本發明提供了一種圖案化碳納米管陰極的反射式X射線源結構,其包括碳納米管、導電底座、絕緣罩、絕緣墊片、聚焦桶、柵網、陽極靶、鈹窗和球管,絕緣罩的底部與導電底座配合并將碳納米管、絕緣墊片和柵網由下而上依次安裝在導電底座的頂部,聚焦桶設置在絕緣罩的頂部,當對導電底座和柵網分別施加電壓到閾值后,通過柵網調控碳納米管產生的電流強度,電子從碳納米管的端面拉出,經過聚焦桶進行電子聚焦形成光斑打在陽極靶上,產生X射線并朝鈹窗方向透射出去。采用本發明,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、啟動速度慢,使用壽命短、不利于實現射線源的小型化的問題,同時實現對場致發射的調控。