[发明专利]集成高压电源的场发射自聚焦脉冲X射线发生装置

权利要求书

1.一种集成高压电源的场发射自聚焦脉冲X射线发生装置，由X射线发生部分和高压发生器组成，其特征在于：它们之间的连接关系是：高压发生器的正极与X射线发生部分的阳极相连，高压发生器的负极与X射线发生部分的阴极相连；

该发生装置除低压电源与控制电路外，其他部件全部置于高真空或超高真空的真空室中；

X射线发生部分采用基于碳纳米管场发射器件的二极管结构，包括X射线发生部分的阴极和X射线发生部分的阳极；碳纳米管场发射器件作为X射线发生部分的阴极，X射线发生部分的阳极由高熔点高原子量的金属材料制成；

高压发生器包括控制电路、变压器及高压耦合电路；高压发生器由外接低压直流电源供电；变压器采用高匝数比的升压变压器；变压器初级线圈与控制电路相连，变压器次级线圈通过高压耦合电路分别与X射线发生部分的阴极和X射线发生部分的阳极连接；变压器的初级线圈和次级线圈由铜或银导线制作，绝缘层采用低真空排气的材料制作；变压器磁芯采用铁氧体陶瓷材料；高压耦合电路由整流二极管及耦合电容组成；X射线发生部分的阳极做成细圆柱状置于圆筒形变压器磁芯的中心；该圆筒形变压器磁芯的中心的磁通密度最大；X射线发生部分的阳极要横截面积小，以避免涡电流引起发热。

2.根据权利要求1所述的集成高压电源的场发射自聚焦脉冲X射线发生装置，其特征在于：所述其他部件包括X射线阴极和阳极、变压器及高压耦合电路。

3.根据权利要求1所述的集成高压电源的场发射自聚焦脉冲X射线发生装置，其特征在于：真空室的压强低于1x10^-6Pa。

4.根据权利要求1所述的集成高压电源的场发射自聚焦脉冲X射线发生装置，其特征在于：高熔点高原子量的金属材料为钨、金、钼。

5.根据权利要求1所述的集成高压电源的场发射自聚焦脉冲X射线发生装置，其特征在于：变压器采用的高匝数比大于200：1。

6.根据权利要求1所述的集成高压电源的场发射自聚焦脉冲X射线发生装置，其特征在于：绝缘层采用材料为聚酰亚胺、陶瓷或者玻璃。

7.根据权利要求1所述的集成高压电源的场发射自聚焦脉冲X射线发生装置，其特征在于：发生装置由12至24伏的低压直流电源或电池供电，低压电源和控制电路产生与变压器谐振频率相等的高频信号。

8.根据权利要求1所述的集成高压电源的场发射自聚焦脉冲X射线发生装置，其特征在于：在低压电源和控制电路内部，高频信号通过半导体场效应管组成的H形全桥电路控制电源的切换，产生高频低压电流为变压器供电；低压电源和控制电路置于真空室外，通过引线与真空室内的变压器初级线圈相连。

9.根据权利要求1所述的集成高压电源的场发射自聚焦脉冲X射线发生装置，其特征在于：X射线发生部分的阴极采用垂直排列的碳纳米管阵列，碳纳米管顶端直径约5到20纳米，长度为5到10微米；间距10微米；X射线发生部分的阴极由超过八千根碳纳米管构成，有效面积约0.8平方毫米；提供超过20毫安的脉冲场发射电流。