[發明專利]一種一體化場致發射X射線源

有效

• 申請號: 201810631304.6
• 申請日: 2018-06-19
• 公開（公告）號: CN109068468B
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 湯秀清;陳澤祥
• 申請（專利權）人: 廣州市昊志影像科技有限公司
• 主分類號: H05G1/34
• 分類號: H05G1/34;H01J35/06;H01J35/04
• 代理公司: 廣州市越秀區哲力專利商標事務所(普通合伙) 44288
• 代理人: 何國錦;廖軍才

1.一種一體化場致發射X射線源，其特征在于包括：真空容器以及安裝于所述真空容器內的陽極靶以及電子槍，所述電子槍包括發射陰極和柵極，所述發射陰極和陽極靶分別安裝于真空容器內相對的兩端，所述柵極安裝于發射陰極和陽極靶之間；所述陽極靶、發射陰極以及柵極分別通過陽極靶電極、發射陰極電極以及柵極電極引出到真空容器外；

所述一體化場致發射X射線源還包括反饋控制電路，所述反饋控制電路包括陽極電流采樣模塊、掃描存儲模塊、非線性調節控制模塊以及柵極電壓輸入模塊，所述陽極電流采樣模塊的輸入端連接至陽極靶電極，所述非線性調節控制模塊的兩個輸入端分別連接至陽極電流采樣模塊的輸出端和掃描存儲模塊的輸出端，所述掃描存儲模塊的輸入端還與陽極電流采樣模塊的輸出端電性連接，所述非線性調節控制模塊的輸出端經過柵極電壓輸入模塊連接至柵極電極；

所述陽極電流采樣模塊接收陽極靶的電流信號，并將所述電流信號與掃描存儲模塊存儲的柵極電壓與場發射電流I-V特性曲線進行比對，由非線性調節控制模塊根據所述比對結果輸出控制電壓，以調節柵極的電壓幅度；

所述陽極電流采樣模塊用于對電流大小進行判別，根據發射區域判定設定相應的誤差放大系數，然后進行陽極的電流的快速跟蹤調整；當在起始發射區，則給出相對高的誤差放大系數，以快速跟蹤達到設定的電流值；當在陡峭發射區，則給出相對低的誤差放大系數；

其中，所述陽極靶電極與正高壓電源連接，所述發射陰極電極接地或者與負高壓電源連接，所述發射陰極電極與負高壓電源連接時，所述柵極電壓輸入模塊懸浮于所述負高壓電源上，以使負高壓電源作為基準電壓，對柵極的電壓幅度進行調節。

2.根據權利要求1所述的一體化場致發射X射線源，其特征在于：所述陽極靶電極接地，所述發射陰極電極與負高壓電源連接，所述柵極電壓輸入模塊懸浮于所述負高壓電源上，以使負高壓電源作為基準電壓，對柵極的電壓幅度進行調節。

3.根據權利要求1所述的一體化場致發射X射線源，其特征在于：還包括聚焦透鏡，所述聚焦透鏡為單個靜電透鏡、多個靜電透鏡的組合以及電磁透鏡中的一種；當所述聚焦透鏡為單個靜電透鏡、多個靜電透鏡的組合其中之一時，聚焦透鏡安裝于真空容器中，且位于柵極和陽極靶之間；所述聚焦透鏡為電磁透鏡時，聚焦透鏡安裝于真空容器外，且電磁透鏡產生的磁場部分或全部位于柵極和陽極靶之間，所述聚焦透鏡通過聚焦透鏡電極接地或者連接電源。

4.根據權利要求3所述的一體化場致發射X射線源，其特征在于：所述陽極靶電極與正高壓電源連接，所述發射陰極電極接地或者與負高壓電源連接，當所述發射陰極電極接地時，所述聚焦透鏡電極接地或者與外部的聚焦極電壓源連接，當所述發射陰極電極與負高壓電源連接時，所述聚焦透鏡電極與負高壓電源連接、或者與外部的聚焦極電壓源連接。

5.根據權利要求3所述的一體化場致發射X射線源，其特征在于：所述陽極靶電極接地，所述發射陰極電極與負高壓電源連接，所述聚焦透鏡電極與負高壓電源連接、或者與外部的聚焦極電壓源連接。

6.根據權利要求1-5任一項所述的一體化場致發射X射線源，其特征在于：所述發射陰極包括陰極基底、絕緣支座以及場致發射電子源，所述場致發射電子源固定安裝于陰極基底上并朝向所述陽極靶，所述陰極基底通過絕緣支座固定安裝于真空容器內的第二端，與固定安裝于真空容器內的第一端的陽極靶相對設置，所述發射陰極電極的一端與陰極基底電性連接，發射陰極電極的另一端穿過所述絕緣支座延伸至真空容器的外側。

7.根據權利要求6所述的一體化場致發射X射線源，其特征在于：所述場致發射電子源為碳納米管陣列。

8.根據權利要求1-5任一項所述的一體化場致發射X射線源，其特征在于：所述陽極靶包括陽極絕緣層、陽極支柱和陽極靶本體，其中，所述陽極絕緣層固定于真空容器內的第一端，所述陽極支柱的一端固定于陽極絕緣層上，所述陽極支柱的另一端向真空容器安裝有發射陰極的第二端延伸，所述陽極靶本體固定安裝于所述陽極支柱的另一端，所述陽極靶電極的一端插入所述陽極支柱中，所述陽極靶電極的另一端延伸至真空容器外側。

9.根據權利要求1-5任一項所述的一體化場致發射X射線源，其特征在于：所述陽極靶包括陽極絕緣層和陽極靶本體，其中，所述陽極絕緣層為中空的環形結構，所述陽極絕緣層固定于真空容器內的第一端，所述陽極靶本體安裝于所述中空的環形結構內，并與安裝于真空容器內第二端的發射陰極相對設置，所述陽極靶電極的一端插入所述陽極絕緣層中，所述陽極靶電極的另一端延伸至真空容器外側。