CN117174557B - 高能微焦点x射线管 - Google Patents

Abstract

本发明涉及X射线管技术领域，提供一种高能微焦点X射线管，包括：管壳；阴极组件；电子束约束组件，电子束约束组件同轴设置于阴极组件的电子发射端，电子束约束组件电性连接于所述电性插接结构；高速轴承组件；旋转阳极，旋转阳极包括阳极柄、热沉积盘、导热层以及靶面层；其中，所述旋转阳极为反射靶结构，靶面层的斜面与阳极柄的轴线之间具有小夹角，从近乎平行到30度，电子束约束组件的轴线与靶面层的斜面之间的夹角不大于10度。本发明提供一种高能微焦点X射线管，在提供更大辐照范围和更小FOD的同时，因散热快，能承受更高的靶面功率密度，从而提供更高的X射线光子亮度，意味着更高的检测效率。

Description

高能微焦点X射线管

技术领域

本发明涉及X射线管技术领域，特别是涉及一种高能微焦点X射线管。

背景技术

基于微焦点技术的工业X射线（DR）、计算机断层扫描（CT）以及微区X射线荧光光谱仪越来越广泛地应用于各类样品的扫描和检测，可以从微米量级或亚微米量级来展现被检测物品的内部结构、缺陷和密度等特征，以及物质的微区成分分析，广泛应用于电子工业、汽车工业、航空航天、医疗和计量领域以及分析科学、材料科学、生命科学和地质科学等科学研究领域。当前国外透射式微焦X射线管在160或225kV时焦点可以做到2μm，而反射式微焦X射线管在160-320kV时其焦点可以达到4μm，透射式靶分辨率高但靶面承受功率低，而反射式靶相对于透射靶功率可以更高，但即使如此，因电子轰击靶面时超过99%的功率被转换为靶面的热沉积，引起瞬时温升过高，会使靶面熔化或气化，所以电子轰击部位的单位功率密度通常为1-2W/μm²。因此，现有的微焦X射线管采用固定安装的透射式靶或反射式靶，整体功率较低，受限于管电流值太小导致光通量（亮度）不足，对物体进行CT成像时，通常需要数小时或数十小时，而且因光通量不足不能用于微区X射线荧光光谱仪。

基于文献《用于高能微焦点工业CT的旋转式辐射转换靶研究》的研究，在6MeV的电子能量下，在1.7×10^-5s时间内，100μm的电子轰击局部范围内温度会上升到3376℃，接近钨的熔化温度，而持续时间更长比如5ms时，钨靶将熔化。因此专利CN113225886A提出一种用于高能微焦点X射线的水冷旋转式辐射转换靶，但采用齿轮传动的这种旋转式水冷转换靶旋转速度低、号称的微焦点实际为50μm-400μm的级别，不是真正意义上的数μm级别，而且这种水冷式的透射靶仅用于MeV（100万电子伏）高能级别，在数百keV级别时会导致X射线的大量衰减。

专利CN115064430A发明了一种旋转透射靶微焦点X射线源及射线产生方法，其采用金刚石做靶底，采用锥齿轮传动驱动旋转的阳极靶，并采用循环冷却系统冷却阳极靶，但这种驱动方式转速很低、而且透射靶为了让射线透过靶面厚度不能太厚，因此不能依赖于靶本身的热沉，不能真正解决大功率密度微焦X射线管的瞬间大功率密度散热问题。

专利CN113013004A提出一种冷阴极旋转靶射线管，采用传统的旋转阳极X射线管的阴阳极结构布局，阳极采用传统的CT球管旋转反射靶与轴承结构，阴极将传统CT球管的热阴极换为冷阴极，这种聚焦结构满足不了真正意义上的数μm焦点要求；而且传统的CT球管旋转靶与轴承结构，满足不了数微米级焦点下大功率密度微焦X射线管的瞬间大功率密度散热要求；如图1所示，这种借鉴传统医用CT球管的结构，阳极靶面01与阳极轴线02呈较大的角度，通常为80度以上，也会导致X射线的出束角偏小，从而具有X射线的检测范围较小问题；另外这种传统的阴阳极结构布局，X射线产额效率低，管子焦点到X射线窗口之间的距离很大，也就是微焦点管的FOD（Focus to Object Distance，焦点到样品的距离）很大，满足不了微焦X射线管CT成像应用时对微小缺陷的高放大倍数要求。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种高能微焦点X射线管，提供一种高能微焦点X射线管，兼具大功率密度、散热快、X射线产额高、X射线出束角大、亮度高、FOD更小的特点。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种高能微焦点X射线管，包括：

