[实用新型]X射线源装置

说明书

技术领域

本实用新型总体上涉及电子发射领域，更具体地涉及X射线源装置以及利用其防止在冷阴极X射线源测试与老化过程中持续打火的方法。

背景技术

X射线源作为计算机断层扫描(Computed Tomography，CT)系统的关键核心部件之一，在一定程度上决定CT系统成像方式与成像性能。传统的X射线源采用热阴极作为电子源，由热电子发射方式产生电子束，在强电场作用下加速轰击阳极靶，通过电子的韧致辐射产生X射线。热阴极由于工作温度高、功耗大等原因，不利于X射线源的小型化和单个X射线源内集成多个阴极。而且，热电子发射时间的延长性，导致传统X射线源难以实现高时间分辨和可编程的X射线发射。采用冷阴极的场致发射X射线源，通过场致电子发射的方式产生电子束，场致发射阴极工作温度低、功耗小，易于集成。同时，由于场致电子发射不存在时间延迟性，采用冷阴极的场致发射X射线源可实现高时间分辨和可编程X射线发射。冷阴极作为一种新型阴极材料，同样存在发射电流稳定性和高压打火问题，因此需要开发一套针对阴极测试与老化阶段的场发射X射线源装置。现有的冷阴极测试与老化装置分为两种，一种真空腔采用开放式，外加真空泵维持真空环境，阴极可以替换，装置可重复使用；另一种，直接封装成玻璃或者陶瓷球管进行测试，阴极不可替换，阴极打火损坏后不能重复使用。

现有技术中第一种方式真空腔采用开放式，虽然阴极可以替换，但是整个装置自动化控制程度不高，不能有效的避免阴极持续打火导致的损坏。另外一种采用直接封装方式，虽然成本比第一种低，但是一旦在测试与老化过程中阴极打火损坏，整个球管将报废。

有鉴于此，需要开发一种新的技术来克服这些缺陷。

实用新型内容

针对上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种X射线源装置，针对冷阴极X射线源，在测试与老化阶段采用逐步提高阳极高压、阴极脉冲式电子发射、实时监测真空度等方式，以实现阴极测试与老化过程的自动控制，并避免阴极老化过程中持续打火导致的阴极损坏。

在本实用新型的一个方面，提供了一种X射线源装置，其可以包括三极式X射线源、真空腔、真空泵机组、阳极高压电源、栅极高压及脉冲驱动单元、真空环境监测单元和控制平台，所述三极式X射线源可以设置于所述真空腔内，由阴极、栅极和阳极组成，并且所述阳极高压电源经所述真空腔的第一法兰连接至所述三极式X射线源的所述阳极，所述栅极高压及脉冲驱动单元经经所述真空腔的第二法兰连接至所述三极式X射线源的所述栅极，所述三极式X射线源的所述阴极接地，所述真空环境监测单元经所述真空腔的第三法兰连接至所述真空腔，所述真空泵机组经所述真空腔的第四法兰连接至所述真空腔，所述控制平台经通讯线缆分别连接至所述阳极高压电源、所述真空环境监测单元和所述栅极高压及脉冲驱动单元。

在一种实施方案中，所述栅极高压及脉冲驱动单元可以制成一个整体。所述栅极高压及脉冲驱动单元可以包括栅极高压电源和脉冲驱动单元，所述脉冲驱动单元的第一端可以与所述真空腔连接，第二端可以与所述栅极高压电源连接，并且第三端与所述控制平台连接；所述栅极高压电源的一端可以与所述脉冲驱动单元的第二端连接，而所述栅极高压电源的另一端可以与所述控制平台连接。

在一种实施方案中，所述阴极可以为生长在金属衬底上的碳纳米管，所述栅极为定制栅网，所述栅极与所述阴极之间的距离介于100μm和200μm之间，所述阳极采用具有一定倾角的钨靶，所述阳极与所述栅极之间的距离介于3厘米和8厘米之间；所述真空腔是定制的，并通过所述真空泵机组维持所述真空腔内的真空度介于10^-6Pa与10^-4Pa之间。

在一种实施方案中，所述栅极与所述阴极之间的距离可以为100μm左右，所述倾角介于10度和15度之间，所述真空度为10^-5Pa左右，所述阳极与所述栅极之间的距离为5厘米左右。

在一种实施方案中，所述脉冲驱动单元可以采用自行设计的电路，可以包括低压脉冲驱动模块和高压切换模块，所述低压脉冲驱动模块用于产生高压切换模块的驱动信号，所述高压切换模块可以用于把所述栅极高压电源持续输出高压调节为脉冲式输出；所述阴极经所述真空腔引出后接地。

在一种实施方案中，所述真空泵机组可以由前级机械泵和分子泵组成，以用于维持所述真空腔的真空环境。