搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

大气压尖板电极结构重复频率纳秒脉冲放电中X射线辐射特性研究

章程 邵涛 牛铮 张东东 王珏 严萍

引用本文:
Citation:

大气压尖板电极结构重复频率纳秒脉冲放电中X射线辐射特性研究

章程, 邵涛, 牛铮, 张东东, 王珏, 严萍

X-ray generation in repetitive pulsed discharge in atmospheric air with a point-to-plane gap

Zhang Cheng, Shao Tao, Niu Zheng, Zhang Dong-Dong, Wang Jue, Yan Ping
PDF
导出引用
  • 文章通过碘化钠晶体和光电倍增管构成的X射线探测系统,研究了上升沿15ns,脉宽3040ns量级,电压90kV的大气压重频纳秒脉冲气体放电中X射线的辐射特性,X射线有效探测能量范围为10-130keV.结果表明放电产生的X射线主要集中在2090keV能量范围,而能量在十几keV的软X射线和超过90keV的高能X射线数量很少.X射线辐射计数随脉冲重复频率的增加而增加,随着气隙距离的改变存在峰值,且峰值出现在弥散放电模式.
    Research on the characteristics of X-ray emission in repetitive pulsed discharge is associated with the behavior of runaway electrons and the mechanism of nanosecond pulsed discharge. In the experiments, X-ray emission in the repetitive pulsed discharge with a rise time of ~15 ns and an FWHM of 30-40 ns in atmospheric air is directly measured by a detection system consisting of NaI scintillator and a photomultiplier tube, and the energy range of the X-ray detector is demonstrated to be between 10 and 130 keV. Results show that main part of the energy of X-ray is from 20 keV to 90 keV, and a little X-ray with an the energy of less than 20 keV or more than 90 keV is detected. X-ray emission increases with the increase of pulse repetition frequency, and it has a peak value with the variation of air gap spacing. There is a maximum value of X-ray emission when the nanosecond discharge appears in a diffuse mode.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 50707032, 50907068, 11076026)、 中国科学院知识创新工程重要方向项目(批准号: KGCX2-YW-339)和国家重点基础研究发展计划(批准号: 2011CB209405)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National natural Science Foundation of China(Grant Nos. 50707032, 50907068, 11076026), the Knowledge Innovation Program of Chinese Academy of Sciences, China(Grant No. KGCX2-YW-339), and the National Basic Research Program of China(Grant No. 2011CB209405).
    [1]

    Korlolev Y D, Mesyats G A 1998 Physics of Pulsed Breakdown in Gases(URO-Press)

    [2]

    Baksht E H, Burachenko A G, Kostyrya I D, Lomaev M I, Rybka D V, Shulepove M A, Tarasenko V F 2009 J. Phys. D: Appl. Phys. 42 185201

    [3]

    Shao T, Zhang C, Long K H, Zhang D D, Wang J, Yan P, Zhou Y X 2010 Appl. Surf. Sci. 256 3888

    [4]

    Chen F, Huo Y J, He S F, Feng L C 2001 Chin. Phys. Lett. 18 228

    [5]

    Shao T, Sun G S, Yan P, Gu C, Zhang S C 2006 Acta Phys. Sin. 55 5964(in Chinese)[邵 涛, 孙广生, 严 萍, 谷 琛 2006 物理学报 55 5964]

    [6]

    Mesyats G A, Bychkov, Kremnev V V 1972 Sov. Phys. Usp. 15 282

    [7]

    Kunhard E E, Byszewski W W 1980 Phys. Rev. A 21 2069

    [8]

    Babich L P, Loiko T V, Tsukernab V A 1990 Sov. Phys. Usp. 33 521

    [9]

    Vasilyak L M, Kostyuchenko S V, Kudryavtsev N N, Filyugin I V 1994 Sov. Phys. Usp. 37 247

    [10]

    Noggle R C, Krider E P,Wayland J R 1968 J. Appl. Phys. 39 4746

    [11]

    Stankevich Y L, Kalinin V G 1968 Sov. Phys. Dokl. 12 1041

    [12]

    Gurevich A V, Zybin K P 2001 Phys. Usp. 44 1119

    [13]

    Tarasenko 2006 Appl. Phys. Lett. 88 081501

    [14]

    Mesyats G A 2007 JETP Lett. 85 109

    [15]

    Tarasenko V F, Yakovlenko 2008 Physics of Wave Phenomena 16 207

    [16]

    Nguyem C V, van Deursen A P J, van Heesch E J M, Winands G J J, Pemen A J M 2010 J. Phys. D: Appl. Phys. 43 025202

    [17]

    Shao T, Sun G S, Yan P, Wang J, Yuan W Q, Sun Y H, Zhang S C 2006 J. Phys. D: Appl. Phys. 39 2192

    [18]

