一体化X射线源制造技术

本文公开了一种X射线源(201，1201，1301，1401,1501，1601,1701)，包括：在第一衬底(210)的凹部(215)中的阴极(212)；所述凹部(215)的侧壁上的对电极(220)，其被配置为引起所述阴极(212)的电子的场发射；以及金属阳极(240)，其被配置为接收从所述阴极(212)发射的电子并从电子在所述方法阳极(240)上的碰撞发射X射线。

Integrated X-ray source

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一体化X射线源
本专利技术涉及集成在芯片上的X射线源。
技术介绍
X射线萤光法(XRF)是从诸如暴露于高能X射线或伽马射线的材料激发出的特征萤光X射线。如果原子暴露于具有大于电子电离势的光子能量的X射线或伽马射线，那么该原子内层轨道上的电子可被逐出，从而在内层轨道上留下空位。当原子外层轨道上的电子弛豫来填充内层轨道上的空位时，发射了X射线(萤光X射线或二次X射线)。所发射的X射线具有等于外层轨道与内层轨道电子之间能差的光子能量。对于给定原子，可能弛豫的数量受到限制。如在图1A中示出的，当L轨道上的电子弛豫填充K轨道上的空位(L→K)时，萤光X射线叫作Kα。来自M→K弛豫的萤光X射线叫作Kβ。如在图1B中示出的，来自M→L弛豫的萤光X射线叫作Lα，等等。分析萤光X射线谱可以识别样品中的元素，因为每个元素具有特征能量轨道。萤光X射线可以通过对光子能量分类(能量色散分析)或通过分离萤光X射线的波长(波长色散分析)来分析。每个特征能量峰的强度直接与样品中每个元素的含量有关。比例计数器或各种类型的固态检测器(PIN二极管、Si(Li)、Ge(Li)、硅漂移检测器SDD)可在能量色散分析中使用。这些检测器基于相同原理：入射X射线光子使大量检测器原子电离，其中产生的载流子数量与入射X射线光子的能量成比例。收集载流子且对它们计数以确定入射X射线光子的能量，并且对下一个入射X射线光子重复该过程。在检测到许多X射线光子后，可通过对X射线光子数目(作为它们能量的函数)计数来编制光谱。由于一个入射X射线光子产生的载流子必须在下一个入射X射线光子撞击检测器之前被收集，因此这些检测器的速度受到限制。波长色散分析典型地使用光电倍增器。单波长的X射线光子从入射X射线单色器选择并送入光电倍增器。当各个X射线光子通过光电倍增器时，光电倍增管对其计数。计数器是包含可被X射线光子电离的气体的腔室。相对于导电腔壁，中心电极(典型地)以+1700V充电，并且每个X射线光子触发跨越该场域的脉冲式级联电流。信号被放大并且变换成累积数字计数。这些计数用于确定具有所选单波长的X射线强度。
技术实现思路
本专利技术公开了一种X射线源，包括：在第一衬底的凹部中的阴极；所述凹部的侧壁上的对电极，被配置为引起电子从阴极的场发射；以及金属阳极，其被配置为接收从所述阴极发射的电子，并从所述电子在方法阳极上的撞击发射X射线。根据实施例，所述阴极包括多个碳纳米管。根据实施例，所述对电极是围绕所述侧壁的连续环或点线环。根据实施例，所述X射线源还包括在所述对电极和所述金属阳极之间的屏蔽电极，屏蔽电极被配置为排斥来自金属阳极的电子。根据实施例，所述屏蔽电极是围绕所述侧壁的连续环或点线环。根据实施例，第一衬底包括硅或氧化硅。根据实施例，金属阳极包括一种或多种金属，其选自包含钨、钼、铼、铜及其组合的组群。根据实施例，所述X射线源还包括结合到第一衬底的第二衬底，其中所述第二衬底覆盖所述凹部。根据实施例，金属阳极由第二衬底支持。根据实施例，金属阳极位于第二衬底的面对阴极的一侧上。根据实施例，阴极包括碳纳米管阵列。本文公开了一种包括下列各项的系统：多个上述X射线源中的任一个、多个X射线检测器，其中X射线源和X射线检测器交替设置；X射线屏蔽件，其被配置为防止来自X射线源的X射线直接到达X射线检测器。根据实施例，X射线屏蔽件是在X射线检测器和X射线源之间的材料层。根据实施例，所述材料层包括钨(W)或铅(Pb)。根据实施例，所述材料层的厚度为1.5-2mm。本文公开了一种包括任何上述的X射线源和X射线检测器的系统，其中，所述系统配置用于对人体胸部或腹部进行X射线照相。本文公开了一种包括任何上述的X射线源和X射线检测器的系统，其中，所述系统配置用于对人的嘴部进行X射线照相。本文公开了一种货物扫描或非侵入性检查(NII)系统，其包括任何上述的X射线源和X射线检测器，其中，所述货物扫描或非侵入性检查系统被配置成基于背散射X射线来形成图像。本文公开了一种货物扫描或非侵入性检查(NII)系统，其包括任何上述的X射线源和X射线检测器，其中，所述货物扫描或非侵入性检查(NII)系统被配置成基于通过穿过被检查的物体的X射线来形成图像。本文公开了一种包括任何上述的X射线源和X射线检测器的全身扫描系统。本文公开了一种X射线计算机断层扫描(CT)系统，其包括任何上述的X射线源和X射线检测器。本文公开了一种适于相衬X射线成像(PCI)的系统，所述系统包括任何上述的X射线源和X射线检测器。本文公开了一种包含任何上述的X射线源的电子显微镜。本文公开了一种包括任何上述的X射线源的辐射剂量计量仪。本文公开了一种包括任何上述的X射线源1的元素分析仪。本文公开了一种适用于检测X射线荧光(XRF)的系统，所述系统包括任何上述的X射线源和X射线检测器。【附图说明】图1A和图1B示意性地示出了XRF的机制。图2A示意性地示出了根据实施例的适于XRF的系统。图2B示意性地示出了根据实施例的图2A系统的俯视图。图2C示意性地示出了根据实施例的图2A系统的俯视图。图3A示意性地示出了根据实施例的图2A系统的X射线源的俯视图。图3B示意性地示出了根据实施例的图2A系统的X射线检测器的俯视图。图4示意性地示出了根据实施例的X射线源的X射线产生器的截面图。图5A示意性地示出了根据实施例的沿着图4中A-A'切线的朝向X射线产生器横截面的俯视图。图5B示意性地示出了根据另一实施例的沿着图4中AA'切线的朝向X射线产生器横截面的俯视图。图6A示意性地示出了根据实施例的沿着图4中B-B'切线的朝向X射线产生器横截面的俯视图。图6B示意性地示出了根据另一实施例的沿着图4中B-B'切线的朝向X射线产生器横截面的俯视图。图7示意性地示出了根据实施例的可与X射线源一起使用的X射线检测器。图8示意性地示出了根据实施例的检测器的方框图。图9A示意性地示出了根据实施例的检测器的横截面图。图9B示意性地示出了根据实施例的检测器的详细横截面视图。图9C示意性地示出了根据实施例的检测器的备选详细横截面视图。图10A和图10B各自示意性地示出了根据实施例的检测器的电子系统的部件图。图11示意性地示出了流过电触点的电流的时间变化(上曲线)，其由入射到与该电触点关联的像素上的X射线光子所产生的载流子引起，以及该电触点电压的对应时间变化(下曲线)。图12示出了根据实施例的对于图7中的步骤151的示例流程图。图13示意性地示出了根据实施例的由暗电流引起的电触点电压的时间变化。图14示意性地示出了根据实施例的适于相衬X射线成像(PCI)的系统。图15示意性地示出了根据实施例的适于相衬X射线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种X射线源，包括：/n在第一衬底的凹部中的阴极；/n在所述凹部的侧壁上的对电极，其被配置成引起所述阴极的电子的场发射；以及/n金属阳极，该金属阳极被配置成接收从所述阴极发射的电子，并且从所述电子在方法阳极上的撞击发射X射线。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种X射线源，包括：
在第一衬底的凹部中的阴极；
在所述凹部的侧壁上的对电极，其被配置成引起所述阴极的电子的场发射；以及
金属阳极，该金属阳极被配置成接收从所述阴极发射的电子，并且从所述电子在方法阳极上的撞击发射X射线。


