【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及x射线管，具体是涉及科学仪器领域使用的场发射x射线管，尤其是涉及一种栅极分组调控发射体的场发射x射线管。
技术介绍
1、在航空航天、医疗、新能源、增材制造和电子制造等多个关键领域，x射线管正扮演着日益重要的角色。作为检测设备中的核心组件，x射线管的质量直接关系到整个检测设备性能的高低。为了满足多样化的应用需求，迫切需要开发具有不同功能的x射线管。
2、电子源作为x射线管的核心部件，它的性能直接影响x射线的产生效率和质量。现有的x射线管电子源分为热发射电子源和场发射电子源。其中，热发射电子源有着较为普遍的应用，但是热发射电子源仍有一些不足。例如：1、热发射电子源需要将阴极加热到高温才能实现稳定发射，这就需要准确的温度控制来保证发射体正常工作，同时这使得电子枪启动存在预热时间；2、热发射电子源的温度控制存在迟滞，这就难以快速响应，导致x射线的强度无法快速调节。热发射电子源的这些缺点将限制它的应用；比如医疗中计算机断层扫描（ct），对器官的运动进行拍摄，如血管的搏动和心脏跳动，如果x射线无法迅速关断，关断频率低于运动频率，将产生运动伪影，影响图像的分辨率，进而无法实现高精度的动态成像；而厚脂肪组织、骨骼或者植入金属下器官的成像需要更大的管电流，如果管电流无法根据测量的情况快速调节，将导致光子饥饿，图像产生伪影，最终降低成像精度。
3、场发射电子源由于其发射主要受场效应控制，将栅极通过特定的电压脉冲信号进行控制，就能实现快速的电子关断，从而实现更快的电压、电流响应速度，避免患者遭受无效射线的伤害。虽
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种栅极分组调控发射体的场发射x射线管，通过将栅极进行分组并独立调控各组，来调控发射体的工作状态，既增加调控灵活性，又延长场发射x射线管的使用寿命。
2、为实现上述目的，本专利技术提供一种栅极分组调控发射体的场发射x射线管，包括真空维持组件、阴极组件、阳极组件、以及视窗组件，
3、所述真空维持组件包括内设有真空腔的外壳；
4、所述阴极组件包括密封固设在真空腔中的阴极基座、以及都固定于阴极基座的发射体基座、调控栅极和聚焦电极，所述发射体基座上设有数个用于发射电子束且呈阵列排布的电子发射体，所述调控栅极沿电子束的发射方向设在发射体基座的一侧，所述调控栅极中开设有数个与电子发射体一一对应、并允许电子束通过的电子束通孔，数个所述电子束通孔被划分为数组调控组，每组所述调控组都具有至少一个电子束通孔，同一组所述调控组中的电子束通孔电连接，不同组所述调控组中的电子束通孔绝缘设置，数组所述调控组之间独立调控，所述聚焦电极用于聚焦从电子束通孔中引出的电子束；
5、所述阳极组件包括密封固设在外壳一端且内设有轰击内腔的阳极基座、以及安装在轰击内腔中的阳极靶，所述阳极基座中设有都与轰击内腔连通的电子束入射孔和x射线出口，所述电子发射体依次经电子束通孔和电子束入射孔与阳极靶相对设置；
6、所述视窗组件安装在x射线出口中。
7、进一步地，所述调控栅极在同一组调控组中的电子束通孔之间铺排有导电排，同一组所述调控组中的电子束通孔通过该调控组的导电排电连接，不同组所述调控组的导电排之间绝缘。
8、进一步地，所述调控栅极包括绝缘基体，所述电子束通孔贯通绝缘基体，所述导电排铺设在绝缘基体上。
9、进一步地，所述调控栅极为多层结构，所述调控栅极包括依次叠设的绝缘层、导电层和屏蔽层，所述电子束通孔贯通绝缘层、导电层和屏蔽层，所述导电层构成导电排。
10、进一步地，所述调控栅极为3d打印件。
11、进一步地，所述栅极分组调控发射体的场发射x射线管还包括密封固设在所述外壳另一端的真空馈通件、以及数个栅极接线柱，所述真空馈通件具有数个第一接线端子，所述调控栅极中每组调控组的导电排上都引出有连接电极，数个所述连接电极通过数个栅极接线柱与真空馈通件的数个第一接线端子一一对应电连接。
12、进一步地，所述电子束通孔沿电子束的发射方向正对电子发射体的中心。
13、进一步地，数个所述电子发射体和数个所述电子束通孔都呈矩形阵列排布；当单组所述调控组具有数个电子束通孔时，同一组所述调控组中相邻两个电子束通孔的中心距为0.15～0.25mm。
14、进一步地，所述栅极分组调控发射体的场发射x射线管还包括密封固设在所述外壳另一端的真空馈通件，所述真空馈通件具有第二接线端子，所述发射体基座的材料为金属或半导体、并配置有发射体接线端子，所述发射体接线端子与真空馈通件的第二接线端子电连接。
