CN209312708U - 一种x射线分幅相机分幅变像管 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种X射线分幅相机分幅变像管。包括输入光窗、光阴极、MCP倍增器、输出荧光屏及不锈钢管壳，输入光窗材料为铍；光阴极采用反射式CsI光阴极；CsI光阴极以MCP倍增器为衬底；不锈钢管壳与输入光窗及输出荧光屏组件采用激光焊接密封。解决了现有X射线分幅相机阴极灵敏度低、增益不稳定等技术难题，该分幅变像管不仅可以有效改善分幅相机的增益稳定性、可靠性，还极大提高分幅相机的灵敏度。
Description
技术领域
本实用新型属于超快诊断技术领域，涉及一种X射线分幅相机技术，尤其涉及一种X射线分幅相机分幅变像管。
背景技术
X射线分幅相机作为一种两维图像测量装置，广泛用于X射线谱的超快现象诊断，已经成为惯性约束核聚变(ICF)，高能高密度物理(HEDP)、Z箍缩(Z-Pinch)等研究领域的标准诊断设备。然而现有X射线分幅相机采用金光电阴极及开放式结构，金阴极量子效率低下，这严重影响了分幅相机的探测灵敏度及动态范围，而开放式结构使分幅变像管内部关键器件易受环境污染，导致其增益不稳定、可靠性差。
实用新型内容
针对现有X射线分幅相机阴极灵敏度低、增益不稳定等技术难题，本实用新型提供一种基于CsI阴极的密封式分幅变像管，基于CsI阴极的密封式分幅变像管不仅可以有效改善分幅相机的稳定性、可靠性，还极大提高分幅相机的灵敏度。
本实用新型的技术解决方案是提供一种X射线分幅相机分幅变像管，其特殊之处在于：包括管壳组件、输入光窗组件、MCP组件及输出荧光屏组件；
上述管壳组件包括管壳及设置在管壳外壁的射频接插件与高压接插件；
上述MCP组件包括MCP倍增器及设置在MCP倍增器上表面的反射式CsI阴极；上述MCP组件沿管壳径向固定在管壳内部；MCP组件与射频接插件电连接；
上述输入光窗组件及荧光屏组件分别与管壳的两个端部密封连接，将MCP组件封装在管壳内部。
进一步地，上述MCP组件还包括阻抗匹配板与蒸镀在MCP倍增器上表面的导电基底，上述反射式CsI阴极蒸镀在导电基底上；
阻抗匹配板表面设有与MCP倍增器微带线匹配的微带线，采用压接方式与MCP微带线连通。
进一步地，上阻抗匹配板采用陶瓷材料为基板，导电基底厚100nm，CsI光阴极厚度100nm。
进一步地，上述输入光窗组件包括铍膜组件、可伐支架及铍窗转接板；上述铍窗转接板为环状，其外周面与管壳密封固连；上述可伐支架为圆形、网状结构，其外周面与铍窗转接板的内周面固连；上述铍膜组件固定在可伐支架上表面。
进一步地，上述铍膜组件包括两片矩形铍膜，两片矩形铍膜对称设置在可伐支架上；铍窗口厚度约100μm。
进一步地，上述输出荧光屏组件包括荧光屏、可伐圈及荧光屏转接板；上述荧光屏转接板为环状，其外周面与管壳密封连接；上述可伐圈为环状，其外周面与荧光屏转接板的内周面密封连接；上述荧光屏为圆形，其外周面与可伐圈内周面密封连接。
进一步地，上述管壳组件还包括无氧铜管捏封口；无氧铜管捏封口包括无氧铜管，上述无氧铜管与管壳钎焊固定。
进一步地，管壳、铍窗转接板、荧光屏转接板均为不锈钢材料，铍窗转接板、荧光屏转接板通过激光焊接的方式与管壳密封连接；
铍膜通过激光焊接方式固定在可伐支架上，可伐支架与铍窗转接板采用激光焊接密封连接，
可伐圈与荧光屏转接板采用激光焊方式密封焊接，荧光屏采用钎焊的方式与可伐圈密封焊接。
进一步地，管壳内部还设有MCP支架，MCP组件阻抗匹配板固定在MCP支架上。
本实用新型的有益效果是：
1、密封式分幅变像管结构使分幅相机采用高量子效率CsI光电阴极成为可能，从而极大提高分幅相机的探测灵敏度；
2、密封式结构可避免外界环境变化对分幅管内部器件的影响，从而有效改善阴极量子效率和MCP增益的稳定性，为实现分幅相机的定量化诊断奠定基础；
