一种闪光X射线照相二极管的制作方法

一种闪光x射线照相二极管
技术领域
1.本实用新型涉及杆箍缩二极管，具体涉及一种闪光x射线照相二极管。


背景技术：

2.闪光x射线照相适用于对高速运动物体内部的瞬态结构和动态演化过程进行透视成像，是一种直观有效的图诊手段，在流体力学、冲击波物理、材料物理及核物理等科学研究中应用广泛。闪光x射线二极管是闪光照相装置的重要组成部分，一定程度上决定了x射线脉宽和焦斑品质，因而一直是闪光照相领域研究的重点。
3.杆箍缩二极管是一种较为成熟的闪光照相二极管。在现有技术中，传统杆箍缩二极管的结构适用于正极性脉冲功率装置，对于负极性脉冲功率装置，则需要较大的工程造价才能改变极性，以适应传统杆箍缩二极管的结构。而且负极性脉冲功率装置在改变极性后，各负载状态切换复杂，不利于运行维护。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是解决负极性脉冲功率装置受限于传统杆箍缩二极管的结构，无法直接使用的技术问题，而提供一种闪光x射线照相二极管。
5.为解决上述技术问题，本实用新型提供的技术解决方案如下：
6.一种闪光x射线照相二极管，其特殊之处在于：包括阴极连接法兰和阳极连接法兰，所述阴极连接法兰用于与负极性脉冲功率装置的阴极固定连接，所述阳极连接法兰用于与负极性脉冲功率装置的地电极固定连接；
7.所述阴极连接法兰顶部周向设置有多个阴极杆，所述阳极连接法兰上设置有多个与所述阴极杆配合的第一通孔，多个阴极杆的一端与所述阴极连接法兰连接，另一端穿过所述第一通孔连接有阴极盘；
8.所述阳极连接法兰顶部通过固定组件连接有阳极，所述阴极盘顶部设置有阴极，所述阳极顶端穿过所述阴极。
9.进一步地，所述固定组件包括阳极底座和螺接在其外侧的定位壳体；
10.所述阳极底座的顶部设置有定位柱，定位柱的顶端面开设有固定孔；所述定位壳体呈倒u型，其底部为开口且与所述阳极底座螺接，其顶部为实心半球体，或者空心半球体且中部设置有柱体，所述实心半球体或所述柱体的中心竖向开设有锥尖口朝上的锥形通孔；
11.所述定位柱的直径大于所述锥形通孔的尖口直径，且小于所述锥形通孔的底面直径。设置定位柱的直径的大小，是为了在阳极底座与定位壳体螺接时，使定位柱位于锥形通孔内部，这种设置能够利用固定孔和锥形通孔的尖口同时对阳极进行固定，增加稳固性。
12.进一步地，所述定位柱顶部的外侧壁上开设有多道竖槽，且均与所述固定孔连通。由于锥形通孔的尖口直径小于定位柱的直径，设置多道竖槽则能够使定位壳体在下旋时，通过对定位柱产生的压力迫使多道竖槽箍缩，进而固定阳极。
13.进一步地，多道所述竖槽的高度均相等，且小于所述定位柱高度的一半。这样的设置能够提高支撑和固定阳极时的稳定性。
14.进一步地，所述阴极为环状阴极，且与所述阴极盘同心设置；所述阴极盘的中心位置处开设有第二通孔，所述阳极的顶端通过第二通孔穿过所述阴极。
15.进一步地，所述阴极与所述阳极通过金属丝连接。这种通过金属丝连接阴极和阳极的方式，相当于设置了一个断路开关，能够有效减少输出脉冲前沿的影响。
16.进一步地，所述金属丝为微米级金属丝。该金属丝的直径可根据预脉冲电流的大小设置，用于调整断路时间。
17.进一步地，所述阳极的顶端为锥形尖端。该锥形尖端能够易于产生高质量点源。
18.进一步地，所述阳极为钨阳极。
19.进一步地，所述阴极为石墨阴极。
20.本实用新型相比现有技术具有的有益效果：
21.1、本实用新型提供的一种闪光x射线照相二极管，可作为负极性脉冲功率装置的照相负载，通过巧妙利用阴极连接法兰、阳极连接法兰及阴极杆的连接关系实现负高压脉冲的输运，使得接地阳极与接收负高压脉冲的阴极间形成电压差，进而实现适用于负极性脉冲功率装置的杆箍缩二极管，克服了现有的杆箍缩二极管只能用于正极性脉冲功率装置的缺陷，拓展了负极性脉冲功率装置的应用场景，具有较高的实用价值。
22.2、本实用新型提供的一种闪光x射线照相二极管中的阳极通过固定组件进行固定，当固定组件中的定位壳体向下拧紧时，定位柱上的多道竖槽也会随之受压箍紧，进而固定阳极，同时，定位柱上固定孔还会对阳极进行防护，保证阳极不会受压崩裂。该固定组件不仅结构简单，稳固牢靠，而且成本低廉，操作简便。
23.3、本实用新型提供的一种闪光x射线照相二极管，阴极与阳极通过金属丝连接，构成电脉冲的初始回路，随着电流的增大，金属丝与阳极接触位置的等离子体会在洛伦兹力的作用下远离阳极，进而引发该电脉冲回路的断路。金属丝的设置能够减少负极性脉冲功率装置的输出脉冲前沿的影响，不仅易于形成更高品质的x射线点源，而且还能提高装置的广泛适用性，使本实用新型提出的二极管更适于被驱动。
