CN106057615B - X射线管 - Google Patents

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Abstract

一种X射线管，包括：阴极，包括发射电子束的发射极；阳极，在该阳极处布置目标材料，该目标材料通过与该电子束碰撞而发射X射线；和隔离垫片，隔离该阳极，其中该阴极和该阳极被布置在该发射极和该隔离垫片之间。

Description

X射线管
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年4月17日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请号10-2015-0054595和2016年2月2日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请号10-2016-0012962的优先权，通过引用在这里合并其全部公开。
技术领域
本公开的一方面涉及X射线管的结构。
背景技术
图1图示了需要高加速电压的X射线管的一般结构可被配置为包括用于发射电子束的阴极10、发射极11、栅极20、聚焦电极30和阳极40。电极可通过隔离垫片50而彼此电气隔离。隔离垫片50可具有管状形状。当发射极11是热电子源时，可省略栅极20、聚焦电极30等。当发射极11是场发射电子时，聚焦电极30可与栅极20集成以具有相同电势。从发射极11发射的电子束形式的电子(e-)通过阳极40和阴极10之间的电压差加速并然后被朝向阳极40吸引。尽管该图中没有示出，但是当电子与在阳极40处布置的目标材料(未示出)碰撞时，发射X射线。阳极40可以是倾斜阳极或透射阳极。由于隔离垫片50位于沿着其朝向阳极40吸引利用高电压加速的电子的路径周围，所以电荷积累在隔离垫片50中，并所以可引起异常操作。积累在隔离垫片50中的电荷可在高压大气下转移到另一电极。在该情况下，由于电弧形式的电荷的流动，可损坏X射线管。
当使用场发射电子源时，可使用通过如图1所示将高压场效应管等与阴极10串联连接而配置的活动电流控制单元60，来控制发射的电子的数量。在该情况下，活动电流控制单元60的参考电压Vref可以是地电压(0V)。可根据场发射发射极的特性、栅极电压、和向场效应晶体管施加的栅-源电压，来确定电流限制条件。这里，阴极10的电压与参考电压Vref相比可增加。阴极10的电压可通过在电流限制条件下将场发射电流控制为恒定的活动电流控制单元60、取决于发射极11的特性的改变而波动。如果栅极电压Vg、聚焦电压Vf、和阳极电压Va维持恒定，则当阴极10的电压在电流限制条件下改变时，可改变电子束的聚焦特性。
发明内容
实施例提供了X射线管的结构，其能在高压条件下被稳定驱动，并在电流限制条件下恒定维持电子束的聚焦特性。
根据本公开的一方面，提供了一种X射线管，包括：阴极，包括发射电子束的发射极；阳极，在该阳极处布置目标材料，该目标材料通过与该电子束碰撞而发射X射线；和隔离垫片，隔离该阳极，其中该阴极或该阳极被布置在该发射极和该隔离垫片之间。
该X射线管可进一步包括：外壳，环绕该阴极和该阳极，该外壳阻挡该阴极和该阳极与外部空气。该隔离垫片可将该阳极与该外壳彼此电气隔离。该阳极可被布置在该发射极与该隔离垫片之间。该阳极可阻止该电子束对该隔离垫片的影响。
该外壳可包括导体，并且可接地。
该隔离垫片可将该阳极与该阴极彼此电气隔离。该阴极可被布置在该发射极与该隔离垫片之间。该阴极可阻止该电子束对该隔离垫片的影响。
该阴极和该阳极的至少一个可包括导体。
该X射线管可进一步包括聚焦电极。该聚焦电极可连接到该阴极，并且可向该聚焦电极和该阴极供应相同电平电压。
附图说明
现在将参考附图其后更全面地描述示例实施例；然而，它们可按照不同形式实施并且不应被解释为限于这里阐明的实施例。相反，提供这些实施例使得该公开将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员全面传递示例实施例的范围。
在图中，为了说明的简要可夸大维度。将理解的是，当元件被称为在两个元件“之间”时，其能够是这两个元件之间的仅一个元件，或者还可以存在一个或多个居间元件。相同的附图标记始终表示相同的元件。
图1是图示了需要高加速电压的X射线管的一般结构的图。
图2是图示了根据本公开实施例的X射线管的结构的图。
图3是图示了根据本公开另一实施例的X射线管的结构的图。
具体实施方式
其后，将参考附图来详细描述本公开的示范实施例。贯穿说明书和图，相同的附图标记指示相同的元件。在以下描述中，可省略已知相关功能和构成的详细解释，以避免使得本公开的主题方式不必要的模糊。考虑到说明书准备的便利，选择在以下描述中使用的元件的名称。由此，这些元件的名称可与在真实产品中使用的元件的名称不同。
在整个说明书中，当元件被称为“连接”或“耦接”到另一元件时，其能直接连接或耦接到另一元件，或者其能间接连接或耦接到另一元件，其间插入有一个或多个居间元件。另外，当元件被称为“包括”组件时，这指示该元件可进一步包括另一组件，而不是排除另一组件，除非存在不同公开。
图2是图示了根据本公开实施例的X射线管的结构的图。根据本公开实施例的X射线管200包括阴极110、栅极120、聚焦电极130、阳极140、隔离垫片150、活动电流控制单元60、和外壳160。
