專(zhuān)利名稱：軟x射線管及其制造方法及具有該射線管的光離子靜電消除器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電真空器件，尤其是一種軟X射線管、其制造方法以及由所述軟X射線管為發(fā)射源的光離子靜電消除器。
背景技術(shù)：
目前，X射線管的應(yīng)用范圍除了常規(guī)的工業(yè)探傷、安全檢查、醫(yī)療診斷領(lǐng)域外，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于其他領(lǐng)域，比如靜電消除、空氣凈化、軟組織攝影、材料分析及商品檢驗(yàn)等。近年來(lái)，公開(kāi)的專(zhuān)利技術(shù)中主要有以下幾項(xiàng)申請(qǐng)?zhí)枮镃N200810202778. 5的發(fā)明專(zhuān)利“一種用光離子消除靜電的方法及其裝置”公開(kāi)的X射線管，是在X射線管內(nèi)設(shè)置環(huán)形陽(yáng)極靶面和環(huán)形陰極，在X射線管的前端，設(shè) 置端窗式發(fā)射窗，所述環(huán)形陰極為一外徑小于環(huán)形陽(yáng)極靶面內(nèi)徑的圓柱狀體，其靠近X射線端子側(cè)的一端設(shè)置貫穿孔，其靠近X射線管發(fā)射窗的一端設(shè)置一縱向開(kāi)口槽與貫穿孔相通，開(kāi)口槽中設(shè)置螺旋狀燈絲繞組，其陰極結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工困難。申請(qǐng)?zhí)枮镃N200580010021. O的發(fā)明專(zhuān)利“透射式X射線管及其制造方法”，公開(kāi)的X射線管的管體主要由陶瓷和銅材料組成，透射式陽(yáng)極端(端窗)采用銅材料，陰極結(jié)構(gòu)無(wú)陰極罩。工藝上，采用釬焊方法分別焊接陰極結(jié)構(gòu)和陽(yáng)極組件，最后將陰極和陽(yáng)極再次進(jìn)行焊接。不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且制作工藝過(guò)程需要二次釬焊和一次電弧焊并需多處放置焊料及陶瓷金屬化處理，加工工藝較為復(fù)雜。申請(qǐng)?zhí)枮?00610114222. I的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利“一種端窗X射線管”，公開(kāi)了一種典型的端窗X射線管，外殼采用銅基材料，薄膜陽(yáng)極靶采用厚度為20 μ m的薄膜鑰片，薄膜陽(yáng)極靶設(shè)置于陰極燈絲與鈹窗之間。薄膜陽(yáng)極靶如此設(shè)置，一方面產(chǎn)生軟X射線的效率較低，另一方面在透射窗方向上的射線輻射角度較小。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種產(chǎn)生軟X射線豐富、輻射出射角較大，空間各向的對(duì)稱性好，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的軟X射線管，其制造方法，以及由所述軟X射線管為發(fā)射源的光離子靜電消除器。本發(fā)明的技術(shù)方案如下軟X射線管，由端窗輸出式陽(yáng)極組件、真空密封組件、陰極組件組成；所述陰極組件包括陰極托、平板芯柱、分別固定在平板芯柱上的燈絲和陰極托以及與陰極托焊接連接的陰極罩，所述平板芯柱的結(jié)構(gòu)為將多根芯柱固定在平板上的結(jié)構(gòu)，所述燈絲焊接在芯柱的頂端，所述陰極托固定在芯柱上靠近平板的位置；所述陽(yáng)極組件包括一面具有厚度為納米級(jí)的金屬薄膜靶層的鈹片和陽(yáng)極焊接件，所述鈹片具有納米級(jí)金屬薄膜靶層的一面朝向所述陰極組件并焊接在陽(yáng)極焊接件上；所述真空密封組件包括結(jié)構(gòu)為兩端開(kāi)口的筒狀結(jié)構(gòu)的玻璃殼和與所述玻璃殼的一端封接在一起的可伐構(gòu)件；所述陽(yáng)極焊接件與所述可伐構(gòu)件焊接在一起，所述玻璃殼的另一端與平板芯柱的平板封接在一起，所述陰極組件的燈絲位于真空密封組件內(nèi)部。