本發(fā)明涉及冷陰極x射線源，更具體地，涉及一種光尋址冷陰極平板x射線源。

背景技術(shù)：

1、x射線成像在醫(yī)學(xué)診療、工業(yè)檢測(cè)和安全檢測(cè)等領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用。x射線源是x射線成像的關(guān)鍵器件。傳統(tǒng)的x射線源采用熱陰極點(diǎn)電子源，具有體積龐大、響應(yīng)速度慢、熱負(fù)載密度高和光子利用率低等缺點(diǎn)。冷陰極平板x射線源由納米結(jié)構(gòu)冷陰極電子源陣列和透射陽(yáng)極靶組成，可實(shí)現(xiàn)在大面積范圍內(nèi)快速、空間調(diào)制的x射線發(fā)光。器件具有低功耗、可多點(diǎn)發(fā)射、成像工作距離短、成像不容易失真的優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)不需要機(jī)械旋轉(zhuǎn)、結(jié)構(gòu)緊湊的的適形靜態(tài)ct系統(tǒng)。

2、目前的平板x射線源均采用電尋址方式實(shí)現(xiàn)選區(qū)發(fā)光，實(shí)現(xiàn)電尋址的方法包括集成控制柵極的冷陰極電子源或集成薄膜晶體管的冷陰極電子源。比如，cao等人報(bào)道了一種采用集成控制柵極的冷陰極電子源的平板x射線源器件(x.cao,et?al,applied?physicsletters,119,053501(2021))，利用電尋址方式實(shí)現(xiàn)平板x射線源的選區(qū)發(fā)光?，F(xiàn)有技術(shù)中一種tft驅(qū)動(dòng)的可尋址冷陰極平板x射線源器件及制備方法給出了采用薄膜晶體管控制冷陰極電子源發(fā)射，實(shí)現(xiàn)選區(qū)發(fā)射的平板x射線源器件。采用尋址區(qū)域發(fā)光的平板x射線源，可以實(shí)現(xiàn)靜態(tài)ct。例如，現(xiàn)有技術(shù)中基于可尋址納米線冷陰極x射線平面源的靜態(tài)ct系統(tǒng)提出了無(wú)需機(jī)械旋轉(zhuǎn)和運(yùn)動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)ct成像的方法，可減少運(yùn)動(dòng)偽影，提高圖像質(zhì)量。

3、然而，目前電尋址的平板x射線源存在如下的問(wèn)題：需要在陰極基板上制作復(fù)雜的柵極微結(jié)構(gòu)或薄膜晶體管，工藝復(fù)雜；復(fù)雜的柵極結(jié)構(gòu)容易引起器件放電問(wèn)題，影響平板x射線源的工作穩(wěn)定性、可靠性和壽命；陰極基板上的電極引線數(shù)量龐大，存在引線延時(shí)影響器件的響應(yīng)速度，掃描驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種光尋址冷陰極平板x射線源，解決現(xiàn)有冷陰極平板x射線源所采用的電尋址發(fā)光技術(shù)存在的工藝復(fù)雜技術(shù)問(wèn)題。

2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、本發(fā)明提供一種光尋址冷陰極平板x射線源，包括：

4、陽(yáng)極基板，所述陽(yáng)極基板包括陽(yáng)極襯底、設(shè)置在所述陽(yáng)極襯底上的陽(yáng)極電極和設(shè)置于所述陽(yáng)極電極上的陽(yáng)極靶；

5、陰極基板，所述陰極基板包括陰極襯底、設(shè)置在所述陰極襯底上的陰極電極和設(shè)置于所述陰極電極上的冷陰極發(fā)射體陣列；

6、隔離體，所述隔離體隔開(kāi)所述陽(yáng)極基板和陰極基板，所述陽(yáng)極基板和陰極基板之間為真空狀態(tài)；

7、光源基板，所述光源基板包括發(fā)光體陣列，所述發(fā)光體陣列的空間排布與所述冷陰極發(fā)射體陣列的空間排布相同，所述發(fā)光體陣列發(fā)出的光照射所述冷陰極發(fā)射體陣列，所述冷陰極發(fā)射體陣列對(duì)應(yīng)的冷陰極發(fā)射體發(fā)射電子并轟擊所述陽(yáng)極基板的所述陽(yáng)極靶后輻射x射線。

