小型闪光X射线机研究进展综述

闪光X射线照相常用来拍摄高速运动物体的内部结构与流体动力学行为,也逐渐拓展到工业探伤、精密系统状态检测等领域。概述了小型闪光X射线机的研究历程与进展,包括Marx发生器、脉冲形成线、快脉冲直线型变压器、高压变压器4种主要技术路线与开关、 X射线二极管2种关键元器件,讨论了小型闪光X射线照相系统的研究现状,探究了国外成熟的商业小型X光机与国内商业产品的不足,分析了小型闪光X光机将来的发展趋势,为小型闪光X射线机的研发和商业普及探索提供参考。     

闪光X射线照相光源的发展

闪光X射线照相是利用加速器产生的短脉冲X射线对快速运动的致密客体进行透视照相的技术。概述了闪光X射线照相对X射线的性能要求;回顾了闪光X射线照相及其加速器的发展历程;分析了闪光X射线照相用加速器的发展方向。     

高功率脉冲技术的发展及应用研究

本文简要介绍了中国工程物理研究院三十多年来在高功率脉冲技术研究方面取得的重大进展与应用成果。同时，也提出了今后开展的重要研究课题。高功率脉冲技术是当前国际上比较活跃的一门前沿学科，它是高新技术研究的重要技术基础，有着广阔的发展前景。     

用维纳滤波法复原闪光X光图片

 本文对某系统拍摄的闪光X光模糊图片成功地进行了复原处理，把闪光X光照相系统简化为线性位移不变系统，建立了成像过程的数学模型；系统的退化效应用综合点扩展函数描述，并用针孔和台阶照相的方法进行测量；提出了校正图片上数据非线性及削弱图片中噪声的方法；采用维纳滤波方法作复原运算，给出了复原结果。     

便携式150kV闪光X光源研制及应用

基于快前沿Mini-Marx发生器拓扑结构和冷阴极反射靶真空X射线二极管一体化设计研发出了紧凑型便携式150kV闪光X光源系统。介绍了设计的Mini-Marx发生器和闪光X光二极管,给出了相应的实验结果。该闪光X光源系统获得了距光源25cm处剂量大于7.7×10-6 C/kg、1m处穿透铝大于60mm、焦斑1~3mm可调的闪光X射线。该闪光X光源和成像单元组成的闪光照相具有系统体积小、运行可靠的特点。     

便携式150 kV闪光X光源研制及应用

基于快前沿Mini-Marx发生器拓扑结构和冷阴极反射靶真空X射线二极管一体化设计研发出了紧凑型便携式150 kV闪光X光源系统。介绍了设计的Mini-Marx发生器和闪光X光二极管,给出了相应的实验结果。该闪光X光源系统获得了距光源25 cm处剂量大于7.710-6 C/kg、1 m处穿透铝大于60 mm、焦斑1~3 mm可调的闪光X射线。该闪光X光源和成像单元组成的闪光照相具有系统体积小、运行可靠的特点。     

高能闪光X射线二极管设计与模拟

为了研制出便携式的具有较高性能的高能闪光X射线系统,需要发展新型紧凑型的高能闪光X射线二极管,要求其体积小,能工作在较高电压下。简要介绍了冷阴极X射线二极管的结构和工作原理;阐述了二极管绝缘结构设计原则,设计了一种新型的紧凑型轴向绝缘结构的X射线二极管;在高压端和地电极之间采用绝缘环和金属均压环交替叠加进行轴向绝缘,有利于减小二次电子发射几率,降低绝缘体表面爬电几率,缩短轴向绝缘距离。二极管工作电压为1 MV,轴向绝缘距离约260 mm,结合ANSYS数值模拟软件进行了静电场数值计算。二极管轴向绝缘区最大工作场强为95 kV/cm,各阳极三相点最大场强为26 kV/cm。计算结果表明：二极管的工作场强低于真空闪络场强;所有三相点的工作场强均满足绝缘要求。     

高能闪光X射线二极管设计与模拟

 为了研制出便携式的具有较高性能的高能闪光X射线系统,需要发展新型紧凑型的高能闪光X射线二极管,要求其体积小,能工作在较高电压下。简要介绍了冷阴极X射线二极管的结构和工作原理;阐述了二极管绝缘结构设计原则,设计了一种新型的紧凑型轴向绝缘结构的X射线二极管;在高压端和地电极之间采用绝缘环和金属均压环交替叠加进行轴向绝缘,有利于减小二次电子发射几率,降低绝缘体表面爬电几率,缩短轴向绝缘距离。二极管工作电压为1 MV,轴向绝缘距离约260 mm,结合ANSYS数值模拟软件进行了静电场数值计算。二极管轴向绝缘区最大工作场强为95 kV/cm,各阳极三相点最大场强为26 kV/cm。计算结果表明：二极管的工作场强低于真空闪络场强;所有三相点的工作场强均满足绝缘要求。     

流体动力学实验用闪光X光机研究进展

闪光X光机是流体动力学等研究领域必不可少的实验诊断装置,物理需求推动其向更高剂量和更小焦斑发展。叙述了几种X光二极管研究现状和关键问题,阐述了适用于不同功率水平的闪光X光机驱动源,分析了阳极杆箍缩和磁浸没二极管的应用前景,讨论了阳极杆箍缩二极管、驱动源发展方向以及实现多幅照相涉及的关键技术。     