優(yōu)選地，所述納米級(jí)金屬薄膜靶層是采用離子束濺射沉積的方法沉積在鈹片上的。
優(yōu)選地，所述金屬薄膜靶層為鎢薄膜靶層，所述鎢薄膜靶層的厚度范圍為50nnT4000nm。優(yōu)選地，所述金屬薄膜靶層為鑰、銅、鐵、鎳、鉻、銀金屬薄膜中的一種。軟X射線管的制造方法，包括以下步驟(a)在鈹片的一面通過(guò)離子束濺射沉積一層厚度為納米級(jí)的金屬薄膜靶層；(b)通過(guò)封接工藝將可伐構(gòu)件和玻璃殼封接在一起；通過(guò)真空釬焊工藝，將一面具有金屬薄膜靶層的鈹片、陽(yáng)極焊接件和可伐構(gòu)件焊接，形成帶有陽(yáng)極組件的真空密封組件；(C)將陰極托固定在平板芯柱上靠近平板的位置，將燈絲焊接在平板芯柱的頂端，將陰極罩焊接在陰極托上，制成陰極組件；(d)通過(guò)封口工藝將陰極組件與真空密封組件封接在一起；通過(guò)排氣工藝最終制成軟X射線管。一種光離子靜電消除器，其發(fā)射源為本發(fā)明所述的軟X射線管。本發(fā)明所述的軟X射線管，用于各種行業(yè)的靜電消除，其工作原理是用所述軟X射線管產(chǎn)生的軟X射線照射帶靜電物體，使物體周?chē)目諝猱a(chǎn)生電離，生成高密度的正負(fù)離子，中和以致消除被照物體的表面靜電。本發(fā)明所述軟X射線管，透射窗采用鈹基金屬片，即在鈹片面朝向所述陰極組件的一面用離子束派射沉積(Ion Beam Spatter Deposition簡(jiǎn)稱IBSD)的方法沉積一層厚度為納米級(jí)的金屬薄膜作為產(chǎn)生X射線的金屬薄膜靶層作為陽(yáng)極，即端窗輸出式陽(yáng)極靶面。陰極組件的燈絲發(fā)射出的電子束通過(guò)陰極組件和陽(yáng)極組件之間的高壓電場(chǎng)被加速，轟擊到端窗輸出式陽(yáng)極靶面上，產(chǎn)生的軟X射線透過(guò)鈹片向外輻射。如此設(shè)置的金屬薄膜靶層一方面能夠高效率地產(chǎn)生軟X射線，另一方面能夠在透射窗方向上具有大的射線輻射角度及好的空間各向的對(duì)稱性，這種輻射方式稱為透射靶端窗輸出方式。采用真空釬焊工藝將鈹片、陽(yáng)極焊接件和可伐構(gòu)件一次性焊接在一起，形成帶有陽(yáng)極組件的真空密封組件，完全能夠保證真空氣密性，并且具有很高的焊接成功率。采用平板芯柱作為燈絲的支撐、固定結(jié)構(gòu)，通過(guò)焊接將陰極固定，并且便于與所述陽(yáng)極組件和真空密封組件進(jìn)行封接。陰極罩和陰極托作為陰極的聚焦結(jié)構(gòu)，保證燈絲發(fā)射出電子束全部轟擊在鈹片上的金屬薄膜靶層上，避免了電子發(fā)生的發(fā)散，提高了電子的利用率，即提高了產(chǎn)生X射線的能力。這種結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單易行，無(wú)需采用復(fù)雜的柵極控制方式進(jìn)行聚焦。由于金屬薄膜靶層厚度和完整度直接影響軟X射線光子的產(chǎn)量，如果金屬薄膜靶層的厚度太薄，產(chǎn)生的軟X射線光子就會(huì)比較少，消除靜電的能力比較差；反之，如果金屬薄膜靶層太厚，雖然能產(chǎn)生較多的X射線光子，但大多數(shù)軟X射線又會(huì)被金屬薄膜靶層吸收，而軟X射線對(duì)空氣電離貢獻(xiàn)最大，同樣消除靜電的效果也不好。