科學網—國內首個光陰極X射線管研製成功

2020-12-08 科學網

光陰極X射線管 中科院西安光學精密機械研究所供圖

 

本報訊（記者張行勇）近日，中科院西安光學精密機械研究所光電子學研究室聯合該所條紋相機工程中心，研製出國內首個光陰極X射線管。該光陰極X射線管出射X射線強度可調，能量範圍寬（1keV～100keV），脈衝寬度窄（可達皮秒量級），該技術成功打破其他國家技術壟斷。

傳統的X射線管採用熱陰極方式發射電子，電子再被高壓電場加速轟擊金屬靶產生X射線。由於熱陰極X射線管能耗高、電子束流強度與脈衝寬度調製困難，在某些特殊應用領域受到了極大限制。

而在光陰極X射線管中，電子發射單元由傳統的熱陰極改為對光敏感的光陰極，將X射線作為載波，將信息通過調製加載至X射線脈衝上並向外發送。實際上仍然是一種利用電磁波的通信手段，與微波通信、雷射通信等傳統通信方式本質上並無不同。但X射線頻率更高，單光子能量更大，將其應用於空間通信，對理論建模、核心元器件都提出了新要求。

「可以預見，空間X射線通信不僅僅是對微波與雷射通信的補充，在複雜的空間環境與特殊應用場合中，更是對傳統通信方式的顛覆性替代。」該項目研發負責人趙寶升介紹，X射線通信有傳統微波與雷射通信所不具備的優點，如X射線通信可在電磁屏蔽環境下正常工作、可用於超高速飛機通信和飛行器返回地球時進入黑障區的通信。

相關專家表示，未來，利用該技術有望實現通信速率Gbps量級的空間X射線通信應用，同時該技術還可應用於醫學動態CT、輻射定標和閃爍體餘輝測量等多個領域。

 

《中國科學報》 (2020-09-01 第1版 要聞)

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