用于微纳CT系统的线阵列微纳焦点X射线源技术方案

本发明专利技术公开了一种用于微纳CT系统的线阵列微纳焦点X射线源，包括阴极2、栅极3、阳极4、聚焦电极5、磁螺线管7、偏转电极8和靶9；所述阴极用于产生电子，所述阳极用于给电子加速，所述栅极设置在阳极与阴极之间，用于调节阴极发射的电子束流强度，所述聚焦电极用于完成加速后的电子第一次聚焦，所述磁螺线管用于完成电子的第二次聚焦，所述偏转电极用于控制电子打到靶上的位置。通过采用这种线阵列微纳焦点X射线源，可实现静态CT扫描，即射线源、被测物体、探测器都处于静止状态，用电子束扫描代替机械扫描，避免机械扫描带来的误差，受外界干扰小，精度高，体积小，重量轻，检测速度快，可应用到不同型号的CT系统中。

【技术实现步骤摘要】
用于微纳CT系统的线阵列微纳焦点X射线源
本专利技术涉及一种线阵列微纳焦点X射线源装置，尤其是一种用于微纳CT系统的线 阵列微纳焦点X射线源
技术介绍
传统的微焦点X射线源，焦点一般只有1个，对于生物、医学等领域要求的微纳微 秒级快速动态数字成像检测系统，传统的微焦点X射线源性能不能满足其要求。目前微焦 点X射线源一般只有1个焦点，当用于微纳CT系统时，有如下缺点：一般的微纳CT系统以 高的分辨率重构所需要的全部X射线投影的扫描通常持续许多小时，所以，靶层同一个位 置会产生大量的热，这可能会造成金属靶熔化甚至烧毁；其次，1个焦点的微焦点CT系统采 用的是机械扫描，这样必然会引入机械误差，影响CT系统的分辨率等性能指标。
技术实现思路
技术问题：本专利技术的目的在于提供一种用于微纳CT系统的线阵列微纳焦点X射线 源，这种线阵列微纳焦点X射线源可以用于微纳CT系统中，采用电子扫描技术，用电信号控 制电子束的扫描代替传统CT系统中的机械扫描，减小扫描的误差和时间，提高系统检测的 精度。 为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案： 本专利技术提供了一种于微纳CT系统的线阵列微纳焦点X射线源，其特征在于：包括 阴极2、栅极3、阳极4、聚焦电极5、磁螺线管7、偏转电极8和靶9 ;所述阴极用于产生电子， 所述阳极用于给电子加速；所述栅极设置在阳极与阴极之间，用于调节阴极发射的电子束 流强度；所述聚焦电极用于完成加速后的电子第一次聚焦，所述磁螺线管用于完成电子的 第二次聚焦，所述偏转电极用于控制电子打到靶上的位置。 进一步，所述X射线源容纳于外壳1内，所述外壳用于隔绝空气。 进一步，施加于偏转电极上的电压为锯齿波电压，通过对电子束加连续偏转电压， 使电子束在X射线靶上连续扫描，实现X射线焦点在X射线靶上的连续扫描。 进一步，所述阴极采用场致电子发射材料。 进一步，所述阴极采用连续发射的方式发射电子。 进一步，所述阳极与阴极之间的电压为20?160KV。 相比现有技术，本专利技术提供的线阵列微纳焦点X射线源装置具有如下优点：本发 明提供的线阵列微纳焦点X射线源采用电子扫描技术，通过电子束的分时扫描，实现X射线 微焦点在射线靶上的扫描，从而代替了传统CT中的机械扫描，避免机械扫描带来的误差； 由于高强度高密度的电子束打到射线靶上时，会产生大量的热，通过控制电子束分时扫描， 从而不同时刻电子束打到射线靶上的不同位置，进而提高散热效率，防止射线靶的温度过 高；通过电子束扫描控制焦点在金属靶上扫描，可以减小扫描时间，在医疗，安检等领域应 用时减少人体所承受的辐射剂量；采用场致电子发射阴极，可控性好，无需加热阴极，瞬时 发射，通过调节栅极电压，可以控制电子发射数量，从而控制管电流大小。 【附图说明】 结合附图阅读说明书时，所述的线阵列微纳焦点X射线源装置的结构以及各种特 征和优点将变得更加易于理解，其中： 图1为依照本专利技术的优选的实施方案的线阵列微纳焦点X射线源装置的整体示意 图； 图2为线阵列微纳焦点X射线源电子扫描原理图； 图3为偏转电极所加锯齿波电压波形图； 图4为依照本专利技术的微纳焦点射线源的点状串列靶结构图； 图5为电子束入射到点阵靶产生X射线示意图； 图6为靶点与靶基产生的X射线强度对比示意图； 图7为电子韧致辐射示意图； 图8为钨、金刚石、铍材料的X射线转化能力比较图。 【具体实施方式】 下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行详细的描 述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发 明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实 施例，都属于本专利技术保护的范围。 