[實(shí)用新型]一種柵控冷陰極X射線管

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320445646.1
• 申請日: 2013-07-24
• 公開（公告）號: CN203644725U
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張研;劉春毅;屈科
• 申請（專利權(quán)）人: 南京康眾光電科技有限公司
• 主分類號: H01J35/04
• 分類號: H01J35/04;H01J35/06;H01J35/08;H01J35/14
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳建和

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種X射線管，特別是涉及一種柵控的冷陰極X射線管及其組裝方式。

技術(shù)背景

X射線管是一種允許X射線可控發(fā)射的器件。它們被應(yīng)用在各種系統(tǒng)中，例如，應(yīng)用于醫(yī)療、工業(yè)和安全領(lǐng)域的X射線成像技術(shù)，光譜分析(X射線熒光光譜、X射線光電子能譜分析)，X射線衍射分析等。射線管中產(chǎn)生X射線的原理是利用高能電子(幾萬電子伏特)，轟擊金屬靶。這些電子和靶材之間的相互作用倍增，直至發(fā)出X射線。X射線強(qiáng)度與靶材料上的電子流成正比。X射線的穿透性與靶材料上的施加電壓成正比。X射線的發(fā)射面積由電子束轟擊的范圍決定，對需要小發(fā)射斑點(diǎn)的應(yīng)用情況，例如需要X射線光學(xué)的成像應(yīng)用中，可以在射線管中配置電子光學(xué)裝置將電子束聚焦在靶材料上很小的區(qū)域。

傳統(tǒng)X射線管是利用加熱真空管內(nèi)的金屬絲到上千攝氏度高溫來產(chǎn)生高能電子。與傳統(tǒng)的熱電子發(fā)射相比，場發(fā)射冷陰極無需加熱，可以在室溫下進(jìn)行，只需施加一定的電場即可，因此場發(fā)射具有更高的能量利用率。此外，場發(fā)射還具有其他一些獨(dú)特的性質(zhì)，例如，對電場變化的快速響應(yīng)，對溫度波動和輻射不敏感，發(fā)射出的電子束高度可控，高開關(guān)比，電子的彈道傳輸，而且很小的電壓調(diào)制范圍就可以調(diào)控很大的電流范圍。

在現(xiàn)有專利中，將冷陰極應(yīng)用于X射線管，基本是可柵控的結(jié)構(gòu)。通過專利檢索，目前國內(nèi)利用冷陰極做電子源的X射線管專利有8份：1、專利03127012.3，“一種新型場致發(fā)射的醫(yī)用微型X射線管”，此專利涉及的X射線管，無電子束匯聚功能，難以實(shí)現(xiàn)小焦點(diǎn)；2、專利CN201378580Y、CN201378579Y、CN101521135B、CN101494149A和CN101101848B，“柵控碳納米陰極場發(fā)射X射線管，該專利涉及的射線管裝配工藝復(fù)雜，成本較高；3、專利CN101494150A，該專利設(shè)計(jì)的射線管，柵極類型為平面柵極，該結(jié)構(gòu)所用場發(fā)射材料為氧化鋅，發(fā)射性能差；4、專利CN1553473A，該專利陽極電壓過低，射線穿透力差。

從現(xiàn)有技術(shù)來看，目前可柵控的X射線管都有一定的局限性，主要集中在以下幾個(gè)方面：（1）裝配工藝復(fù)雜；（2）無電子束匯聚；（3）柵極截獲電子多等等。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是，為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的足之處，提供一種裝配工藝簡單，具有較高電子匯聚作用的柵控式冷陰極場發(fā)射X射線管，柵極控制能力強(qiáng)的冷陰極場發(fā)射X射線管。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：柵控冷陰極X射線管，其特征是包括真空腔體、陽極組件、柵控電極、陰極組件，所述陽極組件包括陽極靶，陽極金屬罩以及陽極連接柱，所述陽極靶、陽極金屬罩和陰極組件封裝在真空腔體內(nèi)，陽極靶鑲嵌在陽極金屬罩內(nèi)用于產(chǎn)生X射線，陽極靶平面的法線與陽極和陰極的連線具有一傾斜角度，傾斜角度為12±1°；所述陰極組件包括陰極基底和置于陰極基底的陰極材料、作為柵控電極的陰極罩包裹包括陰極引線、柵極引線的陰極安裝件，陰極罩為金屬，陰極罩上設(shè)有開孔位于陰極基底與陽極靶的連線上；高壓通過陽極連接柱引入，作為柵控電極的陰極罩連接?xùn)艠O引線，陰極基底連接陰極引線；在柵極引線和陰極引線引出的兩條電極之間施加電壓。

陽極靶平面的法線與陽極和陰極的連線具有一傾斜角度尤其是12°。

進(jìn)一步的，所述陰極材料即發(fā)射體材料碳納米管、石墨烯、氧化鋅納米結(jié)構(gòu)或碳納米管與氧化鋅納米復(fù)合結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述冷陰極場發(fā)射體的制備方法是電泳、絲網(wǎng)印刷、原位生長、氣相淀積或水熱法。

進(jìn)一步的，陰極罩作為柱筒形包裹陰極組件，柱筒形頂端開孔。

進(jìn)一步的，所述柱筒形頂端的開口形狀是倒立圓臺狀，距陰極材料近的位置為圓臺的頂部。

進(jìn)一步的，柱筒形頂端厚度為1.5±0.1mm，開口的圓臺的頂面的直徑為2±0.1mm，底面的直徑為4±0.1mm。

進(jìn)一步的，柱筒形陰極罩頂端開孔處有二層板,即二層板上開孔。二層板距離陰極頭為500-100微米，二層板上開孔為倒立圓柱狀。

陰極安裝件還包括陰極支架、絕緣陶瓷片、固定螺釘、陰極基底連接桿、陰極引線、柵極引線和玻璃芯柱接頭，其中陰極引線和柵極引線部分和玻璃芯柱接頭在真空腔體外，陰極組件的其他部件均被封裝在真空腔體內(nèi)。