[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

说明书

本发明公开了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通过高压绝缘隔离体相对平行设置；所述阴极基板包括阴极衬底、阴极电极条以及生长源薄膜，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阳极金属靶电极条；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，生长源薄膜位于交叉点处。本发明结构简单，通过阴极基板与阳极基板在空间上相互垂直的电极实现寻址功能，且具有可寻址X射线发射能力，在新一代低剂量、高分辨率、快速X射线成像系统中有重要应用。本发明同时公开了所述寻址的纳米冷阴极平板X射线源的制备方法。

技术领域

本发明涉及X射线产生技术领域，尤其涉及一种可寻址的纳米冷阴极平板X射线源器件。

背景技术

X射线成像在医学、安检、无损检测、工业探伤等领域有着广泛的应用。目前，医学成像和工业检测中最常用的X射线源器件是传统的热阴极X射线管，该种X射线源采用热阴极灯丝作为电子源，通过热电子发射的方式产生电子束。电子束在高压的加速下轰击金属靶从而产生X射线。热阴极灯丝具有工作温度高、寿命短、能耗大等缺点，而且需要配置庞大的加热电源装置和冷却装置，不利于实现X射线源的小型化，也不利于实现X射线源阵列的集成。同时，由于热电子发射具有时间延迟性，传统X射线源难以实现快速、高分辨的X射线发射。

不同于热阴极X射线管，平板X射线源是一种新型的X射线源，其结构主要包括冷阴极电子源阵列(例如碳纳米管冷阴极阵列或氧化锌冷阴极阵列)和阳极金属靶层，冷阴极电子源阵列和阳极金属靶层相对平行放置，并置于定制的真空腔体中，其原理是通过场致电子发射的方式产生电子束，并在电场加速下轰击阳极金属靶层产生X射线。因此，冷阴极平板X射线源具有工作温度低、功耗小等优点，易于实现X射线源的便携式和小型化。由于场致电子发射不存在时间延时性，有利于实现高分辨率、高响应速度的X射线发射。

当时，到目前为止，公开报道的平板X射线源只能整面出射X射线，无法实现逐点、逐行、分区发射X射线，在新一代低剂量、高分辨率、快速X射线成像上的应用受到了一定的限制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供一种结构简单、具有逐点、逐行、分区寻址能力的纳米冷阴极平板X射线源。本发明通过将阴极基板与阳极基板相对平行设置以及通过将阴极电极条与阳极金属靶电极条在空间上相互垂直的结构设计，实现器件的寻址功能。

本发明是通过以下技术方案实现的：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，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。

与现有技术相比，本发明的纳米冷阴极平板X射线源工作时，通过任意选定一条或多条阳极金属靶电极条加高压电压，所施加高压电压范围为10kV到150kV，同时任意选定一条或多条阴极电极条接地，其余阴极电极条接高电平，则所选定的阳极金属靶电极条与阴极电极条相交位点将会产生X射线，从而可实现逐点、逐行、分区发射X射线。特别是，本发明的纳米冷阴极平板X射线源结构简单，且具有良好的可寻址X射线发射能力，在新一代低剂量、高分辨率、快速X射线成像系统中有重要的应用前景。

进一步地，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。