CN103871832A - 一种极紫外脉冲发生调制器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种极紫外脉冲发生调制器，包括：电子源、调控栅极、聚焦电极和阳极靶；其中，电子源产生电子，调控栅极对电子源所产生电子的强度进行调控，形成电子脉冲；聚焦电极所形成的电场将电子脉冲聚焦；所述阳极靶加速电子脉冲，所述电子脉冲最终轰击阳极靶，生成极紫外脉冲射线；所述极紫外脉冲射线的波长范围在10nm-200nm。

Description

一种极紫外脉冲发生调制器
技术领域
本发明涉及无线通信领域，特别涉及一种极紫外脉冲发生调制器。
背景技术
无线通信的研究应用已涵盖无线电波、微波到红外、可见光、紫外等电磁波范围，目前在X射线天文学的观测技术带动下，美国和中国都在开展空间X射线通信的应用研究。理论上X射线通信具有方向性好、传输距离远、保密性强、不受空间环境电磁干扰、通信频带宽等众多优点，但是X射线由于光子能量高，准直发射和聚焦收集难度极大，尤其是轻量化、小体积的准直或者聚焦系统短期内还难以突破，这些障碍限制了其往实用化方向发展。极紫外射线相比X射线能量要低一些，但作为通信信息载体具有同X射线一样的优点。由于其波长集中在10-200nm范围，可以采用常规的抛物面或者卡塞格林的望远镜结构进行聚焦和高度准直，相比X射线，极紫外通信是一种更易实现的新型远距离通信手段。
极紫外脉冲发生调制器是极紫外通信的最核心单元。目前实验室使用的极紫外光源可以分为激光光源、PENNING光源、空心阴极管等，但这些光源体积较大，运行复杂，且寿命有限，不易实现高频调制，不适合用作通信光源。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的极紫外光源体积较大、运行复杂、寿命有限等缺陷，从而提供一种体积小、功耗低、产率高的极紫外脉冲发生调制器。
为了实现上述目的，本发明提供了一种极紫外脉冲发生调制器，包括：电子源1、调控栅极2、聚焦电极3和阳极靶4；其中，
所述电子源1产生电子，所述调控栅极2对所述电子源1所产生电子的强度进行调控，形成电子脉冲5；聚焦电极3所形成的电场将电子脉冲5聚焦；所述阳极靶4加速电子脉冲5，所述电子脉冲5最终轰击阳极靶4，生成极紫外脉冲射线；
所述极紫外脉冲射线的波长范围在10nm-200nm。
上述技术方案中，所述电子源1采用钨丝热电子源或碳纳米技术冷电子源或六硼化镧中的一种实现。
上述技术方案中，所述调控栅极2的中部开有用于穿过所述电子源1所发射电子的孔；所述调控栅极2通过加载正电压或负电压形成电子脉冲5。
上述技术方案中，所述聚焦电极3为单块柱形电极，所述单块柱形电极的中部开有用于穿过所述电子源1所发射电子的孔。
上述技术方案中，所述聚焦电极3为一组环形电极；所述一组环形电极包括多个电极，这些电极按照电子向阳极靶4飞跃的方向依次排列，各个电极的中部开有用于穿过所述电子源1所发射电子的孔。
上述技术方案中，所述阳极靶4与高压电源相连。
上述技术方案中，所述阳极靶4为斜面体。
本发明的优点在于：
1.本发明的极紫外脉冲发生调制器可用于极紫外无线通信，并且有利于通信波段的高度准直，便于光子的远距离传输。
2.本发明的极紫外脉冲发生调制器采用能量电子打靶的方式产生极紫外脉冲，这种方式产生极紫外光子效率高，而且发生器体积小、功耗低。
3、本发明的极紫外脉冲发生调制器通过调整栅极电压产生脉冲极紫外射线，方便操作，控制简单。
5、本发明的极紫外脉冲发生调制器具有电子聚焦功能，有利于减小极紫外发光点的尺寸，有利于减小准直发散度。
6、本发明的极紫外通信脉冲发生调制器中的阳极靶采用斜面体，便于极紫外光源输出，避免结构材料对极紫外的吸收或者阻挡作用。
附图说明
图1是本发明的极紫外脉冲发生调制器在一个实施例中的结构示意图。
图面说明
1 电子源    2 调控栅极
3 聚焦电极   4 阳极靶
5 电子脉冲
具体实施方式
