CN104717816B - X射线辐射器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有X射线管的X射线辐射器，该X射线管包括真空包封，在该真空包封中布置发射器和阳极，其中发射器能够被外部螺旋发射器加热电流供应器(12，22，32，42，52)加热。按照本发明，发射器被构造为平面发射器(13，23，33，43，53)并且匹配电路(11，21，31，41，51)布置在平面发射器(13，23，33，43，53)和螺旋发射器加热电流供应器(12，22，32，42，52)之间。通过按照本发明的解决方案可以在X射线辐射器设备中无需结构改变地将基于螺旋发射器的X射线辐射器与基于平面发射器的X射线辐射器交换。

Description

X射线辐射器
技术领域
本发明涉及一种X射线辐射器。
背景技术
这样的X射线辐射器包括具有在其中布置了发射器和阳极的真空包封的X射线管，其中发射器可以被外部的螺旋发射器加热电流供应器(Wendeleitter-Heizstromversorgung)加热。
例如由DE 199 55 845 A1公知一种具有螺旋发射器(白炽灯丝)的阴极。
例如在DE 199 14 739 C1中和在DE 10 2008 011 841 A1中描述了一种具有平面发射器的阴极。
相对于螺旋发射器，平面发射器在较高的发射电流密度和较低的管电压的情况下具有更长的寿命以及更好的射线聚焦特性。然而在类似的热功率的情况下平面发射器与螺旋发射器相比在小的加热电压的同时需要提高了两至三倍的加热电流。因此在许多应用情况下平面发射器是具有优势的。
在X射线辐射器设备中通过在发射器中施加的加热电流来提供热功率，典型地为此使用开关转换器，其可以根据设计提供预定的最大加热电流。因此，基于螺旋发射器的X射线辐射器(X射线辐射器包括具有螺旋发射器的X射线管)与基于平面发射器的X射线辐射器(X射线辐射器包括具有平面发射器的X射线管)的简单交换是不易于实现的。为了在基于平面发射器的X射线辐射器中使用而修改螺旋发射器加热电流供应器在设备侧需要极大的开销并且导致提高的复杂性，因为不再强制给出反向兼容性。X射线辐射器设备因此被设计为或者仅用于基于螺旋发射器的X射线辐射器或者仅用于基于平面发射器的X射线辐射器。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是，实现一种基于平面发射器的X射线辐射器，其无需对X射线辐射器设备的结构改变就可以与现有的基于螺旋发射器的X射线辐射器交换。
上述技术问题通过按照本发明的X射线辐射器来解决。本发明的有利构造分别是按照本发明的内容。
按照本发明的X射线辐射器包括具有真空包封的X射线管，在该真空包封中布置发射器和阳极，其中发射器可以被外部的螺旋发射器加热电流供应器加热。按照本发明，发射器被构造为平面发射器并且匹配电路布置在平面发射器和螺旋发射器加热电流供应器之间。
通过在平面发射器和螺旋发射器加热电流供应器之间按照本发明布置匹配电路，以简单的方式避免对在螺旋发射器加热电流供应器中的加热电流的限制。
按照本发明设置的匹配电路例如可以集成在X射线辐射器中或者被实施为在平面发射器和螺旋发射器加热电流供应器之间布置的外部组件。因为加热功率在平面发射器中和在螺旋发射器中处于相同的数量级，所以在此进行阻抗变换已经足以。
通过应用按照本发明设置的匹配电路，可以无需对X射线辐射器设备修改地通过基于平面发射器的X射线辐射器代替基于螺旋发射器的X射线辐射器(“Drop-In-Replacement”，即插式代替)。由此也可以在具有基于螺旋发射器的X射线辐射器的X射线辐射器设备中以简单的方式实现平面发射器技术的优点。
依据螺旋发射器加热电流供应器的结构可以对于是X射线辐射器的部分的匹配电路实现不同的有利的变形。
按照本发明的有利的实施方式的特征在于，匹配电路被构造为无源的阻抗变换器。
在按照本发明的另一种有利的实施方式中，匹配电路被构造为有源的阻抗变换器。
在按照本发明的X射线辐射器的实施方式中，螺旋发射器加热电流供应器提供交流电流，并且匹配电路包括至少一个变压器，该变压器在初级侧与螺旋发射器加热电流供应器连接并且在次级侧与平面发射器连接。被构造为变压器的无源的阻抗变换器由此具有结构上特别简单的构造。
