CN108281337B - 光电阴极及x射线诊断系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种光电阴极及X射线诊断系统。光电阴极包括X射线多层反射膜及设置在X射线多层反射膜表面上的金。X射线多层反射膜作为光电阴极的基底，金为纳米结构。X射线多层反射膜用于将入射至X射线多层反射膜表面上的X射线进行反射。金用于在X射线入射至金的表面后产生光电子，以进行X射线的诊断。其中，入射至金的表面的X射线包括光源直接射出的X射线及X射线多层反射膜反射的X射线。所述光电阴极的光电子产额高，稳定性好且环境适应性强。
Description
技术领域
本发明涉及光电探测技术领域，具体而言，涉及一种光电阴极及X射线诊断系统。
背景技术
目前，X射线条纹相机中使用的光电阴极主要是采用碳氢(CH)膜或微通道板(Microchannel Plate，MCP)作为基底，基底上设置有金属薄膜。利用上述设置的光电阴极进行X射线的探测。但是，金属薄膜材料厚度通常小于1μm，量子产额低，不利于X射线的高精度、高分辨率(时间、空间)诊断。
发明内容
为了克服现有技术中的上述不足，本发明实施例的目的在于提供一种光电阴极及X射线诊断系统，该光电阴极包括X射线多层反射膜及设置在所述X射线多层反射膜表面上的纳米结构的金，具有光电子产额高、稳定性好及环境适应性强等特点。
第一方面，本发明实施例提供一种光电阴极，所述光电阴极包括X射线多层反射膜及设置在所述X射线多层反射膜表面上的金，
所述X射线多层反射膜作为所述光电阴极的基底，所述金为纳米结构；
所述X射线多层反射膜用于将入射至所述X射线多层反射膜表面上的X射线进行反射；
所述金用于在X射线入射至所述金的表面后产生光电子，以进行X射线的诊断，其中，入射至所述金的表面的X射线包括光源直接射出的X射线及所述X射线多层反射膜反射的X射线。
进一步地，结合上述第一方面提供的实施例，所述纳米结构包括纳米颗粒、纳米球壳中任一种及其组合。
进一步地，结合上述第一方面提供的实施例，所述金均匀设置在所述X射线多层反射膜表面。
进一步地，结合上述第一方面提供的实施例，所述金通过涂覆、沉积或化学方法中任一种方式设置在所述X射线多层反射膜表面。
进一步地，结合上述第一方面提供的实施例，所述X射线多层反射膜用于反射预设波长范围内的X射线。
第二方面，本发明实施例还提供一种X射线诊断系统，所述系统包括光源及条纹相机，所述条纹相机包括光电阴极，
所述光源用于发射X射线；
所述光电阴极包括X射线多层反射膜及设置在所述X射线多层反射膜表面上的金，
所述X射线多层反射膜作为所述光电阴极的基底，所述金为纳米结构；
所述X射线多层反射膜用于将入射至所述X射线多层反射膜表面上的X射线进行反射；
所述金用于在X射线入射至所述金的表面后产生光电子，以进行X射线的诊断，其中，入射至所述金的表面的X射线包括光源直接射出的X射线及所述X射线多层反射膜反射的X射线；
所述条纹相机用于对所述光电阴极在被X射线穿透后产生的光电子进行分析，实现对X射线的诊断。
进一步地，结合上述第二方面提供的实施例，所述纳米结构包括纳米颗粒、纳米球壳中任一种及其组合。
进一步地，结合上述第二方面提供的实施例，所述金均匀设置在所述X射线多层反射膜表面。
进一步地，结合上述第二方面提供的实施例，所述金通过涂覆、沉积或化学方法中任一种方式设置在所述X射线多层反射膜表面。
进一步地，结合上述第二方面提供的实施例，所述X射线多层反射膜用于反射预设波长范围内的X射线。
相对于现有技术而言，本发明具有以下有益效果：