管壳，管壳的管腔形成真空环境；

阴极绝缘端封组件，阴极绝缘端封组件设于管壳的一端，阴极绝缘端封组件具有电性插接结构；

阴极组件，阴极组件设于阴极绝缘端封组件上并且位于所述管腔中，阴极组件电性连接于所述电性插接结构；

电子束约束组件，电子束约束组件同轴设置于阴极组件的电子发射端，电子束约束组件电性连接于所述电性插接结构；

阳极绝缘端封组件，阳极绝缘端封组件设于管壳的另一端；

高速轴承组件，高速轴承组件包括设于阳极绝缘端封组件的轴承定子以及转动套设于轴承定子的轴承套管，轴承套管相对于轴承定子的转速不低于3000转/分钟；

旋转阳极，旋转阳极包括阳极柄、热沉积盘、导热层以及靶面层，阳极柄的一端同轴设置于轴承套管，热沉积盘同轴设置于阳极柄的另一端，导热层成型于热沉积盘背向阳极柄的端面，靶面层成型于导热层，热沉积盘的最大直径不低于70mm，导热层厚度为100-2000μm，靶面层的厚度为5-30μm，导热层由高热导率材料制成，热沉积盘由高热容量材料制成；

其中，所述旋转阳极为反射靶结构，靶面层的斜面与阳极柄的轴线之间的夹角为不大于30度，电子束约束组件的轴线与靶面层的斜面之间的夹角不大于10度，由电子发射端产生的电子通过电子束约束组件的多级约束作用，在靶面层上产生直径为1-9μm的X射线焦斑，将电子发射端沿阳极柄轴线在靶面层的投影位置记为F1点，将所述X射线焦斑中心点在靶面层的位置记为F2点，F2点和阳极柄轴线之间的距离大于F1点和阳极柄轴线之间的距离。如此设置，使得F2点更接近管壳上的X射线射出窗，从而提供更小的FOD；也使得电子束相对于X射线射出窗的法线以很小的偏离角轰击靶面层，从而提供更高的X射线产额，以及更大的X射线出束角范围。

优选地，所述电子束约束组件包括罩住电子发射端的组件外壳，组件外壳具有对齐于电子发射端的发射开口，组件外壳内设有依次同轴设置的第一栅极、第二栅极、第一聚焦电极以及第二聚焦电极，第一栅极同轴对齐于电子发射端；电子发射端和第一栅极之间、第一栅极和第二栅极之间、第二栅极和第一聚焦电极之间以及第一聚焦电极和第二聚焦电极之间均夹设有绝缘支撑体。如此设置，利用多级聚焦，在靶面层获得1-9微米的光斑。

优选地，所述电子发射端包括发射端外壳以及设于发射端外壳内的电子发射头，发射端外壳位于组件外壳内并且通过耳板连接于组件外壳。

优选地，所述导热层通过钎焊工艺附着到热沉积盘，所述靶面层通过磁控溅射或蒸镀工艺附着到导热层。

优选地，所述阴极绝缘端封组件包括密封管、密封环以及电性接插件，密封管的一端密封插接于管壳的一端，密封环的横截面呈凹槽形，密封环包括凹槽底部、成型于凹槽底部径向内侧的内侧壁部以及成型于凹槽底部径向外侧的外侧壁部，密封环的凹槽底部、外侧壁部均密封连接于密封管的另一端，内侧壁部密封连接于电性接插件的外周沿。

优选地，所述阴极组件还包括悬臂，悬臂的一端呈套管状以固定套设于密封环，悬臂的另一端具有卡凸，卡凸与电子束约束组件卡接固定。

优选地，所述悬臂上设有允许电极连接线穿设的避让开口。

优选地，所述悬臂包括固定臂和摆动臂，固定臂的一端呈套管状以固定套设于密封环，摆动臂通过一角度调节器可转动地连接设置在固定臂的另一端，摆动臂上设有所述电子束约束组件。如此设置，能够便于工作人员调节所述电子约束组件的轴线与靶面层的斜面之间的夹角，并且使夹角不大于10度。

