CN101101849A - 多角度多区域的x光源装置 - Google Patents

Abstract

一种多角度多区域的X光源装置，包括阳极部分，阴极部分以及用于固定所述阳极部分和所述阴极部分的真空腔体；所述阳极部分包括具有多个像素的阳极靶、X光透窗、扩散膜以及偏光板；所述阴极部分包括在基板上呈环形排列且与多个像素对应的阴极电极和作为电子束发射源的碳纳米管。所述阴极部分进一步包括多个隔绝壁，以隔开所述阴极电极和所述碳纳米管，以及位于所述隔绝壁上的收敛层。所述收敛层的两侧向穿孔内形成有两个相对应的凸出部分。通过调整所述收敛层凸出部分的距离和外形，可以达到收敛电子束和减少干涉的效果，从而有利于提高计算机解析图像数据的正确性。

Description

多角度多区域的X光源装置

技术领域

本发明涉及一种X光源装置及其制作方法，特别涉及一种以碳纳米管为电子束发射源的X光源装置及其制作方法。

背景技术

图1示出了常用的X光产生装置，其至少包含阴极151、阳极131和真空腔体141，其基本原理是利用阴阳极间的高电压差，使阴极产生的电子束加速撞击阳极，将能量一部分转换为热能，一部分转换为即所谓的X光。对导引出的X光加以利用，被照射物质152对X光的吸收差异或该物质被X光的穿透差异可成像于X光专用的感光板74上，目前此技术已被充分应用于工业和医疗。

进一步，常用的X光成像技术可将三维物体进行二维投影解析，例如计算机断层扫描(CT)成像，通过不同角度的X光源投射，收集多角度的投影、及不同能量深度的连续累积成像数据，经过计算机反复计算，可重建被照射物内部的立体结构。就X光源对应被照射物的机制而言，所述二维投影解析技术可以采用以下两种方式进行：第一，使用变动式或移动式的X光源以提供不同角度的X光，从而产生三维投射；第二，利用多组不同角度的固定式X光源，以提供对被照射物多种角度的X光投射(参见第6980627号美国专利)。为简化结构并实时提供成像数据，目前的作法已可同时提供多角度的X光源投射，并利用计算机的高速运算以实时提供图像数据，并可在工业上用作实时在线检测。

其中，为重建被照射物内部的三维立体图像结构，需同时解析：(1)来自不同角度的X光源的图像数据；(2)连续不同X光能量深度的不同的图像数据，加以计算以构建立体图像，因此对于每个成像数据而言，清晰度及洁净度越高越好，公知对清晰度和洁净度的处理可利用计算机计算加以净化移除，不过此处理会增加计算机的计算负担。此外，利用多角度X光源机制时，由于反射或折射，会产生不同角度的光源之间的交错污染。这类污染虽然也可以利用计算机计算后加以减少或移除，不过仍增加了计算机的计算负担，降低了运算速率。

公知避免所述光干涉现象的作法可以为：(1)参见图2，如第6509575号美国专利所公开的，可在被照射物的后面与成像板(Detector)之间设置偏光板(Polarizer)，其目的在于净化光源投射质量，提高对比度和分辨率；或者(2)如美国专利20050264813号所公开的，可在光源与被照射物之间设置偏光板，以避免原光源在被照射物上的反射和与其他光源的干涉。据此，对所述偏光板加以改进，由于偏光板设置可将原全相位或多角度的多组X光源中的每一个加以过滤偏极化，从而使透过偏光板的每个X光源仅以特定角度的相位被过滤出，再投射于被照射物上，利用此特性，对于同时照射的多组X光源，每个光源均已按照独立特定的偏光板设置，从而使每个X光源产生独立相位的X光，且每个X光源的独立相位的X光不致互相干涉，更进一步，对于多个X光源系统，可同时产生X光而不致干涉。