3、密封式分幅变像管所具有的长期高真空特性将有效提高分幅变像管的可靠性，延长分幅变像管的使用寿命。
附图说明
图1为本实用新型实施例中分幅变像管结构示意图；
图2为本实用新型实施例中管壳组件结构示意图；
图3为本实用新型实施例中MCP组件结构示意图；
图4为本实用新型实施例中输入光窗组件结构示意图；
图5为本实用新型实施例中荧光屏组件结构示意图。
图中附图标记为：1-管壳组件，2-MCP组件，3-输入光窗组件，4-荧光屏组件；
11-管壳，12-射频接插件，13-高压接插件，14-无氧铜管捏封口，15-MCP支架；
21-MCP倍增器，22-反射式CsI阴极，23-阻抗匹配板，24-微带线；
31-铍膜，32-可伐支架，33-铍窗转接板；
41-荧光屏，42-可伐圈，43-荧光屏转接板；
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步地描述。
如图1所示，本实施例密封式分幅变像管主要由管壳组件1、MCP组件2、输入光窗组件3、荧光屏组件4四部分组成。MCP组件2固定在管壳组件1内部，输入光窗组件3、荧光屏组件4与管壳组件1采用激光焊接密封，将MCP组件2封装在管壳组件1内部。
以下对每一部分进行详细说明。
管壳组件
如图2所示，管壳组件1由管壳11、射频接插件12、高压接插件13、无氧铜管捏封口14组成，管壳采用不锈钢材料机械加工而成，沿内壁轴向设有MCP支架15。射频接插件、高压接插件均为耐高温型焊接式连接器，分别与管壳采用激光焊接方式密封。无氧铜管捏封14由无氧铜管与管壳钎焊构成。
MCP组件
如图3所示，MCP组件2由MCP倍增器21、反射式CsI阴极22以及阻抗匹配板23构成，其中反射式CsI阴极以MCP倍增器21为衬底，制作在MCP倍增器21表面，MCP倍增器21表面为圆形，反射式CsI阴极22包括平行排列的多列微带型阴极。
考虑到CsI阴极的导电性能很差，为实现选通脉冲的高效传输，制作阴极时，在MCP衬底上先蒸镀一层导电基底(Au或Cu)，然后在导电基底上直接蒸镀CsI阴极，其中导电基底厚约100nm，反射式CsI光阴极22厚度约100nm。
阻抗匹配板23采用陶瓷材料为基板，在其表面制作匹配微带线24，最后采用压接方式与MCP倍增器微带线连通。通过阻抗匹配板将MCP组件固定在MCP支架上。
输入光窗组件
如图4所示，输入光窗组件3由铍膜31、可伐支架32及铍窗转接板33构成，铍窗口设计既要考虑窗口透过率，还要保证足够的机械强度，为提高对低能X射线的响应，铍窗口厚度约100μm，同时为了提高其机械强度，采用如图4所示可伐支架结构，该可伐支架32为圆形结构，铍窗口由两块矩形铍膜组成，其中铍膜与可伐支架采用激光焊接。铍窗转接板33为环形，其内周面与可伐支架32的外周面采用激光焊接密封连接，其外周面与管壳上焊接边密封焊接。
荧光屏组件
如图5所示，荧光屏组件4由荧光屏41、可伐圈42、荧光屏转接板43构成，其中荧光屏41采用光纤面板做基底，在光纤面板上制作荧光粉，完成荧光屏制作；制作好的荧光屏采用钎焊的方式与可伐圈42密封焊接，再将可伐圈与荧光屏转接板采用激光焊方式密封焊接，完成荧光屏组件制备。
通过下述方式实现分幅变像管装配及封接：
1)、组件清洗及除气
密封管的长期高真空特性是建立在各组件材料的合理选择及有效除气基础上的，密封式分幅变像管各组件材料选择均考虑了其放气特性，各组件装配之前必须进行有效的清洗及高温烘烤去气。对于MCP组件，由于其特殊的微孔阵列结构，使得微孔内壁所吸附的废气很难脱附，因此MCP除气不仅需要常规的高温烘烤处理，还需要进行电子冲刷除气。
2)、将管壳组件的下焊接边与荧光屏组件的荧光屏转接板外周采用激光焊的方式进行封接，检漏以确认焊接成功；