优选地，所述电性接插件包括密封盘以及密封穿设于密封盘的多个导电杆，密封盘的外周沿密封连接于密封环的内侧壁部，一部分导电杆电性连接于电子发射端，剩余的导电杆电性连接于电子束约束组件。

优选地，所述靶面层的材料为钨、钼、铑、铼、金、银、铜、铂、铁、钛、钴和铬中的一种或组合，所述导热层的材料为金刚石、高导热陶瓷中的一种或组合；所述热沉积盘的材料为石墨、玻璃碳中的一种或组合。如此设置，结合金刚石的高导热率以及旋转阳极的高功率密度承受能力的优点，靶面层可以承受更高密度的输入电子和更小的光斑，结合更高X射线产额的结构设计，从而提供更高的光通量，也就是更高的亮度，这有利于检测效率的提高，也有利于进一步推广到MicroXRF应用。

如上所述，本发明的高能微焦点X射线管，具有以下有益效果：旋转阳极通过自身的热沉积盘、导热层的设置，加快了旋转阳极的热容量并且提高了旋转阳极的散热效率，从而为旋转阳极的大功率密度电子束输入能量提供了前提条件；轴承套管相对于轴承定子的转速不低于3000转/分钟，为高能微焦点X射线管的长时间工作建立了基础；电子束约束组件的轴线与旋转阳极的靶面层的小夹角布置，降低FOD，从而能够提高放大倍数；也能提高X射线产额，提升亮度，从而提高检测效率；同时可以提供大的X射线出束角，扩大X射线检测范围。本发明能够提供了一种大功率密度、小FOD、高X射线产额、高亮度、大出束角范围、旋转阳极为反射靶结构的高能微焦点X射线管，克服了传统固定阳极微焦X射线管的阳极输入功率低、功率密度低、成像时间长的缺点；也避免了传统透射式靶和改进式透射靶微焦X射线管因靶面固定、靶面旋转速度低不能做到真正意义上的大功率密度的缺点；也避免了高能（MeV级）水冷式的旋转透射靶衰减大，不是真正意义上的数微米焦点，不能用于数微米级缺陷CT成像检测的缺点。因此，本发明提供一种高能微焦点X射线管，兼具大功率密度、散热快、FOD更小、X射线产额高、亮度高、X射线出束角大的特点。

附图说明

图1显示为现有CT球管的结构示意图。

图2显示为本发明的高能微焦点X射线管在使用时的剖视图。

图3显示为图2中A部分的放大图。

图4显示为图2中B部分的放大图。

图5显示为电子束约束组件的剖视图。

元件标号说明：阳极靶面01、阳极轴线02、管壳1、管腔11、阴极绝缘端封组件2、密封管21、密封环22、凹槽底部221、内侧壁部222、外侧壁部223、电性接插件23、密封盘231、导电杆232、阴极组件3、电子发射端31、发射端外壳311、电子发射头312、耳板313、悬臂32、卡凸321、避让开口322、固定臂323、摆动臂324、角度调节器325、电子束约束组件4、组件外壳41、发射开口411、第一栅极42、第二栅极43、第一聚焦电极44、第二聚焦电极45、阳极绝缘端封组件5、高速轴承组件6、轴承定子61、轴承套管62、旋转阳极7、阳极柄71、热沉积盘72、导热层73、靶面层74、X射线射出窗8。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图2所示，本发明提供一种高能微焦点X射线管，包括：

管壳1，管壳1的管腔11形成真空环境；管壳1上设有X射线射出窗8，以允许X射线透过管壳1；

阴极绝缘端封组件2（其具体结构参见图3），阴极绝缘端封组件2设于管壳1的一端，阴极绝缘端封组件2具有电性插接结构；

阴极组件3，阴极组件3设于阴极绝缘端封组件2上并且位于所述管腔11中，阴极组件3电性连接于所述电性插接结构；

电子束约束组件4（其具体结构参见图5），电子束约束组件4同轴设置于阴极组件3的电子发射端31，电子束约束组件4电性连接于所述电性插接结构；

阳极绝缘端封组件5，阳极绝缘端封组件5设于管壳1的另一端；

高速轴承组件6，高速轴承组件6包括设于阳极绝缘端封组件5的轴承定子61以及转动套设于轴承定子61的轴承套管62，轴承套管62相对于轴承定子61的转速不低于3000转/分钟；

