CN102148121B - X射线电子束产生器及其阴极 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种X射线电子束产生器及其阴极。该X射线电子束产生器包含该阴极、一聚焦装置、一阳极靶以及一玻璃容器。该阴极包含一容器及一电子束发射体。该容器具有一基座及一侧壁，该侧壁环绕该基座，且该基座及该侧壁界定一凹槽。该电子束发射体包含至少一金属单元，各该至少一金属单元被以化学气相沉积法成长一碳膜层，且各该至少一金属单元被置放于该凹槽的一底部。该至少一金属单元与该X射线电子束产生器的一外部金属单元呈电性连接。该玻璃容器依序置放有该阴极、该聚焦装置及该阳极靶。各该至少一碳膜层面向该阳极靶。该玻璃容器具有一阀门及一窗口，该阀门用以将该玻璃容器抽成真空，该窗口用以射出一X射线。

Description

X射线电子束产生器及其阴极
技术领域
本发明是关于一种X射线电子束产生器（x-ray generation device）及其阴极。更具体而言，本发明的X射线电子束产生器及其阴极包含一电子束发射体，该电子束发射体具有至少一金属单元，该至少一金属单元被以化学气相沉积法（chemical-vapor-deposit）成长一为一多重壁（multiple-walls）的形式的碳膜层。
背景技术
一X射线电子束产生器根据场电子发射量子理论产生场发射电子。场发射电子的基本原理是，于不施加电场时，一导体的电子必须具有足够的能量方能有机会穿过势能垒（potential energy barrier）而到达真空侧。当施加一电场时，能带（energyband）发生弯曲，使得电子无需具有巨大能量便可穿过势能垒而到达真空侧。当所施加的电场增大时，电子所要穿过的势能垒减小，且所产生电流的强度增大。根据电磁理论，一物体的一尖端相较该物体的一钝端积聚更多的电荷。换言之，一物体的一尖端相较该物体的一钝端具有一更强的电场。因此，一场发射阴极（即X射线电子束产生器）的电子发射部被设计成尖端形状，进而无需施加高电压便可产生一较强的电场。
目前，X射线电子束产生器通常是于一微波元件、传感器、面板显示器等等中用作一电子来源。电子发射的效率主要取决于一场发射阴极（即X射线电子束产生器）的元件结构、材质以及形状。场发射阴极是由诸如硅、金刚石及碳纳米管（carbon nano tube）等金属制成。这些材质当中，碳纳米管尤其重要，原因在于碳纳米管的开口极细且稳定、具有低的传导场及高的发射电流密度、并且非常稳定。由于具有这些特性，碳纳米管非常适用于场发射阴极。因此，碳纳米管将极有可能取代其它材料而成为下一代场发射材料。
场发射阴极可用作一X射线电子束产生器（例如X射线管）的一阴极。一X射线电子束产生器是封装一阴极、一电磁透镜光圈（electromagnetic-lens aperture）以及一阳极靶于一玻璃容器内。现有的热离子阴极氖管（thermionic cathode neontube）可由碳纳米管取代。当于一X射线电子束产生器中利用一热离子阴极氖管时，约99％的电能被转变成热量。因此，须以冷却水冷却热离子阴极氖管。相反，碳纳米管可于较小的电场强度下发射电子束，因而将电能转变成电子束的效率高于热离子阴极氖管。另外，当于一X射线电子束产生器中使用碳纳米管时，无需使用冷却过程。
Zhou等人所提交的美国专利第6,533,096号揭露一种采用碳纳米管的X射线电子束产生器。Zhou等人利用具有纳米结构的材料作为阴极场发射的一发射源。此外，据Zhou等人宣称，可获得4A/cm2的电流密度。
Zhou等人所揭露的技术须首先通过强酸净化碳纳米管，以使碳纳米管短于0.5微米并呈单壁（single-wall）的形式。然后，沉积这些碳纳米管于一基板上。其优点在于，碳纳米管无需通过黏合剂固定于该基板上。为产生10mA/cm2的电流密度，Zhou等人所揭露的技术需要2.4V/um至5V/um的起始电压。当需要一更高的电流密度（例如100mA/cm2）时，电场须增大至4V/um至7V/um。
Zhou等人称，其场发射阴极（于阴极中利用碳纳米管）所需的起始电压远低于现有的场发射阴极（其需要50V/um至100V/um的起始电压并具有MO或硅尖端）所需的起始电压。利用石墨粉末材质的一场发射阴极需要10V/um至20V/um的起始电压，此亦不及Zhou等人的技术。尽管利用纳米金刚石的场发射阴极可降低起始电压至3-5V/um，但其在电流密度高于30mA/cm2时不稳定。
