CN1019716B - 模块化的x射线图象增强管 - Google Patents

Abstract

按照一种模块化的系统(该系统使用对尽可能多的不同类型的管子相同的组件)构成一种X射线图象增强管。结果，因为能够以高度的精确度来加工每一种组件，所以实现了高效的和可靠的生产。只要有可能，就将这些组件用可折卸的方法组合成一个组件。

Description

本发明涉及X射线图象增强管，它包括一个入射窗和一个出射窗，它们连同一个圆柱形外壳密封成一个真空空间，在此真空空间中安装着一个入射荧光屏、一个出射荧光屏和一个电子光学成象系统。

美国专利第4213055号公开了一个这种X射线图象增强管。在医学诊断学中存在着对更多不同类型的、例如具有不同尺寸的入射荧光屏的X射线图象增强管的强烈需求。

实际上，长期以来只有两种入射荧光屏尺寸、即大约15厘米和大约25厘米已经是通用的（即使在较旱的阶段已经借助于电子光学可变焦距系统使25厘米的管子适用于15厘米入射荧光屏的成象）。最近，已经出现对具有更大入射荧光屏的X射线图象增强管的需求，为此已经制成了美国专利第4213055号中所描述的35厘米的管子。虽然这种管子也具有用于15厘米、25厘米和35厘米尺寸的入射荧光屏的光学可变焦距系统，但是仍然存在对30厘米管子以及具有较小入射荧光屏的、比较便宜的管子的需求。除了关于入射荧光屏尺寸的这些需要之外，特殊的诊断方法已经产生了关于入射荧光屏、关于是否把光纤系统用于出射窗、关于荧光屏的分辨率等等的特殊要求。这又产生一些不能总是合并为一种窗或者荧光屏的技术要求，因此需要更多类型的管子。

在电子光学特性方面的需要也可能产生一些不能在单电极系统中实施的解决办法。

在整个生产过程期间把每种类型的管子按单独的产品用通常的方法来加工的X射线图象增强管的制造，随着管子类型数目的增加而变成低效率。实验还证明，在特别高质量的X射线图象增强管的生产中必须接 受过分高的结构配合公差的要求。

本发明的目的是减轻这些不利条件;为了实现这一点，本发明提出的一种X射线图象增强管具有下述特征，即，至少一些用于不同类型管子的相同部件构成各模块化结构系统的组件。

通过对相同功能的部件采用相同的结构的方法获得了模块化生产系统，在该系统中，对各种类型管子的整个范围来说，不同部件的总的数目被减至最小。因此，能够充分地注意每一种部件，能够使每一种部件的质量最佳化和显著减少储备部件的数量。例如，入射荧光屏、入射窗、第一外壳部分、电极系统或者其部件、出射窗、出射荧光屏以及另一外壳部分等等，均能构成组件。在最佳实施例中，为了把电子光学系统的电极安装在外壳上，采用了可拆卸的、适合于重复连接的连接件，从而能够把同一种外壳部分用于不同的电极系统。透镜及其壁部分，像这两部分合在一起一样，能够构成一个组件，虽然这两部分是可拆卸地组合在一起的。在最佳实施例中，圆柱形外壳（还用于安装各个不同的电极）包括一个入射窗支撑套筒、一个封焊套筒、一个锥形过渡套筒、一个安装在两个辅助套筒之间的绝缘套筒和一个出射窗支撑套筒。在最佳实施例中，在圆锥形外壳部分上安装一个吸气离子泵（getter    ion    pump），该吸气离子泵的外壳部分构成被连接到泵的端部的永久磁铁的磁轭。排气管和用于形成光电阴极的撒播器（dispenser）也可以连接到该圆锥形外壳上。最好这样来构成这些连接管，即，使得能够用不产生游离的粒子和不释放气体的冷变形的方法对它们进行真空密封封焊。为此目的，可以使用由不太硬的金属（例如铜或铟）做成的管子，以便对它相当完善地进行密封挤压。

