>【附圖說明】
[0032]圖1為本發(fā)明基于碳納米管冷陰極的聚焦型三極結(jié)構(gòu)全封裝X射線球管的外形圖。
[0033]圖2為本發(fā)明基于碳納米管冷陰極的聚焦型三極結(jié)構(gòu)全封裝X射線球管的電子槍組件的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖，說明本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0035]參見圖1，圖中給出的基于碳納米管冷陰極的聚焦型三極結(jié)構(gòu)全封裝X射線球管，包括基于玻璃外殼的真空腔體100、配置在真空腔體100內(nèi)的陽極組件300和電子槍組件200。
[0036]陽極組件300包括位于真空腔體100內(nèi)的陽極金屬罩310和鑲嵌在陽極金屬罩310內(nèi)的用于產(chǎn)生X射線的陽極靶320，陽極金屬罩310通過銅連接柱330引出真空腔體100之外，與所需的電源和散熱系統(tǒng)連接。
[0037]陽極金屬罩310采用采用散熱性好的銅制成，易于散熱。陽極靶320的傾斜角度為12度，厚度為0.1mm，采用鎢制備而成。
[0038]參見圖2，電子槍組件200包括金屬外殼210、構(gòu)成柵極的金屬柵網(wǎng)220、構(gòu)成陰極的陰極基片230、絕緣陶瓷托240、絕緣陶瓷環(huán)片250、陰極基底260以及陰極引線270和柵極引線280組成；在金屬外殼210上開設(shè)有一槍口 211，陰極基片230、金屬柵網(wǎng)220、絕緣陶瓷托240、絕緣陶瓷環(huán)片250、陰極基底260位于金屬外殼210內(nèi)，其中陰極基底260設(shè)置在絕緣陶瓷托240面向槍口211的那一面241上；陰極基片230和絕緣陶瓷環(huán)片250設(shè)置在陰極基底260面向槍口 211的那一面261上，其中，陰極基片230對應(yīng)于槍口 211，絕緣陶瓷環(huán)片250位于陰極基片230的外圍；金屬柵網(wǎng)220設(shè)置在絕緣陶瓷環(huán)片250面向槍口 211的那一面251上并覆蓋陰極基片230。陰極基片230和金屬柵網(wǎng)220分別通過陰極引線270和柵極引線280引出真空腔體100之外。
[0039]陰極基片230為金屬-石墨烯-垂直碳納米管復(fù)合式冷陰極，該金屬-石墨烯-垂直碳納米管復(fù)合式冷陰極具體結(jié)構(gòu)是:在金屬表面生長石墨烯層，然后再在石墨烯層上生長垂直碳納米管陣列。在石墨烯層上生長垂直碳納米管陣列的具體方法是:采用微波等離子體化學(xué)氣相沉淀方法，以180sccm的速率通入微波等離子體氣體H2，碳源氣體CH4為20sccm，在反應(yīng)壓強28mbar、微波輸入頻率2.45GHz且襯底溫度630-640°C，生長l_5min，在金屬-石墨烯上制備長度一致、分布均勻、垂直陣列的碳納米管。
[0040]陰極基片230為圓片結(jié)構(gòu)，直徑為2mm，金屬柵網(wǎng)220選用鉬合金，有良好的耐高溫性，其網(wǎng)孔直徑為ΙΟΟμπι。金屬柵網(wǎng)220與陰極基片230之間的距離為300μπι。金屬柵網(wǎng)220與陽極組件300中的陽極靶320之間的距離為5mm。
[0041]金屬柵網(wǎng)220上的柵極聚焦孔高度為1_，直徑為3_。