对于X射线辐射器的有利的实施例，其中匹配电路被构造为有源的阻抗变换器，其也在本发明中公开。
根据按照本发明的有利的构造，螺旋发射器加热电流供应器提供交流电流，并且匹配电路包括整流器装置、在后连接的低通滤波器和具有至少一个DC-DC转换器的阻抗变换单元，其中整流器装置与螺旋发射器加热电流供应器连接并且阻抗变换单元与平面发射器连接。
在按照本发明的另一种有利的实施方式中，螺旋发射器加热电流供应器提供整流后的交流电流，并且匹配电路包括低通滤波器和具有至少一个DC-DC转换器的阻抗变换单元，其中低通滤波器与螺旋发射器加热电流供应器连接并且阻抗变换单元与平面发射器连接。
在按照本发明的同样有利的构造中，螺旋发射器加热电流供应器提供直流电流，并且匹配电路包括具有至少一个DC-DC转换器的阻抗变换单元，该DC-DC转换器在输入侧与螺旋发射器加热电流供应器连接并且在输出侧与平面发射器连接。
在按照本发明的有利的实施例中，螺旋发射器加热电流供应器提供交流电流，并且匹配电路包括变压器、整流器装置和在后连接的低通滤波器，其中变压器在初级侧与螺旋发射器加热电流供应器连接并且在次级侧与整流器装置连接，并且低通滤波器与平面发射器连接。由此，这里是匹配电路的变形，该匹配电路包括变压器和具有低通滤波器的整流器装置，但没有DC-DC转换器。
附图说明
下面对照附图对本发明的五个示意性示出的实施例作进一步的说明，但不受此限制。附图中：
图1示出了根据按照本发明的X射线辐射器的第一实施方式的匹配电路，
图2示出了根据按照本发明的X射线辐射器的第二实施方式的匹配电路，
图3示出了根据按照本发明的X射线辐射器的第三实施方式的匹配电路，
图4示出了根据按照本发明的X射线辐射器的第四实施方式的匹配电路，
图5示出了根据按照本发明的X射线辐射器的第五实施方式的匹配电路。
具体实施方式
图1中示出的X射线辐射器的实施例包括匹配电路11，该匹配电路按照本发明布置在外部螺旋发射器加热电流供应器12和平面发射器13之间。
螺旋发射器加热电流供应器12提供交流电流iAC(t)。匹配电路11被实施为无源的阻抗变换器并且在所示的实施例中包括具有初级绕组141和次级绕组142的变压器14。变压器14在初级侧与螺旋发射器加热电流供应器12连接并且在次级侧与平面发射器13连接。由此，向平面发射器13馈入交流电流。
图2中示出的X射线辐射器的实施方式包括匹配电路21，该匹配电路21按照本发明布置在外部螺旋发射器加热电流供应器22和平面发射器23之间。
螺旋发射器加热电流供应器22提供交流电流iAC(t)。匹配电路21被实施为有源的阻抗变换器并且在所示的实施例中包括整流器装置24、在后连接的低通滤波器25和具有至少一个DC-DC转换器的阻抗变换单元26。整流器装置与螺旋发射器加热电流供应器22连接并且阻抗变换单元26与平面发射器23连接。由此，向平面发射器23馈入直流电流。
图3示出了X射线辐射器的构造，其包括匹配电路31，该匹配电路31按照本发明布置在外部螺旋发射器加热电流供应器32和平面发射器33之间。
螺旋发射器加热电流供应器32提供整流后的交流电流iAC+DC(t)。匹配电路31被实施为有源的阻抗变换器并且在所示的实施例中包括低通滤波器35和具有至少一个DC-DC转换器的阻抗变换单元36。低通滤波器35与螺旋发射器加热电流供应器32连接并且阻抗变换单元36与平面发射器33连接。由此，向平面发射器33馈入直流电流。
图4示出了X射线辐射器的构造，其包括匹配电路41，该匹配电路41按照本发明布置在外部螺旋发射器加热电流供应器42和平面发射器43之间。
螺旋发射器加热电流供应器42提供直流电流iDC(t)。匹配电路41被实施为有源的阻抗变换器并且在所示的实施例中包括具有至少一个DC-DC转换器的阻抗变换单元46。阻抗变换单元46在输入侧与螺旋发射器加热电流供应器42连接并且在输出侧与平面发射器43连接。由此，向平面发射器43馈入直流电流。
图5中示出的X射线辐射器的实施例包括匹配电路51，该匹配电路51按照本发明布置在外部螺旋发射器加热电流供应器52和平面发射器53之间。