本发明实施例提供一种光电阴极及X射线诊断系统。该光电阴极包括X射线多层反射膜及设置在所述X摄像多层反射膜表面上的金。其中，设置在所述X摄像多层反射膜表面上的金为纳米结构。所述X射线多层反射膜作为所述光电阴极的基底。所述X射线多层反射膜用于将入射至所述X射线多层反射膜表面上的X射线进行反射。所述金用于在X射线入射至所述金的表面后产生光电子，以进行X射线的诊断。其中，入射至所述金的表面的X射线包括光源直接射出的X射线及所述X射线多层反射膜反射的X射线。所述光电阴极的光电子产额高，稳定性好且环境适应性强。
将金设置为纳米结构，可避免在将金设置为薄膜结构时，由于薄膜厚度小导致的光电子产额的问题，并且可以使得所述光电阴极类似场发射阴极，从而提高光电阴极的光电子产额。
所述X射线多层反射膜具有光洁的表面及耐温特性，适于在X射线多层反射膜表面上制备纳米结构的金。
为使发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本发明较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1是本发明第一实施例提供的光电阴极的结构示意图之一。
图2是本发明第一实施例提供的光电阴极的应用示意图。
图3是本发明第一实施例提供的光电阴极的结构示意图之二。
图4是本发明第二实施例提供的X射线诊断系统的方框示意图。
图标：10-X射线诊断系统；11-光源；12-条纹相机；100-光电阴极；110-X射线多层反射膜；120-金。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
第一实施例
请参照图1，图1是本发明实施例提供的光电阴极100的结构示意图之一。所述光电阴极100包括X射线多层反射膜110及设置在所述X射线多层反射膜110上的金120。其中，所述金120为微结构，在本实施例中，所述微结构包括纳米结构。所述光电阴极100具有光电子产额高、稳定性好及环境适应性强等特点。其中，光电子产额，也称为量子产额，指的光电器件中每吸收一个光子所具有的发射电子的能力。
所述光电阴极100是X射线诊断中广泛使用的重要器件，主要用于X射线的探测和响应，通过高能X射线与光电阴极100的相互作用，激发光电子。通过光电子的探测得到X射线中携带的重要信息。
其中，发射出光电子的阴极材料可以包括负电子亲和势阴极、GaAs半导体阴极、金属阴极、碱卤化物阴极等。在各类阴极材料中，金具有光电发射稳定度高、光电流密度分布均匀、光电子能量弥散小等优点，在本实施例中，所述光电阴极100中用于发射光电子的阴极材料采用金。
在本实施例中，所述X射线多层反射膜110用于将入射至所述X射线多层反射膜110表面上的X射线进行反射。所述金120用于在X射线入射至所述金120的表面后产生光电子，以进行X射线的诊断。其中，入射至所述金120的表面的X射线包括光源11直接射出的X射线及所述X射线多层反射膜110反射的X射线。
请参照图2，图2是本发明实施例提供的光电阴极100的应用示意图。X射线穿透金120，金120表面产生光电子，从而进行X射线的探测。其中，X射线在穿透金120后，照射至所述X射线多层反射膜110，经其反射后，又穿透金120，由此提高了所述光电阴极100的光电子产额。
目前主要是作为基底的碳氢膜或微通道板上设置薄膜，以构成所述光电阴极100。薄膜较薄，在投射式结构下光电子产额低，难以实现高灵敏度的X射线探测。并且在将碳氢膜或微通道板作为基底的情况下，不便于获得高质量的薄膜。在针对特定波长的X射线时，需要单独前置X射线多层反射镜，这样设置提高了测量系统的复杂性，在设计和使用中会存在一定的困难。
在本实施例中，所述X射线多层反射膜110用于反射预设波长范围内的X射线，将所述X射线多层反射膜110作为所述光电阴极100的基底。在对特定波长的X射线进行探测时，不需要在所述光电阴极100前单独前置用于反射X射线的器件(比如，X射线多层反射镜)。此外，由于所述X射线多层反射膜110对特定波长的X射线的反射率可达80％以上，因此可实现针对X射线的带通响应。