实际上，Zhou等人所揭露的技术非常复杂。首先，于作为主要材料的石墨粉末中添加0.6原子％的镍及/或0.6原子％的钴，然后将其置于一石英二极管（quartzdiode）中，其中所添加的镍及/或钴是作为活化剂（activator）。接着，加热石英二极管至1150℃。该石英二极管被抽成真空并被进一步注入以惰性气体，以维持压力于800乇（torr）。随后，以Nd:YAG激光烧灼石英，并接着向石英再次注入惰性气体，以使纳米碳沉积于石英二极管的内壁。此时，所产生的单壁纳米管的体积比是50％至70％。接着，需要实施一净化工序，例如使用20％的H2O2。一个单壁碳纳米管的直径是约1.3-1.6nm。一束碳纳米管的直径是约10nm至40nm。或者，该净化工序可使用体积比为3:1的硫酸及硝酸。碳纳米管的长度是约500nm。除上述工序外，仍需一系列沉积及微影工序。
综上所述，一直期望具有一种具有较低起始电压的X射线电子束产生器及其阴极。尽管碳纳米管可达成更佳的效能及效率，但Zhou等人所提供的技术非常复杂。因此，仍亟需一种用于制造一X射线电子束产生器及其阴极的更简单方法。
发明内容
本发明的一目的是提供一种X射线电子束产生器。该X射线电子束产生器包含一阴极、一聚焦装置、一阳极靶以及一玻璃容器。该玻璃容器依序置放有该阴极、该聚焦装置及该阳极靶。该阴极包含一容器及一电子束发射体。该容器具有一基座及一侧壁，该侧壁环绕该基座，其中该基座及该侧壁界定一凹槽。该电子束发射体包含至少一金属单元。该至少一金属单元被以化学气相沉积法成长一碳膜层，且被置放于该凹槽的一底部。该至少一金属单元与该X射线电子束产生器的一外部金属单元呈电性连接。各该至少一碳膜层面向该阳极靶。该玻璃容器具有一阀门及一窗口，该阀门用以将该玻璃容器抽成真空，该窗口用以射出一X射线。
本发明的另一目的是提供一种用于一X射线电子束产生器的阴极。该阴极包含一容器及一电子束发射体。该容器具有一基座及一侧壁，该侧壁环绕该基座，其中该基座及该侧壁界定一凹槽。该电子束发射体包含至少一金属单元。各该至少一金属单元被以化学气相沉积法成长一碳膜层。各该至少一金属单元被置放于该凹槽的一底部。该至少一金属单元与该X射线电子束产生器的一外部金属单元呈电性连接。
本发明的又一目的是提供一种X射线电子束产生器。该X射线电子束产生器包含一阴极、一阳极靶以及一玻璃容器。该阴极包含一容器以及一电子束发射体。该容器具有一基座及一侧壁，该侧壁环绕该基座，其中该基座及该侧壁界定一凹槽。该容器的一顶端面及该侧壁的一内侧处形成一缺口。该电子束发射体包含至少一金属单元。各该至少一金属单元被以化学气相沉积法成长一碳膜层。各该至少一金属单元被置放于该凹槽的一底部。该至少一金属单元与该X射线电子束产生器的一外部金属单元呈电性连接。该玻璃容器依序置放有该阴极及该阳极靶。各该至少一碳膜层面向该阳极靶。该玻璃容器具有一阀门及一窗口，该阀门用以将该玻璃容器抽成真空，该窗口用以射出一X射线。
本发明的有益技术效果是：通过使各该金属单元被以化学气相沉积法成长一碳膜层，本发明的X射线电子束产生器及其阴极的起始电压及工作电压优于先前技术的。特别地，当碳膜层直接成长于这些金属单元上并为多重壁的形式时，本发明的X射线电子束产生器及其阴极可具有更佳的效能。
附图说明
在参阅附图及随后描述的实施方式后，此技术领域具有通常知识者便可了解本发明的其它目的，以及本发明的技术手段及实施态样，其中：
图1A是描绘第一实施例的X射线电子束产生器的立体图；
图1B是描绘第一实施例的X射线电子束产生器的阴极的剖面图；
图1C显示一碳膜层于一电子显微镜下的影像；
图1D是描绘第一实施例的X射线电子束产生器的一起始电压及一电流密度的一关系图；
图1E描绘第一实施例的X射线电子束产生器的一工作电压的一模拟结果；
图2描绘第二实施例的一阴极；
图3A是描绘第三实施例的X射线电子束产生器的一立体图；
图3B是描绘第三实施例的X射线电子束产生器的阴极的一剖面图；
图4是描绘第四实施例的X射线电子束产生器的一立体图；以及
图5是描绘第五实施例的X射线电子束产生器的一立体图。
具体实施方式
本发明提供一种X射线电子束产生器及其阴极。特别地，本发明的X射线电子束产生器及其阴极使其电子束发射体的金属单元被以化学气相沉积法成长碳膜层。特别地，这些碳膜层直接生长于这些金属单元上，且这些碳膜层的一影像是呈多重壁的形式。以下说明及实施例是用以使此项技术中的一般技术人员能够制作及利用本发明。然而，这些实施例并非用以限制本发明须在如这些实施例所述的任何特定的环境、应用或特殊方式方能实施。因此，关于这些实施例的说明仅为阐释本发明的目的，而非用以限制本发明。
