一种可控阵列式场发射X射线源装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种可控阵列式场发射X射线源装置，包括封装在外壳内部的场发射电子源部分、X射线源部分以及在外壳外部的测量系统。场发射电子源部分包括阵列式阴极、载有用于控制阵列式阴极发射电子密度和区域的IC芯片的PCB板、网状栅极。PCB板正面设有若干金属凸点，阵列式阴极置于网状栅极的后方并通过金属凸点与PCB板电路相连。通过金属凸点与阵列式阴极相连接，增加了阵列式阴极的散热面积，提高了散热效率，保证了场发射电子源的稳定性。

A controllable array field emission X-ray source

【技术实现步骤摘要】
一种可控阵列式场发射X射线源装置
本技术涉及场发射器件领域，尤其涉及一种可控阵列式场发射X射线源装置。
技术介绍
场发射由于具有操作温度低、没有时间延迟且功耗低等诸多优点而成为一种非常有效的电子发射方式，近年来对其理论和技术的研究越来越深入，其应用领域也越来越广泛。因此场发射阴极研制的X射线源具有发射可控，零时间响应等优势。场发射需要较大的电场强度去抑制阴极表面势垒，这要求驱动电源一方面要有较高的输出电压，另一方面随着CT的发展，实现了X射线源在时间上和空间上的可编程发射，形成一个多点发射的X射线源阵列。目前场发射器件的散热性能不好，大电流密度下产生热击穿的概率比较大，因此场发射电子源的稳定性较差。
技术实现思路
专利技术目的：针对上述现有技术，提出一种可控阵列式场发射X射线源装置，提高装置的散热效率，保证场发射电子源的稳定性。技术方案：一种可控阵列式场发射X射线源装置，包括封装在外壳内部的场发射电子源部分、X射线源部分以及在外壳外部的测量系统；其中，所述场发射电子源部分包括阵列式阴极、载有用于控制阵列式阴极发射电子密度和区域的IC芯片的PCB板、网状栅极；所述IC芯片置于PCB板背面，并通过数据线与计算机相连；所述PCB板正面设有若干金属凸点，所述阵列式阴极置于网状栅极的后方并通过所述金属凸点与PCB板电路相连，所述网状栅极与地线相连；所述X射线部分包括铜靶、铍窗口、高压电源，所述铜靶和铍窗口固定在外壳上，所述铜靶与高压电源相连；所述测量系统包括X射线探测器、放大器、示波器，所述X射线探测器设置于所述铍窗口外侧，并与放大器相连，所述放大器与示波器相连，所述示波器还连接所述计算机。进一步的，所述阵列式阴极为多孔结构，每个孔与所述金属凸点对应连接，金属凸点的前端部嵌入孔中。进一步的，所述高压电源为电压在0～50KV可控电源。有益效果：相比现有技术的阵列式阴极直接连接PCB板电路的相应引脚，本场发射X射线源装置采用金属凸点连接阵列式阴极和PCB板，通过一个半球形金属节点与网格状阵列式阴极的各孔连接，在实现单孔发射或区域发射的同时起到散发焦耳热的作用。具体原理是，由于场致电子发射是在高场强、高真空的条件下进行，通过隧道效应使电子穿过势垒发射，逸出电子轰击阳极会产生离子，离子和电子不断的轰击冷阴极材料，特别是在大电流情况下，轰击产生了非常多的焦耳热，这些焦耳热若不能及时耗散，将导致热击穿，使得器件失效。本装置的金属凸点与阵列式阴极相连接，增加了阵列式阴极的散热面积，提高了散热效率，保证了场发射电子源的稳定性。附图说明图1是本技术的结构图示意图；图2是阵列式阴极的剖面图；图3是阵列式阴极的单孔结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本技术做更进一步的解释。如图1所示，一种可控阵列式场发射X射线源装置，包括封装在外壳7内部的场发射电子源部分、X射线源部分以及在外壳7外部的测量系统。