CN112002628A - X射线管阴极单元及其制备方法 - Google Patents

X射线管阴极单元及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112002628A
CN112002628A CN202010883713.2A CN202010883713A CN112002628A CN 112002628 A CN112002628 A CN 112002628A CN 202010883713 A CN202010883713 A CN 202010883713A CN 112002628 A CN112002628 A CN 112002628A
Authority
CN
China
Prior art keywords
metal
ray tube
cathode unit
porous alumina
alumina template
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010883713.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112002628B (zh
Inventor
刘荣海
蔡晓斌
郭新良
郑欣
杨迎春
何程
赵永强
许宏伟
周静波
虞鸿江
何运华
孔旭晖
宋玉锋
李宗红
焦宗寒
代克顺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Electric Power Research Institute of Yunnan Power Grid Co Ltd
Original Assignee
Electric Power Research Institute of Yunnan Power Grid Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Electric Power Research Institute of Yunnan Power Grid Co Ltd filed Critical Electric Power Research Institute of Yunnan Power Grid Co Ltd
Priority to CN202010883713.2A priority Critical patent/CN112002628B/zh
Publication of CN112002628A publication Critical patent/CN112002628A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112002628B publication Critical patent/CN112002628B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00—X-ray tubes
    • H01J35/02—Details
    • H01J35/04—Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
    • H01J35/06—Cathodes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00—X-ray tubes
    • H01J35/24—Tubes wherein the point of impact of the cathode ray on the anode or anticathode is movable relative to the surface thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
    • H01J9/04—Manufacture of electrodes or electrode systems of thermionic cathodes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Cold Cathode And The Manufacture (AREA)

Abstract

本发明公开了一种X射线管阴极单元及其制备方法，包括基底及N个均等分布在基底上的金属纳米线，所有所述金属纳米线组成的空间结构呈凹型。制备方法步骤：步骤S1、制备作为阳极的多孔氧化铝模板；步骤S2、在所述多孔氧化铝模板上镀金属，得到无孔金属板；步骤S3、将无孔金属板进行酸洗，将所述多孔氧化铝模板分离，得到金属纳米线板；步骤S4、使用加热的金属球对所述金属纳米线板上的纳米线进行热应力挤压，得到凹型金属纳米线板，即X射线管阴极单元。本发明中阴极单元的金属纳米线利用纳米结构的尖端放电的特性，可以下极小电压下产生放电，产生电子，并通过凹型结构将电子聚焦，提高到发射效率。

