160 kV碳纳米管阴极分布式X射线管研制及应用探讨

介绍具有多个焦点的160 kV碳纳米管阴极分布式X射线管的研制工作及无损检测初步应用。基于Opera-3D软件对线阵列布置多焦点的模拟仿真,设计了多阴极—阵列聚焦—阳极结构,研究了45个碳纳米管阴极阵列的恒流发射特性以及多焦点的各焦点尺寸一致性。该射线管阳极电压160 kV,阳极电流15 mA,可长时间连续稳定工作于2.4 kW大功率状态,45个碳纳米管阴极工作于恒流状态时,各阴极控制电压的差异可反映其一致性,测得标准差为5.2%,45个焦点的平均焦斑尺寸为1.09 mm×1.22 mm,与模拟计算结果相符,且标准差为0.02 mm×0.06 mm,具有较好的一致性。该分布式X射线管以多焦点可编程脉冲发射的方式工作,在较小焦点状态实现大功率运行,通过线对卡测试具备较高的分辨率,对小型发动机进行多个视角的静态层析快速成像测试,可获得相比传统单点DR检测更丰富的结构信息。

苯基异硫氰酸酯类液晶材料的稳定性

苯基异硫氰酸酯化合物可制成向列相液晶材料。这类材料不仅具有高双折射率,还具有低黏度的特性,在液晶光学器件中应用时可实现快速响应。然而,这类液晶材料存在稳定性问题,导致其制成的液晶器件无法长时间稳定运行。本文研究发现,在加速老化实验中,100℃处理1000 h后,该材料的双折射率下降了8.5%。通过高效液相色谱法和质谱法分析,确认羟基化合物会引起异硫氰酸酯基团的离解,导致材料稳定性欠佳。最后,在设计的无水环境下进行老化实验,结果显示材料的降解程度大幅降低,在相同条件下双折射率仅下降1.1%。本研究为这类材料的应用提供了重要的指导方案。

离子轰击二次发射电子枪束流引出问题的仿真与实验研究

为应对电子束荧光技术对电子枪的需求,本文开展了离子轰击二次发射电子枪的研究工作。首先介绍了离子轰击二次发射电子枪的工作原理,将工作过程划分为离子产生及引出、二次电子产生和引出两个部分并展开理论分析;基于辉光放电原理建立了简化的空气放电仿真模型,利用Comsol软件获得了正离子密度及其分布;对于加速室内的二次电子发射过程采用静电聚焦的方式聚焦电子束,利用Comsol软件基于Nelder-Mead算法获得二次电子引出的最佳结构参数;最后,搭建了电子枪原理样机,实验结果表明:采用空气作为工作气体,利用气体放电产生的正离子轰击金属铝使其发射二次电子,最终获得了加速电压为20 kV,束流强度为16 mA的电子束,完成了此类电子枪的原理验证并为性能提升工作奠定基础。

碳纤维阴极发射均匀性的实验研究

分别用自制浸渍碘化铯(CsI)针式环状碳纤维阴极和环状不锈钢阴极所产生的电子束轰击尼龙目击靶,研究碳纤维阴极发射均匀性。在碳纤维阴极电子束轰击的目击靶上得到了均匀的烧蚀痕迹,而不锈钢阴极电子束轰击的目击靶上烧蚀痕迹不均匀,表明碳纤维阴极发射电子束的均匀性优于不锈钢阴极。分析认为两阴极不同的发射机制及其所特有的材料性质和结构导致其发射电子束均匀性的差异。用光学显微镜和电子显微镜对不锈钢阴极尖端和碳纤维阴极尖端和侧面进行扫描,发现不锈钢阴极仅尖端处被烧蚀,而碳纤维阴极尖端和侧面都有烧蚀痕迹,验证了碳纤维阴极由场发射和表面闪络共同作用的发射机制的假设分析。

液晶器件制备虚拟仿真实验平台的设计与教学实践

针对液晶器件制备实验设备多、成本高、安全隐患大、实验时间长等问题,采用client/server和browser/server混合架构建设了液晶器件制备虚拟仿真实验平台,该实验平台高度仿真了液晶器件制备的完整过程.平台同时建立了实验预习、虚拟操作练习和项目考核的多维度、全过程考核评价方法.从实践教学效果来看,平台的建设能够使学生系统掌握液晶器件制备流程,提高了学生自主学习能力、操作能力和创新能力.

