[發明專利]一種金剛石射線靶、制備方法及應用

在審

• 申請號: 201610040882.3
• 申請日: 2016-01-21
• 公開（公告）號: CN105702544A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發明（設計）人: 鄭磊;劉華榮;王俊聽;羅婷婷;李藝晶
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第三十八研究所
• 主分類號: H01J35/18
• 分類號: H01J35/18;H01J35/24;H01J35/08;H01J35/12;H01J9/02
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 王林

技術領域

本發明涉及一種透射式微焦點X射線管的投射窗口，尤其涉及的是一種金剛石射線靶、 制備方法及應用。

背景技術

透射式微焦點X射線管具有高X射線產生效率和高輻照通量密度的特點，是微焦點X射 線管的發展趨勢。由于透射式微焦點X射線管的窗口和金屬陽極是復合在一起的，通過提高 透射窗口的耐熱功率，可以提高X射線源亮度。因此，需要尋找合適的窗口結構來獲得高亮 度小焦斑的X射線源。

目前，小焦點X射線管的焦點在0.1mm以上，分辨率不高，無法滿足現在一些高要求X 射線管，很多X射線管上使用的是鈹窗口，同時使用的是反射式陽極，限制了X射線成像的 放大倍率。而使用透射式成像的陽極，沒有與窗口材料連接在一起，放大倍率也無法提高， 另外陽極容易出現熔化的情況，導致影像清晰度不高。且使用的是鈹窗口，但鈹有劇毒，價 格昂貴，且熱導率相對較差，易造成由于散熱不及時導致陽極熔化。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供了一種金剛石射線靶、制備方法及應用， 焦點尺寸小，精度高，提高了分辨率和連續使用時的可靠性。

本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括金剛石片、窗口封接環和薄膜陽極，所 述金剛石片通過焊料焊接在窗口封接環上，所述薄膜陽極沉積在金剛石片朝向電子束的一面。

所述窗口封接環上開設連接孔，所述連接孔的兩端為臺階面，所述金剛石片的端部放置 在所述臺階面上并通過焊料焊接在所述臺階面上。

作為本發明的優選方式之一，所述射線靶還包括散熱層，所述散熱層鍍膜于所述薄膜陽 極朝向電子束的一面。

作為本發明的優選方式之一，所述薄膜陽極的厚度為1～10μm，所述金剛石的厚度為 0.05～0.3mm。

作為本發明的優選方式之一，所述金剛石片為化學氣相沉積法制備得到，所述薄膜陽極 朝向電子束的一面為所述金剛石片的成核面。

一種金剛石射線靶的制備方法，包括以下步驟：

(1)在窗口封接環上開設連接孔，連接孔的兩端為臺階面，將焊料放入臺階面，再將金 剛石片放入臺階面上，焊接過程中確保金剛石壓緊焊接在窗口封接環上；

(2)焊接后，將金剛石片以外的部分擋住，在金剛石朝向電子束的一面沉積薄膜陽極。

作為本發明的優選方式之一，所述制備方法還包括步驟(3)，在薄膜陽極上朝向電子束 的一面上鍍膜散熱層。

作為本發明的優選方式之一，所述薄膜陽極選自鎢、鉬、無氧銅或金中的任一種材料制 備而成。

作為本發明的優選方式之一，所述焊接方式為真空釬焊或氬氣保護釬焊，焊料選自銀、 銅、鈦、金的一種或多種。

一種金剛石射線靶在透射式微焦點X射線管中的應用。

金剛石材料的原子序數為6，屬于輕材料，對X射線的吸收系數略大于鈹，仍具有良好 的透射率、安全無毒。通過化學氣相沉積(CVD)方法獲得的金剛石多晶薄膜具有高強度、高 透射、高熱導、耐高溫、耐腐蝕、熱膨脹小的特點，可替代傳統的X射線窗口材料鈹，是理 想的新一代X光窗口材料。

為獲得高X射線出射效率，需要保證足夠的靶材厚度；另外，由于靶材對X射線的自屏 蔽效應，應控制靶材厚度以減少對X射線的吸收。減小靶材厚度可以限制束斑尺寸，但是靶 材厚度小其熱容也小，會限制靶材的耐熱性能。因此，還需要從靶材襯底材料和結構方面對 耐熱性能進行優化。

本發明相比現有技術具有以下優點：本發明采用薄膜陽極鍍膜的金剛石窗口結構，電子 束轟擊陽極產生的X射線過程能夠實現快速散熱，這樣有利于實現微焦斑X射線源、電子束 能量利用率高、X射線能量損失小的透射式薄膜陽極結構。通過優化鍍膜工藝和焊接工藝， 使透射式X射線管金剛石窗口、薄膜陽極、散熱層三者之間具有良好的熱力學接觸性能，可 提高微焦點X射線管連續使用時的可靠性。

附圖說明

圖1是本發明的金剛石射線靶的結構示意圖；

圖2是圖1的俯視圖；

圖3是將本發明用于X射線管的結構示意圖；

圖4是本發明金剛石射線靶的制備流程圖；

圖5是帶有散熱層的結構示意圖；

圖6是圖5的局部放大圖；

圖7是不同能量下的金剛石、鈹材料的X射線透過率比較圖。

具體實施方式