金屬薄膜靶層的最佳厚度根據(jù)所需陽(yáng)極電壓進(jìn)行仿真計(jì)算和實(shí)驗(yàn)測(cè)試確定。金屬薄膜靶層采用離子束濺射沉積的方法沉積在鈹片上，與其他蒸鍍鎢膜技術(shù)相比，離子束濺射沉積技術(shù)沉積的金屬薄膜靶層，一方面所沉積的金屬薄膜靶層的厚度能夠精確控制；另一方面金屬薄膜靶層附著力更強(qiáng)，在所述軟X射線管長(zhǎng)時(shí)間使用下，防止金屬薄膜脫落以及因金屬薄膜脫落而造成的X射線的產(chǎn)生劑量衰減，從而提高了所述軟X射線管的使用壽命。軟X射線管體積小巧，可在高壓10kV、束流O. 15mA的條件下連續(xù)穩(wěn)定的工作，其X射線劑量在連續(xù)工作上千小時(shí)后并未出現(xiàn)明顯的降低。在此條件下，在正對(duì)透射窗(即鈹片)距離IOOOmm處的X射線劑量率可達(dá)到約14mSv/h，并且X射線輸出在空間各向的對(duì)稱性好，靜電消除效果優(yōu)異，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。通過(guò)封接、真空釬焊、真空排氣工藝制成所述軟X射線管，成品率較高，管內(nèi)真空度高，使用壽命長(zhǎng)。本發(fā)明所述的軟X射線管的高壓10kV，束流O. 15mA,以所述軟X射線管作為發(fā)射源，制成光離子靜電消除器的產(chǎn)品，屬于新一代靜電消除產(chǎn)品?？蓮V泛應(yīng)用于各種全自動(dòng)化生產(chǎn)線上，例如液晶面板制作、半導(dǎo)體制作、高速印刷、制藥等。


圖I為本發(fā)明所述軟X射線管結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明I-端窗輸出式陽(yáng)極組件，2-真空密封組件，3-陰極組件，11-鈹片，12-陽(yáng)極焊接件，21-可伐構(gòu)件，22-玻璃殼，31-燈絲，32-陰極罩，33-陰極托，34-平板芯柱。
具體實(shí)施例方式為了更清楚的說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合具體實(shí)施例詳細(xì)介紹本發(fā)明的技術(shù)方案。如圖I所示，本發(fā)明所述的軟X射線管，由端窗輸出式陽(yáng)極組件I、真空密封組件
2、陰極組件3組成。所述陰極組件3包括陰極托33、平板芯柱34、分別固定在平板芯柱34上的燈絲31和陰極托33以及與陰極托33焊接連接的陰極罩32，所述平板芯柱34的結(jié)構(gòu)為將多根芯柱固定在平板上的結(jié)構(gòu)，所述燈絲31焊接在芯柱的頂端，所述陰極托33固定在芯柱上靠近平板的位置。所述陽(yáng)極組件I包括一面具有厚度為納米級(jí)的金屬薄膜靶層的鈹片11和陽(yáng)極焊接件12，所述鈹片11具有納米級(jí)金屬薄膜靶層的一面朝向所述陰極組件3并焊接在陽(yáng)極焊接件12上；其中，具有納米級(jí)金屬薄膜靶層的鈹片11同時(shí)充當(dāng)陽(yáng)極靶和透射窗。所述真空密封組件2包括結(jié)構(gòu)為兩端開(kāi)口的筒狀結(jié)構(gòu)的玻璃殼22和與所述玻璃殼22的一端封接在一起的可伐構(gòu)件21。所述陽(yáng)極焊接件12與所述可伐構(gòu)件21焊接在一起，所述玻璃殼22的另一端與平板芯柱34的平板封接在一起，所述陰極組件3的燈絲31位于真空密封組件2內(nèi)部。所述平板芯柱34的平板也是為玻璃材質(zhì)，故與玻璃殼22封接的接縫在圖I中顯示不出。