然而在上述公知的技术中，仍然有必要对各个X光源间产生干涉或交错污染进行改进。

发明内容

对于同时多X光源产生机制以解析立体图像，改进每个X光源间产生干涉或交错污染的重要性，本发明提供了一种改良机构以使每个光源的相位独立，从而弱化干涉现象。

为达到上述目的，本发明提供了一种多角度多区域的X光源装置，包括阳极部分、阴极部分以及用于固定所述阳极部分与所述阴极部分的真空腔体；所述阳极部分包括具有多个像素的阳极靶、X光透窗、扩散膜以及偏光板；所述阴极部分包括在基板上以环形排列且与所述阳极部分的多个像素对应的阴极电极和作为电子束发射源的碳纳米管。所述阴极部分进一步包括多个隔绝壁，以隔开所述阴极电极和所述碳纳米管，栅极层、绝缘层以及收敛层。所述收敛层两侧向穿孔内形成有两个相对应的凸出部分。所述两个凸出部分是分别由第一折点、第二折点和第三折点构成的两斜面，并且由内而外形成有包含渐缩入口、馈入口、渐宽出口的收敛电极的开口区。所述收敛层的高度由第一段高度和第二段高度构成，所述凸出部分的第二折点至第一高度和第二段高度的交点处形成有三角形底边。所述收敛层厚度的第一段高度与第二段高度的比例用于调整聚焦范围。

附图说明：

图1示出了常用的X光产生装置；

图2示出了另一种常用的X光产生装置；

图3是根据本发明的多角度多区域的X光源装置的示意图；以及

图4是根据本发明的多角度多区域的X光源装置的阴极部分的详细结构图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

阴极151         阳极131

真空腔体141     被照射物质152

感光板74        移动台731

控制器161       图像分析171

X光源装置100    阳极部分10

阳极靶12        X光透窗14

扩散膜16        偏光板18

阴极部分20      基板21

阴极电极28      碳纳米管29

隔绝壁22        栅极层23

绝缘层24        收敛层25

凸出部分31、31′

第一折点31a     第一折点31a′

第二折点31b     第二折点31b′

第三折点31c     第三折点31c′

斜面32、33      斜面32′、33′

第一段高度a     第二段高度b

三角形底边长c

表面251         底面252

表面231         真空腔体40

具体实施方式

本发明涉及一种多角度多区域的X光源机制，特别涉及一种以碳纳米管为电子发射源的电子束产生装置，每个区域化的不同角度的X光单元同时配合多角度的检测机制，可成预定图形排列，例如360度的环形排列，每个X光单元由多个电子发射单元同时提供多个电子束以撞击阳极靶材，且提供一定面积的X光。另外，本发明的多角度多区域的X光源装置可采用四极结构(栅极层、绝缘层、收敛电极层的三明治网罩结构)，以降低结构的成本和易于制作。

图3为根据本发明的多角度多区域的X光源装置100的示意图，其包括阳极部分10、阴极部分20以及用于固定阳极部分10与阴极部分20的真空腔体40。阳极部分10包括依序形成的具有多个像素的阳极靶12、X光透窗14、扩散膜16以及偏光板18。阴极部分20包括位于基板21上且与阳极部分的多个像素对应的阴极电极28和位于阴极电极28上、作为电子发射源的碳纳米管29。碳纳米管29可成环形排列，并由隔绝壁22隔开。在隔绝壁22上包含有依序形成的栅极层23、绝缘层24和收敛层25。

栅极层23与收敛层25为网罩结构，并具有多个孔隙，以使电子束穿透。其中，栅极23提供操作电压以同时吸引栅极层下每个电子发射源的碳纳米管29产生的电子；收敛层25提供电压以改变电场，以达到对每个电子束产生收敛的效果，从而避免电子束中的电子扩散，影响电子束密度，进而影响X光的质量。此外，也可避免影响相邻X光单元下的电子束干涉。进一步，对于每个X光透射区域来说，所形成的X光源为面光源。为保持面光源的均匀性，可设置扩散膜16以使每个X光单元内的多个电子束产生的多束X光均匀。另外，为了保证每个X光源的单一性，对于每个X光单元的出光侧贴覆或增设一层偏光板18，从而使产生的X光仅按照特定的相位射出，进一步，需要设计每个所述偏光板的角度或产生的X光相位，以使每个产生偏光的X光不致发生干涉。

