X射線通信，顧名思義，就是將X射線作為載波，將信息通過調(diào)制加載至X射線脈沖上并向外發(fā)送。實(shí)際上仍然是一種利用電磁波的通信手段，與微波通信、激光通信等傳統(tǒng)通信方式本質(zhì)上并無不同。但X射線頻率更高，單光子能量更大，當(dāng)將其應(yīng)用于空間通信時(shí)，對(duì)理論建模、核心元器件都提出了新的要求。

　　同時(shí)，X射線通信帶來了傳統(tǒng)微波與激光通信所不具備的優(yōu)點(diǎn)：X射線通信可以在電磁屏蔽環(huán)境下正常工作，不僅可望用于超高速飛機(jī)通信和飛行器返回地球時(shí)進(jìn)入黑障區(qū)的通信，還將為未來復(fù)雜條件下的空天一體化戰(zhàn)爭(zhēng)提供通信安全保障。可以預(yù)見，空間X射線通信不僅僅是對(duì)微波與激光通信的補(bǔ)充，在復(fù)雜的空間環(huán)境與特殊應(yīng)用場(chǎng)合中，更是對(duì)傳統(tǒng)通信方式顛覆性的替代。

　　日前，西安光機(jī)所采用對(duì)光敏感的光陰極，研制出國內(nèi)光陰極X射線管，出射X射線強(qiáng)度可調(diào)，能量范圍寬(1keV～100keV)，脈沖寬度窄(可達(dá)皮秒量級(jí))，該技術(shù)成功打破其它國家技術(shù)壟斷。 未來，利用該技術(shù)有望實(shí)現(xiàn)通信速率Gbps量級(jí)的空間X射線通信應(yīng)用，同時(shí)還可應(yīng)用在醫(yī)學(xué)動(dòng)態(tài)CT、輻射定標(biāo)和閃爍體余輝測(cè)量等多個(gè)領(lǐng)域，對(duì)相關(guān)學(xué)科的交叉融合與持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生極大的推動(dòng)作用。

　　了解一下：“光電陰極”

　　是光電管(基于外光電效應(yīng)的基本光電轉(zhuǎn)換器件)發(fā)射光電子的一極(陰極)。能夠產(chǎn)生光電發(fā)射效應(yīng)的物體稱為光電發(fā)射體,光電發(fā)射體在光電器件中常與陰極相連,故稱為光電陰極。光電陰極是根據(jù)外光電效應(yīng)制成的光電發(fā)射材料。在光電管、光電倍增管等光電器件中，使不同波長的輻射信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，均依靠光陰電極。

　　Gbps量級(jí)的含義

　　Gbps也稱交換帶寬，是衡量交換機(jī)總的數(shù)據(jù)交換能力的單位，以太網(wǎng)是IEEE802.3以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展，傳輸速度為每秒1000兆位(即1Gbps)。背板帶寬標(biāo)志了交換機(jī)總的數(shù)據(jù)交換能力，單位為Gbps，也叫交換帶寬，一般的交換機(jī)的背板帶寬從幾Gbps到上百Gbps不等。

　　一臺(tái)交換機(jī)的背板帶寬越高，所能處理數(shù)據(jù)的能力就越強(qiáng)，但同時(shí)設(shè)計(jì)成本也會(huì)越高。最初應(yīng)用于大型校園網(wǎng)，能把現(xiàn)有的10Mbps以太網(wǎng)和100Mbps快速以太網(wǎng)連接起來。它可取代100MbpsFDDI網(wǎng)，也是ATM技術(shù)的強(qiáng)勁對(duì)手。千兆位以太網(wǎng)采用同樣的CSMA/CD協(xié)議，同樣的幀格式，是現(xiàn)有以太網(wǎng)最自然的升級(jí)途徑，使用戶對(duì)以太網(wǎng)原有設(shè)備管理工具的投資得以保護(hù)。千兆位以太網(wǎng)是超高速主干網(wǎng)的另一種選擇方案。在數(shù)據(jù)、話音、視頻等實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)方面它雖然不能提供真正意義上的服務(wù)質(zhì)量(QoS)，但千兆位太網(wǎng)頻寬較高，能克服原以太網(wǎng)的一些弱點(diǎn)，提供服務(wù)保證等特性。

