CN103337442B - 基于LaB6纳米材料热发射的X射线管及移动CT扫描仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于LaB6纳米材料热发射的X射线管及移动CT扫描仪。该基于LaB6纳米材料热发射的X射线管，包括阳极、阴极和管壳；所述管壳用于支撑所述阳极和所述阴极，并使得所述阳极和所述阴极的工作环境与外界绝缘，保持所述工作环境为真空；所述阴极采用LaB6纳米材料制成，且所述阴极在加热到LaB6纳米材料的工作温度时，热发射的电子轰击所述阳极以产生X射线。本发明的技术方案，通过采用LaB6纳米材料制作的阴极，在获得同样发射电流密度的条件下，LaB6纳米材料制成的阴极的工作温度要比钨丝阴极低1000℃以上，大大减少了阴极材料的蒸发率；而且将所使用的热发射阴极X射线管的发射电流、稳定性和寿命得到大幅度的提高。

Description

基于LaB6纳米材料热发射的X射线管及移动CT扫描仪

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，特别涉及一种基于六硼化镧（LaB6）纳米材料热发射的X射线管及移动CT扫描仪。

背景技术

随着医疗科学技术的发展，涌现出了各种各样的医用病情探测仪（Computertomography；CT）设备。其中X射线管为一种常见的小型医用CT设备。阴极是X射线管的核心部件，直接决定着X射线管的性能、成像的质量如分辨率和对比度，以及整机的工作效率。

现有技术中X射线管通常是基于钨（W）丝热发射的X射线管，即采用钨（W）丝制作X射线管的阴极，其工作原理是钨（W）丝加热至其工作温度时热发射电子，热发射的电子轰击阳极，从而产生X射线。

现有技术基于钨（W）丝热发射的X射线管中至少存在如下缺点：现有的X射线管中的阴极采用的钨的电子逸出功高（φw=4.52eV），发射电流密度小，纯钨材料在2200℃时，其热发射电流密度只有0.3A/cm²。如果要想获得较大的总发射电流，通常采用提高阴极温度，但是提高阴极温度会使阴极材料的蒸发率增加，阴极材料蒸发会使钨丝变细，变细后的钨丝阴极又会使阴极温度升高，阴极蒸发加剧，从而形成恶性循环；此外，被蒸发的钨阴极材料会沉积在管壳上，形成连续或断续的钨导电薄膜，破坏了X射线管的绝缘强度，使管压降低、管子报废，降低了X射线管的寿命；同时，这种钨导电薄膜还阻挡了输出窗口的X射线强度，降低了成像灵敏度。因此现有技术的基于钨（W）丝热发射的X射线管的整体性能较差。

发明内容

在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本发明提供一种基于LaB6纳米材料热发射的X射线管及移动CT扫描仪，用以提高X射线管的整体性能，可满足医学检测等应用需求。

一方面，本发明了提供一种基于LaB6纳米材料热发射的X射线管，包括：阳极、阴极和管壳；所述管壳用于支撑所述阳极和所述阴极，并使得所述阳极和所述阴极的工作环境与外界绝缘，保持所述工作环境为真空；所述阴极采用LaB6纳米材料制成，且所述阴极在加热到LaB6纳米材料的工作温度时，热发射的电子轰击所述阳极以产生X射线。

另一方面，本发明还提供了一种移动CT扫描仪，包括如上所述的基于LaB6纳米热发射的X射线管。

本发明提供的基于LaB6纳米材料热发射的X射线管，阴极采用LaB6纳米材料，LaB6纳米材料的逸出功只有金属钨（W）的一半左右，理论上，在同样的温度下，LaB6纳米材料的热发射电流密度比钨的热发射电流密度高几个数量级。因此，在获得同样发射电流密度的条件下，LaB6纳米材料制成的阴极的工作温度要比钨丝阴极低1000℃以上，这就大大减少了阴极材料的蒸发率。在相同发射电流密度下，LaB6纳米材料制成的阴极的蒸发率比钨丝阴极的蒸发率降低约3个数量级，彻底解决了因钨丝阴极在高温工作下因材料蒸发导致X射线管的损坏，使使用热发射阴极的X射线管的发射电流、稳定性和寿命得到大幅度的提高。同时，LaB6纳米材料制成的阴极大大减少了阴极材料的蒸发率，大大减少了在管壳上形成导电薄膜的概率，从而大大减少了导电薄膜阻挡输出窗口的X射线强度，降低成像灵敏度的现象，有效地提高X射线管的整体性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例给出了几种阴极材料蒸发率（(dM/dt)/(g·cm^-2·s^-1)）与热发射电流密度（J/(A·cm^-2)）的关系图。