在另一个实施例中，借助弹性元件把出射荧光屏安装在阳极套筒和电子光学成象系统之间，以便可以精确地调整出射窗，并且能够实现最佳的电极定位。为此目的，在另一个实施例中，其电子光学系统是适合 于在入射荧光屏的光电阴极表面附近产生比较高的电场强度的。这样就获得一个象电子光学系统的阴极一样的、更可靠的等电位区。于是，能够选择一种折衷办法，以便当工作在最严格地要求分辨率的模式时，使阴极电位最佳化。可以提高光电阴极表面的均匀性，其方法是，例如在通常具有较粗糙结构的发光层的邻接表面上进行抛光操作。这种抛光操作可以是一种把凸出部分推开而把凹坑填平的机械操作，例如采用模压或者筛选法。所述抛光操作也可以是一种热操作，简单地说，例如把所述表面加热到发光材料的屈服点。一种替代的方法是，可以用合适的喷镀技术把一层致密的填料加到发光层的最后一层上。这可以用热喷镀方法来实现，即通过最后的发光材料的火焰或者等离子喷镀等方法来实现。最好只是在所述发光层已经透露裂纹结构之后进行这种操作。

下文将参照附图描述本发明的一些最佳实施例。唯一的一张附图表示本发明的一种X射线图象增强管。

如图中所示的X射线图象增强管包括一个入射窗2、一个出射窗4和一个圆筒形外壳6，它们一起密封成一个真空空间8。空间8容纳一个入射荧光屏10、一个出射荧光屏12和一个电子光学成象系统14。在该情况下，管子的入射窗由单独的薄片构成，并且是由例如铁、玻璃化碳黑或者铝制成的;但是，在许多应用场合中最好用钛制作入射窗。甚至对于具有大入射窗的管子，钛入射窗也不需要大于例如大约0.2毫米的厚度，因此待检测的X射线束在其中的散射只是轻微的。因为入射窗不作为入射荧光屏的支撑物，所以，例如由于管子抽成真空而引起的入射窗的某些变形是允许的。入射荧光屏包括一个凹形支座16，该支座最好用铝制成;由于支座16并不作为真空壁，所以它也可以是薄的。在该支座上形成发光材料层18，并且在其上形成光电阴极22，可能还有中间隔离层20。该入射荧光屏，例如连同已表示出来的屏蔽环23，构成所述电子光学成象系统的第一电极24，该成象系统还包括一个聚焦电极26、一 个第一阳极28和一个第二阳极30。可以把第二阳极30做成单独的电极，但是从电子光学的观点出发，也可以同出射荧光屏12构成一个电极。本实施例的出射荧光屏设置在光纤板32上，在该情况下光纤板32并不构成管子的出射窗，而只作为出射荧光屏的支座。本实施例的窗板32用弹性元件33安装在阳极筒30中，组装时与出射窗4紧贴着。但是，也可以用光纤构成出射窗，而将出射荧光屏直接安装在它的内侧面。外壳6（在本实施例中具有圆形的横截面，但其截面也可以象出射窗、入射窗、可能还有出射荧光屏那样是矩形的）在该情况下包括一个入射窗支架34、一个封焊环36、一个在本实施例中做成锥形的过渡环38、一个安装在由例如不锈钢做成的第一安装环39和第二安装环41之间的绝缘环40以及一个出射窗支架42。利用过渡环38，可以连同各安装环39中的至少一个安装环，能够实现直径上的任何变换。例如，实际可能的情况是：一个所有圆环都具有相同直径的圆柱体，例如对于具有比较小的直径的管子的情况;所有圆环的圆形横截面的直径变换，但是也可以是矩形横截面大小的变换;也可以是从矩形横截面到圆形横截面的变换，反之亦然。尤其可以构成如下的所述管子的模块化安装系统的组件：

入射窗与入射窗支架构成入射窗组件50。该组件对于具有相同规格的入射荧光屏的所有管子来说可以是相同的。

入射荧光屏可能与屏蔽环构成入射荧光屏组件52。在电子光学成象电场之外，这个组件可以备有如美国专利第4584468中所描述的用于构成光斑捕捉器（spot    catcher）的圆环54以及用于把该入射荧光屏组件安装在管子中的安装部件56。为了安装，使用了带有连接到封焊环36上的绝缘体60的快动连接器（snap    connection）58。

所述封焊环与焊接端61、63以及用于所述入射荧光屏组件52的所述安装部件56构成外壳组件66。

所述过渡环与此处用于聚焦极26的安装部件68、用于吸气离子泵72 的连接孔70以及用于排气管76的连接孔74构成锥形组件80。

绝缘环与所述安装环以及焊接端81、83构成绝缘组件84。

出射窗与所述出射窗支架构成出射组件86。

所述聚焦阳极与安装部件68构成聚焦组件90。

所述出射荧光屏与所述支座以及末级阳极（如果有的话）构成出射荧光屏组件92。

所述入射窗组件50可确定所述管子的规格和所述入射窗的特性。通常用钛作为所述入射窗的材料（尤其对于具有较大规格的管子），因此实际上管子的规格可确定不同入射窗组件的数目，因为对于圆形的以及矩形的入射窗，其直径和几何形状是可能的变量。所述入射荧光屏组件可直接确定所述管子的规格;另外的变量可以是所述发光层的厚度和结构或制作。但是，对于许多相同规格的荧光屏，可以使用相同的发光层。然而，所述发光层和（或）光电阴极方面的差别并不改变所述组件的组成和结构，因此，使用完全相同的组件能够实现具有不同的辐射变换特性的荧光屏。为了把该组件安装在所述管子中，该组件包括例如三个带有用于快动连接的凸轮58的弹性连接器56。