旋转阳极7，旋转阳极7包括阳极柄71、热沉积盘72、导热层73以及靶面层74，阳极柄71的一端同轴设置于轴承套管62，热沉积盘72同轴设置于阳极柄71的另一端，导热层73成型于热沉积盘72背向阳极柄71的端面，靶面层74成型于导热层73，热沉积盘72的最大直径不低于70mm，导热层73厚度为100-2000μm，靶面层74的厚度为5-30μm，导热层73由高热导率材料制成，热沉积盘72由高热容量材料制成；

其中，所述旋转阳极7为反射靶结构，靶面层74的斜面与阳极柄71的轴线之间的夹角为不大于30度，电子束约束组件4的轴线与靶面层74的斜面之间的夹角不大于10度，由电子发射端31产生的电子通过电子束约束组件4的多级约束作用，在靶面层74上产生直径为1-9μm的X射线焦斑，将电子发射端31沿阳极柄71轴线在靶面层74的投影位置记为F1点，将所述X射线焦斑中心点在靶面层74的位置记为F2点，F2点和阳极柄71轴线之间的距离大于F1点和阳极柄71轴线之间的距离（F1点和F2点的位置还可以参见图4）。

在本发明中，旋转阳极7通过自身的热沉积盘72、导热层73的设置，加快了旋转阳极7的热容量并且提高了旋转阳极7的散热效率，从而为旋转阳极7的大功率密度电子束输入能量提供了前提条件；轴承套管62相对于轴承定子61的转速不低于3000转/分钟，为高能微焦点X射线管的长时间工作建立了基础；电子束约束组件4的轴线与旋转阳极7的靶面层74的小夹角布置，降低FOD，从而能够提高放大倍数。故本发明能够提供了一种大功率密度、小FOD、旋转阳极7为反射靶结构的高能微焦点X射线管，克服了传统固定阳极微焦X射线管的阳极输入功率低、功率密度低、成像时间长的缺点；也避免了传统透射式靶和改进式透射靶微焦X射线管因靶面固定、靶面旋转速度低不能做到真正意义上的大功率密度的缺点；也避免了高能（MeV级）水冷式的旋转透射靶衰减大，不是真正意义上的数微米焦点，不能用于数微米级缺陷CT成像检测的缺点。

具体的，阳极柄71的一端同轴设置于轴承套管62，并且轴承套管62相对于轴承定子61的转速不低于3000转/分钟，如此设置，利用呈反射靶结构的旋转阳极的高速旋转，电子轰击在靶面层74上会形成一个圆环面，相对于现有固定靶或现有可旋转透射靶，本申请的旋转阳极7能承受更高的靶面功率密度，允许更小光斑的电子束入射；优选为8400转/分钟，如此设置，使得数μm级的电子光斑不再长时间轰击在靶面层74的某一固定部位，而是一个环形的电子光斑带。以5ms脉冲为例，以被电子轰击部位的直径为70mm为例，以3000转/分钟计，因旋转阳极7高速旋转，在5ms内电子束扫过的光斑区域将近9000μm，从而将热量分散到9000μm的扫掠范围内，大大增加了承载面积，从而降低了靶面层74被电子轰击部位的温度。转速越高，热沉积盘72的直径越大，扫掠范围也就越大，所能承受的功率也就越大，在同样的数μm焦点情况下，管电流也就越大，从而CT成像应用时，可以减少成像时间，大大提高效率。所述高速轴承组件6可以采用液态金属轴承，如此设置，区别于传统滚珠轴承，通过液态金属的高导热能力，可将旋转阳极7的热沉积盘72的热量快速导向高能微焦点X射线管的外部，降低热沉积盘72的温度，从而能够使靶面层74承受更高的靶面功率密度，为高能微焦点X射线管的长时间可靠工作提供了基础前提。优选地，阳极柄71一体成型于轴承套管62，阳极柄71的材料与轴承套管62的材料相一致。

