一种三极型栅控冷阴极X射线管制造技术

本发明专利技术涉及一种三极型栅控冷阴极X射线管，包括阳极部件、阴极部件和真空腔，所述阳极部件和阴极部件均设置在所述真空腔内；所述阴极部件包括阴极和栅网；所述阴极和栅网之间的电势差能够调节引出电子轰击所述阳极部件的阳极靶来产生X射线；所述阴极的材料为超顺排碳纳米管阵列。本发明专利技术的有益效果如下：本发明专利技术采用超顺排碳纳米管作为阴极材料，该材料超顺排碳纳米管阵列同普通阵列相比，碳纳米管更直，排列地更加整齐有序，拥有优异的场致发射性能和稳定的结构，作为场发射体易于操控，取得更好的发射效果；真空腔中加入吸气剂，可以保持较高真空度；通过聚焦槽和聚焦极实现电子聚焦功能，可以实现较小焦点。

【技术实现步骤摘要】
一种三极型栅控冷阴极X射线管
本专利技术属于辐射研究领域，具体涉及一种三极型栅控冷阴极X射线管。
技术介绍
自从发现碳纳米管材料拥有优异的场发射性能以来，科研工作者就开展了其作为电子源的应用研究。这些应用包括微波真空器件、显示器件、太赫兹真空器件、真空三极管和X射线管。相比于传统的热阴极X射线管，冷阴极X射线管具有响应时间短、寿命长、焦点小和能耗低等优点。近年来，基于碳纳米管技术的冷阴极X射线管的研究逐渐成为热点。日本的Sugie等首先发表了用碳纳米管作为场发射阴极的X射线管的文章。并用该射线管和热阴极射线管分别对集成电路板进行X射线成像对比。对比后发现，使用碳纳米管冷阴极的X射线管成像效果明显优于热阴极X射线管。美国OttoZhou教授研究团队对以碳纳米管作为阴极的X射线管进行了较为全面深入的探索。并以此为基础，分别研制出了微型静态CT、静态口腔CT、静态乳腺CT以及静态胸部CT扫描系统。韩国Chio研究团队研制了基于碳纳米管技术的小焦点X射线管。现有的三极型冷阴极X射线管的技术都有一定的局限性，主要表现在以下几个方面：电子聚焦能力弱；真空度不够，影响工作效果；X射线穿透力不强。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的是提供一种三极型栅控冷阴极X射线管，本技术方案结构简单，具有电子聚焦功能，在高压下工作稳定可靠。本专利技术的技术方案如下：一种三极型栅控冷阴极X射线管，包括阳极部件、阴极部件和真空腔，所述阳极部件和阴极部件均设置在所述真空腔内；所述阴极部件包括阴极和栅网；所述阴极和栅网之间的电势差能够调节引出电子轰击所述阳极部件的阳极靶来产生X射线；所述阴极的材料为超顺排碳纳米管阵列。进一步地，上述的三极型栅控冷阴极X射线管，所述阴极部件还包括阴极固定座、钼杆、阴极引线、栅网和栅极引线；所述阴极固定在阴极固定座上，通过钼杆与所述阴极引线连接；所述栅网与所述栅极引线连接。进一步地，上述的三极型栅控冷阴极X射线管，所述阴极部件还包括阴极罩；所述阴极罩内设置有非蒸散型吸气剂。进一步地，上述的三极型栅控冷阴极X射线管，所述阴极部件还包括聚焦槽和聚焦极；所述栅网安装在所述聚焦槽中；阴极发射的电子通过被聚焦槽和聚焦极聚集后轰击阳极靶。进一步地，上述的三极型栅控冷阴极X射线管，所述阴极和栅网的距离为0.2mm～0.5mm。进一步地，上述的三极型栅控冷阴极X射线管，所述阳极部件包括阳极靶、阳极连接柱和阳极罩；所述阳极靶与所述阳极连接柱连接；所述阳极罩罩在所述阳极靶外，其上设置有X射线出口和电子入口。进一步地，上述的三极型栅控冷阴极X射线管，所述阳极靶的倾角为20°～30°。进一步地，上述的三极型栅控冷阴极X射线管，所述阳极部件的阳极上引入50kV～160kV电压，阴极部件的阴极和栅极之间引入0～3000V的电压。进一步地，上述的三极型栅控冷阴极X射线管，所述阳极罩的垂直辐射角为15°～30°，水平辐射角为60°～80°。进一步地，上述的三极型栅控冷阴极X射线管，所述阳极罩为脱硫的铁材质。进一步地，上述的三极型栅控冷阴极X射线管，所述阴极部件和阳极部件经过干法烧氢处理以保证排气效果。本专利技术的有益效果如下：1、本专利技术采用超顺排碳纳米管作为阴极材料，该材料超顺排碳纳米管阵列同普通阵列相比，碳纳米管更直，排列地更加整齐有序，拥有优异的场致发射性能和稳定的结构，作为场发射体易于操控，取得更好的发射效果；2、真空腔中加入吸气剂，可以保持较高真空度；3、通过聚焦槽和聚焦极实现电子聚焦功能，可以实现较小焦点。附图说明图1为本专利技术的三极型栅控冷阴极X射线管的结构示意图。图2为图1中阴极部件的结构示意图。上述附图中，1、阴极部件；2、真空腔；3、阳极部件；11、阴极罩；12、阴极；13、阴极固定座；14、钼杆；141、阴极引线；15、聚焦槽；151、栅网；152、栅极引线；16、聚焦极；31、阳极连接柱；32、阳极罩；321、阳极靶。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细的描述。如图1所示，本专利技术提供了一种三极型栅控冷阴极X射线管，包括阳极部件3、阴极部件1和真空腔2，所述阳极部件3和阴极部件1均设置在所述真空腔2内；所述阴极部件1包括阴极12和栅网151；所述阴极12和栅网151之间的电势差能够调节引出电子轰击所述阳极部件3的阳极靶321来产生X射线；所述阴极12的材料为超顺排碳纳米管阵列。本专利技术采用超顺排碳纳米管作为阴极材料，该材料超顺排碳纳米管阵列同普通阵列相比，碳纳米管更直，排列地更加整齐有序，拥有优异的场致发射性能和稳定的结构，作为场发射体易于操控，取得更好的发射效果。本实施例中的超顺排碳纳米管阵列制备时，采用在硅基底上定位定向合成方法，同时调节碳纳米管生长速率，制备出超顺排碳纳米管阵列。本实施例中的超顺排碳纳米管阵列制备时，要求催化剂颗粒尺寸分布窄，实现高成核密度同时保证碳纳米管表面干净。并且，在装配之前，对阴极12进行老化处理，处理掉毛刺和连接不牢固的碳纳米管，待场发射稳定后，再进行装配。如图2所示，所述阴极部件1还包括阴极固定座13(本实施例中为镍片)、钼杆14、阴极引线141(参见图1)、栅网151和栅极引线152(参见图1)；所述阴极12固定在阴极固定座13上，通过钼杆14与所述阴极引线141连接；所述栅网151与所述栅极引线152连接。本实施例中，采用50μm厚的方形钨或钼栅网151作为栅极，栅网151的开口率约为80％。通过点焊工艺，将栅网151焊接安装。所述阴极12和栅网151的距离为0.2-0.5mm。所述阴极部件1还包括聚焦槽15和聚焦极16；所述栅网151安装在所述聚焦槽15中；阴极12发射的电子通过被聚焦槽15和聚焦极16聚集后轰击阳极靶321。通过聚焦槽15和聚焦极16实现电子聚焦功能，可以实现较小的焦点，配合本专利技术的阳极靶321倾角设置，能够有效产生高质量X射线。如图1所示，所述阳极部件3包括阳极靶321、阳极连接柱31和阳极罩32；所述阳极靶321与所述阳极连接柱31连接；所述阳极罩32罩在所述阳极靶321外，其上设置有X射线出口和电子入口。如此，阳极靶321设置在阳极罩32内部，可以有效防止二次电子打到玻璃外壳上，造成玻璃外壳(真空腔2)损坏。所述阳极靶321材质为金属钨，倾角为20°～30°。所述阳极罩32的垂直辐射角为15°～30°，水平辐射角为60°～80°。所述阳极部件3的阳极上引入50kV～160kV电压，阴极部件1的阴极接负电位和栅极之间引入0～3000V的电压。如此，通过对栅极电压的调节可以调节管电流，使其达到几十个毫安，产生更多的X射线。所述阴极部件和阳极部件经过干法烧氢处理以保证排气效果。所述阳极罩为脱硫的铁材质，该种材质高频加热敏感，便于阳极高频辅助加热，可以进一步提高排气效果。所述阴极部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三极型栅控冷阴极X射线管，其特征在于，包括阳极部件、阴极部件和真空腔，所述阳极部件和阴极部件均设置在所述真空腔内；所述阴极部件包括阴极和栅网；所述阴极和栅网之间的电势差能够调节引出电子轰击所述阳极部件的阳极靶来产生X射线；所述阴极的材料为超顺排碳纳米管阵列。/n

