[发明专利]一种阴极电子源

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子源，尤其涉及一种阴极电子源。

背景技术

现有的热发射电子源阴极通常按照其在应用中的不同需求，由灯丝缠绕成不同的形状和发射面积。相同灯丝材料在相同的电流加热条件下，其发射的最大稳定电流与发射面积成正比。对于一个形状和面积固定的阴极，其稳定发射电流也往往限制于一个固定的最大值。因此，对于一些需要多于一档发射电流方面的应用，例如传统的X射线球管，其阴极发射面通常采用一大一小两组独立的发射灯丝，用于提供两档不同的发射电流以产生两组剂量的X射线。

现有的双焦点X射线管的阴极如图1所示，包括一大一小两组灯丝，用于在导通电流的时候发射电子，以及一个将灯丝嵌在其中的经过特殊设计的衬底，称为集射罩，用于约束灯丝发射的电子，使其沿固定的方向（阳极靶）发射。第一灯丝11和第二灯丝12分开控制并在集射罩14的发射平面上按一定的间距分开排列，较小的第一灯丝11发射较小的电子束流，在阳极上形成的斑点也较小，用于对焦点要求高而对X射线剂量较低的应用。较大的第二灯丝12发射较大的电子束流，在阳极上形成的斑点也较大，用于对X射线剂量较高而对焦点要求较低的应用。

由于这两组灯丝在电流发射方向的横截面上横向分开排列，在相同的聚焦条件下，其发射电子束在阳极上形成的斑点大小与位置均不相同，因此只能各自分开独立操作。对于更多档位，更高电子束电流的应用，现有的阴极结构需要引入更多组，更大的发射灯丝，在发射平面上间隔排列。这将使阴极尺寸变得更大，同时使系统聚焦更加困难，工艺更加复杂，降低系统的稳定性，因而限制其进一步发展。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种阴极电子源，能够提高阴极电子源的发射电流，满足多发射档位的需求。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种阴极电子源，包括阴极、栅极和阳极，其中，所述阴极包括集射罩和位于集射罩内的多组灯丝，所述多组灯丝形成多个发射面，所述集射罩为一面开口的多面体，内部形成一腔体；所述栅极设置在所述集射罩开口面的前方，所述栅极设有一开孔；所述多个发射面上发射的电子束穿过所述开孔后在阳极上聚焦形成相同的斑点中心。

进一步地，还包括基底板，所述基底板固定在所述集射罩的腔体中，所述腔体的开口位置和栅极的开孔的位置相对应。

进一步地，所述基底板设有空槽，所述空槽在横向上的两侧面通透，所述多组灯丝镶嵌在所述空槽内，沿电子束的发射方向纵向排列，所述每组灯丝在基底板的两侧形成两个发射面。

进一步地，所述腔体为具有轴对称的多面体。

进一步地，所述基底板固定在所述集射罩的腔体的纵向中轴面上。

进一步地，所述多组灯丝缠绕形成至少一面开口的中空腔体，所述中空腔体为轴对称的多面体，所述中空腔体的内外表面和内侧面为发射面。

进一步地，所述轴对称的多面体为长方体、正方体或圆柱体。

进一步地，所述中空腔体的内外表面以及内侧底面三个发射面具有相同的几何中心，所述中空腔体嵌套在集射罩的内侧底面正中位置。

进一步地，所述多组灯丝通过独立控制单元分开独立工作。

进一步地，所述多组灯丝的大小不相同，小灯丝发射的电子束叠加在大灯丝发射的电子束内部。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的阴极电子源，具有多个发射面，并使各发射面发射的电子束聚焦，具有共同的斑点中心，从而使得不同电子束可以互相叠加，继而增多可选择的发射档位，提高阴极电子源的电流。

附图说明

图1为现有的双焦点X射线管阴极电子源结构示意图；

图2为本发明实施例中具有多发射面的阴极电子源剖面结构示意图；

图3为本发明实施例中具有多发射面的阴极电子源侧截面结构示意图；

图4为本发明实施例中具有多发射面的阴极电子源电子束轨迹的俯视截面示意图；

图5为本发明实施例中具有多发射面的阴极电子源电子束轨迹的侧截面示意图；

图6为本发明另一实施例中具有多发射面的嵌套式阴极电子源剖面结构示意图；

图7为本发明另一实施例中多发射面的嵌套式阴极电子源侧截面结构示意图；

图8为本发明另一实施例中具有多发射面的嵌套式阴极电子源电子束轨迹的侧截面示意图。

图中：

1阴极           2栅极        3聚焦极

4电子束         5阳极        11第一灯丝