[发明专利]一种可寻址的纳米冷阴极平板X射线源及其制备方法

权利要求书

1.一种可寻址的纳米冷阴极平板X射线源，包括阴极基板、阳极基板及高压绝缘隔离体；所述阴极基板和阳极基板相对平行设置，所述高压绝缘隔离体设置于阴极基板及阳极基板之间以将两者隔离开，其特征在于：所述阴极基板包括阴极衬底、两条以上平行设置于阴极衬底上的阴极电极条以及多个相互独立设于阴极电极条上的生长源薄膜，该生长源薄膜上生长有纳米线冷阴极；所述阳极基板包括阳极衬底及两条以上平行设置于阳极衬底上的阳极金属靶电极条；所述每条阳极金属靶电极条与阴极衬底上的阴极电极条在空间上垂直相交且有一个交叉点，所述生长源薄膜位于交叉点处。

2.根据权利要求1所述的一种可寻址的纳米冷阴极平板X射线源，其特征在于；所述多个生长源薄膜以阵列形式排布于阴极电极条上，所述纳米线冷阴极为氧化锌、氧化铜、氧化钨、氧化钼、氧化铁、氧化钛或者氧化锡纳米线。

3.根据权利要求1或2所述的一种可寻址的纳米冷阴极平板X射线源，其特征在于：所述生长源薄膜由锌、铜、钨、钼、铁、钛、锡中的任一种制备而成，其厚度范围在0.3μm-5μm；所述单个生长源薄膜的形状为可对称操作的图形，其直径或边长为5μm-500μm，所述相邻生长源薄膜之间的间距为直径或边长的0.1-10倍。

4.根据权利要求3所述的一种可寻址的纳米冷阴极平板X射线源，其特征在于：所述单个生长源薄膜的形状为圆形、环形或多边形。

5.根据权利要求3所述的一种可寻址的纳米冷阴极平板X射线源，其特征在于：当所述阳极金属靶电极条中的一条或若干条与外部高压电源连接，所述阴极电极条中的一条或若干条接地且其余阴极电极条接高电平时，与外部高压电源连接的阳极金属靶电极条及接地的阴极电极条的交叉点处将会产生X射线；该外部高压电源电压范围为10kV到150kV。

6.根据权利要求1所述的一种可寻址的纳米冷阴极平板X射线源，其特征在于：所述阴极衬底由大面积的硅片、玻璃、石英玻璃或者陶瓷基片构成；所述阴极电极条为Cr、Al、Ti、Cu、ITO、IZO、AZO、FTO、LTFO中的一种或多种组合制备而成，该阴极电极条的厚度范围在0.1μm-2μm；且其形状为条状。

7.根据权利要求1所述的一种可寻址的纳米冷阴极平板X射线源，其特征在于：所述阳极衬底由大面积的硅片、玻璃、石英玻璃或者陶瓷基片构成；所述阳极金属靶电极条由钨、钼、铑、银、铜、金、铬、铝、铌、钽、铼中的一种或两种以上组合制备而成，该阳极金属靶电极条的厚度为0.2μm-1000μm，且其形状为条状。

8.根据权利要求1所述的一种可寻址的纳米冷阴极平板X射线源，其特征在于：所述高压绝缘隔离体由玻璃、石英、陶瓷或者绝缘塑料构成；该高压绝缘隔离体的高度为0.5mm-100mm。

9.一种制备权利要求1所述可寻址的纳米冷阴极平板X射线源的方法，其特征在于包括以下步骤：

S1:制作阴极基板步骤；

首先，清洁并吹干阴极衬底；接着在该阴极衬底上制作厚度为0.1μm-2μm的阴极电极条；然后，在阴极电极条上光刻定位纳米线冷阴极生长区域，再采用磁控溅射法、真空热蒸发法或电子束蒸发法沉积生长源薄膜，该生长源薄膜厚度范围在0.3μm-5μm；最后，热氧化生长源薄膜以生长纳米线冷阴极，得到阴极基板；

S2:制作阳极基本步骤；

首先，清洁并吹干阳极衬底；接着，在阳极衬底上制作厚度为0.2μm-1000μm阳极金属靶电极条，该阳极金属靶电极条由钨、钼、铑、银、铜、金、铬、铝、铌、钽、铼中的一种或两种以上组合制备而成；

S3：组装步骤；

(1)将经上述步骤制备好的阴极基板和阳极基板相对平行设置，阴极基板上的纳米线冷阴极朝向阳极基板上的阳极金属靶电极条；

(2)采用高压绝缘隔离体将阴极基板和阳极基板两者隔离开并固定，且保证每条阳极金属靶电极条与每条阴极电极条均在空间上相互垂直并存在一个交叉点。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：在步骤S1中，所述热氧化法生长纳米线冷阴极的过程是在箱式炉或管式炉中进行，热氧化时的升温速率为1℃/min-30℃/min，升温过程通入Ar、H₂、N₂、O₂中的一种或两种以上组合气体，或者不通入气体；热氧化时保温300℃-600℃，保温时间为1min-600min，保温时通入Ar、H₂、N₂、O₂中的一种或两种以上组合气体，或者不通入气体；保温结束后自然冷却至室温即可。