8、在上述技術(shù)手段中，通過(guò)設(shè)置發(fā)光體陣列，且設(shè)置發(fā)光體陣列的空間排布與所述冷陰極發(fā)射體陣列的空間排布相同，通過(guò)控制特定的發(fā)光體發(fā)光，使得對(duì)應(yīng)的特定冷陰極發(fā)射體發(fā)射電子，實(shí)現(xiàn)光尋址的冷陰極平板x射線源，從而無(wú)需制備電尋址發(fā)光技術(shù)中的復(fù)雜的柵極結(jié)構(gòu)或薄膜晶體管。

9、進(jìn)一步的，所述陽(yáng)極靶為由包括擴(kuò)鎢、鉬、鉻、鋁中一種或多種構(gòu)成的金屬薄膜。

10、進(jìn)一步的，所述陰極襯底為由石英或玻璃制成的襯底。

11、進(jìn)一步的，所述陰極襯底還為光致發(fā)光玻璃制成的襯底。

12、進(jìn)一步的，所述冷陰極發(fā)射體陣列中每一個(gè)所述冷陰極發(fā)射體均由光電導(dǎo)材料制成，或所述冷陰極發(fā)射體陣列中每一個(gè)所述冷陰極發(fā)射體表面均設(shè)置有一層光電導(dǎo)薄膜。

13、進(jìn)一步的，所述發(fā)光體陣列發(fā)出的光照射所述陰極基板，所述陰極基板發(fā)射電子，包括：

14、所述發(fā)光體陣列發(fā)出的光照射所述陰極基板中的冷陰極發(fā)射體陣列，冷陰極發(fā)射體陣列中對(duì)應(yīng)的冷陰極發(fā)射體發(fā)射電子。

15、進(jìn)一步的，所述隔離體隔開(kāi)所述陽(yáng)極基板和陰極基板的距離在0.1～15cm范圍內(nèi)。

16、進(jìn)一步的，所述發(fā)光體陣列包括發(fā)光二極管陣列、激光二極管陣列、電致發(fā)光陣列或等離子發(fā)光陣列。

17、進(jìn)一步的，所述發(fā)光體陣列為尋址發(fā)光，所述尋址放光包括直接尋址發(fā)光或行列掃描尋址放光：

18、所述直接尋址發(fā)光是指所述發(fā)光體陣列的每個(gè)發(fā)光體單獨(dú)控制發(fā)光，實(shí)現(xiàn)單個(gè)或者任意多個(gè)發(fā)光體同時(shí)發(fā)光，并且所述發(fā)光體陣列的發(fā)光位置和發(fā)光數(shù)量隨著時(shí)間的變化而變化；

19、所述行列掃描尋址發(fā)光是指發(fā)光體陣列的每一行發(fā)光體單獨(dú)控制和每一列發(fā)光體單獨(dú)控制，發(fā)光體需要同時(shí)受到行控制和列控制才能發(fā)光，實(shí)現(xiàn)單個(gè)或者多個(gè)發(fā)光體同時(shí)發(fā)光，并且發(fā)光體陣列發(fā)光位置和發(fā)光數(shù)量隨著時(shí)間的變化而變化。