螺旋发射器加热电流供应器52提供交流电流iAC(t)。匹配电路51被实施为有源的阻抗变换器并且在所示的实施例中包括具有初级绕组541和次级绕组542的变压器54。此外，匹配电路51包括整流器装置55和在后连接的低通滤波器56。变压器54在初级侧与螺旋发射器加热电流供应器52连接并且在次级侧与整流器装置55连接。低通滤波器56与平面发射器53连接。由此，向平面发射器53馈入直流电流。
在图1至图5描述的构造中，向平面发射器输送或者交流电流(图1)或者直流电流(图2至图5)作为加热电流。由此总是在平面发射器的发射平面的区域中产生磁场。该磁场使电子偏转并且可以由此对可实现的焦斑质量产生负面影响。
在输送交流电流(图1)的情况下，电子在一个周期内分别在正和负的方向上最大偏转，反之在输送直流电流(图2至图5)的情况下，仅出现电子的静态偏转，但其相对于交流电流的输送可以简单地操控并且由此提供更好的焦斑质量。
根据所示的实施例描述的本发明可以对于多种X射线辐射器有利地实现并且由此适用于多种X射线辐射器设备。
通过按照本发明的解决方案可以在X射线辐射器设备中无需结构改变地将基于螺旋发射器的X射线辐射器与基于平面发射器的X射线辐射器交换。
虽然本发明在细节上通过优选的实施例详细阐述和描述，但本发明不受在附图中示出的实施例的限制。而是也可以由专业人员从中导出按照本发明的解决方案的其它变形，而不脱离所基于的发明构思：在平面发射器和螺旋发射器加热电流供应器之间布置匹配电路。

Claims (6)

1.一种具有X射线管的X射线辐射器，该X射线管包括真空包封，在该真空包封中布置发射器和阳极，其中发射器能够被外部的螺旋发射器加热电流供应器(12，22，32，42，52)加热，其特征在于，所述发射器被构造为平面发射器(13，23，33，43，53)，并且在所述平面发射器(13，23，33，43，53)和所述螺旋发射器加热电流供应器(12，22，32，42，52)之间布置匹配电路(11，21，31，41，51)，
其中，所述匹配电路被构造为无源的阻抗变换器或者有源的阻抗变换器。
2.根据权利要求1所述的X射线辐射器，其特征在于，所述螺旋发射器加热电流供应器(12)提供交流电流，并且所述匹配电路(11)包括至少一个变压器(14)，该变压器在初级侧与所述螺旋发射器加热电流供应器(12)连接并且在次级侧与所述平面发射器(13)连接。
3.根据权利要求1所述的X射线辐射器，其特征在于，所述螺旋发射器加热电流供应器(22)提供交流电流，并且所述匹配电路(21)包括整流器装置(24)、在后连接的低通滤波器(25)和具有至少一个DC-DC转换器的阻抗变换单元(26)，其中所述整流器装置(24)与所述螺旋发射器加热电流供应器(22)连接并且所述阻抗变换单元(26)与所述平面发射器连接(23)。
4.根据权利要求1所述的X射线辐射器，其特征在于，所述螺旋发射器加热电流供应器(32)提供整流后的交流电流，并且所述匹配电路(31)包括低通滤波器(35)和具有至少一个DC-DC转换器的阻抗变换单元(36)，其中所述低通滤波器(35)与所述螺旋发射器加热电流供应器(32)连接并且所述阻抗变换单元(36)与所述平面发射器(33)连接。
5.根据权利要求1所述的X射线辐射器，其特征在于，所述螺旋发射器加热电流供应器(42)提供直流电流，并且所述匹配电路(41)包括具有至少一个DC-DC转换器的阻抗变换单元(46)，该DC-DC转换器在输入侧与所述螺旋发射器加热电流供应器(42)连接并且在输出侧与所述平面发射器(43)连接。
6.根据权利要求1所述的X射线辐射器，其特征在于，所述螺旋发射器加热电流供应器(52)提供交流电流，并且所述匹配电路(51)包括变压器(54)、整流器装置(55)和在后连接的低通滤波器(56)，其中所述变压器(54)在初级侧与所述螺旋发射器加热电流供应器(52)连接并且在次级侧与所述整流器装置(55)连接，并且所述低通滤波器(56)与所述平面发射器(53)连接。
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