CN105719926B - 金属射线x射线管 - Google Patents

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Abstract

提出一种金属射线X射线管，其在电子射线在阳极组件上的命中点上的功率密度问题比传统的管子更少地遇到。该金属射线X射线管对此提供这样细的金属射线(6)作为阳极组件(7)，使得射在金属射线(6)上的电子射线(4)通过所述金属射线(6)只被部分地制动。此外，阳极组件(7)的金属射线(6)至少被嵌入在唯一的电子透射相对良好的和吸热的第二材料(13)中，或溶解于其中。

Description

金属射线X射线管
技术领域
本发明涉及金属射线X射线管。
背景技术
在至今已知的固定或旋转阳极管或者还有金属射线X射线管中，在电子射线在阳极组件上的命中点上存在功率密度的问题。在那里对于给出的光强度和焦斑亮度，出现过高的损失功率。此外，强的背景磁场，例如与磁共振层析X射线摄影法一起引起问题。在这样的强的磁场中，电子射线不可能静电聚焦。
众所周知，在旋转阳极管中和在金属射线X射线管中，阳极材料在电子射线焦点上维持固态或液态聚集态通过以下来解决，即电子射线焦点上的旋转阳极的或金属射线的材料足够迅速地通过焦斑输送。在此，电子被制动直至停止，尽管只有高能电子引起所希望的短波的X射线辐射。完全制动在焦斑功率沉积和也在效率方面是不利的过程。
发明内容
本发明的任务是，提出一种金属射线X射线管，其与传统的固定或旋转阳极管或至今的金属射线X射线管相比，更少地遭受电子射线在阳极组件上的命中点上的功率密度的问题。
按照本发明，这个任务从开头所提及的类型的金属射线X射线管出发，通过具有根据本发明的金属射线X射线管解决。
据此，该金属射线X射线管在真空腔中除了用于提取电子射线的阴极组件之外，还有用于引起电子射线从阴极组件提取的设备(Vorkehrung)。此外，该金属射线X射线管具有用液体金属射线形成的阳极组件来作为阴极组件发射的电子射线的目标，和用于将从阴极组件发射的电子射线在真空段内沿着以阳极组件为目标的方向加速的设备。为此，按照本发明该金属射线X射线管具有细的金属射线作为阳极组件，通过该细的金属射线，射在阳极组件上的电子射线的电子只被部分地制动。另外，该阳极组件的金属射线嵌入在电子透射相对良好的和吸热的第二材料中或溶解于其中。
该溶解例如可以以合金或混合物的形式实现。与至今的金属射线X射线管相反，这能够实现物理上相对厚的，但是在电子光学上薄的具有大的单位能量吸收能力的阳极。总之，该金属射线可以在电子动力学上仍然足够的穿透性的情况下具有易于实现的圆柱形，该圆柱形具有在电子射线直径的数量级上的、例如10至100μm的直径。按照本发明，该混合物或合金应该具有低的熔点，以便能够实现液体射线形成。阳极材料的改进的能量吸收能力减少所需要的阳极射线的速度和/或能够实现较高的功率沉积进而焦斑的亮度。
总而言之，获得一种不再有开头所述缺点的金属射线X射线管。
在薄的，相对电子透明的目标介质中，只部分地制动迅速的在第一真空段静电或电动力学加速的一次电子。
但这里仍旧有问题，产生光的薄的阳极材料可能只吸收非常少的能量。在最终效果上，首先基本上存在与厚的阳极材料的情况下相同的功率限制。需要在物理上非常薄的阳极材料，例如0.1至10μm的厚度。
另一方面，液体金属射线仅仅能够非常困难地以圆形以外的形状来实现。因此焦斑直径同样被限制在非常小的尺寸上。
另外，例如在磁共振层析X射线摄影法中使用时，强的各向同性的背景磁场的存在使得电子不可能静电聚焦。
为了解决该问题，按照本发明的金属射线X射线管具有刀刃阴极作为阴极组件，该刀刃阴极具有在液体金属射线的方向上具有向下略微倾斜的指向阳极组件的阴极刃。该刀刃阳极产生电子扁平射线，该电子扁平射线具有与金属射线直径相适应的厚度，使得从阴极出来的电子的足够大的部分击中金属射线。
另外，在阳极组件后面，用于电子射线尚未被完全制动的电子的另一真空段，其中电子的制动至少接近于停止，被证实为有利的。
与能量回收设备一起进行该电子制动，以相当特别有利的方式提高光产生效率。
附图说明
随后借助附图详细解释本发明。其中：
图1示出按照本发明的金属射线X射线管的原理图；以及
图2示出在为形成按照本发明的金属射线X射线管的金属射线而选择的有利的材料组合方面的曲线图。
具体实施方式
图1示出具有真空腔2的金属射线X射线管1。在真空腔2中布置有阴极组件3。阴极组件3用来提取电子射线4。此外，在真空腔2中设置有用于引起电子射线4从阴极组件3提取的设备5。另外，在真空腔2中设置有用液体金属射线6形成的阳极组件7。金属射线6是阴极组件3的所发射的电子射线4的目标。设备8用来至少在真空段9内在以阳极组件7为目标的方向上，加速由阴极组件3发射的电子射线4。
金属射线6被实现为一般较细的金属射线，使得电子射线4的电子穿过金属射线6时只是部分地被制动。阴极组件3具有阴极刀刃10，因此阴极组件3也可以称为刀刃阴极。阴极刀刃10在阳极组件7的液体金属射线6的方向上定向得向下略微倾斜。
在阳极组件7后面存在另一个真空段11，用于尚未被完全制动的电子射线4电子。真空段11用来在阳极组件7之后使只是部分地被制动的电子制动至少接近于停止。按照该图的实施例为此补充地具有能量回收设备12。
在该图中不能特别看出的是，阳极组件7的金属射线6至少被嵌入在唯一的电子透射相对良好的和吸热的第二材料13中或溶解于其中。
按照本发明使用相对于可能存在的磁场线略微倾斜的刀刃阴极。在按照该图的实施例中，附加地使用由至少两个组分构成的合金或混合物作为产生X射线的阳极材料并且另外使用能量回收设备12，其用静电收集器捕获从阳极组件7的金属射线6出来的电子束。作为阳极组件7的金属射线6的材料，例如使用原子序数30至92的化学元素，例如钡、镧、铈、铋、钨等等，和至少一种吸热的、相对透射电子和X射线的组分，例如具有原子序数<20的化学元素，例如锂。
金属射线6例如借助于喷射器被包含到电子射线4中，使得在交互区14中出现轫致辐射和特性辐射。透射和被散射的电子在静电收集器中通过反向电场在能量回收的情况下被制动，并在低的速度下被捕获。
易熔的金属合金在提高的温度下倾向于高蒸气压力，这有利于例如在绝缘体上沉淀导电表面层。因此，有利的是，引导金属射线6只以最小的对与电子射线4相互作用所需要的长度通过放电腔，并在此后允许其进入到壁部冷却的冷凝和收集容器中。
图2中所示的曲线图涉及为了形成按照本发明的金属射线X射线管的金属射线所选择的有利的材料组合。所示出的特别是材料铋(Bi)和锂(Li)之间的不同混合比的温度影响。其中尤其示出点15，其说明在Li-损失(蒸发)的情况下熔点上升。与此相比示出点16，其说明关于原始合金的温度。

