[发明专利]用于X射线管的聚焦型阴极及其X射线源和制备方法

权利要求书

1.一种用于X射线管的聚焦型阴极，其特征在于包括

极基片，为上端开口槽体，包括第一槽壁、第二槽壁和水平设置的基底；

发射极，设于所述基底；

电子束选择性滤过部件，架设于所述第一槽壁和所述第二槽壁，其上滤过通孔正对所述发射极，所述通孔直径为1mm-1000mm；

电子束聚焦部件，置于所述电子束选择性滤过部件之上，包括第一聚焦体和第二聚焦体，所述第一聚焦体包括一个与水平面夹角为15°-75°的第一聚焦侧面，所述第二聚焦体包括一个与水平面夹角为105°-165°的第二聚焦侧面；

电子束二次聚焦部件，架设于所述第一聚焦体和所述第二聚焦体，其上聚焦孔正对所述发射极。

2.根据权利要求1所述的用于X射线管的聚焦型阴极，其特征在于在所述发射极由下至上依次为导电层、电阻层和电子发射源。

3.根据权利要求2所述的用于X射线管的聚焦型阴极，其特征在于所述导电层为1.5μm-6.5μm金属层。

4.根据权利要求2所述的用于X射线管的聚焦型阴极，其特征在于所述导电层由导电种子层和底电极复合而成，所述导电种子层位于所述底电极之下，是厚度为0.5μm-1.5μm金属层；所述底电极是厚度为1μm-6μm金属层。

5.根据权利要求3或4所述的用于X射线管的聚焦型阴极，其特征在于所述金属选自于Cu、Au、Cr、Ni和Ti至一种或者任意两种的合金。

6.根据权利要求2所述的用于X射线管的聚焦型阴极，其特征在于所述电阻层是电阻率值为100Ω·cm-2000Ω·cm多晶硅薄膜。

7.根据权利要求2所述的用于X射线管的聚焦型阴极，其特征在于电子发射源是金属和一维纳米材料组成的复合薄膜层，复合薄膜表层密集分布了根植于金属基体之中并有部分裸露在外的一维纳米材料。

8.根据权利要求7所述的用于X射线管的聚焦型阴极，其特征在于所述金属选自于Zn、Ag、Cu和Ni之一种或任意两种的合金。

9.根据权利要求7所述的用于X射线管的聚焦型阴极，其特征在于所述一维纳米材料选自于CNT、碳纳米纤维、金属、金属氧化物、硅、碳化硅、二氧化硅、碳氮化物、氮化硼、碳化硼或硫族化物中的一种或几种制成的纳米棒或纳米线的组。

10.根据权利要求1所述的用于X射线管的聚焦型阴极，其特征在于所述基低的表面粗糙度不大于10μm。

11.根据权利要求1所述的用于X射线管的聚焦型阴极，其特征在于所述第一聚焦侧面和所述第二聚焦侧面镜像对称。

12.根据权利要求1所述的用于X射线管的聚焦型阴极，其特征在于所述聚焦孔 的直径为0.1mm-800mm。

13.一种用于X射线管的聚焦型阴极阵列，包括权利要求1-12之一所述的用于X射线管的聚焦型阴极。

14.一种聚焦型阴极X射线管，包括真空密封壳体、聚焦透镜、聚焦型阴极、高电压阳极靶、铍窗口和连接各部件的导线，所述聚焦透镜设于所述高电压阳极靶和所述聚焦型阴极之间的区域，所述铍窗口设于所述真空密封壳体，其特征在于所述聚焦型阴极为权利要求1-12之一所述。

15.根据权利要求14所述的聚焦型阴极X射线管，其特征在于所述高电压阳极靶靶面与水平面的夹角为15°-45°。

16.一种制备权利要求1-13之一所述的用于X射线管的聚焦型阴极的方法，其步骤如下：

1)在所述基底上溅射沉积厚度为0.5μm-1.5μm的金属层，作为导电种子层；

2)在所述导电种子层上旋涂厚度为2μm-6μm的光刻胶，采用光刻工艺将光刻胶图形化，形成底电极图形化阵列；

3)使用电镀工艺在图形化的所述底电极阵列上电镀底电极金属，形成厚度为1μm-6μm的金属层，之后去除光刻胶，形成底电极阵列结构；

4)在所述底电极阵列结构上溅射多晶硅，形成厚度50nm-1000nm的薄膜电阻层；

5)旋涂厚度为2μm-6μm的光刻胶，采用光刻工艺将光刻胶图形化，形成电阻层图形化阵列，采用反应离子法刻蚀多晶硅薄膜，之后去除光刻胶，形成电阻层结构；

6)旋涂厚度为2μm-4μm的光刻胶，采用光刻工艺将光刻胶图形化，在所述电阻层结构上形成发射极图形化阵列，采用一维纳米材料和金属的复合电镀工艺电镀厚度为1μm-10μm复合薄膜，之后去除光刻胶，形成发射极结构；

7)旋涂厚度为5μm-10μm的光刻胶，采用光刻工艺将光刻胶图形化，在所述基底上形成所述第一槽壁和所述第二槽壁的阵列结构，电镀金属后，保留光刻胶，磨平表面；

8)在步骤7)光刻胶表面溅射第一种子层，并旋涂厚度为1μm-3μm的光刻胶，采用光刻工艺将光刻胶图形化，形成电子束选择性滤过部件的图形化阵列，电镀金属后，保留光刻胶，磨平表面；

9)在步骤8)光刻胶表面溅射第二种子层，并旋涂厚度为10μm-50μm的光刻胶，采用光刻工艺将光刻胶图形化，采用过曝光光刻工艺，形成具有聚焦侧面的电子束聚焦部件图形化阵列，电镀金属后，保留光刻胶，磨平表面；

10)在步骤9)光刻胶表面溅射第三种子层，并旋涂厚度为2μm-4μm的光刻胶，采用光刻工艺将光刻胶图形化，形成电子束二次聚焦部件图形化阵列，电镀金属后，保留光刻胶，磨平表面；

11)去除步骤7)、步骤8)、步骤9)和步骤10)中保留的光刻胶牺牲层，得到 聚焦型阴极微结构。