射三极管阵列，其特征在于：所述阳极基座(5)底部的内倾角度α的取值范围为20°≤α≤40°。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种同轴虚阴极反射三极管阵列，其特征在于：所述接地阴极(3)、接地外筒(4)、阳极基座(5)和阳极箔(2)的工作环境为真空度小于1×10-2Pa的真空环境。
6.一种权利要求1-5任一所述的同轴虚阴极反射三极管阵列的辐射场调制方法，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的同轴虚阴极反射三极管阵列的辐射场调制方法，其特征在于：步骤
...【技术特征摘要】
1.一种同轴虚阴极反射三极管阵列，包括接地阴极(3)、接地外筒(4)、阳极基座(5)和阳极箔组，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种同轴虚阴极反射三极管阵列，其特征在于，所述第一环、第二环和第三环在正极性脉冲源接地端面上的投影半径满足以下条件：
3.根据权利要求2所述的一种同轴虚阴极反射三极管阵列，其特征在于：所述第一环排布的阳极箔(2)数量与第二环、第三环上排布的阳极箔(2)数量之和的比为1:4.5～1:5.5。
4.根据权利要求3所述的一种同轴虚阴极反射三极管阵列，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：张梦凡，来定国，徐启福，邱孟通，魏浩，孙凤举，李沫，张鹏飞，吴撼宇，
申请(专利权)人：西北核技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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