　　熱陰極與冷陰極是什么意思

　　1、熱陰極是通過陰極材料的熱電子發(fā)射而獲得電子流的一種陰極，熱陰極的加熱方法有兩種：對(duì)發(fā)射體或它們的基金屬直接通電進(jìn)行加熱的叫做直熱式陰極;對(duì)熱子進(jìn)行通電加熱，再由熱子將熱量輻射和傳導(dǎo)給發(fā)射體的陰極叫做間熱式陰極。按陰極制備材料的不同，又有純金屬陰極、原子薄膜陰極、氧化物陰極和擴(kuò)散陰極、六硼化鑭陰極等之分。

　　2、冷陰極光源是一種在霓虹燈的制作工藝基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高對(duì)電極、粉管、制作工藝、老練以及配套電源等一系列與光源制作有關(guān)的整體規(guī)格，所產(chǎn)生的高端冷陰極低氣壓輝光放電光源。

　　電子管中不用加熱方式而發(fā)射電子的陰極。一般利用光電發(fā)射，場(chǎng)致發(fā)射或二次發(fā)射來供給電子。光電管、穩(wěn)壓管、氖管等的陰極都是冷陰極。習(xí)慣上常只把場(chǎng)致發(fā)射的陰極稱為冷陰極。

　　關(guān)于“X 射線管”，你知道多少：

　　是工作在高電壓下的真空二極管。包含有兩個(gè)電極 ：一個(gè)是用于發(fā)射電子的燈絲，作為陰極，另一個(gè)是用于接受電子轟擊的靶材，作為陽極。兩級(jí)均被密封在高真空的玻璃或陶瓷外殼內(nèi)。利用高速電子撞擊金屬靶面產(chǎn)生 X射線的真空電子器件。按照產(chǎn)生電子的方式,X射線管可分為充氣管和真空管兩類。充氣X射線管是早期的X射線管。1895年，W.C.倫琴在進(jìn)行克魯克斯管實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)了 X射線。

　　克魯克斯管就是最 早的充氣X射線管。這種管接通高壓后,管內(nèi)氣體電離，在正離子轟擊下，電子從陰極逸出，經(jīng)加速后撞擊靶面產(chǎn)生X射線。充氣X射線管功率小、壽命短、控制困難，后已很少應(yīng)用。1913年，W.D.庫利吉發(fā)明了真空 X射線管。管內(nèi)真空度不低于10-4 帕。陰極為直熱式螺旋鎢絲，陽極為銅塊端面鑲嵌的金屬靶。根據(jù)管子的用途選擇靶材和電子束能量，常用鎢作靶材。在某些用途下，還采用銀、鈀、銠、鉬、銅、鎳、鈷、鐵、鉻等材料。陰極工作溫度約為2000K,發(fā)射出的電子經(jīng)數(shù)萬至數(shù)十萬伏高壓加速后撞擊靶面。陰極被一個(gè)前端開槽的金屬罩包圍。

　　金屬罩的電位等于或低于陰極，迫使電子聚焦在靶面上的一個(gè)狹窄區(qū)域內(nèi),形成焦斑。X射線就從焦斑上向各個(gè)方向輻射，通過管壁上的窗口輸出。窗口一般用對(duì) X射線吸收很小的鈹、鋁或輕質(zhì)玻璃制成，以鈹片為較佳。