流体动力学实验用闪光X光机研究进展

闪光X光机是流体动力学等研究领域必不可少的实验诊断装置, 物理需求推动其向更高剂量和更小焦斑发展。叙述了几种X光二极管研究现状和关键问题,阐述了适用于不同功率水平的闪光X光机驱动源,分析了阳极杆箍缩和磁浸没二极管的应用前景,讨论了阳极杆箍缩二极管、驱动源发展方向以及实现多幅照相涉及的关键技术。     

向外发射同轴型虚阴极振荡器研究

在高功率微波源研究领域提出了一种新型虚阴极器件——向外发射同轴型虚阴极振荡器.对其相关束流特性进行了理论分析,得到了同轴空间径向传输空间电荷限制电流,以及虚阴极产生的条件和电子束运动的基本规律.基于数值模拟得到的结果,向外发射同轴型虚阴极振荡器不仅表现出较高的能量转换效率,而且有利于增加虚阴极器件产生高功率微波的脉宽,同时还可以应用于低频段高功率微波源.这种虚阴极器件的可能输出微波方式也进行了讨论 关键词： 虚阴极 高功率微波 脉冲功率 电子束二极管     

强流电子束泵浦百焦耳级氟化氪激光

本文介绍中国原子能科学研究院建造的强流电子束泵浦的百焦耳级氟化氪激光装置的主要性能,重点介绍脉冲功率技术和激光振荡器的一些关键技术。     

阶跃波导虚阴极振荡器数值模拟研究

对一种阶跃波导虚阴极振荡器进行了数值模拟研究。结果表明阶跃波导长度对高功率微波的产生具有较大的影响;阶跃波导的等效圆柱腔谐振频率与阶跃波导长度和半径有关,当其接近二极管的本征振荡频率时,可以获得比较单一的微波频谱和效率较高的微波输出;微波产生效率随阶跃波导长度呈周期性变化。     

百焦耳KrF激光用二极管的实验

描述了脉宽１００ｎｓ强流脉冲电子束单向泵浦百焦耳级ＫｒＦ准分子激光用大面积二极管的实验研究。采用１２ｃｍ×７５ｃｍ长方形碳毡阴极，３０μｍ厚铝膜或九根间距１３ｍｍ，直径１．３ｍｍ的金属丝组成的阳极。当阴阳极间距为２０～２２ｍｍ，Ｍａｒｘ发生器电压１．１～１．２ＭＶ时，二极管峰值电压为６２０～６７０ｋＶ，峰值电流１５０～１７０ｋＡ，电子束总能量大于８ＫＪ，使电子束泵浦ＫｒＦ激光器最大输出能量达１０６Ｊ。     

北京自由电子激光装置的设计研究

北京自由电子激光装置(BFEL)是一台工作在中红外区的康普顿型FEL振荡器。由一台30MeV的射频电子直线加速器提供电子束。特点之一是用微波电子枪作为高亮度注入器。本文首先概述了BFEL的一般情形和物理参数.接着用解析公式和模拟的方法论证了电子束的设计目标和激光器的运转特征。最后阐述了BFEL各部分采取的技术路线的特点,内容包括微波枪、加速器和微波系统、调制器、输运系统、摇摆磁铁、光学腔、电子束诊断、准直、自发辐射和激光实验。     

同轴型强流电子束二极管的一种解析近似

从描述电子束运动的基本方程出发,引入一定条件下的近似,获得了一种实用的同轴二极管电流、电压与几何参数关系的近似解析解。给出了同轴二极管阻抗、间隙电压分布与二极管外加电压以及结构参数之间的关系式,并与1维模型精确数值解进行比较分析。采用了PIC数值模拟方法对该理论分析结果在常用参数范围内的准确性进行了验证,获得了一致的结果。与相对论条件下的实验结果数据相比,在二极管电压为300～700 kV时实验结果与该理论估算值非常接近。     

脉冲X光与其他模拟源的结构响应等效性分析

 分析了脉冲X光与电子束和化爆模拟引起的结构响应的冲量等效性原则。并以脉冲X光与柔爆索化爆作用硬铝圆柱壳的结构响应测量结果为实例，对其进行了定量的等效性分析，得出了较好的等效性结果。     

3.3MeV LIA脉冲功率源系统研制

简要介绍了3.3MeV LIA脉冲功率系统的设计思想和结构特点及功率调制过程,论述了如何运用系统的电压传递公式预估实验结果和确定故障位置,以及保证多开关系统实现同步触发的方法,分析了开关油箱中各阻容元件的相互制约关系,以实际测量结果的数据为例,从系统中的各单个开关多次放电和开关群各次放电两方面分析了系统的同步问题,提出进一步提高系统同步性的各种途径。     

多波契伦柯夫振荡器的实验研究

 建立了一套X波段多波契伦柯夫振荡器装置,并进行了实验研究,获得了基于多波契伦柯夫振荡器机制的微波辐射。实验测得的微波频率介于9.59~10.4GHz,辐射效率大于10%,微波功率超过100MW。     

相对论返波管振荡器齿状阴极

研究了一种齿状阴极的电子束产生传输过程以及对相对论返波管振荡器产生高功率微波的影响。基于SINUS881加速器,利用束流轰击金属靶观测齿状阴极产生电子束在不同轴向位置上的角向分布,并开展了基于环形阴极和齿状阴极的X波段相对论返波管振荡器的实验研究。对不同齿数及尺寸对电子束流特性、器件输出微波功率和脉冲宽度的影响进行了分析。实验结果表明：当阴极的齿数增加到一定数量时,电子束的横向运动使得电子束在径向逐渐趋于分布均匀;与均匀环形阴极的打靶结果近似,此时,电子束对于相对论返波管振荡器产生微波的功率和脉宽影响不大。