具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

如图1-图5所示，一种用于材料空间分布特性测量的脉冲X射线二极管，包括充气密封法兰1、二极管管筒2、绝缘筒6、二极管管壳8、阳极组件、阴极组件和真空盖板9；

所述绝缘筒6为外壁呈一端大一端小的凸形结构，所述二极管管筒2设置在凸形结构的大端外侧，所述二极管管壳8设置在凸形结构的小端外侧；

所述阴极组件通过阴极盘压接法兰10安装在二极管管壳8远离凸形结构大端的端部，所述真空盖板9设置在二极管管壳8远离凸形结构大端的端部，所述二极管管壳8、真空盖板9和绝缘筒6之间形成真空靶室，所述真空盖板9上设置有与阳极组件配合的真空薄膜15；

所述充气密封法兰1设置在二极管管筒2远离凸形结构小端的端部，所述绝缘筒6沿着轴向设置有中心通孔，所述中心通孔与充气密封法兰1连通，且所述中心通孔未贯穿凸形结构的小端，所述中心通孔内靠近凸形结构小端的一侧设置有高压连接件19，所述中心通孔的另一侧形成气体绝缘腔室；所述阳极组件安装在凸形结构小端的端部，且与高压连接件19连接；

所述二极管管筒2上在高压连接件19的外侧设置有电压测试探头5和电流测试探头20；

所述电压测试探头5包括第一N型头21、金属盖板22、绝缘垫23和金属电极24；

所述第一N型头21设置在金属盖板22内，所述金属电极24嵌入绝缘垫23中，且所述金属电极24和绝缘垫23的端部均为与绝缘筒6相配合的弧形结构，所述金属盖板22设置在绝缘垫23的外侧，所述金属盖板22安装在二极管管筒2上预留的第一法兰上，安装后所述金属盖板22和绝缘垫23的端部与绝缘筒6的外壁接触；

所述电流测试探头20包括第二N型头26、金属固定座27和电流环28；

所述第二N型头26设置在金属固定座27内，所述电流环28置于金属固定座27内，且电流环28的两端分别焊接在第二N型头26的铜芯和外壳地上，焊接前，将第二N型头26预装入金属固定座27中，由于流经高压连接件19中的脉冲电流将产生磁场，当穿过线圈的磁通量最大时即为线圈平面位置，进而定位焊接点，在焊接完成后利用螺栓通过金属固定座27将脉冲电流测试探头固定至二极管管筒2预留的法兰之中。

所述二极管管壳8上设置有与真空靶室连通的真空挡板阀接口7，通过真空挡板阀接口7与外接真空泵部组件连接。

所述阴极组件包括阴极盘11和阴极环13；

所述阴极环13通过阴极压接法兰12安装在阴极盘11上，所述阴极盘11通过阴极盘压接法兰10安装在二极管管壳8的端部。

阴极环13放入阴极盘11并利用螺栓通过阴极压接法兰12固定组成阴极组件，阴极环13内径为6mm，外径为36mm，材料为不锈钢，内环为刀刃形状，也可依据辐射能谱调制需求，更换不同内孔径的阴极环13，从而通过不同阳极靶金属材料、阴阳极结构参数的配置，实现输出辐射能谱调控，满足不同应用需求；阴极盘压接法兰10通过螺栓将阴极组件压紧，阴极盘11的螺纹通孔较螺栓直径大，阴极组件可一定范围移动，确保阳极杆16位于阴极环13的中心位置后，再压紧阴极盘压接法兰10；真空盖板9通过螺栓与二极管管壳8连接，两者界面含有丁腈橡胶密封圈；利用不锈钢材质的密封盖板14将真空薄膜15通过螺栓固定至真空盖板9之上，真空薄膜15与真空盖板9间含有丁腈橡胶密封圈，真空薄膜15为聚酯化合物高分子材料，厚度为200μm，与密封盖板14形成直径为12mm的X射线出射窗口，从而在保证获得mPa量级真空度的同时，降低低能X射线的衰减比例。

所述阳极组件包括阳极杆16、阳极连接件17和阳极座18；

所述阳极座18一端穿过凸形结构的小端与高压连接件19连接，另一端与阳极连接件17连接，所述阳极座18一端安装在阳极连接件17上，另一端与阳极组件相配合。

具体地，高压连接件19与阳极座18通过自制螺纹孔、螺栓连接，拧紧时用金属薄片固定住高压连接19远离图形结构小端端部的一字槽，不锈钢材质的阳极座18与绝缘筒6的小端之间含有丁腈橡胶密封圈，隔绝充气与真空腔室；铜材质的阳极连接件17通过阳极座18侧面的固定螺栓压接，阳极连接件17深入阳极座18部分为半圆柱形，压接面为平面；阳极杆16插入阳极连接件17，插入杆部位采用中间开叉，采用适宜的公差配合，实现两者的紧密连接和阳极杆16纵向位置保证，阳极杆16直径为3mm、前端锥度为25°，材料为金属钼，纯度不低于99.99％，也可依据辐射能谱调制需求，更换铜、银、钨等金属材料阳极杆16。

