CN105185678A

CN105185678A - X光管

Info

Publication number: CN105185678A
Application number: CN201510340891.XA
Authority: CN
Inventors: J.弗罗伊登伯格; D.马图斯佐克; E.诺伊迈耶; C.里德尔
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthineers AG
Priority date: 2014-06-18
Filing date: 2015-06-18
Publication date: 2015-12-23
Anticipated expiration: 2035-06-18
Also published as: DE102014211694A1; DE102014211694B4; CN105185678B

Abstract

本发明涉及一种具有真空壳体的X光管，在真空壳体中设有阴极和阳极以及装入阴极(2)和阳极之间的线圈装置(1)，其中，线圈装置包括至少一个聚焦线圈(11，12，13，14)。这种X光管在工作时允许焦斑大小和焦点位置快速变化。

Description

X光管

技术领域

本发明涉及一种X光管。

背景技术

这种X光管在DE102012211287B3中记载。已知的X光管包括真空壳体，在真空壳体中设有阴极和阳极。在工作时，布置在阴极中的发射器发射电子，电子通过布置在发射器上的电极静电聚焦并且朝阳极方向加速。电子击中阳极上的焦斑。在此形成的X光射线用于医学和非医学成像。

此外，从US2013/0182825A1中已知一种X辐射器，该X辐射器包括辐射器壳体和具有真空壳体的X光管。在真空壳体中设有阴极和阳极。在工作时从阴极中发射的电子向阳极加速并且在击中阳极上的焦斑时产生X光射线，X光射线又可以用于医学和非医学成像。X光管在工作中通过在辐射器壳体中循环的冷却介质冷却。从阴极中射出的电子垂直于X辐射器的轴线磁性偏转。磁性偏转通过在真空壳体外部但在辐射器壳体内部的线圈实现。通过至少一个磁轭，磁场耦合到真空壳体的内部，由此相应地减少出现的涡流。

对于X辐射器，其中，磁场不通过至少一个磁轭耦合到真空壳体的内部，磁场必须穿透真空壳体。磁场快速的变换导致真空壳体内的涡流。此处出现的涡流损失和在此必须磁化的大体积导致，在磁场变化时必须耗费较大的能量，其中，变化速度比较小。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题是，提供一种构造简单的X光管，其中，在工作时可实现焦斑大小和焦点位置的快速变化。

该技术问题根据本发明通过一种X光管解决，该X光管具有真空壳体，在真空壳体中设有阴极和阳极以及装入阴极和阳极之间的线圈装置，其中，线圈装置包括至少一个聚焦线圈。

通过将根据本发明的线圈装置装入阴极和阳极之间，磁聚焦在真空壳体的内部进行。因此，磁场由真空壳体内部的至少一个聚焦线圈产生并因此真空壳体不必被磁场从外部穿透或借助至少一个磁轭从外部耦合到真空壳体的内部。因为按本发明的X光管因此不需要磁轭，所以为此也不需要在真空壳体中的穿壁引线或绝缘套管。由于由此获得的X光管更简单的结构，包括按本发明的X光管的X辐射器的构造也相应地更简单。

在电子磁偏转时在真空壳体中出现的涡流在线圈装置外部流动并因此不影响电子的磁聚焦，从而可以快速且精确地改变焦斑大小和改变焦点位置(焦斑分布的重心)。

根据一种优选的实施例，至少一个聚焦线圈布置在线圈架中。根据另一种结构方案，至少一个聚焦线圈布置在线圈架上。两种措施可以择一或同时实现。因此，聚焦线圈的第一部分例如可以分别布置在一线圈架中；然后聚焦线圈的第二部分例如分别布置在一线圈架上，而聚焦线圈的第三部分设计成自承载式线圈。由此获得多种可以与确定的应用情况最佳适配的结构可能。

在X光管的一种优选的实施形式中，线圈装置包括至少一个聚焦线圈，该聚焦线圈设计成无芯线圈。因此，这种X光管的线圈装置由于聚焦线圈简单的结构可很容易制造。

在X光管的另一个有利的实施例中，线圈装置包括具有磁芯的至少一个聚焦线圈。通过使用具有磁芯的聚焦线圈，磁场被限定在线圈装置内部并因此特别均匀。因此，相比无芯聚焦线圈再次改善了磁聚焦。

X光管的特别优选的结构方案的特征在于，线圈装置包括至少一个具有四个极靴(多部分)的四极-装置。在这种构造的X光管中，电子除了磁聚焦外还静电聚焦。因此，可以实现焦斑大小和焦点位置特别快速的变化。通过电位也可以通过减小来调制管电流。由此出现的聚焦改变可以通过磁场修正。

