CN118263070A - 冷阴极x射线管的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种冷阴极X射线管的制备方法。所述方法包括：将经过性能优化的巴基纸裁切成所需的具有特定形状的结构；将裁切成具有特定形状的巴基纸与金属或合金组成的基片进行可靠连接，并通过固定组装的方式形成阴极组件；将所述阴极组件按照X射线管对于电子发射的要求进行组装，形成阴极发射体；将组装好的阴极发射体装配至阴极槽，并与阳极靶材一起密封在外壳中，形成冷阴极X射线管。本发明能够提高X射线管的使用寿命，提升可靠性和稳定性，且更易于散热；而且能够承受更高的电场力，从而产生更高剂量的X射线。
Description
技术领域
本发明涉及X射线管技术领域，尤其涉及一种冷阴极X射线管的制备方法。
背景技术
X射线管是工作在高电压下的真空二极管，其包含两个电极：一个是用于发射电子的灯丝，作为阴极；另一个是用于接受电子轰击的靶材，作为阳极。两极均被密封在高真空的玻璃或陶瓷外壳内。X射线管供电部分至少包含有一个使灯丝加热的低压电源和一个给两极施加高电压的高压发生器。当灯丝通过足够的电流使其产生电子云，且有足够的电压（千伏等级）加在阳极和阴极间，使得电子云被拉往阳极。此时阴极产生的电子以高能高速的状态撞击阳极靶材，高速电子到达靶面，运动突然受到阻止，其动能的一小部分便转化为辐射能，以X射线的形式放出。
目前，X射线管的阴极通常采用碳纳米管以如下两种方式形成：1、在基底上直接生长碳纳米管；2、在基底上沉积碳纳米管。
上述两种方式存在如下缺陷：
对于方式1，当场致发射时，受到强电场力，容易被拔出而损坏；
对于方式2，当场致发射时，发射电流过大会导致发射体过热，容易造成熔断。
发明内容
本发明提供的冷阴极X射线管的制备方法，采用该方法制备出的冷阴极X射线管，使用寿命较长，可靠性和稳定性较高，且更易于散热；而且能够承受更高的电场力，从而产生更高剂量的X射线。
第一方面，本发明提供一种冷阴极X射线管的制备方法，包括：
将经过性能优化的巴基纸裁切成所需的具有特定形状的结构；
将裁切成具有特定形状的巴基纸与金属或合金组成的基片进行可靠连接，并通过固定组装的方式形成阴极组件；
将所述阴极组件按照X射线管对于电子发射的要求进行组装，形成阴极发射体；
将组装好的阴极发射体装配至阴极槽，并与阳极靶材一起密封在外壳中，形成冷阴极X射线管。
可选地，所述性能优化包括：采用高温处理的方式进行性能优化。
可选地，所述高温处理的方式包括直接加热的方式或者间接加热的方式，所述间接加热的方式包括激光、高温、电炉或感应加热。
可选地，所述将经过性能优化的巴基纸裁切成所需的具有特定形状的结构包括：通过机械裁切或激光裁切的方式，将经过性能优化的巴基纸裁切成所需的具有特定形状的结构。
可选地，所述特定形状包括梳状、锯齿状、条带状或波纹状。
可选地，在所述将经过性能优化的巴基纸裁切成所需的具有特定形状的结构之前，所述方法还包括：
在巴基纸中添加具有低功函数的材料。
可选地，所述具有低功函数的材料包括以下材料中的至少一种：氧化钡、氧化铯、氧化钪、氧化钇、硼化镧、碳化铪和碳化钽。
可选地，所述在巴基纸中添加具有低功函数的材料包括：通过镀膜原位反应或者采用直接物理沉积和/或化学沉积的方式，在巴基纸中添加具有低功函数的材料，以便与巴基纸形成良好复合。
本发明实施例提供的冷阴极X射线管的制备方法，采用上述方法利用巴基纸制成的阴极，碳纳米管之间的作用力更强，不容易拔出而损坏，X射线管的使用寿命更长，可靠性和稳定性更高，更易于散热；能够承受更高的电场力，从而产生更高剂量的X射线。
附图说明
图1为本发明一实施例冷阴极X射线管的制备方法的流程图；
图2为本发明一实施例冷阴极X射线管的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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在没有做出创造性劳动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。
本发明实施例提供一种冷阴极X射线管的制备方法，如图1所示，所述方法包括：
步骤S11、将经过性能优化的巴基纸裁切成所需的具有特定形状的结构。
由于直接制备的巴基纸中，碳纳米管的性能较差，因为碳纳米管需要经过化学或机械处理，导致碳纳米管会出现较多的缺陷或功能基团，用来作为电子发射源时会导致发射稳定性和可靠性较差。所以需要采取一些措施对碳纳米管进行性能优化，以提高碳纳米管质量。本实施例采用了高温处理的方式进行性能优化，使得碳纳米管中存在的缺陷可以在高温下得到较好的去除或者修复，功能基团得以清除干净，从而得到具有优异性能的巴基纸发射体。
其中，高温处理的方式可以为直接加热的方式，或者间接加热的方式，例如激光、高温、电炉、感应加热等方式。
具体地，可以通过机械裁切或激光裁切等方式，将经过性能优化的巴基纸裁切成所需的具有特定形状的结构。
其中，所述特定形状可以为梳状、锯齿状、条带状、波纹状等形状。