2.根据权利要求1所述的X射线源，其中，所述阴极包括多个碳纳米管。


3.根据权利要求1所述的X射线源，其中，所述对电极是围绕所述侧壁的连续环或点线环。


4.根据权利要求1所述的X射线源，还包括在所述对电极和所述金属阳极之间的屏蔽电极，所述屏蔽电极被配置成排斥面对所述金属阳极的电子。


5.根据权利要求4所述的X射线源，其中，所述屏蔽电极为围绕所述侧壁的连续环或点线环。


6.根据权利要求1所述的X射线源，其中，所述第一衬底包括硅或氧化硅。


7.根据权利要求1所述的X射线源，其中，所述金属阳极包括从由钨、钼、铼、铜及其组合组成的组群中选取的一种或多种金属。


8.根据权利要求1所述的X射线源，还包括结合到所述第一衬底的第二衬底，其中所述第二衬底覆盖所述凹部。


9.根据权利要求8所述的X射线源，其中，所述金属阳极由所述第二衬底支持。


10.根据权利要求9所述的X射线源，其中，所述金属阳极位于所述第二衬底的远离所述阴极的一侧。


11.根据权利要求1所述的X射线源，其中，所述阴极包括碳纳米管阵列。


12.一种系统，包括：
多个根据权利要求1-11中任一项所述的X射线源，
多个X射线检测器，其中，所述X射线源和所述X射线检测器交替排列；
X射线屏蔽件，该X射线屏蔽件被配置成防止来自所述X射线源的X射线直接到达所述X射线检测器。


13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述X射线屏蔽件是所述X射线检测器与所述X射线源之间的材...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹培炎，刘雨润，
申请(专利权)人：深圳帧观德芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44