一种图案化透射阳极平板X射线源器件及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种图案化透射阳极平板X射线源器件的阳极基板及其制备方法，所述阳极基板包括阳极衬底、设置于阳极衬底上的阳极电极，所述阳极电极上依次设置有图案化透射阳极过渡层、图案化透射阳极靶层及图案化抗氧化保护层。通过图案化的透射阳极可直接精确控制X射线微焦斑的尺寸和数量，实现可控数量的X射线焦斑均匀辐射，并提升剂量利用率，降低总辐射剂量。有望提高平板X射线源的投影成像分辨率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种图案化透射阳极平板X射线源器件及其制备方法


[0001]本专利技术涉及X射线
，更具体地，涉及一种图案化透射阳极平板X射线源器件及其制备方法。

技术介绍

[0002]X射线源是产生X射线的装置，在医疗成像、安检、无损检测、静电消除、消毒和环境净化等方面有着不可或缺的重要应用。其结构主要包括阴极电子源和阳极靶两部分。常用的X射线源器件是热阴极X射线源，阴极发射电子方式为热电子发射。一般来说，热阴极X射线管有着响应速度慢、工作温度高、能耗大、寿命短、体积笨重等缺点，冷阴极X射线源有望克服上述缺点。
[0003]冷阴极X射线源可分为单焦点X射线源和平板X射线源。与热阴极X射线管相比，平板X射线源具有无需阴极加热、响应速度快、功耗低等优点，而且拥有多个X射线出射点，产生的束状X射线缩短了工作距离、避免了成像失真。平板X射线源无需冷却装置，有利于构建小型、便携的X射线辐照和成像系统，在移动成像、野外生物危害净化、静电中和及环境消毒等方面有应用前景。
[0004]目前为止，平板X射线源主要包括作为阴极的二维场发射冷阴极电子源阵列(例如碳纳米管阴极阵列)和透射阳极靶层，二维场发射冷阴极电子源阵列和阳极靶层平行相对设置，放置在定制的真空腔体中，其原理是通过电压控制二维场发射冷阴极电子源阵列发射电子，轰击阳极靶层产生X射线。由于微焦斑的X射线易于实现高分辨率投影成像，平板X射线源的设计需考虑产生微焦斑X射线，并精确控制微焦斑的尺寸。现有的平板X射线源通常采用整面透射阳极，X射线焦斑的尺寸主要设计由图案化的阴极实现，例如文献(Wang L,Xu Y,Cao X,et al.Diagonal 4
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in ZnO Nanowire Cold Cathode Flat
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Panel X
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Ray Source:Preparation and Projection Imaging Properties[J].IEEE Transactions on Nuclear Science,2021,PP(99):1
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1.)，但是阴极在发射电子时，由于阴极针尖具有一定的角度或电子有横向速度，产生的电子束具有一定的角度而呈现放射状。现有解决阴极电子束发散的问题是通过在阴极制作带栅聚焦结构，通过聚焦极控制电子束尺寸，从而控制阳极出射的X射线微焦斑的尺寸。但此方法结构复杂，制备工艺繁琐，而且由于带栅聚焦结构制作工艺与纳米线冷阴极电子源的工艺兼容性差，会导致纳米线冷阴极电子源性能降低。因此，即使阴极设计为图案化的微尺寸电子源，也无法有效控制阳极出射的X射线微焦斑的尺寸；而带栅聚焦结构的阴极电子源也存在多种缺点，在X射线成像和辐照系统上的应用受到了一定的限制。

