[實用新型]一種柵控冷陰極X射線管

有效

• 申請號: 201520070131.7
• 申請日: 2015-01-30
• 公開（公告）號: CN204516717U
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 張研;劉春毅;屈科
• 申請（專利權）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: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳建和

技術領域

本實用新型涉及一種X射線管，特別是涉及一種增強柵控的冷陰極X射線管及其組裝方式。

背景技術

X射線管是一種允許X射線可控發射的器件。它們被應用在各種系統中，例如，應用于醫療、工業和安全領域的X射線成像技術，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，直至發出X射線。X射線強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射線的發射面積由電子束轟擊的范圍決定，對需要小發射斑點的應用情況，例如需要X射線光學的成像應用中，可以在射線管中配置電子光學裝置將電子束聚焦在靶材料上很小的區域。

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

在現有專利中，將冷陰極應用于X射線管，基本是可柵控的結構。通過專利檢索，目前國內利用冷陰極做電子源的X射線管專利有：1、專利03127012.3，“一種新型場致發射的醫用微型X射線管”，此專利涉及的X射線管，無電子束匯聚功能，難以實現小焦點；2、專利CN201378580Y、CN201378579Y、CN101521135B、CN101494149A和CN101101848B，“柵控碳納米陰極場發射X射線管，該專利涉及的射線管裝配工藝復雜，成本較高；3、專利CN101494150A，該專利設計的射線管，柵極類型為平面柵極，該結構所用場發射材料為氧化鋅，發射性能差；4、專利CN1553473A，該專利陽極電壓過低，射線穿透力差。從現有技術來看，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方面：(1)裝配工藝復雜；(2)無電子束匯聚；(3)柵極截獲電子多等等。

實用新型內容

本實用新型的目的是，為了彌補現有技術的足之處，提供一種裝配工藝簡單，具有柵控增強、具有較高電子匯聚作用的柵控式冷陰極場發射X射線管，柵極控制能力強的冷陰極場發射X射線管。

本實用新型的技術方案是：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，陽極靶鑲嵌在陽極金屬罩內用于產生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柵極引線，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；陰極罩為柱筒形，包裹陰極組件，柱筒形頂端開孔；所述柱筒形頂端的開口形狀是雙層同心圓柱狀，雙層孔間距為1mm±0.1mm。

所述陽極靶平面的法線與陽極和陰極的連線的傾斜角度為12°。

所述陰極材料即冷陰極場發射體材料為碳納米管、石墨烯、氧化鋅納米結構或碳納米管與氧化鋅納米復合結構。

柱筒形頂端厚度為2±0.1mm，開口的圓臺的直徑為2±0.1mm。

柱筒形陰極罩頂端開孔處距離陰極頭為500-100微米。

所述柵極電壓為3000V～4500V，所述激發出的電子束施加陽極的高壓到180kV以內。

所述冷陰極場發射體的制備方法是電泳、絲網印刷、原位生長、氣相淀積或水熱法。

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。