其中，场发射电子源部分包括阵列式阴极1、载有用于控制阵列式阴极1发射电子密度和区域的IC芯片2的PCB板3、网状栅极4。IC芯片2置于PCB板3背面，并通过数据线与计算机5相连，IC芯片2还连接有电源。PCB板正面设有若干金属凸点6，阵列式阴极1置于网状栅极4的后方并通过金属凸点6与PCB板上的电路相连，网状栅极4与地线相连.X射线部分包括铜靶8、铍窗口9、高压电源，铜靶8和铍窗口9固定在外壳7上，铜靶8与高压电源相连。压电源为电压在0～50KV可控电源。测量系统包括X射线探测器10、放大器11、示波器12，X射线探测器10设置于铍窗口9外侧，并与放大器11相连，放大器11与示波器12相连，示波器12还连接计算机5。本实施例中，高压电源选用恒博高压HB-Z103型，阵列式阴极1采用自制硅微通道板基器件Si-MCP，计算机采用联想E470，X射线探测器选用先锋科技HR-25-X-Ray，PA-210/230型前端放大器，示波器选用安捷伦86100A；IC芯片和PCB板均为现有技术，均可从市场购得，并能够根据相应产品手册进行电路设计和连接。本装置的金属凸点6与阵列式阴极1相连接，如图2、图3所示，阵列式阴极1为多孔结构，其整体高度为200微米，单个孔为变长10微米的正方形，孔壁厚度为3微米，每个孔与金属凸点6连接，具体是金属凸点6的前端部分嵌入阵列式阴极1的每个孔内。金属凸点连接阵列式阴极和PCB板，增加了阵列式阴极的散热面积，在实现单孔发射或区域发射的同时起到散发焦耳热的作用，提高了散热效率，保证了场发射电子源的稳定性。本技术的场发射X射线源装置，运行和维护方便，技术人员可以通过计算机对阵列式阴极的发射点进行控制，从而控制电子源发射的区域和强度，实现多点电子发射，从而获得多光束X射线源。以上所述仅是本技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可控阵列式场发射X射线源装置，其特征在于，包括封装在外壳内部的场发射电子源部分、X射线源部分以及在外壳外部的测量系统；/n其中，所述场发射电子源部分包括阵列式阴极、载有用于控制阵列式阴极发射电子密度和区域的IC芯片的PCB板、网状栅极；所述IC芯片置于PCB板背面，并通过数据线与计算机相连；所述PCB板正面设有若干金属凸点，所述阵列式阴极置于网状栅极的后方并通过所述金属凸点与PCB板电路相连，所述网状栅极与地线相连；/n所述X射线部分包括铜靶、铍窗口、高压电源，所述铜靶和铍窗口固定在外壳上，所述铜靶与高压电源相连；/n所述测量系统包括X射线探测器、放大器、示波器，所述X射线探测器设置于所述铍窗口外侧，并与放大器相连，所述放大器与示波器相连，所述示波器还连接所述计算机。/n

【技术特征摘要】
1.一种可控阵列式场发射X射线源装置，其特征在于，包括封装在外壳内部的场发射电子源部分、X射线源部分以及在外壳外部的测量系统；
其中，所述场发射电子源部分包括阵列式阴极、载有用于控制阵列式阴极发射电子密度和区域的IC芯片的PCB板、网状栅极；所述IC芯片置于PCB板背面，并通过数据线与计算机相连；所述PCB板正面设有若干金属凸点，所述阵列式阴极置于网状栅极的后方并通过所述金属凸点与PCB板电路相连，所述网状栅极与地线相连；
所述X射线部分包括铜靶、铍窗口、高压电源，所述铜靶和铍窗口固...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴大军，陈玉尧，张向，张磊，钱斌，
申请(专利权)人：常熟理工学院，
类型：新型
国别省市：江苏;32