本文關(guān)鍵詞：面向相位襯度成像應(yīng)用的CNTs X射線源研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：X射線相位襯度成像可以對(duì)輕元素物質(zhì)進(jìn)行成像,彌補(bǔ)了傳統(tǒng)吸收襯度成像無(wú)法對(duì)其進(jìn)行成像的不足,因此成為醫(yī)療影像學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。但是,目前X射線相位襯度成像要應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)仍然面臨著較多的問(wèn)題,其中突出的是很難獲得相干好能量高的光源。近年來(lái)X射線相位襯度成像研究中使用的光源大多為同步輻射光源,這種光源體積大、功率高,無(wú)法應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)。因此,本文利用冷陰極X射線管體積小、啟動(dòng)快且微焦點(diǎn)X射線具有相干性的特點(diǎn),研究面向相位襯度成像應(yīng)用的CNTs冷陰極X射線光源。在前期相關(guān)研究的基礎(chǔ)之上,本文針對(duì)相位襯度成像的要求,主要從冷陰極X射線管發(fā)射性能和焦點(diǎn)尺寸兩方面進(jìn)行了討論研究；并對(duì)X射線成像進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。本文采用絲網(wǎng)印刷法制備CNTs冷陰極,并重點(diǎn)研究了在CNTs與不銹鋼基底之間的中間層中引入了碳纖維后對(duì)陰極發(fā)射電流的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)加入碳纖維后,在外加電壓為1.6KV時(shí),直徑為1mm的CNTs發(fā)射電流從0.1mA增加到0.3mA。在沒(méi)有外加冷卻條件下連續(xù)30min直流測(cè)試,電流可以穩(wěn)定保持在0.3mA不變。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在絲印過(guò)程中引入的銀和少量碳纖維中間層,可成為發(fā)射材料和金屬基底間的過(guò)渡層,不僅能增強(qiáng)CNTs在基底上的附著力,降低CNTs與基底之間的界面接觸電阻,還能提供新的發(fā)射點(diǎn),從而能改善陰極發(fā)射電流和電流穩(wěn)定性。為了改善柵陰極電場(chǎng)的均勻性,降低柵網(wǎng)截獲對(duì)CNTs冷陰極X射線管電流的影響,本文從以下兩個(gè)途徑對(duì)柵網(wǎng)進(jìn)行了改進(jìn)研究：一是將覆有納米碳膜的銅網(wǎng)代替不銹鋼柵網(wǎng)后,CNTs發(fā)射電流增加,開(kāi)啟電壓降低�？梢哉J(rèn)為導(dǎo)電碳膜改善了發(fā)射場(chǎng)的均勻性,從而增加有效發(fā)射面積和發(fā)射電流,同時(shí)具有一定能量的電子可以穿過(guò)3nm左右厚度的碳膜,最終到達(dá)陽(yáng)極上的電子增多。二是在不銹鋼柵網(wǎng)上蒸鍍MgO薄膜,實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明柵極表面的MgO膜在陰極電子的激發(fā)下可以發(fā)射出二次電子,使柵網(wǎng)表面積累一定數(shù)量的正電荷,從而提高了陰極與柵極之間的電場(chǎng),此時(shí)陰極的電子更容易逸出,陰極的發(fā)射電流增大。針對(duì)微焦點(diǎn)CNTsX射線源應(yīng)用,本文還開(kāi)展了電子束聚焦系統(tǒng)研究,設(shè)計(jì)了帶有聚焦結(jié)構(gòu)的柵網(wǎng)并對(duì)其結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了模擬計(jì)算。參照CNTs冷陰極X射線管測(cè)試條件,固定陰極電壓為0KV,柵極電壓為2KV,陽(yáng)極電壓為35KV,陰極直徑為1mm時(shí),模擬計(jì)算了不同尺寸、不同形狀的聚焦柵極和陽(yáng)極結(jié)構(gòu)對(duì)電子束聚焦性能的影響,并優(yōu)化了結(jié)構(gòu)參數(shù)。在優(yōu)化條件下模擬計(jì)算得到的電子束焦點(diǎn)半徑為50μm,此時(shí)柵網(wǎng)電子透過(guò)率為50%左右。最后本文進(jìn)行X射線成像測(cè)試研究。采用設(shè)計(jì)加工的CNTs X射線管能夠?qū)崿F(xiàn)靜態(tài)金屬片和動(dòng)態(tài)小白鼠的吸收襯度成像,此時(shí)CNTs陰極連續(xù)提供大于100uA的直流電流即可以實(shí)現(xiàn)清晰成像,但由于沒(méi)有加入聚焦極結(jié)構(gòu),無(wú)法拍攝出對(duì)于輕元素的小白鼠毛發(fā)和內(nèi)臟結(jié)構(gòu)。