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专利号: 2017102706910
申请人: 深圳先进技术研究院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-12-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种利用X射线源装置防止在冷阴极X射线源测试与老化过程中持续打火的方法,所述X射线源装置包括三极式X射线源、真空腔、真空泵机组、阳极高压电源、栅极高压及脉冲驱动单元、真空环境监测单元和控制平台,所述三极式X射线源设置于所述真空腔内,由阴极、栅极和阳极组成,并且所述阳极高压电源经所述真空腔的第一法兰连接至所述三极式X射线源的所述阳极,所述栅极高压及脉冲驱动单元经所述真空腔的第二法兰连接至所述三极式X射线源的所述栅极,所述三极式X射线源的所述阴极接地,所述真空环境监测单元经所述真空腔的第三法兰连接至所述真空腔,所述真空泵机组经所述真空腔的第四法兰连接至所述真空腔,所述控制平台经通讯线缆分别连接至所述阳极高压电源、所述真空环境监测单元和所述栅极高压及脉冲驱动单元,并且所述阴极为生长在金属衬底上的碳纳米管,所述栅极与所述阴极之间的距离介于100μm和200μm之间,所述阳极采用具有介于10度和15度之间的倾角的钨靶,所述阳极与所述栅极之间的距离介于3厘米和8厘米之间;并且通过所述真空泵机组维持所述真空腔内的真空度介于10-6Pa与10-4Pa之间,所述方法的特征在于包括以下步骤:

首先,通过所述栅极高压及脉冲驱动单元把加载在所述三极式X射线源的所述栅极与所述阴极之间的持续高压调节为脉冲式高压,以降低打火时所述阴极与所述栅极之间的过长的接触时间;

其次,当打火现象产生时,所述真空腔内的残余气体发生电离,导致所述真空度急剧上升时,所述真空环境监测单元检测到所述真空腔内的真空度的变化情况,并反馈给所述控制平台,再由所述控制平台的上位机软件判断本次打火是否超过所述阴极的承受范围,当所述真空度的波动范围超过预定的阈值范围时,则由所述控制平台的上位机软件发送指令给所述阳极高压电源和栅极高压电源,暂停高压输出,当所述真空度恢复到所述预定的阈值范围时,先重启所述栅极高压电源的输出,然后使所述阳极的电压以逐步提升方式达到预设值,以有效地降低同时施加阳极高压和栅极高压的瞬间发生再次打火的概率。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述栅极高压及脉冲驱动单元包括栅极高压电源和脉冲驱动单元,且所述脉冲驱动单元的第一端与所述真空腔连接,第二端与所述栅极高压电源连接,并且第三端与所述控制平台连接;

所述栅极高压电源的一端与所述脉冲驱动单元的第二端连接,而所述栅极高压电源的另一端与所述控制平台连接。

3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于:所述栅极与所述阴极之间的距离为100μm,所述真空度为10-5Pa,所述阳极与所述栅极之间的距离为5厘米。

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述脉冲驱动单元采用自行设计的电路,包括低压脉冲驱动模块和高压切换模块,所述低压脉冲驱动模块用于产生高压切换模块的驱动信号,所述高压切换模块用于把所述栅极高压电源持续输出高压调节为脉冲式输出;

所述阴极经所述真空腔引出后接地。

5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述真空泵机组由前级机械泵和分子泵组成,以用于维持所述真空腔的真空环境,在所述阳极高压电源和所述第一法兰之间串联有高压电阻,所述栅极高压及脉冲驱动单元和所述第二法兰之间串联有高压电阻,所述高压电阻为玻璃釉棒状高压电阻器。

6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于:所述真空环境监测单元包括真空计和真空电离规管,所述真空电离规管的测量端经所述第三法兰嵌入所述真空腔中,引出的电极端连接所述真空计。

7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述控制平台与所述阳极高压电源、所述栅极高压及脉冲驱动单元、以及真空检测单元进行通讯连接,并且所述控制平台采用LabVIEW上位机软件进行集成控制。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的防止在冷阴极X射线源测试与老化过程中持续打火的方法,其特征在于整个过程采用动态反馈调节进行自动控制,以有效地避免持续打火导致的阴极损坏,并减少人员操作时间,其中,工作时先开启所述真空泵机组的前级机械泵,由该机械泵将所述真空腔的真空度抽排至介于0Pa和100Pa之间,然后再开启所述真空泵机组的分子泵,经过一段时间的抽取维持所述真空腔的真空度在介于10-6Pa与10-4Pa之间。