    Lv X G, Ren C S, Ma T C, Zhu H L, Qian M Y, Wang D Z 2010 Acta Phys. Sin. 59 7917(in Chinese)[吕晓桂,任春生, 马腾才, 朱海龙, 钱沐扬, 王德真 2010 物理学报 59 7917]

    [19]

    Shao T, Zhang C, Niu Z, Yan P, Tarasenko V F, Baksht E K, Burahenko A G, Shut’ko Y U 2011 Appl. Phys. Lett. 98 021503

    [20]

    Shao T, Zhang C, Long K, Wang J, Zhang D, Yan P 2010 Chin. Phys. B 19 040601

    [21]

    Xu M H, Chen L M, Li Y T, Yuan X H, Liu Y Q, Nakajima K, Tajima T, Wang Z H, Wei Z Y, Zhao W, Zhang J 2007 Acta Phys. Sin. 56 353 [徐妙华, 陈黎明, 李玉同, 远晓辉, 刘运全, Kazuhisa Nakajima, Toshi Tajima, 王兆华, 魏志义, 赵 卫, 张 杰 2007 物理学报 56 353]

    [22]

    Cone K V, Dunn J, Schneider M B, Baldis H A, Brown G V, Emig J, James D L, May M J, Park1 J, Shepherd R, Widmann K 2010 Rev. Sci. Instrum. 81 10E318

    [23]

    Zhang C, Shao T, Yu Y, Niu Z, Yan P, Zhou Y 2010 Rev. Sci. Instrum. 81 123501

    [24]

    Nakamura H, Kitamura H, Hazama R 2010 Rev. Sci. Instrum. 81 013104

    [25]

    Noland J, Benitez J Y, Leitner D, C Lyneis J Verboncoeur 2010 Rev. Sci. Instrum. 81 02A308

    [26]

    Pai D Z, Lacoste D A, Laux C O 2010 Plasma Sources Sci. Technol. 19 065015

    [27]

    Koch H W, Motz J W 1959 Rev. Mod. Phys. 31 920

    [28]

    Baksht E K, Burachenko A G, Kozyrev A V, Kostyrya I D, Lomaev M I, Petin V K, Rybka D V, Tarasenko V F, Shljakhtun S V 2009 Tech. Phys. 54 47

    [29]

    Babich L P, Becker Kurt H, Loiko T V 2009 IEEE Trans. Plasma Sci. 37 2261

    [30]

    Tarasenko V F, Baksht E K, Burachenko A G, Kostyrya I D, Lomaev M I, Rybka D V 2009 IEEE Trans. Plasma Sci. 37 832

  • [1]

    Korlolev Y D, Mesyats G A 1998 Physics of Pulsed Breakdown in Gases(URO-Press)

    [2]

    Baksht E H, Burachenko A G, Kostyrya I D, Lomaev M I, Rybka D V, Shulepove M A, Tarasenko V F 2009 J. Phys. D: Appl. Phys. 42 185201

    [3]

    Shao T, Zhang C, Long K H, Zhang D D, Wang J, Yan P, Zhou Y X 2010 Appl. Surf. Sci. 256 3888

    [4]

    Chen F, Huo Y J, He S F, Feng L C 2001 Chin. Phys. Lett. 18 228

    [5]

    Shao T, Sun G S, Yan P, Gu C, Zhang S C 2006 Acta Phys. Sin. 55 5964(in Chinese)[邵 涛, 孙广生, 严 萍, 谷 琛 2006 物理学报 55 5964]

    [6]

    Mesyats G A, Bychkov, Kremnev V V 1972 Sov. Phys. Usp. 15 282

    [7]

    Kunhard E E, Byszewski W W 1980 Phys. Rev. A 21 2069

    [8]

    Babich L P, Loiko T V, Tsukernab V A 1990 Sov. Phys. Usp. 33 521

    [9]

    Vasilyak L M, Kostyuchenko S V, Kudryavtsev N N, Filyugin I V 1994 Sov. Phys. Usp. 37 247

    [10]

    Noggle R C, Krider E P,Wayland J R 1968 J. Appl. Phys. 39 4746

    [11]

    Stankevich Y L, Kalinin V G 1968 Sov. Phys. Dokl. 12 1041

    [12]

    Gurevich A V, Zybin K P 2001 Phys. Usp. 44 1119

    [13]

    Tarasenko 2006 Appl. Phys. Lett. 88 081501

    [14]

    Mesyats G A 2007 JETP Lett. 85 109

    [15]

    Tarasenko V F, Yakovlenko 2008 Physics of Wave Phenomena 16 207

    [16]

    Nguyem C V, van Deursen A P J, van Heesch E J M, Winands G J J, Pemen A J M 2010 J. Phys. D: Appl. Phys. 43 025202

    [17]

