[发明专利]一种一体化场致发射X射线源

权利要求书

1.一种一体化场致发射X射线源，其特征在于包括：真空容器以及安装于所述真空容器内的阳极靶以及电子枪，所述电子枪包括发射阴极和栅极，所述发射阴极和阳极靶分别安装于真空容器内相对的两端，所述栅极安装于发射阴极和阳极靶之间；所述阳极靶、发射阴极以及栅极分别通过阳极靶电极、发射阴极电极以及栅极电极引出到真空容器外；

所述一体化场致发射X射线源还包括反馈控制电路，所述反馈控制电路包括阳极电流采样模块、扫描存储模块、非线性调节控制模块以及栅极电压输入模块，所述阳极电流采样模块的输入端连接至阳极靶电极，所述非线性调节控制模块的两个输入端分别连接至阳极电流采样模块的输出端和扫描存储模块的输出端，所述扫描存储模块的输入端还与阳极电流采样模块的输出端电性连接，所述非线性调节控制模块的输出端经过栅极电压输入模块连接至栅极电极；

所述阳极电流采样模块接收阳极靶的电流信号，并将所述电流信号与扫描存储模块存储的栅极电压与场发射电流I-V特性曲线进行比对，由非线性调节控制模块根据所述比对结果输出控制电压，以调节栅极的电压幅度；

所述阳极电流采样模块用于对电流大小进行判别，根据发射区域判定设定相应的误差放大系数，然后进行阳极的电流的快速跟踪调整；当在起始发射区，则给出相对高的误差放大系数，以快速跟踪达到设定的电流值；当在陡峭发射区，则给出相对低的误差放大系数；

其中，所述阳极靶电极与正高压电源连接，所述发射阴极电极接地或者与负高压电源连接，所述发射阴极电极与负高压电源连接时，所述栅极电压输入模块悬浮于所述负高压电源上，以使负高压电源作为基准电压，对栅极的电压幅度进行调节。

2.根据权利要求1所述的一体化场致发射X射线源，其特征在于：所述阳极靶电极接地，所述发射阴极电极与负高压电源连接，所述栅极电压输入模块悬浮于所述负高压电源上，以使负高压电源作为基准电压，对栅极的电压幅度进行调节。

3.根据权利要求1所述的一体化场致发射X射线源，其特征在于：还包括聚焦透镜，所述聚焦透镜为单个静电透镜、多个静电透镜的组合以及电磁透镜中的一种；当所述聚焦透镜为单个静电透镜、多个静电透镜的组合其中之一时，聚焦透镜安装于真空容器中，且位于栅极和阳极靶之间；所述聚焦透镜为电磁透镜时，聚焦透镜安装于真空容器外，且电磁透镜产生的磁场部分或全部位于栅极和阳极靶之间，所述聚焦透镜通过聚焦透镜电极接地或者连接电源。

4.根据权利要求3所述的一体化场致发射X射线源，其特征在于：所述阳极靶电极与正高压电源连接，所述发射阴极电极接地或者与负高压电源连接，当所述发射阴极电极接地时，所述聚焦透镜电极接地或者与外部的聚焦极电压源连接，当所述发射阴极电极与负高压电源连接时，所述聚焦透镜电极与负高压电源连接、或者与外部的聚焦极电压源连接。

5.根据权利要求3所述的一体化场致发射X射线源，其特征在于：所述阳极靶电极接地，所述发射阴极电极与负高压电源连接，所述聚焦透镜电极与负高压电源连接、或者与外部的聚焦极电压源连接。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一体化场致发射X射线源，其特征在于：所述发射阴极包括阴极基底、绝缘支座以及场致发射电子源，所述场致发射电子源固定安装于阴极基底上并朝向所述阳极靶，所述阴极基底通过绝缘支座固定安装于真空容器内的第二端，与固定安装于真空容器内的第一端的阳极靶相对设置，所述发射阴极电极的一端与阴极基底电性连接，发射阴极电极的另一端穿过所述绝缘支座延伸至真空容器的外侧。

7.根据权利要求6所述的一体化场致发射X射线源，其特征在于：所述场致发射电子源为碳纳米管阵列。

8.根据权利要求1-5任一项所述的一体化场致发射X射线源，其特征在于：所述阳极靶包括阳极绝缘层、阳极支柱和阳极靶本体，其中，所述阳极绝缘层固定于真空容器内的第一端，所述阳极支柱的一端固定于阳极绝缘层上，所述阳极支柱的另一端向真空容器安装有发射阴极的第二端延伸，所述阳极靶本体固定安装于所述阳极支柱的另一端，所述阳极靶电极的一端插入所述阳极支柱中，所述阳极靶电极的另一端延伸至真空容器外侧。

9.根据权利要求1-5任一项所述的一体化场致发射X射线源，其特征在于：所述阳极靶包括阳极绝缘层和阳极靶本体，其中，所述阳极绝缘层为中空的环形结构，所述阳极绝缘层固定于真空容器内的第一端，所述阳极靶本体安装于所述中空的环形结构内，并与安装于真空容器内第二端的发射阴极相对设置，所述阳极靶电极的一端插入所述阳极绝缘层中，所述阳极靶电极的另一端延伸至真空容器外侧。