[发明专利]一种冷阴极聚焦型X射线管

说明书

技术领域

本申请涉及场发射技术，尤其涉及一种冷阴极聚焦型X射线管。

背景技术

利用纳米材料的尖端隧道效应可实现场发射，可将其用做X射线管的电子发射源，也称为冷阴极X射线管。对于反射式X射线管，为了使X射线从与管轴线垂直的侧面方向发射，阳极靶存在一个小的倾斜角度，使得入射电子束在X射线出射方向投射时发生压缩，一般在3-7倍，而在与投射面垂直的方向电子束尺寸不变。因此，为了得到一个各向同性的圆形或方形X射线焦斑，场发射阴极为一狭长的椭圆或长方形。另一方面，为了使X射线管具有高的亮度或更小的焦斑尺寸，需要对发射电子束聚焦，理想的聚焦情况是对发射电子束在长轴与短轴两个方向具有相同的聚焦倍数，且聚焦倍数尽可能大。

然而，我们采用专用的电子光学模拟软件，经大量聚焦模拟发现，对于通常的旋转对称聚焦孔（圆孔或圆锥孔）电极，在长轴与短轴两个方向实现相同的聚焦倍数很困难，调整聚焦电极电压可以使得两个方向的聚焦倍数差异变小，但以牺牲聚焦能力为代价。

而现有的X射线管静电聚焦电极都采用旋转对称的圆孔或圆锥孔，针对长条状阴极，该方法有如下一些缺陷：（1）调整聚焦电压，聚焦倍数较大，但长轴与短轴方向聚焦倍数差异也大，导致X射线焦斑各向同性差，使得X射线图像空间分辨具有方向性；（2）调整聚焦电压，长轴与短轴两个方向的聚焦倍数差异较小，但聚焦倍数也较小，牺牲了X射线源的亮度，且焦斑尺寸增大，影响X射线图像空间分辨率。

发明内容

本申请要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种冷阴极聚焦型X射线管。

本申请要解决的技术问题通过以下技术方案加以解决：一种冷阴极聚焦型X射线管，包括壳体、阴极单元、栅极单元、聚焦单元和阳极单元，所述壳体具有内腔，所述栅极单元和所述聚焦单元由下到上设置在所述壳体内，并将所述内腔由下到上分为第一腔室、第二腔室和第三腔室，所述阴极单元设置在第一腔室内，所述阳极单元设置在第三单元内，所述第三腔室的壳体上设有X射线窗，所述聚焦单元包括第一聚焦极，所述第一聚焦极设有非旋转对称的第一聚焦孔。

所述第一聚焦孔包括椭圆孔或长方形孔。

所述阴极单元包括阴极座和设置在所述阴极座上的阴极。

所述阴极包括狭长椭圆形或长方形碳纳米管区域。

所述碳纳米管区域长轴为短轴长度的3～7倍。

所述阴极座包括基板，所述基板上设置有凹槽，所述碳纳米管阴极区域设置在所述凹槽内。

所述聚焦单元还包括第二聚焦极平行设置在所述第一聚焦极上方，所述第二聚焦极设有非旋转对称的第二焦孔。

所述第二聚焦孔包括椭圆孔或长方形孔。

所述阳极单元包括阳极座和设置在所述阳极座上的阳极靶。

所述栅极单元包括栅极和栅网，所述栅极设置有栅极孔，所述栅网设置在所述栅极孔上。

由于采用了以上技术方案，使本申请具备的有益效果在于：

⑴ 在本申请的具体实施方式中，由于第一聚焦极设有非旋转对称的第一聚焦孔，不仅可通过调整聚焦电极电压，也可通过调整聚焦孔的尺寸灵活改变聚焦倍数，实现多向等倍率电子束聚焦同时，保持高的聚焦倍数。

⑵ 在本申请的具体实施方式中，由于一种具有非旋转对称聚焦孔采用椭圆孔或长方形孔，通过聚焦孔长轴与短轴长度的改变，配合优化的聚焦电压，灵活调节电子束在两个方向的聚焦倍数，实现两个方向等倍率聚焦同时，保持高的聚焦倍数。

附图说明

图1为本申请的冷阴极聚焦型X射线管在一种实施方式中的结构示意图；

图2为本申请的基板在一种实施方式中的结构示意图；

图3为本申请的冷阴极聚焦型X射线管在一种实施方式中的横截面剖视图；

图4为本申请的冷阴极聚焦型X射线管在另一种实施方式中的横截面剖视图；

图5为本申请的冷阴极聚焦型X射线管计算靶角的示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。