本发明的一第一实施例是一X射线电子束产生器1，其一立体图绘示于图1A中。X射线电子束产生器1包含一阴极11、一聚焦装置13、一阳极靶15、一玻璃容器17以及一外部金属单元19。玻璃容器17依序置放有阴极11、聚焦装置13以及阳极靶15。于本实施例中，聚焦装置13可以是一电磁透镜或类似装置。玻璃容器17具有一阀门及一窗口，其中该阀门用以将该玻璃容器抽成真空，该窗口则用以射出一X射线。玻璃容器17的真空负压是介于1E-7乇与1E-8乇之间。
图1B是阴极11的一剖面图。阴极11包含一容器111及一电子束发射体。容器111是由金属制成，并具有一基座115及一侧壁113。特别地，基座115是形成为容器111的底部，同时侧壁113环绕基座115并用作容器111的壁。基座115可以是一圆柱状基座，或者亦可为其它形状。基座115及侧壁113界定一凹槽110。特别地，当凹槽110的一深度d介于5mm至10mm之间且沟槽110的一宽度w介于2mm与6mm之间时，凹槽110有利于X射线电子束产生器1。
电子束发射体包含多个金属单元117。各该金属单元117是被以化学气相沉积法成长一碳膜层。此外，各该金属单元117置放于凹槽110的一底部，使得各该金属单元117面向该阳极靶。此处，各该金属单元117是一金属条，其中各该金属条的一直径可介于0.1mm与3mm之间，且各该金属条的一长度可是20mm。应注意，本发明并不限制金属单元117的数目以及各该金属单元117的形状。举例而言，另一实施例的一电子束发射体可包含仅一单个金属单元，且该金属单元可以是一金属板。于此种情形中，该金属板可以是长方形，该金属板的一宽度为2cm，且该金属板的一长度为3cm。再举例而言，再一实施例的一电子束发射体可包含一单个金属单元，且该金属单元是一螺旋状。
此外，各该金属单元117可以银胶（silver paste）及锡膏（solder paste）其中的一固定于凹槽110的底部。各该金属单元117的材质是镍、钨、及钴其中之一。金属单元117电性连接至X射线电子束产生器1的外部金属单元19，以便当施加电力时使阴极11能够发挥阴极的作用。特别地，因金属单元117与容器111二者是由金属制成，金属单元117通过使一金属线10连接阴极11的容器111与外部金属单元19的阴极11而电性连接至外部金属单元19，如图1A所示。
如上所述，各该金属单元117被以化学气相沉积法成长一碳膜层。图1C显示一碳膜层于一电子显微镜下的一影像，且可以看出，该碳膜层的影像是多重壁的形式。此外，各该金属单元117的碳膜层是直接在一化学气相沉积工序中成长于金属单元117上。各该碳膜层包含一内层及一放射层。各该内层的一厚度是介于10nm与60nm之间，而各该放射层的一厚度是介于1nm与50nm之间。在图1C中，浅灰色部分117a是该放射层的一实例性影像，而深灰色部分117b是该内层的一实例性影像。
图1D例示X射线电子束产生器1的一起始电压与一电流密度的一关系图。当X射线电子束产生器1的起始电压是介于0.1V/um与0.3V/um之间时，各该金属单元117的电流密度是1mA/cm2。因先前技术的一X射线电子束产生器需要至少为2V/um的一起始电压，故本发明的X射线电子束产生器的起始电压优于先前技术。当施加于X射线电子束产生器1的电压高于该起始电压时，电子束发射体便产生X射线。这些X射线经聚焦装置13聚焦后被阳极靶15反射。
图1E例示对X射线电子束产生器1的一工作电压（在1mA时）与不同阴极-阳极距离的关系的一模拟结果。当各该碳膜层与阳极靶15间的一距离是介于0.7cm与3cm之间时，X射线电子束产生器1的工作电压是12KeV。当各该碳膜层与阳极靶15间的距离是介于0.7cm与6cm之间时，X射线电子束产生器1的工作电压是介于12KeV与13KeV之间。显然，当各该碳膜层与阳极靶15间的距离介于0.7cm与6cm之间时，X射线电子束产生器1的工作电压非常稳定且较低。
通过使各该金属单元被以化学气相沉积法成长一碳膜层，X射线电子束产生器1的起始电压及工作电压优于先前技术的。特别地，当这些碳膜层是直接成长于金属单元117上且为多重壁的形式时，X射线电子束产生器1可具有更佳的效能。
本发明的一第二实施例是一阴极21，其剖面图显示于图2中。第二实施例的阴极21可取代第一实施例的阴极11，并与聚焦装置13、阳极靶15、玻璃容器17以及外部金属单元19配合使用。阴极21包含一容器211及一电子束发射体。阴极21的该电子束发射体类似于第一实施例中阴极11的电子束发射体。另外，阴极21的电子束发射体如阴极11的电子束发射体一般具有诸多变型。因第一实施例已对此予以详述，故兹不予赘述。以下说明着重于阴极21与阴极11的不同点。