在本实施例中，所述纳米结构可以包括，但不限于，纳米颗粒、纳米球壳等。所述X射线多层反射膜110表面上的所述金120可以为纳米颗粒、纳米球壳等中的任一种及其组合。
在本实施例中，X射线入射到所述金120的表面上，在所述金120的表面产生光电子。透射的X射线在经过所述X射线多层反射膜110反射后，再一次与所述金120作用，产生后向(相对于X射线入射方向)光电子，由此，提高了所述光电阴极100的光电子产额。同时，由于所述金120设置为纳米结构，以一种类似场发射阴极的方式，进一步提高了光电子光电阴极100的光电子产额。
在本实施例中，所述X射线多层反射膜110通常具有光洁的表面及耐温特性，便于在所述X射线多层反射膜110表面上制备纳米结构的金120。
在本实施例的实施方式中，所述金120可以通过涂覆、沉积或化学方法中任意一种方式设置在所述X射线多层反射膜110的表面。其中，纳米结构的金120采用纳米制备技术制成。
请参照图3，图3是本发明实施例提供的光电阴极100的结构示意图之二。在本实施例的实施方式中，纳米结构的金120在所述X射线多层反射膜110的表面上，具体设置方式可以是均匀设置(如图3所示)，也可以是非均匀设置。优选地，将所述金120均匀设置在所述X射线多层反射膜110的表面。
在本实施例中，所述X射线多层反射膜110可以是由两种材料层叠交替形成(如图1所示)，也可以是有两种以上材料层叠形成。所述X射线多层反射膜110的具体类型可以根据实际探测需求(比如，需某个波长范围内的X射线)进行选定。
所述光电阴极100将所述X射线多层反射膜110作为基底，可实现特定波长的X摄像的二次反射，在探测特定波长的X摄像时，使得所述光电阴极100的光电子产额更高。采用纳米制备技术将金120设置为纳米结构，通过X射线与金120的多次相互作用及纳米结构的金120表面电场导致的场增强效应，进一步提高了所述光电阴极100的光电子产额。由此，使得所述光电阴极100具有更好的稳定性及环境适应性，可在严苛环境下使用。
第二实施例
请参照图4，图4是本发明实施例提供的X射线诊断系统10的方框示意图。所述X射线诊断系统10可以包括光源11及条纹相机12。所述条纹相机12包括光电阴极100。所述光源11发射X射线，所述条纹相机12用于通过所述光电阴极100对发射的X射线进行诊断。其中，所述光源11可以是，但不限于，激光器。
在本实施例中，所述光源11用于发射X射线；
所述光电阴极100包括X射线多层反射膜110及设置在所述X射线多层反射膜110表面上的金120，
所述X射线多层反射膜110作为所述光电阴极100的基底，所述金120为纳米结构；
所述X射线多层反射膜110用于将入射至所述X射线多层反射膜110表面上的X射线进行反射；
所述金120用于在X射线入射至所述金120的表面后产生光电子，以进行X射线的诊断，其中，入射至所述金120的表面的X射线包括光源11直接射出的X射线及所述X射线多层反射膜110反射的X射线；
所述条纹相机12用于对所述光电阴极100在被X射线穿透后产生的光电子进行分析，实现对X射线的诊断。
在本实施例中，所述条纹相机12可以是光电子型条纹相机。下面对光电子型条纹相机的原理进行阐述。入射的脉冲光轰击光电阴极100，产生光电子且光电子在阴极射线管中加速，并利用一系列电子光学结构，使光电子发生偏转，通过扫描将条纹图案显示在荧光屏上，并被线性探测器(比如，电荷耦合元件CCD)接收，从而显示出光脉冲的波形。由此获得X射线中的信息。
在本实施例中，所述纳米结构包括纳米颗粒、纳米球壳中任一种及其组合。
在本实施例中，所述金120均匀设置在所述X射线多层反射膜110表面。
在本实施例中，所述金120通过涂覆、沉积或化学方法中任一种方式设置在所述X射线多层反射膜110表面。
在本实施例中，所述X射线多层反射膜110用于反射预设波长范围内的X射线。