具體地，鈹片11上的金屬薄膜靶層是離子束濺射沉積的方法沉積形成的，其厚度為納米級(jí)的，陰極組件3的燈絲31發(fā)射出的電子束經(jīng)陰極組件3和所述陽(yáng)極組件I之間的高壓電場(chǎng)被加速，轟擊到金屬薄膜靶層上，產(chǎn)生的軟X射線透過(guò)鈹片11向外輻射。由于離子束濺射沉積技術(shù)能夠精確的控制所沉積金屬薄膜靶層的厚度，故能夠制備合適厚度的金屬薄膜靶層，故能高效率地產(chǎn)生軟X射線。另一方面，由于發(fā)射軟X射線的發(fā)射源附著在透射窗上，故所發(fā)射的軟X射線具有大的射線輻射角度及好的空間各向的對(duì)稱性。如此設(shè)置的端窗輸出式陽(yáng)極組件1，不僅在結(jié)構(gòu)上非常簡(jiǎn)潔，而且在制作工藝方面，具有很高的成功率。同時(shí)，離子束濺射沉積的金屬薄膜靶層附著力強(qiáng)，保證了所述軟X射線管在長(zhǎng)時(shí)間使用下，產(chǎn)生的X射線的劑量不會(huì)因?yàn)榻饘俦∧ぐ袑拥拿撀涠p，從而能提高所述軟X射線管的使用壽命。根據(jù)用途不同，在鈹片11上沉積的金屬薄膜靶層可以為鎢、鑰、銅、鐵、鎳、鉻、銀等金屬薄膜。根據(jù)工作電壓不同，為實(shí)現(xiàn)最大X射線劑量及豐富軟X射線的輸出，金屬薄膜靶層厚度也不同。鈹片11上的金屬薄膜靶層厚度根據(jù)陰極組件3的工作電壓及管電流經(jīng)理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)測(cè)試，得到使軟X射線劑量最大、輸出豐富的金屬薄膜靶層厚度。對(duì)于鎢膜來(lái)說(shuō)，當(dāng)工作電壓是3kV 80kV內(nèi)的某值時(shí)，其膜層厚度最佳值在50nm 4000nm范圍內(nèi)變化。本發(fā)明所述的軟X射線管的制造方法，包括以下步驟·
(a)在鈹片11的一面通過(guò)離子束濺射沉積一層厚度為納米級(jí)的金屬薄膜靶層；(b)通過(guò)封接工藝將可伐構(gòu)件21和玻璃殼22封接在一起構(gòu)成真空密封組件2 ;通過(guò)真空釬焊工藝將一面具有金屬薄膜靶層的鈹片11、陽(yáng)極焊接件12和可伐構(gòu)件21焊接；(c)將陰極托33固定在平板芯柱34上靠近平板的位置，將燈絲31焊接在平板芯柱34的頂端，將陰極罩32焊接在陰極托33上，制成陰極組件3 ；(d)通過(guò)封口工藝將陰極組件3與真空密封組件2封接在一起；通過(guò)排氣工藝最終制成軟X射線管。本發(fā)明所述的制備方法，通過(guò)封接、真空釬焊、真空排氣等工藝制成所述軟X射線管，成品率較高，管內(nèi)真空度高，使用壽命長(zhǎng)。本發(fā)明所述的軟X射線管的高壓10kV，束流O. 15mA,以所述軟X射線管作為發(fā)射源，制成光離子靜電消除器的產(chǎn)品，可廣泛應(yīng)用于各種全自動(dòng)化生產(chǎn)線上，例如液晶面板制作、半導(dǎo)體制作、高速印刷、制藥等，屬于新一代靜電消除產(chǎn)品。以上實(shí)施例為本發(fā)明的個(gè)別實(shí)施方式，并非窮舉，所有由本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明的基礎(chǔ)上所作出的任何顯而易見(jiàn)的改進(jìn)或替換均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.