附图说明
24.图1为本实用新型提供的一种闪光x射线照相二极管实施例的示意图；
25.图2为本实用新型图1实施例中阳极底座与定位柱的安装示意图；
26.图3为本实用新型图1实施例中定位柱的结构示意图；
27.图4为本实用新型图1实施例中定位柱的俯视图；
28.图5为本实用新型图1实施例中固定组件与阳极的连接示意图；
29.图6为本实用新型图1实施例中阴极、阳极与金属丝的连接示意图；
30.附图标记说明：
31.1-阴极连接法兰，2-阳极连接法兰，3-阴极杆，4-阴极盘，5-阴极，6-阳极，7-定位壳体，8-阳极底座，81-定位柱，811-固定孔，812-竖槽，9-金属丝。
具体实施方式
32.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步地说明。
33.本实用新型提供一种闪光x射线照相二极管，如图1所示，包括阴极连接法兰1和阳极连接法兰2，在本实施例中，阴极连接法兰1用于与负极性脉冲功率装置的阴极通过第一螺钉固定连接，以此实现负脉冲高压的传输，阴极连接法兰1顶部周向设置有多个阴极杆3，用于稳固支撑和传输负高压电脉冲，多个阴极杆3的顶端均穿过阳极连接法兰2连接有阴极盘4，在本实施例中，多个阴极杆3的两端分别与阴极连接法兰1、阴极盘4螺接，并且，阳极连接法兰2上设置有多个与阴极杆3配合的第一通孔，保证多个阴极杆3无法与阳极连接法兰2接触连接。该阴极盘4用于设置阴极5，该阴极5为石墨阴极。在本实施例中，负极性脉冲功率装置输出的负高压脉冲经阴极杆3加载至阴极盘4上的阴极5。同时，阳极连接法兰2用于与负极性脉冲功率装置的地电极通过第二螺钉固定连接。阳极连接法兰2顶部通过固定组件连接有阳极6，且阳极6的顶端穿过阴极5，使得阳极6与加载有负高压脉冲的阴极5间形成电压差，此时无需转换极性，即可直接用于负极性脉冲功率装置。该阳极6为钨阳极，其顶端为锥形尖端，以保证电子束箍产生高质量的点源。
34.固定组件包括阳极底座8和螺接在其外侧的定位壳体7，参照图2至图4，该阳极底座8的顶部设置有定位柱81，定位柱81的顶端面开设有固定孔811，该定位柱81顶部的外侧壁上开设有多道竖槽812，且均与固定孔811连通。如图5所示，该定位壳体7呈倒u型，其底部为开口且与阳极底座8螺接，其顶部为空心半球体且中部设置有柱体，该柱体的中心竖向开设有锥尖口朝上的锥形通孔，在其它实施例中，定位壳体7的顶部为实心半球体，实心半球体的中心竖向开设有锥尖口朝上的锥形通孔。并且，定位柱81的直径大于该锥形通孔的尖口直径，且小于该锥形通孔的底面直径。在本实施例中，当定位壳体7下旋时，该锥形通孔的尖口会使定位柱81顶部受压，进而使得定位柱81上的多道竖槽812箍缩，以此实现阳极6的固定。固定孔811的设置能够起到保护阳极6的作用，使得阳极6不至于因为受压过大而断裂。而且，为了保证定位柱81能够对阳极6实现箍缩固定，本实施例中定位柱上多道竖槽812的高度均相等，且小于定位柱81高度的一半，这样设置能够易于实现阳极6的支撑和固定。当然，本实施例仅作为一种优选实施例，在其它实施例中，多道竖槽812的高度也可以根据需求设置，只要能够实现阳极6的支撑和固定即可。
35.在本实施例中，阴极5为环状阴极，且与阴极盘4同心设置，阴极盘4的中心位置处还开设有第二通孔，阳极5的顶端通过第二通孔穿过环状阴极的中心位置，如图6所示，阴极5与阳极6通过金属丝9连接，构成电脉冲的初始回路，在本实施例中，金属丝9为微米级金属丝。在负极性功率脉冲装置输出的预脉冲和主脉冲开始阶段，金属丝9作为电流通道，电离后形成等离子体。随着电流的增大，金属丝9与阳极6接触位置的等离子体在洛伦兹力的作用下远离阳极6，进而引发该电脉冲回路的断路。这种设置不仅能够减小预脉冲的影响，增强点源质量，而且还能够陡化馈入的主脉冲前沿，获取较高的时间分辨率。此外，用户还能够根据预脉冲电流的大小改变所述金属丝9的根数或者直径，以调整断路时间。
36.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，对于本领域的普通专业技术人员来说，可以对前述各实施例所记载的具体技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型所保护技术方案的范围。