CN105513929A - 一种碳纳米冷阴极x射线管 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳纳米冷阴极X射线管，包括壳体组件、阳极头组件以及冷阴极组件，所述阳极头组件包括阳极头以及阳极靶，所述阳极头开设有X射线窗并具有内腔，所述阳极靶与所述阳极头同轴线固定在所述内腔内；所述冷阴极组件包括碳纳米材料阴极，所述碳纳米材料阴极外部固定套装有阴极聚焦头。本申请提供的碳纳米冷阴极X射线管，结构简单合理，具有成像更清晰、便于量产、节能、对人辐射量小、可长时间工作、设备体积小等优点。为碳纳米冷阴极X射线管的大面积推广使用铺平了道路。

Description

一种碳纳米冷阴极X射线管

技术领域

本发明涉及X射线管技术领域，特别是涉及一种碳纳米冷阴极X射线管。

背景技术

X射线管是一种实现X射线可控发射的器件。它们被应用于各种系统中，例如，应用于医疗、工业、和安全等领域的X射线成像技术，光谱分析(X射线荧光光谱、X射线光电子能谱分析)，X射线衍射分析等。X射线管中产生X射线的原理是利用高能电子(几万电子伏特)，轰击金属靶，这些电子和靶材之间的相互作用增倍，直至发出X射线。X射线强度与达到靶材材料上的电子流成正比。X射线的穿透性与靶材料上的施加电压成正比。X射线的发射面积由电子束轰击靶材的范围决定，一般通过X射线管中的电子光学装置可将电子束聚焦在靶材上很小的区域，以此形成小发射焦斑。

传统X射线管一般采用热阴极，通过加热真空管内的金属丝达到上千摄氏度高温来产生高能电子。但热阴极存在体积较大、电子发射调制时间较长(毫秒级别)、功耗大等缺陷。针对热阴极的这些缺陷，性能优良的碳纳米冷阴极的研究应运而生。室温下，阴极在电场作用下发射电子(称为场发射)，因此场发射具有更高的能量利用率。此外，场发射还具有一些独特的性质，例如，对电场变化的快速响应，对温度波动和辐射不敏感，发射出的电子束高度可控，高开关比，电子的弹道传输，而且很小的电压调制范围就可以调制很大的电流范围。现有技术中使用碳纳米冷阴极制作的X射线管由于结构设计的不合理，使得射线管的体积比较大，聚焦效果也不理想。

发明内容

本发明提供了一种碳纳米冷阴极X射线管。

本发明提供了如下方案：

一种碳纳米冷阴极X射线管，包括：壳体组件、阳极头组件以及冷阴极组件，其特征在于，包括：

所述壳体组件包括第一壳体以及第二壳体，所述第一壳体以及第二壳体通过中环相连，所述第一壳体内部形成第一腔室，所述第二壳体内部形成第二腔室，所述第一腔室与所述第二腔室内部导通并形成真空空间；所述阳极头组件通过上环与所述第一壳体相连，所述冷阴极组件通过下环与所述第二壳体相连；

其中，所述阳极头组件包括阳极头以及阳极靶，所述阳极头开设有X射线窗并具有内腔，所述阳极靶与所述阳极头同轴线固定在所述内腔内；所述冷阴极组件包括碳纳米材料阴极，所述碳纳米材料阴极外部固定套装有阴极聚焦头。

优选地：所述阳极靶为钨靶，所述钨靶为将钨金属采用真空浇铸工艺镶嵌在无氧铜内制得的零件。

优选地：所述钨靶与所述碳纳米材料阴极相对平面的法线与所述阳极头和所述碳纳米材料阴极的连线具有一倾斜角，所述倾斜角角度为20±1°。

优选地：所述碳纳米材料阴极通过固定螺栓与所述阴极聚焦头固定相连。

优选地：所述第一壳体以及所述第二壳体均为陶瓷材质波纹状壳体。

优选地：所述冷阴极组件通过阴极法兰盘与所述第二壳体相连。

优选地：还包括排气管组件，所述排气管组件与所述阴极法兰盘相连。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

通过本发明，可以实现一种碳纳米冷阴极X射线管，在一种实现方式下，该X射线管可以包括壳体组件、阳极头组件以及冷阴极组件，其特征在于，包括：所述壳体组件包括第一壳体以及第二壳体，所述第一壳体以及第二壳体通过中环相连，所述第一壳体内部形成第一腔室，所述第二壳体内部形成第二腔室，所述第一腔室与所述第二腔室内部导通并形成真空空间；所述阳极头组件通过上环与所述第一壳体相连，所述冷阴极组件通过下环与所述第二壳体相连；其中，所述阳极头组件包括阳极头以及阳极靶，所述阳极头开设有X射线窗并具有内腔，所述阳极靶与所述阳极头同轴线固定在所述内腔内；所述冷阴极组件包括碳纳米材料阴极，所述碳纳米材料阴极外部固定套装有阴极聚焦头。本申请提供的碳纳米冷阴极X射线管，结构简单合理，具有成像更清晰、便于量产、节能、对人辐射量小、可长时间工作、设备体积小等优点。为碳纳米冷阴极X射线管的大面积推广使用铺平了道路。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种碳纳米冷阴极X射线管的结构示意图。