图2为本发明实施例提供的基于LaB6纳米材料热发射的X射线管的结构示意图。

图3为本发明实施例涉及的MB₆类型的六硼化物的结构示意图。

图4为本发明实施例提供的一种固定式阳极的基于LaB6纳米材料热发射的X射线管的电子光学原理示意图。

图5为本发明实施例提供的X射线管阳极模型示例；

图6为本发明实施例提供的阳极最大耐受电流随钨合金片厚度变化曲线示例；

图7为本发明另一实施例提供的三极结构X射线管的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的电子束入射角（或者靶面倾角）与光子产额的关系曲线示例；

图9为本发明实施例提供的X射线管在如头部CT扫描成像等医学检测的成像原理示意图；

图10为本发明实施例提供的靶面倾角5度时，与靶面不同夹角的光子面密度的分布曲线示例；

图11为本发明实施例提供的不同靶面倾角下与电子束入射方向垂直的出射面内X光子的数量的分布曲线示例；

图12为本发明实施例提供的靶面倾角与可用于成像的X光子数的关系曲线示例。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

X射线管是一种较为常见的小型医用CT设备，主要通过热电子发射机制来实现，详细可以参考相关现有技术。对于热电子发射来说，总希望阴极发射电流密度越高越好，而工作温度越低越好，同时还要求阴极材料具有很好的化学稳定性、很低的蒸发率和耐高能离子的轰击能力，以保证X射线管成像的稳定性和足够的寿命，这就对阴极材料和阴极电子枪结构提出了苛刻的要求。在现有传统的阴极材料中，能满足这样苛刻条件的阴极材料很少，根据X射线管对阴极的要求，最常见的阴极材料是钨，所以，国内外的各种X射线管全部使用热钨丝作为热阴极。但是钨的电子逸出功高（φ_w=4.52eV），发射电流密度小，纯钨材料在2200℃时，其热发射电流密度只有0.3A/cm²，如果要想获得较大的总发射电流，通常采用提高阴极温度，但是提高阴极温度会使阴极材料的蒸发率增加，阴极材料蒸发会使钨丝变细，变细后的钨丝阴极又会使阴极温度升高，阴极蒸发加剧，从而形成恶性循环；此外，被蒸发的钨阴极材料会沉积在管壳上，形成连续或断续导电薄膜，破坏了X射线管的绝缘强度，使管压降降低、管子报废，降低了X射线管的寿命；同时，这种钨导电薄膜还阻挡了输出窗口的X射线强度，降低了成像灵敏度。

基于上述原因，导致现有技术中采用材料钨制作而成的X射线管的性能较差，因此，要解决阴极蒸发的问题，必须从阴极材料出发，选择同时具有低逸出功、耐高温和蒸发率低的材料。然而，这样的材料选择范围十分有限，表1为本发明实施例列出的各种阴极的主要发射特性。图1为本发明实施例给出了几种阴极材料蒸发率（(dM/dt)/(g·cm^-2·s^-1)）与热发射电流密度（J/(A·cm^-2)）的关系图。如图1所示，图1示出了钼（Mu）作为阴极、纯钨（W）阴极、钍钨（Th-W）阴极和LaB6阴极的材料蒸发率与热发射电流密度的关系图。

表1

由表1和图1所示，可见，在各种阴极材料中，LaB6的各项性能指标最适合于X射线管中的工作条件。因此，本发明从阴极材料入手，通过研制采用LaB6制成的阴极，以实现大发射电流密度、长寿命、稳定可靠的阴极、优良的电子光学系统，而且还能实现整管在短脉冲、高频工作条件下获得高分辨率图像输出，有效减少X射线辐射剂量，满足现代医学诊断对医用CT设备的要求，解决医用CT的迫切需求，该X射线管可以稳定、可靠、安全地用于舰载、车载、甚至机载的小型医用CT设备，详细参见下述实施例的具体记载。

图2为本发明实施例提供的基于LaB6纳米材料热发射的X射线管的结构示意图。如图2所示，本实施例的X射线管包括阳极10、阴极11和管壳12；管壳12用于支撑阳极10和阴极11，并使得阳极10和阴极11的工作环境与外界绝缘，保持管壳12内的工作环境为真空；阴极11采用LaB6纳米材料制成，且阴极11在加热到LaB6纳米材料的工作温度时，热发射的电子轰击阳极10以产生X射线。