所述旋转阳极7从外到内包括多层结构，第一层结构作为靶面层74，用于承受电子轰击，产生X射线；第二层作为导热层73，是高热导率材料，将第一层被电子束轰击产生的瞬间高能量快速导走，第三层作为热沉积盘72，是高热容量材料，使得高能微焦点X射线管能长时间连续工作，而不导致靶面层74有过高的温升。为了取得X射线产生额和散热效率之间的平衡点，靶面层74的厚度为5-30μm，随高能微焦点X射线管的管电压等级而不同。为了靶面层74被电子束轰击部位产生的热量快速导到热沉积盘72，导热层73厚度为100-2000μm。热沉积盘72的最大直径不低于70mm（热沉积盘72呈圆台形）。通过设置具有高热导率的导热层，相对于传统的旋转阳极靶，电子束轰击靶面层的热量能被快速导走，从而能承受更高的靶面功率密度。此外，在旋转阳极7高转速的条件下，旋转阳极7直径越大，同一时间段内电子轰击部位扫掠过的面积越大，单位面积上的功率就可以越小，也就是说旋转阳极7所能够承受的功率密度越高。所述旋转阳极7为反射靶结构，靶面层74的斜面与阳极柄71的轴线之间的夹角α为不大于30度，夹角α优选为不大于20度，电子束约束组件4的轴线与靶面层74的斜面之间的夹角β不大于10度，夹角β优选为3-7度，由电子发射端31产生的电子通过电子束约束组件4的多级约束作用，在靶面层74上产生直径为1-9μm的X射线焦斑，将电子发射端31沿阳极柄71轴线在靶面层74的投影位置记为F1点，将所述X射线焦斑中心点在靶面层74的位置记为F2点，F2点和阳极柄71轴线之间的距离大于F1点和阳极柄71轴线之间的距离。如此设置，充分利用因靶面层74倾角而产生的投影方向的有效焦斑尺寸，可以使得实际的电子轰击面积远远大于实际有效的焦斑面积，从而获得靶面层74获得更大的靶面功率承受能力。更为重要的是，在同样的入射功率下可获得更大的X射线产额，这也有利于减少CT成像时间；同时使得F2点更接近管壳1上的X射线射出窗8，从而提供更小的FOD；也使得X射线相对于X射线射出窗的法线以很小的偏离角射出，从而提供更高的X射线产额，以及更大的X射线出束角范围，增大成像的放大倍数，更有利于检测样品的微小缺陷。最后，还有一点，具体参见图2，因电子束约束组件4的轴线与靶面层74的斜面呈小夹角布置，在电子发射端31、旋转阳极之间电位差的作用下，电子束会偏转，最终相对于X射线射出窗8的法线以比较小的夹角的方式轰击到靶面层，从而使得X射线相对于X射线射出窗的法线以很小的偏离角射出。

因此，本发明提供一种高能微焦点X射线管，兼具大功率密度、散热快、X射线产额高、X射线出束角大、亮度高、FOD更小的特点。

如图5所示，为了提高结构的紧凑性，所述电子束约束组件4包括罩住电子发射端31的组件外壳41，组件外壳41具有对齐于电子发射端31的发射开口411，组件外壳41内设有依次同轴设置的第一栅极42、第二栅极43、第一聚焦电极44以及第二聚焦电极45，第一栅极42同轴对齐于电子发射端31；电子发射端31和第一栅极42之间、第一栅极42和第二栅极43之间、第二栅极43和第一聚焦电极44之间以及第一聚焦电极44和第二聚焦电极45之间均夹设有绝缘支撑体（未予图示）。组件外壳41不仅能够保护所述电子束约束组件4的内部结构（该内部结构为栅极以及聚焦电极），还能够保护电子发射端31。进一步的，电子发射端31可以连接于组件外壳41，这样能够简化阴极组件3用于安装电子发射端31的连接结构。使用时，通过在第一栅极、第二栅极、第一聚焦电极和第二聚焦电极上施加相对于电子发射端31电极电位不同的电位，对旋转阳极7施加预设阳极电位，将从电子发射端31发射出的电子约束成数微米级别的电子光斑轰击到靶面层74上。绝缘支撑体可以是陶瓷支撑结构。