【技术特征摘要】
1.一种三极型栅控冷阴极X射线管，其特征在于，包括阳极部件、阴极部件和真空腔，所述阳极部件和阴极部件均设置在所述真空腔内；所述阴极部件包括阴极和栅网；所述阴极和栅网之间的电势差能够调节引出电子轰击所述阳极部件的阳极靶来产生X射线；所述阴极的材料为超顺排碳纳米管阵列。


2.如权利要求1所述的三极型栅控冷阴极X射线管，其特征在于，所述阴极部件还包括阴极固定座、钼杆、阴极引线、栅网和栅极引线；所述阴极固定在阴极固定座上，通过钼杆与所述阴极引线连接；所述栅网与所述栅极引线连接。


3.如权利要求2所述的三极型栅控冷阴极X射线管，其特征在于，所述阴极部件还包括阴极罩；所述阴极罩内设置有非蒸散型吸气剂。


4.如权利要求2所述的三极型栅控冷阴极X射线管，其特征在于，所述阴极部件还包括聚焦槽和聚焦极；所述栅网安装在所述聚焦槽中；阴极发射的电子通过被聚焦槽和聚焦极聚集后轰击阳极靶。


5.如权利要求2所述的三极型栅控冷阴极X射线管，其特征在于，所述阴极和栅网的距离为0.2m...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国光，唐利华，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11