[實用新型]一種可控陣列式場發射X射線源裝置

有效

• 申請號: 201921457293.0
• 申請日: 2019-09-04
• 公開（公告）號: CN210110700U
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 吳大軍;陳玉堯;張向;張磊;錢斌
• 申請（專利權）人: 常熟理工學院
• 主分類號: H01J35/04
• 分類號: H01J35/04;H01J35/06;H01J35/02
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 吳旭

本實用新型公開了一種可控陣列式場發射X射線源裝置，包括封裝在外殼內部的場發射電子源部分、X射線源部分以及在外殼外部的測量系統。場發射電子源部分包括陣列式陰極、載有用于控制陣列式陰極發射電子密度和區域的IC芯片的PCB板、網狀柵極。PCB板正面設有若干金屬凸點，陣列式陰極置于網狀柵極的后方并通過金屬凸點與PCB板電路相連。通過金屬凸點與陣列式陰極相連接，增加了陣列式陰極的散熱面積，提高了散熱效率，保證了場發射電子源的穩定性。

技術領域

本實用新型涉及場發射器件領域，尤其涉及一種可控陣列式場發射X射線源裝置。

背景技術

場發射由于具有操作溫度低、沒有時間延遲且功耗低等諸多優點而成為一種非常有效的電子發射方式，近年來對其理論和技術的研究越來越深入，其應用領域也越來越廣泛。因此場發射陰極研制的X射線源具有發射可控，零時間響應等優勢。場發射需要較大的電場強度去抑制陰極表面勢壘，這要求驅動電源一方面要有較高的輸出電壓，另一方面隨著CT的發展，實現了X射線源在時間上和空間上的可編程發射，形成一個多點發射的X射線源陣列。目前場發射器件的散熱性能不好，大電流密度下產生熱擊穿的概率比較大，因此場發射電子源的穩定性較差。

發明內容

發明目的：針對上述現有技術，提出一種可控陣列式場發射X射線源裝置，提高裝置的散熱效率，保證場發射電子源的穩定性。

技術方案：一種可控陣列式場發射X射線源裝置，包括封裝在外殼內部的場發射電子源部分、X射線源部分以及在外殼外部的測量系統；

其中，所述場發射電子源部分包括陣列式陰極、載有用于控制陣列式陰極發射電子密度和區域的IC芯片的PCB板、網狀柵極；所述IC芯片置于PCB板背面，并通過數據線與計算機相連；所述PCB板正面設有若干金屬凸點，所述陣列式陰極置于網狀柵極的后方并通過所述金屬凸點與PCB板電路相連，所述網狀柵極與地線相連；

所述X射線部分包括銅靶、鈹窗口、高壓電源，所述銅靶和鈹窗口固定在外殼上，所述銅靶與高壓電源相連；

所述測量系統包括X射線探測器、放大器、示波器，所述X射線探測器設置于所述鈹窗口外側，并與放大器相連，所述放大器與示波器相連，所述示波器還連接所述計算機。

進一步的，所述陣列式陰極為多孔結構，每個孔與所述金屬凸點對應連接，金屬凸點的前端部嵌入孔中。

進一步的，所述高壓電源為電壓在0～50KV可控電源。

有益效果：相比現有技術的陣列式陰極直接連接PCB板電路的相應引腳，本場發射X射線源裝置采用金屬凸點連接陣列式陰極和PCB板，通過一個半球形金屬節點與網格狀陣列式陰極的各孔連接，在實現單孔發射或區域發射的同時起到散發焦耳熱的作用。具體原理是，由于場致電子發射是在高場強、高真空的條件下進行，通過隧道效應使電子穿過勢壘發射，逸出電子轟擊陽極會產生離子，離子和電子不斷的轟擊冷陰極材料，特別是在大電流情況下，轟擊產生了非常多的焦耳熱，這些焦耳熱若不能及時耗散，將導致熱擊穿，使得器件失效。本裝置的金屬凸點與陣列式陰極相連接，增加了陣列式陰極的散熱面積，提高了散熱效率，保證了場發射電子源的穩定性。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構圖示意圖；

圖2是陣列式陰極的剖面圖；

圖3是陣列式陰極的單孔結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型做更進一步的解釋。

如圖1所示，一種可控陣列式場發射X射線源裝置，包括封裝在外殼7內部的場發射電子源部分、X射線源部分以及在外殼7外部的測量系統。