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      一種鑲嵌式結(jié)構(gòu)的鎢?金剛石透射靶材及其制備方法與流程

      文檔序號:11172308閱讀:1028來源:國知局
      一種鑲嵌式結(jié)構(gòu)的鎢?金剛石透射靶材及其制備方法與流程

      本發(fā)明涉及一種工業(yè)micro-ct的關(guān)鍵部件及其制造方法,具體涉及一種工業(yè)micro-ct的x射線源用鎢-金剛石透射靶及其制備方法。



      背景技術(shù):

      顯微計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)(micro-ct),由于具有超高空間分辨率和無損成像的特點(diǎn),被國際無損界公認(rèn)為最佳無損檢測手段。鎢-金剛石透射靶作為micro-ct的關(guān)鍵部件,其結(jié)構(gòu)及其散熱性嚴(yán)重影響著micro-ct的x射線的出射效率。目前工業(yè)micro-ct的x射線源用鎢-金剛石透射靶結(jié)構(gòu)及其制備方法有一些文獻(xiàn)和專利報(bào)道,如文獻(xiàn)“基于磁控濺射法顯微ctw-al透射靶材的制備及其性能研究(2015,51(11):1416-1424)”;專利“透射型x射線靶和包括該透射型x射線靶的放射線產(chǎn)生管(201410022341.9)”、“用于透射x射線管的厚標(biāo)靶(201180041159.2)”、和“一種工業(yè)ct機(jī)x射線管用透射靶材及其制備方法(201410652918.4)”,還有日本專利公開的一種工業(yè)ct機(jī)x射線管用透射(jp2002343290a)。在這些文獻(xiàn)和專利中,報(bào)道了透射靶材的結(jié)構(gòu)是疊加式復(fù)合結(jié)構(gòu),其制備方法大多采用磁控濺射鍍膜法。但是這種結(jié)構(gòu)的靶材與鑲嵌式結(jié)構(gòu)的靶材相比,還存在散熱性差、x射線出射率低等問題,其制備方法比較復(fù)雜。為此,本發(fā)明提出一種新的鎢-金剛石透射靶結(jié)構(gòu)及其制備方法,以期增大micro-ct鎢-金剛石透射靶材的散熱性,從而提高micro-ct的工作性能。



      技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

      本發(fā)明技術(shù)解決問題:針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題,提供一種鑲嵌式結(jié)構(gòu)的鎢-金剛石透射靶材及其制備方法,該靶材在真空條件下一次性成型,不易受污染,并具有x射線出射率大、散熱性好、壽命長等優(yōu)點(diǎn);制備方法具有精度高、易控制、工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)。

      本發(fā)明技術(shù)解決方案:一種鑲嵌式結(jié)構(gòu)的鎢-金剛石透射靶材,包括金剛石片和鎢塞;所述鎢塞通過氦離子顯微鏡的氖離子源在金剛石片中心位置打孔后,再以沉積方式鑲嵌在金剛石片中。

      所述金剛石片為圓片形狀,直徑為10-25mm,優(yōu)選直徑為15mm;厚度為100-200μm,優(yōu)選直徑厚度為100μm。優(yōu)選上述金剛石片的形狀及尺寸有利于金剛石與基底的焊接,使金剛石片與真空腔體的密封效果更好。

      所述氦離子顯微鏡的氖離子源采用的加速電壓為25-30kv,束流為1.2-5.4pa,通過大量反復(fù)試驗(yàn)所選氦離子顯微鏡的氖離子源的加速電壓和束流的原因在于在金剛石片上能夠?qū)崿F(xiàn)快速打孔,同時(shí)減小氖離子束對金剛石片的損傷。

      所述打孔的孔徑為1-10μm,深度為3-10μm,經(jīng)過大量反復(fù)這樣能夠方便快速地制備鎢塞。

      本發(fā)明一種鑲嵌式結(jié)構(gòu)的鎢-金剛石透射靶材的制備方法,包括以下步驟:

      1、清洗金剛石片:將金剛石片用丙酮浸泡1-2h去油,再用工業(yè)乙醇超聲波清洗0.5-1h。清洗完畢置于干燥皿中備用;

