[发明专利]基于LaB6纳米材料场发射的X射线管及移动CT扫描仪

说明书

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，特别涉及一种基于六硼化镧（LaB6）纳米材料场发射的X射线管及移动CT扫描仪。 

背景技术

随着医学科学技术的发展，涌现出了各种各样的医用计算机断层扫描仪（Computer tomography；CT）设备。其中X射线管为一种小型医用CT设备的关键部件。阴极是X射线管的核心部件，直接决定着X射线管的性能、成像的质量如分辨率和对比度，以及整机的工作效率。 

现有技术中X射线管通常是基于钨（W）丝热发射的X射线管，即采用钨（W）丝制作X射线管的阴极，其工作原理是钨（W）丝加热至其工作温度时发射电子，热发射的电子轰击阳极，从而产生X射线。 

现有技术基于钨（W）丝热发射的X射线管中至少存在如下缺点：现有的X射线管中的阴极采用的钨的电子逸出功高（φw=4.52eV），发射电流密度小，纯钨材料在2200℃时，其热发射电流密度只有0.3A/cm²。如果要想获得较大的总发射电流，通常采用提高阴极温度，但是提高阴极温度会使阴极材料的蒸发率增加，阴极材料蒸发会使钨丝变细，变细后的钨丝阴极又会使阴极温度升高，阴极蒸发加剧，从而形成恶性循环；此外，被蒸发的钨阴极材料会沉积在管壳上，形成连续或断续的钨导电薄膜，破坏了X射线管的绝缘强度，使管压降低、管子报废，降低了X射线管的寿命；同时，这种钨导电薄膜还阻挡了输出窗口的X射线强度，降低了成像灵敏度。因此现有技术的基于钨（W）丝热发射的X射线管的整体性能较差，迫切需要研究一种新型的冷阴极X射线管以代替现有基于热钨（W）丝的X射线管。 

发明内容

在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些 方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。 

本发明提供一种基于LaB6纳米材料场发射的X射线管及移动CT扫描仪，用以提高X射线管的整体性能，可满足医学检测等应用需求。 

一方面，本发明了提供一种基于LaB6纳米材料场发射的X射线管，包括：阳极和阴极；所述阴极包括LaB6尖锥场发射阵列，且所述阴极在外加电场的作用下场致发射产生的电子轰击所述阳极以产生X射线。 

另一方面，本发明还提供了一种移动CT扫描仪，包括如上所述的基于LaB6纳米场发射的X射线管。 

本发明提供的技术方案将LaB6纳米材料作为X射线管场发射阴极的尖端材料，由此制得的LaB6尖锥场发射阵列在电场作用下可场致发射产生的大量电子，提高电子束流强度，电子轰击阳极产生的X射线非常稳定，使得这些电子轰击阳极产生的X射线具有一致性，有利于提高X射线成像的清晰度和分辨率，降低对被测物的辐射剂量，并便于实现X射线管的小型化，可满足如移动CT扫描仪、工业检测等便携式设备小型化的设计需求。此外，由于LaB6纳米材料抗离子轰击的能力强，化学稳定性高，故基于LaB6纳米材料场发射的X射线管相对其他X射线管而言，工作寿命较长，性能也较为稳定和可靠。 

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 

图1为本发明实施例提供的一种基于LaB6纳米材料场发射的X射线管的结构示意图； 

图2A-图2C为本发明实施例提供的一种可选的二极管LaB6尖锥 场发射阵列的SEM照片、场发射特性； 

图3A-图3C为本发明实施例提供的一种可选的三极管LaB6尖锥场发射阵列的SEM照片、场发射特性； 

图4为本发明实施例提供的另一种基于LaB6纳米材料场发射的X射线管的结构示意图； 

图5为本发明实施例提供的一种X射线管阳极模型示例； 

图6为本发明实施例提供的阳极最大耐受电流随钨合金片厚度变化曲线示例； 

图7为本发明实施例提供的又一种基于LaB6纳米材料场发射的X射线管的结构示意图； 

图8为本发明实施例提供的电子束入射角（或者靶面倾角）与光子产额的关系曲线示例； 

图9为本发明实施例提供的X射线管在如头部CT扫描成像等医学检测的成像原理示意图；