脉冲硬X射线能谱软化方法数值分析

基于轫致辐射原理,提出了通过轫致辐射靶优化设计软化脉冲硬X射线能谱的方法。采用MCNP程序模拟了复合薄靶和反射靶的输出参数,分析了复合薄靶中转化靶和电子吸收材料厚度对脉冲硬X射线能谱、转换效率以及透射电子份额的影响;给出了反射靶透射和反射X射线能谱、转换效率的差异及其随电子入射角度的变化规律。根据模拟结果分析了两种方法的可行性,并进行了实验验证,为轫致辐射靶的优化设计提供参考。

一台基于串级二极管技术的高强度脉冲硬X射线源

介绍了利用串级二极管产生高强度脉冲硬X射线的方法及其辐射场参数。以“闪光二号”加速器为平台,通过适应性改造,产生快前沿电压脉冲;研制了两级阻抗1Ω串级二极管,通过串联分压降低二极管端电压、各级二极管电子束独立打靶在空间叠加形成高强度均匀辐射场。解决了悬浮电极绝缘支撑、二极管阴极均匀发射等技术难题,实现了串级二极管的稳定工作。在总电压约700 kV、电流约310 kA条件下,X射线平均能量87 keV,500 cm^(2)上的平均能注量36 mJ/cm^(2),剂量均匀性(最大值比最小值)达到2∶1。

脉冲硬X射线能注量测量系统结构设计

确定了利用全吸收法测量硬X射线能注量的技术方案,阐述了能注量测量的基本原理。结合实际测量环境,选择光电管和高密度硅酸镥闪烁体作为测量系统,分析了各个测量组件参数的影响因素。利用蒙特卡罗程序模拟了硬X射线在闪烁体中能量沉积的轴向分布,并计算了光子的透射率,据此确定了硅酸镥闪烁体的厚度为20mm。完成了准直系统和电磁屏蔽系统的设计,增加了信噪比。

200 keV脉冲硬X射线源能谱测量技术

根据基于吸收法的脉冲硬X射线能谱测量的基本原理,以12路Si-PIN探测器阵列及吸收片为测量核心部件,完成了能谱仪的结构设计,并对主要参数进行了实验标定。实验测量了真空环境下大面积脉冲硬X射线源加速器产生的射线强度,获得了不同衰减程度的实验波形。结合不同能量的射线经不同厚度的吸收片后在探测器阵列上的能量沉积,通过解谱获得了脉冲硬X射线的能谱,射线能量最高约为200 keV,平均能量约为51.9 keV。本文能谱测量技术丰富了脉冲射线辐射场参数测量手段,为进一步发展脉冲硬X射线束流诊断研究提供了技术支撑。

15～600 keV脉冲硬X射线能谱测量

介绍了基于吸收法的脉冲硬X射线能谱测量的基本原理及设计思路,完成了探测器及吸收片的选型,设计了射线准直系统,研究了散射对测量的影响,以12路PIN探测器阵列及铜、铝吸收片为测量核心部件研制了脉冲硬X射线能谱测量系统。实验测量了真空环境下"闪光二号"加速器串级二极管产生的脉冲硬X射线强度,获得了不同衰减程度的实验波形,通过解谱获得了脉冲硬X射线的能谱,光子最高能量约600 keV,平均能量约89.1 keV,与理论计算的结果比较符合。

脉冲硬X射线能注量测量技术

阐述了全吸收法测量脉冲硬X射线能注量的基本原理,选择了光电管配合硅酸镥(LSO)闪烁体作为探测系统的核心部件,研制了脉冲硬X射线能注量测量系统.利用该系统测量了"闪光二号"加速器产生的脉冲硬X射线强度,结合灵敏度的实验标定结果,计算得到了脉冲硬X射线的能注量.在连续5发次的实验中,能注量平均测量结果为35.9 mJ/cm^2,根据实测剂量和能谱计算得到的能注量为39.8 mJ/cm^2,两者的结果比较一致.

强脉冲硬X射线产生技术及应用

强脉冲硬X射线是电子学系统抗辐射性能评估和加固不可或缺的模拟环境,另外作为一种闪光照相光源,在冲击动力学、弹道学研究领域发挥着不可替代的作用.本文总结了西北核技术研究所近年来强脉冲硬X射线的产生技术研究进展、发展趋势和应用前景,梳理了突破的核心关键技术和取得的重要进展.基于强束流物理认识和先进负载技术的进步,在大面积脉冲硬X射线方面,已经产生了辐照面积2000 cm^(2),能注量36 mJ/cm^(2)的辐射场,在系统电磁脉冲研究中发挥重要作用,并形成了产生数百毫焦大面积高强度脉冲硬X射线的技术能力;在闪光照相光源方面,发展了系列小焦斑二极管技术,在多脉冲、多分幅、多视角光源技术取得突破.这些研究成果为国防尖端科学技术研究与高新装备研制提供了支撑.

强流电子束轫致辐射复合薄靶设计

针对目前脉冲硬X射线源能谱硬、辐照面积小、辐射场电子份额高无法开展系统电磁脉冲效应实验研究的技术难题,提出了采用复合薄靶软化脉冲硬X射线能谱、降低电子份额的方法。采用MCNP程序数值模拟了电子和光子在不同材料中的输运规律,分析了复合靶结构和材料厚度对X射线能谱、电子份额的影响。以"闪光二号"加速器为电子束源,设计了复合薄靶、X射线窗。实验得到的X射线参数:平均能量121keV;均匀性2∶1情况下,700cm2平均剂量40rad(Si),500cm2平均剂量170rad(Si);光子数与电子数的比值大于103,可以开展系统电磁脉冲效应初步实验研究。

串级二极管工作过程的电路分析

介绍了利用串级二极管产生大面积脉冲硬X射线的基本原理,建立了串级二极管的等效电路模型,分析了二极管串联工作过程,通过模拟计算给出了串级二极管工作过程的影响因素。串级二极管分压过程分为电容分压、阻抗和容抗分压、真空击穿后动态平衡及阻抗分压四个阶段,二极管电容和真空击穿电压是影响二极管串联初始阶段分压的主要因素,二极管的阻抗变化过程和二极管间隙的击穿时间差决定二极管分压的一致性。