技术实现思路

[0005]本专利技术为克服上述无法有效控制X射线微焦斑的尺寸的缺陷，提供一种图案化透射阳极平板X射线源器件的阳极基板。
[0006]本专利技术的另一目的在于提供所述图案化透射阳极平板X射线源器件的阳极基板的
制备方法。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0008]一种图案化透射阳极平板X射线源器件的阳极基板，所述阳极基板包括阳极衬底、设置于阳极衬底上的阳极电极，其特征在于，所述阳极电极上依次设置有图案化透射阳极过渡层、图案化透射阳极靶层及图案化抗氧化保护层。
[0009]本专利技术采用纳米线冷阴极电子源发射的电子束轰击图案化透射阳极靶层产生X射线，通过图案化的透射阳极可直接精确控制X射线微焦斑的尺寸和数量，实现可控数量的X射线焦斑均匀辐射，提高平板X射线源的投影成像分辨率，并提升剂量利用率，降低总辐射剂量。
[0010]优选地，所述图案化透射阳极靶层为可对称的图形，其边长或直径为1～500μm，相邻所述图案化透射阳极靶层的间距为所述图案化透射阳极靶层边长或直径的0.1～10倍。
[0011]优选地，所述阳极电极为Cr、Al、Ti、Cu、ITO、IZO、AZO、FTO或LTFO中的一种或多种。
[0012]优选地，所述图案化透射阳极靶层为钨、钼、铑、银、铜、金、铬、铝、铌、钽或铼中的一种或多种组合的金属薄膜。
[0013]优选地，所述阳极衬底的厚度为0.1～50mm。
[0014]优选地，所述阳极电极的厚度在0.01～1mm。
[0015]优选地，所述图案化透射阳极过渡层的厚度为20～200nm。
[0016]优选地，所述图案化透射阳极靶层的厚度为0.01～1mm。
[0017]所述图案化透射阳极平板X射线源器件的阳极基板的制备方法，包括以下步骤：
[0018]制作阳极基板：
[0019]在阳极衬底上制作阳极电极；在所述阳极电极上制作图案化透射阳极过渡层、图案化透射阳极靶层及图案化抗氧化保护层，得到阳极基板。
[0020]一种图案化透射阳极平板X射线源器件，包括上述所述的阳极基板、阴极基板、排气结构及绝缘隔离体；所述阳极基板和所述阴极基板相对平行设置，所述绝缘隔离体设置于所述阳极基板和所述阴极基板之间以将两者密封、隔离开形成一个高真空区；
[0021]所述阴极基板包括阴极衬底、设置于所述阴极衬底上的阴极电极、设置于所述阴极电极上的生长源薄膜、制作在所述生长源薄膜上的纳米线冷阴极电子源，所述纳米线冷阴极电子源设于所述高真空区内的阴极电极朝向所述阳极基板的一侧；
[0022]所述阴极基板的下表面还连接有排气结构。
[0023]优选地，所述绝缘隔离体为高压绝缘隔离体，所述高压指10kV以上的高压。
[0024]优选地，所述纳米线冷阴极电子源的结构为无栅结构、带栅结构或带栅聚焦结构。
[0025]优选地，所述纳米线冷阴极电子源的结构为无栅结构。
[0026]优选地，所述生长源薄膜的形状为可对称操作的图形，其边长或直径为1～500μm，相邻所述生长源薄膜之间的间距为所述生长源薄膜边长或直径的0.1～10倍。
[0027]优选地，所述纳米线冷阴极电子源的纳米线为氧化锌纳米线、氧化铜纳米线、氧化钨纳米线、氧化钼纳米线、氧化铁纳米线、氧化钛纳米线或者氧化锡纳米线中的一种或多种。
[0028]优选地，所述阴极衬底和阳极衬底为铍片、硅片、玻璃、石英玻璃、陶瓷基片或者耐高温的平板塑料，所述阴极电极为Cr、Al、Ti、Cu、ITO、IZO、AZO、FTO、LTFO中的一种或多种。
[0029]优选地，所述图案化透射阳极过渡层和图案化抗氧化保护层为铝膜或抗高温氧化的合金薄膜。
[0030]所述绝缘隔离体为玻璃、石英、陶瓷或者绝缘塑料。
[0031]优选地，所述所述阴极衬底的厚度为0.1～50mm；所述所述阴极电极的厚度范围均在0.01～1mm；所述生长源薄膜的厚度范围在0.1～5μm；所述绝缘隔离体的高度为0.5～200mm。
[0032]优选地，所述阳极电极与外部高压电源连接，所述阴极电极接地。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图案化透射阳极平板X射线源器件的阳极基板，所述阳极基板(10)包括阳极衬底(11)、设置于阳极衬底(11)上的阳极电极(12)，其特征在于，所述阳极电极(12)上依次设置有图案化透射阳极过渡层(13)、图案化透射阳极靶层(14)及图案化抗氧化保护层(15)。2.根据权利要求1所述的图案化透射阳极平板X射线源器件的阳极基板，其特征在于，所述图案化透射阳极靶层(14)为可对称的图形，其边长或直径为1～500μm，相邻所述图案化透射阳极靶层(14)的间距为所述图案化透射阳极靶层(14)边长或直径的0.1～10倍。3.根据权利要求1所述的图案化透射阳极平板X射线源器件的阳极基板，其特征在于，所述阳极电极(12)为Cr、Al、Ti、Cu、ITO、IZO、AZO、FTO或LTFO中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的图案化透射阳极平板X射线源器件的阳极基板，其特征在于，所述图案化透射阳极靶层(14)为钨、钼、铑、银、铜、金、铬、铝、铌、钽或铼中的一种或多种组合的金属薄膜。5.根据权利要求1所述的图案化透射阳极平板X射线源器件的阳极基板，其特征在于，所述阳极衬底(11)的厚度为0.1～50mm。6.根据权利要求1所述的图案化透射阳极平板X射线源器件的阳极基板，其特征在于，所述阳极电极(12)的厚度在0.01～1mm。7.根据权利要求1所述的图案化透射阳极平板X射线源器件的阳极基板，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈军，康颂，邓少芝，许宁生，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：