CN106463319B - 筒式x射线源装置和使用它的x射线发射装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种筒式X射线源装置和使用该筒式X射线源装置的X射线发射装置。X射线源包括：阴极电极，其设置有使用纳米结构的电子发射源；阳极电极，其具有通过电子碰撞而发射X射线的靶标；和壳体，其形成外观，并且将连接到所述阴极电极的阴极电极端子和连接到所述阳极电极的阳极电极端子暴露到所述壳体的外部，其中，所述阴极电极端子和所述阳极电极端子在暴露方向、高度、尺寸和形状中的至少一个参数上彼此不同。
Description
技术领域
本发明整体上涉及使用纳米结构的筒式(cartridge-type)X射线源和使用筒式X射线源的X射线发射装置。更具体地，本发明涉及一种筒式X射线源，其包括具有使用纳米结构的电子发射源的阴极电极以及与阴极电极相对应的阳极电极，其中，连接到这些电极的端子暴露于主体或壳体的外侧，并且，本发明涉及一种包括该筒式X射线源的X射线发射装置。
背景技术
通常，在用于医疗机构疾病诊断的X射线源中，由钨材料制成的热阴极用作产生X射线的电子发射源，其中，通过对钨丝施加高电压而加热钨丝以发射电子，并且，所发射的电子轰击阳极电极靶标，从而产生X射线。
然而，基于钨丝的常规热阴极X射线源的问题在于，需要大量能量来产生电子，并且由于产生的电子从具有螺旋结构的钨表面随机地发射，因此轰击阳极电极靶标以产生X射线的电子低于所发射的电子的5％，因此效率极低。常规的X射线源的问题还在于，需要一段时间的间隔来加热和冷却钨丝，并且，由于难以以脉冲形式发射X射线，所以X射线过度照射，因此常规的X射线源在牙科治疗(例如牙齿植入物检查)中的使用受到限制。
近来，为了解决常规的热阴极X射线源的上述问题，已经积极地研究了使用纳米结构作为冷阴极电子发射源的X射线源，特别是基于碳纳米管的X射线源。与基于钨丝的常规热阴极X射线源不同，使用碳纳米管的X射线源采用电场发射类型的电子发射机制，这与常规的热发射类型不同。
与基于钨丝的热阴极X射线源相比时，基于碳纳米管的X射线源能够通过施加较低电压发射电子，并且由于发射的电子沿着碳纳米管的纵向方向发射，所以电子具有朝向阳极电极靶标的良好方向性，因此X射线的发射效率非常高。此外，由于容易以脉冲形式发射X射线，所以能够以低剂量的X射线照射获得运动图像和X光照片，因此基于碳纳米管的X射线源在牙科治疗中具有非常高的可用性，例如用于牙齿植入物检查。
然而，基于碳纳米管的X射线源的问题在于，容纳电子发射源的装置的内部需要处于高真空状态，但是，由于装置内部的气体生成而难以保持高真空，因此装置寿命较短。基于碳纳米管的X射线源的问题还在于，绝缘效果差，寿命由于绝缘可靠性的劣化而变短，并且由于需要例如浪涌保护器(surgeprotector)的额外的部件用于理想绝缘，所以基于碳纳米管的X射线源在尺寸或成本方面是不经济的。
发明内容
技术问题
因此，本发明考虑到现有技术中出现的上述问题而做出，并且本发明旨在提出一种使用纳米结构的X射线源，该X射线源被构造为通过使用包括硅橡胶的硅化合物作为绝缘体而改进绝缘效果，从而X射线源具有长寿命，并且其可靠性得以提高。
本发明还旨在提出一种筒式X射线源和使用该筒式X射线源的X射线发射装置，其中，通过将使用纳米结构的X射线源构造为使其阴极电极和阳极电极的端子能够电连接到X射线源外部的连接端子，筒式X射线源可以根据需要容易地更换。
技术方案
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种X射线发射装置，其包括：主体，所述主体包括筒安装部，筒安装部被构造成允许X射线源可更换地安装到筒安装部，并且从安装在筒安装部上的X射线源产生X射线以照射到X射线照射路径上，其中，X射线源包括：阴极电极，所述阴极电极设有使用纳米结构的电子发射源；阳极电极，所述阳极电极具有通过电子碰撞而发射X射线的靶标；和壳体，其形成外观，并将与阴极电极连接的阴极电极端子和与阳极电极连接的阳极电极端子暴露于壳体的外侧，其中，阴极电极端子和阳极电极端子在暴露方向、高度、尺寸和形状中的至少一个参数方面彼此不同，并且，筒安装部包括被置于与阳极电极端子和阴极电极端子实体接触的第一连接端子和第二连接端子。
阳极电极端子和阴极电极端子可以朝向同一方向而高度彼此不同地暴露于外部，或者朝向不同方向暴露于外部。
壳体的外表面和筒安装部中的每一个可以设有彼此对应的至少一个引导构件。
主体可以设有多个筒安装部，X射线源安装到每个筒安装部。
在此，主体可以包括使多个X射线源中的一个朝向X射线照射路径移动的旋转加载器。此外，主体可以包括将从多个X射线源产生的X射线照射到X射线照射路径上的多准直器。
为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，还提供了一种筒式X射线源，包括：阴极电极，所述阴极电极设有使用纳米结构的电子发射源；阳极电极，所述阳极电极具有通过电子碰撞发射X射线的靶标；和壳体，其形成外观，并将与阴极电极连接的阴极电极端子和与阳极电极连接的阳极电极端子暴露于壳体的外侧，其中阴极电极端子和阳极电极端子在暴露方向、高度、尺寸和形状中的至少一个参数方面彼此不同，其中所述X射线源以筒式方式可替换地安装到X射线发射装置。
阳极电极端子和阴极电极端子可以朝向同一方向而高度彼此不同地暴露于外部，或者朝向不同方向暴露于外部。
所述壳体的外表面和所述X射线发射装置中的每一个可以设有彼此对应的至少一个引导构件。
技术效果
根据具有上述特征的本发明，提供了一种筒式X射线源，其通过将使用纳米结构的X射线源构造为使得其阴极电极的端子和阳极电极的端子能够电连接到X射线源外部的连接端子，而能够在需要时容易地更换。本发明的优点在于，通过将具有较短的X射线发射装置升程(lift)的X射线源构造为可更换的筒形式，可以缩减维护X射线发射装置的工作量。
本发明的另一个优点在于，在筒式X射线源和X射线发射装置的主体的筒安装部中，通过电极端子结构和连接端子结构之间的有效连接，可以实现筒式X射线源和X射线发射装置之间的精确和稳定的机械接合和电连接。
附图说明
图1是示出根据本发明一实施例的使用纳米结构的X射线源的示意性截面图；
图2是示出根据本发明一实施例的筒式X射线源的示意性截面图；
图3是示出图2的筒式X射线源的底部视图；
图4是示出根据本发明一实施例的使用纳米结构的X射线源的示意性截面图；
图5是示出根据本发明一实施例的筒式X射线源的示意性截面图；
图6是示出图5的筒式X射线源的底部视图；
图7是示出根据本发明一实施例的使用筒式X射线源的X射线发射装置的示意性透视图；
图8包括示出图2的筒式X射线源与X射线发射装置的相应主体分离的状态的示意性截面图(a)，并且示出筒式X射线源与X射线发射装置的相应主体相接合的状态的示意性截面图(b)；
图9包括示出图5的筒式X射线源与X射线发射装置的相应主体分离的状态的示意性截面图(a)，并且示出筒式X射线源与X射线发射装置的相应主体相接合的状态的示意性截面图(b)；
图10至图12是示出根据本发明的实施例的筒式X射线源的图示；
图13是示出根据本发明一实施例的筒式X射线源的图示；
图14是示出根据本发明一实施例的筒式X射线源的图示；
图15是示出根据本发明一实施例的筒式X射线源的图示；
图16是示出与图10的筒式X射线源兼容的X射线发射装置的主体的一实施例的图示；
图17是示出根据图16的实施例的X射线发射装置的主体中的筒安装部的各种示例的图示；
图18是示出与图13(a)的筒式X射线源兼容的X射线发射装置的主体的实施例的图示；
图19是示出与图13(a)的筒式X射线源兼容的X射线发射装置的主体的另一实施例的图示；
图20是示出与图14(b)的筒式X射线源兼容的X射线发射装置的主体的实施例的图示；
图21是示出与图15(b)的筒式X射线源兼容的X射线发射装置的主体的实施例的图示；
图22是示出安装有多个筒式X射线源的X射线照射装置的实施例的图示；
图23是示出安装有多个筒式X射线源的X射线发射装置的实施例的图示。
具体实施方式
现在将更详细地参考本发明的示例性实施例，其示例在附图中示出。应当理解，本发明的实施例可以改变为各种实施例，并且本发明的范围和精神不限于下面描述的实施例。提供下文描述的本发明的实施例是为了允许本领域技术人员更清楚地理解本发明。
参考图1，根据本发明的实施例，使用纳米结构的X射线源10(以下称为X射线源)包括：管状本体11；阳极电极12，其设置在本体11的第一端处，并具有用于产生X射线的靶表面12a；以及阴极电极13，其设置在本体11的第二端处，并且在面向靶表面12a的表面上形成有纳米结构13a，其中，阳极电极12和阴极电极13的至少部分连接到X射线源10外侧的、朝向同一方向而其高度彼此不同的连接端子。
换句话说，根据本发明的实施例，X射线源10被构造以使得，通过阴极电极13和阳极电极12之间的电压差而从纳米结构13a场发射的电子轰击阳极电极12的靶表面12a，从而向本体11的窗口11a发射X射线。
本体11形成X射线源的外观，并且可以在其侧表面的一部分处设有窗口11a，以用于允许从阳极电极12的靶表面12a发射的X射线照射到外部。该本体为管状形状，并且通过围绕阳极电极12、阴极电极13、栅电极14和聚焦电极15(将在下文中描述)的外表面而限定与外部分离开的真空区域。
本体11可以由诸如玻璃或硅的绝缘材料制成，从而本体11用于主要地使X射线源10绝缘。此外，窗口11a可以由铍(Be)、铝(Al)、镁(Mg)、氮化铝(AlN)、铝-铍合金(AlBe)、氧化硅(SixOy)和钛(Ti)中的一者或合金制成。
根据本发明的实施例，阳极电极12的至少一部分延伸到本体11的外周的外侧，以便与阴极电极13朝向相一方向向外暴露，并且该暴露部分形成阳极电极端子12T。然而，阳极电极12和阳极电极端子12T的构造不限于上述构造。例如，可以提供电连接到阳极电极12的附加阳极端子电极，这将在下文中描述。
阳极电极12用于在阳极电极12和阴极电极13之间产生电压差，并且还用作通过从纳米结构13a发射的电子的碰撞而发射X射线的靶标。为了实现这一点，阳极电极12在其面向本体11的内部的表面上设有靶表面12a，该靶表面允许从纳米结构13a发射的电子轰击靶表面。靶表面12a可以是倾斜形状，其被构造为随靶表面远离窗口11a而靠近阴极电极13。然而并不限于此，可以根据发射X射线的区域的形状而对阳极电极12的形状进行各种改变。
阳极电极12的靶表面12a可以是由钨(W)、铜(Cu)、钼(Mo)、钴(Co)、铬(Cr)、铁(Fe)、银(Ag)、钽(Ta)或钇(Y)组成的靶材制成的靶膜。代替为阳极电极12设置额外的靶膜，阳极电极12本身可以由通过钨(W)、铜(Cu)、钼(Mo)、钴(Co)、铬(Cr)、铁(Fe)、银(Ag)、钽(Ta)或钇(Y)构成的靶材制成。当从纳米结构13a发射的电子轰击靶表面12a时，产生并发射X射线。
阴极电极13位于本体11内部的第二端处，以便面向阳极电极12，并且在面向阳极电极12的表面上设有发射电子的纳米结构13a。在本实施例中，阴极电极13的至少一部分暴露于外部以形成阴极电极端子13T，以便具有向朝向上述阳极电极端子12T同一方向暴露的结构。然而不限于此，通过提供电连接到阴极电极13的附加阴极端子电极，阴极端子电极的一部分可以朝向与阳极电极端子12T相同的方向暴露，参考将在下文描述的实施例。换言之，阴极电极端子13T可以属于阴极电极13的一部分，或者可以属于与阴极电极13电连接的附加端子电极的一部分。
