[发明专利]可调节的冷阴极X射线管

说明书

本发明公开了一种可调节的冷阴极X射线管，包括上瓷管和下瓷管，下瓷管下端设有阳极部件，上瓷管和下瓷管之间设有栅极，上瓷管内设有冷阴极和聚焦极，冷阴极和聚焦极相对栅极之间的距离均可单独调节。本发明可通过调节聚焦极和阴极在轴向的位置，即可实现多种电压条件下工作，从而得到不同短波限的X射线；同样，通过调节聚焦极和阴极在轴向的位置，可在相同或不同工作电压下得到不同大小的阳极电流，从而得到不同的短波限和不同强度的X射线，不仅操作简单，具有更方便调整电子束流汇聚作用，而且调整范围更大，有利于形成更小焦点，同时该冷阴极X射线管的结构能够优化老炼过程，提升产品的良率。

技术领域

本发明涉及场致发射技术领域和电真空器件领域，具体的说是涉及一种可调节的冷阴极X射线管。

背景技术

场致发射技术：当对场致发射的阴极衬底涂覆层施加一定电场时，因为隧穿效应，一部分费米能级附近的高能电子会穿越阴极表面势垒，溢出表面而飞向阳极，形成电流。此过程不需要额外的能量来激发电子，具有响应快、能量损耗小，发射效率高等特点，并且因为使用纳米材料作为电子源，体积小巧，所造出的X射线管结构紧凑，降低了X射线管焦点的尺寸，使其能够满足当前市场对X射线管的诸多要求。

尽管场致发射阴极作为X射线管电子源表现出了优异的性能和极大的发展潜力，但其中也存在许多亟待解决的问题。比如：①阴极表面涂覆层材料不论是石墨烯还是碳纳米管，生长过程中易受外界因素的影响，生长均一性难以保证，造成每个冷阴极的电流发射密度不一致；②冷阴极射线管长时间工作稳定性有待提高。一方面，由于冷阴极自身直径小，涂覆层与衬底接触面积小，导致连接处接触不良，增大了连接处的电阻，连续工作时产生的热量可能导致部分涂覆层的损毁。另一方面，在长时间工作过程中可能产生二次电子回轰，这些也会导致热量不断累积，最终烧毁表面涂覆层，致使发射电流密度下降，电子束流打在靶材上产生的电子的数量减少，输出功率下降。这些情况都需要通过调整焦斑大小等手段，以便汇聚更多的电子束流打在靶材上，来保证输出功率的稳定。

一般一只X射线管仅工作在很窄的工作电压范围内，即工作电压可调节范围太小，产生的X射线的短波限基本固定，限制了整机的工作效能，很难在一只X射线管的情况下实现一机多用。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种可调节的冷阴极X射线管，不仅操作简单，具有更方便调整电子束流汇聚作用，而且具有较大的调整范围，一方面有利于形成更小焦点，另一方面还可以实现较大范围内工作电压的改变或同一电压下不同电流的改变，同时该冷阴极X射线管的结构能够优化老炼过程，提升产品的可靠性。

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可调节的冷阴极X射线管，包括上瓷管和下瓷管，所述下瓷管下端设有阳极部件，所述上瓷管和下瓷管之间设有栅极，所述上瓷管内设有冷阴极和聚焦极，所述冷阴极和聚焦极相对所述栅极之间的距离均可单独调节。

作为本发明的进一步改进，所述上瓷管的顶部开口设有阴极法兰，另设有聚焦极底板，所述聚焦极为筒状并置于所述上瓷管内，所述聚焦极的顶部活动穿过所述阴极法兰并与所述聚焦极底板固定连接；所述聚焦极底板上设有若干向外延伸的调节凸耳，每一调节凸耳上设有第一通孔及在该第一通孔内设有一聚焦极调节螺钉，所述阴极法兰上对应设有第一调节螺纹孔，所述聚焦极调节螺钉的螺纹端套设一锁定螺母后旋进所述第一调节螺纹孔内；所述聚焦极位于所述阴极法兰与所述聚焦极底板之间的部分外分别设有外侧波纹管和内侧波纹管，该外侧波纹管和内侧波纹管的上下两端分别固定在所述阴极法兰和所述聚焦极底板上。

作为本发明的进一步改进，所述聚焦极底板中心设有调节孔。