3)、将MCP组件装配至管壳的MCP支架上，以点焊的方式完成射频接头与MCP组件匹配线路板微带线的电连接；
4)、通过输入光窗组件的铍窗转接板将输入光窗组件与管壳组件的上焊接边以激光焊的方式完成封接，之后检漏以确认焊接成功；
5)、将装配完成的分幅管放置在真空排气台上，将无氧铜管捏封口与真空排气台连接起来，开启真空泵组，降下烘箱，缓慢升温至350℃，保温烘烤48小时。之后打开烘箱，将温度自然降至室温。在对密封式分幅管完成彻底烘烤除气工艺后，使用卡口钳将无氧铜管捏封，完成密封式分幅管的制作。
Claims (9)
1.一种X射线分幅相机分幅变像管，其特征在于：包括管壳组件(1)、输入光窗组件(3)、MCP组件(2)及荧光屏组件(4)；
所述管壳组件(1)包括管壳(11)及设置在管壳(11)外壁的射频接插件(12)与高压接插件(13)；
所述MCP组件(2)包括MCP倍增器(21)及设置在MCP倍增器(21)上表面的反射式CsI光阴极(22)；所述MCP组件(2)沿管壳(11)径向固定在管壳(11)内部；MCP组件(2)与射频接插件(12)电连接；
所述输入光窗组件(3)及荧光屏组件(4)分别与管壳(11)的两个端部密封连接，将MCP组件(2)封装在管壳(11)内部。
2.根据权利要求1所述的一种X射线分幅相机分幅变像管，其特征在于：所述MCP组件(2)还包括阻抗匹配板(23)与蒸镀在MCP倍增器(21)上表面的导电基底，所述反射式CsI光阴极(22)蒸镀在导电基底上；
阻抗匹配板表面设有与MCP倍增器微带线匹配的微带线(24)，采用压接方式与MCP微带线连通。
3.根据权利要求2所述的一种X射线分幅相机分幅变像管，其特征在于：阻抗匹配板(23)采用陶瓷材料为基板，导电基底厚100nm，反射式CsI光阴极(22)厚度100nm。
4.根据权利要求2所述的一种X射线分幅相机分幅变像管，其特征在于：所述输入光窗组件(3)包括铍膜组件、可伐支架(32)及铍窗转接板(33)；所述铍窗转接板(33)为环状，其外周面与管壳(11)密封固连；所述可伐支架(32)为圆形、网状结构，其外周面与铍窗转接板(33)的内周面固连；所述铍膜组件固定在可伐支架(32)上表面。
5.根据权利要求4所述的一种X射线分幅相机分幅变像管，其特征在于：所述铍膜组件包括两片矩形铍膜(31)，两片矩形铍膜(31)对称设置在可伐支架(32)上；铍膜厚度为100μm。
6.根据权利要求4所述的一种X射线分幅相机分幅变像管，其特征在于：所述荧光屏组件(4)包括荧光屏(41)、可伐圈(42)及荧光屏转接板(43)；所述荧光屏转接板(43)为环状，其外周面与管壳(11)密封连接；所述可伐圈(42)为环状，其外周面与荧光屏转接板(43)的内周面密封连接；所述荧光屏(41)为圆形，其外周面与可伐圈(42)内周面密封连接。
7.根据权利要求6所述的一种X射线分幅相机分幅变像管，其特征在于：管壳(11)、铍窗转接板(33)、荧光屏转接板(43)均为不锈钢材料，铍窗转接板(33)、荧光屏转接板(43)通过激光焊接的方式与管壳(11)密封连接；
铍膜组件通过激光焊接方式固定在可伐支架(32)上，可伐支架(32)与铍窗转接板(33)采用激光焊接密封连接，
可伐圈(42)与荧光屏转接板(43)采用激光焊方式密封焊接，荧光屏(41)采用钎焊的方式与可伐圈(42)密封焊接。
8.根据权利要求7所述的一种X射线分幅相机分幅变像管，其特征在于：管壳内部还设有MCP支架(15)，MCP组件(2)通过阻抗匹配板(23)固定在MCP支架(15)上。
9.根据权利要求1所述的一种X射线分幅相机分幅变像管，其特征在于：所述管壳组件还包括无氧铜管捏封口；无氧铜管捏封口包括无氧铜管，所述无氧铜管与管壳钎焊固定。
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