为了将所述电子发射端31设置在组件外壳41内，所述电子发射端31包括发射端外壳311以及设于发射端外壳311内的电子发射头312，发射端外壳311位于组件外壳41内并且通过耳板313连接于组件外壳41。

为了提高旋转阳极7的导热性能，所述导热层73通过钎焊工艺附着到热沉积盘72，所述靶面层74通过磁控溅射或蒸镀工艺附着到导热层73。

如图3所示，为了使所述管壳1的管腔11形成真空环境，并且使所述阴极绝缘端封组件2形成电性插接结构，所述阴极绝缘端封组件2包括密封管21、密封环22以及电性接插件23，密封管21的一端密封插接于管壳1的一端，密封环22的横截面呈凹槽形，密封环22包括凹槽底部221、成型于凹槽底部221径向内侧的内侧壁部222以及成型于凹槽底部221径向外侧的外侧壁部223，密封环22的凹槽底部221、外侧壁部223均密封连接于密封管21的另一端，内侧壁部222密封连接于电性接插件23的外周沿。

为了方便装配，所述阴极组件3还包括悬臂32，悬臂32的一端呈套管状以固定套设于密封环22，悬臂32的另一端具有卡凸321，卡凸321与电子束约束组件4卡接固定。

为了便于电子发射端31、阳极绝缘端封组件5电性连接于电性接插件23，所述悬臂32上设有允许电极连接线（电极连接线为现有结构）穿设的避让开口322。

为了调节所述电子束约束组件4的轴线与靶面层74的斜面之间的夹角β，所述悬臂32包括固定臂323和摆动臂324，固定臂323的一端呈套管状以固定套设于密封环22，摆动臂324通过一角度调节器325可转动地连接设置在固定臂323的另一端，摆动臂324上设有所述电子束约束组件4。角度调节器325为现有结构，不再赘述。

为了简化所述电性接插件23的结构，所述电性接插件23包括密封盘231以及密封穿设于密封盘231的多个导电杆232，密封盘231的外周沿密封连接于密封环22的内侧壁部222，一部分导电杆232电性连接于电子发射端31，剩余的导电杆232电性连接于电子束约束组件4。密封盘231对管壳1内的真空和管壳1内的非真空进行密封隔离。

为了使所述旋转阳极7的散热、导热效果更好，所述靶面层74的材料为钨、钼、铑、铼、金、银、铜、铂、铁、钛、钴和铬中的一种或组合，所述导热层73的材料为金刚石、高导热陶瓷中的一种或组合；所述热沉积盘72的材料为石墨、玻璃碳中的一种或组合。

综上所述，本发明提供一种高能微焦点X射线管，兼具大功率密度、散热快、X射线产额高、X射线出束角大、亮度高、FOD更小的特点。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种高能微焦点X射线管，其特征在于，包括：

管壳（1），管壳（1）的管腔（11）形成真空环境；

阴极绝缘端封组件（2），阴极绝缘端封组件（2）设于管壳（1）的一端，阴极绝缘端封组件（2）具有电性插接结构；

阴极组件（3），阴极组件（3）设于阴极绝缘端封组件（2）上并且位于所述管腔（11）中，阴极组件（3）电性连接于所述电性插接结构；

电子束约束组件（4），电子束约束组件（4）同轴设置于阴极组件（3）的电子发射端（31），电子束约束组件（4）电性连接于所述电性插接结构；

阳极绝缘端封组件（5），阳极绝缘端封组件（5）设于管壳（1）的另一端；

高速轴承组件（6），高速轴承组件（6）包括设于阳极绝缘端封组件（5）的轴承定子（61）以及转动套设于轴承定子（61）的轴承套管（62），轴承套管（62）相对于轴承定子（61）的转速不低于3000转/分钟；

旋转阳极（7），旋转阳极（7）包括阳极柄（71）、热沉积盘（72）、导热层（73）以及靶面层（74），阳极柄（71）的一端同轴设置于轴承套管（62），热沉积盘（72）同轴设置于阳极柄（71）的另一端，导热层（73）成型于热沉积盘（72）背向阳极柄（71）的端面，靶面层（74）成型于导热层（73），热沉积盘（72）的最大直径不低于70mm，导热层（73）厚度为100-2000μm，靶面层（74）的厚度为5-30μm，导热层（73）由高热导率材料制成，热沉积盘（72）由高热容量材料制成；

