CN102800546A - 带对位孔控制片的集束尖端阵面场致发射冷阴极x线管 - Google Patents

Abstract

本发明是一种带对位孔控制片的集束尖端阵面场致发射冷阴极X线管，包括阳极组合体、阴极组合体及真空封装外壳，阴极组合体由前端部带对位孔的控制片、紧靠其后的带有集束尖端阵面场致发射冷阴极发射片、绝缘垫圈及发射片引出导线组成。本发明免去了传统X线管阴极加热电路，实现了冷阴极X线管电流可控；避免了采用传统热发射阴极技术时对阴极灯丝供电的高绝缘隔离变压器的体积大和制作困难问题，使得超高工作电压辐照X线设备轻量化、小型化，降低了成本，使用方便灵活，可替代目前广泛使用的放射性核辐照源，从而最终彻底摆脱对核辐照源的依赖，消除对环境产生放射性核污染潜在威胁。

Description

带对位孔控制片的集束尖端阵面场致发射冷阴极X线管

技术领域

 本发明主要涉及一种带对位孔控制片的集束尖端阵面场致发射冷阴极X线管，本发明属于致电离辐射辐照设备技术领域。

背景技术

利用致电离辐射的强穿透性及对生物体的辐照剂量生物效应，人类从上世纪随着和平利用核能口号开始广泛把核辐照技术应用于诸如：食品保鲜，物品消毒灭菌杀虫，辐照生物效应研究，血液制品处理（防止输血反应）等等各种应用领域，也取得很大社会经济效益，辐照用核辐射源因而被广泛应用。由于核辐射的不可控特性，核辐射源在制造，运输，储存以及最终报废后都一直产生对周围的辐射，可能对周围人员安全造成危害。所以环境保护人士和广大关心环境保护的公众通过各种立法，一开始就把核辐射源作为具有对环境产生放射性核污染潜在威胁的危险品严加管控。随着公众环保意识的不断加强，以及所发生过的核物质泄漏事故的严重后果产生恶劣影响，这种管控还在不断加强，从而限制了辐照产业的发展。从上世纪80年代以来，人们开始用可控致电离辐射技术例如加速器和X线装置产生的致电离辐射来替代核辐射用于辐照产业，希望最终彻底摆脱对核辐照源的依赖，消除对环境产生放射性核污染潜在威胁。但是，加速器存在设备体积大，价格昂贵，管理复杂，运行成本高等缺点。从技术上分析，虽然其能量高，但束流强度有限且截面有限，如要求大面积照设需要扫描也降低了辐照强度。而X线发生装置传统上是被广泛应用于医学影像诊断，工业成像无损检测和公共安全影像检查，至今还在不断发展推广。从上世纪90年代起，美国，日本等国不少制造商开始设计生产专用生物样品辐照的X线设备替代铯137放射源，由于辐射完全可控，不存在放射性核处理问题，辐照腔体积小，防护完善，受到用户和环保部门普遍欢迎，至今已在全球包括我国市场得到推广。但是由于至今这些辐照X线设备大都直接采用工业成像X线发生器装置，只是加了辐照屏蔽室。所采用关键核心部件X线管，都是工业成像用的水冷或油冷钨靶反射式阳极较小焦点X线管。

这种X线管用作为辐照时存在的技术缺陷是：射线出射方向主轴与电子束成90度，其有效照射角度必须小于靶角度2倍，一般最大在40度左右，无法扩大，用于工业X线成像没问题，用于辐照则显著减少了照射面积。由于出射束个方向在靶内过滤减弱长度变化大，出射束的强度分布不均均，即所谓“足跟效应”，在工业成像时可用过滤来改善，用于辐照则降低了辐照强度。由于工业X线检测需要随时灵活转动X线管照射方向，目前X线管大都通过高压电缆与固定的高压发生器相联，而目前配套高压电缆的耐压等级最大225kV，限制了X线管的工作电压提高（目前最高用正负压两条电缆为450kV）。根据辐射物理原理，在靶材靶角及工作电压确定后，其在于电子束90度方向产生X线能量转换效率已经固定，无法提高。这个转化效率与管电压数值及靶材原子序数之积成正比。在多种因素确定钨是唯一可选靶材后，这个转换效率的提高只能靠提高管电压来取得，而医学工业影像要求射线光子能量，并不是越高越好。虽然增大管电流可以直接增加X线输出功率，但医学工业成像要求X管焦点不能太大，而尽管采用水冷可以承受4-6千瓦功率，由于焦点尺寸较小的限制，水冷效率较低，阳极最大负荷也无法提高。所以现有工业X线管及其工作电压，并没有实现更高辐射能转换效率的要求，现有管的阳极负荷功率，也不能满足更强辐照功率的要求，目前还很难取代现有高活度核辐照源。要广泛用X线发生装置作辐照源完全替代核辐照源，就需要研制新型专用辐照X线管，就在改善辐照面均匀性，增大出射辐照角度以增大辐照面积，尽量提高辐射能转换效率，尽量增大辐照X线管功率等等各方面对专用辐照X线管提出一系列创新改进的要求。

