[发明专利]一种基于碳纳米管场发射的微焦点X射线管

权利要求书

1.一种基于碳纳米管场发射的微焦点X射线管，其特征在于包括：真空容器以及安装于所述真空容器内的阳极靶以及电子枪，所述电子枪包括发射阴极和控制栅极，所述发射阴极和阳极靶分别安装于真空容器内相对的两端，所述控制栅极安装于发射阴极和阳极靶之间，所述发射阴极包括发射阴极基底以及垂直生长于所述发射阴极基底上并向阳极靶方向延伸的碳纳米管微束，所述碳纳米管微束直径为0.1-500μm的单束碳纳米管或碳纳米管阵列；

所述阳极靶、发射阴极以及控制栅极分别通过阳极靶电极、发射阴极电极以及控制栅极电极引出到真空容器外，用于连接电源或接地。

2.根据权利要求1所述的微焦点X射线管，其特征在于：所述碳纳米管微束生长的方法是：

利用光刻技术在一衬底上刻蚀需要生长碳纳米管微束的掩模图形；

通过真空镀膜设备在所述掩膜图形上制备多层催化剂结构，所述催化剂结构自下而上依次为应力缓冲层、粘附缓冲层、催化剂分散层和催化剂层，所述应力缓冲层位于衬底和粘附缓冲层之间；

采用化学气相沉积法在衬底上设置所述催化剂结构的位置原位生长所述碳纳米管微束；

将所述衬底远离应力缓冲层的一侧固定安装于发射阴极基底上。

3.根据权利要求2所述的微焦点X射线管，其特征在于：

所述衬底为金属或半导体；所述应力缓冲层为钼、铬、金、钽、铌、钛和锆中的一种或多种；所述粘附缓冲层为铂、铜、金、钌、铁、钯、铂、镍、银、铑、锑和钴中的一种或多种；所述催化剂分散层为铝或氧化铝；所述催化剂层为铁、钴和镍中的一种或多种。

4.根据权利要求2所述的微焦点X射线管，其特征在于：

所述应力缓冲层的厚度为10-2000nm；所述粘附缓冲层的厚度为10-2000nm；所述催化剂分散层的厚度为1-30nm；所述催化剂层的厚度为0.5-30nm。

5.根据权利要求1所述的微焦点X射线管，其特征在于：所述控制栅极为中心开孔的环片，所述环片为钼、铜、不锈钢、钨、钛和碳中的一种或多种，所述发射阴极出射的电子束流经过所述开孔到达阳极靶。

6.根据权利要求1所述的微焦点X射线管，其特征在于：所述控制栅极所在的平面和发射阴极基底之间的夹角不大于5°。

7.根据权利要求1所述的微焦点X射线管，其特征在于：所述微焦点X射线管还包括聚焦透镜，所述聚焦透镜为金属套筒、单个静电透镜、多个静电透镜中的组合以及电磁透镜中的一种；当所述聚焦透镜为金属套筒、单个静电透镜、多个静电透镜的组合其中之一时，聚焦透镜安装于真空容器中，且位于控制栅极和阳极靶之间；所述聚焦透镜为电磁透镜时，聚焦透镜安装于真空容器外，且电磁透镜产生的磁场部分或全部位于控制栅极和阳极靶之间。

8.根据权利要求1-7任一项所述的微焦点X射线管，其特征在于：所述真空容器的其中一端固定安装一连接件，所述连接件为环形结构，所述阳极靶安装于所述环形结构的中空位置且与所述真空容器的其中一端接触。

9.根据权利要求1-7任一项所述的微焦点X射线管，其特征在于：所述真空容器的其中一端固定连接一连接件，所述连接件的一端与所述真空容器的一端固定连接，所述连接件的另一端向发射阴极方向延伸，所述阳极靶固定连接于所述连接件的另一端。

10.根据权利要求9所述的微焦点X射线管，其特征在于：所述阳极靶远离连接件的端面与发射阴极基底之间形成的夹角为锐角。