2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語(yǔ)一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁(yè)
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1、X射線成像由于可以透過(guò)物體表面對(duì)其內(nèi)部進(jìn)行成像這一優(yōu)異性能,在醫(yī)療、工業(yè)探傷、安檢等方面都已具有廣泛的應(yīng)用。采用場(chǎng)發(fā)射冷陰極為電子源的X射線管,由于可以通過(guò)電場(chǎng)瞬間調(diào)制場(chǎng)發(fā)射電子束而有可能實(shí)現(xiàn)快速成像,在低輻射劑量成像或者對(duì)運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)場(chǎng)合極具應(yīng)用潛力。因此,本文以碳納米管作為冷陰極發(fā)射材料,重點(diǎn)研究了X射線管中的電子調(diào)制結(jié)構(gòu)對(duì)陽(yáng)極電流的影響。
  本文提出了電源驅(qū)動(dòng)方式、X射線管柵極設(shè)計(jì)等改進(jìn)方案,并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究;對(duì)柵網(wǎng)

2、的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了仿真優(yōu)化;設(shè)計(jì)加工了冷陰極X射線管,通過(guò)成像實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的X射線管性能。
  本文基于三極的場(chǎng)發(fā)射結(jié)構(gòu),在直流和脈沖驅(qū)動(dòng)下測(cè)試了場(chǎng)致發(fā)射性能。結(jié)果表明使用脈沖電源驅(qū)動(dòng)能有效降低柵網(wǎng)工作時(shí)的功率,有利于提高柵極電壓,從而提高陽(yáng)極電流。但是在大電流條件下,柵極的透過(guò)率出現(xiàn)大幅度下降,導(dǎo)致大量陰極發(fā)射電子被柵極攔截,從而限制了陽(yáng)極電流大小。
  為此,本文提出了兩種解決方案:第一種是在柵網(wǎng)上蒸鍍二次電子發(fā)射材料氧

3、化鎂(MgO)薄膜。實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明,MgO薄膜可以對(duì)陽(yáng)極電流有極大的提高,同時(shí)不易出現(xiàn)打火,工作穩(wěn)定。第二種是使用覆蓋碳膜的柵網(wǎng),本文建立了單個(gè)網(wǎng)孔的COMSOL仿真模型并作了實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明,由于柵網(wǎng)網(wǎng)孔處電場(chǎng)強(qiáng)度相對(duì)于孔壁處較小,而只有網(wǎng)孔處發(fā)射的電子能夠通過(guò)網(wǎng)孔,發(fā)射電場(chǎng)并不均勻。而厚度小于10nm的導(dǎo)電碳膜不僅能使陰柵間的電場(chǎng)均勻,而且?guī)缀醪蛔璧K電子從中順利穿過(guò)到達(dá)陽(yáng)極。
  為了進(jìn)一步優(yōu)化柵網(wǎng)結(jié)構(gòu),本文對(duì)三角形、方形、六

4、邊形三種網(wǎng)孔形狀進(jìn)行了仿真研究。其中,根據(jù)透過(guò)率和陽(yáng)極電流的仿真結(jié)果,得到最優(yōu)化的柵網(wǎng)結(jié)構(gòu)為邊長(zhǎng)0.4mm的三角形網(wǎng)孔,其透過(guò)率可以達(dá)到68.7%。
  最后,我們使用前文中的陰柵極結(jié)構(gòu)封裝制備了冷陰極X射線管,并使用該X射線管分別進(jìn)行了直流和脈沖成像實(shí)驗(yàn)。直流條件下,無(wú)論是使用膠片還是影像增強(qiáng)器,該X射線管均能對(duì)樣品形成清晰的影像,并且能在陽(yáng)極電壓50kV時(shí)穩(wěn)定工作。脈沖條件下,使用影像增強(qiáng)器能在單個(gè)脈沖(脈沖寬度50ms,占空

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