[发明专利]一种纳秒级分辨率的X射线二极管

说明书

技术领域

本发明涉及一种X射线二极管。

背景技术

传统应用于激光打靶X射线激光检测的X射线二极管，虽然具有时间响应快的优点(ps量级)，但其结构复杂，需要两个接头分别连接阴阳极直流偏压和示波器，它提供工作偏压的电路为一回路，测量电路为另一回路，所以X射线二级管内部结构相对复杂，外部输出至少有两个端子，而且工作时的偏压和真空度要求较高，分别为10^-3Pa、1000～3000V。

发明内容

为了解决现有的X射线二极管的结构复杂的问题，本发明提供了一种纳秒级分辨率的X射线二极管。

本发明由阳极金属网、阴极金属和偏压测量电路组成，所述的阳极金属网与阴极金属相对平行设置，偏压测量电路连接阴极金属，所述的偏压测量电路由第一电阻、第二电阻和电容组成，所述的第一电阻的一端连接阴极金属和电容的一端，电容的另一端连接第二电阻的一端，第二电阻的另一端接地，第一电阻的另一端作为偏压输入端和信号输出端。

本发明简化了普通X射线二极管的结构，其可在较低真空度和偏压下工作。

附图说明

图1是本发明的电路图。

具体实施方式

下面结合图1具体说明本实施方式，本实施方式由阳极金属网1、阴极金属2和偏压测量电路3组成，所述的阳极金属网1与阴极金属2相对平行设置，偏压测量电路3连接阴极金属2，所述偏压测量电路3由第一电阻R1、第二电阻R2和电容C组成，所述的第一电阻R1的一端连接阴极金属2和电容C的一端，电容C的另一端连接第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端接地，第一电阻R1的另一端作为偏压输入端和信号输出端；其中阴极金属为镀金铜片，直径为10～20mm；阳极金属网为铝网，两极间距为1～3mm，工作电压V为-400～-600V。所述的X射线二级管将提供偏压的支路和测量的支路合并为一路，输入输出只有一个端子，直接与X射线二极管的镀金阴极连接，采用一个串联在探测支路的电容C将直流偏压与探测示波器隔离，电容C对直流偏压相当于断路，而对于脉宽为几纳秒的X光激光入射到X射线二极管的金属阴极表面产生的光电流脉冲则相当于短路，此时直流高压只加在X射线二极管的金属阴极上，且光电流全部流入探测支路被示波器探测。本X射线二极管的结构简单、体积小，同时可操作性高。

X射线穿过阳极网打在阴极上产生光电子，光电子在阴阳极间强电场作用下向阳极运动，电子从阴极到阳极的运动时间称之为渡越时间(τ_x)，当阴阳极距离为h时，偏压为V，电子质量为m_e时：

而τ_x²＝2h²m_e/eV    (1)

由公式(1)可以看出，X射线二极管的上升沿响应时间τ_x与V^-0.5成反比，降低阴阳极偏压会使上升沿响应时间变长，但降低偏压可以降低X射线二极管对真空度的要求，为开展激光实验提供方便。采用-600V的偏压及2mm的阴阳极间距，则τ_x＝0.275ns。根据上升沿响应时间t_x的定义，从脉冲前沿的10％峰值时间处计算到90％峰值时刻为脉冲前沿响应时间，光电子的渡越时间即为X射线二极管输出脉冲的前沿时间，所以上升沿响应时间t_x≈0.8τ_x，则t_x＝0.22ns。0.22ns的响应时间不会对几十纳秒放电机制的X光能量测量产生影响，-600V的偏压及2mm的阴阳极间距却大大降低了对真空度的要求，真空度降为1×10^-1Pa。