15、进一步地，数个呈阵列排布的所述电子发射体由固定在阴极基座上的整块或数块发射材料切割而成。
16、进一步地，数个呈阵列排布的所述电子发射体由涂布在阴极基座上的发射物质形成。
17、进一步地，所述电子发射体的材料为碳纳米管、或石墨烯、或六硼化镧。
18、进一步地，所述聚焦电极包括独立控制的中间聚焦极和终端聚焦极，所述中间聚焦极和终端聚焦极沿电子束的发射方向先后分布。
19、进一步地，所述阴极组件还包括第一绝缘件、第二绝缘件和第三绝缘件，所述第一绝缘件分隔在发射体基座和调控栅极之间，所述第二绝缘件分隔在调控栅极和中间聚焦极之间，所述第一绝缘件分隔在中间聚焦极和终端聚焦极之间。
20、进一步地，所述阳极靶为可转动地安装在轰击内腔中的旋转靶、或为固定在轰击内腔中的固定靶。
21、进一步地，所述阳极组件还包括靶基座和冷却组件，所述靶基座固设在阳极基座内、并分布在轰击内腔远离电子束入射孔的一侧，所述阳极靶固定在靶基座朝向轰击内腔的端面上；所述冷却组件包括贯通阳极基座和靶基座的介质入口、设在靶基座内的冷却腔、以及贯通阳极基座和靶基座的介质出口，所述介质入口和介质出口都与冷却腔连通；所述阳极基座的材料为高导热材料。
22、如上所述，本专利技术涉及的栅极分组调控发射体的场发射x射线管，具有以下有益效果。
23、本申请将调控栅极上的电子束通孔划分为数组独立调控的调控组，通过独立控制各调控组中电子束通孔处的电压，能独立调控与该调控组的电子束通孔相对应的电子发射体的工作状态，也即独立调控从该调控组的电子束通孔中出射出的电子束的状态，从而实现场发射x射线管的电子焦斑尺寸和束流大小的快速切换。因此，本申请通过调控栅极实现对数个电子发射体的调控，一方面增加调控灵活性，另一方面，数个电子发射体等同于被划为数组与调控栅极的各调控组相对应的发射子系统，使得场发射x射线管的总寿命为所有发射子系统的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种栅极分组调控发射体的场发射X射线管，包括真空维持组件（10）、阴极组件（20）、阳极组件（30）、以及视窗组件（40），其特征在于：
2.根据权利要求1所述的栅极分组调控发射体的场发射X射线管，其特征在于：所述调控栅极（23）在同一组调控组（232）中的电子束通孔（231）之间铺排有导电排（233），同一组所述调控组（232）中的电子束通孔（231）通过该调控组（232）的导电排（233）电连接，不同组所述调控组（232）的导电排（233）之间绝缘。
3.根据权利要求2所述的栅极分组调控发射体的场发射X射线管，其特征在于：所述调控栅极（23）包括绝缘基体（234），所述电子束通孔（231）贯通绝缘基体（234），所述导电排（233）铺设在绝缘基体（234）上。
4.根据权利要求2所述的栅极分组调控发射体的场发射X射线管，其特征在于：所述调控栅极（23）为多层结构，所述调控栅极（23）包括依次叠设的绝缘层、导电层和屏蔽层，所述电子束通孔（231）贯通绝缘层、导电层和屏蔽层，所述导电层构成导电排（233）。
5.根据权利要求2所
6.根据权利要求2所述的栅极分组调控发射体的场发射X射线管，其特征在于：还包括密封固设在所述外壳（11）另一端的真空馈通件（50）、以及数个栅极接线柱（26），所述真空馈通件（50）具有数个第一接线端子（51），所述调控栅极（23）中每组调控组（232）的导电排（233）上都引出有连接电极（235），数个所述连接电极（235）通过数个栅极接线柱（26）与真空馈通件（50）的数个第一接线端子（51）一一对应电连接。
7.根据权利要求1或2所述的栅极分组调控发射体的场发射X射线管，其特征在于：所述电子束通孔（231）沿电子束的发射方向正对电子发射体（25）的中心。
8.根据权利要求1所述的栅极分组调控发射体的场发射X射线管，其特征在于：数个所述电子发射体（25）和数个所述电子束通孔（231）都呈矩形阵列排布；当单组所述调控组（232）具有数个电子束通孔（231）时，同一组所述调控组（232）中相邻两个电子束通孔（231）的中心距为0.15～0.25mm。
9.根据权利要求1所述的栅极分组调控发射体的场发射X射线管，其特征在于：还包括密封固设在所述外壳（11）另一端的真空馈通件（50），所述真空馈通件（50）具有第二接线端子（52），所述发射体基座（22）的材料为金属或半导体、并配置有发射体接线端子（221），所述发射体接线端子（221）与真空馈通件（50）的第二接线端子（52）电连接。
10.根据权利要求1所述的栅极分组调控发射体的场发射X射线管，其特征在于：数个呈阵列排布的所述电子发射体（25）由固定在阴极基座（21）上的整块或数块发射材料切割而成。
