本发明提供了一种图案化碳纳米管阴极的反射式X射线源结构,其包括碳纳米管、导电底座、绝缘罩、绝缘垫片、聚焦桶、栅网、阳极靶、铍窗和球管,绝缘罩的底部与导电底座配合并将碳纳米管、绝缘垫片和栅网由下而上依次安装在导电底座的顶部,聚焦桶设置在绝缘罩的顶部,当对导电底座和栅网分别施加电压到阈值后,通过栅网调控碳纳米管产生的电流强度,电子从碳纳米管的端面拉出,经过聚焦桶进行电子聚焦形成光斑打在阳极靶上,产生X射线并朝铍窗方向透射出去。采用本发明,能解决传统X射线源采用热阴极作为电子源而导致工作温度高、功耗大、启动速度慢,使用寿命短、不利于实现射线源的小型化的问题,同时实现对场致发射的调控。