容器211具有一基座215及一侧壁213，侧壁213环绕基座215。基座215与侧壁213界定凹槽110。需强调者，基座215与侧壁213是由非金属制成。因此，为使金属单元117电性连接至X射线电子束产生器1的外部金属单元19，阴极21包含多条金属线118，其中各该金属线118于一端连接至金属单元117其中之一、并于另一端连接至外部金属单元19。
当第二实施例的阴极21取代X射线电子束产生器1的阴极11时，取代后的X射线电子束产生器亦具有类似于X射线电子束产生器1的效能及优点。
本发明的一第三实施例是一X射线电子束产生器3，其一立体图绘示于图3A中。X射线电子束产生器3包含一阴极31、一阳极靶15及一玻璃容器17。X射线电子束产生器1与X射线电子束产生器3的区别在于，X射线电子束产生器3不包含用以聚焦X射线的聚焦装置。X射线的聚焦是由阴极31达成。
图3B是阴极31的一剖面图。阴极31包含一容器311及一电子束发射体。阴极31的电子束发射体是类似于第一实施例的阴极11的电子束发射体。另外，阴极31的电子束发射体如阴极11的电子束发射体一般具有诸多变型。因第一实施例已对此予以详述，故兹不予赘述。以下说明着重于容器111与容器311的不同点。
容器311具有一基座115及一侧壁313，侧壁313环绕基座115，其中基座115与侧壁313界定一凹槽110。容器311具有一顶端面310，且侧壁311具有一内侧312。一缺口314形成于容器311的顶端面310与侧壁313的内侧312处。通过形成缺口314，可通过缺口314聚焦X射线。
尽管X射线电子束产生器1与X射线电子束产生器3中的X射线聚焦部件不同，然而其具有类似于X射线电子束产生器1的效能及优点。
本发明的一第四实施例是一X射线电子束产生器4，其一立体图绘示于图4中。X射线电子束产生器4亦包含一阴极11、一聚焦装置13、一阳极靶15、一玻璃容器17以及一外部金属单元19，所有这些元件皆执行与第一实施例中所述相似的功能，故兹不予赘述。X射线电子束产生器4另外包含一聚焦盖41。聚焦盖41的形状类似于一封盖，并覆盖阴极11及聚焦装置13。特别地，聚焦盖41可以是由不锈钢制成。
本发明的一第五实施例是一X射线电子束产生器5，其一立体图绘示于图5中。X射线电子束产生器5包含一阴极31、一阳极靶15以及一玻璃容器17，所有这些元件皆执行与第三实施例中所述相似的功能，故兹不予赘述。X射线电子束产生器5另外包含一聚焦盖51。聚焦盖51是一封盖的形状。因X射线电子束产生器5不包含用以聚焦X射线的聚焦装置（其是由阴极31的缺口314达成），故该聚焦盖仅覆盖阴极31。同样地，聚焦盖51可是由不锈钢制成。
综上所述，本发明的X射线电子束产生器及其阴极的起始电压及工作电压优于现有技术的。这些更优的效能是因电子束发射体的各该金属单元被以化学气相沉积法成长一碳膜层。特别地，当这些碳膜层是直接成长于这些金属单元上且为多重壁的形式时，本发明的X射线电子束产生器及其阴极可具有更佳的效能。
上述的实施例仅用来例举本发明的实施态样，以及阐释本发明的技术特征，并非用来限制本发明的保护范畴。任何熟悉此技术者可轻易完成的改变或均等性的安排均属于本发明所主张的范围，本发明的权利保护范围应以申请专利范围为准。

Claims (32)

1.一种X射线电子束产生器，其特征在于，包含：
一阴极包含：
一容器具有一基座及一侧壁，该侧壁环绕该基座，该基座及该侧壁界定一凹槽；以及
一电子束发射体包含至少一金属单元，各该至少一金属单元被以化学气相沉积法成长一碳膜层，该碳膜层呈现多层壁的形式，各该至少一金属单元是以银胶及锡膏其中之一固定于该凹槽的一底部，且该至少一金属单元与该X射线电子束产生器的一外部金属单元呈电性连接，所述金属单元是直径0.1～3mm的金属条；
一聚焦装置；
一阳极靶；以及
一玻璃容器，依序置放有该阴极、该聚焦装置及该阳极靶，各该至少一金属单元上的该碳膜层面向该阳极靶，该玻璃容器具有一阀门及一窗口，该阀门用以将该玻璃容器抽成真空，该窗口用以射出一X射线。
2.根据权利要求1所述的X射线电子束产生器，其特征在于，该X射线电子束产生器还包含一聚焦盖用以覆盖该阴极及该聚焦装置。
3.根据权利要求2所述的X射线电子束产生器，其特征在于，该聚焦盖的材质为不锈钢。
4.根据权利要求1所述的X射线电子束产生器，其特征在于，该聚焦装置是一电磁透镜。
5.根据权利要求1所述的X射线电子束产生器，其特征在于，该基座是一圆柱状基座。
6.根据权利要求1所述的X射线电子束产生器，其特征在于，各该至少一金属单元的材质为镍、钨及钴其中之一。
7.根据权利要求1所述的X射线电子束产生器，其特征在于，各该至少一金属单元上的该碳膜层包含一内层及一放射层。