[0042]采用PMMA濕法轉(zhuǎn)移將石墨烯轉(zhuǎn)移到既能使陰極表面的電場盡量均勻，又能使電子在柵網(wǎng)處的截獲最小的金屬柵網(wǎng)的表面，得到具有雙層石墨烯的復(fù)合式柵極。
[0043]本發(fā)明應(yīng)用石墨烯和金屬柵網(wǎng)復(fù)合式柵極，降低了柵極驅(qū)動電壓，并通過對柵極結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，實現(xiàn)了電子束聚焦。通過采用動態(tài)電流控制單元，實現(xiàn)了對場發(fā)射電流的控制，獲得了穩(wěn)定的發(fā)射電流。這種冷陰極X射線管的焦點直徑約為1mm，獲得的陽極電流約在ImA以上。用這種X射線管對一些物體進行透視拍照，在陽極電壓50kV，陽極電流1mA，曝光時間Is的情況下，獲得了清晰的透視照片。而且，這種X射線管的制備工藝簡單，具有較低的成本;為推進數(shù)字化冷陰極X射線源有重要意義。
【主權(quán)項】
1.基于碳納米管冷陰極的聚焦型三極結(jié)構(gòu)全封裝X射線球管，包括: 基于玻璃外殼的真空腔體； 配置在所述真空腔體內(nèi)的陽極組件，所述陽極組件通過連接柱引出所述真空腔體之夕卜，與所需的電源和散熱系統(tǒng)連接； 配置在所述真空腔體內(nèi)的電子槍組件，所述電子槍組件中的陰極基片和柵極分別通過陰極引線和柵極引線引出所述真空腔體之外；其特征在于，所述陰極基片為金屬-石墨烯-垂直碳納米管復(fù)合式冷陰極。2.如權(quán)利要求1所述的基于碳納米管冷陰極的聚焦型三極結(jié)構(gòu)全封裝X射線球管，其特征在于，所述金屬-石墨烯-垂直碳納米管復(fù)合式冷陰極具體結(jié)構(gòu)是:在金屬表面生長石墨烯層，然后再在石墨烯層上生長垂直碳納米管陣列。3.如權(quán)利要求2所述的基于碳納米管冷陰極的聚焦型三極結(jié)構(gòu)全封裝X射線球管，其特征在于，所述在石墨烯層上生長垂直碳納米管陣列的具體方法是:采用微波等離子體化學(xué)氣相沉淀方法，以180sccm的速率通入微波等離子體氣體H2，碳源氣體CH4為20sccm，在反應(yīng)壓強28mbar、微波輸入頻率2.45GHz且襯底溫度630-640°C，生長l_5min，在金屬-石墨烯上制備長度一致、分布均勻、垂直陣列的碳納米管。4.如權(quán)利要求1所述的基于碳納米管冷陰極的聚焦型三極結(jié)構(gòu)全封裝X射線球管，其特征在于，所述陽極組件包括位于所述真空腔體內(nèi)的陽極金屬罩和鑲嵌在所述陽極金屬罩內(nèi)的用于產(chǎn)生X射線的陽極靶，所述陽極金屬罩通過連接柱引出所述真空腔體之外，與所需的電源和散熱系統(tǒng)連接。5.如權(quán)利要求4所述的基于碳納米管冷陰極的聚焦型三極結(jié)構(gòu)全封裝X射線球管，其特征在于，所述陽極靶的傾斜角度為12度。6.如權(quán)利要求4所述的基于碳納米管冷陰極的聚焦型三極結(jié)構(gòu)全封裝X射線球管，其特征在于，所述陽極靶的厚度為0.1_。7.如權(quán)利要求4所述的基于碳納米管冷陰極的聚焦型三極結(jié)構(gòu)全封裝X射線球管，其特征在于，所述陽極靶采用鎢制備而成。8.如權(quán)利要求4所述的基于碳納米管冷陰極的聚焦型三極結(jié)構(gòu)全封裝X射線球管，其特征在于，所述陽極金屬罩采用銅制成。9.如權(quán)利要求1所述的基于碳納米管冷陰極的聚焦型三極結(jié)構(gòu)全封裝X射線球管，其特征在于，所述連接柱為銅連接柱。