Description

X射线管阴极单元及其制备方法
技术领域
本发明属于电子元器件制备技术领域，具体涉及X射线管阴极单元及其制备方法。
背景技术
X射线广泛应用于电力、化工、安检等领域。X射线管是产生X射线的部件，是X射线检测技术的核心部件。目前，X射线管常用的为热阴极结构，其发射电子需要的能量大，通常需要较高的电压。较高电压对X射线机的电源容量要求也较高，不利于减小X射线机的体积。即热阴极X射线管存在的缺陷有设备体积大、工作寿命短、功耗高。
发明内容
本发明的目的在于克服X射线机电源容量大导致体积大的缺点，提出了一种X射线管阴极单元及其制备方法。
本发明采用如下技术方案：
一种X射线管阴极单元，其关键在于：包括基底及N个均等分布在基底上的金属纳米线，所有所述金属纳米线组成的空间结构呈凹型。
采用上述方案，在电场作用下，凹型的金属纳米线产生尖端放电发射电子，不仅能降低发射所需能量，还能将发射的电子在固定区域进行聚焦。
优选的，所述金属纳米线的线径为10-1000nm，其长度为1-1000μm。
一种X射线管阴极单元的制备方法，其关键在于：包括以下步骤：
步骤S1、制备作为阳极的多孔氧化铝模板；
步骤S2、在所述多孔氧化铝模板上镀金属，得到无孔金属板；
步骤S3、将无孔金属板进行酸洗，将所述多孔氧化铝模板分离，得到金属纳米线板；
步骤S4、使用加热的金属球对所述金属纳米线板上的纳米线进行热应力挤压，得到凹型金属纳米线板，即X射线管阴极单元。
采用上述方案，为了使X射线管的阴极单元与阳极单元相匹配，先制作作为阳极的多孔氧化铝模板，以此模板来匹配制作阴极单元。金属纳米线利用纳米结构的尖端放电的特性，可以下极小电压下产生放电，产生电子，并通过凹型结构将电子聚焦，提高到发射效率。
作为优选的，步骤S1中所述多孔氧化铝模板的制备方法如下：
1.1、选取厚度范围为0.1-5mm的铝片作为阳极，石墨作为阴极；
1.2、在5-100V电压下，在草酸溶液中进行电化学反应；
1.3、电化学反应1-2h后，得到多孔氧化铝模板。
采用上述方案，为了得到较高纯度的多孔氧化铝模板，铝片选取的纯度为99.9％以上。
作为优选的，所述多孔氧化铝模板的孔径为10-1000mm。
采用上述方案，多孔氧化铝模板的孔径与金属纳米线的线径一致。
作为优选的，所述步骤S3中进行酸洗的溶液为强酸溶液。
采用上述方案，为了保证酸洗过程的精准度和效率，酸洗的溶液为硝酸等强酸溶液。
作为优选的，所述金属球的直径为0.1-10mm。
采用上述技术方案，金属球的直径远大于纳米线的线径和长度，使热压过程变得容易。
作为优选的，进行热应力挤压过程时，该金属球的加热温度为500-1500℃，挤压压力为0.5-100N。
采用上述方案，金属球在该温度下，能使金属纳米线更容易发生形变，更好地达到热压的效果。
有益效果：本发明中阴极单元的金属纳米线利用纳米结构的尖端放电的特性，可以下极小电压下产生放电，产生电子，并通过凹型结构将电子聚焦，提高到发射效率。同时仅需极小电压的X射线管，可有效地减小体积。
附图说明
图1为阴极单元的示意图；
图2为多孔氧化铝模板的示意图；
图3为阴极单元的制备方法示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明：
实施例：
如附图1和附图2所示，一种X射线管阴极单元，包括基底1及N个均等分布在基底上的金属纳米线2，所有所述金属纳米线2组成的空间结构呈凹型。所述金属纳米线2的线径为10-1000nm，其长度为1-1000μm。
一种X射线管阴极单元的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1、制备作为阳极的多孔氧化铝模板；所述多孔氧化铝模板的孔径为10-1000mm。
如附图3所示，所述多孔氧化铝模板的制备方法如下：
1.1、选取厚度范围为0.1-5mm的铝片作为阳极，石墨作为阴极；
1.2、在5-100V电压下，在草酸溶液中进行电化学反应；
1.3、电化学反应1-2h后，得到多孔氧化铝模板。
步骤S2、在所述多孔氧化铝模板上镀金属，得到无孔金属板；
步骤S3、将无孔金属板进行酸洗，将所述多孔氧化铝模板分离，得到金属纳米线板；其中进行酸洗的溶液为强酸溶液。
本实施例中，该强酸溶液为硝酸。
步骤S4、使用加热的金属球对所述金属纳米线板上的纳米线进行热应力挤压，得到凹型金属纳米线板，即X射线管阴极单元。
其中，所述金属球的直径为0.1-10mm。进行热应力挤压过程时，所述金属球的加热温度为500-1500℃，挤压压力为0.5-100N。
本实施例中，步骤S2中在所述多孔氧化铝模板上镀的金属为银，故金属纳米线为银纳米线。
最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种X射线管阴极单元，其特征在于：包括基底(1)及N个均等分布在基底上的金属纳米线(2)，所有所述金属纳米线(2)组成的空间结构呈凹型。
2.根据权利要求1所述的X射线管阴极单元，其特征在于：所述金属纳米线(2)的线径为10-1000nm，其长度为1-1000μm。
3.一种X射线管阴极单元的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1、制备作为阳极的多孔氧化铝模板；
步骤S2、在所述多孔氧化铝模板上镀金属，得到无孔金属板；
步骤S3、将无孔金属板进行酸洗，将所述多孔氧化铝模板分离，得到金属纳米线板；
步骤S4、使用加热的金属球对所述金属纳米线板上的纳米线进行热应力挤压，得到凹型金属纳米线板，即X射线管阴极单元。
4.根据权利要求3所述的X射线管阴极单元的制备方法，其特征在于：步骤S1中所述多孔氧化铝模板的制备方法如下：
1.1、选取厚度范围为0.1-5mm的铝片作为阳极，石墨作为阴极；
1.2、在5-100V电压下，在草酸溶液中进行电化学反应；
1.3、电化学反应1-2h后，得到多孔氧化铝模板。
5.根据权利要求4所述的X射线管阴极单元的制备方法，其特征在于：所述多孔氧化铝模板的孔径为10-1000mm。
6.根据权利要求3所述的X射线管阴极单元的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中进行酸洗的溶液为强酸溶液。
7.根据权利要求3所述的X射线管阴极单元的制备方法，其特征在于：所述金属球的直径为0.1-10mm。
8.根据权利要求7所述的X射线管阴极单元的制备方法，其特征在于：进行热应力挤压过程时，所述金属球的加热温度为500-1500℃，挤压压力为0.5-100N。
CN202010883713.2A 2020-08-28 2020-08-28 X射线管阴极单元及其制备方法 Active CN112002628B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010883713.2A CN112002628B (zh) 2020-08-28 2020-08-28 X射线管阴极单元及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010883713.2A CN112002628B (zh) 2020-08-28 2020-08-28 X射线管阴极单元及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112002628A true CN112002628A (zh) 2020-11-27
CN112002628B CN112002628B (zh) 2023-06-23