阴极电极13可以由掺杂的硅(Si)晶片和高导电性的金属或合金中的至少一种构成；并且，纳米结构13a可以由碳纳米管、碳纳米纤维、纳米线、石墨烯和纳米金刚石中的至少一种构成。这里，已知到目前为止，在碳纳米管被用于构成电子发射源的纳米结构的情况下，电子发射效率较高。
构成纳米结构13a的碳纳米管可以通过直接在阴极电极13的上部生长来提供，或者可以在阴极电极13上部上施加碳纳米管浆料之后通过塑性变形来提供。在直接生长碳纳米管的情形中，可以包括在阴极电极13的表面上形成催化剂金属图案的工艺以及化学气相沉积工艺。作为电子发射源的纳米结构13a可以通过在阴极电极13上形成尖锐的突出尖端之后在其上生长碳纳米管来提供。
此外，根据实施例的X射线源10可以通过在阴极电极13和阳极电极12之间添加栅电极14而构造为三电极结构，或者可以通过在栅电极14和阳极电极12之间添加至少一个聚焦电极15而构造为四电极结构。X射线源10还可以包括除气电极(getter electrode)，以去除在X射线源的本体11内部产生的气体并保持本体11内的高真空状态。
如图所示，栅电极14设置为接近阴极电极13的纳米结构13a。将高于阴极电极13电压且低于阳极电极12电压的预定电压施加到栅电极14，从而在栅电极14和纳米结构13a之间产生电场。由此，栅电极诱导纳米结构13a发射电子，并且控制电子的发射量。栅电极14可以是网状金属网格的形式。具有与每个纳米结构13a对应的多个孔的金属板可以提供作为栅电极14。
聚焦电极15用于通过产生预定电场聚焦从纳米结构13a发射的电子，其类似于用于光学系统中聚焦光线的光学透镜。聚焦电极15为环形形状，其中聚焦电极15可以由铝(Al)或钨(W)构成的金属材料制成，其表面可以由氧化铝(Al2O3)或氧化钨(WO3)构成的绝缘材料制成。然而不限于此，可以对聚焦电极15的形状和材料进行各种变化。
此外，为了与阴极电极13绝缘，栅电极14和聚焦电极15中的每一个可以通过穿透阴极电极13而连接到外部，或者可以通过设置在阴极电极13外部的附加端子暴露到外部，并朝向与阴极电极端子13T相同的方向。这种方式可以应用于阴极端子电极与阴极电极13分离设置的情况中。
本发明的X射线源10还可以包括围绕本体11的外表面的绝缘体20，其中当本体11主要地对装置绝缘时；绝缘体20辅助性地对装置绝缘，从而使得绝缘效果最大化。绝缘体20可以由硅化合物制成，其中硅化合物可以是将硅橡胶与从以下材料组中选择的一种混合而形成的化合物，该材料组包括：乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氨基甲酸乙酯、聚酯、聚氯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯，α烯烃共聚物、乙烯-丙烯共聚物、氟化乙烯-丙烯共聚物和乙烯-四氟乙烯共聚物。
在使用纳米结构13a作为X射线源10的电子发射源的情况下，并且特别是在使用碳纳米管作为电子发射源的情况下，由于发射的电子的能级较低，因此在阴极电极13和阳极电极12之间施加高电压，以便充分加速电子，直到电子轰击阳极电极12的靶表面12a。为了稳定地保持较大的电位差，重要的是使用具有高介电强度的材料作为绝缘体。在本发明的使用由硅化合物制成的绝缘体的情况下，可以稳定地保持阴极电极和阳极电极之间的高电压差，从而可以改善X射线源的稳定性和可靠性。
图2是示出根据本发明的实施例的筒式X射线源的示意性截面图。除了根据图1的实施例的X射线源10之外，根据本发明的实施例的筒式X射线源600还可以包括热导体30、屏蔽层40和壳体50。
热导体30设置成与阳极电极12的一侧接触，并且优选地与阳极电极12的上部接触，并且用于将在电子轰击靶表面12a时产生的热量从阳极电极12耗散到外部。然而并不限于此，当在阳极电极12的外侧设置附加阳极端子电极时，可以将热导体设置为与阳极端子电极的上部接触。
屏蔽层40设置在绝缘体20除了窗口11a以外的一部分外表面处或整个外表面处，并且可以由铅、钨、以及硅聚合物和硫酸钡的复合板材中的一种制成，但是不限于此。通过提供屏蔽层40，可以防止X射线发射到除了窗口11a之外的其它区域。
壳体50由诸如陶瓷、合成树脂、硅等的绝缘材料制成，并且通过包围X射线源和屏蔽层40两者而形成根据本发明的筒式X射线源600的外观。
壳体50设有第一孔50a和第二孔50b，分别用于允许阴极电极端子13T和阳极电极端子12T暴露。第一孔和第二孔允许阴极电极端子13T和阳极电极端子12T朝向相同方向暴露，但它们的高度彼此不同。换句话说，阴极电极端子13T通过壳体50的第一孔50a暴露于外部；而阳极电极端子12T通过在与第一孔50a的相同方向上形成在壳体50中的第二孔50b暴露于外部，但第二孔50b的深度不同于第一孔50a。这里，假设第一孔50a的深度为t1，第二孔50b的深度为t2，则满足t1<t2的关系。第一孔50a和第二孔50b的宽度和形状由本领域技术人员适当地确定，没有限制。
如上所述，由于阳极电极端子12T和阴极电极端子13T的部分朝同一方向向外暴露，且它们的高度彼此不同，因此将外部连接端子与之电连接是容易的。此外，由于这种结构，在下文将要描述的X射线发射装置中，可以通过简单地将筒式X射线源600安装到筒安装部而对准X射线源的方向并确保电连接。
特别地，阴极电极端子13T和阳极电极端子12T在高度彼此不同的情况下朝向相同方向而向外暴露有利于提高绝缘效果。在本实施例中，阳极电极端子12T在比阴极电极端子13T高的位置暴露，但不限于此，本领域技术人员可以根据阴极电极13和阳极电极12的位置和形状等结构特点进行各种变化。