10.如權(quán)利要求1所述的基于碳納米管冷陰極的聚焦型三極結(jié)構(gòu)全封裝X射線球管，其特征在于，所述電子槍組件還包括金屬外殼、構(gòu)成柵極的金屬柵網(wǎng)、絕緣陶瓷托、絕緣陶瓷環(huán)片、陰極基底以及陰極引線和柵極引線組成;在所述金屬外殼上開設(shè)有一槍口，所述陰極基片、金屬柵網(wǎng)、絕緣陶瓷托、絕緣陶瓷環(huán)片、陰極基底位于所述金屬外殼內(nèi)，其中所述陰極基底設(shè)置在所述絕緣陶瓷托面向所述槍口的那一面上;所述陰極基片和所述絕緣陶瓷環(huán)片設(shè)置在所述陰極基底面向所述槍口的那一面上，其中，所述陰極基片對應(yīng)于所述槍口，所述絕緣陶瓷環(huán)片位于所述陰極基片的外圍;所述金屬柵網(wǎng)設(shè)置在所述絕緣陶瓷環(huán)片面向所述槍口的那一面上并覆蓋所述陰極基片。11.如權(quán)利要求10所述的基于碳納米管冷陰極的聚焦型三極結(jié)構(gòu)全封裝X射線球管，其特征在于，所述陰極基片為圓片結(jié)構(gòu)，直徑為2_。12.如權(quán)利要求10所述的基于碳納米管冷陰極的聚焦型三極結(jié)構(gòu)全封裝X射線球管，其特征在于，所述金屬柵網(wǎng)的網(wǎng)孔直徑為ΙΟΟμπι。13.如權(quán)利要求10所述的基于碳納米管冷陰極的聚焦型三極結(jié)構(gòu)全封裝X射線球管，其特征在于，所述金屬柵網(wǎng)與所述陰極基片之間的距離為300μπι。14.如權(quán)利要求10所述的基于碳納米管冷陰極的聚焦型三極結(jié)構(gòu)全封裝X射線球管，其特征在于，所述金屬柵網(wǎng)與所述陽極組件中的陽極之間的距離為5mm。15.如權(quán)利要求10所述的基于碳納米管冷陰極的聚焦型三極結(jié)構(gòu)全封裝X射線球管，其特征在于，所述金屬柵網(wǎng)上的柵極聚焦孔高度為1mm，直徑為3mm。16.如權(quán)利要求10所述的基于碳納米管冷陰極的聚焦型三極結(jié)構(gòu)全封裝X射線球管，其特征在于，在所述金屬柵網(wǎng)上沉積有石墨烯，構(gòu)成一石墨烯和金屬柵網(wǎng)復(fù)合式柵極。
【專利摘要】本發(fā)明公開的基于碳納米管冷陰極的聚焦型三極結(jié)構(gòu)全封裝X射線球管，包括：基于玻璃外殼的真空腔體；配置在真空腔體內(nèi)的陽極組件，陽極組件通過連接柱引出所述真空腔體之外，與所需的電源和散熱系統(tǒng)連接；配置在真空腔體內(nèi)的電子槍組件，電子槍組件中的陰極基片和柵極分別通過陰極引線和柵極引線引出真空腔體之外；其陰極基片為金屬-石墨烯-垂直碳納米管復(fù)合式冷陰極。本發(fā)明中的陰極基片采用利用金屬表面生長石墨烯，然后再在石墨烯上生長垂直碳納米管陣列制備的金屬-石墨烯-垂直碳納米管復(fù)合冷陰極結(jié)構(gòu)，降低碳管與金屬電極之間的接觸電阻，有效改善碳管與金屬直接接觸造成的局部電流密度過大問題，提高冷陰極在大電流密度下的壽命。
【IPC分類】H01J35/14, H01J35/06
【公開號】CN105470078
【申請?zhí)枴緾N201511023782
【發(fā)明人】廖威
【申請人】無錫吉倉納米材料科技有限公司
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年12月29日