應(yīng)用于X射線管的場發(fā)射電子源的研究.pdf

1、州ESTIGATIONOFFIELDEMISSIONELECTRONSOURCEFORXRAYTUBEAPPLICATIONADissertationSubmittedtoSoutheaStUniVers毋FortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYCHIⅥmyanSupervisedbyPro￡ZHANGXiaobingAssociatePro￡V洲GQilongSchoolofElectro

2、nicScienceandEngineeriIlgSoutheastUniVers時May201O摘要摘要X射線因其獨(dú)有的物理、化學(xué)效應(yīng)，在生產(chǎn)和醫(yī)療領(lǐng)域一直以來具有廣泛的應(yīng)用。例如利用x射線的穿透作用進(jìn)行無損探傷；利用X射線的熒光作用對物質(zhì)進(jìn)行元素分析等。目前使用的X射線管的基本特點(diǎn)是采用熱陰極電子源，即采用熱燈絲作為電子發(fā)射源。這樣的X射線管體積較大、頻率響應(yīng)慢且需要加熱陰極的電源。而采用場致發(fā)射的電子源就可以克服上述缺點(diǎn)。納米氧化

3、鋅的合成結(jié)構(gòu)單一、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性好，是一種良好的場致發(fā)射材料。與普通的場致發(fā)射相比，采用表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射的平面柵極結(jié)構(gòu)所需的驅(qū)動電壓更低，電子發(fā)射更穩(wěn)定。本文介紹了場致發(fā)射陰極并以此作為X射線管的電子源。主要研究了X射線管場發(fā)射電子源的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、陰極制備、封裝與測試。首先，通過對現(xiàn)有的場發(fā)射電子源的研究，引申出平面柵極型表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射結(jié)構(gòu)，并對建立的工作模型進(jìn)行模擬，確定平面柵極型陰極的結(jié)構(gòu)參量。通過模擬仿真計(jì)算，配合實(shí)驗(yàn)證明，

4、提出在陰極電子源上方放置聚焦電極的改進(jìn)方案，優(yōu)化并確定聚焦電極的具體尺寸。然后，以絲網(wǎng)印刷的方法制備x射線管的場發(fā)射電子源，并對其進(jìn)行場致發(fā)射測試。實(shí)驗(yàn)中獲得較大的發(fā)射電流(最大發(fā)射電流密度為917樅m2)，但因基底在發(fā)射過程中損壞而造成發(fā)射的穩(wěn)定性較差。選擇硅作為新的基底材料，使得發(fā)射穩(wěn)定性有了明顯的改善，并對制備于新基底的陰極電子源進(jìn)行封裝測試。最后，利用真空封接工藝完成X射線管電子源驗(yàn)證器件的裝配，并進(jìn)行真空排氣。器件的測試采用直