采用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡中的發(fā)射電流為120uA的電子束作為X射線源對(duì)直徑為0.4mm的塑料細(xì)繩進(jìn)行成像測(cè)試表明,在焦點(diǎn)尺寸小于250um時(shí)即可以清晰的看出塑料細(xì)繩的圖像,這為本文仿真設(shè)計(jì)的聚焦結(jié)構(gòu)用于相位襯度成像的應(yīng)用提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：相位襯度成像 X射線管 冷陰極電子源 聚焦結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN14
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 課題的背景及意義10-12
• 1.2 課題的研究歷史、現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題12-16
• 1.3 課題研究?jī)?nèi)容及意義16-18
• 第二章 用于相位襯度成像的冷陰極X射線源主要改進(jìn)因素18-26
• 2.1 相位襯度成像原理簡(jiǎn)介18-20
• 2.2 場(chǎng)致發(fā)射理論簡(jiǎn)介20-22
• 2.3 X射線源的改進(jìn)因素22-24
• 2.3.1 大電流X射線源23
• 2.3.2 微焦點(diǎn)X射線源23-24
• 2.4 本章小結(jié)24-26
• 第三章 X射線管電子場(chǎng)發(fā)射性能研究26-40
• 3.1 絲網(wǎng)印刷法制備制備CNTs場(chǎng)致發(fā)射陰極及其場(chǎng)致發(fā)射性能測(cè)試26-28
• 3.1.1 CNTs冷陰極的制備方法26-27
• 3.1.2 場(chǎng)發(fā)射性能的測(cè)試方法27-28
• 3.2 CNTs與基底界面接觸電阻對(duì)場(chǎng)發(fā)射性能的影響研究28-32
• 3.2.1 界面接觸電阻對(duì)場(chǎng)發(fā)射性能的影響28-29
• 3.2.2 中間層中摻入碳纖維對(duì)場(chǎng)發(fā)射性能的影響測(cè)試29-32
• 3.3 柵網(wǎng)對(duì)陰極場(chǎng)發(fā)射性能的影響研究32-37
• 3.3.1 蒸鍍MgO薄膜的柵網(wǎng)對(duì)場(chǎng)發(fā)射性能的影響測(cè)試32-34
• 3.3.2 覆蓋碳膜的柵網(wǎng)對(duì)場(chǎng)發(fā)射性能的影響測(cè)試34-37
• 3.4 本章小結(jié)37-40
• 第四章 X射線管聚焦結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及仿真模擬40-52
• 4.1 冷陰極電子槍結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)40-44
• 4.1.1 CTS粒子工作室簡(jiǎn)介40
• 4.1.2 聚焦結(jié)構(gòu)模型的建立40-44
• 4.2 聚焦柵極結(jié)構(gòu)參數(shù)確定44-50
• 4.2.1 聚焦柵極尺寸對(duì)電子束聚焦性能的影響44-47
• 4.2.2 聚焦結(jié)構(gòu)形狀對(duì)電子束聚焦性能的影響47-48
• 4.2.3 陽(yáng)極對(duì)電子束聚焦性能的影響48-50
• 4.3 本章小結(jié)50-52
• 第五章 X射線成像實(shí)驗(yàn)52-58
• 5.1 CNTs冷陰極X射線管成像實(shí)驗(yàn)52-54
• 5.1.1. CNTs冷陰極X射線管成像實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)52-53
• 5.1.2. CNTs冷陰極X射線管成像實(shí)驗(yàn)53-54
• 5.2 微焦點(diǎn)X射線成像實(shí)驗(yàn)54-56
• 5.3 本章小結(jié)56-58
• 第六章 總結(jié)58-60
• 參考文獻(xiàn)60-64
• 致謝64-66
• 作者簡(jiǎn)介66

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 李媛;面向相位襯度成像應(yīng)用的CNTs X射線源研究[D];東南大學(xué);2016年

  本文關(guān)鍵詞：面向相位襯度成像應(yīng)用的CNTs X射線源研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：301933