　　X 射線管的工作原理

　　X 射線管包含有陽極和陰極兩個(gè)電極，分別用于用于接受電子轟擊的靶材和發(fā)射電子的燈絲。兩級(jí)均被密封在高真空的玻璃或陶瓷外殼內(nèi)。X 射線管供電部分至少包含有一個(gè)使燈絲加熱的低壓電源和一個(gè)給兩極施加高電壓的高壓發(fā)生器。

　　當(dāng)鎢絲通過足夠的電流使其產(chǎn)生電子云，且有足夠的電壓(千伏等級(jí))加在陽極和陰極間，使得電子云被拉往陽極。此時(shí)電子以高能高速的狀態(tài)撞擊鎢靶，高速電子到達(dá)靶面，運(yùn)動(dòng)突然受到阻止，其動(dòng)能的一小部分便轉(zhuǎn)化為輻射能，以 X 射線的形式放出，以這種形式產(chǎn)生的輻射稱為軔致輻射。改變燈絲電流的大小可以改變燈絲的溫度和電子的發(fā)射量，從而改變管電流和 X 射線強(qiáng)度的大小。改變 X 光管激發(fā)電位或選用不同的靶材可以改變?nèi)肷?X 射線的能量或在不同能量處的強(qiáng)度。

　　由于受高能電子轟擊，X 射線管工作時(shí)溫度很高，需要對(duì)陽極靶材進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。雖然 X 射線管產(chǎn)生 X 射線的能量效率十分低下，但是在目前，X 射線管依然是較為實(shí)用的 X 射線發(fā)生器件，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于 X 射線類儀器。目前醫(yī)療用途主要分為診斷用 X 射線管和治療用 X 射線管。

　　對(duì)X射線管的要求是焦點(diǎn)小，強(qiáng)度大,以形成較大的功率密度。因此，在陽極上須供給比較大的功率,但X射線管的效率很低，99%以上的電子束功率成為陽極熱耗，而使焦斑過熱。避免陽極過熱的方法是對(duì)陽極或管子采取不同方式的冷卻，以降低焦斑處的溫度，或使靶面傾斜一定角度，以提供較大的散熱面積。

　　后來又出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)陽極X射線管，因靶面高速旋轉(zhuǎn)(達(dá)10000轉(zhuǎn)/分)，允許功率密度高、焦點(diǎn)小。現(xiàn)代出現(xiàn)一種在陽極靶面與陰極之間裝有控制柵極的X射線管,在控制柵上施加脈沖調(diào)制，以控制X射線的輸出。改變脈沖寬度及重復(fù)頻率,即可調(diào)整定時(shí)重復(fù)曝光。

　　X 射線管結(jié)構(gòu)組成

　　固定陽極X射線管是常用X射線管中較為簡(jiǎn)單的一種，其結(jié)構(gòu)由陽極、陰極和固定兩極并保持玻璃管內(nèi)高真空的玻璃殼等三部分組成。陽極由陽極頭、陽極帽、玻璃圈和陽極柄構(gòu)成。陽極的主要作用使由陽極頭的靶面(一般選用鎢靶)阻擋高速運(yùn)動(dòng)的電子流而產(chǎn)生X射線，并將由此產(chǎn)生的熱量輻射或者通過陽極柄傳導(dǎo)出去，同時(shí)也吸收二次電子和散亂射線。鎢合金X射線管工作中產(chǎn)生X射線僅僅利用了不到高速運(yùn)動(dòng)電子流1%的能量，因此散熱是X射線管很重要的問題。

　　陰極主要由燈絲、聚焦罩(或者稱為陰極頭)、陰極套和玻璃芯柱等組成。轟擊陽極靶的電子束，就是靠熱陰極的燈絲(一般都是鎢絲)發(fā)射出來，在鎢合金X射線管高電壓加速下經(jīng)聚焦罩(陰極頭)聚焦形成的。高速運(yùn)動(dòng)的電子束撞擊陽極靶而突然受阻則產(chǎn)生了某段能量連續(xù)分布的X射線(其中并有反映陽極靶金屬的特征X射線)。

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