图4为根据本发明的多角度多区域的X光源装置100的阴极部分20的详细结构图。收敛层25两侧向穿孔26内形成有两个相对应的凸出部分31、31′。凸出部分31是由第一折点31a、第二折点31b和第三折点31c构成的两斜面32、33；另一个凸出部分31′是由另一个第一折点31a′、另一个第二折点31b′和另一个第三折点31c′构成的两斜面32′、33′。收敛层25的高度(厚度)由第一段高度a和第二段高度b构成。凸出部分31的第二折点31b至第一段高度a和第二段高度b的交点处形成有三角形底边c。第一折点31a至另一个第一折点31a′形成有开口渐开的出口(d距离)，第二折点31b至另一个第二折点31b′形成有馈入口(e距离)，阴极电极28上形成有电子发射源(g距离)，第三折点31c至另一个第三折点31c′形成有渐缩的入口(f距离)，凸出部分31的第二折点31b至第三折点31c形成有斜面33(h距离)，收敛层25的表面251上形成有i距离，收敛层25的底面252上形成有j距离，栅极导电层23的表面231上形成有k距离。

由此可知，可以对所述收敛电极的开口结构加以设计，以达到最佳的收敛效果。所述收敛电极网罩得以实施的条件如下：

1、e＝g；收敛电极开口等于电子发射源(碳纳米管29)的直径。

2、d＞e；f＞e；d＞＝f；两侧蚀刻开口设置。

3、优选a：b＝0.8～1.2。

因此，d与f均大于e，是以蚀刻方式实现的，从而使电子束通过收敛电极的开口区面积最小，避免电子束流失；

f＞e，形成内部(inside)的一侧，该结构所形成的电场等位线对电子束有收敛效果，可以避免电子束的电子流失；

d＞e，形成外部(outside)的一侧，对电子束有发散效果；a与b的比例用于调整聚焦范围。

本发明的多角度多区域的X光源装置具有以下效果；

一、投射光角度特定，从而可使每个光源净化；

二、避免同时投射的光源发生干涉；

三、更利于计算机图像的撷取与计算，特别是，光源相位被定义，更有利于计算机解析特定角度的图像的精确性；

四、图像对比度提高，从而有利于提高计算机解析图像数据的正确性；

五、可提供均匀的面光源，从而增加了成像准确性。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此即限制本发明的专利范围，凡是在本发明特征范围内所作的其它等效变化或修饰，均应包括在本发明的专利范围内。

Claims (9)

1.一种多角度多区域的X光源装置，包括：

阳极部分，其包括具有多个像素的阳极靶、X光透窗以及偏光板；

阴极部分，其包括：

在基板上呈预定图案排列的阴极电极，所述阴极电极对应于所述阳极部分的多个像素设置；

在所述阴极电极上作为电子束发射源的碳纳米管；

真空腔体，用于固定所述阳极部分和所述阴极部分；

多个隔绝壁，用于隔开所述阴极电极和所述碳纳米管；

位于所述隔绝壁上的收敛层，所述收敛层两侧向穿孔内形成有两个相对应的凸出部分。

2.如权利要求1所述的多角度多区域的X光源装置，其中所述阳极部分进一步包括扩散膜。

3.如权利要求1所述的多角度多区域的X光源装置，其中所述隔绝壁上形成有栅极层。

4.如权利要求3所述的多角度多区域的X光源装置，其中所述栅极层上形成有绝缘层。

5.如权利要求4所述的多角度多区域的X光源装置，其中所述收敛层形成于所述绝缘层上。

6.如权利要求1所述的多角度多区域的X光源装置，其中所述两个凸出部分是分别由第一折点、第二折点和第三折点构成的两个斜面，并且由内而外形成有包含渐缩入口、馈入口、渐宽出口的收敛电极的开口区。

7.如权利要求6所述的多角度多区域的X光源装置，其中所述收敛层的高度由第一段高度和第二段高度构成，所述凸出部分的第二折点至所述第一段高度和所述第二段高度的交点处形成有三角形底边。

8.如权利要求7所述的多角度多区域的X光源装置，其中所述收敛层厚度的第一段高度与第二段高度的比例用于调整聚焦范围。

9.如权利要求1所述的多角度多区域的X光源装置，其中所述预定图案为环形图案。

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