图3是示出图2的筒式X射线源的底部视图。参考图3，上述阴极电极端子13T通过形成在筒式X射线源600的壳体50的底表面上的第一孔50a暴露；而上述阳极电极端子12T通过第二孔50b暴露，第二孔50b的从壳体50的底表面的深度形成为比第一孔的深度更深。
连接到上述栅电极14的栅电极端子14T和连接到上述聚焦电极15的聚焦电极端子15T可以通过形成在壳体50的底表面上的阴极电极端子13T的一侧的附加通孔而暴露。但是并不限于此，栅电极端子和聚焦电极端子可以穿过阴极电极13沿与阴极电极端子13T相同的方向暴露于外部，以便与阴极电极端子13T绝缘。
图4是示出根据本发明实施例的使用纳米结构的X射线源的示意性截面图。
参考图4，与根据图1的实施例的X射线源10相比，根据本实施例的X射线源100被构造以使得阳极端子电极121被分开地设置在阳极电极12的上部，至少一个突出的阴极端子电极131被分开地设置在阴极电极13的下部，绝缘体20布置在两者之间。即使在这种情况下，作为阳极端子电极121的一部分的阳极电极端子121T和阴极端子电极131在相同方向上向外暴露，但它们的高度彼此不同。本领域技术人员可以对阴极端子电极131的形状进行各种改变，只要其形状允许将阴极端子电极电连接到下面将描述的外部连接端子。同时，阴极端子电极131可以与阴极电极13一体形成。
图5是示出根据本发明实施例的筒式X射线源的示意性截面图。
参考图5，与根据图4的实施例的X射线源100相比，根据本实施例的X射线源601除了X射线源100之外还包括热导体30、屏蔽层40和壳体50。与根据图2的实施例的筒式X射线源600不同，壳体50在其底表面上仅设有用于允许阳极电极端子121T暴露的第二孔50b，作为至少一个突出的阴极端子电极131的一部分的阴极电极端子131T朝向与阳极电极端子121T相同的方向突出地暴露于外部。
热导体30和屏蔽层40与图2的实施例的描述相同。然而，图5与图2不同之处在于，导热体30暴露于壳体50的外部以提高散热效率，这可类似地应用于图2的筒式X射线源600。
图6是示出图5的筒式X射线源的底部视图。
参考图6，多个阴极端子131T穿过筒式X射线源601的壳体50的底表面而暴露；并且，栅电极端子14T和聚焦电极端子15T在阴极电极端子131T的周围暴露。这里，在未暴露于外部时，栅电极14和聚焦电极15分别与阴极电极13和阴极端子电极131绝缘，并且可以穿过阴极电极和阴极端子电极中的至少一个连接到栅电极端子14T和聚焦电极端子15T。
图7是示出使用根据本发明实施例的筒式X射线源的X射线发射装置的示意性透视图。
参考图7，根据本实施例的X射线发射装置的主体701被构造为使得如图2所示的筒式X射线源600安装到主体，并且从X射线源600产生的X射线照射到物体。当然，代替图2的筒式X射线源600，可以根据筒安装部700的构造安装另一筒式X射线源，诸如图5所示的筒式X射线源601。
根据本发明的X射线发射装置包括可更换的筒式X射线源600和主体701。主体701包括筒安装部700，筒式X射线源600与筒安装部700联接。在X射线源600安装到主体701的筒安装部700的状态下，X射线源通过电连接接收输入信号，并且通过窗口11a发射通过电场发射等产生的X射线。主体701设有对应于窗口11a的对应部分751，以允许所发射的X射线沿向前方向照射。同时，当筒式X射线源600随着由纳米结构构成的电子发射源的寿命结束而劣化时，可以简单地将该筒替代为新的筒式X射线源600。
主体701的筒安装部700设有用于在其中容纳筒式X射线源600的容纳空间700a。容纳空间700a的内部设有对应于第一孔50a的第一连接结构710和对应于第二孔50b的第二连接结构720。第一连接结构710的上部可以设有连接到阴极电极端子13T的第一连接端子711T；并且第二连接结构720的上部可以设有连接到阳极电极端子12T的第二连接端子721T。同时，图中未示出，容纳空间700a的内部可以进一步设有分别对应于上述栅电极端子和聚焦电极端子的第三连接端子和第四连接端子。
同时，未在图中示出，主体701中可以设有预定电路装置。该预定电路装置用于允许根据用户的指示通过从筒式X射线源600产生X射线而将X射线照射到外部。该预定电路装置可以包括：电源，其通过使用电池或外部电源向筒式X射线源600的连接端子提供驱动电压，例如向阴极电极端子13T、阳极电极端子12T等提供驱动电压；以及控制器，其通过控制将驱动电压直接施加到筒式X射线源600的定时、时间、电流量等，而根据用户的指示发射X射线。图8包括示出图2的筒式X射线源与X射线发射装置的相应主体分离的状态的示意性截面图(a)，并且示出筒式X射线源与X射线发射装置的相应主体相接合的状态的示意性截面图(b)。
图8(a)示出了根据图2的实施例的筒式X射线源600以及筒安装部700，筒式X射线源600在X射线发射装置的主体中可更换地安装到筒安装部700。筒式X射线源600的构造与图2的描述相同。
X射线发射装置的主体的筒安装部700包括：第一连接结构710，其设有能够电连接到阴极电极130的第一连接端子711T；以及第二连接结构720，其设有第二连接端子721T，作为能够电连接到阳极电极120的外部电极。在此优选地，第一连接结构710和第二连接结构720分别在它们的各自顶面上设有第一连接端子711T和第二连接端子721T，并且呈面向相同方向但具有不同高度的柱或突起的形式。
此外，优选地，第一连接结构710和第二连接结构720彼此分开设置；并且，优选地，第一连接结构710和第二连接结构720具有彼此不同的高度。在本发明的实施例中，设有第二连接端子721T的第二连接结构720的高度高于设有第一连接端子711T的第一连接结构710的高度，但是不限于此，可以根据朝向同一方向暴露于外部但高度彼此不同的阴极电极130和阳极电极120而进行各种改变。