本发明人的另一项发明“辐照专用透射式直接水冷阳极超大焦点X线管”从物理原理和工艺技术上对现有工业X线管做了用透射式阳极替代反射式阳极，采用大面积阴极发射片在透射阳极上产生超大面积焦点，在透射式阳极片后面采用直接的水冷等3方面实质性改变。使阴极发射片至透射阳极靶片距离小于两片直径尺寸，从而获得超大面积焦点（焦点尺寸为普通工业成像X管焦点尺寸数十倍以上），使得阳极负荷功率也相应提高数十倍。此外，出射X线的有效辐照角度也比前述发明以及普通工业成像X管大得多，可大于100度锥角。使得与电子束方向从40度至15度的出射的最大韧致辐射均在可用射束范围，比起反射式阳极90度出射的X线传统反射式阳极X线管，产生X线转换效率，在高工作电压下有显著提高。同时其辐射场均匀性也远高于反射式阳极辐射场的均匀性。

但是超高工作电压阳极接地的工作方式，对传统热阴极的加热灯丝供电技术提出了难题。由于阴极是处于超高负电压的电位，就需要采用能隔离该超高电压的绝缘变压器对灯丝供电，使得灯丝变压器体积过大，效率降低，设计制作难度变大。例如，目前工业X线设备的灯丝供电隔离变压器的最高耐压产品是225kV，更高等级高压的灯丝供电问题还没解决，只能采用正负电压工作方式，如320kV，450kV工业X线管都是如此，其阳极只能采用油冷，冷却效率大为降低，使得X线管及整个设备体积变大，制造成本高，设备笨重不灵活。很难用于取代放射性核辐照源。

本发明就是针对现有X线管的热阴极技术被用来作为辐照X线源所存在的上述不足所做的另一项革命性技术变革，为专用高效辐照X线管的设计制造开辟一条全新的技术路线所做的第二项发明。即采用场致发射冷阴极技术，替代传统X线管的阴极加热发射技术，从而用倍压整流的负高压端最后一级分出的一定高压来激发和控制阴极发射电流，取消对灯丝供电及超高绝缘隔离变压器的需要。结合高压与X线管一体式组装技术，摆脱对耐高压电缆的需要，使得X线管工作电压可以进一步提高，X射线转换效率大为提高，使得超高工作电压辐照X线设备能够轻量化，小型化，降低成本，更便于灵活使用，更方便替代目前广泛使用的放射性核辐照源。

简单的尖端发射场致发射冷阴极X管其实早就存在。事实上目前教学演示的伦琴的第一只X线管采用的阴极就是没有灯丝的一个冷阴极尖。一些实际应用的脉冲X线管也广泛采用单一尖端冷阴极，虽然避免了阴极灯丝加热供电设备，其缺点是，发射电流由X线管工作电压决定，不可调控。发射电流数值不能过大，否则引起发射尖端损坏。发射电流发散，不能在阳极上形成焦点，也影响了X线发射效率。

基于本世纪初纳米碳管材料的发展及定向生长纳米碳管用于真空中场致发射电子技术的报道，本发明人曾在部分样品实验基础上试制了定向生长纳米碳管片为阴极的X线管，于2002年10月15日申请了“栅控纳米碳管冷阴极X线管”发明专利，并于2004年12月22日获得国家知识产权局授权（专利号：ZL 02 1 33184.7）。该项发明中，发明人采用了栅极片隔离了管子高压电场，用栅极与阴极发射片之间电场控制发射电流，使冷阴极场致发射电流成为可以调控，而该控制电压是从高压倍压供电中最后一级中取得，为控制片状场致发射冷阴极发射电流提供了可行技术路线。但在随后实际开发应用中发现，因为现有国内外所能提供的定向生长纳米碳管片的实际电子发射能力过小，且使用寿命过短，发射稳定性差而无法成为最终应用产品。

