CN105261543A - 一种单靶面多对焦点x射线球管 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种单靶面多对焦点X射线球管，包括球型管头与球管直管组成的球管管壳；球型管头的封闭端面上设置有多个以封闭端面的圆心为圆心均匀排列成一个圆形的铍窗；球管管壳内设有由阳极球型管和阳极直管组成的阳极；阳极球型管位于球型管头内，阳极直管位于球管直管内；阳极直管至球管直管之间依次设有轴承、阳极座、转子和铜套，阳极直管的外壁和轴承的内圈紧密连接，轴承的外圈和阳极座的内壁紧密连接，转子镶嵌于铜套的内壁，铜套在靠近阳极球型管的一端通过外铁套与阳极直管相连接；单靶面多对焦点X射线球管还包括两种不同位置设置的阴极。本发明短时间内可实现多对不同位置的X射线曝光，成像全面精准，结构简单，用途广泛。

Description

一种单靶面多对焦点X射线球管

技术领域

本发明涉及X射线球管领域，尤其涉及一种单靶面多对焦点X射线球管。

背景技术

X射线球管普遍应用于X射线成像技术，目前市场上的普通X射线球管有两种，一种是固定阳极球管，另一种是增大热容量的旋转阳极球管。其原理是在阳极和灯丝之间加有直流高压，被加热的灯丝发射的电子在此高压下高速轰击到阳极靶面上，产生X射线。固定阳极球管包括真空玻璃管、灯丝和阳极，所述灯丝和阳极分别固定在真空玻璃管内部的两端，增大热容量的旋转阳极球管的阳极通过转子固定在设置在真空玻璃管内的一端的轴承座上，通过真空玻璃管外定子的作用可以带动其转动，灯丝被固定在设置在真空玻璃管内的另一端的阴极上，分别向灯丝加以负压电，向阳极加以正压电后，灯丝发射的电子撞击到阳极上后，产生X射线。上述两种X射线球管在某些应用过程中由于需要在运动中曝光的关系，会导致图像产生移动伪影，图像分辨率低，成像速度慢的缺点。

除此之外，最近出现了一种双窗口X射线球管，其主要结构为平行相对的一对阳极靶面，以及两个相应的栅极，能够实现一对快速切换的X射线的产生，并且由于其焦点的距离的存在，能够让这两束射线在同一个平板探测器上的成像具有视差，从而得以依据这一对视差图像3D显示。但是双窗口X射线球管存在以下三个缺点，第一个缺点在于当包含球管的设备发生旋转而检测对象没有相应旋转时(比如血管机从侧面接近变为从顶部接近)，一对焦点产生的图像将从水平视差变成垂直视差，3D显示效果不符合观察习惯，为了解决此问题，必须增加一个旋转机构，以保证球管在任何时候都是产生被测对象在习惯方向的视差图像，这不仅增加了成本和设备复杂度，也降低了设备应用的效率；第二个缺点是双靶面的设计导致靶面重心到轴承支撑点的距离加大，增加了轴承负担的同时也加大了靶面动平衡的难度，这必然会限制靶面的重量，相应地，限制了球管所能达到的最大热容量；第三个缺点是在一个球管位置，仅能采集一对视差图像，难以避免地会产生3D显示及测量的死角。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种成像全面精准且结构简单的单靶面多对焦点X射线球管。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种单靶面多对焦点X射线球管，包括球型管头与球管直管组成的球管管壳；

所述球型管头与所述球管直管不相连的端面为封闭端面，所述封闭端面上设置有多个铍窗，多个所述铍窗以所述封闭端面的圆心为圆心均匀排列成一个圆形；

所述球管管壳内设有由阳极球型管和阳极直管组成的阳极；所述阳极球型管位于所述球型管头内，所述阳极直管位于所述球管直管内；所述阳极球型管即为阳极靶盘；

所述阳极直管至所述球管直管之间依次设有轴承、阳极座、转子和铜套，所述阳极直管的外壁和所述轴承的内圈紧密连接，所述轴承的外圈和所述阳极座的内壁紧密连接，所述转子镶嵌于所述铜套的内壁，所述铜套在靠近所述阳极球型管的一端通过外铁套与所述阳极直管相连接；

