1895年，倫琴發現X射線“標志著近代物理學的到來”。人們通過X射線照射，發現了本應通過解剖才能看到的病變，由此打開了放射臨床診療的大門。作為一種高能電磁輻射，X射線具有穿透性強、和物質相互作用種類多樣等特點，以此為基礎的醫學成像應用很快得到普及?，F如今，X射線成像技術已經應用到人類社會的各個方面，醫院的X光機、醫用CT機，工業無損探傷、工業質檢，行包/貨物安檢，X射線熒光儀等等，都是X射線在臨床醫學、公共安全、無損檢測、生物制藥等諸多學科領域的重要應用。

△ 利用X射線進行醫學成像

國內X射線源技術的發展機遇與挑戰

在X射線成像系統中，X射線源(也稱X射線管、X射線球管)是其核心部件，直接決定著成像的分辨率、對比度、掃描效率等關鍵性能指標，設計和研發先進的X射線源不僅能推動X射線無損檢測技術的發展，更能夠對相關應用領域帶來變革、推動行業發展。以應用廣泛的醫療診斷行業為例，X射線源對CT設備成像質量影響巨大，且成本約占CT整機設備生產制造成本的20%~30%，被稱為CT之“芯”。然而長期以來，醫用高性能X射線源始終需要依賴國外進口，很難尋到質量穩定、性能可靠的國產球管。自2011年開始至今，我國在“十二五”“十三五”“十四五”連續3個五年計劃中均提到將X射線機、CT球管等影像成像行業關鍵技術及部件列為重點突破和發展的高端戰略產品，持續推動相關技術方向的發展和突破。然而，X射線源的國產自主不僅需要長期持續的研發和攻關，還要在現有X射線源企業海量的專利布局中突出重圍，想要在較短的時間內快速實現超越，面臨著巨大的困難與挑戰。

從實驗室到各行業全面開花 新鴻電子“一騎絕塵”的背后

目前被廣泛采用的X射線源技術，依靠“陰極加熱發出電子，電子打到陽極靶盤，發射X射線”，整個過程X射線源始終處于高壓、高熱、高轉速的狀態，且需要保證高效的散熱、較高的穩定性和較長的工作壽命，近年來一直都難有跨越式的發展。以安檢行業CT查驗設備為例，受CT滑環轉速、旋轉精度以及環上器件在高轉速下的可靠性等的限制，安檢CT的成像質量和掃描效率幾乎達到極限，設計新型X射線源、研究相應的掃描成像方法，從根本上改變CT依賴滑環旋轉這一成像方式，已成為當前理論研究與應用技術發展的重要難題與挑戰。采用分布式X射線源實現靜態CT超快速成像是近年來輻射成像理論和應用發展的新熱點，為上述難題的解決帶來新的希望。19世紀末，科學家陸續發現電子在常溫下還可以從陰極表面通過量子隧穿效應逃逸，稱其為“冷陰極”發射。1991年，伊吉瑪教授發現碳納米管這一全新的碳基材料結構，其超大的長徑比、極高的電導率、較強的機械強度和化學穩定性等特點，被認為是理想的“冷陰極”材料。2002年，美國北卡羅萊納大學的Otto Zhou團隊首次實現碳納米管“冷陰極”X射線源10mA級別的出束流強，達到工業、安檢成像所需水平，由此打開“冷陰極”X射線源規?；逃玫拇箝T。2007年，清華大學輻射成像團隊基于分布式X射線源開展了CT三維成像應用的早期研究，對分布式射線源靜態CT系統、快速靜態CT成像方法等方面開展了大量研究工作。國內外高校團隊的早期探索，給了創新技術的發展和成熟提供了最好的土壤。

△ 碳納米管冷陰極X射線源示意圖

2015年，在北卡羅萊納大學、清華大學等多方合作下，新鴻電子有限公司成立，致力于為醫療、安檢、工業無損探傷等輻射成像領域提供全新的““冷陰極”X射線源成像解決方案。在近10年的發展中，新鴻電子陸續研制出多款分布式光源產品，實現焦點毫米間距排布，單管焦點數量可達數百個，24小時持續出束功率可達10kW量級。其在安檢行業迅速投入應用，助力靜態CT查驗裝備的突破，顯著提升了民航安檢和海關通關查驗效率。2022年，由同方威視、新鴻電子等單位共同研制成功的“碳納米管冷陰極分布式X射線源的靜態安檢CT智能安檢系統”入選國家原子能機構“近年來核技術應用領域十大事件”，并獲日內瓦國際發明展覽會金/銀獎獎項，在X射線源及應用相關領域開創了全新的技術發展方向。目前，新鴻電子擁有碳納米管“冷陰極”分布式X射線源的完整知識產權，是全球唯一能提供安檢及醫用多焦點分布式X射線源的企業，也是唯一能大規模生產“冷陰極”分布式X射線源的企業。

△ 新鴻電子應用于安檢行業的靜態CT

新技術為全球口腔診療創造“未來產品”

△ 新鴻電子“口腔低劑量3D成像系統”

碳納米管“冷陰極”分布式X射線源利用場致發射原理，陰極無需維持高溫、無待機功耗，可實現瞬間啟停、無延時響應等優點，多焦點的設計也解決了球管壽命短的問題，采用電子控制系統進行不同位置X射線焦點的切換，無需機械移動，掃描速度更快、圖像質量更高。這些新特性為行業應用帶了更多的可行性——“靜態三維快速成像技術”便是由此催生的新一代X射線成像應用。

近年來，全球口腔醫療和美容保健需求激增，《中國口腔流行病調查》數據顯示，我國口腔整體發病率達90%左右，且隨著直播、短視頻等新媒體的興起，公眾對口腔美觀的需求越來越高，對口腔診療的效率和質量也提出了更高要求。新鴻電子基于碳納米管“冷陰極”X射線源技術的“口腔低劑量3D成像系統”攻克了傳統成像技術中“分辨率低、結構不清晰、圖像偽影大、劑量高”等問題，能夠從多個角度對牙齒組織進行超快速掃描，并實現無任何機械旋轉運動的靜態三維成像，在相同圖像分辨率和相近輻射劑量水平下，使牙片成像從“二維平片”跨入“三維立體視覺”新階段，可以說是X射線源創新技術在全球口腔診療領域的新突破。

△ 新鴻電子口腔低劑量3D成像系統及技術原理

今年8月，新鴻電子X射線源創新技術及“口腔低劑量3D成像系統”一舉斬獲第二屆中核科創大賽一等獎。大賽歷時1年，吸引中核集團內外部100多支優秀團隊、1188個項目參賽，共同尋找“下一個核工業獨角獸”，此次獲獎無疑是對新鴻電子創新項目市場前景的高度認可。事實上，早在2021年，新鴻電子“分布式X射線源”便成功在北美投入應用，相應的口內3D成像系統目前已獲美國FDA認證。今年初，口內3D成像檢查被正式納入美國醫保，技術推廣及臨床應用潛力巨大，發展前景無限廣闊。

核技術應用“獨角獸”——新鴻電子帶著“全球領先”進入公眾視野

“創新，為創造”，新鴻電子為行業技術創新，為人類發展創造。從實驗室產品到行業首個、全球唯一，從前沿技術到“國際領先”，新鴻電子歷經近十年的砥礪奮進與開拓創新，打造全球領先的新一代X射線源產品，助力工業、安檢、醫療等行業的高速發展。作為百年歷程X射線源領域的新兵，為不斷推動X射線影像技術進步邁出重要步伐。