冷阴极平板相干X射线源及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种冷阴极平板相干X射线源及其制备方法，包括阳极基板、阴极基板、绝缘隔离体及排气装置；阳极基板包括阳极衬底、阳极导电层及若干个透射靶，阳极导电层的两侧分别为阳极衬底及周期性分布的透射靶；或，阳极基板包括阳极衬底、阳极导电层、透射靶膜层及若干个吸收光栅，阳极衬底的一侧依次设置有阳极导电层和透射靶膜层，另一侧设置有周期性分布的吸收光栅；阴极基板包括阴极衬底及阴极衬底依次设置的阴极导电层、生长源薄膜和纳米冷阴极电子源；阳极导电层与阴极导电层相对平行；绝缘隔离体设置于阳极基板及阴极基板之间，以形成密闭空间。本发明专利技术实施例能够减低工作温度，实现大面积平面发射相干X射线，可广泛应用于电子元器件。于电子元器件。于电子元器件。

【技术实现步骤摘要】
冷阴极平板相干X射线源及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电子元器件，尤其涉及一种冷阴极平板相干X射线源及其制备方法。

技术介绍

[0002]传统的X射线(X
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ray)成像技术普遍利用物体对X射线的吸收衰减特性进行成像，通常要求待测试的物体本身的不同位置及其与周围环境对X射线的吸收系数具有比较明显的差异。由金属等重元素(原子序数大)组成的被测物体使用传统的吸收衰减成像方式可以获得较清晰的图像。而对于如生物软组织等由轻元素(原子序数小)组成的被测物体，由于生物组织不同位置之间的吸收差异较小且轻元素对X射线的吸收很少，因此使用传统吸收衰减成像技术无法获得足够的衬度，不能呈现清晰的图像。
[0003]由于X射线通过轻元素物质获得的相位改变是光强改变的103～105倍，因此X射线相位衬度可以比传统的吸收衰减成像更灵敏。更高的灵敏度使X射线相位衬度成像技术适用于观察轻元素样品的内部结构，因此可以广泛应用于生物、医学、材料科学等众多研究领域，为科学研究、疾病诊断、材料合成等提供强有力的表征手段。X射线相位衬度成像可以将检测范围延伸至轻元素，通过直接或者间接探测X射线穿透被测物体后的相位信息获得被测物体的衬度图像。因此，X射线相位衬度成像及其CT应用具有重要的意义。
[0004]目前，用于相位衬度成像技术的X射线源均为热阴极X射线源，热阴极X射线源存在工作温度高、不易大面积产生相干X射线等。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术实施例的目的是提供一种冷阴极平板相干X射线源及其制备方法，能够减低工作温度，实现大面积平面发射相干X射线。
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供了一种冷阴极平板相干X射线源，包括阳极基板、阴极基板、绝缘隔离体及排气装置；所述阳极基板包括阳极衬底、阳极导电层及若干个透射靶，所述阳极导电层的一侧设置在所述阳极衬底上，所述阳极导电层的另一侧设置有周期性分布的所述透射靶；或，所述阳极基板包括阳极衬底、阳极导电层、透射靶膜层及若干个吸收光栅，所述阳极衬底的一侧依次设置有所述阳极导电层和所述透射靶膜层，所述所述阳极衬底的一侧设置有周期性分布的吸收光栅；所述阴极基板包括阴极衬底、阴极导电层、生长源薄膜和纳米冷阴极电子源，所述阴极衬底上依次设置有所述阴极导电层、所述生长源薄膜及所述纳米冷阴极电子源；所述阳极基板及所述阴极基板相对平行设置，阳极导电层与阴极导电层相对；所述绝缘隔离体设置于所述阳极基板及所述阴极基板之间，以使所述阳极基板及所述阴极基板保持预设的间距且形成密闭空间；所述排气装置设置在所述阳极基板或所述阴极基板，以使所述密闭空间与外界连通；所述排气装置包括排气管、吸气剂腔和低玻粉，所述吸气剂腔内放置有维持真空的吸气剂，所述低玻粉用于密封所述阳极基板、所述阴极基板、所述绝缘隔离体及所述排气装置之间的缝隙。
[0007]可选地，所述阳极基板与所述阴极基板相对的表面间距范围为1mm～100mm。
[0008]可选地，所述阳极衬底或所述阴极衬底的材料包括硅、玻璃、石英、陶瓷、金属或塑料中的任意一种或多种。
[0009]可选地，所述阳极衬底或所述阴极衬底的厚度范围为0.01～50mm。
[0010]可选地，所述阳极导电层或所述阴极导电层的材料包括Cr、Al、Ti、Cu、ITO、IZO、AZO、FTO或LTFO中的任意一种或多种。
[0011]可选地，所述阳极导电层的厚度范围为10～1000nm，所述阴极导电层的厚度范围为0.01～1000μm。
[0012]可选地，所述透射靶或所述透射靶膜层的材料包括钨、钼、铑、银、铜、金、铬、铝、铌、钽或铼中的任意一种或多种，所述透射靶或所述透射靶膜层的厚度范围为1nm～1mm。
[0013]可选地，所述透射靶或所述吸收光栅为线性图形，所述线性图形的单个周期包括一条直线或分布在一条直线上的多个线段，所述直线或所述线段的宽度为1nm～100μm，所述直线或所述线段的长度为10μm～1000mm，所述透射靶或所述吸收光栅的周期占空比为10％～90％。