在本实施例中，所述绝缘筒6的外壁设置有环形凸起，所述二极管管筒2一端连接在环形凸起的一侧，另一端与充气密封法兰1连接，所述二极管管壳8一端与连接在环形凸起的另一侧，另一端安装有真空盖板9。

二极管管筒2通过内六角螺栓与绝缘筒6固定连接，绝缘筒6上用于连接的通孔带有沉孔，便于后续二极管管壳8与绝缘筒6密封连接；充气密封法兰1通过螺栓与二极管管筒2连接，在充气密封法兰1与绝缘筒6间含有丁腈橡胶密封圈，且充气密封法兰1上有连接气管的阀门，位于密封圈以内。二极管管壳8通过螺栓与绝缘筒6连接，两者间含有丁腈橡胶密封圈。

在本实施例中，脉冲X射线二极管以阳极座18和绝缘筒6构成分界面，高压连接一侧为气体绝缘腔室，并通过气管与高压脉冲源输出腔室相连，气压为0.2MPa，气体为SF6；阳极杆一侧为真空靶室，由真空泵组和离子泵确保工作时真空达到mPa量级。

在本实施例中，二极管管筒2和二极管管壳8均为不锈钢管，所述绝缘筒6采用尼龙制成。

本实施例的工作过程如下：

脉冲X射线二极管工作前，利用真空挡板阀接口7经由高真空挡板阀与泵组、离子泵连接，抽真空至mPa量级，可根据需要选择是否由离子泵单独维持工作；电流测试探头20通过50Ω的双层屏蔽同轴电缆连接至示波器，其中探头侧电缆为N型接头，示波器侧电缆需接入积分器，其时间常数为2μs；电压测试探头5通过同样方式接入示波器；此外，由充气密封法兰1上的螺栓通过专用接地线单点压接连至大电流地。

进行材料空间分布特性测量时，脉冲X射线二极管的工作连接关系见图5。当靶室的真空度达到mPa量级后，高压脉冲源开始充电，达到预定充电电压值后由控制系统发出触发指令，高压脉冲源所产生的高压脉冲通过500kV高压同轴电缆从二极管左侧的充气密封法兰1引入，依次经过高压连接件19、阳极座18、阳极连接件17达到阳极杆16，当高压脉冲传输至阴、阳间时，间隙电场畸变，达到一定阈值时，电子将从阴极环13发射轰击阳极杆16，从而实现X射线产生；X射线则向四周传播，在二极管前向，X射线经过真空薄膜15出射，由于薄膜材料为聚酯化合物高分子材料，且厚度小，因此对低能X射线的衰减小，有利于低面密度金属物质空间分布特性测量；当出射X射线透射被照客体后，由探测器接收并存储，从而获得客体近似某时刻的图像。

综上，本实施例所述脉冲X射线二极管依次包括加载段、带有电压与电流探头的测试段以及真空度为mPa量级的真空靶室，其中，测试段为设置有高压连接件19的一段，所述加载段和靶室分别设置在测试段的两侧。

加载段的一端为充气密封法兰1，用于脉冲高压引入，可通过螺栓或螺钉与二极管管筒2连接，充气密封法兰1、绝缘筒6和外接高压输入电极可构成密封环境，方便充入绝缘气体，增加二极管绝缘能力。

测试段的二极管管筒2设置两个测试探头，分别用于测试二极管的实时放电电流、电压，优选地，两者呈180°夹角，其中一个为电流测试探头20，利用电磁感应原理经线圈获得放电时的电流信号；另一个为电压测试探头5，利用金属电极与高压连接间的结构电容和金属电极与地间的结构电容组成分压器，从而测得放电电压信号，所测电信号均通过特征阻抗为50Ω的同轴信号传输线连接积分器并接入示波器。

真空靶室由绝缘筒6、二极管管壳8、X射线出射窗口、真空挡板阀接口7等构成密封空间，通过真空挡板阀接口7与外接真空泵部组件连接，所述外接真空泵部组件包括高真空手动挡板阀、离子泵和真空泵组，动态真空时，离子泵不用工作，由机械泵和分子泵维持真空即可；静态真空时，则由机械泵和分子泵预抽真空，之后由离子泵维持真空，可通过高真空挡板阀方便脱离预抽泵组。出射窗口采用薄高分子材料，可以有效地降低低能光子的衰减比例，提高低面密度物质的成像灵敏度，同时折中高分子材料厚度和面积，保证mPa量级真空度。阴极环13通过阴极盘11与二极管管壳8连接，能够一定范围内移动，方便阴阳极对中。二极管工作时，脉冲高压经加载段、测试段后，由阳极座18转接接入脉冲高压，阴极场致发射电子轰击阳极，轫致与特征辐射产生X射线，经过出射窗口出射。若需要调制能谱，可通过更换多种金属材料的阳极或不同孔径的阴极实现。

实施例2：

本实施例基于实施例1，所述二极管管筒2和二极管管壳8的外壁均设置有固定箍3，使用时所述脉冲X射线二极管通过固定箍3与固定底座4可拆卸式连接。

具体地，将脉冲X射线二极管的筒身置于固定底座4带有的两个半圆形支撑上，并用螺钉锁紧固定箍3与固定底座4。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。