11.根据权利要求1所述的栅极分组调控发射体的场发射X射线管，其特征在于：数个呈阵列排布的所述电子发射体（25）由涂布在阴极基座（21）上的发射物质形成。
12.根据权利要求1所述的栅极分组调控发射体的场发射X射线管，其特征在于：所述电子发射体（25）的材料为碳纳米管、或石墨烯、或六硼化镧。
13.根据权利要求1所述的栅极分组调控发射体的场发射X射线管，其特征在于：所述聚焦电极（24）包括独立控制的中间聚焦极（241）和终端聚焦极（242），所述中间聚焦极（241）和终端聚焦极（242）沿电子束的发射方向先后分布。
14.根据权利要求13所述的栅极分组调控发射体的场发射X射线管，其特征在于：所述阴极组件（20）还包括第一绝缘件（271）、第二绝缘件（272）和第三绝缘件（273），所述第一绝缘件（271）分隔在发射体基座（22）和调控栅极（23）之间，所述第二绝缘件（272）分隔在调控栅极（23）和中间聚焦极（241）之间，所述第一绝缘件（271）分隔在中间聚焦极（241）和终端聚焦极（242）之间。
15.根据权利要求1所述的栅极分组调控发射体的场发射X射线管，其特征在于：所述阳极靶（32）为可转动地安装在轰击内腔（311）中的旋转靶、或为固定在轰击内腔（311）中的固定靶。
16.根据权利要求1所述的栅极分组调控发射体的场发射X射线管，其特征在于：所述阳极组件（30）还包括靶基座（33）和冷却组件，所述靶基座（33）固设在阳极基座（31）内、并分布在轰击内腔（311）远离电子束入射孔（312）的一侧，所述阳极靶（32）固定在靶基座（33）朝向轰击内腔（311）的端面上；所述冷却组件...
【技术特征摘要】
1.一种栅极分组调控发射体的场发射x射线管，包括真空维持组件（10）、阴极组件（20）、阳极组件（30）、以及视窗组件（40），其特征在于：
2.根据权利要求1所述的栅极分组调控发射体的场发射x射线管，其特征在于：所述调控栅极（23）在同一组调控组（232）中的电子束通孔（231）之间铺排有导电排（233），同一组所述调控组（232）中的电子束通孔（231）通过该调控组（232）的导电排（233）电连接，不同组所述调控组（232）的导电排（233）之间绝缘。
3.根据权利要求2所述的栅极分组调控发射体的场发射x射线管，其特征在于：所述调控栅极（23）包括绝缘基体（234），所述电子束通孔（231）贯通绝缘基体（234），所述导电排（233）铺设在绝缘基体（234）上。
4.根据权利要求2所述的栅极分组调控发射体的场发射x射线管，其特征在于：所述调控栅极（23）为多层结构，所述调控栅极（23）包括依次叠设的绝缘层、导电层和屏蔽层，所述电子束通孔（231）贯通绝缘层、导电层和屏蔽层，所述导电层构成导电排（233）。
5.根据权利要求2所述的栅极分组调控发射体的场发射x射线管，其特征在于：所述调控栅极（23）为3d打印件。
6.根据权利要求2所述的栅极分组调控发射体的场发射x射线管，其特征在于：还包括密封固设在所述外壳（11）另一端的真空馈通件（50）、以及数个栅极接线柱（26），所述真空馈通件（50）具有数个第一接线端子（51），所述调控栅极（23）中每组调控组（232）的导电排（233）上都引出有连接电极（235），数个所述连接电极（235）通过数个栅极接线柱（26）与真空馈通件（50）的数个第一接线端子（51）一一对应电连接。
7.根据权利要求1或2所述的栅极分组调控发射体的场发射x射线管，其特征在于：所述电子束通孔（231）沿电子束的发射方向正对电子发射体（25）的中心。
8.根据权利要求1所述的栅极分组调控发射体的场发射x射线管，其特征在于：数个所述电子发射体（25）和数个所述电子束通孔（231）都呈矩形阵列排布；当单组所述调控组（232）具有数个电子束通孔（231）时，同一组所述调控组（232）中相邻两个电子束通孔（231）的中心距为0.15～0.25mm。
9.根据权利要求1所述的栅极分组调控发射体的场发射x射线管，其特征在于：还包括密封固设在所述外壳（11）另一端的真空馈通件（50），所...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐志宏，梁宇，阳恩会，李振军，
申请(专利权)人：上海超群检测科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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