[发明专利]冷阴极X射线产生器的封装结构及其抽真空的方法

说明书

本发明公开一种冷阴极X射线产生器的封装结构及其抽真空的方法。该冷阴极X射线产生器的封装结构，包含一冷阴极、一聚焦组件、一阳极靶材、一玻璃球管，其中该冷阴极、该聚焦组件、该阳极靶材顺序安装于该玻璃球管内，且该冷阴极的电子发射端面向该阳极靶材，该阳极靶材具有一斜面，以使所产生的X射线由一位于该阳极靶材与该聚焦组件的一X射线窗口射出，该冷阴极一连接第一引脚，该阳极靶材连接阳极引脚，其中，冷阴极的周围设有一钨丝，钨丝一接脚连接基座或冷阴极，另一接脚为专用接脚，钨丝仅在抽真空时有用，该玻璃球管的两支引脚连接于一倍压组件模块的输出端，两者再被一高压绝缘胶及一铅壳封住，除该X射线窗口例外。

技术领域

本发明关于一种冷阴极X射线电子束产生器，特别是指一种阴极具有多重壁碳膜形成于金属为X射线电子束产生器，而在X射线电子束产生器封装过程中，以内置的钨丝激发热电子，以加速的热电子撞击球管玻璃与阳极靶材的污染物，以加速抽真空。

背景技术

一X射线电子束产生器根据场电子发射量子理论产生场发射电子。场发射电子的基本原理为，于不施加电场时，一导体的电子必须具有足够的能量方能有机会穿过势能垒(potential energy barrier)而到达真空侧。当施加一电场时，能带(energy band)发生弯曲，使得电子无需具有巨大能量便可穿过势能垒而到达真空侧。当所施加的电场增大时，电子所要穿过的势能垒减小，且所产生电流的强度增大。根据电磁理论，一物体的一尖端相较该物体的一钝端积聚更多的电荷。换言之，一物体的一尖端相较该物体的一钝端具有一更强的电场。因此，一场发射阴极(即X射线电子束产生器)的电子发射部被设计成尖端形状，进而无需施加高电压便可产生一较强的电场。

目前，X射线电子束产生器通常是于一微波组件、传感器、面板显示器等等中用作一电子来源。电子发射的效率主要取决于一场发射阴极(即X射线电子束产生器)的组件结构、材质以及形状。场发射阴极是由诸如硅、金刚石及碳纳米管(carbon nano tube)等金属制成。这些材质当中，碳纳米管尤其重要，原因在于碳纳米管的开口极细且稳定、具有低的传导场及高的发射电流密度并且非常稳定。由于具有此等特性，碳纳米管非常适用于场发射阴极。因此，碳纳米管将极有可能取代其它材料而成为下一代场发射材料。

场发射阴极可用作一X射线电子束产生器(例如X射线管)的一阴极。一X射线电子束产生器是封装一阴极、一电磁透镜光圈(electromagnetic-lens aperture)以及一阳极靶于一玻璃容器内。已知的热离子阴极氖管(thermionic cathode neon tube)可由碳纳米管取代。当于一X射线电子束产生器中利用一热离子阴极氖管时，约99％的电能被转变成热量。因此，须以冷却水冷却热离子阴极氖管。相反，碳纳米管可于较小的电场强度下发射电子束，因而将电能转变成电子束的效率高于热离子阴极氖管。另外，当于一X射线电子束产生器中使用碳纳米管时，无需使用冷却过程。

利用碳纳米管作为冷电子阴极以产生X射线电子束的技术首先于Zhou等人所提交的美国专利第6,533,096号。Zhou等人利用具纳米结构的材料作为阴极场发射的一发射源。此外，据Zhou等人宣称，可获得4A/cm²的电流密度。不过，该专利技术的起始电场约至3V/μm-5V/μm，在电流密度高于30mA/cm²时不稳定。