2-87  X射线辐照感生电流试验

邓建红  李小伟

用导线束设计了一个简化的电缆模型，并对其在X射线环境下的辐照感生电流进行了估算。计算中的参数选取为：X射线能谱均能 80 keV；X射线峰值剂量率1´10⁹ Gy(Si)/s；电缆长度1 m；芯线半径0.02 mm；屏蔽层半径3 mm。在该条件下电缆芯线电流计算结果为 I»0.073 A。

实际弹用导线芯线由多根铜芯组成。由其电子发射表面积来看，大致相当于半径1 mm的芯线。在同样辐照条件下电缆芯线电流应约为3.6 A。由于本次试验采用的是导线而不是电缆。为了与计算结果比较，设计的铜质圆盘凹槽宽度约2 mm，导线在270℃内与铜盘有电子发射与吸收的交换。这样，估计辐照产生的电流3 A，峰值剂量率约1´10⁹ Gy(Si)/s。试验中X脉冲装置峰值剂量率达到0.52´10⁹Gy(Si)/s时，短路电流为1.3 A。估算与试验结果基本一致。

本工作辐照试验选取“强光”-1硬X射线源，光子能量20~100 keV，脉冲剂量40~50 Gy(Si)，脉冲宽度20~25 ns，光斑半径大于8 cm。图1为导线和外皮电流测试波形数据。

芯线开路电压和屏蔽外皮的开路电压都很大，在对信号10倍衰减并将示波器打到2 V档仍然超出了示波器量程。根据波形对比进行估算开路电压至少在50 V以上。

用聚四氟乙烯做底盘的芯线开路电流比用铜盘做底盘的芯线开路电流要大。这是因为铜盘电子发射被芯线吸收的结果。

在1´10⁹ Gy(Si)/s剂量率峰值下，此种规格的导线感生电流在2.6 A以上，由于电荷积累产生的开路电压(实际对应10 MW探头负载)在50 V以上，辐射感生电流电压信号主波形与X光脉冲波形基本一致。对数字电路接口而言，其负载阻抗很高，这样在电路与导线接口点形成的电流和电压干扰信号对线路的威胁不可忽视。