CN102597325A - 用于x射线管的石墨背向散射电子屏蔽 - Google Patents

用于x射线管的石墨背向散射电子屏蔽 Download PDF

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Abstract

本发明是一种屏蔽阳极，该屏蔽阳极具有面向电子束的表面的阳极和配置为围绕所述阳极表面的屏蔽。该屏蔽具有至少一个孔口和面向阳极表面的内表面。该屏蔽内表面和阳极表面分离开在1毫米到10毫米的范围内的间隙。本发明的屏蔽由例如为石墨的基本上对X射线光子透射的材料制造而成。

Description

用于X射线管的石墨背向散射电子屏蔽
交叉参照有关申请
本申请要求2009年6月3日提交的美国专利临时申请号为61/183,591的优先权。
本申请还是2009年6月16日提交的美国专利申请号为12/485,897的部分继续申请，该美国专利申请号为12/485,897的申请是2005年10月25日提交的美国专利申请号为10/554,656的继续申请，并且现在颁布为美国专利号7,564,939，该美国专利号7,564,939的申请是2004年4月23日提交的PCT/GB04/01729的371国家阶段申请并且其又要求2003年4月25日提交的英国申请号为0309387.9的优先权。
本申请还是2009年2月16日提交的美国专利申请号为12/371,853的部分继续申请，该美国专利申请号为12/371,853的申请是2005年10月25日提交的美国专利申请号为10/554,975的继续申请，并且现在被颁布为美国专利号7,512,215，该美国专利号7,512,215的申请是2004年4月23日提交的PCT/GB2004/01741的371国家阶段申请并且其又要求2003年4月25日提交的英国申请号为0309383.8的优先权。
本申请还是2010年1月3日提交的美国专利申请号为12/651,479的部分继续申请，该美国专利申请号为12/651,479的申请是2005年10月25日提交的美国专利申请号为10/554,654的继续申请，并且现在被颁布为美国专利号7,664,230，该美国专利号7,664,230的申请是2004年4月23日提交的PCT/GB2004/001731的371国家阶段申请并且其又要求2003年4月25日提交的英国专利申请号为0309371.3的优先权。
本申请还是2009年2月2日提交的美国专利申请号为12/364,067的部分继续申请，该美国专利申请号为12/364,067的申请是2008年2月19日提交的美国专利申请号为12/033,035的继续申请，并且现在被颁布为美国专利号7,505,563，该美国专利号7,505,563的申请是2005年10月25日提交的美国专利申请号为10/554,569的继续申请，并且现在被颁布为美国专利号7,349,525，该美国专利号7,349,525的申请是2004年4月23日提交的PCT/GB04/001732的371国家阶段申请并且其又要求2003年4月25日提交的英国专利申请号0309374.7的优先权。
本发明还是2010年4月12日提交的美国专利申请号12/758,764的部分继续申请，该美国专利申请号12/758,764的申请是2008年9月16日提交的美国专利申请号12/211,219的继续申请，并且现在被颁布为美国专利号7,724,868，该美国专利号7,724,868的申请是2005年10月25日提交的美国专利号10/554,655的继续申请，并且现在被颁布为美国专利号7,440,543，该美国专利号7,440,543的申请是2004年4月23日提交的PCT/GB2004/001751的371国家阶段申请并且其又要求2003年4月25日提交的英国专利申请号0309385.3的优先权。
本申请还是2010年1月29日提交的美国专利申请号为12/697,073的部分继续申请，该美国专利申请号为12/697,073的申请是2005年10月25日提交的美国专利申请号为10/554,570的继续申请，并且现在被颁布为美国专利号7,684,538，该美国专利号7,684,538的申请是2004年4月23日提交的PCT/GB2004/001747的371国家阶段申请并且其又要求2003年4月25日提交的英国专利申请号为0309379.6的优先权。
本申请还是2008年6月13日提交的美国专利申请号为12/097,422和2008年6月19日提交的美国专利申请号为12/142,005的部分继续申请，前述两个申请是2006年12月15日提交的PCT/GB2006/004684的371国家阶段申请，该国家阶段申请又要求2005年12月16日提交的英国专利申请号为0525593.0的优先权。