本实施例的X射线管具体在工作时，在管壳12中的真空环境中，阴极11在加热到阴极11采用的LaB6纳米材料的工作温度时，阴极11热发射产生电子，产生的电子轰击阳极10从而产生X射线。

下面结合现有技术对比说明本发明实施例提供的基于LaB6纳米材料热发射的X射线管的优点：

（1）现有技术中作为阴极的钨的电流发射密度低，产生的电子束亮度低，为了得到较好的成像质量，整机在工作中必须增加扫描时间，降低了设备的使用效率，由于扫描时间增加，对高速扫描成像的物体十分不利，出现彗尾，降低了图像的分辨率，同时增加了辐射剂量，对被辐射体产生危害。而本实施例通过采用LaB6纳米材料制作而成的阴极，具有较高的电流发射密度，产生的电子束亮度也较高，可以保证较高的成像质量。而且，与现有技术者相比，本发明实施例提供的基于LaB6纳米材料热发射的X射线管无须增加扫描时间，可以有效地提高设备的使用效率。

（2）现有技术的钨丝阴极的温度很高（约2200-3000℃），电子束发散度大，电子的初始发散角大，轰击阳极靶产生的X射线斑品质不好，电子束的利用效率降低。而本发明实施例的LaB6阴极相对于钨丝阴极工作温度较低，电子束发射度较小，电子的初始发散角较小，可以保证轰击阳极靶产生的X射线光斑品质，电子束的利用效率也有效的得到提高。

需要说明的是，碱土金属、稀土金属或钍与硼形成MB₆类型的六硼化物都具有相同的立方晶体结构，体积较小的硼原子形成很强的共价键结合的硼框架，包围着较大的金属原子，图3为MB₆类型的六硼化物的结构示意图。如图3所示，陷入硼晶格中的金属原子的配位数为24，然而，金属原子和周围的硼原子之间没有价键联系，因此金属原子的价电子变成了自由电子，赋予这类化合物呈金属性。硼原子之间强大的键合力导致MB₆化合物的熔点都在2200℃以上，而且化学性质稳定，600℃以下不与水、氧，甚至也不与酸碱发生化学反应。

在所有的六硼化物中，LaB6纳米材料具有最优良的理化性能和电子发射性能，大量的实验结果表明，LaB6纳米材料的逸出功为2.4-2.8eV（纯钨阴极为4.52eV），其导电能力与金属铅相近，蒸汽压极低，远低于钨、钼（Mu）等难熔金属材料的蒸汽压，硬度与金刚石相近。LaB6纳米材料耐离子轰击的能力很强，大量试验亦可证明，LaB6纳米材料阴极在高温下具有优异的抗高能离子和高能电子轰击的能力。

LaB6纳米材料的逸出功只有金属钨的一半左右，理论上，在同样的温度下，LaB6纳米材料的热发射电流密度比钨的热发射电流密度高几个数量级。由图1给出的阴极发射电流密度与材料功函数的关系。因此，在获得同样发射电流密度的条件下，LaB6纳米材料制成的阴极的工作温度要比钨丝阴极低1000℃以上，这就大大减少了阴极材料的蒸发率。由图1可见，在相同发射电流密度下，LaB6纳米材料制成的阴极的蒸发率比钨丝阴极的蒸发率降低约3个数量级，彻底解决了因钨丝阴极在高温工作下因材料蒸发导致X射线管的损坏，使使用热发射阴极的X射线管的发射电流、稳定性和寿命得到大幅度的提高，从而有效地提高了X射线管的性能。

（3）现有技术中的钨丝阴极采用单螺旋结构，阴极的发射面为非连续的曲面而非平面，从而使钨丝阴极的电子发射很不均匀，使得成像不均匀，分辨率下降。为了解决该问题，在上述实施例的基础上，本发明实施例的X射线管中，采用LaB6纳米材料制成的阴极的热发射面为连续平面。例如可以采用电火花切割、精密研磨和电化学抛光技术获得阴极所要求的表面光洁度。从而可以保证LaB6纳米材料制成的阴极的电子发射均匀，使得成像均匀，从而提高分辨率，提高X射线管的性能。

可选地，本发明实施例中的阳极分为固定式阳极和旋转式阳极两种。其中固定式阳极方案设计X射线管，可以有效降低X射线源的重量和体积，并降低X射线管的制造和使用难度，但是其热容量有限，需要考虑如何有效散热，否则X射线管将无法正常使用。

