[发明专利]一种大灵敏面X射线光谱平响应二极管探测器

说明书

本发明公开了一种大灵敏面X射线光谱平响应二极管探测器，X射线经复合滤片、阳极网入射光阴极产生光电子，光电子在极间电场作用下向阳极漂移，在输出回路中产生电流，电流信号通过锥形渐变传输线后进入射频同轴电缆座，再经高带宽电缆耦合至示波器记录，实现对X射线辐射功率的探测。与现有技术相比，本发明采用大直径的光阴极，使探测器接受的X射线辐射功率成倍增加，提高了输出信号强度；外壳与输出座设计成一体，减少了真空密封面，降低了环境大气通过密封面进入真空腔室的风险，提高了可靠性；本发明可对纳秒脉冲软X射线功率进行时间分辨的测量，在脉冲X射线探测领域具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于脉冲X射线探测领域，具体为一种大灵敏面X射线光谱平响应二极管探测器。

背景技术

X射线光谱平响应二极管是一种常用的时间分辨X射线辐射功率探测器，广泛用于惯性约束核聚变、Z箍缩和强场物理实验中。在现有技术中，X射线经复合滤片、阳极(栅网)入射金光阴极产生光电子，光电子在光阴极与阳极间电场作用下向阳极漂移，在输出回路中感生出电流，电流信号通过传输线尺寸变换的同轴锥形渐变线后进入同轴电缆座，再经高带宽电缆输入示波器记录。复合滤片是一种双层结构的Au薄膜，该滤片可对X射线光谱进行改造，将这种复合滤片与Au光阴极结合，可使探测对X射线的谱响应变得平坦，最终实现对X射线辐射流定量测量(A novel flat-response x-ray detector in the photonenergy range of 0.1-4keV，Z.Li,X.Jiang,S.Liu,T.Huang,J.Zheng,J.Yang,S.Li,L.Guo,X.Zhao,H.Du,T.Song,R.Yi,Y.Liu,S.Jiang,Y.Ding,Rev Sci Instrum,2010，81(7)，073504.Diagnosing x-ray power and energy of tungsten wire array z-pinchwith a flat spectral response x-ray diode,K.L.Wang,X.D.Ren,X.B.Huang,S.Q.Zhang,S.T.Zhou,J.K.Dan,J.Li,Q.Xu,K.Ouyang,H.C.Cai,B.Wei,C.Ji,S.P.Feng,M.Wang,W.P.Xie,J.J.Deng,Rev Sci Instrum,2015，86(11)113508.)。

还有另外一种技术，采用X射线透射式光阴极，该方案是将复合滤片与光阴极融为一体，这种光阴极是一种经过特殊设计，且采用光刻方法制备的双层Au薄膜结构，这种光阴极对X射线同样具有平响应特性。该技术中，光阴极位于阳极前方，光阴极产生的电子在极间电场的作用下向阳极漂移，在输出回路中产生电流，该电流信号经同轴渐变线和高带宽传输线后输入高速示波器记录，也可对X射线辐射流进行定量测量(一种透射式平响应软X射线辐射流测量装置，中国发明专利，2016，CN 205809318U)。

上述两种技术中，对X射线灵敏的光阴极面较小，一般为10mm，接受的X射线辐射功率较低，当辐射源强度较弱时，探测器输出信号微弱，常常被噪声信号所淹没，无法对X射线辐射流进行正常测量。另外，探测器光阴极座与前端外壳间采用紧固螺钉与密封圈相结合的方式进行真空密封，当操作人员装配不当时，环境中的大气常常会通过该密封面进入真空腔室，降低腔室内的真空度，影响探测器工作的可靠性。第二种技术中将复合滤片与阴极融为一体，阴极吸收紫外光能量产生的二次电子会从后表面溢出，容易受到紫外光的干扰。

发明内容

本发明的目的在于：本发明提供了一种大灵敏面X射线光谱平响应二极管探测器，解决了现有技术中探测器灵敏面小，所接受的X射线功率低，辐射源强度较弱时，探测输出信号微弱的问题。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种大灵敏面X射线光谱平响应二极管探测器，包括外壳，外壳内由前到后依次布置有阳极网和光阴极，光阴极的材质为黄铜，光阴极的前表面为抛光面，抛光面上设有Cr层，Cr层上设有Au层。