通过上述设置，可提升所述光电阴极100对特定波长的X射线的响应及光电子产额，从而提高所述条纹相机12的分辨率。由此，更有利于所述X射线诊断系统10对X射线进行超快诊断。
综上所述，本发明实施例提供一种光电阴极及X射线诊断系统。所述光电阴极包括X射线多层反射膜及设置在所述X摄像多层反射膜表面上的金。其中，设置在所述X摄像多层反射膜表面上的金为纳米结构。所述X射线多层反射膜作为所述光电阴极的基底。所述X射线多层反射膜用于将入射至所述X射线多层反射膜表面上的X射线进行反射。所述金用于在X射线入射至所述金的表面后产生光电子，以进行X射线的诊断。其中，入射至所述金的表面的X射线包括光源直接射出的X射线及所述X射线多层反射膜反射的X射线。所述光电阴极的光电子产额高，稳定性好且环境适应性强。
将金设置为纳米结构，可避免在将金设置为薄膜结构时，由于薄膜厚度小导致的光电子产额的问题，并且可以使得所述光电阴极类似场发射阴极，从而提高光电阴极的光电子产额。
所述X射线多层反射膜具有光洁的表面及耐温特性，适于在X射线多层反射膜表面上制备纳米结构的金。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种光电阴极，其特征在于，所述光电阴极包括X射线多层反射膜及设置在所述X射线多层反射膜表面上的金，所述X射线多层反射膜由至少两种材料层叠形成，所述X射线多层反射膜的类型由X射线的波长决定，
所述X射线多层反射膜用于反射预设波长范围内的X射线；
所述X射线多层反射膜作为所述光电阴极的基底，所述金为纳米结构；
所述X射线多层反射膜用于将入射至所述X射线多层反射膜表面上的X射线进行反射；
所述X射线多层反射膜还用于反射穿透所述金的X射线，且反射的X射线再次穿透所述金；
所述金用于在X射线入射至所述金的表面后产生光电子，以进行X射线的诊断，其中，入射至所述金的表面的X射线包括光源直接射出的X射线及所述X射线多层反射膜反射的X射线。
2.根据权利要求1所述的光电阴极，其特征在于，所述纳米结构包括纳米颗粒、纳米球壳中任一种及其组合。
3.根据权利要求1所述的光电阴极，其特征在于，所述金均匀设置在所述X射线多层反射膜表面。
4.根据权利要求1所述的光电阴极，其特征在于，所述金通过涂覆、沉积或化学方法中任一种方式设置在所述X射线多层反射膜表面。
5.一种X射线诊断系统，其特征在于，所述系统包括光源及条纹相机，所述条纹相机包括光电阴极，
所述光源用于发射X射线；
所述光电阴极包括X射线多层反射膜及设置在所述X射线多层反射膜表面上的金，所述X射线多层反射膜由至少两种材料层叠形成，所述X射线多层反射膜的类型由所述X射线的波长决定，
所述X射线多层反射膜用于反射预设波长范围内的X射线；
所述X射线多层反射膜作为所述光电阴极的基底，所述金为纳米结构；
所述X射线多层反射膜用于将入射至所述X射线多层反射膜表面上的X射线进行反射；
所述X射线多层反射膜还用于反射穿透所述金的X射线，且反射的X射线再次穿透所述金；
所述金用于在X射线入射至所述金的表面后产生光电子，以进行X射线的诊断，其中，入射至所述金的表面的X射线包括光源直接射出的X射线及所述X射线多层反射膜反射的X射线；
所述条纹相机用于对所述光电阴极在被X射线穿透后产生的光电子进行分析，实现对X射线的诊断。
6.根据权利要求5所述的X射线诊断系统，其特征在于，所述纳米结构包括纳米颗粒、纳米球壳中任一种及其组合。
7.根据权利要求5所述的X射线诊断系统，其特征在于，所述金均匀设置在所述X射线多层反射膜表面。
8.根据权利要求5所述的X射线诊断系统，其特征在于，所述金通过涂覆、沉积或化学方法中任一种方式设置在所述X射线多层反射膜表面。
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