所述单靶面多对焦点X射线球管还包括阴极。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述阳极座远离所述阳极球型管的一端的内壁固定有一个圆盘形陶瓷座，且所述陶瓷座和所述阳极座之间为气密性连接；所述陶瓷座的中心设有一个中空孔。

进一步，所述阳极内设有由阴极盘和阴极轴组成的所述阴极；所述阴极盘位于所述阳极球型管内，所述阴极轴位于所述阳极直管内；

所述阴极轴为中空腔体，所述阴极轴远离所述阴极盘的一端从所述陶瓷座的中空孔中贯穿，且其端口连接有陶瓷芯柱，所述阴极轴与所述陶瓷座之间为气密性连接；

所述阴极盘的外圈均匀固定有多个阴极头。

进一步，所述阴极头包括灯丝、阴极座、栅极绝缘片、栅极和绝缘管，所述灯丝通过所述绝缘管被固定在所述阴极座内，所述阴极座的一端依次设置有所述栅极绝缘片和所述栅极；所述栅极正对所述阳极靶盘的内壁。

进一步，所述阴极头远离所述阴极盘的一端固定有屏蔽罩，所述屏蔽罩、所述阴极头和所述阴极盘构成一个中空腔体。

进一步，所述阴极包括多个阴极头，多个所述阴极头固定于所述球型管头的内壁并以所述球型管头的圆心为圆心均匀排列成一个圆形。

进一步，所述阴极头包括灯丝、阴极座、栅极绝缘片、栅极和绝缘管，所述灯丝通过所述绝缘管被固定在所述阴极座内，所述阴极座的一端依次设置有所述栅极绝缘片和所述栅极；所述栅极正对所述阳极靶盘的外壁。

进一步，所述球管管壳采用玻璃或金属材料，并进行真空封装。

进一步，所述铍窗为金属铍窗。

进一步，所述阳极靶盘的表面采用铼钨金属材料。

本发明的有益效果是：

1、可以通过选择相应的焦点对的曝光，在包含球管的设备发生旋转时总是能得到被测对象在习惯方向的视差的图像而不需要额外旋转球管，这减少了设备的复杂性且提高了使用效率；

2、因为只有一个靶盘，不仅节省了材料成本，同时缩短了靶盘重心到轴承支撑点的距离，从而可以在制造大容量球管时不用担心轴承承受力以及动平衡问题；

3、因为可以具有一对或多对焦点，因此当使用多对焦点时可以在同一个球管位置采集不止一对视差图像，因此可以避免3D显示和测量的死角，得到更加全面和精准的图像和数据。

4、可以实现图像的3D显示，可用于医用数字化X射线摄影系统、数字化X射线诊断系统、血管造影机、工业检测。

附图说明

图1为本发明实施例一所述单靶面多对焦点X射线球管的结构图；

图2为本发明所述阴极头结构图；

图3为本发明实施例二所述单靶面多对焦点X射线球管的结构图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、球型管头，2、球管直管，3、铍窗，4、阳极球型管，5、阳极直管，6、轴承，7、阳极座，8、转子，9、铜套，10、外铁套，11、陶瓷座12、阴极盘，13、阴极轴，14、陶瓷芯柱，15、阴极头，16、屏蔽罩；

20、灯丝，21、阴极座，22、栅极绝缘片，23、栅极，24、绝缘管。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

图1为本发明实施例一所述单靶面多对焦点X射线球管。

如图1所示，一种单靶面多对焦点X射线球管，包括球型管头1与球管直管2组成的球管管壳。

所述球型管头1与所述球管直管2不相连的端面为封闭端面，所述封闭端面上设置有多个铍窗3，多个所述铍窗3以所述封闭端面的圆心为圆心均匀排列成一个圆形；所述球管管壳采用玻璃或金属材料，并进行真空封装。所述铍窗3为金属铍窗，金属铍窗易于射线穿透。图1给出的为铍窗3为4个时的结构图。

所述球管管壳内设有由阳极球型管4和阳极直管5组成的阳极；所述阳极球型管4位于所述球型管头1内，所述阳极直管5位于所述球管直管2内。所述阳极球型管4即为阳极靶盘，所述阳极靶盘的表面可采用铼钨金属材料。