在本发明的范围内，装入阴极和阳极之间的线圈装置也包括多于一个的四极-装置。通过这种结构方案，可以以简单的方式为发射的电子构造复杂的聚焦系统。

在此，以有利的方式，四极-装置的各单独的极靴(多部分)通过电绝缘体相互分离。因此，单独的极靴彼此无关地可切换到不同的电位。

通过聚焦线圈是螺线管，获得一种在结构上构造特别简单的X光管。为此，聚焦线圈优选设计成自承载式线圈或布置在设计成陶瓷管的线圈架上。因为电子在其路径上在螺线管内部从阴极旋转到阳极，所以X光管的该结构方案优选适合用于产生圆形的焦斑(圆焦点)。

在X光管的优选结构方案中，用于聚焦线圈的线圈架由积层陶瓷制成。这种积层陶瓷也称作多片陶瓷或多层陶瓷。

按一种有利的实施形式，积层陶瓷在此是烧结多层。根据X光管中出现的工作温度可以使用HTCC和LTCC材料。在工作温度超过约600℃时，需要HTCC(高温共烧陶瓷；高温-渗透陶瓷)，而在工作温度更低时，LTCC(低温共烧陶瓷；低温渗透陶瓷)足以。

备选地，积层陶瓷也可以设计成叠片多层。在X光管的这种结构方案中，一个聚焦线圈或多个聚焦线圈装入多层之间；然后多层例如通过螺栓相互螺纹连接。

在另一个有利的实施例中，线圈架的表面至少部分地设有高电阻涂层(例如氧化铬)。因此，可靠地避免了线圈架的表面被杂散电子(反向散射电子或次级电子)加载。

另一个有利的结构方案的特征在于，线圈架的表面至少部分地设有导电涂层。通过该措施可实现再次改善的附加聚焦和/或再次改善的发射控制。

作为补充或备选，根据优选的实施形式，至少一个控制电极装入至少一个线圈架。控制电极在此例如设有参照发射器的电位，以便达到附加的发射控制和聚焦。

根据另一个有利的结构方案，四极-装置的极靴设计成控制电极。由此确保有效静电地和电磁地影响聚焦。

附图说明

下列根据附图进一步阐述根据本发明的X光管的三个示意性实施例，但本发明不局限于此三个实施例。附图中：

图1是X光管的第一实施形式在线圈装置的区域内的立体部分视图，

图2是X光管的第二实施形式在线圈装置的区域内的部分立体图以及

图3是X光管的第三实施形式在线圈装置的区域内的截面图。

具体实施方式

在图1中以1标记线圈装置，该线圈装置在所示的实施例中包括四个聚焦线圈11，12，13和14。聚焦线圈11至14分别相互成90°布置。聚焦线圈11和13以及12和14因此分别对置并且相互间隔布置。

线圈装置1按本发明布置在X光管的真空壳体内部并且在阴极2和阳极之间。真空壳体和阳极为了清晰性未在图1中示出。

在阴极2中设有发射器，该发射器由于所选的图1的图示不可见。发射器在施加电压时被加热，由此热发射电子。电子在图1中未示出。

聚焦线圈11至14设计成无芯线圈并且布置在线圈架装置3中，其中，聚焦线圈11至14分别布置在线圈架31、32、33和34中。

线圈装置1由于无芯聚焦线圈11至14具有简单的构造，因此制造简单且成本低。虽然聚焦线圈11至14具有简单的机械结构，但线圈装置1确保热发射的电子的良好的磁聚焦。

在所示的实施例中，在线圈架31至34上分别在阳极侧区域内设有电极7，其中，在图1中由于该图示仅可见布置在线圈架33和34上的电极。通过该电极7通过聚焦线圈11至14已磁聚焦的电子附加地还静电聚焦。

图2中所示的结构方案基本上与图1中描述的实施形式相同地构造。聚焦线圈11至14不同地构造。聚焦线圈11至14不是无芯线圈。但按图2的X光管的其余结构与图1中所示的X光管的基本结构相同。

在按图2的实施形式中，聚焦线圈11至14分别具有磁芯11a或12a或13a或14a。聚焦线圈14的磁芯14a由于图示被线圈架31遮盖。

通过装入具有磁芯11a至14a的聚焦线圈11至14，磁场限定在线圈装置1的内部并因此非常均匀。因此相比无芯聚焦线圈11至14(图1)，再次改善了磁聚焦。

图3中所示的X光管又具有线圈装置1，该线圈装置1在所示的实施例中包括具有四个极靴41，42，43和44的四极-装置4。极靴41至44分别彼此成90°布置。因此，极靴41和43以及42和44分别对置并且相互间隔布置。

在每个极靴41至44上分别设有一个线圈架31、32、33或34，此线圈架分别具有一个聚焦线圈11、12、13或14。聚焦线圈11和13以及12和14因此同样分别对置并且相互间隔布置，其中，用于聚焦线圈11至14的极靴41至44的磁轭侧端部分别形成磁芯11a、12a、13a或14a。