此外，如果需要，第一连接结构710和第二连接结构720中的至少一个以及X射线源的第一孔50a和第二孔50b中的至少一个可以分别设有锁定突起和锁定槽等，以保持锁定状态。
参考图8(b)，X射线源600通过插入到第一孔50a中的第一连接结构710和插入到第二孔50b中的第二连接结构720与筒安装部700机械地联接；并且，阴极电极端子13T连接到第一连接端子711T，阳极电极端子12T连接到第二连接端子721T，由此筒式X射线源600电连接到筒安装部700。在此，由于第一连接结构710和第二连接结构720具有不同的高度，因此易于识别筒式X射线源600的联接方向，并通过简单安装来对准方向。此外，在第一连接结构710和第二连接结构720中，第一连接电极711和第二连接电极721被设置用于将第一连接端子711T和第二连接端子721T分别连接到主体中的预定电路装置，其中，第一连接电极711和第二连接电极721彼此分离且其高度彼此不同，从而可以提高绝缘效果。
如上所述，筒式X射线源600可拆卸地联接到筒安装部700，因此，当构成X射线源的电子发射源的纳米结构的寿命结束时，可以简单地更换新的筒式X射线源，因此可以提高经济效率。
图9包括示出图5的筒式X射线源从X射线发射装置的相应主体分离的状态的示意性截面图(a)，并且示出筒式X射线源与X射线发射装置的相应主体相接合的状态的示意性截面图(b)。
参考图9中的图(a)和(b)，X射线发射装置设置有根据图5所示的实施例的筒式X射线源601，其与图8所示的实施例的不同在于，筒安装部700的第一连接结构710具有凹形形状。这是因为与第一连接结构710接合的阴极电极端子131T具有凸形形状。
如上所述，第二连接结构720的形状以及第一连接结构710的形状可以根据相应的阴极电极端子131T和阳极电极端子121T的形状或周边部分的形状而改变为各种形状。
图10至图12是示出根据本发明实施例的筒式X射线源的图示。
根据该实施例的筒式X射线源602与根据图2或图5的实施例的装置600、601在内部构造方面相似或相同。然而，暴露在壳体50外部的端子的布置、尺寸、形状等可以不同于图2或图5的实施例。
参照图10，根据本实施例的筒式X射线源602a可以设置在壳体50的底表面54上，底表面54具有用于允许阴极电极端子132T暴露的第一孔52a和用于允许阳极电极端子122T暴露的第二孔52b。第一孔52a和第二孔52b可以形成为具有相同的形状和深度，但彼此具有不同的尺寸。
当然，筒式X射线源602a要安装到其上的X射线发射装置的主体的筒安装部设置有对应于第一孔52a和第二孔52b的第一连接结构和第二连接结构。由于这种构造，当筒式X射线源602a安装到X射线发射装置的主体时，可以通过简单地将各个孔52a、52b与相应的连接结构接合而确保装置的对准以及稳定的电连接。特别地，可以从根本上防止由于混淆阴极电极端子132T与阳极电极端子122T而导致的错误。
在壳体50的底表面54上，在上述实施例中提到的栅电极端子14T和聚焦电极端子15T可以暴露，并且其布置、形状和尺寸可以不限于下文中应用于参考图11和12的实施例的具体布置、形状、尺寸。
参照图11，在根据本实施例的筒式X射线源602b中，壳体50的底表面54可以设置有用于允许阴极电极端子133T暴露的第一孔53a和用于使阳极电极端子123T暴露的第二孔53b。这里，第一孔53a和第二孔53b可以形成为具有相同的深度，但具有彼此不同的形状。例如，第一孔53a和阴极电极端子133T可以形成为圆形形状；而第二孔53b和阳极电极端子123T可以形成为四边形形状。由于这种构造，当筒式X射线源602b安装到X射线发射装置的主体时，可以通过简单地将各个孔53a和53b与相应的连接结构接合来确保装置的对准和稳定的电连接。
参照图12，在根据该实施例的筒式X射线源602c中，壳体50的底表面54可以设置有包括阴极电极端子134T和阳极电极端子124T的电极端子组TG，该电极端子组TG基于壳体50的中心轴线C而偏向一方向。由于这种构造，当筒式X射线源602c安装到X射线发射装置的主体时，可以通过简单地将电极端子组TG与相应的连接端子组接合而确保装置的对准和稳定电连接，其中，所述连接端子组包括分别与阴极电极端子134T和阳极电极端子124T相对应的第一连接端子和第二连接端子。此外，为了确保更精确的安装，可以在邻近壳体50的底表面处设置引导构件55，以用于在安装时引导联接方向。
图13示出了根据本发明实施例的筒式X射线源。
根据该实施例的筒式X射线源605a、605b、605c与根据图2或图5的实施例的装置600、601类似或相同。然而，暴露在壳体50外部的端子的布置、尺寸、形状等可以不同于图2或图5的实施例。
在根据该实施例的筒式X射线源605a、605b、605c中，壳体50可以由形成其外观的多个表面构成；并且，阳极电极端子12T和阴极电极端子13T可以分别通过所述多个表面中的不同表面暴露于外部。壳体50可以是具有上表面53、底表面54和侧表面56的圆柱形形状。在这种情况下，阳极电极端子12T和阴极电极端子13T可以分别通过上表面53和底表面54暴露于外部。
首先，参照图13中的图(a)，在筒式X射线源605a中，阳极电极端子12T通过壳体50的上表面53暴露。参考图2和图5所示的内部构造，由于阳极电极设置在X射线源605a的上部，因此作为阳极电极的一部分的、或连接到阳极电极的端子电极通过上表面53暴露，这对于缩短高压电信号的传输路径是有利的。同时，阴极电极端子13T可以通过壳体50的、与阳极电极端子12T相背的底表面54暴露。这里，可以分别在上表面53和底表面54上设置与栅电极电连接的栅电极端子14T和与聚焦电极电连接的聚焦电极端子15T。图13的视图(a)中所示的栅电极端子14T和聚焦电极端子15T的布置可以颠倒。
