[发明专利]用于X射线球管的场发射电子源

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于X射线球管的场发射电子源。

背景技术

传统的阴极电子源采用Spindt-type结构，这种结构采用平面多孔结构作为场发射栅极，但这种结构对电子流有一定的阻挡作用，其阻挡率约为20%。在这种强电流的冲击下，会产生高温蒸发及电子束溅射等多种不良影响。对于很多需要强电流的应用，栅极常常会因为高热而融化变形，同时真空环境也会受到严重地破坏而导致场发射性能受到严重地影响，导致场发射电子器件的寿命降低。

现有技术中采用Spindt-type型的场发射阴极，其组成部分由阳极，阴极和栅极，栅极处于阴极的上方。工作时利用栅极的电场将阴极的电子拉出，在阳极电压的加速下形成场发射电流。一般来讲这种平面网孔状的栅极会对电子有20%左右的阻挡率，电子对栅极的溅射会导致栅极发热而产生形变、蒸发等不利结果。为了解决这个问题，很多研究人员提出了侧栅极以及背栅极等构想。Choi等人设计了一种具有背栅极结构的碳纳米管场发射显示器（Diamond and Related Materials，2001，10，1705）；Lan等人模拟了一种平面型栅极和背栅极CNT薄膜场发射性质（J.Vac.Sci.Technol.B，2004，22，1244）；Furuta等人也获得了平面型CNT场发射薄膜（J.Vac.Sci.Technol.B，2010，28，878）。公开号为“CN 102498539A”、发明名称为“用于聚焦场发射的碳纳米管阵列”公开日为2012年6月13日的中国专利申请，公开了一种具有聚焦结构的类似侧栅极结构的场发射电子源，但其碳纳米管屏蔽效应很大，不能使每个电子源充分的释放出电子。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于X射线球管的场发射电子源，能够产生较大的发射面积，减少栅极对电子流的阻挡，阴极可以的更充分的感受到电场的作用并具有较大的场发射增强因子，最大程度的避免电子束的冲击所产生的高温及溅射影响。

为解决上述问题，本发明提供一种用于X射线球管的场发射电子源，包括阳极、栅极和阴极，

所述阴极采用纳米线结构，由第一阴极和第二阴极组成，所述第二阴极呈阵列排布并与所述第一阴极相连；

所述栅极采用纳米线结构，呈阵列排布，并与所述第二阴极在行列方向相间隔排列，所述栅极与所述第一阴极间设有绝缘层。

进一步的，在上述场发射电子源中，所述栅极与所述第二阴极按M：N的比例间隔排列，其中M，N的取值为自然数。

进一步的，在上述场发射电子源中，所述纳米线结构的材料包括碳纳米管、半导体、金属材料或金属化合物材料中的一种或任意组合。

本发明还提供另一种用于X射线球管的场发射电子源，

包括阳极、栅极和阴极，

所述栅级采用纳米线结构，由第一栅极和第二栅极组成，所述第二栅极呈阵列排布并与所述第一栅极相连；

所述阴极采用纳米线结构，呈阵列排布，并与所述第二栅极在行列方向相间隔排列，所述阴极与所述第一栅极间设有绝缘层。

进一步的，在上述场发射电子源中，所述阴极与所述第二栅极按M：N的比例间隔排列，其中M，N的取值为自然数。

进一步的，在上述场发射电子源中，所述纳米线结构的材料包括碳纳米管、半导体、金属材料或金属化合物材料中的一种或任意组合。

与现有技术相比，本发明通过采用纳米线结构的阴极和栅极,成阵列状排布，能够产生较大的电子发射面积，减少栅极对电子流的阻挡，阴极可以更充分的感受到电场的作用并具有较大的场发射增强因子。

另外，本发明通过所述栅极呈阵列排布，并与所述第二阴极在行列方向相间隔排列；或通过所述阴极呈阵列排布，并与所述第二栅极在行列方向相间隔排列，以使所述阴极有更大面积的发射电子，并能够最大程度的减小栅极对电子束的阻挡，从而避免电子束的冲击所产生的高温及溅射影响。

附图说明

图1是本发明实施例一的用于X射线球管的场发射电子源的示意图；

图2是本发明实施例一的第二阴极和栅极的第一种相对位置的示意图；

图3是本发明实施例一的第二阴极和栅极的第二种相对位置的示意图；

图4是本发明实施例一的第二阴极和栅极的第三种相对位置的示意图；

图5是本发明实施例一的第二阴极和栅极的第四种相对位置的示意图；

图6是本发明实施例二的用于X射线球管的场发射电子源的示意图。

具体实施方式