现结合附图对本发明作进一步的描述。
本发明中所涉及的极紫外脉冲射线的波长范围在10nm-200nm。
参考图1，本发明的极紫外脉冲发生调制器包括：电子源1、调控栅极2、聚焦电极3和阳极靶4；其中，所述电子源1产生电子，所述调控栅极2对电子源1所产生电子的强度进行调控，形成电子脉冲5；聚焦电极3所形成的电场将电子脉冲5聚焦，以减小电子脉冲5入射到阳极靶4的作用面积；所述阳极靶4与高压电源相连，其与电子脉冲5之间相互作用，从而加速电子脉冲5，所述电子脉冲5最终轰击阳极靶4，生成极紫外脉冲射线。
下面对极紫外脉冲发生调制器中的各个部件做进一步的说明。
所述电子源1采用钨丝热电子源或碳纳米技术（CNT）冷电子源或六硼化镧中的任意一种实现。
所述调控栅极2成中间开孔的环形，所述电子源1发出的电子可穿过调控栅极2中部的开孔向阳极靶4飞跃。所述调控栅极2对电子源1所产生电子的强度进行调控是指能够控制电子源1所发生电子是否向阳极靶4飞跃。该调控过程通过所述调控栅极2加载正电压或负电压实现。当加载正电压时，加速电子，形成电子脉冲5；当加载负电压时，可阻止电子往阳极靶4飞跃。调控栅极2上所加载的正电压与负电压的变换频率决定了最后生成的极紫外脉冲射线的频率。
在图1所示的实施例中，所述聚焦电极3为一组环形电极，该组环形电极包括多个电极，这些电极按照电子向阳极靶4飞跃的方向依次排列，各个电极的中部有开孔，电子源1发出的电子穿过这些孔向阳极靶4飞跃。在其他实施例中，所述聚焦电极3也可以为单块柱形电极，所述单块柱形电极的中心也开有供电子穿过的孔。
所述阳极靶4为斜面体，其采用金属材料制成，如钨、铝、硅或其他金属材料。
本发明的极紫外脉冲发生调制器的工作过程为：
电子源1加电发射电子。如果调控栅极2加负电压，其电场就会阻止电子往阳极靶飞跃，从而无极紫外射线产生。如果调控栅极2加正电压，电子源1发射的电子就会被调控栅极2的电场偏转过来，并加速轰击阳极靶4，进而产生极紫外射线。所以可以通过调控栅极2电压的变化来产生需要的极紫外脉冲及脉冲频率。被调控栅极2吸引的电子在聚焦电极3的作用下，汇聚成微米级后打到阳极靶4的斜面上，电子通过韧致辐射和特征激发等物理过程产生极紫外射线。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种极紫外脉冲发生调制器，其特征在于，包括：电子源（1）、调控栅极（2）、聚焦电极（3）和阳极靶（4）；其中，
所述电子源（1）产生电子，所述调控栅极（2）对所述电子源（1）所产生电子的强度进行调控，形成电子脉冲（5）；聚焦电极（3）所形成的电场将电子脉冲（5）聚焦；所述阳极靶（4）加速电子脉冲（5），所述电子脉冲（5）最终轰击阳极靶（4），生成极紫外脉冲射线；
所述极紫外脉冲射线的波长范围在10nm-200nm。
2.根据权利要求1所述的极紫外脉冲发生调制器，其特征在于，所述电子源（1）采用钨丝热电子源或碳纳米技术冷电子源或六硼化镧中的一种实现。
3.根据权利要求1所述的极紫外脉冲发生调制器，其特征在于，所述调控栅极（2）的中部开有用于穿过所述电子源（1）所发射电子的孔；所述调控栅极（2）通过加载正电压或负电压形成电子脉冲（5）。
4.根据权利要求1所述的极紫外脉冲发生调制器，其特征在于，所述聚焦电极（3）为单块柱形电极，所述单块柱形电极的中部开有用于穿过所述电子源（1）所发射电子的孔。
5.根据权利要求1所述的极紫外脉冲发生调制器，其特征在于，所述聚焦电极（3）为一组环形电极；所述一组环形电极包括多个电极，这些电极按照电子向阳极靶（4）飞跃的方向依次排列，各个电极的中部开有用于穿过所述电子源（1）所发射电子的孔。
6.根据权利要求1所述的极紫外脉冲发生调制器，其特征在于，所述阳极靶（4）与高压电源相连。
7.根据权利要求1所述的极紫外脉冲发生调制器，其特征在于，所述阳极靶（4）为斜面体。
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