其中，所述旋转阳极（7）为反射靶结构，靶面层（74）的斜面与阳极柄（71）的轴线之间的夹角为不大于30度，电子束约束组件（4）的轴线与靶面层（74）的斜面之间的夹角不大于10度，由电子发射端（31）产生的电子通过电子束约束组件（4）的多级约束作用，在靶面层（74）上产生直径为1-9μm的X射线焦斑，将电子发射端（31）沿阳极柄（71）轴线在靶面层（74）的投影位置记为F1点，将所述X射线焦斑中心点在靶面层（74）的位置记为F2点，F2点和阳极柄（71）轴线之间的距离大于F1点和阳极柄（71）轴线之间的距离。

2.根据权利要求1所述的高能微焦点X射线管，其特征在于：所述电子束约束组件（4）包括罩住电子发射端（31）的组件外壳（41），组件外壳（41）具有对齐于电子发射端（31）的发射开口（411），组件外壳（41）内设有依次同轴设置的第一栅极（42）、第二栅极（43）、第一聚焦电极（44）以及第二聚焦电极（45），第一栅极（42）同轴对齐于电子发射端（31）；电子发射端（31）和第一栅极（42）之间、第一栅极（42）和第二栅极（43）之间、第二栅极（43）和第一聚焦电极（44）之间以及第一聚焦电极（44）和第二聚焦电极（45）之间均夹设有绝缘支撑体。

3.根据权利要求2所述的高能微焦点X射线管，其特征在于：所述电子发射端（31）包括发射端外壳（311）以及设于发射端外壳（311）内的电子发射头（312），发射端外壳（311）位于组件外壳（41）内并且通过耳板（313）连接于组件外壳（41）。

4.根据权利要求1所述的高能微焦点X射线管，其特征在于：所述导热层（73）通过钎焊工艺附着到热沉积盘（72），所述靶面层（74）通过磁控溅射或蒸镀工艺附着到导热层（73）。

5.根据权利要求1所述的高能微焦点X射线管，其特征在于：所述阴极绝缘端封组件（2）包括密封管（21）、密封环（22）以及电性接插件（23），密封管（21）的一端密封插接于管壳（1）的一端，密封环（22）的横截面呈凹槽形，密封环（22）包括凹槽底部（221）、成型于凹槽底部（221）径向内侧的内侧壁部（222）以及成型于凹槽底部（221）径向外侧的外侧壁部（223），密封环（22）的凹槽底部（221）、外侧壁部（223）均密封连接于密封管（21）的另一端，内侧壁部（222）密封连接于电性接插件（23）的外周沿。

6.根据权利要求5所述的高能微焦点X射线管，其特征在于：所述阴极组件（3）还包括悬臂（32），悬臂（32）的一端呈套管状以固定套设于密封环（22），悬臂（32）的另一端具有卡凸（321），卡凸（321）与电子束约束组件（4）卡接固定。

7.根据权利要求6所述的高能微焦点X射线管，其特征在于：所述悬臂（32）上设有允许电极连接线穿设的避让开口（322）。

8.根据权利要求6所述的高能微焦点X射线管，其特征在于：所述悬臂（32）包括固定臂（323）和摆动臂（324），固定臂（323）的一端呈套管状以固定套设于密封环（22），摆动臂（324）通过一角度调节器（325）可转动地连接设置在固定臂（323）的另一端，摆动臂（324）上设有所述电子束约束组件（4）。

9.根据权利要求5所述的高能微焦点X射线管，其特征在于：所述电性接插件（23）包括密封盘（231）以及密封穿设于密封盘（231）的多个导电杆（232），密封盘（231）的外周沿密封连接于密封环（22）的内侧壁部（222），一部分导电杆（232）电性连接于电子发射端（31），剩余的导电杆（232）电性连接于电子束约束组件（4）。

10.根据权利要求1所述的高能微焦点X射线管，其特征在于：所述靶面层（74）的材料为钨、钼、铑、铼、金、银、铜、铂、铁、钛、钴和铬中的一种或组合，所述导热层（73）的材料为金刚石、高导热陶瓷中的一种或组合；所述热沉积盘（72）的材料为石墨、玻璃碳中的一种或组合。