一种环形可寻址冷阴极X射线源器件及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种环形可寻址冷阴极X射线源器件，包括呈环状或多边形状的阳极、阴极，阳极包括阳极基板及透射靶薄膜，阴极包括阴极基板、阴极电极、绝缘层、栅极电极及多个低维纳米冷阴极；阴极基板，阴极电极、绝缘层及栅极电极设置在阴极基板的内壁上，绝缘层设置在阴极电极与栅极电极之间；低维纳米冷阴极设置在阴极电极上；透射靶薄膜设置在阳极基板的外壁上；阳极与阴极之间还设置有若干用于绝缘的隔离件。本发明专利技术中的环形可寻址冷阴极X射线源器件能够在没有机械旋转结构的情况下，对物体进行全方位全角度辐照，克服了现有分立式X射线管阵列的成像精度低、控制系统复杂，以及平板X射线源的有限成像角度等问题。线源的有限成像角度等问题。线源的有限成像角度等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种环形可寻址冷阴极X射线源器件及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及X射线源的
，更具体地，涉及一种环形可寻址冷阴极X射线源器件及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]X射线CT成像在科学研究、工业检测、医疗等领域都有重要应用。常见的X射线CT成像设备采用热阴极X射线管来作为光源，因此需要复杂的机械结构来将光源照射人体的不同部位。冷阴极由于具有响应时间更快，体积更小、能耗更低等优点，因此在X射线CT成像中采用冷阴极X射线源作为光源，能够减少设备的机械结构复杂程度以及缩小其体积。
[0003]冷阴极X射线源一般可分为X射线管和平板X射线源两类。目前已有工作报道了采用多个分立的冷阴极X射线管作为CT成像设备的光源，来制备低成本和便携的CT成像设备。然而，关于采用具有可寻址功能的平板X射线源来构建CT成像设备的工作仍未见有报道。后者由于在一个器件中集成了多个能够单独工作的X射线源，因此，具有更高的成像分辨率，更低的X射线剂量，以及更简单的控制系统，从而可进一步提高CT成像的质量以及降低其成本。
[0004]近年来，虽然已有具有可寻址功能的平板冷阴极X射线源的相关技术，例如公开号为CN109256310A的中国专利技术专利，然而，上述现有技术因平板冷阴极X射线源一般制备在平面基板上，因此，其难以在没有可旋转的机械结构帮助下对物体进行全角度全方位辐照，所以仍难以应用在CT成像方面。

技术实现思路

[0005]本专利技术为克服上述现有技术所述的平板冷阴极X射线源难以应用在CT成像方面的问题，提供一种环形可寻址冷阴极X射线源器件及其制备方法和应用，本专利技术中的环形可寻址冷阴极X射线源器件能够在没有机械旋转结构的帮助下，实现对物体的全角度全方位辐照，从而获得CT图像，且结构简单。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种环形可寻址冷阴极X射线源器件，包括呈环状或多边形状的阳极、阴极；所述阴极包括呈环形或多边形的阴极基板、阴极电极、绝缘层、栅极电极及多个用于发射电子的低维纳米冷阴极；所述阳极包括呈环形或多边形的阳极基板及透射靶薄膜；所述阳极基板设置在阴极基板的内侧；所述阴极电极、绝缘层及栅极电极设置在阴极基板的内壁上，所述绝缘层设置在阴极电极与栅极电极之间；所述低维纳米冷阴极设置在阴极电极上；所述透射靶薄膜设置在阳极基板的外壁上；所述阳极与阴极之间还设置有若干用于绝缘的隔离件。
[0007]本专利技术的可寻址冷阴极X射线源器件工作时，在阳极基板的透射靶薄膜端施加高电压，在需要发光的像素点对应的栅极电极和阴极电极处，分别施加高电压和低电压，以产生足够电场发生场电子发射，发射电子轰击到阳极基板上的透射靶薄膜从而产生X射线；其它不需要发光的像素点所对应的栅极电极和阴极电极，由于不是同时处于高电压和低电压
下，因此没有足够电场发射电子。阴极基板、阳极基板皆呈环状或多边形状，从而能够对阳极基板内侧的空间内的任意位置进行X射线的照射，进而达到无需额外的转动装置，也能达到对物体的全角度辐照的效果。
[0008]进一步地，所述阴极基板的材质为玻璃、陶瓷、表面镀有绝缘材质的金属中的一种或两种以上的组合。
[0009]进一步地，所述阴极电极的材质为铬、金、铜、ITO、AZO中的一种。
[0010]进一步地，所述低维纳米冷阴极为氧化锌纳米线、氧化钨纳米线、氧化铜纳米线、硅纳米线、碳纳米管或金属尖锥中的一种。
[0011]进一步地，所述栅极电极为铬、金、铜、ITO、AZO中的一种。