在筒式X射线源605a安装到X射线发射装置的主体的情况下，当通过基于窗口11a的位置区分上表面53和底表面54而安装筒式X射线源时，可以通过使栅电极端子14T和聚焦电极端子15T分别与相应的连接端子接触来对准窗口11a的方向。
接下来，参照图13的图(b)，在筒式X射线源605b中，上述栅电极端子14T和聚焦电极端子15T两者可以通过壳体50的底表面54暴露。同时，圆柱形壳体50可以在其侧表面56上设置有引导构件55，以便通过从表面突出而引导联接方向。当然，该图和其它图中所示的引导构件55可以形成为凸形或凹形。在设置有引导构件55的情况下，X射线发射装置的主体的筒安装部自然应当设置有对应的部分。
接下来，参照图13的图(c)，在筒式X射线源605c中，通过上表面53暴露的阳极电极端子12T包括从上表面53突出的突出部53P。其余的电极端子13T、14T和15T以及引导构件55的构造与上述在图13的图(b)中描述的X射线源605b相同。通过这种构造，可以容易地区分上表面53和底表面54。
图14示出了根据本发明实施例的筒式X射线源。
在根据该实施例的筒式X射线源606a、606b中，壳体50形成为圆柱形外观。阳极电极端子12T或阴极电极端子13T中的一个通过选自上表面和底表面之间一个表面暴露，阳极电极端子12T或阴极电极端子13T中另一个通过侧表面暴露到外部，侧表面具有与上表面和底表面的方向相交的方向。例如，阳极电极端子12T可以通过壳体50的上表面53暴露，阴极电极端子13T可以通过壳体50的侧表面56暴露于外部。同时，在壳体50的底表面54上，在上述实施例中提及的栅电极端子14T和聚焦电极端子15T可以被暴露，并且其布置、形状和尺寸可以不局限于本文中应用于参考图11和12的实施例的具体的布置、形状和尺寸。
参照图14的图(a)，阴极电极端子13T通过圆柱形壳体50的侧表面56暴露。当筒式X射线源606a安装到主体的筒安装部时，通过简单地匹配阴极电极端子13T的方向，可以对准窗口11a的方向并且可以确保栅电极端子14T和聚焦电极端子15T的电连接。
参考图14的图(b)，侧表面56可以设置有上述引导构件55；并且阴极电极端子13T设置在引导构件55的一部分上。在这种情况下，引导构件55用于同时引导筒的联接方向以及确保电连接。
图15示出根据本发明实施例的筒式X射线源。
图15的示例示出阳极电极端子12T和阴极电极端子13T通过X射线源607a、607b、607c中的圆柱形壳体50的侧表面56暴露。
参照图15的图(a)，阳极电极端子12T和阴极电极端子13T可以分别通过X射线源607a中的壳体50的侧表面56的上部和下部暴露。这里，栅电极端子14T和聚焦电极端子15T也可以通过侧表面56暴露，并且可以不限于具体位置。然而，将栅电极端子和聚焦电极端子布置为靠近相对于阳极电极端子12T更靠近阴极电极端子13T就内部构造和电绝缘方面而言是有利的。
参考图15的图(b)，侧表面56可以进一步设置有参考图13的图(b)b)所述的引导构件55。此外，参考图15的图(c)，如参照图14的图(b)的描述，阴极电极端子13T可以设置在引导构件55上。此外，阳极电极端子12T和阴极电极端子13T可以朝向基于圆柱形壳体50的中心轴线的不同方向暴露。
图16是示出与图10的筒式X射线源兼容的X射线发射装置的主体的实施例的视图。
根据该实施例的X射线发射装置的主体702设置有筒安装部762，根据图10的实施例的筒式X射线源602a安装在该筒安装部762上。如在上文参照图7的描述那样，在X射线源602a安装到主体702的筒安装部762的状态下，该X射线源通过电连接到主体中的预定电路装置而接收输入信号，并且通过窗口发射由电场发射等产生的X射线。主体702设置有对应于窗口的对应部分751，使得X射线沿向前方向发射。
作为参考，所述主体中的预定电路装置用于允许根据用户的指示将从筒式X射线源602a产生X射线照射到外部。该预定电路装置可以包括：电源，其用于使用电池或外部电源向筒式X射线源602a的阳极、阴极、栅极和聚焦电极提供驱动电压；以及控制器，其用于通过控制将驱动电压直接施加到筒式X射线源602a的定时、时间、电流量等来根据用户的指示产生X射线。
主体702的筒安装部762在其底表面772上设置有第一连接端子732T和第二连接端子722T。第一连接端子732T和第二连接端子722T分别对应于图10的阴极电极端子132T和阳极电极端子122T。换句话说，该第一连接端子和第二连接端子被提供和布置为分别电连接到与该第一和第二连接端子对应的相应的电极端子，这些电极端子的高度和相对于X射线源602a方向相同。此外，底表面772可以设置有第三连接端子714T和第四连接端子715T，以分别对应于X射线源的栅电极端子和聚焦电极端子。
图17示出了根据图16的实施例的X射线发射装置的主体中的筒安装部的各种示例。
首先，图17的图(a)示出了图16所示的X射线发射装置的主体702的筒安装部762，其中在底表面772上，第一连接端子732T设置在靠近X射线照射路径770的位置处，并且第二连接端子722T设置在与X射线照射路径相对的位置处。第一连接端子732T具有与第二连接端子相同的圆形形状，但是其平坦表面大于第二连接端子的平坦表面，因此可以容易地区分第一连接端子732T和第二连接端子722T。同时，第一连接端子732T和第二连接端子722T可以形成为从底表面772突出，其中第一连接端子和第二连接端子可以包括第一连接结构和第二连接结构，该第一连接结构和第二连接结构对应地突出形成在图10的筒式X射线源602a中的具有相应大小的第一和第二孔52a、52b中。第三连接端子714T和第四连接端子715T与图16的描述相同。
