透射式X射线源具有辐射输出对称性好、可调谐性高等优势,适用于高精度、高定制化的辐射应用场景。发展基于微纳结构阳极钼靶的透射式X射线源器件有望获取微聚焦的辐射特性并提高其亮度,但靶材的散热问题是制约X射线辐射剂量和亮度的关键因素。建立了适用于微纳结构阳极钼靶的热响应模型,分析了电子束和透射式靶材结构参数对靶温度分布的影响,最终确定1 μm直径、2.6 μm厚度为钼靶的最佳结构尺寸,实现了辐射性能和热稳定性间的平衡。为进一步解决热失稳问题,提出了一种采用旋转阳极钼靶交替受激的器件热管理策略。理论计算表明,通过引入额外散热途径,该结构可承受高达282.28 mA cm-2电流密度的电子束轰击,较单个微纳结构钼靶提升了44.45倍。该研究为高性能透射式微聚焦X射线源的开发提供了新思路。
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