[發明專利]場致發射電子源的驅動控制電路

有效

• 申請號: 201310476396.2
• 申請日: 2013-10-12
• 公開（公告）號: CN103531421A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 陳垚;鄭海榮;胡信菊;曾成志;李彥明;張其陽;洪序達
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院
• 主分類號: H01J35/02
• 分類號: H01J35/02;H02H3/08
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 吳平

技術領域

本發明涉及場致發射裝置，特別是涉及一種場致發射電子源的驅動控制電路。

背景技術

X射線源是計算機斷層掃描（CT）系統的關鍵核心部件之一，一定程度上決定著CT系統的成像方式與成像性能。傳統X射線源采用熱陰極作為電子源，通過熱電子發射的方式產生電子束。陰極在加熱到1000℃以上的溫度時，大量的電子獲得大于發射體表面勢壘的動能而逸出。這種X射線管體積較大、頻率響應慢，且需要加熱陰極的電源，由于熱陰極工作溫度高、功耗大等原因，不易于實現單個X射線源內集成多個陰極，也不利于X射線源的小型化。

以碳納米管為陰極材料的場致發射X射線源能夠克服以上局限性。場致發射是利用強電場在固體表面上形成隧道效應而將固體內部的電子拉到真空中，是一種實現大功率高密度電子流的方法。場致發射X射線源采用場致發射陰極作為電子源，通過場致電子發射的方式產生電子束，在外加電場的作用下，陰極表面勢壘的高度降低、寬度變窄，發射體內的大量電子由于量子隧道效應穿透表面勢壘而逸出。相比傳統熱電子發射X射線源而言，碳納米管X射線源采用冷陰極電子發射具有高時間分辨率、可編程式發射等優勢，且可以制成多光束X射線源，避免了單個源對應單個陽極靶的機械掃描轉動，可進行靜態X射線CT成像。

由于動態X射線CT成像需要短的曝光時間，以減少運動偽影，所以需要進行短時間的脈沖發射，這就需要給X射線源的場發射電子源提供具有一定占空比的脈沖高電壓。

傳統的脈沖高壓多數是由超高壓脈沖電源提供，而超高壓脈沖電源不僅制作成本高，而且由其提供的脈沖高壓的精度和穩定度非常難實現。一種新的場發射脈沖控制方法是用低壓脈沖信號控制高壓電路來實現脈沖發射的目的，這種方法將控制場發射的低壓脈沖通過開關器件接到樣品的陰極，當給開關器件的控制端提供一定的電壓，便可以在電子槍的柵極和陰極間形成完整的通路，從而使得陰極能夠發射出電子，在陽極靶上形成焦點，并產生X射線束。采用這種方法只需要提供超高壓直流電源，就可以通過用低壓信號控制高壓信號的方法來實現場發射X射線源的脈沖發射控制。

然而這種方法在開關器件導通的瞬間可能會存在瞬時高壓漏電，導致電流過沖現象，可能會對場致發射X射線源的陰極材料造成破壞。

發明內容

基于此，有必要提供一種能夠解決電流過沖問題的場致發射電子源的驅動控制電路。

一種場致發射電子源的驅動控制電路，包括場致發射電子源，還包括脈沖信號輸入端、保護電阻、可調電阻以及開關管；所述脈沖信號輸入端與所述保護電阻的一端連接，用于輸入脈沖信號；所述保護電阻的另一端連接所述開關管的控制端，所述開關管的低壓端接地，所述開關管的高壓端與所述可調電阻的一端連接，所述可調電阻的另一端連接所述場致發射電子源的場發射陰極，所述場致發射電子源的柵控門極用于連接直流電源。

在其中一個實施例中，所述保護電阻是第一可調電位器，所述可調電阻是第二可調電位器；所述第一可調電位器的最大阻值大于10千歐姆。

在其中一個實施例中，所述第一可調電位器的最大阻值為1000千歐姆。

在其中一個實施例中，所述開關管是絕緣柵雙極型晶體管，所述控制端是絕緣柵雙極型晶體管的柵極，所述高壓端是絕緣柵雙極型晶體管的集電極，所述低壓端是絕緣柵雙極型晶體管的發射極。

在其中一個實施例中，還包括接于所述脈沖信號輸入端與所述保護電阻之間的升壓模塊，用于提升所述脈沖信號輸入端輸入的脈沖信號的電壓。

上述場致發射電子源的驅動控制電路，在IGBT的輸入極（即柵極）接入保護電阻，當有過沖電流時，保護電阻兩端電壓增大，IGBT柵極與發射極之間的電壓減小，從而抑制電流過沖。

附圖說明

圖1是一實施例中場致發射電子源的驅動控制電路的電路原理圖；

圖2是保護電阻R1的阻值為0歐姆時，場致發射X射線源高壓回路的電流波形圖；

圖3是保護電阻R1的阻值為10千歐姆時，場致發射X射線源高壓回路的電流波形圖；

圖4是保護電阻R1的阻值為180千歐姆時，場致發射X射線源高壓回路的電流波形圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、特征和優點能夠更為明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施方式做詳細的說明。

圖1是一實施例中場致發射電子源的驅動控制電路的電路原理圖，包括脈沖信號輸入端、升壓模塊10、保護電阻R1、開關管20、可調電阻R2、場致發射電子源30。