20、進(jìn)一步的，所述光尋址冷陰極平板x射線的工作步驟包括：

21、使用高壓電源給所述陽(yáng)極基板的所述陽(yáng)極電極施加電壓，所述陰極基板的所述陰極電極接地，所述高壓電源的電壓范圍為10～200kv；

22、使用驅(qū)動(dòng)電源驅(qū)動(dòng)所述發(fā)光體陣列的單個(gè)發(fā)光體或者任意多個(gè)發(fā)光體發(fā)光；

23、所述冷陰極發(fā)射體在發(fā)光體的光照下發(fā)射電子，電子轟擊所述陽(yáng)極基板的所述陽(yáng)極靶并輻射x射線。

24、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果是：

25、本發(fā)明的一種光尋址冷陰極平板x射線源，無(wú)需制備復(fù)雜的柵極結(jié)構(gòu)或薄膜晶體管，通過(guò)設(shè)置發(fā)光體陣列，光驅(qū)動(dòng)冷陰極發(fā)射體發(fā)射電子，并且發(fā)射電子的冷陰極發(fā)射體的位置和數(shù)量隨著時(shí)間的變化而變化，即可實(shí)現(xiàn)可尋址的冷陰極平板x射線源。該發(fā)明一方面降低了器件制備成本，另一方面解決復(fù)雜的冷陰極結(jié)構(gòu)容易引起放電問(wèn)題，從而提高平板x射線源的工作穩(wěn)定性、可靠性和壽命。

技術(shù)特征：

1.一種光尋址冷陰極平板x射線源，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光尋址冷陰極平板x射線源，其特征在于，所述陽(yáng)極靶為由包括擴(kuò)鎢、鉬、鉻、鋁中一種或多種構(gòu)成的金屬薄膜。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光尋址冷陰極平板x射線源，其特征在于，所述陰極襯底為由石英或玻璃制成的襯底。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光尋址冷陰極平板x射線源，其特征在于，所述陰極襯底還為光致發(fā)光玻璃制成的襯底。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光尋址冷陰極平板x射線源，其特征在于，所述冷陰極發(fā)射體陣列中每一個(gè)所述冷陰極發(fā)射體均由光電導(dǎo)材料制成，或所述冷陰極發(fā)射體陣列中每一個(gè)所述冷陰極發(fā)射體表面均設(shè)置有一層光電導(dǎo)薄膜。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光尋址冷陰極平板x射線源，其特征在于，所述發(fā)光體陣列發(fā)出的光照射所述陰極基板，所述陰極基板發(fā)射電子，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光尋址冷陰極平板x射線源，其特征在于，所述隔離體隔開(kāi)所述陽(yáng)極基板和陰極基板的距離在0.1～15cm范圍內(nèi)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光尋址冷陰極平板x射線源，其特征在于，所述發(fā)光體陣列包括發(fā)光二極管陣列、激光二極管陣列、電致發(fā)光陣列或等離子發(fā)光陣列。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光尋址冷陰極平板x射線源，其特征在于，所述發(fā)光體陣列為尋址發(fā)光，所述尋址放光包括直接尋址發(fā)光或行列掃描尋址發(fā)光：

10.根據(jù)權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的光尋址冷陰極平板x射線源，其特征在于，所述光尋址冷陰極平板x射線的工作步驟包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)一種光尋址冷陰極平板X(qián)射線源，包括：陽(yáng)極基板，陽(yáng)極基板包括陽(yáng)極襯底、設(shè)置在陽(yáng)極襯底上的陽(yáng)極電極和設(shè)置于陽(yáng)極電極上的陽(yáng)極靶；陰極基板，陰極基板包括陰極襯底、設(shè)置在陰極襯底上的陰極電極和設(shè)置于陰極電極上的冷陰極發(fā)射體陣列；隔離體，隔離體隔開(kāi)陽(yáng)極基板和陰極基板，陽(yáng)極基板和陰極基板之間為真空狀態(tài)；光源基板，光源基板包括發(fā)光體陣列，發(fā)光體陣列的空間排布與冷陰極發(fā)射體陣列的空間排布相同，發(fā)光體陣列發(fā)出的光照射冷陰極發(fā)射體陣列，冷陰極發(fā)射體陣列對(duì)應(yīng)的冷陰極發(fā)射體發(fā)射電子并轟擊陽(yáng)極靶后輻射X射線。本發(fā)明通過(guò)設(shè)置發(fā)光體陣列，激發(fā)冷陰極發(fā)射體發(fā)射電子并轟擊陽(yáng)極靶后輻射X射線，實(shí)現(xiàn)可尋址的平板X(qián)射線源，不僅降低了器件制備成本，還解決了復(fù)雜的冷陰極結(jié)構(gòu)容易引起放電問(wèn)題，從而提高平板X(qián)射線源的工作穩(wěn)定性、可靠性和壽命。

技術(shù)研發(fā)人員：陳軍,張志鵬,鄧少芝,許寧生
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中山大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30