    Shao T, Sun G S, Yan P, Wang J, Yuan W Q, Sun Y H, Zhang S C 2006 J. Phys. D: Appl. Phys. 39 2192

    [18]

    Lv X G, Ren C S, Ma T C, Zhu H L, Qian M Y, Wang D Z 2010 Acta Phys. Sin. 59 7917(in Chinese)[吕晓桂,任春生, 马腾才, 朱海龙, 钱沐扬, 王德真 2010 物理学报 59 7917]

    [19]

    Shao T, Zhang C, Niu Z, Yan P, Tarasenko V F, Baksht E K, Burahenko A G, Shut’ko Y U 2011 Appl. Phys. Lett. 98 021503

    [20]

    Shao T, Zhang C, Long K, Wang J, Zhang D, Yan P 2010 Chin. Phys. B 19 040601

    [21]

    Xu M H, Chen L M, Li Y T, Yuan X H, Liu Y Q, Nakajima K, Tajima T, Wang Z H, Wei Z Y, Zhao W, Zhang J 2007 Acta Phys. Sin. 56 353 [徐妙华, 陈黎明, 李玉同, 远晓辉, 刘运全, Kazuhisa Nakajima, Toshi Tajima, 王兆华, 魏志义, 赵 卫, 张 杰 2007 物理学报 56 353]

    [22]

    Cone K V, Dunn J, Schneider M B, Baldis H A, Brown G V, Emig J, James D L, May M J, Park1 J, Shepherd R, Widmann K 2010 Rev. Sci. Instrum. 81 10E318

    [23]

    Zhang C, Shao T, Yu Y, Niu Z, Yan P, Zhou Y 2010 Rev. Sci. Instrum. 81 123501

    [24]

    Nakamura H, Kitamura H, Hazama R 2010 Rev. Sci. Instrum. 81 013104

    [25]

    Noland J, Benitez J Y, Leitner D, C Lyneis J Verboncoeur 2010 Rev. Sci. Instrum. 81 02A308

    [26]

    Pai D Z, Lacoste D A, Laux C O 2010 Plasma Sources Sci. Technol. 19 065015

    [27]

    Koch H W, Motz J W 1959 Rev. Mod. Phys. 31 920

    [28]

    Baksht E K, Burachenko A G, Kozyrev A V, Kostyrya I D, Lomaev M I, Petin V K, Rybka D V, Tarasenko V F, Shljakhtun S V 2009 Tech. Phys. 54 47

    [29]

    Babich L P, Becker Kurt H, Loiko T V 2009 IEEE Trans. Plasma Sci. 37 2261

    [30]

    Tarasenko V F, Baksht E K, Burachenko A G, Kostyrya I D, Lomaev M I, Rybka D V 2009 IEEE Trans. Plasma Sci. 37 832