基于条件生成对抗网络的实验室红外监控系统

实验室作为科研基地,其中存储了很多珍贵的资料和危险物品,因此,进行安全监控是十分必要的。在此背景下,设计一种基于条件生成对抗网络的实验室红外监控系统。借助B/S三层架构设计系统框架,分为采集层、网络层和应用层,将MySQL作为支撑,设计数据库。以STC89C52单片机为核心,主控各个外围硬件,搭建系统硬件。以ZigBee技术为基础组建系统的无线传输网络,用于远程传输。设计监控系统功能单元,通过采集单元采集实验室红外图像并利用预处理单元对实验室红外图像实施去噪、亮度调节、图像分割预处理,基于条件生成对抗网络(cGAN)设计异常识别单元,判断监控图像中是否存在异常情况并以此为依据进行预警。结果表明:系统对异常的监控结果与真实情况一致,由此证明了所设计的监控系统性能较高。

影响电晕检测仪用紫外像增强管成品率因素分析

总结归纳了影响电晕检测仪用紫外像增强管成品率的因素,分析了器件不合格原因和机理,针对问题采取了有效的优化措施,较好地提升了紫外像增强管成品率,降低了生产成本,有利于促进产品的推广应用。

C波段高梯度加速结构样机研制

本文介绍了C波段高梯度加速结构研制的内容,通过采用低群速度、4π/5工作模式、等梯度结构、拱形腔和大束流孔径设计方法、创造性的内水冷可调谐腔体结构、悬挂式焊接方法等技术,实现了国内第一支C波段高梯度加速结构段的工程应用,在束流试验中获得了50.8 MV/m的世界最高C波段带束加速梯度。

阴极直径100mm像增强器设计与研制

设计研制一种用于宽量程扫描相机的大工作面积、高空间分辨像增强器,实现对扫描相机大面积输出图像的增强,用以解决输出图像与CCD记录系统的直接耦合匹配问题,克服了采用光纤光锥或透镜耦合到小面积像增强器时光能利用率太低的问题.对像增强器样管的实验测试结果表明,像增强器输入面积直径大于100 mm,输出图像直径30 mm,放大倍率为0.33.中心空间分辨率达30 lp/mm,边缘空间分辨率达25 lp/mm,几何畸变不大于10%.试验结果与理论设计吻合良好,性能指标满足设计要求.

银纳米线对光驱动液晶显示器擦写时间的影响

光驱动液晶显示器(Optically Driving Liquid Crystal Display,ODLCD)是通过利用目标光轴排列以线偏振信息的形式写入光取向层,进而引导液晶微区取向技术的一种新型液晶显示器。ODLCD不仅具有功耗低的显著性优点,而且可以利用偏振光对信息进行擦除和改写。但由于目前ODLCD存在擦写时间较长这一缺点,限制了其在实际中的应用。为了降低ODLCD的擦写时间,本文通过在液晶中掺入液晶单体RM257和银纳米线(AgNWs)并在电场下发生光交联,探究了不同浓度(质量分数)RM257和AgNWs对ODLCD擦写时间的影响。实验结果表明,RM257和AgNWs都对ODLCD的擦写时间有着较显著的影响,在RM257浓度为12%和AgNWs浓度为1%时,ODLCD的擦写时间较短。该研究改善了ODLCD的擦写时间性能,对其在实际中的应用具有一定的研究价值。

纳米碳管阴极的场致发射显示研究

以热化学气相沉积法制备的多壁纳米碳管为场发射材料 ,采用一种简易的喷涂法将其制备为场发射阴极 .首先 ,将纯化后的纳米碳管与乙醇和丙酮溶液 (体积比为 9∶1 )进行混合 ;然后用喷枪将经过超声处理的悬浊液喷涂在具有ITO薄膜的玻璃基底上 ,制备了 30mm× 2 0mm大小的纳米碳管阴极 ,并进行了场致发射特性实验 ,制作了场发射显示板 .该二极结构的场发射开启场强为 3 2V/ μm ,发射电流密度可达 3A/m2 .此显示板具有稳定的发射电流和很高的亮度 。

三腔谐振腔渡越时间效应的小信号分析

以小信号条件下入射相位为 ｈ０ 的单个电子在驻波电场中的运动为基础，研究了电子束在三腔谐振腔 ｃ 模驻波场中的渡越时间效应，导出了三腔谐振腔的电子负载电导的表达式，讨论了三腔谐振腔中束波能量交换情况。