Family

ID=73464406

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010883713.2A Active CN112002628B (zh) 2020-08-28 2020-08-28 X射线管阴极单元及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112002628B (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1349240A (zh) * 2001-11-27 2002-05-15 北京大学 一种场发射阴极及其制造方法和应用
CN102610474A (zh) * 2012-03-23 2012-07-25 邓敏 用于x射线管的聚焦型阴极及其x射线源和制备方法
CN105551911A (zh) * 2015-12-23 2016-05-04 中国电子科技集团公司第十二研究所 一种自对准栅极碳纳米管/纳米线场发射阴极制作方法
CN106158551A (zh) * 2016-07-08 2016-11-23 中山大学 自对准聚焦结构的纳米线冷阴极电子源阵列及其制作方法
CN106504967A (zh) * 2016-12-14 2017-03-15 云南电网有限责任公司电力科学研究院 阴阳两极具有旋转功能的x射线管
EP3267463A2 (fr) * 2016-07-07 2018-01-10 Thales Tube electronique sous vide a cathode planaire a base de nanotubes ou nanofils
CN110854007A (zh) * 2019-11-12 2020-02-28 中山大学 一种基于x射线微像素单元的平板x射线源及其制备方法
CN111063597A (zh) * 2019-12-23 2020-04-24 中山大学 一种栅极-阳极叉指型栅控平板x射线源及其制备方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1349240A (zh) * 2001-11-27 2002-05-15 北京大学 一种场发射阴极及其制造方法和应用
CN102610474A (zh) * 2012-03-23 2012-07-25 邓敏 用于x射线管的聚焦型阴极及其x射线源和制备方法
CN105551911A (zh) * 2015-12-23 2016-05-04 中国电子科技集团公司第十二研究所 一种自对准栅极碳纳米管/纳米线场发射阴极制作方法
EP3267463A2 (fr) * 2016-07-07 2018-01-10 Thales Tube electronique sous vide a cathode planaire a base de nanotubes ou nanofils
CN106158551A (zh) * 2016-07-08 2016-11-23 中山大学 自对准聚焦结构的纳米线冷阴极电子源阵列及其制作方法
CN106504967A (zh) * 2016-12-14 2017-03-15 云南电网有限责任公司电力科学研究院 阴阳两极具有旋转功能的x射线管
CN110854007A (zh) * 2019-11-12 2020-02-28 中山大学 一种基于x射线微像素单元的平板x射线源及其制备方法
CN111063597A (zh) * 2019-12-23 2020-04-24 中山大学 一种栅极-阳极叉指型栅控平板x射线源及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
徐丽萍等: "基于多孔氧化铝模板电沉积法制备多级枝状金属纳米线", 《科学通报》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112002628B (zh) 2023-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4221389B2 (ja) カーボンナノチューブのセルフアセンブリングを利用した電界放出エミッタ電極の製造方法及びこれにより製造された電界放出エミッタ電極
JP2006265667A (ja) カーボン複合めっき電線及びその製造方法
US11530136B2 (en) Preparation method of hexagonal molybdenum oxide nanorod
CN108866369B (zh) 三维多孔复合材料
CN1538485A (zh) 电子发射源的制造方法
CN101372339A (zh) 一种高纯高致密多晶CeB6块体阴极材料的制备方法
CN111364081B (zh) 孔径和厚度呈梯度变化的多孔氧化铝模板的制备方法
JP2007173109A (ja) 燃料電池用膜電極接合体、その製造方法および燃料電池
CN107424887B (zh) 基于低功函数复合纳米材料的光致热电子发射源及其制备方法
CN112002628A (zh) X射线管阴极单元及其制备方法
CN1714420A (zh) 电子源装置及显示装置
CN101311295B (zh) 一种基于电弧放电法制备单壁碳纳米管薄膜的装置
CN108428610B (zh) 一种小型离子源及其制备方法
CN110289429B (zh) 一种柔性质子交换膜燃料电池极板及其制备方法
JP2013178927A (ja) 燃料電池
JP2001291465A (ja) 冷陰極及びその製造方法
CN113636554B (zh) 一种碳化钛-碳核壳阵列负载垂直石墨烯/二氧化锰复合材料及其制备方法和应用
CN113517164B (zh) 碳纳米管阴极的制作方法、碳纳米管阴极及电子设备
CN205542692U (zh) 基于碳纳米管冷阴极的聚焦型三极结构全封装x射线球管
KR100649586B1 (ko) 탄소나노튜브의 셀프 어셈블링을 이용한 전계방출 에미터전극의 제조 방법 및 이에 따라 제조된 전계방출 에미터전극
CN103065906A (zh) 碳纤维环形阴极的制备方法
KR101356632B1 (ko) 금속 바인더를 이용한 방전에 강한 고 안정성 탄소나노튜브 전계방출형 전자빔 에미터의 제조방법 및 이를 이용한 탄소나노튜브 전계방출형 전자빔 에미터
Shesterkin et al. Carbon Materials in Heat-Loaded Units of Traveling Wave Tubes and Klystrons
CN113390952B (zh) 一种电离式气体传感器及制备方法
CN117720132B (zh) 一种硫酸铁钠及其制备方法与应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant