【摘 要】
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随着X射线技术在医学、工业、材料分析上的广泛应用,对X射线管的分辨率、稳定性、寿命等的要求也越来越高。传统的X射线管采用热阴极电子源,主要使用的材料是钨丝。在热电子
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随着X射线技术在医学、工业、材料分析上的广泛应用,对X射线管的分辨率、稳定性、寿命等的要求也越来越高。传统的X射线管采用热阴极电子源,主要使用的材料是钨丝。在热电子发射工作模式下,传统热阴极X射线管存在体积大、启动慢、功耗大等不足。同时,受到材料和工艺的限制,热阴极的钨丝很难做到微米尺度,空间分辨率低,无法满足高分辨成像的要求。碳纳米管(CNT)冷阴极场电子发射具有热负载小、启动响应快、分辨率高、可多电子源集成等优势,是X射线管电子源研究的重要方向。本论文研究基于CNT场发射阴极的微聚焦X射线技术。采用热化学气相沉积法、并与表面阳极化工艺结合,在金属基底上直接生长碳纳米管冷阴极。与传统镀催化剂制备的CNT冷阴极相比,该CNT阴极具有附着力强、寿命长、发射稳定性好等优势。场发射电流密度可以达到400 mA/cm~2以上,开启电场低于1.44 V/μm。本工作中,我们设计了冷阴极X射线管的结构,并使用软件模拟计算电子束运行轨迹,得出静电参数对电子束聚焦影响的规律,进而优化结构和电参数。我们搭建了动态X射线成像系统,并在电压19 kV,电流为35μA,曝光时间为6 s的曝光参数下,对生物(海马等)和电子样品进行清晰的成像。通过X射线机分辨率测试卡成像,平板探测器达到2.5 lp/mm(线对/毫米),分辨率达到200μm。
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