[0014]可选地，所述冷阴极电子源包括碳纳米管、氧化锌纳米线、氧化铜纳米线、氧化钨纳米线、氧化钼纳米线、氧化铁纳米线、氧化钛纳米线或者氧化锡纳米线中的任意一种或多种。
[0015]第二方面，本专利技术实施例提供了一种冷阴极平板相干X射线源的制备方法，应用于上述的冷阴极平板相干X射线源，包括：
[0016]提供阳极衬底，在所述阳极衬底的第一侧依次制备阳极导电层及若干个周期性分布的透射靶，得到阳极基板；或，提供阳极衬底，在所述阳极衬底的第一侧依次制备阳极导电层及透射靶膜层，并在所述阳极衬底的第二侧制备若干个周期性分布的吸收光栅，得到阳极基板；
[0017]提供阴极衬底，在所述阴极衬底的第一侧依次制备阴极导电层、生长源薄膜和纳米冷阴极电子源，得到阴极基板；
[0018]在阳极基板或阴极基板上制备排气装置；
[0019]将绝缘隔离体设置在阳极基板及阴极基板之间并固定，通过低玻粉密封阳极基板、阴极基板、绝缘隔离体及排气装置之间的缝隙，以形成独立的密封空间；其中，阳极导电层与阴极导电层相对。
[0020]实施本专利技术实施例包括以下有益效果：本实施例中的冷阴极平板相干X射线源包括阳极基板、阴极基板、绝缘隔离体及排气装置，阳极基板可以包括阳极导电层和周期性分布的透射靶，阳极基板还可以包括阳极导电层、透射靶膜层及周期性分布的吸收光栅，阴极基板包括阴极导电层及冷阴极电子源，在阳极导电层施加正高压电位，在阴极导电层施加负高压电位，在阳极基板和阴极基板之间形成均匀分布的电场，冷阴极电子源产生的电子在电场作用下加速成为高能电子并轰击透射靶或透射靶膜层，当高能电子轰击周期性分布的透射靶，在透射靶图形区域产生均匀辐射的相干X射线，当高能电子轰击透射靶膜层后并通过周期性分布的吸收光栅，在吸收光栅以外的区域形成均匀辐射的相干X射线，从而实现在低温情况下，大面积发生相干X射线。
附图说明
[0021]图1是本专利技术实施例提供的一种冷阴极平板相干X射线源的结构示意图；
[0022]图2是本专利技术实施例提供的另一种冷阴极平板相干X射线源的结构示意图；
[0023]图3是本专利技术实施例提供的另一种冷阴极平板相干X射线源的结构示意图；
[0024]图4是本专利技术实施例提供的另一种冷阴极平板相干X射线源的结构示意图；
[0025]图5是本专利技术实施例提供的一种冷阴极平板相干X射线源的制备方法的步骤流程示意图。
具体实施方式
[0026]下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的详细说明。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
[0027]第一方面，本专利技术实施例提供了一种冷阴极平板相干X射线源，包括阳极基板、阴极基板、绝缘隔离体及排气装置；所述阳极基板包括阳极衬底、阳极导电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种冷阴极平板相干X射线源，其特征在于，包括阳极基板、阴极基板、绝缘隔离体及排气装置；所述阳极基板包括阳极衬底、阳极导电层及若干个透射靶，所述阳极导电层的一侧设置在所述阳极衬底上，所述阳极导电层的另一侧设置有周期性分布的所述透射靶；或，所述阳极基板包括阳极衬底、阳极导电层、透射靶膜层及若干个吸收光栅，所述阳极衬底的一侧依次设置有所述阳极导电层和所述透射靶膜层，所述阳极衬底的一侧设置有周期性分布的吸收光栅；所述阴极基板包括阴极衬底、阴极导电层、生长源薄膜和纳米冷阴极电子源，所述阴极衬底上依次设置有所述阴极导电层、所述生长源薄膜及所述纳米冷阴极电子源；所述阳极基板及所述阴极基板相对平行设置，阳极导电层与阴极导电层相对；所述绝缘隔离体设置于所述阳极基板及所述阴极基板之间，以使所述阳极基板及所述阴极基板保持预设的间距且形成密闭空间；所述排气装置设置在所述阳极基板或所述阴极基板，以使所述密闭空间与外界连通；所述排气装置包括排气管、吸气剂腔和低玻粉，所述吸气剂腔内放置有维持真空的吸气剂，所述低玻粉用于密封所述阳极基板、所述阴极基板、所述绝缘隔离体及所述排气装置之间的缝隙。2.根据权利要求1所述的冷阴极平板相干X射线源，其特征在于，所述阳极基板与所述阴极基板相对的表面间距范围为1mm～100mm。3.根据权利要求1所述的冷阴极平板相干X射线源，其特征在于，所述阳极衬底或所述阴极衬底的材料包括硅、玻璃、石英、陶瓷、金属或塑料中的任意一种或多种。4.根据权利要求2所述的冷阴极平板相干X射线源，其特征在于，所述阳极衬底或所述阴极衬底的厚度范围为0.01～50mm。5.根据权利要求1所述的冷阴极平板相干X射线源，其特征在于，所述阳极导电层或所述阴极导电层的材料包括Cr、Al、Ti、Cu、ITO、IZO、AZO、FTO或LTFO中的任意一种或多种。6.根据权利要求1所述的...

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