进一步地，与传统X射线管不同，本发明实施例的X射线管管可以采用栅控电子发射电子光学结构。即在阳极10和阴极11之间还设有栅极，在栅极和阳极10之间外加电场以加速阴极11热发射的电子，使之轰击阳极10以产生X射线。这种电子光学结构要求在满足发射电流的前提下，还需要能够方便的调制电流发射的大小和截止电流发射。图4为本发明实施例提供的一种固定式阳极的X射线管的电子光学原理示意图。如图4所示，当阳极电压Va一定时，由阴极发射的电子流的大小是通过栅极电压Vg来调节的，当栅极电压相对于阴极电位为“零”时，发射电流达到最大值，调节栅极电压由“零”到“负”，阴极发射的电子受到拒斥场的作用，发射到达阳极的电子流变小，当栅极电压的绝对值增大到一定值后，阴极发射的电子便不能越过拒斥场形成的“势垒”而返回阴极，此时阳极不能收集到电子流。因此在实际设计中，该固定式阳极的X射线管既要满足阳极电流的要求，又要截止电压不能太高，还要使发射的电子能够按要求的电子束斑自动会聚到阳极上，需要综合考虑上述各方面，以设计符合需求的X射线管。

为了对X射线管阴极形成更好的保护，可选的，栅极可为采用金属网制成的金属网栅极。

需要说明的是，本发明实施例中的阳极可以包括阳极体以及设于阳极体上的靶面。通过合理选择阳极材料，可有效提高其承受的最大束流强度，优选的，阳极体为铜阳极体，靶面为钨合金靶面。

在X射线管中，阴极发射的电子经电场加速后撞击到阳极靶上产生X射线，其中电子束99%以上的能量转化成热量沉积在阳极内，只有不到1%左右的能量转变成X射线。如果电子在阳极靶上产生的大量热量得不到及时有效的散失，阳极靶表面的温升很快，在很短的时间内，阳极靶的表面材料就会融化，导致X射线管损坏。因此，阳极靶的耐热和散热性能直接影响了X射线管的使用。

X射线管的研制过程中一般涉及到以下几种材料：

表2：材料特性参数

从材料的性能可知，钨的熔点高，但是导热性能差；铜的导热性能好，但是熔点低。石墨虽然熔点和比热都比钨、铜高，但是其原子序数低，X射线的产生效率低。因此，可以采用铜做阳极体，以利用其良好的导热性能，采用钨合金片做靶面，以利用其高熔点性能。

由于铜和钨的性能不一致，钨合金片的厚度是阳极设计的一个关键参数。如果钨合金片太厚，热量来不及传递，则钨合金片可能先熔化；如果钨合金片太薄，热量立刻传递给铜，则铜可能先熔化。无论哪种情况出现，都会影响到X射线管的正常工作。因此，钨合金片的厚度需要选择最优值。

为了计算钨合金片的最优厚度值，可使用热分析软件模拟不同厚度的钨合金片在不同强度的电子束脉冲轰击下，钨合金片与相邻金属铜的温度上升曲线，以及热量在阳极中的传递过程，研究材料厚度、电子束流强度与温度之间的关系。由于脉冲状态下电子束的热量生成比同强度下恒流状态下的低，为了给设计留有余量，我们主要模拟恒流状态下的参数。

阳极的物理模型如下图5所示：铜阳极体的几何尺寸为40×50mm，靶面材料为钨，钨合金片的直径为10mm，焦点直径为1mm，钨合金片的厚度范围为20μm～2mm，X射线管电压为140kV，电流范围为2mA～10mA。

可使用ANSYS12建立X射线管阳极有限元模型，进行热分析计算，通过更改钨合金片的厚度及电流强度来计算分析阳极上的温度分布。

电子束打在钨表面上，其焦点直径为1mm，电子进入钨的表层平均深度为5μm，电子是在这段微小的体积内生热。施加热载荷的方法有两种：一种是简化了的施加载荷方法，将载荷施加在面上，即在钨的中心1的表面上施加热载荷，根据电压和电流可以计算出施加在面上的热流量大小；另外一种方法是一局实际情况施加载荷，将热载荷施加到体上，即1×0.005mm的圆柱上。传热率与面积成正比，由于S_surf=πr²=0.785mm²，S_vol=πr²+2πrh=0.8007mm²，如果将载荷以面载荷的方式施加，二者误差可以忽略。为了建模求解方便，在此使用面载荷的施加方法，计算公式如下：