图中：第一壳体1、第二壳体2、上环3、中环4、下环5、阳极头6、阳极靶7、X射线窗8、碳纳米材料阴极9、阴极聚焦头10、固定螺栓11、阴极法兰盘12、排气管组件13。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

参见图1，为本发明实施例提供的一种碳纳米冷阴极X射线管，如图1所示，该X射线管，包括壳体组件、阳极头组件以及冷阴极组件，其特征在于，包括：

所述壳体组件包括第一壳体1以及第二壳体2，所述第一壳体1以及第二壳体2通过中环4相连，所述第一壳1体内部形成第一腔室，所述第二壳体2内部形成第二腔室，所述第一腔室与所述第二腔室内部导通并形成真空空间；所述阳极头组件通过上环与所3述第一壳体1相连，所述冷阴极组件通过下环5与所述第二壳体2相连；

其中，所述阳极头组件包括阳极头6以及阳极靶7，所述阳极头6开设有X射线窗8并具有内腔，所述阳极靶7与所述阳极头6同轴线固定在所述内腔内；所述冷阴极组件包括碳纳米材料阴极9，所述碳纳米材料阴极9外部固定套装有阴极聚焦头10。所述阳极靶7为钨靶，所述钨靶为将钨金属采用真空浇铸工艺镶嵌在无氧铜内制得的零件。该钨靶制作成独立的零件有利于安装以及后期的使用维护。所述钨靶与所述碳纳米材料阴极相对平面的法线与所述阳极头和所述碳纳米材料阴极的连线具有一倾斜角，所述倾斜角角度为20±1°。

在实际制作时，所述碳纳米材料阴极9通过固定螺栓11与所述阴极聚焦头10固定相连。所述第一壳体1以及所述第二壳体2均为陶瓷材质波纹状壳体。本申请实施例提供的壳体一方面有利于规模化加工生产，另一方面波纹状的设计使得该壳体具有更加优异的耐高实施压性能。所述冷阴极组件通过阴极法兰盘12与所述第二壳体2相连。还包括排气管组件13，所述排气管组件13与所述阴极法兰盘12相连。

总之，本申请提供的碳纳米冷阴极X射线管，结构简单合理，具有成像更清晰、便于量产、节能、对人辐射量小、可长时间工作、设备体积小等优点。为碳纳米冷阴极X射线管的大面积推广使用铺平了道路。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种碳纳米冷阴极X射线管，包括壳体组件、阳极头组件以及冷阴极组件，其特征在于，包括：

所述壳体组件包括第一壳体以及第二壳体，所述第一壳体以及第二壳体通过中环相连，所述第一壳体内部形成第一腔室，所述第二壳体内部形成第二腔室，所述第一腔室与所述第二腔室内部导通并形成真空空间；所述阳极头组件通过上环与所述第一壳体相连，所述冷阴极组件通过下环与所述第二壳体相连；

其中，所述阳极头组件包括阳极头以及阳极靶，所述阳极头开设有X射线窗并具有内腔，所述阳极靶与所述阳极头同轴线固定在所述内腔内；所述冷阴极组件包括碳纳米材料阴极，所述碳纳米材料阴极外部固定套装有阴极聚焦头。

2.根据权利要求1所述的X射线管，其特征在于，所述阳极靶为钨靶，所述钨靶为将钨金属采用真空浇铸工艺镶嵌在无氧铜内制得的零件。

3.根据权利要求2所述的X射线管，其特征在于，所述钨靶与所述碳纳米材料阴极相对平面的法线与所述阳极头和所述碳纳米材料阴极的连线具有一倾斜角，所述倾斜角角度为20±1°。

4.根据权利要求1所述的X射线管，其特征在于，所述碳纳米材料阴极通过固定螺栓与所述阴极聚焦头固定相连。

5.根据权利要求1所述的X射线管，其特征在于，所述第一壳体以及所述第二壳体均为陶瓷材质波纹状壳体。

6.根据权利要求1所述的X射线管，其特征在于，所述冷阴极组件通过阴极法兰盘与所述第二壳体相连。

7.根据权利要求6所述的X射线管，其特征在于，还包括排气管组件，所述排气管组件与所述阴极法兰盘相连。