分布式X射线光源,又称X射线多光源,是指在单个真空腔体中按照一定空间序列排布多个X射线点源的真空装置,该装置可根据特定的时间和空间序列触发产生X射线,为新型X射线光源和CT提供了一种选择。传统螺旋CT工作时,X光管围绕被检物体高速旋转,使得光源有效焦点增大,产生运动伪影。静态CT采用分布式X射线光源代替螺旋CT的机械旋转结构产生多角度X射线,通过电子学触发的方式控制光源依次出光,提高了CT的扫描效率,消除了螺旋CT的运动伪影,通过优化成像算法,还可降低被检物体所受剂量。因此分布式X射线光源在医疗、安检和工业无损检测等领域都具有极大的应用前景。针对分布式X射线光源关键技术电子枪、阳极以及系统热管理展开了研究工作。电子枪采用钡钨阴极作为电子发射体,栅网控制束流,补偿电极调节束流发射度,聚焦电极优化焦点尺寸,在阳极高压160kV束流30mA的条件下获得了0.5mm×0.6mm的焦点尺寸。阳极采用反射式结构,倾角12°,采用1mm厚的铼钨合金焊接在无氧铜冷却体上,通过无氧铜冷却体内循环的冷却介质将电子束沉积在阳极上的热量带走。理论计算和模拟表明,在阳极高压160kV,束流30mA,脉宽100μs,焦点0.65mm×0.65mm时,焦点最高瞬时温度约1300℃,满足使用要求。最后还进行了包含50个点源的样机研究工作,对多个点源的一致性、关键器件稳定性、老练工艺等进行了实验研究,并提出了改进建议。在传统电子枪的研究基础上,提出了多焦点电子枪的物理模型并进行了实验论证。多焦点电子枪可以操控束流轨迹,使得一个阴极发射的电子束在阳极上获得多个焦点,从而提高光源的空间密度。该结构的分布式X射线光源具有焦点数量可调、焦点间距可调等其他光源不可比拟的优点,在此基础上可进一步开展光源参数对成像质量影响的研究工作,进而优化光源参数。另外开展了激光驱动金属阴极分布式X射线光源的初步研究工作。该方案采用激光驱动金属阴极发射电子,通过高速扫描振镜控制激光方向,使得一个激光器输出的激光打在金属阴极上不同的位置,实现多光源。由于激光与金属阴极相互作用产生光电子发射的电荷量较低,本文开展了激光与金属阴极作用产生大电荷量的实验研究,研究表明,高功率密度激光与金属阴极相互作用,可产生光电子发射、激光热效应引起的热电子发射以及等离子体电子发射等物理过程,极大的提高了金属阴极产生的电荷量,为激光驱动金属阴极在工业X射线光源中的应用提供了研究基础。