[发明专利]一种环型碳纳米冷阴极X射线管

说明书

技术领域

本发明涉及X射线管技术领域，特别是涉及一种环型碳纳米冷阴极X射线 管。

背景技术

X射线管是一种实现X射线可控发射的器件。它们被应用于各种系统中， 例如，应用于医疗、工业、和安全等领域的X射线成像技术，光谱分析(X射 线荧光光谱、X射线光电子能谱分析)，X射线衍射分析等。X射线管中产生 X射线的原理是利用高能电子(几万电子伏特)，轰击金属靶，这些电子和靶 材之间的相互作用增倍，直至发出X射线。X射线强度与达到靶材材料上的 电子流成正比。X射线的穿透性与靶材料上的施加电压成正比。X射线的发射 面积由电子束轰击靶材的范围决定，一般通过X射线管中的电子光学装置可 将电子束聚焦在靶材上很小的区域，以此形成小发射焦斑。

传统X射线管一般采用热阴极，通过加热真空管内的金属丝达到上千摄 氏度高温来产生高能电子。但热阴极存在体积较大、电子发射调制时间较长 (毫秒级别)、功耗大等缺陷。针对热阴极的这些缺陷，性能优良的冷阴极的 研究应运而生。室温下，阴极在电场作用下发射电子(称为场发射)，因此场 发射具有更高的能量利用率。此外，场发射还具有一些独特的性质，例如，对 电场变化的快速响应，对温度波动和辐射不敏感，发射出的电子束高度可控， 高开关比，电子的弹道传输，而且很小的电压调制范围就可以调制很大的电流 范围。

然而现有技术中开始使用的冷阴极是饼状的，电子直接打到钨靶上，在此 过程中，聚焦程度难以保证。采用玻璃外壳，易碎，不适合量产。钨靶与轴向 成10-20度角，X光射线从X射线管侧边射出，这样使得产品体积无法缩小携 带以及使用都非常不方便。

发明内容

本发明提供了一种环型碳纳米冷阴极X射线管。

本发明提供了如下方案：

一种环型碳纳米冷阴极X射线管，包括：X射线窗组件、壳体组件、冷阴 极组件、栅极组件以及阳极组件；其特征在于，包括：

所述壳体组件包括第一壳体以及第二壳体，所述第一壳体以及第二壳体通 过中环相连，所述第一壳体内部形成第一腔室，所述第二壳体内部形成第二腔 室，所述第一腔室与所述第二腔室内部导通并形成真空空间；所述x射线窗组 件与所述冷阴极组件相连，所述冷阴极组件通过上环与所述第一壳体相连，并 置于所述第一腔室内；所述阳极组件通过下环与所述第二壳体相连，并置于所 述第二腔室内；所述栅极组件位于所述冷阴极组件以及所述阳极组件之间；

其中，所述冷阴极组件包括内部中空的环型碳纳米冷阴极，所述阳极组件 包括钨靶，所述钨靶垂直于所述阳极组件轴线方向设置于所述阳极组件与所述 冷阴极组件对应一端。

优选地：所述阳极组件设置有钨靶一端安装有阳极屏蔽罩。

优选地：所述x射线窗组件包括窗口座以及窗口法兰，所述冷阴极组件包 括阴极法兰；

所述窗口座通过亚氩弧焊工艺与所述窗口法兰相连，所述窗口法兰通过螺 栓与所述阴极法兰相连，所述阴极法兰通过真空钎焊工艺与所述上环相连。

优选地：所述冷阴极组件还包括阴极外罩以及阴极内罩，所述阴极外罩与 所述阴极法兰相连，所述阴极内罩与所述阴极外罩相连。

优选地：所述x射线窗组件包括铍窗，所述铍窗与所述窗口座相连。

优选地：所述第二壳体为陶瓷材质波纹状壳体。

优选地：还包括聚焦组件，所述聚焦组件包括聚焦头，所述聚焦头位于所 述冷阴极组件以及所述阳极组件之间置于所述第，二腔室内，并与所述中环固定 相连。

优选地：还包括吸气剂放置组件，所述吸气剂放置组件位于所述第一腔室 内。

优选地：还包括排气管组件，所述排气管组件通过排气管法兰与所述阳极 组件相连，所述排气管用于将所述第一腔室以及所述第二腔室内的空气排出， 以便所述第一腔室与所述第二腔室内部形成真空空间。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：