8.根据权利要求7所述的X射线电子束产生器，其特征在于，该内层的一厚度是介于10nm及60nm之间，且该放射层的一厚度是介于1nm及50nm之间。
9.根据权利要求1所述的X射线电子束产生器，其特征在于，该凹槽的一深度是介于5mm及10mm之间，且该凹槽的一宽度是介于2mm及6mm之间。
10.根据权利要求1所述的X射线电子束产生器，其特征在于，当各该至少一金属单元的一电流密度达1mA/cm2时，该X射线电子束产生器的一起始电场是不大于0.3V/um。
11.根据权利要求1所述的X射线电子束产生器，其特征在于，该阴极是用以发射多个冷电子。
12.根据权利要求1所述的X射线电子束产生器，其特征在于，当各该碳膜层与该阳极靶间的一距离介于0.7cm及3cm之间时，该X射线电子束产生器的一工作电压是12KeV。
13.根据权利要求1所述的X射线电子束产生器，其特征在于，当各该碳膜层与该阳极靶间的一距离介于0.7cm及6cm之间时，该X射线电子束产生器的一工作电压是介于12及13KeV之间。
14.一种用于一X射线电子束产生器的阴极，包含︰
一容器具有一基座及一侧壁，该侧壁环绕该基座，该基座及该侧壁界定一凹槽；以及
多个金属条各相距一距离以银胶或锡膏其中之一固定于该凹槽内的金属材质的基座上，该些金属条直径是介于0.1mm及3mm之间，该些金属条上各有一碳膜层，该些碳膜层呈现多层壁的形式，该碳膜层包含一内层及一放射层，该些金属条与该X射线电子束产生器的一外部金属单元呈电性连接。
15.根据权利要求14所述的阴极，其特征在于，该基座是一圆柱状基座。
16.根据权利要求14所述的阴极，其特征在于，该些金属条的材质为镍、钨及钴其中之一。
17.根据权利要求14所述的阴极，其特征在于，各该些内层的一厚度是介于10nm及60nm之间，且各该些放射层的一厚度是介于1nm及50nm之间。
18.根据权利要求14所述的阴极，其特征在于，该凹槽的一深度是介于5mm及10mm之间，且该凹槽的一宽度是介于2mm及6mm之间。
19.根据权利要求14所述的阴极，其特征在于，该阴极是用以发射多个冷电子。
20.根据权利要求14所述的阴极，其特征在于，该X射线电子束产生器包含一阳极靶，当各该些碳膜层与该阳极靶间的一距离介于0.7cm及3cm之间时，该X射线电子束产生器的一工作电压是12KeV。
21.根据权利要求14所述的阴极，其特征在于，该X射线电子束产生器包含一阳极靶，当各该些碳膜层与该阳极靶间的一距离介于0.7cm及6cm之间时，该X射线电子束产生器的一工作电压是介于12KeV及13KeV之间。
22.根据权利要求14所述的阴极，其特征在于，该容器的一顶端面及该侧壁的一内侧处形成一缺口。
23.一种X射线电子束产生器，包含︰
一阴极包含︰
一容器具有一基座及一侧壁，该侧壁环绕该基座，该基座及该侧壁界定一凹槽，该容器的一顶端面及该侧壁的一内侧处形成一缺口；以及
多个金属条以银胶及锡膏其中之一固定于该凹槽内的基座上，直径是介于0.1mm及3mm之间，该些金属条上有一碳膜层，该碳膜层呈现多层壁的形式，包含一内层及一放射层，该些金属条电性连接以做为阴极；
一阳极靶；以及
一玻璃容器，依序置放有该阴极及该阳极靶，该些金属条上的该碳膜层面向该阳极靶，该玻璃容器具有一阀门及一窗口，该阀门用以将该玻璃容器抽成真空，该窗口用以射出一X射线，其中，该X射线电子束产生器具有产生放射电流密度达1mA/cm2，并且启始电场小于0.3V/μm。
24.根据权利要求23所述的X射线电子束产生器，其特征在于，该X射线电子束产生器还包含一聚焦盖用以覆盖该阴极。
25.根据权利要求24所述的X射线电子束产生器，其特征在于，该聚焦盖的材质为不锈钢。
26.根据权利要求23所述的X射线电子束产生器，其特征在于，该基座是一圆柱状基座。
27.根据权利要求23所述的X射线电子束产生器，其特征在于，该多个金属条的材质为镍、钨及钴其中之一。
28.根据权利要求23所述的X射线电子束产生器，其特征在于，各该内层的一厚度是介于10nm及60nm之间，且各该放射层的一厚度是介于1nm及50nm之间。
29.根据权利要求23所述的X射线电子束产生器，其特征在于，该凹槽的一深度是介于5mm及10mm之间，且该凹槽的一宽度是介于2mm及6mm之间。
30.根据权利要求23所述的X射线电子束产生器，其特征在于，该阴极是用以发射多个冷电子。
31.根据权利要求23所述的X射线电子束产生器，其特征在于，当各该些碳膜层与该阳极靶间的一距离介于0.7cm及3cm之间时，该X射线电子束产生器的一工作电压是12KeV。