Claims (5)

1.金属射线X射线管，在真空腔中具有：阴极组件，用以提取电子射线；设备，用以引起电子射线从阴极组件的提取；用液体金属射线形成的阳极组件，作为阴极组件的所发射的电子射线的目标；和设备，用以在真空段内在以阳极组件为目标的方向上加速从所述阴极组件发射的电子射线，其特征在于，设置细的液体金属射线(6)作为阳极组件(7)，射到所述液体金属射线上的电子射线(4)的电子通过所述金属射线只被部分地制动，和阳极组件(7)的细的液体金属射线(6)至少被嵌入在唯一的电子透射相对良好的和吸热的第二材料(13)中或溶解于其中，以及设置刀刃阴极作为阴极组件(3)，所述刀刃阴极具有以向下略微倾斜指向所述阳极组件(7)的液体金属射线(6)的方向的阴极刃(10)。
2.根据权利要求1所述的金属射线X射线管，其特征在于，在阳极组件(7)后面设置另一个真空段(11)，用于电子射线(4)的尚未被完全制动的电子，在所述另一个真空段(11)中所述电子至少被制动接近于停止。
3.按照权利要求2所述的金属射线X射线管，其特征在于，电子的至少接近于停止的制动与能量回收设备(12)的能量回收一起进行。
4.根据权利要求1所述的金属射线X射线管，其特征在于，金属射线(6)用至少一种原子序数30至92的化学元素和至少一种原子序数小于20的化学元素构成。
5.按照权利要求1所述的金属射线X射线管，其特征在于，金属射线(6)用钡、镧、铈、铋、和钨中的至少一种化学元素与锂的组合构成。
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