针对现有国内外所能提供的定向生长纳米碳管片的性能问题，本发明回到传统冷阴极尖端发射，但创新采用了带有集束尖端阵面结构发射片替代以往单一尖端冷阴极，使得尖端场致发射面积增大，以降低每个尖端发射电流负荷，避免尖端损坏。结合以前发明的栅控技术，在集束尖端阵面结构发射片之前增加了与之绝缘的带合适大小对位孔控制片，设计了本发明的带对位孔控制片的集束尖端阵面场致发射冷阴极X线管，通过加于控制片与发射片之间的可预先调整的一定电压，（该控制电压是从高压多倍压供电中最后一级中取得，）使得阴极发射电流可控。既解决取消了超高工作电压下对灯丝供电及超高绝缘隔离变压器的需要，又解决了单个尖端发射电流由X线管工作电压决定，不可调控以及发射电流数值不能过大问题，也不再依靠目前性能不可靠的定向生长纳米碳管片，提高了阴极结构对震动的耐受能力。

发明内容

发明目的

本发明提出一种创新X线管阴极结构原理设计，用于阳极接地超高电压大功率高转换效率X线发生装置的核心部件，其目的是省去传统热阴极灯丝供电高电压绝缘隔离变压器，解决辐照专用X线源高效高电压大功率及小型化轻量化等技术难题，用于辐照产业应用，替代现在广泛应用的钴60或铯137放射性核辐照源；从而最终彻底摆脱对核辐照源的依赖，消除对环境产生放射性核污染潜在威胁。

技术方案

本发明是通过以下技术方案来实现的：

带对位孔控制片的集束尖端阵面场致发射冷阴极X线管，包括阳极组合体、阴极组合体、绝缘陶瓷及真空封装外壳，其特征在于：阴极组合体由前端部带对位孔的控制片、紧靠其后的带有集束尖端阵面场致发射冷阴极发射片、绝缘垫圈及发射片引出导线组成；阴极发射片上垂直固定有多个成集束的等长金属尖针，各针的尖端朝向阳极，处于同一平面形成阵面，该平面与控制片平行，控制片上与阴极发射片每一个尖端的对应部位都开有对位圆孔，圆孔数量与尖针数量相同；控制片与阴极组合体相互导电，而阴极发射片与阴极组合体之间则通过绝缘垫圈电气隔离；阴极发射片通过发射片引出导线经绝缘陶瓷上固定的阴极发射管脚与外面电气连接；而控制片则通过阴极组合体经绝缘陶瓷上固定的阴极控制管脚与外面电气连接。

X线管采用阳极接地阴极加负高压，阳极直接水冷。

X线管额定工作管电流是由加在阴极控制管脚与阴极发射管脚之间的可预先调整的正高压值来控制；该电压从产生管电压的多倍压整流的最后一级获取。

阳极组合体凸出在真空封装外壳外的部分包有水冷套，阳极组合体内的阳极结构方式，采用传统反射式阳极或者采用新型透射式阳极。

阴极发射片及配对的控制片为大发射面积，在阳极上产生超大焦点，用于辐照专用；或者为按焦点面积所需尺寸形状的控制片发射面组合，再在阴极组合体控制片外增加聚焦台碗结构，在阳极上产生所需尺寸形状的焦点，用于工业或公共安全辐射成像。

真空封装外壳采用金属壳封接绝缘陶瓷或采用波纹陶瓷，或采用玻璃真空封装外壳。

优点及效果

由于采用上述创新的材料结构及工作方式，和普通工业X线管相比，本发明的明显优点和应用效果是：

（1）免去传统X线管阴极加热电路，使得高电压等级X线设备实现轻量化小型化高效化成为可能：由于采用冷阴极场致发射，省去灯丝阴极加热的功耗和所需的供电电路，特别是避免了研发超高耐压等级的灯丝供电绝缘隔离变压器，结合与高压多倍压整流电路一体化结构，避免对高压电缆的要求，可以开发使用更高管电压的X线设备，实现高电压X线设备的轻量化，小型化，提高X线辐射转换效率。

（2）实现了冷阴极X线管电流可控，避免尖端因过流损坏：本发明采用对位孔控制片与集束尖端阵面阴极发射片组合，从多倍压高压整流电路最后一级分出一个可以预先调整的电压来控制场致发射电流。避免了单个尖端冷阴极X线管发射电流不可控，尖端易因过流损坏的问题。