$\frac{Q}{t}=\frac{\mathrm{KA}(T_{\mathrm{hot}}-T_{\mathrm{cold}})}{d}$

上式中：Q——时间t内的传热量或者热流量。

K——为热传导率。

T——温度。

A——接触面积。

d——两平面之间的距离。

在X射线管工作中，由于传导散热和辐射散热同时发生，故可计算它们对阳极温度上升的影响。

在实际使用过程中，整个X射线管都被放入油中绝缘、冷却。由于油的导热系数很小，因此在X射线管工作的时候，热量主要存储在阳极上。扫描结束后，经过一段时间才能冷却下来。故在建模时，可以先忽略油的冷却效果。可通过热仿真来计算阳极上的温度分布，进而估算整个阳极的辐射散热。阳极温度分布中高温区域很小，主要集中在电子束焦点，绝大部分表面的温度低于468℃。

根据斯蒂芬-波尔兹曼定理：

$E=\mathrm{\ϵc}{\left(\frac{T}{100}\right)}^4$

E为辐射力，单位为W/m²；

ε为物体的辐射率；

c为黑体辐射系数，5.67W/(m²·K⁴)；

T为物体表面温度。

按照电子束焦点温度3300摄氏度，其他表面温度为400℃进行估算，则阳极的辐射功率为：

P_辐射=A_钨E_钨+A_铜E_铜

=(π*r*r)*ε_钨*c*(T_钨/100)⁴+(2*π*r₁*r₁+2*π*r₁*h)*ε_铜*c*(T_铜/100)⁴

=92.17(W)

阳极的输入功率为1050W，那么P_辐射/P=0.0658，辐射的功率占输入功率的比重很小，可以忽略掉。

下面是忽略辐射散热和绝缘油传导散热的仿真结果。根据设计要求，完成一次CT扫描的最长时间为30s，故在扫描时，X射线管必须可以持续工作30s，此为依据，计算最优的钨合金片厚度以及可以耐受的最大恒流电流值。

由图6可见，在连续入射电子的情况下，当钨合金片厚度为400～500μm的时候，最大耐受电流为7.5mA。在图中曲线最高点的左边，铜将先熔化，右边，钨合金片将先熔化。

对于脉冲工作模式，不同占空比下，同一厚度的钨合金片所能够耐受的最大脉冲电流随着占空比的减少而增加。

考虑阳极靶的使用寿命，以及电子束的脉冲工作模式，本发明实施例将选用钨合金靶面的厚度为400-500um，例如优选0.5mm为钨合金片的优选厚度值。

可选的，如图7所示，X射线管的阳极10包括阳极体101和靶面102。靶面102相对参考方向形成有预定的靶面倾角α，参考方向与电子入射方向垂直，如图7所示。

靶面倾角α是一个关键参数，它将直接影响到X射线管的光产额、有效焦点尺寸、热量分布与传递等。为了研究靶面倾角的变化对X光子的产额和角度分布的影响，可采用蒙特卡罗方法对其进行了模拟计算。例如使用EGS软件模拟了1×10⁷个140keV的电子轰击不同倾角的钨靶，统计了光产额和光子的空间分布。靶面倾角与光子产额的关系见图8。从图8中可以看出，靶面倾角越小，X光子产额越高。

不过，靶面倾角是不是越小越好，这需要进行仔细的分析。在CT扫描过程中最终利用的是以电子束入射方向近似垂直的扇形束之内X光子，这部分X光子才是真正为CT成像做出贡献的（如图9所示），因此这个角度范围内的X光子越多越好。

图10为靶面倾角5度时，与靶面不同夹角的光子面密度。从图10中可以看出，随着与靶面夹角的增加，光子的面密度越来越小，即可用于成像的X光子数越来越少。因此，虽然靶面倾角5度时的总光子产额很高，但是与靶面夹角85度处的光子面密度却很低。

对不同靶面倾角下与电子束入射方向垂直的出射面内X光子的数量进行统计，统计结果见图11。从图11中可以看出，随着靶面倾角的增加，出射面的光子数随之增加，但是在45度左右达到最大值，然后便开始减小。