本申请还是2009年6月4日提交的美国专利申请号为12/478,757的部分继续申请，该美国专利申请号为12/478,757的申请是2009年2月2日提交的美国专利申请号为12/364,067的继续申请，该美国专利申请号为12/364,067的申请是2008年2月19日提交的美国专利申请号为12/033,035的继续申请，并且现在被公布为美国专利号7,505,563，该美国专利号7,505,563的申请是2005年10月25日提交的美国专利申请号为10/554,569的继续申请并且现在被颁布为美国专利号7,349,525，该美国专利号7,349,525的申请是2004年4月23提交的PCT/GB04/001732的371国家阶段申请并且其又要求2003年4月25日提交的英国专利申请号为0309374.7的优先权。另外，美国专利申请号要求2008年7月15日提交的英国专利申请号为0812864.7的优先权。
本申请还是2010年2月25日提交的美国专利申请号为12/712,476的部分继续申请，该美国专利申请号为12/712,476的申请要求2009年2月26日提交的美国临时专利申请号为61/155,572和2009年2月25日提交的英国专利申请号为0903198.0的优先权。
前述PCT，外国以及美国申请，以及与其有关的申请中的每一个通过参考的方式被全部结合到本发明中。
技术领域
本发明通常涉及X射线管的领域。特别地，本发明涉及用于X射线管的背向散射电子屏蔽，其中所述屏蔽是由石墨做成的。
背景技术
在X射线管中，电子通过施加的电压从阴极被加速并且随后与阳极碰撞。在碰撞期间，这些电子与阳极相互作用并且在碰撞点产生X射线。除了产生X射线之外，这些电子可从阳极背向散射出而回到X射线管真空中。直到50％的入射电子会经历这种背向散射。该背向散射的结果是电荷可被沉积在管内的表面上，如果没有散逸，其可导致高压不稳定性和潜在的管故障。
因而，需要一种用于防止电子离开阳极和进入到X光管真空的设备和方法。还需要一种用于减小离开阳极区域的背向散射电子量并且仍允许入射电子自由进入到阳极并且没有影响总的X射线通量的设备和方法。
发明内容
在一个实施例中，本发明致力于一种屏蔽的阳极，包括：具有面向电子束的表面的阳极和配置为围绕所述表面的屏蔽，其中所述屏蔽具有至少一个孔口，其中所述屏蔽具有面向所述阳极表面的内表面，以及其中所述屏蔽内表面和所述阳极表面分离开一间隙。该间隙在1毫米到10毫米，1毫米到2毫米，或5毫米到10毫米，的范围内。所述屏蔽包括石墨。该屏蔽被可移除地安装到所述阳极上。所述屏蔽包括对X射线光子具有至少95％透射的材料。该屏蔽包括对X射线光子具有至少98％透射的材料。该屏蔽包括阻挡和吸收背向散射电子的材料。该屏蔽的阳极进一步包括超过一个孔口。
在另一个实施例中，本发明致力于一种屏蔽阳极，该屏蔽阳极包括具有一长度和面向电子束的表面的阳极；以及配置为围绕所述表面的屏蔽，其中所述屏蔽具有至少一个孔口，其中所述屏蔽具有面向所述阳极表面的内表面，以及其中所述屏蔽内表面和所述阳极表面分离开一间隙，其中所述间隙沿着所述阳极的长度变化。该间隙在1毫米到10毫米，1毫米到2毫米或5毫米到10毫米，的范围内。所述屏蔽包括石墨。所述屏蔽被可移除地安装到所述阳极上。所述屏蔽包括对X射线光子具有至少95％透射的材料。该屏蔽包括对X射线光子具有至少98％透射的材料。该屏蔽包括阻挡和吸收背向散射电子的材料。该屏蔽阳极进一步包括超过一个孔口。
附图说明
本发明的这些及其他特征和优点在当它们通过参照以下详细描述并与附图结合考虑被更好地理解时，将是显而易见的，其中：
图1是装配在线性多靶X射线阳极之上的电子背向散射屏蔽的示意图；
图2是表示根据本发明的背向散射电子屏蔽的操作的示意图。
具体实施方式
本发明致力于一种用于防止在X射线管中产生的电子离开阳极和进入X射线管真空的设备和方法。本发明还致力于一种用于减小离开阳极区域的背向散射电子量的设备和方法，其a)仍允许入射电子自由进入到阳极，以及b)没有影响总的X射线通量。
在一个实施例中，本发明致力于一种可被附着到阳极，同时仍允许入射电子自由进入到该阳极的屏蔽，其中该屏蔽是由吸收或抵挡背向散射电子同时仍允许X射线光子穿过的任何材料做成。
在一个实施例中，本发明致力于一种可被附着到阳极同时仍允许入射电子自由进入到该阳极的热解石墨屏蔽。
因而，在一个实施例中，本发明致力于一种阳极屏蔽，其对总的X射线通量具有相对小的影响并且对减小离开阳极区域的背向散射电子量具有显著影响。