（3）创新的电流控制具有自稳定效果：本发明从多倍压高压整流电路最后一级分出一个可以预先调整的高压来控制场致发射电流。利用高压发生电路的输出内阻，当电流偶然增大时，高压的下降会自动控制场致发射电流减少，反之亦然，使管电流得到自稳定效果。

附图说明

图1为本发明带对位孔控制片的集束尖端阵面场致发射冷阴极X线管结构剖面示意图；

图2 为本发明中带对位孔控制片及集束尖端阵面场致发射片局部结构放大示意图；

图3为本发明用于工业或公共安全成像检查X线管时阴极组合体前部结构示意图。

其中：1、控制片，2、阴极发射片，3、绝缘垫圈，4、发射片引出导线，5、阴极发射管脚，6、阴极组合体，7、阴极控制管脚，8、绝缘陶瓷，9、真空封装外壳，10、阳极组合体，11、水冷套，12、聚焦台碗结构。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施方式对本发明做进一步的说明：

本发明属于致电离辐射辐照设备的革新，即用可控的创新的专门为辐照设计开发的X射线发生装置来替代目前广泛采用的其辐射不可控的具有对环境产生放射性核污染潜在威胁的放射性核辐照源设备，以保护人类生存环境。或用于代替虽然可控辐射且无对环境产生放射性核污染潜在威胁的加速器辐照设备，以简化设备降低购置及运行成本。辐照专用高效率大功率超大焦点超高工作电压的创新X线管，则是创新的专门为辐照设计开发的X射线发生装置的最关键核心技术。本发明正是解决对阳极接地超高工作电压X线管阴极电子冷发射技术，避免采用传统热发射阴极技术时对阴极灯丝供电的高绝缘隔离变压器的体积大和制作困难问题。使得超高工作电压辐照X线设备轻量化，小型化，降低成本，更便于灵活使用，以替代目前广泛使用的放射性核辐照源。

本发明创新采用带有集束尖端阵面结构以降低每个尖端发射电流负荷，避免尖端损坏，并在带有集束尖端阵面结构发射片之前增加了与之绝缘的带对位孔控制片，组成本发明的带对位孔控制片的集束尖端阵面场致发射冷阴极X线管，使得尖端场致发射的总阴极面积比单一尖端冷阴极增大。本发明工作时用管电压供电的多倍压整流的负高压端最后一级分出的可以事先调整的一定电压，加在带对位控制片与集束尖端阵面场致发射片之间，控制阴极场致发射电流，因而取消了对灯丝供电及超高绝缘隔离变压器的需要。本发明还可结合高压与X线管一体式组装技术，摆脱对耐高压电缆的需要，使得X线管工作电压可以进一步提高，X射线转换效率大为提高，使得超高工作电压辐照X线设备能够轻量化，小型化，降低成本，更便于灵活使用，更方便替代目前广泛使用的放射性核辐照源。

本发明这种带对位孔控制片的集束尖端阵面场致发射冷阴极X线管，包括阳极组合体10、阴极组合体6、绝缘陶瓷8及真空封装外壳9，其特征在于：阴极组合体6由前端部带对位孔的控制片1、紧靠其后的带有集束尖端阵面场致发射冷阴极发射片2、绝缘垫圈3及发射片引出导线4组成；阴极发射片上垂直固定有多个成集束的等长金属尖针，各针的尖端朝向阳极，处于同一平面形成阵面，该平面与控制片1平行，控制片1上与阴极发射片每一个尖端的对应部位都开有合适大小对位圆孔，圆孔数量与尖针数量相同；控制片1与阴极组合体6相互导电，而发射片2与阴极组合体6之间则通过绝缘垫圈3电气隔离；阴极发射片2通过发射片引出导线4经绝缘陶瓷8上固定的阴极发射管脚5与外面电气连接；而控制片1则通过阴极组合体6经绝缘陶瓷8上固定的阴极控制管脚7与外面电气连接。

在工作方式上，所述X线管的工作特征是：采用阳极接地阴极加较高等级负高压，阳极直接水冷。日常运行高压为预定的某较高的固定值（即不像普通医用或工业用X射线管工作电压在一定范围内可连续调整），该电压可在300kV至900kV范围甚至更高。