[0012]进一步地，述绝缘层的材质为氧化硅、氧化铝、氮化铝中的一种或两种以上的组合。
[0013]进一步地，所述透射靶薄膜的材质为钨、钼、铜中的一种或两种以上的组合。
[0014]进一步地，所述阳极基板的材质为铍玻璃。
[0015]本专利技术还提供一种环形可寻址冷阴极X射线源器件的制备方法，包括如下步骤：
[0016]S1.清洗阴极基板与阳极基板；
[0017]S2.在阴极基板上制作阴极电极；
[0018]S3.在阴极电极上制作绝缘层；
[0019]S4.在绝缘层上制作栅极电极；
[0020]S5.在阴极电极上制作低维纳米冷阴极；
[0021]S6.在阳极基板上制作透射靶薄膜；
[0022]S7.在阳极基板与阴极基板之间安装隔离件，将阳极基板与阴极基板之间密封，然后将阴极基板与阳极基板之间抽真空。
[0023]本专利技术还提供一种环形可寻址冷阴极X射线源器件的应用，将所述环形可寻址冷阴极X射线源器件应用于CT成像。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0025]通过设置环状或多边形状的阴极基板及样机基板，从而使得阴极电极、低维纳米冷阴极、栅极电极、透射靶薄膜能够围绕待辐照物体周向排列，从而实现对待辐照物体进行全方位全角度的辐照，无需额外的转动装置，实现获得更高质量和更低成本的CT成像；本专利技术还能够在不垂直于中心轴的其它方向上对物体进行更多角度的成像，从而获得更多成像信息。
附图说明
[0026]图1是本专利技术的一种环形可寻址冷阴极X射线源器件实施例的整体结构示意图；
[0027]图2是图1沿A
‑
A线的剖视图；
[0028]图3是本专利技术的一种环形可寻址冷阴极X射线源器件实施例的另一角度的整体结构示意图；
[0029]图4是图3沿B
‑
B线的剖视图；
[0030]图5是本专利技术的一种环形可寻址冷阴极X射线源器件实施例的使用状态示意图；
[0031]图6为本专利技术的一种环形可寻址冷阴极X射线源器件的实施例中制作阴极基板、阴
极电极、低维纳米冷阴极、绝缘层及栅极电极的过程示意图；
[0032]图7为本专利技术的一种环形可寻址冷阴极X射线源器件的实施例中制作阳极基板及透射靶薄膜的过程示意图。
[0033]附图中：1、阴极基板；2、阴极电极；3、低维纳米冷阴极；4、绝缘层；5、栅极电极；6、阳极基板；7、透射靶薄膜；8、隔离件；9、抽气管；10、待辐照物品。
具体实施方式
[0034]附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
[0035]本专利技术实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本专利技术的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”“长”“短”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环形可寻址冷阴极X射线源器件，其特征在于，包括呈环状或多边形状的阳极、阴极；所述阴极包括呈环形或多边形的阴极基板(1)、阴极电极(2)、绝缘层(4)、栅极电极(5)及多个用于发射电子的低维纳米冷阴极(3)；所述阳极包括呈环形或多边形的阳极基板(6)及透射靶薄膜(7)；所述阳极基板(6)设置在阴极基板(6)的内侧；所述阴极电极(2)、绝缘层(4)及栅极电极(5)均设置在阴极基板(1)的内壁上，所述绝缘层(4)设置在阴极电极(2)与栅极电极(5)之间；所述低维纳米冷阴极(3)设置在阴极电极(2)上；所述透射靶薄膜(7)设置在阳极基板(6)的外壁上；所述阳极与阴极之间还设置有若干用于绝缘的隔离件(8)。2.根据权利要求1所述的环形可寻址冷阴极X射线源器件，其特征在于，所述阴极基板(1)的材质为玻璃、陶瓷、表面镀有绝缘材质的金属中的一种或两种以上的组合。3.根据权利要求1所述的环形可寻址冷阴极X射线源器件，其特征在于，所述阴极电极(2)的材质为铬、金、铜、ITO、AZO中的一种。4.根据权利要求1所述的环形可寻址冷阴极X射线源器件，其特征在于，所述低维纳米冷阴极(3)为氧化锌纳米线、氧化钨纳米线、氧化铜纳米线、硅纳米线、碳纳米管或金属尖锥中的一种。5.根据权利要求1所述的环形可寻址冷阴极X射线源器件，其特征在于，所述栅...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈毅聪，陈军，邓少芝，许宁生，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：