在一个实施例中，石墨屏蔽被固定地安装到阳极。在另一实施例中，该石墨屏蔽被可移除地安装到阳极。在一个实施例中，热解石墨屏蔽被附着到线性阳极，该线性阳极与多电子源结合操作以产生扫描X射线源。在另一实施例中，热解石墨屏蔽被附着到与单个源X射线管结合操作的线性阳极。
本发明致力于多个实施例中。提供了以下公开内容以便能使本领域内的技术人员实施本发明。在该说明书中使用的语言不应当被解释为大体否认任何具体的实施例或用来限制权利要求超出在此采用的术语的意思。在本文中限定的一般原理可应用到其他实施例和申请并且没有背离本发明的精神和范围。而且，采用的术语和措辞的目的是描述示例性的实施例并且不应当被认为是限制性的。因此，本发明要被给予最宽的范围，包括许多替代方案，修改以及与所公开的原理和特征一致的等同物。为了简洁，与在本发明相关的技术领域中已知的技术材料有关的细节还没有被详细描述免得不必要地模糊本发明。
图1是装配在线性多靶X射线阳极之上的电子背向散射屏蔽的示意图。参照图1，石墨电子背向散射屏蔽105被装配在线性多靶X射线阳极110之上。在一个实施例中，该石墨屏蔽被固定地安装到阳极。在另一实施例中，石墨屏蔽被可移除地安装到阳极。
在一个实施例中，屏蔽105被配置为装配在阳极110的线性长度106之上并且具有至少一个且优选多个孔口115，这些孔口切入到正面120且由正面120限定以允许入射电子束的自由流通。由入射到阳极110上的电子流通产生的X射线穿过基本上不受阻碍的石墨屏蔽105。背向散射电子不能穿过石墨屏蔽105并且因此由在一个实施例中被电耦接到阳极110的主体的屏蔽所收集。
在一个实施例中，该阳极110具有一表面111，其面向并且因此直接暴露到电子束。在一个实施例中，屏蔽105具有面向阳极表面111的内表面112。在一个实施例中，内表面112和所述阳极表面111分离开一间隙125。阳极110的表面111和屏蔽105的内表面112之间的距离或间隙125在1毫米到10毫米的范围内。在一个实施例中，阳极110的表面111和屏蔽105的内表面112之间的距离或间隙125在1毫米到2毫米的范围内。在一个实施例中，阳极110的表面111和屏蔽105的内表面112之间的距离或间隙125在5毫米到10毫米的范围内。图2表示阳极的表面111和屏蔽的内表面112之间的距离125的另一视图。应当认识到，如图2所示，内屏蔽表面和阳极表面之间的距离沿着阳极表面的长度变化。
返回来参照图1，在一个实施例中，在屏蔽105中X射线的产生(或者通过入射或背向散射电子)将由于石墨(Z＝6)的低原子序数(Z)被最小化。直接朝向至少一个孔口115背向散射的电子将能够从屏蔽中出来。在一个实施例中，电子出口通过使所述屏蔽远离所述阳极表面并且因此减小孔口在X射线焦点处对向的立体角被最小化。
图2是表示背向散射电子屏蔽的操作的示意图。阳极210被电子屏蔽205覆盖，其允许入射电子225不受阻碍地穿过(并且从而产生X射线)。该屏蔽205允许X射线光子透射过屏蔽材料，但是其阻挡和吸收背向散射电子240，从而防止它们进入到X射线管真空中。
在一个实施例中，屏蔽205由石墨形成。石墨的优点在于其将阻挡背向散射电子但是既不在石墨中产生X射线(否则其会模糊该焦点以及最终该图像)又不减弱从阳极的修正部分(焦点)产生的X射线。具有160kV能量的电子在石墨中具有0.25毫米的范围因此1毫米厚的屏蔽将防止任何电子穿过石墨。然而，在一个实施例中，对于具有160kV的能量的X射线光子，X射线光子透射大于90％。在另一个实施例中，对于具有160kV的能量的X射线光子，X射线光子透射优选大于95％。在另一实施例中，对于具有160kV的能量的X射线光子，X射线光子透射优选至少98％。
石墨是导电的且电荷将因此散逸到阳极210。其还是难熔的并且经得起其在处理或操作期间会达到的任何温度。在一个实施例中，该屏蔽可被形成在样板(former)上并且孔口被激光切割到要求的尺寸。
在其他的实施例中，是导电的且可经得起制造温度的任何材料可被使用，包括但不限于金属材料，例如不锈钢，铜，或钛。本领域内的技术人员在此将注意到和理解到，材料选择的考虑因素还包括成本和可制造性。
尽管已经示出和描述了目前被认为是本发明的一个实施例的内容，但是本领域内的技术人员将理解到可进行各种改变和修改，并且等同物可替代其中的元件，而没有背离本发明的实际范围。另外，可进行许多修改以使特定情况或材料适合本发明的教导，而没有背离其主要范围。因此，目的在于本发明不限于作为打算用于实现本发明的最佳方式所公开的具体实施例，而是本发明将包括落于附属权利要求的范围内的所有实施例。