32.根据权利要求23所述的X射线电子束产生器，其特征在于，当各该些碳膜层与该阳极靶间的一距离介于0.7cm及6cm之间时，该X射线电子束产生器的一工作电压是介于12KeV及13KeV之间。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8559599B2 (en) * 2010-02-04 2013-10-15 Energy Resources International Co., Ltd. X-ray generation device and cathode thereof
JP5044005B2 (ja) * 2010-11-08 2012-10-10 マイクロＸジャパン株式会社 電界放射装置
CN103219212B (zh) * 2013-05-08 2015-06-10 重庆启越涌阳微电子科技发展有限公司 石墨烯作为x射线管阴极及其x射线管
GB2523796A (en) * 2014-03-05 2015-09-09 Adaptix Ltd X-ray generator
TWI552187B (zh) 2014-11-20 2016-10-01 能資國際股份有限公司 冷陰極ｘ射線產生器的封裝結構及其抽真空的方法
DE102015201375A1 (de) * 2015-01-27 2016-07-28 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung zur Erzeugung von Röntgenstrahlung in einem äußeren Magnetfeld
CN105321786B (zh) * 2015-10-19 2017-07-14 中国原子能科学研究院 一种获得x射线点光源的设备及方法
CA3039309C (en) 2016-10-19 2023-07-25 Adaptix Ltd. X-ray source

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7173999B2 (en) * 1999-12-20 2007-02-06 Koninklijke Philips Electronics N.V. X-ray microscope having an X-ray source for soft X-ray
CN1992141A (zh) * 2000-10-06 2007-07-04 北卡罗来纳-查佩尔山大学 使用电子场发射阴极的x－射线发生机构

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3846006A (en) * 1972-02-24 1974-11-05 Picker Corp Method of manufacturing of x-ray tube having thoriated tungsten filament
JPS60254538A (ja) * 1984-05-31 1985-12-16 Toshiba Corp Ｘ線管装置
JPS6224543A (ja) * 1985-07-24 1987-02-02 Toshiba Corp Ｘ線管装置
US5709577A (en) * 1994-12-22 1998-01-20 Lucent Technologies Inc. Method of making field emission devices employing ultra-fine diamond particle emitters
JP3839528B2 (ja) * 1996-09-27 2006-11-01 浜松ホトニクス株式会社 Ｘ線発生装置
US6239549B1 (en) * 1998-01-09 2001-05-29 Burle Technologies, Inc. Electron multiplier electron source and ionization source using it
US6289079B1 (en) * 1999-03-23 2001-09-11 Medtronic Ave, Inc. X-ray device and deposition process for manufacture
SE9902118D0 (sv) * 1999-06-04 1999-06-04 Radi Medical Systems Miniature X-ray source
US6438207B1 (en) * 1999-09-14 2002-08-20 Varian Medical Systems, Inc. X-ray tube having improved focal spot control
