摘要：介绍具有多个焦点的160 kV碳纳米管阴极分布式X射线管的研制工作及无损检测初步应用。基于Opera-3D软件对线阵列布置多焦点的模拟仿真,设计了多阴极—阵列聚焦—阳极结构,研究了45个碳纳米管阴极阵列的恒流发射特性以及多焦点的各焦点尺寸一致性。该射线管阳极电压160 kV,阳极电流15 mA,可长时间连续稳定工作于2.4 kW大功率状态,45个碳纳米管阴极工作于恒流状态时,各阴极控制电压的差异可反映其一致性,测得标准差为5.2%,45个焦点的平均焦斑尺寸为1.09 mm×1.22 mm,与模拟计算结果相符,且标准差为0.02 mm×0.06 mm,具有较好的一致性。该分布式X射线管以多焦点可编程脉冲发射的方式工作,在较小焦点状态实现大功率运行,通过线对卡测试具备较高的分辨率,对小型发动机进行多个视角的静态层析快速成像测试,可获得相比传统单点DR检测更丰富的结构信息。

摘要：以单根微米直径的碳纳米管(CNT)纱线为场致发射的电子源,通过Opera软件的模拟仿真进行阴极结构的设计,研制了基于CNT冷阴极,仅需静电聚焦实现微焦点,以金属管壳进行超高真空封装的小型闭管式微焦点X射线管。测试表明,单根直径50μm的CNT冷阴极电子源可以实现500μA的连续稳定电流发射;此时栅极控制电压V GC为886 V,对应的电场强度为1.77 V/μm,微型阴极的发射电流密度达到25.5 A/cm^(2)。金属封装的X射线管可以稳定工作于130 kV的阳极高压,通过调节聚焦电压,基于静电聚焦结构可实现45μm×58μm的焦点尺寸。研制的微焦点X射线管以50%的占空比工作,使用线对卡测试,分辨率达到了20 LP/mm,并对芯片等元件进行成像表征,内部微米级金线图像清晰。该微焦点X射线管可满足芯片、新能源电池等精密元件的无损检测需求,具有较好的应用前景。