Claims (20)

1.一种屏蔽的阳极，包括：具有面向电子束的表面的阳极和配置为围绕所述表面的屏蔽，其中所述屏蔽具有至少一个孔口，其中所述屏蔽具有面向所述阳极表面的内表面，以及其中所述屏蔽内表面和所述阳极表面分离开一间隙。
2.如权利要求1所述的屏蔽阳极，其中所述间隙在1毫米到10毫米的范围内。
3.如权利要求1所述的屏蔽阳极，其中所述间隙在1毫米到2毫米的范围内。
4.如权利要求1所述的屏蔽阳极，其中所述间隙在5毫米到10毫米的范围内。
5.如权利要求1所述的屏蔽阳极，其中所述屏蔽包括石墨。
6.如权利要求1所述的屏蔽阳极，其中所述屏蔽被可移除地安装到所述阳极上。
7.如权利要求1所述的屏蔽阳极，其中所述屏蔽包括对X射线光子具有至少95％透射的材料。
8.如权利要求1所述的屏蔽阳极，其中所述屏蔽包括对X射线光子具有至少98％透射的材料。
9.如权利要求1所述的屏蔽阳极，其中所述屏蔽包括阻挡和吸收背向散射电子的材料。
10.如权利要求1所述的屏蔽阳极，其中所述屏蔽阳极进一步包括多于一个的孔口。
11.一种屏蔽的阳极，包括：具有一长度和面向电子束的表面的阳极；以及配置为围绕所述表面的屏蔽，其中所述屏蔽具有至少一个孔口，其中所述屏蔽具有面向所述阳极表面的内表面，以及其中所述屏蔽内表面和所述阳极表面分离开一间隙，其中所述间隙沿着所述阳极的长度变化。
12.如权利要求11所述的屏蔽阳极，其中所述间隙在1毫米到10毫米的范围内。
13.如权利要求11所述的屏蔽阳极，其中所述间隙在1毫米到2毫米的范围内。
14.如权利要求11所述的屏蔽阳极，其中所述间隙在5毫米到10毫米的范围内。
15.如权利要求11所述的屏蔽阳极，其中所述屏蔽包括石墨。
16.如权利要求11所述的屏蔽阳极，其中所述屏蔽被可移除地安装到所述阳极上。
17.如权利要求11所述的屏蔽阳极，其中所述屏蔽包括对X射线光子具有至少95％透射的材料。
18.如权利要求11所述的屏蔽阳极，其中所述屏蔽包括对X射线光子具有至少98％透射的材料。
19.如权利要求11所述的屏蔽阳极，其中所述屏蔽包括阻挡和吸收背向散射电子的材料。
20.如权利要求11所述的屏蔽阳极，其中所述屏蔽阳极进一步包括多于一个的孔口
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