一种用于x光管的六硼化物阴极组件的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及物理电子领域，具体涉及一种用于X光管的六硼化物阴极组件。
【背景技术】
[0002]在医疗、医学诊断、工业检测、安全技术等涉及的各种X光设备，需要高性能的X光管。作为X光成像设备的核心器件之一，X光管除应具备成像质量好、工作稳定可靠、使用寿命长等特点外，随着科技发展，对于小型化，低能耗的高品质X光管的需求越来越突出。由于硼化物阴极具有工作温度低、发射稳定、发射电流密度大、均匀性好，寿命长等诸多优点而被视为理想的新型X光管用阴极，但是由于目前硼化物阴极组件存在着结构复杂，加工工艺难度大，加热功率大，封管后排气困难等问题严重制约着硼化物阴极在X光管中的应用。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型提供一种用于X光管的六硼化物阴极组件，克服在X光管中硼化物阴极组件加工工艺难度大、封管后排气困难等技术缺陷。
[0004]本实用新型的通过下述技术方案实现:
[0005]—种用于X光管的六硼化物阴极组件，包括筒状的栅极以及置于栅极内部的加热子，在所述加热子顶部固定有加热盒，六硼化物阴极固定在加热盒内，所述栅极上端形成有正对六硼化物阴极的电子出射孔，在栅极下端安装有高温绝缘体，两个引线芯柱的上端部分别贯穿所述高温绝缘体与加热子两端连接，所述高温绝缘体封接在固定环内侧壁上，所述固定环外侧壁与栅极的内壁连接。现有技术中，X光管内直接采用螺旋状的钨丝作为阴极组件，钨的电子逸出功高，为4.5EV (电子伏)左右，因此钨丝能激发出电子的工作温度高，钨制阴极容易蒸发影响整管的使用寿命，钨的电子发射的散度大，带来较大的无效辐射剂量；并且钨丝在固定时，需要额外的夹持机构对其进行固定，诸如石墨块等，然而在此类夹持机构零件复杂，零件加工难度大，在X光管内有限的空间下阴极组件制造加工的难度大大增加，进而导致制备高压X光管工艺难度提高，特别是阴极加热功率大，对能耗要求高的应用领域受限。
[0006]本实用新型工作时，在加热子通过引线芯柱而引入适当的电流后，直接发热并将热量传导给与加热盒底面紧贴的六硼化物阴极，而六硼化物阴极受热后产生发射电流且由电子出射孔中射出，其中电子出射孔形状可依据电子光学系统的设计来确定，即可为方形孔、圆形孔或是条状孔；与传统的阴极相比，本实用新型中的阴极材料选用二元六硼化物或多元六硼化物的多晶或单晶材料制成，二元六硼化物为形式如MB6的化合物，M为稀土元素，如六硼化镧、六硼化铈等；多元六硼化物为形式如Ml-xNxB6的六硼化物，其中M、N表示不同的稀土元素。由于二元或多元六硼化物的电子逸出功比钨的电子逸出功低，发射电流密度大，在同样的发射电流密度下，工作温度比钨低800°C以上，阴极的蒸发率低于钨数个数量级，延长了 X光管的使用寿命，并且根据栅极内部有限的空间，将加热子加工成倒置的V形结构，而加热盒置于加热子的顶部，与垂直形状的加热子相比，倒置的V形形状的加热子具有较大的长度，在单位横截面下的发热效率更大，使得六硼化物阴极的加热效率更高，在有效降低生产成本的同时，提高了组件的稳定性。实验表明，在栅控型X光管中，用低于6W的加热功率，就可支取超过1mA的发射电流，同时，X光管内的含气量大大减少，简化了整管制备的排气工艺，提高了 X光管的制管成品率，另一方面，使用过程中零件受热放气量少也提升了 X光管的性能品质和使用寿命。
[0007]所述加热子为带状、管状或是丝状。作为优选，采用带状、管状或是丝状的加热子，即由带状或是管状又或是丝状的加热子构成六硼化物的倒置V形的加热结构，使得加热子在栅极内空间有限的前提下，可在单位长度一定的情况下获取相对较大的电阻，便于加热子在通用设备电源的电流和电压范围内使用。
[0008]所述加热子的材质为钽或是钼又或是钨。作为优选，选用钽、钼、钨等作为加热子的原材料，通过其较高的熔点以及稳定性可保证加热子对六硼化物阴极的持续加热，以满足六硼化物阴极的电子出射量。
[0009]本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果:
[0010]采用单晶或多晶六硼化物材料作为阴极，通过特制焊料钎焊在加热子的加热盒中，结构极其简单，加工及组装容易，组件含气量少，稳定性高，寿命长。避免了采用粉末硼化物制备阴极灯丝的工艺复杂性问题又解决了采用晶体材料制备的阴极组件结构复杂、含气量大、排气难的问题；同时，本实用新型所述的加热子引线芯柱与绝缘体、、固定环与绝缘体之间均采用标准的高温绝缘体金属封接工艺封接，提高了组件在X光管中长期使用的可靠性。
【附图说明】
[0011]此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中:
[0012]图1为本实用新型结构示意图。
[0013]附图中标记及相应的零部件名称:
[0014]1-六硼化物阴极、2-加热子、3-引线芯柱、4-栅极、5-高温绝缘体、6-固定环。
【具体实施方式】