外壳组件66包括用于安装所述入射荧光屏组件的所述绝缘部件，并且对于所有具有相同入射荧光屏规格的管子来说可以是相同的。所述锥形组件80的尺寸一方面由于必要的、接到那里的真空密封接头63的原因而由外壳组件的尺寸所决定，另一方面可能由带有类似的真空密封接头81的所述绝缘组件84的几何形状所决定。于是，所述锥形组件就可抵消所述两个相邻组件之间横截面的差别。

在所述实施例中，吸气离子泵72被安装在所述锥形组件上。这个泵的结构最好是这样的，即，该泵的圆柱体侧壁104起磁路闭合轭铁的作用，以便把永久磁铁（未示出）安装在泵的两个圆柱端面105上，从而消除了所述磁场对电子光学图象的干扰作用。在许多管子规格中，能够 保证使所述吸气离子泵不从所述外壳组件伸出。此外，可以借助类似于所述连接管104把一个扩散装置安装在所述锥形组件上。该扩散装置用于在例如作为所述发光层的碘化铯（CsI）气相淀积层上形成光电阴极。为此目的，在那个区域，所述阳极可以备有一个扩散小孔，并且在所述锥形组件的内侧上，面对着所述连接管，可以设置一个扩散孔板。为了消除扩散小孔在成象电场中的干扰作用，可以用金属网把该小孔封闭。所述连接管76最好做成薄壁管，以便在使用之后能够在设有游离粒子的风险的情况下将该管子密封。也可以把该连接管做成，例如可以冷封焊的金属管。为了简化起见，没有示出用于所述扩散装置的公知的连接件。也可以这样来安装所述聚焦阳极，即，使得其中的小孔不位于所述管子小孔之后。为了避免光从吸气离子泵进入，可以对着小孔70安装一块盖板。在这里所示出的实施例中，对于许多类型的管子来说，其绝缘组件84可以是相同的，并且不包括另外的安装部件。当由所述锥形组件80完全实现所需要的横截面变换时，对于具有相同横截面的出射窗组件来说、一个单一的绝缘组件就足够了。该绝缘组件不仅起密封真空空间8的作用，而且尤其起使管子的出射部分与其入射部分在电气上隔离的作用。在这两部分之间加上例如35千伏的电位差。所述聚焦组件90的尺寸与所述入射荧光屏的规格有密封的关系，但是如果整个电子光学系统允许的话，那末对于不同的入射荧光屏规格仍然可以使用相同的聚焦组件。入射荧光屏的特性上的差别对所述聚焦组件没有影响，而对于许多类型的管子来说其出射部分是相同的，至少就几何形状来说是这样。借助例如三个快动连接件68，以通常的方法把所述聚焦组件90悬挂在锥形组件80中，从而可以象入射荧光屏组件那样，在不降低安装精度的情况下比较容易地更换它。聚焦组件还可以包括已经提到的金属网以及例如一个钛吸气剂座和一个锑座。为了在所述那些电极上加上适当的电压，这些电极包括例如能够通过管壁中的绝缘通道引出的连接销，例如连接销94。

Claims (3)

1、一种X射线图象增强管，包括一个入射窗(2)和一个出射窗(4)，它们连同一个圆柱形外壳(6)密封成一个真空空间(8)，在此真空空间中安装着一个入射荧光屏(10)、一个出射荧光屏(12)和电子光学成象系统(14)的各电极，其特征在于：对不同类型的管子来说至少有若干相同的部件构成为模块化结构系统的组件。

2、如权利要求1所述的X射线图象增强管，其特征在于：所述出射窗（4）、出射荧光屏（12）、外壳部分和电极构成为一些单元组件。

3、如权利要求1或2所述的X射线图象增强管，其特征在于：在带有加在其上的一个电极的所述外壳的缩小部分之后的出射段是由一个或几个模块化的组件构成。

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