[發明專利]集成高壓電源的場發射自聚焦脈沖X射線發生裝置

有效

• 申請號: 201810535911.2
• 申請日: 2018-05-30
• 公開（公告）號: CN108493087B
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 孫泳海;姚智偉
• 申請（專利權）人: 姚智偉
• 主分類號: H01J35/04
• 分類號: H01J35/04;H01J35/14;H01J35/24
• 代理公司: 11232 北京慧泉知識產權代理有限公司
• 代理人: 王順榮;唐愛華

1.一種集成高壓電源的場發射自聚焦脈沖X射線發生裝置，由X射線發生部分和高壓發生器組成，其特征在于：它們之間的連接關系是：高壓發生器的正極與X射線發生部分的陽極相連，高壓發生器的負極與X射線發生部分的陰極相連；

該發生裝置除低壓電源與控制電路外，其他部件全部置于高真空或超高真空的真空室中；

X射線發生部分采用基于碳納米管場發射器件的二極管結構，包括X射線發生部分的陰極和X射線發生部分的陽極；碳納米管場發射器件作為X射線發生部分的陰極，X射線發生部分的陽極由高熔點高原子量的金屬材料制成；

高壓發生器包括控制電路、變壓器及高壓耦合電路；高壓發生器由外接低壓直流電源供電；變壓器采用高匝數比的升壓變壓器；變壓器初級線圈與控制電路相連，變壓器次級線圈通過高壓耦合電路分別與X射線發生部分的陰極和X射線發生部分的陽極連接；變壓器的初級線圈和次級線圈由銅或銀導線制作，絕緣層采用低真空排氣的材料制作；變壓器磁芯采用鐵氧體陶瓷材料；高壓耦合電路由整流二極管及耦合電容組成；X射線發生部分的陽極做成細圓柱狀置于圓筒形變壓器磁芯的中心；該圓筒形變壓器磁芯的中心的磁通密度最大；X射線發生部分的陽極要橫截面積小，以避免渦電流引起發熱。

2.根據權利要求1所述的集成高壓電源的場發射自聚焦脈沖X射線發生裝置，其特征在于：所述其他部件包括X射線陰極和陽極、變壓器及高壓耦合電路。

3.根據權利要求1所述的集成高壓電源的場發射自聚焦脈沖X射線發生裝置，其特征在于：真空室的壓強低于1x10^-6Pa。

4.根據權利要求1所述的集成高壓電源的場發射自聚焦脈沖X射線發生裝置，其特征在于：高熔點高原子量的金屬材料為鎢、金、鉬。

5.根據權利要求1所述的集成高壓電源的場發射自聚焦脈沖X射線發生裝置，其特征在于：變壓器采用的高匝數比大于200：1。

6.根據權利要求1所述的集成高壓電源的場發射自聚焦脈沖X射線發生裝置，其特征在于：絕緣層采用材料為聚酰亞胺、陶瓷或者玻璃。

7.根據權利要求1所述的集成高壓電源的場發射自聚焦脈沖X射線發生裝置，其特征在于：發生裝置由12至24伏的低壓直流電源或電池供電，低壓電源和控制電路產生與變壓器諧振頻率相等的高頻信號。

8.根據權利要求1所述的集成高壓電源的場發射自聚焦脈沖X射線發生裝置，其特征在于：在低壓電源和控制電路內部，高頻信號通過半導體場效應管組成的H形全橋電路控制電源的切換，產生高頻低壓電流為變壓器供電；低壓電源和控制電路置于真空室外，通過引線與真空室內的變壓器初級線圈相連。

9.根據權利要求1所述的集成高壓電源的場發射自聚焦脈沖X射線發生裝置，其特征在于：X射線發生部分的陰極采用垂直排列的碳納米管陣列，碳納米管頂端直徑約5到20納米，長度為5到10微米；間距10微米；X射線發生部分的陰極由超過八千根碳納米管構成，有效面積約0.8平方毫米；提供超過20毫安的脈沖場發射電流。