本发明专利技术提供一种X射线管及X射线微焦斑光源的制备方法，X射线管包括用于发射电子束的阴极和阳极靶，阳极靶包括基底靶层和屏蔽层；屏蔽层覆盖于部分基底靶层表面形成屏蔽区，基底靶层未被屏蔽层覆盖的区域被配置为若干个圆形的微米级发光区；本发明专利技术通过设置屏蔽层以及微米级发光区，当阴极发射的电子束轰击至阳极靶表面上时，屏蔽区屏蔽对应区域的基底靶层对电子束入射的响应，微米级发光区响应于电子束入射而发射X射线，每个微米级发光区直径小于100微米，可以满足X射线同轴相衬成像空间相干性要求，多个微米级发光区同时有效提高光源亮度、提高成像质量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及x射线，尤其涉及一种x射线管及x射线微焦斑光源的制备方法。
技术介绍
1、x射线强大的穿透力使得x射线能够对物体内部成像，x射线成像在医学、工业、安防及生物学等领域有着不可替代的作用。传统的x射线成像是基于吸收的成像方法，即利用物体不同成分对x射线的吸收不同从而形成图像衬度。物体对x射线强度的衰减由其构成的元素决定，原子系数大的元素对x射线吸收强，原子系数低的元素对x射线吸收弱，所以，当仅有原子系数低的元素构成的物体或生物体组织，吸收弱，传统的吸收成像难以对此类物体成像，例如生物体软组织就难以成像。x射线相衬成像是一种全新的x射线成像方法，同现有的吸收成像有不同成像机制。x射线穿透物体是，除有强度衰减外，还会有相位变化，而相位的变化要比强度的变化大近三个数量级，因此在强度变化非常弱的情况下，探测穿过物体x射线的相位变化是一种有效的探测物体内部信息手段。这种探测x射线相位变化的技术就是x射线相衬成像。近十多年来，x射线相衬成像能对弱吸收物体成像，受到了国内外众多研究者的广泛关注。
2、x射线相衬成像有多种技术，同轴相衬是一种成像系统最简单的方法，其成像系统仅需一个空间相干的x射线源和一个探测器构成。
3、在x射线成像系统中，x射线管是一种常用的x射线光源，其结构由阴极、阳极靶和玻璃壳三部分组成。x射线产生的机理为，在真空的x射线管中产生，将阴极加热，使其产生热电子形成电子束进行发射。在x射线管正负极之间的高压加速电子轰击阳极靶，其不到1％的能量转换为x射线，绝大部分的能量则转化为热能。
4、微焦斑x射线管是常用的一种空间相干x射线源，这种光源将电子束聚焦到微米量级，然后轰击金属靶面产生x射线。只有电子束轰击的区域才发射x射线，所以x射线的发光区域也是微米量级，这种光束具有良好的空间相干性。由于电子束轰击的区域太小，电子束束流强度不能过大，否则靶面由于温度过高而损坏，所以现有微米焦点光源不能提供高亮度的x射线光束。
5、如图1所示，普通微焦斑源利用电子聚焦透镜将电子束21聚焦到1-10微米，同时将电子加速到10-120kev的能量，高速的电子束流轰击阳极靶的靶面3，在靶点2处产生轫致辐射，从而产生x射线。由于电子束轰击靶点2直径只有1-10微米左右，同时，电子束99％能量都转换为热量，导致靶的温度非常高。使用过大电子束流，极易造成靶的损坏，这就是普通微焦斑x射线管不能提供高亮度光束的原因。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是：针对现有微焦斑x射线管在x射线相衬成像时的亮度不足，提供一种用于x射线相衬成像的x射线管及x射线微焦斑光源的制备方法。
2、针对以上技术问题本专利技术采用的技术方案是：一种x射线管，包括用于发射电子束的阴极和阳极靶，所述阳极靶包括基底靶层和屏蔽层；
3、所述屏蔽层覆盖于部分所述基底靶层表面形成屏蔽区，所述基底靶层未被所述屏蔽层覆盖区域被配置为若干个独立的微米级发光区，每个所述微米级发光区的最大边缘间距小于等于100μm；
4、当所述阴极发射的电子束轰击至所述阳极靶表面上时，所述屏蔽区屏蔽对应区域的基底靶层对电子束入射的响应，所述微米级发光区响应于电子束入射而发射x射线。
5、进一步地，优选所述屏蔽层上开设有透光微孔，所述透光微孔的延伸方向垂直于所述基底靶层且延伸至露出所述基底靶层，露出的所述基底靶层的表面形成所述微米级发光区，每个所述透光微孔的最大边缘间距小于等于100μm。
6、进一步地，优选所述基底靶层表面沿其高度方向延伸设置有微柱，所述微柱被配置为避开所述屏蔽层设置并露出所述阳极靶表面，所述微柱的表面形成所述微米级发光区，每个所述微柱的直径为小于等于100μm。
7、进一步地，优选所述屏蔽层的制作材料包括铝、碳和硼中的至少一种；和/或，所述基底靶层的制作材料包括钨、铜和钼中的至少一种。
8、进一步地，优选所述屏蔽层的厚度为1-10μm，和/或，所述微米级发光区的最大边缘间距5-50μm小于等于100μm。
9、进一步地，优选所述微米级发光区呈离散分布，每个所述微米级发光区间距大于100微米。
10、进一步地，优选所述阳极靶的靶面与所述x射线的出光方向的夹角为6°至10°。
11、本专利技术还提供一种x射线微焦斑光源的制备方法，包括以下步骤：
12、s1、制备阳极靶：在基底靶层上覆盖屏蔽层，并露出部分基底靶层，基底靶层露出的表面形成微米级发光区；
13、s2、所述阳极靶为倾斜靶，阴极加热产生电子束，电子束倾斜于靶面加速轰击阳极靶，微米级发光区响应电子束入射而发射x射线，使所述阳极靶的靶面与所述x射线的出光方向的夹角为6°至10°，形成x射线微焦斑光源。