所述阳极直管5至所述球管直管2之间依次设有轴承6、阳极座7、转子8和铜套9，所述阳极直管5的外壁和所述轴承6的内圈紧密连接，所述轴承6的外圈和所述阳极座7的内壁紧密连接，外部阳极导线可连接至所述阳极座7上。所述转子8镶嵌于所述铜套9的内壁，所述铜套9在靠近所述阳极球型管4的一端通过外铁套10与所述阳极直管5相连接。

所述阳极座7远离所述阳极球型管4的一端的内壁固定有一个圆盘形陶瓷座11，且所述陶瓷座11和所述阳极座7之间为气密性连接；所述陶瓷座11的中心设有一个中空孔。

所述单靶面多对焦点X射线球管还包括阴极。

所述阳极内设有由阴极盘12和阴极轴13组成的阴极；所述阴极盘12位于所述阳极球型管4内，所述阴极轴13位于所述阳极直管5内。

所述阴极轴13为中空腔体，所述阴极轴13远离所述阴极盘12的一端从所述陶瓷座11的中空孔中贯穿，且其端口连接有陶瓷芯柱14，所述阴极轴13与所述陶瓷座11之间为气密性连接。

所述阴极盘12的外圈均匀固定有多个阴极头15，图1给出的为阴极头15为4个时的结构图。图2为本发明所述阴极头结构图，如图2所示，所述阴极头15包括灯丝20、阴极座21、栅极绝缘片22、栅极23和绝缘管24，所述灯丝20通过绝缘管24被固定在所述阴极座21内，所述阴极座21的一端依次设置有所述栅极绝缘片22和所述栅极23。所述栅极23正对所述阳极靶盘的内壁。

所述阴极头15的导线可通过所述阴极轴13内并与陶瓷芯柱14连接。

所述阴极头15远离所述阴极盘12的一端固定有屏蔽罩16，所述屏蔽罩16、所述阴极头15和所述阴极盘12构成一个中空腔体。

本发明实施例一所述单靶面多对焦点X射线球管在正常使用的过程中，所述球管直管2外部加有电机定子，使内部所述转子8带动所述阳极旋转，外部阳极电压加载至阳极座7，通过所述轴承6和所述阳极直管5加载至所述阳极靶盘，阴极电压包括灯丝电压、栅极电压和阴极负高压通过所述陶瓷芯柱14传导至所述阴极头15，灯丝20被加热并发出电子，由于处于所述灯丝20外侧的栅极23上加有比阴极更低的电压(-4000V左右)，所以电子不能外溢。此时若取消指定栅极23的电压，则电子加速轰击对应位置的阳极并在该焦点上产生X射线，并从对应的射线窗口射出。

图3为本发明实施例二所述单靶面多对焦点X射线球管。

实施例二与实施例一的区别在于缺少了陶瓷座并且阴极的设置不同，所述阴极包括多个阴极头15，多个所述阴极头15固定于所述球型管头1的内壁并以所述球型管头1的圆心为圆心均匀排列成一个圆形，且每个阴极头15的栅极23正对着所述阳极靶盘的外壁。

本发明只有一个阳极靶盘，即只有一个靶面，但可以同时具有一对或多对焦点，每对焦点分处靶面直径的两端，因而焦点对的距离根据靶面大小可以达到140mm甚至以上。本发明的阴极可有两种结构，实施例一是从轴心设置灯丝和栅极，其靶面沿旋转轴的剖面看形状为U形，从U形靶的内侧壁表面激发X射线，在U形口外方垂直于旋转轴的平面上设置射线窗口；实施例二中从靶面外侧设置灯丝和栅极，其靶面沿旋转轴的剖面为梯形，一对或多对灯丝从不同的对称角度向梯形的腰部发射电子，在靠近梯形靶面小底的一侧垂直于旋转轴的平面上设置射线窗口。应用时，栅极电位相对灯丝电位为负，阳极正电压可预先加载。实际的X射线曝光受栅极控制，栅极电压加载时，管电流截止，栅极电压取消时，管电流加载。通过栅极电压的控制，可实现任意指定阳极焦点对的X射线曝光，从而得到希望的视差图像。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种单靶面多对焦点X射线球管，其特征在于，包括球型管头(1)与球管直管(2)组成的球管管壳；

