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科学西安光机所成功研制国内首个光阴极X射线管，颠覆传统通信方式


西安光机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（1keV～100keV） ， 脉冲宽度窄（可达皮秒量级） ， 该技术成功打破其他国家技术垄断 。
X 射线通信 ， 顾名思义 ， 就是将 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 ， 当将其应用于空间通信时 ， 对理论建模、核心元器件都提出了新的要求 。
同时 ， X 射线通信带来了传统微波与激光通信所不具备的优点：X 射线通信可以在电磁屏蔽环境下正常工作 ， 不仅可望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 ， 还将为未来复杂条件下的空天一体化战争提供通信安全保障 。 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颠覆性的替代 。
科学西安光机所成功研制国内首个光阴极X射线管，颠覆传统通信方式
本文插图
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 ， 同时还可应用在医学动态 CT、辐射定标和闪烁体余辉测量等多个领域 ， 对相关学科的交叉融合与持续发展产生极大的推动作用 。
“光电阴极”是光电管(基于外光电效应的基本光电转换器件)发射光电子的一极(阴极) 。 能够产生光电发射效应的物体称为光电发射体,光电发射体在光电器件中常与阴极相连,故称为光电阴极 。 光电阴极是根据外光电效应制成的光电发射材料 。 在光电管、光电倍增管等光电器件中 ， 使不同波长的辐射信号转化为电信号 ， 均依靠光阴电极 。
Gbps 也称交换带宽 ， 是衡量交换机总的数据交换能力的单位 ， 以太网是 IEEE802.3 以太网标准的扩展 ， 传输速度为每秒 1000 兆位(即 1Gbps) 。 背板带宽标志了交换机总的数据交换能力 ， 单位为 Gbps ， 也叫交换带宽 ， 一般的交换机的背板带宽从几 Gbps 到上百 Gbps 不等 。
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了极大限制 。 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 ， 出射 X 射线的强度和时间特性完全由调制光信号的特征决定 ， 因此 ， 光阴极 X 射线管的响应速度得到了大大提升 。
【科学西安光机所成功研制国内首个光阴极X射线管，颠覆传统通信方式】未来 ， 利用该技术可望实现通信速率 Gbps 量级的空间 X 射线通信应用 ， 同时还可应用在医学动态 CT、辐射定标和闪烁体余辉测量等多个领域 ， 对相关学科的交叉融合与持续发展产生极大的推动作用 。


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