在阴极发射片2与控制片1之间也加了可以事先调整的一定高压，控制管电流为日常运行预定的某固定值，即X线管额定工作管电流是由加在阴极管脚7与管脚5之间的可预先调整的一定正高压值来控制；该电压从产生管电压的多倍压整流的最后一级获取。

阳极组合体10凸出在真空封装外壳9外的部分包有水冷套11。

阳极组合体内的阳极结构方式，可以采用传统反射式阳极或者采用新型透射式阳极。

虽然本发明是为解决阳极接地高电压辐照专用X线管避免使用灯丝供电高绝缘耐压隔离变压器供电而设计的，阴极组合体中采用无聚焦碗台的大面积控制片发射片组合，即阴极发射片2及配对的控制片1可以设计制作为大发射面积从而在阳极上产生超大焦点，用于辐照专用。但是只要是阳极接地高电压X线管，当用于工业或公共安全成像检查时使用固定电压及电流条件，也可以采用本发明来避免使用灯丝供电高绝缘耐压隔离变压器供电。此时也可以按焦点面积需求设计制作位一定尺寸形状的控制片发射面组合，再在阴极组合体控制片外增加聚焦台碗结构12（参见图3），从而在阳极上产生所需一定尺寸形状的焦点，用于工业或公共安全辐射成像。即冷阴极既可用于专用辐照的大焦点X线管，又可用于工业或安检成像小焦点X线管两种功能。

真空封装外壳9可以采用金属壳封接绝缘陶瓷或采用波纹陶瓷，也可以采用玻璃真空封装外壳。

本发明的工作原理是：当运行时，在阴极内控制片于发射片之间所加的一定高压，在两片之间真空中形成了静电场。该静电场的形状强度分布由两片的表面形状所决定，在每个尖针的尖部表面，静电场的强度特别强，以至于该电场对金属表面电子朝外拉出的作用力超过金属的原子核对表面电子的束缚力，产生所谓“场致发射”现象。这种在强电场中尖端发射电子，由于控制片对应尖端部位开有合适大小对位圆孔，经过电场加速，除极少部分被控制片阻挡吸收外，大部分被拉出的电子会经对位圆孔飞出控制片表面即阴极组合体前表面，进入阳极阴极之间电场范围。由于在阳极与阴极表面之间所加的X线管高压在真空中形成另一较强静电场，足以使已经飞出阴极表面控制片外的电子被加速后形成电子束飞向阳极靶面，产生X线。

实施例1：

图1给出的是采用金属陶瓷真空封接外壳，水冷阳极超大焦点辐射专用X线管实施例(见图1)。本实施例带对位孔控制片的集束尖端阵面场致发射冷阴极X线管，包括阳极组合体10、阴极组合体6、绝缘陶瓷8及金属真空封装外壳9。阴极组合体6由前端部带对位孔控制片1，紧靠其后有集束尖端阵面场致发射冷阴极发射片2，及绝缘垫圈3，发射片引出导线4组成。其结构特征是：阴极发射片上垂直固定有多个的成集束的等长金属尖针，各针的尖端朝向阳极，处于同一平面形成阵面，该平面与控制片1平行，控制片1上与阴极发射片每一个尖端的对应部位都开有合适大小的对位圆孔，圆孔数量与尖针数量相同。控制片1与阴极组合体相互导电，而阴极发射片2与阴极组合体6之间则通过绝缘垫圈3电气隔离。阴极发射片2通过发射片引出导线4经绝缘陶瓷8上固定的一只阴极发射管脚5与外面电气连接。而控制片1则通过阴极组合体6经绝缘陶瓷8上固定的另一只阴极控制管脚7与外面电气连接。在阳极组合体10凸出在真空密封壳外的部分包有水冷套11，水冷套与阳极组合体及X线管之间是防水密封方式装配，工作时连续冷却水流能确保阳极不致过热。

本X线管的工作特征是：采用阳极接地阴极加较高等级负高压，阳极直接水冷。日常运行高压为预定的某较高的固定值（即不像普通医用或工业用X射线管工作电压在一定范围内可连续调整），该电压可在300kV至900kV范围甚至更高。本X线管另一工作特征是：额定工作管电流是由加在阴极控制管脚7与阴极发射管脚5之间的可预先调整的一定正高压值来控制。该电压从产生管电压的多级倍压整流的最后一级获取，控制管电流为日常运行预定的某固定值。本发明实施不需要阴极灯丝加热供电电路。

