本發明提供了一種圖案化碳納米管陰極的透射式X射線源結構,其包括碳納米管、導電底座、絕緣罩、鈹窗、導電環和球管,將碳納米管作為X射線源集成到導電底座的凹槽內并由絕緣罩壓緊固定,通過對導電底座施加電壓,激發碳納米管端面的電子,同時通過對導電環施加電壓,實現鈹窗表面的金屬薄膜施加零電位,從而將碳納米管端面的電子拉出,轟擊在金屬薄膜表面產生X射線。采用本發明,既能解決傳統X射線源采用熱陰極作為電子源而導致工作溫度高、功耗大、不利于實現小型化的問題,又能回避傳統采用大塊的金屬作為陽極靶的設計,大大減輕產品重量,滿足向前照射及體內醫療的使用,且具有結構緊湊、組裝簡單、體積小巧、使用方便、功率低、成本低等優點。