光阴极X射线管 中科院西安光学精密机械研究所供图

近日，中科院西安光学精密机械研究所光电子学研究室联合该所条纹相机工程中心，研制出国内首个光阴极X射线管。该光阴极X射线管出射X射线强度可调，能量范围宽（1 keV～100 keV），脉冲宽度窄（可达皮秒量级）。

传统的X射线管采用热阴极方式发射电子，电子再被高压电场加速轰击金属靶产生X射线。由于热阴极X射线管能耗高、电子束流强度与脉冲宽度调制困难，在某些特殊应用领域受到限制。

而在光阴极X射线管中，电子发射单元由传统的热阴极改为对光敏感的光阴极，将X射线作为载波，将信息通过调制加载至X射线脉冲上并向外发送。实际上仍然是一种利用电磁波的通信手段，与微波通信、激光通信等传统通信方式本质上并无不同。但X射线频率更高，单光子能量更大，将其应用于空间通信，对理论建模、核心元器件都提出了新要求。

“可以预见，空间X射线通信不仅仅是对微波与激光通信的补充，在复杂的空间环境与特殊应用场合中，更是对传统通信方式的颠覆性替代。”该项目研发负责人赵宝升介绍，X射线通信有传统微波与激光通信所不具备的优点，如X射线通信可在电磁屏蔽环境下正常工作、可用于超高速飞机通信和飞行器返回地球时进入黑障区的通信。

相关专家表示，未来，利用该技术有望实现通信速率Gbps量级的空间X射线通信应用，同时该技术还可应用于医学动态CT、辐射定标和闪烁体余辉测量等多个领域。

转载自：中科院之声公众号

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