阴极110、栅极120、聚焦电极130和阳极140的基本功能分别与阴极10、栅极20、聚焦电极30和阳极40的功能相同，并所以可省略它们的详细描述。可向阳极140供应高电平正电压。
聚焦电极130包括导体，并连接到阴极110，使得能向其供应相同电平电压。与图1不同，聚焦电极130不被提供有用于独立电势控制的功率源。如图2中所示，聚焦电极130是与阴极110相同的电极。在该情况下，当活动电流控制单元60在电流限制模式中操作时，阴极110的电压可以是可改变的，使得取决于发射极111的特性的改变来提取相同场发射电流。在该情况下，聚焦电极130的电势也连同阴极110的电势一起改变。即，当在发射极111的特性恶化时提取小的场发射电流时，阴极110的电压电平降低到参考电压V'ref，并所以阴极110的电压电平和栅极120的电压电平V'g之间的差增加。这时，由于栅极120和阴极110之间的增加的电压差，所以发射的电子束可进一步扩散。在该情况下，由于聚焦电极130的电压电平也随着阴极110的电压电平降低，所以聚焦电极130通过聚焦更大量电子束而具有相同聚焦特性。然而，聚焦电极130的结构形式(即，栅极电极之间的距离、聚焦电极130的开口尺寸等)应通过考虑当阴极110的电势为参考电压V'ref时向栅极120供应的栅极电压V'g、向阳极140供应的阳极电压V'a等来确定。
尽管图1中示出的隔离垫片50在阴极10和阳极40之间电气隔离，但是图2中示出的隔离垫片150在外壳160和阳极140之间电气隔离。
外壳160包括导电层，并且可被接地(0V)到地电极(未示出)。在该情况下，电子束不对包括导电层并接地的外壳160具有影响。
在图1中，由于按照电子束的形式从阴极10中的发射极11发射的电子(e-)和隔离垫片50之间不存在导体，所以电子(e-)可对隔离垫片50具有影响。另一方面，在图2中，阳极140被布置在发射极111和隔离垫片150之间。而且，阳极140存在于按照电子束的形式从阴极110中的发射极111发射的电子(e-)和隔离垫片150之间，并且包括导电层的外壳160接地。当阳极140包括导体时，布置在电子(e-)和隔离垫片150之间的阳极140阻止电子(e-)对隔离垫片150的影响。另外，电子束对包括导电层并接地的外壳160不具有影响。由此，可能防止电荷的积累和电弧的生成。
图3是图示了根据本公开另一实施例的X射线管的结构的图。根据本公开实施例的X射线管300包括阴极210、栅极220、聚焦电极230、阳极240、隔离垫片250、和活动电流控制单元60。
阴极210、栅极220、聚焦电极230、阳极240和隔离垫片250的基本功能分别与阴极10、栅极20、聚焦电极30、阳极40和隔离垫片50的功能相同，并所以可省略它们的详细描述。
图3中示出的X射线管300的基本操作与图2中示出的X射线管200的基本操作类似。然而，X射线管300可以是其中阳极240接地(0V)并且向阴极210供应高电平负电压的负加速驱动X射线管。
在图1中，由于按照电子束的形式从阴极10中的发射极11发射的电子(e-)和隔离垫片50之间不存在导体，所以电子(e-)可对隔离垫片50具有影响。另一方面，在图3中，阴极210被布置在发射极211和隔离垫片250之间。而且，阴极210存在于按照电子束的形式从阴极210中的发射极211发射的电子(e-)和隔离垫片250之间，并且阳极240接地。当阴极210包括导体时，布置在电子(e-)和隔离垫片250之间的阴极210阻止电子(e-)对隔离垫片250的影响。另外，隔离垫片250被布置在与其中电子(e-)基于发射极211前进的方向相对的方向中，并且电子束对包括导电层并接地的阳极240不具有影响。由此，可能防止电荷的积累和电弧的生成。
根据本公开，可能提供在高电压条件下稳定的X射线管的结构。而且，可能提供X射线管的结构，其中当控制电流时，电子束的聚焦特性不改变。
这里已公开了示例实施例，并且尽管采用特定术语，但是它们仅按照通用和描述含义而不是为了限制目的来使用和解释。在一些实例中，如提交本申请的领域的技术人员所明白的，结合特定实施例描述的特征、特性和/或元素可单独使用或与结合其他实施例描述的特征、特性和/或元素组合使用，除非按照别的方式特别指明。因此，本领域技术人员将理解的是，可进行形式和细节的各种改变，而不脱离以下权利要求所阐明的本公开的精神和范围。

Claims (5)

1.一种X射线管，包括：
阴极，包括发射电子束的发射极；
阳极，在该阳极处布置目标材料，该目标材料通过与该电子束碰撞而发射X射线；
隔离垫片，隔离该阳极；和
聚焦电极，连接到该阴极，
其中该阴极或该阳极被布置在该发射极和该隔离垫片之间，以及
其中向该聚焦电极和该阴极供应相同电平电压。
2.根据权利要求1的X射线管，进一步包括：外壳，环绕该阳极和该阴极，该外壳阻挡该阴极和该阳极与外部空气，
其中该隔离垫片将该阳极与该外壳彼此电气隔离，
该阳极被布置在该发射极与该隔离垫片之间，和
该阳极阻止该电子束对该隔离垫片的影响。
3.根据权利要求2的X射线管，其中该外壳包括导体并且接地。
4.根据权利要求1的X射线管，其中该隔离垫片将该阳极与该阴极彼此电气隔离，
该阴极被布置在该发射极与该隔离垫片之间，和
该阴极阻止该电子束对该隔离垫片的影响。
5.根据权利要求1的X射线管，其中该阴极和该阳极的至少一个包括导体。
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