[发明专利]X射线管

说明书

技术领域

本发明涉及X射线，尤其涉及一种结构简单、耐用的X射线管。

背景技术

目前，在强电场下，电子可以通过隧道效应穿过材料表面势垒发生放电现象，这就是场致发射。随着纳米技术的发展，人们使用纳米材料研制出了场发射电子源，然后利用该电子源研制X射线源。该X射线源的基本技术原理如下：纳米管在外加强电场的作用下产生场致发射，然后电子在电场的加速下轰击阳极产生X射线。采用纳米管后的X射线源具有许多优点：无需加热灯丝，可以随时开启，时间响应快，脉冲频率高，寿命比热灯丝更长。

为了实现高频率脉冲发射，带有栅极的场发射阴极X射线管由以下几部分组成：基于纳米材料的场发射阴极、控制X射线管工作的栅极、控制电子束聚焦的聚焦极、接受电子轰击产生X光子的阳极。

采用碳纳米管材料来制造场发射阴极X射线管的阴极虽然具有前面介绍的诸多优点，但是碳纳米管阴极的辐射损伤问题却直接制约着X射线管的使用寿命。虽然碳纳米管是在真空状态下工作，但是X射线管内无法实现绝对真空，依然存在少量空气分子。这些空气分子被高能电子束电离后，带正电荷的离子在管内的强电场作用下会向阴极方向加速，有可能轰击到阴极的碳纳米管。由于碳纳米管自身的物理特点，其化学键的能量只有20-30eV，抗击离子轰击的能力比较差，工作寿命短。

虽然在碳纳米管阴极与阳极之间放置的金属网栅极可以隔离大部分空气离子直接撞击阴极，降低阴极被辐射损伤的概率，但是也无法避免少量离子穿过栅极的孔洞轰击阴极。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种结构简单、耐用的X射线管。

本发明提供的X射线管，包括：第一偏转电极、阴极、栅极、第二偏转电极、聚焦极以及阳极，其中：所述栅极与所述阴极设置于所述第一偏转电极与所述第二偏转电极之间，所述第一偏转电极与所述阴极导通，所述第二偏转电极与所述栅极导通，所述第一偏转电极与所述阴极等电位，所述第二偏转电极与所述栅极等电位，其中，所述阴极包括电子发射区，所述第一偏转电极与所述第二偏转电极之间的距离大于所述阴极的电子发射区的长度；所述栅极与所述阴极之间设置有第一电源，使所述栅极的电势高于所述阴极的电势，使所述第二偏转电极的电势高于所述第一偏转电极的电势；所述聚焦极与所述第二偏转电极导通，所述聚焦极与所述第二偏转电极等电位；所述聚焦极与所述阳极之间设置有第二电源，为所述X射线管提供工作电压，其中，所述第二电源的电压高于所述第一电源的电压，所述阳极的电势高于所述聚焦极的电势。

本发明还提供另一种X射线管，包括：第一偏转电极、阴极、栅极、第二偏转电极、聚焦极以及阳极，其中：所述栅极与所述阴极设置于所述第一偏转电极与所述第二偏转电极之间，其中，所述阴极包括电子发射区，所述第一偏转电极与所述第二偏转电极之间的距离大于所述阴极的电子发射区的长度；所述栅极与所述阴极之间设置有第一电源，使所述栅极的电势高于所述阴极的电势；所述第一偏转电极与所述第二偏转电极设有第三电源，使所述第二偏转电极的电势高于所述第一偏转电极的电势所述聚焦极与所述第二偏转电极导通，所述聚焦极与所述第二偏转电极等电位；所述聚焦极与所述阳极之间设置有第二电源，为所述X射线管提供工作电压，其中，所述第二电源的电压高于所述第一电源以及所述第三电源的电压，所述阳极的电势高于所述聚焦极的电势。

本发明所提供的X射线管结构简单，成本低廉，且延长了X射线管的寿命。

附图说明

图1为本发明一实施方式中X射线管的三维结构图；

图2为本发明一实施方式中X射线管的电路连接图；

图3为本发明另一实施方式中X射线管的电路连接图；

图4为本发明一实施方式中X射线管的电子运动轨迹图；

图5为本发明一实施方式中X射线管的离子运动轨迹图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

请参阅图1，图1所示为本发明一实施方式中X射线管的三维结构图。