      2、金剛石片打孔前預(yù)處理:將金剛石片放在氦離子顯微鏡里面,待真空抽至10-3pa以下時(shí),采用等離子體進(jìn)行清洗1-2h,去除金剛石片表面的氧化物和污染物;

      3、打孔:采用氦離子顯微鏡的氖離子源,加速電壓為25-30kv,束流為1.2-5.4pa,在金剛石片中心位置處進(jìn)行打孔,孔徑為1-10μm,深度為3-10μm;

      4、鎢塞沉積:在金剛石片打孔完畢后,在小孔中進(jìn)行鎢的沉積,沉積高度和孔的深度相同,即得到鑲嵌式結(jié)構(gòu)的鎢-金剛石透射靶材。

      本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于:目前制備插塞式結(jié)構(gòu)常用方法是光刻和化學(xué)腐蝕法,但這些方法存在著制備工藝復(fù)雜、周期長和效率低等缺點(diǎn)。本發(fā)明的鎢-金剛石透射靶材利用氦離子顯微鏡,尤其是利用氦離子顯微鏡超高精度的多功能的加工能力,首先在幾百微米厚度的金剛石片上進(jìn)行打孔,孔的直徑為幾個(gè)微米,深度為幾個(gè)微米,然后在這些小孔里面進(jìn)行鎢的沉積,從而制備出散熱性、高質(zhì)量的鑲嵌式結(jié)構(gòu)的鎢-金剛石透射靶材。該靶材在真空條件下一次性成型,不易受污染,并具有x射線出射率大、散熱性好、壽命長等優(yōu)點(diǎn),制備方法具有精度高、易控制、工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)相關(guān)測試數(shù)據(jù)表明,與疊加式復(fù)合結(jié)構(gòu)的鎢-金剛石透射靶材的相比,鑲嵌式結(jié)構(gòu)的鎢-金剛石透射靶材的x射線出射率、散熱性、和壽命工作性能基本上提高15-20%。

      附圖說明

      圖1為本發(fā)明提出的鑲嵌式結(jié)構(gòu)的鎢-金剛石透射靶材的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

      具體實(shí)施方式

      下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例詳細(xì)介紹本發(fā)明。但以下的實(shí)施例僅限于解釋本發(fā)明,本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)包括權(quán)利要求的全部內(nèi)容,不僅僅限于本實(shí)施例。

      實(shí)施例1

      本發(fā)明提出一種鑲嵌式結(jié)構(gòu)的鎢-金剛石透射靶材,如圖1所示,包括金剛石片1和鎢塞2。所述的金剛石片1為圓片形狀,直徑為25mm,厚度為200μm;所述的鎢塞2為圓柱型,直徑為1μm,高度為3μm,鑲嵌在金剛石片中心位置處。所述的鎢塞1通過沉積方式鑲嵌在金剛石片2中。

      本發(fā)明一種鑲嵌式結(jié)構(gòu)的鎢-金剛石透射靶材的制備方法包括以下步驟:

      1、清洗金剛石片:將金剛石片用丙酮浸泡1h去油,再用工業(yè)乙醇超聲波清洗0.5h。清洗完畢置于干燥皿中備用;

      2、金剛石片打孔前預(yù)處理:將金剛石片放在氦離子顯微鏡里面,待真空抽至10-3pa以下時(shí),采用等離子體進(jìn)行清洗1h,去除金剛石片表面的氧化物和污染物;

      3、打孔:采用氦離子顯微鏡的氖離子源,加速電壓為25kv,束流為1.2pa,在金剛石片中心位置處進(jìn)行打孔,孔徑為1μm,深度為3μm;

      4、鎢塞沉積:在金剛石片打孔完畢后,在小孔中進(jìn)行鎢的沉積,沉積高度和孔的深度相同,即得到鑲嵌式結(jié)構(gòu)的鎢-金剛石透射靶材。

      根據(jù)相關(guān)測試數(shù)據(jù)表明,與疊加式復(fù)合結(jié)構(gòu)的鎢-金剛石透射靶材的相比,鑲嵌式結(jié)構(gòu)的鎢-金剛石透射靶材的x射線出射率、散熱性、和壽命工作性能提高20%。

