[发明专利]集成离子泵的X射线管

说明书

一种集成离子泵的X射线管，包括供电单元、离子泵模块以及X射线模块；所述供电单元包括低压电源，所述低压电源连接一变压器的初级线圈；所述X射线模块包括X射线发生阳极和X射线发生阴极，所述X射线发生阳极和X射线发生阴极通过第一耦合电路与所述变压器的第一次级线圈的两端连接；所述离子泵模块包括垂直设置的离子泵阳极和离子泵阴极，所述离子泵阳极和离子泵阴极通过第二耦合电路与所述变压器的第二次级线圈的两端连接。本发明将真空离子泵的高压电源与X射线源的高压电源集成，使得本发明提供的集成离子泵的X射线管具有体积小、重量轻、结构简单、寿命长的优点。

技术领域

本发明涉微焦点X射线成像、X射线无损检测、X射线衍射、X射线荧光光谱以及离子泵等技术领域，具体涉及一种集成离子泵的X射线管。

背景技术

X射线是通过高速电子轰击高原子量的金属靶产生的。典型的X射线管包括金属阳极靶，阴极电子源，高压电源。传统的X射线管采用热发射钨丝阴极产生电子束。

在现有技术中，存在一种小型中低功率的X射线发生装置。该装置将脉冲高压电源与X射线发生部件集成为一体如图1A和图1B所示。通过变压器产生的磁场对电子束聚焦。包括低压电源和控制电路201、玻璃真空室213、X射线发生阳极203、X射线发生阴极204、变压器初级线圈211、第一次级线圈205、圆筒形变压器磁芯206、第一整流二极管207及第一耦合电容208。

整个装置由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201产生与变压器谐振频率相等的高频信号，本实施例中为72kHz。在低压电源和控制电路201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大电流为变压器供电。低压电源和控制电路201置于玻璃真空室213外，通过引线与玻璃真空室213内的变压器初级线圈相连。

基于场发射的X射线发生阴极204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。基于场发射的X射线发生阴极204由超过八千根碳纳米管构成，基于场发射的X射线发生阴极204有效面积约0.8平方毫米。可提供超过20毫安的脉冲场发射电流。X射线发生部分的阳极203可为钨、钼、金等高原子量的金属或铜、银等导热率高的金属。也可以将高原子量的金属作为靶材嵌入高导热的阳极以提高X射线产生量，同时提高散热性能。X射线发生阳极做成细圆柱状置于圆筒形变压器磁芯206的中心，因为在本实施例中，该圆筒形变压器磁芯213的中心的磁通密度最大，能够达到最好的聚焦效果。X射线发生阳极204要尽可能小的横截面积以避免涡电流引起阳极发热。

该装置具有结构简单，性能可靠，寿命长等优点。但是该种X射线发生装置在实际使用过程中需要与真空离子泵进行配合，而现有技术无法将X射线发生装置与真空离子泵集成，使得在实际使用过程中需要X射线发生装置和真空离子泵分别需要各自的供电设备，使得使用时占用面积过大且不方便。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中X射线发生装置与真空离子泵在使用过程中需要两个供电设备，使用时占用面积过大且不方便。

为此，提供一种集成离子泵的X射线管，包括供电单元、离子泵模块以及X射线模块；

所述供电单元包括低压电源，所述低压电源连接一变压器的初级线圈；

所述X射线模块包括X射线发生阳极和X射线发生阴极，所述X射线发生阳极和X射线发生阴极通过第一耦合电路与所述变压器的第一次级线圈的两端连接；

所述离子泵模块包括垂直设置的离子泵阳极和离子泵阴极，所述离子泵阳极和离子泵阴极通过第二耦合电路与所述变压器的第二次级线圈的两端连接。

进一步的，

所述X射线发生阳极和X射线发生阴极并联设置一第一整流二极管。

进一步的，