本专利技术涉及一种线阵列微纳焦点X射线源装置，尤其是一种用于微纳CT系统的线 阵列微纳焦点X射线源。 一种用于微纳CT系统的线阵列微纳焦点X射线源13,这种X射线源13包括用于 产生电子的阴极2、给电子加速的阳极4、调节阴极2与阳极4之间电子数量的栅极3、将电 子束聚焦成小截面、高密度电子束6的聚焦电极5和磁螺线管7、靶9、精确控制电子束打到 靶9指定位置的偏转电极8、以及为X射线源13隔绝空气的外壳1。 所述聚焦电极用于电子的第一次聚焦，所述磁螺线管用于电子的第二次聚焦，阴 极发出的电子经过两次聚焦后打到靶上，从而使靶发出射线11。 该X射线源创新性的采用电子扫描技术，使得射线焦点位置可以精确控制，实现X 射线源焦点的线阵列扫描，代替传统CT中的机械扫描，避免机械扫描带来的误差；同时散 热性能也是一般X射线源的1-2倍。 在上述X射线源中，所述偏转电极8的电压通过控制系统精确控制，从而对电子束 打到X射线靶9的位置实现精确控制，通过电子束的分时扫描，实现X射线微焦点在X射线 靶9上的扫描，一方面代替传统CT中的机械扫描，避免机械扫描带来的误差；另一方面，由 于高强度高密度的电子束打到X射线靶9上时，会产生大量的热，通过控制电子束分时扫 描，从而不同时刻电子束打到X射线靶9上的不同位置，进而提高散热效率，减少过高温度 对X射线源带来的影响。 作为优选，偏转电极8采用锯齿波电压，如图3,对电子束加连续偏转电压，使电子 束在X射线靶9上连续扫描，实现X射线焦点在X射线靶上的连续扫描。首先给偏转电极8 加锯齿波偏转电压，然后阴极开始发射电子，从而形成连续扫描的电子束，在X射线靶上连 续扫描，实现焦点的连续扫描。 在一些实施方案中，偏转电极8可采用非连续方式，通过固定电压扫描X射线靶9 上固定的位置，形成一一对应的关系，具体步骤为：首先将偏转电极8的电压调到一个电压 并保持，然后阴极2发射电子通过加速，聚焦，偏转后打到X射线靶9上，产生X射线11对 被检测物10进行成像，成像完后，阴极2停止发射电子，调节偏转电极8电压到下一个固定 的电压值，阴极2开始发射电子，经过同样过程打到这个固定电压对应的X射线靶9上的位 置，如此下去，直至所有位置处的焦点成像完毕，实现焦点的脉冲扫描。 在上述X射线源13中，所述阴极2采用场致电子发射阴极，例如碳纳米阴极、石墨 烯阴极等，克服了传统热阴极的诸多缺点，同时大大提高了电流的发射密度，从而可以产生 高强度的X射线。另外场致电子发射源还具有能耗低，快速启动等优点。 作为优选，阴极2采取连续发射电子，为电子束的连续扫描提供条件。 在一些实施方案中，阴极2也可采用脉冲发射。 在上述X射线源13中，在所述栅极3与阴极2之间加电压，精确控制及调节阴极 2与阳极4之间电流大小。 在上述X射线源13中，在所述阳极4与阴极2之间加高电压，在20?160KV之间， 将电子加速到高能级，使得最终电子高速轰击X射线靶9,产生X射线。 在上述X射线源13中，所述磁螺线管7采用电磁透镜原理将电子聚焦成小截面、 高密度的电子束，从而使其能在X射线靶上形成微米或者亚微米尺寸的X射线焦点。 在上述X射线源13中，所述外壳1采用密封性好，不容易破损的材料例如不绣钢 等合金制成。 在本实施例中，靶的结构如图4所示，本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于微纳CT系统的线阵列微纳焦点X射线源，其特征在于：包括阴极(2)、栅极(3)、阳极(4)、聚焦电极(5)、磁螺线管(7)、偏转电极(8)和靶(9)；所述阴极用于产生电子，所述阳极用于给电子加速；所述栅极设置在阳极与阴极之间，用于调节阴极发射的电子束流强度；所述聚焦电极用于完成加速后的电子第一次聚焦，所述磁螺线管用于完成电子的第二次聚焦，所述偏转电极用于控制电子打到靶上的位置。

【技术特征摘要】
1. 用于微纳CT系统的线阵列微纳焦点X射线源，其特征在于：包括阴极（2)、栅极（3)、 阳极⑷、聚焦电极（5)、磁螺线管（7)、偏转电极⑶和靶（9);所述阴极用于产生电子，所 述阳极用于给电子加速；所述栅极设置在阳极与阴极之间，用于调节阴极发射的电子束流 强度；所述聚焦电极用于完成加速后的电子第一次聚焦，所述磁螺线管用于完成电子的第 二次聚焦，所述偏转电极用于控制电子打到靶上的位置。2. 根据权利要求1所述的用于微纳CT系统的线阵列微纳焦点X射线源，其特征在于： 所述X射线源容纳于外壳（1)内，所述外壳用于隔绝空气。3. 根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：王珏，周日峰，陈赞，向前，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85