  • [1] 周少彤, 任晓东, 黄显宾, 徐强. 一种用于Z箍缩实验的软X射线成像系统. 物理学报, 2021, 70(4): 045203. doi: 10.7498/aps.70.20200957
    [2] 强鹏飞, 盛立志, 李林森, 闫永清, 刘哲, 周晓红. X射线聚焦望远镜光学设计. 物理学报, 2019, 68(16): 160702. doi: 10.7498/aps.68.20190709
    [3] 梅策香, 张小安, 周贤明, 赵永涛, 任洁茹, 王兴, 雷瑜, 孙渊博, 程锐, 徐戈, 曾利霞. 高能脉冲C6+离子束激发Ni靶的K壳层X射线. 物理学报, 2017, 66(14): 143401. doi: 10.7498/aps.66.143401
    [4] 侯兴民, 章程, 邱锦涛, 顾建伟, 王瑞雪, 邵涛. 大气压管板结构纳秒脉冲放电中时域X射线研究. 物理学报, 2017, 66(10): 105204. doi: 10.7498/aps.66.105204
    [5] 赵光银, 李应红, 梁华, 化为卓, 韩孟虎. 纳秒脉冲表面介质阻挡等离子体激励唯象学仿真. 物理学报, 2015, 64(1): 015101. doi: 10.7498/aps.64.015101
    [6] 梁昌慧, 张小安, 李耀宗, 赵永涛, 肖国青. 不同动能的129Xe26+与Au表面作用产生的X射线谱. 物理学报, 2014, 63(16): 163201. doi: 10.7498/aps.63.163201
    [7] 白占国, 李新政, 李燕, 赵昆. 气体放电系统中多臂螺旋波的数值分析. 物理学报, 2014, 63(22): 228201. doi: 10.7498/aps.63.228201
    [8] 章程, 马浩, 邵涛, 谢庆, 杨文晋, 严萍. 纳秒脉冲气体放电中逃逸电子束流的研究. 物理学报, 2014, 63(8): 085208. doi: 10.7498/aps.63.085208
    [9] 梁昌慧, 张小安, 李耀宗, 赵永涛, 梅策香, 程锐, 周贤明, 雷瑜, 王兴, 孙渊博, 肖国青. 近Bohr速度的152Eu20+入射Au表面产生的X射线谱. 物理学报, 2013, 62(6): 063202. doi: 10.7498/aps.62.063202
    [10] 张小安, 梅策香, 赵永涛, 程锐, 王兴, 周贤明, 雷瑜, 孙渊博, 徐戈, 任洁茹. CSR上C6+脉冲束激发Au靶的X射线辐射. 物理学报, 2013, 62(17): 173401. doi: 10.7498/aps.62.173401
    [11] 贺亚峰, 冯晓敏, 张亮. 气体放电系统中时空斑图的时滞反馈控制. 物理学报, 2012, 61(24): 245204. doi: 10.7498/aps.61.245204
    [12] 武晋泽, 唐晋娥, 董有尔, 张国峰, 王彦华. 常压下气体放电等离子体振荡的实验与理论研究. 物理学报, 2012, 61(19): 195208. doi: 10.7498/aps.61.195208
    [13] 梁昌慧, 张小安, 李耀宗, 赵永涛, 肖国青. 129Xeq+激发Mo表面产生的X射线谱. 物理学报, 2010, 59(9): 6059-6063. doi: 10.7498/aps.59.6059
    [14] 刘鑫, 雷耀虎, 赵志刚, 郭金川, 牛憨笨. 硬X射线相位光栅的设计与研制. 物理学报, 2010, 59(10): 6927-6932. doi: 10.7498/aps.59.6927
    [15] 陈 博, 朱佩平, 刘宜晋, 王寯越, 袁清习, 黄万霞, 明 海, 吴自玉. X射线光栅相位成像的理论和方法. 物理学报, 2008, 57(3): 1576-1581. doi: 10.7498/aps.57.1576
    [16] 谢旭东, 王 逍, 朱启华, 曾小明, 王凤蕊, 黄小军, 周凯南, 王 方, 蒋东镔, 黄 征, 孙 立, 刘 华, 王晓东, 邓 武, 郭 仪, 张小民. 光谱分辨条纹相机测量高能啁啾脉冲特性. 物理学报, 2007, 56(11): 6463-6467. doi: 10.7498/aps.56.6463
    [17] 杨治虎, 宋张勇, 陈熙萌, 张小安, 张艳萍, 赵永涛, 崔 莹, 张红强, 徐 徐, 邵健雄, 于得洋, 蔡晓红. 高电荷态离子Arq+与不同金属靶作用产生的X射线. 物理学报, 2006, 55(5): 2221-2227. doi: 10.7498/aps.55.2221
    [18] 郭文琼, 周晓军, 张雄军, 隋 展, 吴登生. 等离子体电极普克尔盒电光开关单脉冲过程数值模拟. 物理学报, 2006, 55(7): 3519-3523. doi: 10.7498/aps.55.3519
    [19] 邵 涛, 孙广生, 严 萍, 谷 琛, 张适昌. 纳秒脉冲下高能量快电子逃逸过程的计算. 物理学报, 2006, 55(11): 5964-5968. doi: 10.7498/aps.55.5964
    [20] 赵永涛, 肖国青, 张小安, 杨治虎, 陈熙萌, 李福利, 张艳萍, 张红强, 崔 莹, 绍剑雄, 徐 徐. 空心原子的K-x射线谱. 物理学报, 2005, 54(1): 85-88. doi: 10.7498/aps.54.85
计量
  • 文章访问数:  3975
  • PDF下载量:  458
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2011-01-23
  • 修回日期:  2011-03-27
  • 刊出日期:  2012-03-15

大气压尖板电极结构重复频率纳秒脉冲放电中X射线辐射特性研究

  • 1. 中国科学院电工研究所, 北京 100190;
  • 2. 中国科学院电力电子与电气驱动重点实验室, 北京 100190;
  • 3. 中国科学院研究生院, 北京 100039
    基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 50707032, 50907068, 11076026)、 中国科学院知识创新工程重要方向项目(批准号: KGCX2-YW-339)和国家重点基础研究发展计划(批准号: 2011CB209405)资助的课题.

摘要: 文章通过碘化钠晶体和光电倍增管构成的X射线探测系统,研究了上升沿15ns,脉宽3040ns量级,电压90kV的大气压重频纳秒脉冲气体放电中X射线的辐射特性,X射线有效探测能量范围为10-130keV.结果表明放电产生的X射线主要集中在2090keV能量范围,而能量在十几keV的软X射线和超过90keV的高能X射线数量很少.X射线辐射计数随脉冲重复频率的增加而增加,随着气隙距离的改变存在峰值,且峰值出现在弥散放电模式.

English Abstract

参考文献 (30)

目录

    /

    返回文章
    返回