磁聚焦分幅变像管空间分辨特性

针对磁聚焦分幅变像管短磁透镜个数与微通道板(MCP)面曲率、成像范围、旋转角度之间的关系,采用蒙特卡罗方法、有限差分法和有限元法,分别对单磁透镜、双磁透镜和三磁透镜3种磁聚焦分幅变像管的空间分辨特性进行理论和实验研究。仿真结果表明,磁聚焦分幅变像管的短磁透镜个数越多,成像面曲率越小,像面越接近平面;随着短磁透镜个数的增加,成像范围也逐渐增大;同时,在MCP面落点位置处电子的旋转角度随着短磁透镜个数的增加而减小。采用3个磁透镜时,在阴极面直径36 mm内,磁聚焦分幅变像管空间分辨力为10 lp/mm。

热超声键合换能系统阻抗/导纳模型

采用等效电路方法建立换能系统的阻抗/导纳集总参数模型,包含各子部分的材料特性、尺寸、系统损耗因子、谐振频率、激励电信号以及不同负载下系统阻抗和导纳等动力学特性。以无键合工具与有键合工具两种不同负载为例计算得到,在100kHz范围内系统包含4阶轴向谐振频率:相比于无键合工具条件,有链合工具负载条件下的各阶谐振频率增大,其电阻值增大,电导值降低。阻抗分析仪试验与有限元分析结果均验证系统阻抗/导纳模型的正确性。

像增强器增益对输出信噪比影响的分析

针对传统上像增强器输出信噪比测试条件的不完备性,阐述了亮度增益对输出信噪比的影响,在不同增益条件下利用设计的像增强器信噪比测试仪对输出信噪比进行了测试,验证了在输出信噪比测试中亮度增益标定的必要性。

基于频率灵敏度方法的超声键合换能器结构优化

针对超声换能器设计上存在的双共振峰或多共振峰等常见问题,提出了一种基于频率灵敏度方法的换能器结构优化设计方法。以芯片键合超声换能器为例,采用模态频率灵敏度的方法,通过最小量地修正变幅杆的直径,实现轴向工作频率与其他非工作频率的分离,有效地抑制了工作频率附近杂散的非工作模态对自身模态的干扰,确保在工作状态下换能器被驱动在单一的工作频率,从而提高了超声能量输出的稳定性。

基于PFN-Marx技术的200keV脉冲X射线源设计与实验

基于PFN-Marx技术路线研制了200 kV脉冲驱动源,采用了超前触发技术,实现了在40Ω水电阻负载上输出电压约200 kV、前沿约25 ns、脉冲宽度约62 ns的脉冲高压。设计了工作电压为200 kV的“Washer-Needle”型二极管,在二极管电压210 kV、电流5 kA条件下,输出X射线脉冲宽度约40 ns,X射线焦斑直径1.2 mm,1 m处照射剂量约15 mR。

X射线管结构与焦斑关系研究

X射线管是X射线机的心脏,是产生X射线的源泉[1]。其焦斑大小及分布对整机图像清晰度起着决定性的作用。通过对X射线管结构特点、焦斑产生机理、电极结构与焦斑相关性实验的测试数据及理论分析等多方面的论述,探讨了X射线管结构尺寸对焦斑的影响。通过系列实验及理论分析表明:X射线管阴极结构对焦斑有巨大的影响。借助计算机模拟仿真计算,合理设计阴极结构,能够获取大小适中、分布均匀的焦斑,从而达到改善X射线机图像清晰度的目的。

“纳米冷阴极原理、材料与器件”专辑征稿启事

客座主编:张宇,教授,博士生导师,中山大学,长期从事真空微纳电子学和碳基纳米材料与器件研究。近五年以第一或通讯作者在IEEE TED、Carbon、ACS AMI等期刊发表学术论文18篇、中国发明专利10余项,.承担和参与多项国家重大科学研究计划子课题项目和国家自然基金面.上项目,担任多个SCI期刊审稿人,担任《真空电子技术》青年编委。

芯片键合换能系统中接触界面的影响分析

接触界面对超声能量传递与振动特性的影响是各类压电换能器的共性问题。在超声芯片封装领域,各子部分之间的接触界面是影响系统超声能量传递的强非线性因素,直接影响芯片与基板的键合质量。该文通过有限元法与激光多谱勒测振仪等技术,获得系统中接触界面对超声能量传递与振动特性的影响规律,发现不合理的接触界面会引发系统多模态与频率混叠效应、超声能量输出不稳定、系统迟滞响应等,导致键合强度下降、芯片与基板倾斜、键合效率下降等封装缺陷。研究结果对理解超声键合与系统设计具有指导意义。