      實(shí)施例2

      本發(fā)明提出一種鑲嵌式結(jié)構(gòu)的鎢-金剛石透射靶材,如圖1所示,包括金剛石片1和鎢塞2。所述的金剛石片1為圓片形狀,直徑為10mm,厚度為100μm;所述的鎢塞2為圓柱型,直徑為10μm,高度為10μm,鑲嵌在金剛石片中心位置處。所述的鎢塞1通過沉積方式鑲嵌在金剛石片2中。

      本發(fā)明一種鑲嵌式結(jié)構(gòu)的鎢-金剛石透射靶材的制備方法,包括以下步驟:

      1、清洗金剛石片:將金剛石片用丙酮浸泡2h去油,再用工業(yè)乙醇超聲波清洗1h。清洗完畢置于干燥皿中備用;

      2、金剛石片打孔前預(yù)處理:將金剛石片放在氦離子顯微鏡里面,待真空抽至10-3pa以下時(shí),采用等離子體進(jìn)行清洗2h,去除金剛石片表面的氧化物和污染物;

      3、打孔:采用氦離子顯微鏡的氖離子源,加速電壓為30kv,束流為5.4pa,在金剛石片中心位置處進(jìn)行打孔,孔徑為10μm,深度為10μm;

      4、鎢塞沉積:在金剛石片打孔完畢后,在小孔中進(jìn)行鎢的沉積,沉積高度和孔的深度相同,即得到鑲嵌式結(jié)構(gòu)的鎢-金剛石透射靶材。

      根據(jù)相關(guān)測試數(shù)據(jù)表明,與疊加式復(fù)合結(jié)構(gòu)的鎢-金剛石透射靶材的相比,鑲嵌式結(jié)構(gòu)的鎢-金剛石透射靶材的x射線出射率、散熱性、和壽命工作性能提高15%。

      實(shí)施例3

      本發(fā)明提出一種鑲嵌式結(jié)構(gòu)的鎢-金剛石透射靶材,如圖1所示,包括金剛石片1和鎢塞2。所述的金剛石片1為圓片形狀,直徑為15mm,厚度為150μm;所述的鎢塞2為圓柱型,直徑為5μm,高度為8μm,鑲嵌在金剛石片中心位置處。所述的鎢塞1通過沉積方式鑲嵌在金剛石片2中。

      本發(fā)明一種鑲嵌式結(jié)構(gòu)的鎢-金剛石透射靶材的制備方法,包括以下步驟:

      1、清洗金剛石片:將金剛石片用丙酮浸泡1.5h去油,再用工業(yè)乙醇超聲波清洗0.75h。清洗完畢置于干燥皿中備用;

      2、金剛石片打孔前預(yù)處理:將金剛石片放在氦離子顯微鏡里面,待真空抽至10-3pa以下時(shí),采用等離子體進(jìn)行清洗1.5h,去除金剛石片表面的氧化物和污染物;

      3、打孔:采用氦離子顯微鏡的氖離子源,加速電壓為28kv,束流為4pa,在金剛石片中心位置處進(jìn)行打孔,孔徑為5μm,深度為8μm;

      4、鎢塞沉積:在金剛石片打孔完畢后,在小孔中進(jìn)行鎢的沉積,沉積高度和孔的深度相同,即得到鑲嵌式結(jié)構(gòu)的鎢-金剛石透射靶材。

      根據(jù)相關(guān)測試數(shù)據(jù)表明,與疊加式復(fù)合結(jié)構(gòu)的鎢-金剛石透射靶材的相比,鑲嵌式結(jié)構(gòu)的鎢-金剛石透射靶材的x射線出射率、散熱性、和壽命工作性能提高18%。

      需要說明的是,按照本發(fā)明上述各實(shí)施例,本領(lǐng)域技術(shù)人員是完全可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明獨(dú)立權(quán)利要求及從屬權(quán)利的全部范圍的,實(shí)現(xiàn)過程及方法同上述各實(shí)施例;且本發(fā)明未詳細(xì)闡述部分屬于本領(lǐng)域公知技術(shù)。

      以上所述,僅為本發(fā)明部分具體實(shí)施方式,但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此,任何熟悉本領(lǐng)域的人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi),可輕易想到的變化或替換,都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

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