所述球型管头(1)与所述球管直管(2)不相连的端面为封闭端面，所述封闭端面上设置有多个铍窗(3)，多个所述铍窗(3)以所述封闭端面的圆心为圆心均匀排列成一个圆形；

所述球管管壳内设有由阳极球型管(4)和阳极直管(5)组成的阳极；所述阳极球型管(4)位于所述球型管头(1)内，所述阳极直管(5)位于所述球管直管(2)内；所述阳极球型管(4)即为阳极靶盘；

所述阳极直管(5)至所述球管直管(2)之间依次设有轴承(6)、阳极座(7)、转子(8)和铜套(9)，所述阳极直管(5)的外壁和所述轴承(6)的内圈紧密连接，所述轴承(6)的外圈和所述阳极座(7)的内壁紧密连接，所述转子(8)镶嵌于所述铜套(9)的内壁，所述铜套(9)在靠近所述阳极球型管(4)的一端通过外铁套(10)与所述阳极直管(5)相连接；

所述单靶面多对焦点X射线球管还包括阴极。

2.根据权利要求1所述的单靶面多对焦点X射线球管，其特征在于，所述阳极座(7)远离所述阳极球型管(4)的一端的内壁固定有一个圆盘形陶瓷座(11)，且所述陶瓷座(11)和所述阳极座(7)之间为气密性连接；所述陶瓷座(11)的中心设有一个中空孔。

3.根据权利要求2所述的单靶面多对焦点X射线球管，其特征在于，所述阳极内设有由阴极盘(12)和阴极轴(13)组成的所述阴极；所述阴极盘(12)位于所述阳极球型管(4)内，所述阴极轴(13)位于所述阳极直管(5)内；

所述阴极轴(13)为中空腔体，所述阴极轴(13)远离所述阴极盘(12)的一端从所述陶瓷座(11)的中空孔中贯穿，且其端口连接有陶瓷芯柱(14)，所述阴极轴(13)与所述陶瓷座(11)之间为气密性连接；

所述阴极盘(12)的外圈均匀固定有多个阴极头(15)。

4.根据权利要求3所述的单靶面多对焦点X射线球管，其特征在于，所述阴极头(15)包括灯丝(20)、阴极座(21)、栅极绝缘片(22)、栅极(23)和绝缘管(24)，所述灯丝(20)通过所述绝缘管(24)被固定在所述阴极座(21)内，所述阴极座(21)的一端依次设置有所述栅极绝缘片(22)和所述栅极(23)；所述栅极(23)正对所述阳极靶盘的内壁。

5.根据权利要求4所述的单靶面多对焦点X射线球管，其特征在于，所述阴极头(15)远离所述阴极盘(12)的一端固定有屏蔽罩(16)，所述屏蔽罩(16)、所述阴极头(15)和所述阴极盘(12)构成一个中空腔体。

6.根据权利要求1所述的单靶面多对焦点X射线球管，其特征在于，所述阴极包括多个阴极头(15)，多个所述阴极头(15)固定于所述球型管头(1)的内壁并以所述球型管头(1)的圆心为圆心均匀排列成一个圆形。

7.根据权利要求6所述的单靶面多对焦点X射线球管，其特征在于，所述阴极头(15)包括灯丝(20)、阴极座(21)、栅极绝缘片(22)、栅极(23)和绝缘管(24)，所述灯丝(20)通过所述绝缘管(24)被固定在所述阴极座(21)内，所述阴极座(21)的一端依次设置有所述栅极绝缘片(22)和所述栅极(23)；所述栅极(23)正对所述阳极靶盘的外壁。

8.根据权利要求1-7任一项所述的单靶面多对焦点X射线球管，其特征在于，所述球管管壳采用玻璃或金属材料，并进行真空封装。

9.根据权利要求1-7任一项所述的单靶面多对焦点X射线球管，其特征在于，所述铍窗(3)为金属铍窗。

10.根据权利要求1-7任一项所述的单靶面多对焦点X射线球管，其特征在于，所述阳极靶盘的表面采用铼钨金属材料。