軟X射線管，由端窗輸出式陽(yáng)極組件(I)、真空密封組件(2)、陰極組件(3)組成；其特征在于所述陰極組件(3)包括陰極托(33)、平板芯柱(34)、分別固定在平板芯柱(34)上的燈絲(31)和陰極托(33)以及與陰極托(33)焊接連接的陰極罩(32)，所述平板芯柱(34)的結(jié)構(gòu)為將多根芯柱固定在平板上的結(jié)構(gòu)，所述燈絲(31)焊接在芯柱的頂端，所述陰極托(33)固定在芯柱上靠近平板的位置；所述陽(yáng)極組件(I)包括一面具有厚度為納米級(jí)金屬薄膜靶層的鈹片(11)和陽(yáng)極焊接件(12)，所述鈹片(11)具有納米級(jí)的金屬薄膜靶層的一面朝向所述陰極組件(3)并焊接在陽(yáng)極焊接件(12)上；所述真空密封組件(2)包括結(jié)構(gòu)為兩端開(kāi)口的筒狀結(jié)構(gòu)的玻璃殼(22 )和與所述玻璃殼(22 )的一端封接在一起的可伐構(gòu)件(21);所述陽(yáng)極焊接件(12)與所述可伐構(gòu)件(21)焊接在一起，所述玻璃殼( 22)的另一端與平板芯柱(34)的平板封接在一起，所述陰極組件(3)的燈絲(31)位于真空密封組件(2)內(nèi)部。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的軟X射線管，其特征在于所述納米級(jí)金屬薄膜靶層是采用離子束濺射沉積的方法沉積在鈹片(11)上的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的軟X射線管，其特征在于所述金屬薄膜靶層為鎢薄膜靶層，所述鎢薄膜靶層的厚度范圍為50nnT4000nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的軟X射線管，其特征在于所述金屬薄膜靶層為鑰、銅、鐵、鎳、鉻、銀金屬薄膜中的一種。
5.權(quán)利要求I所述的軟X射線管的制造方法，其特征在于，包括以下步驟 Ca)在鈹片(11)的一面通過(guò)離子束濺射沉積一層厚度為納米級(jí)的金屬薄膜靶層； (b)通過(guò)封接工藝將可伐構(gòu)件(21)和玻璃殼(22)封接在一起；通過(guò)真空釬焊工藝，將一面具有金屬薄膜靶層的鈹片(11)、陽(yáng)極焊接件(12)和可伐構(gòu)件(21)焊接，形成帶有陽(yáng)極組件(I)的真空密封組件(2)； (c)將陰極托(33)固定在平板芯柱(34)上靠近平板的位置，將燈絲(31)焊接在平板芯柱(34)的頂端，將陰極罩(32)焊接在陰極托(33)上，制成陰極組件(3)； (d)通過(guò)封口工藝將陰極組件(3)與真空密封組件(2)封接在一起；通過(guò)排氣工藝制成軟X射線管。
6.一種光離子靜電消除器，其特征在于，其發(fā)射源為權(quán)利要求I所述的軟X射線管。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種軟X射線管及其制造方法及具有該射線管的光離子靜電消除器，所述軟X射線管由端窗輸出式陽(yáng)極組件、真空密封組件、陰極組件組成；所述陰極組件包括陰極托、平板芯柱、分別固定在平板芯柱上的燈絲和陰極托以及與陰極托焊接連接的陰極罩；所述陽(yáng)極組件包括一面具有納米級(jí)金屬薄膜靶層的鈹片和陽(yáng)極焊接件，所述鈹片焊接在陽(yáng)極焊接件上；所述真空密封組件為所述封接在一起的玻璃殼和可伐構(gòu)件；所述陽(yáng)極焊接件與所述可伐構(gòu)件焊接在一起，所述陰極組件位于真空密封組件內(nèi)部。所述軟X射線管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng)，產(chǎn)生軟X射線的效率高，具有大的射線輻射角度及好的空間各向的對(duì)稱性，用于各種行業(yè)的靜電消除。
文檔編號(hào)H01J9/18GK102956419SQ20121049074
公開(kāi)日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月27日
發(fā)明者徐衛(wèi)平, 任翔, 王奇志, 沙京田, 曹琴琴 申請(qǐng)人:公安部第一研究所, 北京中盾安民分析技術(shù)有限公司