图2为本发明中带对位孔控制片及集束尖端阵面场致发射片局部结构放大示意图。可以看出，控制片1上与阴极发射片2上垂直固定的每一个尖端的对应部位都开有合适大小的对位圆孔，圆孔数量与尖针数量相同。当控制片1与阴极发射片2之间加上控制电压时，在两片之间特别是每个尖端处产生强电场，这种在强电场中尖端场致发射电子，由于控制片对应尖端部位开有合适大小对位圆孔，经过电场加速，除极少部分被控制片阻挡吸收外，大部分被拉出的电子会经对位圆孔飞出控制片表面即阴极组合体前表面，进入阳极阴极之间电场范围，最终会形成电子束射向阳极靶面，产生X线。

实施例2：

实施例1是本发明用于专用辐照的超大焦点X线管。需要指出，本发明的控制片发射片组合结构及其供电方式完全可以用于较高固定管电压及固定管电流，且阳极接地工作的工业或公共安全成像检查X线设备。此时，阴极组合体6的前端控制片1外面需要增加一个与控制片紧密接触的聚焦台碗12，相应的控制片1及发射片2也不再是大尺寸圆形而改为与设计焦点对应尺寸的矩形。图3为本发明用于工业或公共安全成像检查X线管时阴极组合体前部结构示意图。

随着绿色环保意识在全球不断增强，核辐照在食品生物制品辐照方面的普遍应用的现状已经对大力发展辐照专用X线设备提出了强烈召唤，从而最终彻底摆脱对核辐照源的依赖，消除对环境产生放射性核污染潜在威胁。发明人长期研究的高电压等级大功率直接水冷透射阳极X线创新技术结合本发明创新的冷阴极结构技术，通过解决辐照专用X线源高效高电压大功率及小型化轻量化等技术难题，适于广泛推广应用。

Claims (6)

1.带对位孔控制片的集束尖端阵面场致发射冷阴极X线管，包括阳极组合体（10）、阴极组合体（6）、绝缘陶瓷（8）及真空封装外壳（9），其特征在于：阴极组合体（6）由前端部带对位孔的控制片（1）、紧靠其后的带有集束尖端阵面场致发射冷阴极发射片（2）、绝缘垫圈（3）及发射片引出导线（4）组成；阴极发射片上垂直固定有多个成集束的等长金属尖针，各针的尖端朝向阳极，处于同一平面形成阵面，该平面与控制片（1）平行，控制片（1）上与阴极发射片每一个尖端的对应部位都开有对位圆孔，圆孔数量与尖针数量相同；控制片（1）与阴极组合体（6）相互导电，而阴极发射片（2）与阴极组合体（6）之间则通过绝缘垫圈（3）电气隔离；阴极发射片（2）通过发射片引出导线（4）经绝缘陶瓷（8）上固定的阴极发射管脚（5）与外面电气连接；而控制片（1）则通过阴极组合体（6）经绝缘陶瓷（8）上固定的阴极控制管脚（7）与外面电气连接。

2.根据权利要求1所述的带对位孔控制片的集束尖端阵面场致发射冷阴极X线管，其特征在于：X线管采用阳极接地阴极加负高压，阳极直接水冷。

3.根据权利要求1所述的带对位孔控制片的集束尖端阵面场致发射冷阴极X线管，其特征在于：X线管额定工作管电流是由加在阴极控制管脚（7）与阴极发射管脚（5）之间的可预先调整的正高压值来控制；该电压从产生管电压的多倍压整流的最后一级获取。

4.根据权利要求1所述的带对位孔控制片的集束尖端阵面场致发射冷阴极X线管，其特征在于：阳极组合体（10）凸出在真空封装外壳（9）外的部分包有水冷套（11），阳极组合体内的阳极结构方式，采用传统反射式阳极或者采用新型透射式阳极。

5.根据权利要求1所述的带对位孔控制片的集束尖端阵面场致发射冷阴极X线管，其特征在于：阴极发射片（2）及配对的控制片（1）为大发射面积，在阳极上产生超大焦点，用于辐照专用；或者为按焦点面积所需尺寸形状的控制片发射面组合，再在阴极组合体控制片外增加聚焦台碗结构（12），在阳极上产生所需尺寸形状的焦点，用于工业或公共安全辐射成像。

6.根据权利要求1所述的带对位孔控制片的集束尖端阵面场致发射冷阴极X线管，其特征在于：真空封装外壳（9）采用金属壳封接绝缘陶瓷或采用波纹陶瓷，或采用玻璃真空封装外壳。

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