[發明專利]一種基于碳納米管場發射的微焦點X射線管

在審

• 申請號: 201810631918.4
• 申請日: 2018-06-19
• 公開（公告）號: CN109087838A
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 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: H01J35/24
• 分類號: H01J35/24;H01J35/06
• 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

1.一種基于碳納米管場發射的微焦點X射線管，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控制柵極，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，所述控制柵極安裝于發射陰極和陽極靶之間，所述發射陰極包括發射陰極基底以及垂直生長于所述發射陰極基底上并向陽極靶方向延伸的碳納米管微束，所述碳納米管微束直徑為0.1-500μm的單束碳納米管或碳納米管陣列；

所述陽極靶、發射陰極以及控制柵極分別通過陽極靶電極、發射陰極電極以及控制柵極電極引出到真空容器外，用于連接電源或接地。

2.根據權利要求1所述的微焦點X射線管，其特征在于：所述碳納米管微束生長的方法是：

利用光刻技術在一襯底上刻蝕需要生長碳納米管微束的掩模圖形；

通過真空鍍膜設備在所述掩膜圖形上制備多層催化劑結構，所述催化劑結構自下而上依次為應力緩沖層、粘附緩沖層、催化劑分散層和催化劑層，所述應力緩沖層位于襯底和粘附緩沖層之間；

采用化學氣相沉積法在襯底上設置所述催化劑結構的位置原位生長所述碳納米管微束；

將所述襯底遠離應力緩沖層的一側固定安裝于發射陰極基底上。

3.根據權利要求2所述的微焦點X射線管，其特征在于：

所述襯底為金屬或半導體；所述應力緩沖層為鉬、鉻、金、鉭、鈮、鈦和鋯中的一種或多種；所述粘附緩沖層為鉑、銅、金、釕、鐵、鈀、鉑、鎳、銀、銠、銻和鈷中的一種或多種；所述催化劑分散層為鋁或氧化鋁；所述催化劑層為鐵、鈷和鎳中的一種或多種。

4.根據權利要求2所述的微焦點X射線管，其特征在于：

所述應力緩沖層的厚度為10-2000nm；所述粘附緩沖層的厚度為10-2000nm；所述催化劑分散層的厚度為1-30nm；所述催化劑層的厚度為0.5-30nm。

5.根據權利要求1所述的微焦點X射線管，其特征在于：所述控制柵極為中心開孔的環片，所述環片為鉬、銅、不銹鋼、鎢、鈦和碳中的一種或多種，所述發射陰極出射的電子束流經過所述開孔到達陽極靶。

6.根據權利要求1所述的微焦點X射線管，其特征在于：所述控制柵極所在的平面和發射陰極基底之間的夾角不大于5°。

7.根據權利要求1所述的微焦點X射線管，其特征在于：所述微焦點X射線管還包括聚焦透鏡，所述聚焦透鏡為金屬套筒、單個靜電透鏡、多個靜電透鏡中的組合以及電磁透鏡中的一種；當所述聚焦透鏡為金屬套筒、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，且位于控制柵極和陽極靶之間；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控制柵極和陽極靶之間。

8.根據權利要求1-7任一項所述的微焦點X射線管，其特征在于：所述真空容器的其中一端固定安裝一連接件，所述連接件為環形結構，所述陽極靶安裝于所述環形結構的中空位置且與所述真空容器的其中一端接觸。

9.根據權利要求1-7任一項所述的微焦點X射線管，其特征在于：所述真空容器的其中一端固定連接一連接件，所述連接件的一端與所述真空容器的一端固定連接，所述連接件的另一端向發射陰極方向延伸，所述陽極靶固定連接于所述連接件的另一端。

10.根據權利要求9所述的微焦點X射線管，其特征在于：所述陽極靶遠離連接件的端面與發射陰極基底之間形成的夾角為銳角。