[发明专利]一种图案化碳纳米管阴极的反射式X射线源结构

说明书

本发明提供了一种图案化碳纳米管阴极的反射式X射线源结构，其包括碳纳米管、导电底座、绝缘罩、绝缘垫片、聚焦桶、栅网、阳极靶、铍窗和球管，绝缘罩的底部与导电底座配合并将碳纳米管、绝缘垫片和栅网由下而上依次安装在导电底座的顶部，聚焦桶设置在绝缘罩的顶部，当对导电底座和栅网分别施加电压到阈值后，通过栅网调控碳纳米管产生的电流强度，电子从碳纳米管的端面拉出，经过聚焦桶进行电子聚焦形成光斑打在阳极靶上，产生X射线并朝铍窗方向透射出去。采用本发明，能解决传统X射线源采用热阴极作为电子源而导致工作温度高、功耗大、启动速度慢，使用寿命短、不利于实现射线源的小型化的问题，同时实现对场致发射的调控。

技术领域

本发明涉及一种X射线源结构，尤其涉及一种图案化碳纳米管阴极的反射式X射线源结构。

背景技术

计算机断层成像设备(computed tomography，CT)是一种功能强大的医学摄影诊断设备，在利用X射线对人体某一范围进行逐层扫描，获取投影信息，然后在计算机中进行数据处理和图像重建。传统螺旋CT成像系统主要包括X射线源、高压发生器、探测器、机架、滑环等部件。

X射线源作为CT系统的关键核心部件之一，在一定程度上决定着CT系统的成像方式与成像性能。传统的X射线源由热阴极和阳极组成，工作时通过热激发游离电子的方式产生电子束，然后在阳极电压的作用下，游离的电子被加速，轰击阳极靶，产生X射线。由于阴极灯丝(如：钨丝)需要被加热到一定的程度，从而导致X射线源启动速度慢，使用寿命短，功耗大，常常需要及时更换X射线管。由此可见，传统的X射线源的这些缺陷导致其无法集成化和设备小型化，在一定程度上制约了CT系统的性能。此外，传统的X射线源通过金属阳极施加高电压从而将电子从碳纳米管尖端拉出，可控性能比较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种图案化碳纳米管阴极的反射式X射线源结构，能解决传统X射线源采用热阴极作为电子源而导致工作温度高、功耗大、启动速度慢，使用寿命短、不利于实现射线源的小型化的问题，同时实现对场致发射的调控。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种图案化碳纳米管阴极的反射式X射线源结构，其包括碳纳米管、导电底座、绝缘罩、绝缘垫片、聚焦桶、栅网、阳极靶、铍窗和球管，所述碳纳米管、导电底座、绝缘罩、绝缘垫片、聚焦桶和栅网封装在所述球管的内部，所述绝缘罩的底部与所述导电底座配合并将所述碳纳米管、绝缘垫片和栅网由下而上依次安装在所述导电底座的顶部，所述聚焦桶设置在所述绝缘罩的顶部，所述球管的顶部设有与球管内部连通的X射线发生通道，所述球管的底部封闭，所述聚焦桶的顶端与所述X射线发生通道的入射端相对，所述铍窗设置在所述X射线发生通道的出射端，所述阳极靶设置在所述X射线发生通道内，当对导电底座和栅网分别施加电压到阈值后，通过栅网调控碳纳米管产生的电流强度，电子从碳纳米管的端面拉出，经过聚焦桶进行电子聚焦形成光斑打在阳极靶上，产生X射线并朝铍窗方向透射出去。

作为本发明优选的技术方案，所述碳纳米管是利用微纳加工技术制作出一定高度的微柱，然后利用CVD工艺在其表面生长一定高度的碳管，通过精确控制碳管生长高度，以及微柱表面的催化剂沉积，进而长出3D图案化的碳纳米管。

作为本发明优选的技术方案，所述导电底座设有第一法兰盘和设置于所述第一法兰盘上的一级台阶，所述绝缘罩的底部设有与所述一级台阶配合连接的第一阶梯孔，所述绝缘罩还设有第二法兰盘，所述第二法兰盘与第一法兰盘通过螺钉连接。

作为本发明优选的技术方案，所述一级台阶上设有二级台阶，所述绝缘垫片上设有与所述二级台阶配合连接的第二阶梯孔，且所述第二阶梯孔连通于所述碳纳米管和栅网之间。

作为本发明优选的技术方案，所述二级台阶的端面中部设有凹槽，所述凹槽的尺寸与所述碳纳米管的尺寸匹配。

作为本发明优选的技术方案，所述绝缘罩的顶部设有与所述聚焦桶配合连接的第三阶梯孔。