[0015]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
[0016]实施例1
[0017]如图1所示，本实施例包括筒状的栅极4以及置于栅极4内部的加热子2，在所述加热子2顶部固定有加热盒，六硼化物阴极I固定在加热盒内，所述栅极4上端形成有正对六硼化物阴极I的电子出射孔，在栅极4下端安装有高温绝缘体5，两个引线芯柱3的上端部分别贯穿所述高温绝缘体5与加热子2两端连接，所述高温绝缘体5封接在固定环6内侧壁上，所述固定环6外侧壁与栅极4的内壁连接。
[0018]工作时，在加热子2通过引线芯柱3而引入适当的电流后，直接发热并将热量传导给与加热盒底面紧贴的六硼化物阴极1，而六硼化物阴极I受热后产生发射电流且由电子出射孔中射出，其中电子出射孔的形状可依据电子光学系统的设计来确定，即可为方形孔、圆形孔或是条状孔；根据栅极4内部有限的空间，将加热子2加工成倒置的V形结构，而加热盒置于加热子2的顶部，与垂直形状的加热子2相比，倒置的V形形状的加热子2具有较大的长度，在单位横截面下的发热效率更大，使得六硼化物阴极I的加热效率更高，在有效降低生产成本的同时，提高了组件的稳定性。实验表明，在栅控型X光管中，用低于6W的加热功率，就可支取超过1mA的发射电流，同时，X光管内的含气量大大减少，简化了整管制备的排气工艺，提高了 X光管的制管成品率，另一方面，使用过程中零件受热放气量少也提升了 X光管的性能品质和使用寿命。
[0019]在六硼化物阴极I组件加工制造时，加热盒采用单独的高温难容金属或是合金，且与加热子2焊接在一起，又或是加热子2和加热盒直接加工成一个整体，然后将六硼化物阴极I采用高温焊料且通过钎焊方式固定在加热盒内，此时将引线芯柱3贯穿高温绝缘体5后直接与加热子2连接，其中高温绝缘体5可采用陶瓷或是玻璃材质，例如采用陶瓷材质时，在陶瓷上开设通孔，在通孔内通过陶瓷金属化工艺形成一层金属层，再通过特定的高温金属焊料将引线芯柱3焊接在通孔中；当采用玻璃材质，就可以选对应膨胀系数的引线芯柱3直接封装在一起。最后将高温绝缘体5与固定环6封装，利用点焊或是氩弧焊等焊接方式将固定环6的外壁与栅极4内壁焊接，即完成六硼化物阴极I的加工制造。本实施例中，所有的焊接工序均在栅极4外部进行，即有效避免了在制造过程中栅极4内出现焊料或是焊渣的遗留，保证使用六硼化物阴极I组件的X光管具有稳定的使用性能和较长的使用寿命O
[0020]作为优选，采用带状、管状或是丝状的加热子2，即由带状或是管状又或是丝状的加热子2构成六硼化物的倒置V形的加热结构，使得加热子2在栅极4内空间有限的前提下，可在单位长度一定的情况下获取相对较大的电阻，便于加热子2在通用设备电源的电流和电压范围内使用。
[0021]作为优选，选用钽、钼、钨等作为加热子2的原材料，通过其较高的熔点以及稳定性可保证加热子2对六硼化物阴极I的持续加热，以满足六硼化物阴极I的电子出射量。
[0022]以上所述的【具体实施方式】，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的【具体实施方式】而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种用于X光管的六硼化物阴极组件，其特征在于:包括筒状的栅极(4)以及置于栅极(4)内部的加热子(2)，在所述加热子(2)顶部固定有加热盒，六硼化物阴极(I)固定在加热盒内，所述栅极(4)上端形成有正对六硼化物阴极(I)的电子出射孔，在栅极(4)下端安装有高温绝缘体(5)，两个引线芯柱(3)的上端部分别贯穿所述高温绝缘体(5)与加热子(2)两端连接，所述高温绝缘体(5)封接在固定环(6)内侧壁上，所述固定环(6)外侧壁与栅极(4)的内壁连接。2.根据权利要求1所述的一种用于X光管的六硼化物阴极组件，其特征在于:所述加热子(2)为带状、管状或是丝状。3.根据权利要求2所述的一种用于X光管的六硼化物阴极组件，其特征在于:所述加热子(2)的材质为钽或是钼又或是钨。
【专利摘要】本实用新型公布了一种用于X光管的六硼化物阴极组件，包括筒状的栅极以及置于栅极内部的加热子，在所述加热子顶部固定有加热盒，六硼化物阴极固定在加热盒内，所述栅极上端形成有正对六硼化物阴极的电子出射孔，在栅极下端安装有高温绝缘体，两个引线芯柱的上端部分别贯穿所述高温绝缘体与加热子两端连接，所述高温绝缘体封接在固定环内侧壁上，所述固定环外侧壁与栅极的内壁连接。在栅控型X光管中，用低于6W的加热功率，可支取超过10mA的发射电流，同时，X光管内的含气量大大减少，简化了整管制备的排气工艺，提高了X光管的制管成品率，另一方面，使用过程中零件受热放气量少也提升了X光管的性能品质和使用寿命。
【IPC分类】H01J35/06
【公开号】CN204885079
【申请号】CN201520722430
【发明人】林祖伦, 于海波
【申请人】成都创元电子有限公司
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年9月18日