在CT成像中，影响断层图像分辨率的是X射线管的有效焦点，而不是实际焦点。假设电子束平行入射，则实际焦点尺寸L与投影后的有效焦点尺寸d之间的关系如下：

d＝Lsinα

从上式可以看出，如果实际焦点的尺寸L很难减小时，可以通过减小靶面倾角α来控制有效焦点的尺寸d。

如果入射的电子束单位横截面积的密度无法提高，根据下式可知，增大电子束流宽度h减小靶面倾角α有可能提高可成像X光子的总数。

d＝htgα

保持有效焦点尺寸和电子束单位横截面积的密度不变，靶面倾角与可用于成像的X光子数之间的关系曲线见图12。

从图12中可以看出，靶面倾角越小，通过增加电子束流宽度可以有效增加可用于成像的X光子数量。不过结合前图可知，此时，入射的电子束流的总量显著增加，进而增加了阳极所接受的热量，这将给X射线管的散热提出了挑战。因此，阳极的靶面倾角的确定需要在可用于成像的X光子数量与入射电子的热量之间寻求一种平衡。经过综合考虑，靶面倾角优选为11度。

进一步优选地，上述实施例中的X射线管总长度小于或等于120mm，以充分保证X射线管的小巧型，可以便于携带，方便适用于舰载、车载、战地医院等特殊环境。

进一步优选地，上述实施例中的最大直径小于或等于60mm。进一步优选地，上述实施例中的阳极和阴极的距离小于或等于10um。这样可以保证X射线管的优良性能。

进一步优选地，上述实施例中的X射线管的同心度小于1，即可以认为X射线管的阳极和阴极的中心都非常靠近整个X射线管的轴，从而可以有效地保证X射线管的优良性能。

经试验验证，本发明实施例的基于LaB6纳米热发射的X射线管饱和发射电流（脉冲）≥10mA；且X射线管焦点投影光斑尺寸≤1.2×1.2mm²；而且X射线管能够承受7倍重力加速度考验，因此，本实施例的LaB6纳米材料制成的阴极的X射线管与现有的钨丝阴极的X射线管相比，不仅能能够提高成像灵敏度，成像分辨率，具有较好的性能；还能有效地延长X射线管的寿命，节约成本。

此外，本发明还提供了一种移动CT扫描仪，该移动CT扫描仪包括上述任一实施例提供的基于LaB6纳米热发射的X射线管，通过该X射线管产生X射线以对脑部等人体部位进行医学检测。

在本发明上述各实施例中，实施例的序号仅仅便于描述，不代表实施例的优劣。对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：只读存储器（Read-OnlyMemory，简称ROM）、随机存取存储器（RandomAccessMemory，简称RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本发明的装置和方法等实施例中，显然，各部件或各步骤是可以分解、组合和/或分解后重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。同时，在上面对本发明具体实施例的描述中，针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

最后应说明的是：虽然以上已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本发明的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。

Claims (4)

1.一种基于LaB6纳米材料热发射的X射线管，其特征在于，包括：阳极、阴极和管壳；所述管壳用于支撑所述阳极和所述阴极，并使得所述阳极和所述阴极的工作环境与外界绝缘，保持所述工作环境为真空；所述阴极采用LaB6纳米材料制成，采用LaB6纳米材料制成的所述阴极的热发射面为连续平面，且所述阴极在加热到LaB6纳米材料的工作温度时，热发射的电子轰击所述阳极以产生X射线；

所述阳极为固定式阳极或者旋转式阳极；

所述固定式阳极包括：固定的铜阳极体以及固定于所述铜阳极体上的钨合金靶面；

所述钨合金靶面相对参考方向形成有预定的靶面倾角，所述参考方向与电子入射方向垂直；所述靶面倾角为11度；

所述X射线管饱和发射电流大于等于10mA；且所述X射线管焦点投影光斑尺寸1.2×1.2mm²；

所述钨合金靶面的厚度为400-500um；

所述X射线管总长度小于或等于120mm，和/或，所述X射线管的最大直径小于或等于60mm，和/或，所述X射线管的同心度小于1，和/或，所述阳极和所述阴极的距离小于或等于10um。

2.根据权利要求1所述的基于LaB6纳米材料热发射的X射线管，其特征在于，所述阳极和所述阴极之间还设有栅极，在所述栅极和所述阳极之间外加电场以加速所述阴极热发射的电子，使之轰击所述阳极以产生X射线。

3.根据权利要求2所述的基于LaB6纳米材料热发射的X射线管，其特征在于，所述栅极为金属网栅极。

4.一种移动CT扫描仪，其特征在于，包括如权利要求1-3任一所述的基于LaB6纳米材料热发射的X射线管。