14、或，s2、所述阳极靶为垂直靶，阴极加热产生电子束，电子束垂直于靶面加速轰击阳极靶，微米级发光区响应电子束入射而发射x射线，形成x射线微焦斑光源。
15、进一步地，优选在步骤s1中，包括以下步骤：基底靶层上覆屏蔽层，在屏蔽层上开设透光微孔，所述透光微孔垂直延伸至所述基底靶层表面，露出所述基底靶层形成微米级发光区；
16、或，在基底靶层表面沿其高度方向延伸设置微柱，在所述基底靶层上覆盖屏蔽层，并去除所述微柱对应区域的屏蔽层，以露出所述基底靶层，露出的微柱表面形成微米级发光区。
17、进一步地，优选在步骤s1中，微米级发光区最大边缘间距小于等于100μm，任意两个相邻的微米级发光区的最小间隔大于等于100微米。
18、实施本专利技术至少具有以下优异效果：本专利技术在普通阳极靶的基底靶层上形成一个屏蔽层，基底靶层未被屏蔽层覆盖区域被配置为若干个独立的微米级发光区，当高速电子束轰击到该屏蔽层时，不会产生x射线，微米级发光区响应于电子束入射而发射x射线。每个微米级发光区的最大边缘距离小于等于100微米，可以满足x射线同轴相衬成像空间相干性要求，同时，每个微米级发光区相当于一个发光点光源，每个发光点光源亮度等同于一个微焦斑光源，每个发光点光源亮度等同于一个微焦斑光源，发光亮度相对于单个发光点明显增强，本专利技术的x射线管有效提高光源亮度、提高成像质量。其次，降低了空间相干光源复杂度。普通微焦斑光源利用复杂的电子束聚焦系统将电子束聚焦到1-10微米，从而限制x射线发光区域在1-10微米；而本系统利用屏蔽层限制x射线发光区域，降低了对电子束聚焦的要求。
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【技术保护点】
1.一种X射线管，包括用于发射电子束的阴极和阳极靶，其特征在于，所述阳极靶包括基底靶层和屏蔽层；
2.根据权利要求1所述的X射线管，其特征在于，所述屏蔽层上开设有透光微孔，所述透光微孔的延伸方向垂直于所述基底靶层且延伸至露出所述基底靶层，露出的所述基底靶层的表面形成所述微米级发光区，每个所述透光微孔的最大边缘间距小于等于100μm。
3.根据权利要求1所述的X射线管，其特征在于，所述基底靶层表面沿其高度方向延伸设置有微柱，所述微柱被配置为避开所述屏蔽层设置并露出所述阳极靶表面，所述微柱的表面形成所述微米级发光区，每个所述微柱的直径为小于等于100μm。
4.根据权利要求1所述的X射线管，其特征在于，所述屏蔽层的制作材料包括铝、碳和硼中的至少一种；和/或，所述基底靶层的制作材料包括钨、铜和钼中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的X射线管，其特征在于，所述屏蔽层的厚度为1-10μm。
6.根据权利要求1所述的X射线管，其特征在于，所述微米级发光区呈离散分布，任意两个相邻的微米级发光区的最小间隔大于等于100微米。
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p>7.一种X射线微焦斑光源的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：8.根据权利要求7所述的X射线微焦斑光源的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，包括以下步骤：基底靶层上覆屏蔽层，在屏蔽层上开设透光微孔，所述透光微孔垂直延伸至所述基底靶层表面，露出所述基底靶层形成微米级发光区；
9.根据权利要求7所述的X射线微焦斑光源的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，微米级发光区的最大边缘间距小于等于100μm，所述微米级发光区呈离散分布，任意两个相邻的微米级发光区的最小间隔大于等于100微米。
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【技术特征摘要】
1.一种x射线管，包括用于发射电子束的阴极和阳极靶，其特征在于，所述阳极靶包括基底靶层和屏蔽层；
2.根据权利要求1所述的x射线管，其特征在于，所述屏蔽层上开设有透光微孔，所述透光微孔的延伸方向垂直于所述基底靶层且延伸至露出所述基底靶层，露出的所述基底靶层的表面形成所述微米级发光区，每个所述透光微孔的最大边缘间距小于等于100μm。
3.根据权利要求1所述的x射线管，其特征在于，所述基底靶层表面沿其高度方向延伸设置有微柱，所述微柱被配置为避开所述屏蔽层设置并露出所述阳极靶表面，所述微柱的表面形成所述微米级发光区，每个所述微柱的直径为小于等于100μm。
4.根据权利要求1所述的x射线管，其特征在于，所述屏蔽层的制作材料包括铝、碳和硼中的至少一种；和/或，所述基底靶层的制作材料包括钨、铜和钼中的至少一种。
【专利技术属性】
技术研发人员：刘鑫，罗森龙，刘浪，麦博滔，黄建衡，雷耀虎，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：
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