陽極桿箍縮二極管（Rod Pinch Diode,RPD）作為X射線源產(chǎn)生重要部件,其具有較小焦斑和較高亮度,被認(rèn)為是1 MV～4 MV閃光X光機(jī)裝置最理想的二極管。然而,在RPD設(shè)計(jì)時(shí),如何評估RPD工作物理機(jī)制及離子流對其影響至關(guān)重要。為此,本論文以中能X光機(jī)研制為背景,研究RPD各個(gè)階段的物理特性,進(jìn)而建立用于描述各個(gè)階段工作過程的物理模型,在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)工作電壓為1 MV～4MV的RPD,并通過實(shí)驗(yàn)研究驗(yàn)證了理論模型。論文主要研究成果如下:（1）建立有限發(fā)射寬度陰極的雙極性空間電荷電流計(jì)算模型和磁絕緣階段具有離子效應(yīng)的層流模型。通過理論計(jì)算分析,研究了不同幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)及工作電壓對RPD內(nèi)離子、電子電流的影響。在此基礎(chǔ)上,給出了評估空間電荷階段離子電流與電子電流計(jì)算式,當(dāng)陰極寬度遠(yuǎn)大于AK間隙時(shí),離子、電子電流計(jì)算結(jié)果為無限長向內(nèi)發(fā)射的圓柱二極管理論計(jì)算結(jié)果一致;通過理論計(jì)算分析,給出了磁絕緣階段電子和離子數(shù)密度、速度沿徑向分布規(guī)律,以及電場和電位沿徑向分布規(guī)律。研究了不同條件下電子層平衡半徑的變化規(guī)律及其對RPD物理特性的影響。并給出了臨界電流系數(shù)與幾何結(jié)構(gòu)和電壓的變化規(guī)律。研... 

【文章來源】：中國工程物理研究院北京市

【文章頁數(shù)】：121 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究技術(shù)現(xiàn)狀
        1.2.1 閃光X光機(jī)
        1.2.2 二極管技術(shù)研究
        1.2.3 二極管中的離子流
    1.3 研究內(nèi)容
第二章 陽極桿箍縮二極管物理模型
    2.1 概述
    2.2 RPD結(jié)構(gòu)及類型和物理機(jī)制
        2.2.1 結(jié)構(gòu)及類型
        2.2.2 物理機(jī)制
    2.3 SCL階段理論模型
        2.3.1 雙極性流計(jì)算
        2.3.2 電子背散射對RPD影響
        2.3.3 有限發(fā)射寬度模型
    2.4 ML階段理論模型
        2.4.1 單粒子模型
        2.4.2 ML階段離子對RPD物理特性的影響
        2.4.3 電極等離子體擴(kuò)散
    2.5 本章小結(jié)
第三章 陽極桿箍縮二極管幾何參數(shù)及離子電流PIC模擬研究
    3.1 概述
    3.2 RPD粒子模擬模型及結(jié)果
        3.2.1 粒子模擬模型及電子、離子時(shí)空分布
        3.2.2 陰極盤厚度L
        3.2.3 陰陽極半徑比r_C/r_A
        3.2.4 陽極桿伸長長度L_(rod)
    3.3 離子流對RPD物理特性影響模擬研究
        3.3.1 不考慮離子電流時(shí)RPD工作過程模擬
        3.3.2 考慮離子電流時(shí)RPD工作過程模擬
    3.4 粒子模擬與理論模型結(jié)果對比分析
        3.4.1 臨界電流系數(shù)α
        3.4.2 PIC與理論計(jì)算結(jié)果對比分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 陽極桿箍縮二極管設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究
    4.1 實(shí)驗(yàn)裝置
    4.2 RPD物理設(shè)計(jì)及診斷
        4.2.1 RPD結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        4.2.2 電參數(shù)測試及標(biāo)定
        4.2.3 X射線輻射劑量測試
        4.2.4 X射線焦斑測試
        4.2.5 X射線能譜測試
    4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及與理論、模擬結(jié)果對比分析
        4.3.1 平均電極等離子體擴(kuò)散速度計(jì)算模型
        4.3.2 同心度對RPD物理及輻射特性影響
        4.3.3 X射線焦斑、能譜和劑量測試結(jié)果
        4.3.4 典型實(shí)驗(yàn)結(jié)果及與理論模型比較分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)
    5.1 研究內(nèi)容與結(jié)論
    5.2 論文創(chuàng)新點(diǎn)
    5.3 存在的問題及下一步工作計(jì)劃
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄 博士研究生期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文



本文編號：3180943