同时，X射线照射装置的主体702可以设有在X射线照射路径770上的准直器(collimator)771。准直器771可以控制通过X射线源的窗口发射的X射线的照射范围。
参照图17的图(b)，根据该实施例的主体702b可以包括设置在筒安装部762b的底表面772b上的、彼此具有不同形状的第一连接端子733T和第二连接端子723T。例如，第一连接端子733T可以形成为圆形形状；而第二连接端子723T可以形成为四边形形状，但是不限于此，其对应于图11所示的X射线源602b。因此，第一连接端子和第二连接端子可以形成为任何形状，只要它们的形状对应于X射线源的底表面上的阴极电极端子和阳极电极端子的形状即可。底表面772b可以设置有第三连接端子714T和第四连接端子715T，以分别对应于X射线源的栅电极端子和聚焦电极端子。
参照图17的图(c)，根据该实施例的主体702c可以包括设置在筒安装部762c的底表面772c上的、具有相同形状和尺寸的第一连接端子734T和第二连接端子724T。第一连接端子和第二连接端子可以具有与第三连接端子714T和第四连接端子715T相同的形状和尺寸。第一至第四连接端子734T、724T、714T和715T可以被布置为偏向基于底表面772c的中心的一个方向，以对应于图12的X射线源602c的电极端子组TG。例如，第一至第四连接端子可以设置成偏向至与X射线照射路径770相对的位置。此外，在筒安装部762c的侧壁782的一部分处，可以邻近底表面772c设置引导构件755用于在安装筒式X射线源时引导联接方向，以允许更精确的安装。引导构件755形成为与X射线源602c的引导构件55接合。
图18是示出与图13的图(a)中的筒式X射线源兼容的X射线发射装置的主体的实施例的图。
参照图18和图13的图(a)，根据该实施例的X射线发射装置的主体705设置有筒安装部765，该筒安装部765具有用于图13的图(a)中的筒式X射线源605a的容纳空间。筒安装部765的上部可以设置有用于覆盖其顶表面的盖765d。盖765d可以铰接到主体705以被打开和关闭。在这种情况下，筒安装部765的底表面775可以设置有对应于设置在X射线源605a的底表面上的阴极电极端子和栅电极端子的第一连接端子713T和第三连接端子714T；并且，盖765d上可以设置有与设置在X射线源605a的上表面上的阳极电极端子和聚焦电极端子相对应的第二连接端子712T和第四连接端子715T。连接端子的布置可以根据电极端子如何布置在X射线源605a的上表面和下表面上而改变。
同时，如图13的图(b)或(c)所示，为了与具有引导构件55的X射线源605b、605c兼容，筒安装部765可以包括设置在其侧壁上的、用于引导联接方向的引导构件785。例如，引导构件785可以形成为槽形。
图19是示出与图13(a)的筒式X射线源兼容的X射线发射装置的主体的另一实施例的图。
参照图19和图13的图(a)，根据该实施例的X射线发射装置的主体705a可以在其后表面上、即在相反于X射线照射路径的位置处包括带槽的筒安装部765a。例如，筒安装部765a可以允许将图13的图(a)中所示的X射线源605a安装到筒安装部765a。X射线源605a在其上表面和底表面上分别设置有阳极电极端子12T和阴极电极端子13T，并且为了对应于阳极电极端子和阴极电极端子，筒安装部分765a还在其上部和下部分别设置有第二连接端子712T和第一连接端子713T。此外，筒安装部765a设置有与X射线源605a的窗口11a相对应的对应部分751。在图中未示出，筒安装部765a还设置有与栅电极端子和聚焦电极端子相对应的第三和第四连接端子。
图20示出与图14的图(b)中的筒式X射线源兼容的X射线发射装置的主体的实施例。
参照图20和图14的图(b)，根据该实施例的X射线发射装置的主体706设置有筒安装部766，该筒安装部766具有用于图14的图(b)中的筒型X射线源606b的容纳空间。筒安装部766可以在其上部设置有盖765d用于覆盖其顶表面，该盖765d类似于图18的实施例。盖765d也可以铰接到主体706以被打开和关闭。
筒安装部766可以在其侧壁上具有引导构件786，用于通过与筒式X射线源606b的引导构件55接合来引导联接方向。引导构件786例如可以形成为槽形状。此外，筒安装部766可以在引导构件786的下部设置有与阴极电极端子13T对应的第一连接端子713T。筒安装部766可以在其底表面776上设置有与设置在X射线源606b的底表面上的栅电极端子14T和聚焦电极端子15T相对应的第三连接端子714T和第四连接端子715T；并且盖765d可以在其内部设置有与设置在X射线源606b的上表面上的阳极电极端子12T对应的第二连接端子712T。连接端子的布置可以根据电极端子如何设置在X射线源606b的上表面、底表面和侧表面上而改变。
图21示出与图15的图(b)中的筒式X射线源兼容的X射线发射装置的主体的实施例。
参考图21和图15中的(b)，根据该实施例的X射线发射装置的主体707设有筒安装部767，该筒安装部767具有用于容纳筒式X射线源607b(如图15的图(b)所示)的容纳空间。筒安装部767的上部可以是敞开的，并且筒安装部的侧表面796上可以设有引导构件787，这类似于图18或者20中的实施例。此外，侧表面796上可以设有分别对应于阴极电极端子13T和阳极电极端子12T的第一连接端子713T和第二连接端子712T，并且可以设有对应于栅电极端子14T和聚焦电极端子15T的第三和第四连接端子714T和715T。当然，连接端子的布置可以根据X射线源607b的电极端子的布置而变化。