线圈装置1又布置在X光管的真空壳体内部并且在阴极2和阳极之间。真空壳体和阳极为了清晰性未在图1中示出。

在阴极2中设有发射器5，发射器5在施加电压时被加热，由此热发射电子。电子在图3中未示出。

对于图3中所示的X光管，电子除了磁聚焦外还静电聚焦。因此，可实现焦斑大小和焦点位置的特别快速变化。

通过电位也可以通过减小来实现管电流的调制。由此出现的聚焦改变可以通过磁场修正。

对于按图3的结构方案，四极-装置4的极靴41至44分别通过电绝缘体6相互分离。因此，单独的极靴41至44彼此无关地可切换到不同的电位。

在本发明的范围内，装入阴极2和阳极之间的线圈装置1也包括多于一个的四极-装置4。

对于图1至3中所示的结构方案，线圈架装置3的线圈架31至34分别由积层陶瓷制成。这种积层陶瓷非常耐高温。

由于聚焦线圈11至14对称的布置，在给聚焦线圈11至14通电时，可实现热发射电子良好地磁聚焦成电子束。

沿电子的飞入轨道也可以设置多于一个的线圈装置1或多于一个的四极-装置4，从而例如也可以在真空中构造双-四极，其中，也可以实现与静电聚焦的组合。对于所有可能的工作点分别实现发射电子的最佳聚焦的复杂聚焦系统由此可以以简单的方式实现。

只要为了产生磁场使用铁磁材料或具有尽可能高的可磁化性的其他材料，则不言而喻的是，这些材料必定有真空适用性。

通过极靴41至44的成型以及它们相对于发射器3的布置可以优化电子导向和电子聚焦的效果。

按本发明的技术解决方案允许，对于X光管，通过在真空壳体内部产生的磁场实现电子的聚焦，并且使该磁聚焦与静电聚焦相结合。以此尤其可以使磁场非常紧密地贴近电子束和发射器。由此，可以很好地使电流强度控制和聚焦相互适配。此外，在电流强度变化的同时在维持焦点大小的情况下可以快速改变加速电压。这种措施即使在采用热离子发射器的情况下也可实现，该热离子发射器具有很长的寿命并且抗真空中的杂质原子。

虽然通过优选的实施例进一步说明并且描述了本发明，但本发明不被图1至3中所示的实施例限制。而本领域技术人员可以从其中容易推导出按本发明解决方案的其他变型，只要在此不偏离本发明基本构思即可。

Claims

1.一种具有真空壳体的X光管，在所述真空壳体中设有阴极和阳极以及装入阴极(2)和阳极之间的线圈装置(1)，其中，所述线圈装置包括至少一个聚焦线圈(11，12，13，14)。

2.根据权利要求1所述的X光管，其特征在于，至少一个聚焦线圈(11，12，13，14)布置在线圈架(31，32，33，34)中。

3.根据权利要求1所述的X光管，其特征在于，至少一个聚焦线圈(11，12，13，14)布置在线圈架(31，32，33，34)上。

4.根据权利要求1所述的X光管，其特征在于，所述线圈装置(1)包括至少一个是无芯线圈的聚焦线圈(11，12，13，14)。

5.根据权利要求1所述的X光管，其特征在于，所述线圈装置(1)包括至少一个具有磁芯(11a，12a，13a，14a)的聚焦线圈(11，12，13，14)。

6.根据权利要求5所述的X光管，其特征在于，所述线圈装置(1)包括至少一个具有四个极靴(41，42，43，44)的四极-装置(4)。

7.根据权利要求6所述的X光管，其特征在于，所述四极-装置(4)的单独的极靴(41，42，43，44)通过电绝缘体(6)相互分离。

8.根据权利要求1所述的X光管，其特征在于，所述聚焦线圈是螺线管。

9.根据权利要求1所述的X光管，其特征在于，所述线圈架(31，32，33，34)由积层陶瓷制成。

10.根据权利要求9所述的X光管，其特征在于，所述积层陶瓷是多层烧结陶瓷。

11.根据权利要求9所述的X光管，其特征在于，所述积层陶瓷是叠片多层陶瓷。

12.根据权利要求2或3所述的X光管，其特征在于，所述线圈架(31，32，33，34)的表面至少部分地设有高电阻涂层。

13.根据权利要求2或3所述的X光管，其特征在于，所述线圈架(31，32，33，34)的表面至少部分地设有导电涂层。

14.根据权利要求2或3所述的X光管，其特征在于，在至少一个线圈架(31，32，33，34)中装有至少一个控制电极(7)。

15.根据权利要求7所述的X光管，其特征在于，所述四极-装置(4)的极靴(41，42，43，44)设计为控制电极。