步骤S12、将裁切成具有特定形状的巴基纸与金属或合金组成的基片进行可靠连接，并通过固定组装的方式形成阴极组件。
步骤S13、将所述阴极组件按照X射线管对于电子发射的要求进行组装，形成阴极发射体。
步骤S14、将组装好的阴极发射体装配至阴极槽，并与阳极靶材一起密封在外壳中，形成冷阴极X射线管。
进一步地，还可以在巴基纸中添加氧化钡、氧化铯、氧化钪、氧化钇、硼化镧、碳化铪、碳化钽等具有低功函数的材料，以降低巴基纸阴极发射体的功函数。具体地，可以通过镀膜原位反应或者直接物理沉积和/或化学沉积，将上述材料与巴基纸形成良好复合。
本发明实施例提供的冷阴极X射线管的制备方法，采用上述方法利用巴基纸制成的阴极，碳纳米管之间的作用力更强，不容易拔出而损坏，X射线管的使用寿命更长，可靠性和稳定性更高，更易于散热；能够承受更高的电场力，从而产生更高剂量的X射线。
本发明实施例提供一种冷阴极X射线管，如图2所示，所述冷阴极X射线管包括：所述冷阴极X射线管包括：壳体11，以及位于壳体11内部的巴基纸阴极发射体12和阳极靶材13，所述壳体11内部为高真空状态，所述巴基纸阴极发射体12采用基于碳纳米管制备而成的巴基纸为材料；所述巴基纸阴极发射体12在外加电场的作用下场致发射产生电子并轰击所述阳极靶材13，以产生X射线。
本发明实施例提供的冷阴极X射线管，采用巴基纸制成的阴极发射体，密度高，碳纳米管之间的作用力强，不容易拔出而损坏，X射线管的使用寿命更长，可靠性和稳定性更高，更易于散热；而且能够承受更高的电场力，从而产生更高剂量的X射线。
进一步地，所述巴基纸中还添加有氧化钡、氧化铯、氧化钪、氧化钇、硼化镧、碳化铪、碳化钽等具有低功函数的材料，以降低巴基纸阴极发射体的功函数。
进一步地，所述巴基纸阴极材料中，碳纳米管之间填充有其它具有高导热和高导电性能的材料，以进一步提升碳纳米管之间的相互作用力，更加易于散热。可选地，所述具有高导热和高导电性能的材料通过液相沉积、气相沉积或固相复合的方式填充于所述巴基纸阴极材料的碳纳米管之间。
其中，液相沉积可采用一些高分子体系，气相沉积采用通常的烷炔烃或者醇酮醚等的气相形态实现；或者采用沥青等高含碳量准固态材料与巴基纸相复合。
可选地，所述具有高导热和高导电性能的材料包括以下材料中的至少一种：石墨、石墨烯、氮化硼、铜、银、金刚石、碳化硅、蓝宝石和氮化铝。
所述阴极根据所需形状，通过对经过性能优化的巴基纸裁切而成。
本发明实施例还提供一种CT扫描仪，所述CT扫描仪包括如上所述的冷阴极X射线管。
所述CT扫描仪可以应用于医疗、安检、工业产品检测等领域，但不仅限于此。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种冷阴极X射线管的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
将经过性能优化的巴基纸裁切成所需的具有特定形状的结构；
将裁切成具有特定形状的巴基纸与金属或合金组成的基片进行可靠连接，并通过固定组装的方式形成阴极组件；
将所述阴极组件按照X射线管对于电子发射的要求进行组装，形成阴极发射体；
将组装好的阴极发射体装配至阴极槽，并与阳极靶材一起密封在外壳中，形成冷阴极X射线管。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述性能优化包括：采用高温处理的方式进行性能优化。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述高温处理的方式包括直接加热的方式或者间接加热的方式，所述间接加热的方式包括激光、高温、电炉或感应加热。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将经过性能优化的巴基纸裁切成所需的具有特定形状的结构包括：通过机械裁切或激光裁切的方式，将经过性能优化的巴基纸裁切成所需的具有特定形状的结构。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述特定形状包括梳状、锯齿状、条带状或波纹状。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述将经过性能优化的巴基纸裁切成所需的具有特定形状的结构之前，所述方法还包括：
在巴基纸中添加具有低功函数的材料。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述具有低功函数的材料包括以下材料中的至少一种：氧化钡、氧化铯、氧化钪、氧化钇、硼化镧、碳化铪和碳化钽。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述在巴基纸中添加具有低功函数的材料包括：通过镀膜原位反应或者采用直接物理沉积和/或化学沉积的方式，在巴基纸中添加具有低功函数的材料，以便与巴基纸形成良好复合。
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