[发明专利]一种碳纳米冷阴极X射线管

说明书

技术领域

本发明涉及X射线管技术领域，特别是涉及一种碳纳米冷阴极X射线管。

背景技术

X射线管是一种实现X射线可控发射的器件。它们被应用于各种系统中， 例如，应用于医疗、工业、和安全等领域的X射线成像技术，光谱分析(X射 线荧光光谱、X射线光电子能谱分析)，X射线衍射分析等。X射线管中产生 X射线的原理是利用高能电子(几万电子伏特)，轰击金属靶，这些电子和靶 材之间的相互作用增倍，直至发出X射线。X射线强度与达到靶材材料上的 电子流成正比。X射线的穿透性与靶材料上的施加电压成正比。X射线的发射 面积由电子束轰击靶材的范围决定，一般通过X射线管中的电子光学装置可 将电子束聚焦在靶材上很小的区域，以此形成小发射焦斑。

传统X射线管一般采用热阴极，通过加热真空管内的金属丝达到上千摄 氏度高温来产生高能电子。但热阴极存在体积较大、电子发射调制时间较长 (毫秒级别)、功耗大等缺陷。针对热阴极的这些缺陷，性能优良的碳纳米冷 阴极的研究应运而生。室温下，阴极在电场作用下发射电子(称为场发射)， 因此场发射具有更高的能量利用率。此外，场发射还具有一些独特的性质，例 如，对电场变化的快速响应，对温度波动和辐射不敏感，发射出的电子束高度 可控，高开关比，电子的弹道传输，而且很小的电压调制范围就可以调制很大 的电流范围。现有技术中使用碳纳米冷阴极制作的X射线管由于结构设计的不 合理，使得射线管的体积比较大，聚焦效果也不理想。

发明内容

本发明提供了一种碳纳米冷阴极X射线管。

本发明提供了如下方案：

一种碳纳米冷阴极X射线管，包括：壳体组件、阳极头组件以及冷阴极组 件，其特征在于，包括：

所述壳体组件包括第一壳体以及第二壳体，所述第一壳体以及第二壳体通 过中环相连，所述第一壳体内部形成第一腔室，所述第二壳体内部形成第二腔 室，所述第一腔室与所述第二腔室内部导通并形成真空空间；所述阳极头组件 通过上环与所述第一壳体相连，所述冷阴极组件通过下环与所述第二壳体相 连；

其中，所述阳极头组件包括阳极头以及阳极靶，所述阳极头开设有X射线 窗并具有内腔，所述阳极靶与所述阳极头同轴线固定在所述内腔内；所述冷阴 极组件包括碳纳米材料阴极，所述碳纳米材料阴极外部固定套装有阴极聚焦 头。

优选地：所述阳极靶为钨靶，所述钨靶为将钨金属采用真空浇铸工艺镶嵌 在无氧铜内制得的零件。

优选地：所述钨靶与所述碳纳米材料阴极相对平面的法线与所述阳极头和 所述碳纳米材料阴极的连线具有一倾斜角，所述倾斜角角度为20±1°。

优选地：所述碳纳米材料阴极通过固定螺栓与所述阴极聚焦头固定相连。

优选地：所述第一壳体以及所述第二壳体均为陶瓷材质波纹状壳体。

优选地：所述冷阴极组件通过阴极法兰盘与所述第二壳体相连。

优选地：还包括排气管组件，所述排气管组件与所述阴极法兰盘相连。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

通过本发明，可以实现一种碳纳米冷阴极X射线管，在一种实现方式下， 该X射线管可以包括壳体组件、阳极头组件以及冷阴极组件，其特征在于，包 括：所述壳体组件包括第一壳体以及第二壳体，所述第一壳体以及第二壳体通 过中环相连，所述第一壳体内部形成第一腔室，所述第二壳体内部形成第二腔 室，所述第一腔室与所述第二腔室内部导通并形成真空空间；所述阳极头组件 通过上环与所述第一壳体相连，所述冷阴极组件通过下环与所述第二壳体相 连；其中，所述阳极头组件包括阳极头以及阳极靶，所述阳极头开设有X射线 窗并具有内腔，所述阳极靶与所述阳极头同轴线固定在所述内腔内；所述冷阴 极组件包括碳纳米材料阴极，所述碳纳米材料阴极外部固定套装有阴极聚焦 头。本申请提供的碳纳米冷阴极X射线管，结构简单合理，具有成像更清晰、 便于量产、节能、对人辐射量小、可长时间工作、设备体积小等优点。为碳纳 米冷阴极X射线管的大面积推广使用铺平了道路。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优 点。

附图说明