US20030002627A1 (en) * 2000-09-28 2003-01-02 Oxford Instruments, Inc. Cold emitter x-ray tube incorporating a nanostructured carbon film electron emitter
DE10342239B4 (de) * 2003-09-11 2018-06-07 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen von Extrem-Ultraviolettstrahlung oder weicher Röntgenstrahlung
US7236568B2 (en) * 2004-03-23 2007-06-26 Twx, Llc Miniature x-ray source with improved output stability and voltage standoff
JP4344280B2 (ja) * 2004-05-31 2009-10-14 浜松ホトニクス株式会社 冷陰極電子源及びそれを用いた電子管
WO2006085993A2 (en) * 2004-07-16 2006-08-17 The Trustees Of Boston College Device and method for achieving enhanced field emission utilizing nanostructures grown on a conductive substrate
US20100189223A1 (en) * 2006-02-16 2010-07-29 Steller Micro Devices Digitally addressed flat panel x-ray sources
US20070189459A1 (en) * 2006-02-16 2007-08-16 Stellar Micro Devices, Inc. Compact radiation source
JP5032827B2 (ja) * 2006-04-11 2012-09-26 高砂熱学工業株式会社 除電装置
JP2007311195A (ja) * 2006-05-18 2007-11-29 Hamamatsu Photonics Kk Ｘ線管
JP5288839B2 (ja) * 2008-03-05 2013-09-11 国立大学法人長岡技術科学大学 軟ｘ線発生装置及び該軟ｘ線発生装置を用いた除電装置
US7924983B2 (en) * 2008-06-30 2011-04-12 Varian Medical Systems, Inc. Thermionic emitter designed to control electron beam current profile in two dimensions
US8081734B2 (en) * 2008-12-02 2011-12-20 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Miniature, low-power X-ray tube using a microchannel electron generator electron source
CN101494150B (zh) * 2009-02-27 2011-12-14 东南大学 一种冷阴极聚焦型x射线管
US8559599B2 (en) * 2010-02-04 2013-10-15 Energy Resources International Co., Ltd. X-ray generation device and cathode thereof

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7173999B2 (en) * 1999-12-20 2007-02-06 Koninklijke Philips Electronics N.V. X-ray microscope having an X-ray source for soft X-ray
CN1992141A (zh) * 2000-10-06 2007-07-04 北卡罗来纳-查佩尔山大学 使用电子场发射阴极的x－射线发生机构

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