图22示出安装有多个筒式X射线源的X射线发射装置的实施例的视图。
根据该实施例的X射线发射装置708可以被构造为使得多个筒式X射线源600安装到X射线发射装置708上。为了实现这一点，X射线发射装置708可以包括例如旋转加载器778，多个筒式X射线源600以类似于子弹装载到转轮中的方式安装到该旋转加载器778。旋转加载器778设有多个筒安装部788，并且在圆筒状空间768内绕旋转轴798旋转。
旋转加载器778可以被构造为暂时被锁定，直到用户有意地转动旋转加载器，此时一选定的筒式X射线源600的窗口11a与X射线照射路径770对准。X射线照射路径770可以设有用于控制X射线的照射范围的准直器771。因此，当正在使用的X射线源600中出现问题时，可以通过转动旋转加载器778而立即更换新的X射线源。
这里，X射线源600的电极端子的外观和布置以及筒安装部788的容纳空间的形状和连接端子的布置可以进行包括上述实施例的各种改变。
图23示出安装有多个筒式X射线源的X射线发射装置的实施例。
根据该实施例的X射线发射装置709可以允许同时安装多个、例如两个筒式X射线源600a和600b。为了实现这一点，X射线发射装置设有多个筒安装部769a和769b，筒安装部的数量等于将同时安装到其上的筒式X射线源的数量。两个X射线源600a和600b安装为使得其窗口11a面向X射线照射路径770，其中，多准直器(multi-collimator)781可以设置在X射线照射路径770中。多准直器781控制从两个X射线源600a和600b中的至少一个发射的X射线通过X射线照射路径770在预定照射范围内照射。
同时，X射线发射装置709可以进一步设有控制器799，控制器799控制选择性地驱动两个X射线源600a和600b中的一个，或同时驱动该两个X射线源。控制器799可以通过连接到多准直器781而与多准直器781结合。此外，控制器799生成要施加到X射线源的每个电极端子的电信号，并将电信号提供给每个连接端子。
电极端子和连接端子是指导电的电极端子和连接端子，并且还指具有凹形或凸形形状的结构，其中电极端子对应于连接端子指的是：电极端子和连接端子的位置、高度、尺寸和形状形成为允许导电的电极端子和连接端子通过接触而与之电连接。
同时，根据上述各个实施例的X射线发射装置的主体可以共同地包括电源、控制器等。所述电源可以包括内部电池或外部电池，或者可以包括用于将外部电源转换为可以在装置中使用的电力的转换器。电源可以提供驱动电压，该驱动电压具有驱动筒式X射线源所需的电平和频率。所述控制器用于通过控制将驱动电压直接施加到筒式X射线源的电极端子的定时、时间等来实现X射线发射装置的功能。
工业实用性
本发明涉及一种筒式X射线源和使用该筒式X射线源的X射线发射装置，并且，本发明可以应用为用于牙科诊所的口内射线摄影的便携式X射线发射装置，并且可以应用为用于兽医射线摄影或工业环境中的非破坏性检查的X射线发射装置。
Claims (9)
1.一种X射线发射装置，包括：
主体，其包括筒安装部，该筒安装部被构造为允许X射线源可更换地安装至所述筒安装部，并且允许从安装在所述筒安装部上的X射线源产生X射线，以照射到X射线照射路径上，
其中，所述X射线源包括：
阴极电极，其设置有使用纳米结构的电子发射源；
阳极电极，其具有通过电子碰撞而发射X射线的靶标；和
壳体，其形成外观，并且将连接到所述阴极电极的阴极电极端子和连接到所述阳极电极的阳极电极端子暴露到所述壳体的外部，其中，所述阴极电极端子和所述阳极电极端子在暴露方向、高度、尺寸和形状中的至少一个参数上彼此不同，并且
所述筒安装部包括被置于与所述阳极电极端子和所述阴极电极端子实体接触的第一连接端子和第二连接端子。
2.根据权利要求1所述的X射线发射装置，其中
所述阳极电极端子和所述阴极电极端子朝向同一方向暴露于外部且其高度彼此不同，或者，所述阳极电极端子和所述阴极电极端子朝向不同方向暴露于外部。
3.根据权利要求1所述的X射线发射装置，其中
所述壳体的外表面和所述筒安装部中的每一个设置有彼此对应的至少一个引导构件。
4.根据权利要求1所述的X射线发射装置，其中
所述主体包括多个X射线源；并且，
所述主体设置有多个筒安装部，所述多个筒安装部中的每一个安装有所述多个X射线源中的一个X射线源。
5.根据权利要求4所述的X射线发射装置，其中
所述主体包括使所述多个X射线源中的一个朝向所述X射线照射路径移动的旋转加载器。
6.根据权利要求4所述的X射线发射装置，其中
所述主体包括将从所述多个X射线源产生的X射线照射到所述X射线照射路径上的多准直器。
7.一种X射线源，包括：
阴极电极，其设置有使用纳米结构的电子发射源；
阳极电极，其具有通过电子碰撞而发射X射线的靶标；和
壳体，其形成外观，并且将连接到所述阴极电极的阴极电极端子和连接到所述阳极电极的阳极电极端子暴露到所述壳体的外部，其中，所述阴极电极端子和所述阳极电极端子在暴露方向、高度、尺寸和形状中的至少一个参数上彼此不同，并且
其中，所述X射线源以筒形式可替换地安装到X射线发射装置。
8.根据权利要求7所述的X射线源，其中
所述阳极电极端子和所述阴极电极端子朝向同一方向暴露于外部且其高度彼此不同地，或者，所述阳极电极端子和所述阴极电极端子朝向不同方向暴露于外部。
9.根据权利要求7所述的X射线源，其中，所述壳体的外表面和所述X射线发射装置中的每一个设置有彼此对应的至少一个引导构件。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |