CN106531592B - 电子枪以及具有该电子枪的x射线光源与ct设备 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种电子枪以及具有该电子枪的X射线光源与CT设备，电子枪包括结构主体、阴极、栅网、补偿电极及聚焦电极；所述结构主体具有相对的第一端和第二端，所述第一端为连接端，所述结构主体内形成一内腔，所述内腔的开口位于所述第二端，所述阴极、栅网、补偿电极及聚焦电极沿着由第一端到第二端的方向依次设置于所述内腔中。本发明的电子枪，将阴极、栅网、补偿电极及聚焦电极安装在结构主体的内腔之中，可以将电子枪整体安装于X射线光源上，使得电子枪的结构更加简单，安装方便，能够快速的对电子枪进行安装或更换。

Description

电子枪以及具有该电子枪的X射线光源与CT设备

技术领域

本发明涉及一种电子枪，本发明还涉及具有该电子枪的X射线光源与CT设备。

背景技术

X射线在工业无损检测、安全检查、医学诊断和治疗等领域具有广泛的应用。特别是，利用X射线的高穿透能力制成的X射线透视成像设备在人们日常生活的方方面面发挥着重要作用。这类设备早期的是胶片式的平面透视成像设备，目前的先进技术是数字化、多视角并且高分辨率的立体成像设备，例如CT(computed tomography)，可以获得高清晰度的三维立体图形或切片图像，是先进的高端应用。

在现有的CT设备中，X射线发生装置需要在滑环上运动，为了提高检查速度，通常X射线发生装置的运动速度非常高，导致设备整体的可靠性和稳定性降低，此外，受运动速度的限制，CT的检查速度也受到了限制，因此检查效率较低。另外，此类设备的X射线源在滑环上运动，导致等效的X射线源焦点变大，从而使得的成像的图片存在运动伪影，清晰度差，对一些较小的违禁品存在漏检的可能性。并且此类设备只能检查静止(或者缓慢运动)的物体，对于运动的物体，几乎无法成三维立体图。

分布式X射线源采用热阴极作为电子发射单元，并且对热阴极进行阵列排布，利用热阴极栅极间的电压控制电子的发射，从而控制每一个阴极按顺序发射电子，在阳极上按相应顺序位置轰击靶点。通过电控开关代替螺旋CT的机械旋转，可以在多个视角快速产生X射线源，从而从过个角度进行快速成像，该方法可大大的提高检查效率；提高图像的清晰度；并且该方案结构简单、系统稳定、可靠性高。

为了提高分布式X射线光源的成像质量，通常要求分布式光源中的光源数量在几十到几百个，这就意味着需要大量的阴极。现有的结构中的分布式X射线光源的电子枪比较复杂，安装不方便。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的一个目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种结构简单、安装方便的电子枪。

本发明的另外一个目的在于提供具有该电子枪的X射线光源与CT设备。

本发明的额外方面和优点将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将从描述中变得显然，或者可以通过本发明的实践而习得。

根据本发明的一个方面，一种电子枪，包括结构主体、阴极、栅网、补偿电极及聚焦电极；所述结构主体具有相对的第一端和第二端，所述第一端为连接端，所述结构主体内形成一内腔，所述内腔的开口位于所述第二端，所述阴极、栅网、补偿电极及聚焦电极沿着由第一端到第二端的方向依次设置于所述内腔中。

根据本发明的一实施方式，所述结构主体为陶瓷体。

根据本发明的一实施方式，所述结构主体的连接端的外部设置有一金属固定环，所述阴极具有支撑腿，所述支撑腿穿过所述结构主体后焊接于所述金属固定环。

根据本发明的一实施方式，所述补偿电极与聚焦电极之间以及所述补偿电极与栅网之间均设置有陶瓷压环。

根据本发明的一实施方式，所述栅网及聚焦电极焊接于所述结构主体。

根据本发明的一实施方式，所述连接端的端面上设置有螺纹孔。

根据本发明的一实施方式，所述结构主体为圆柱形，所述补偿电极以及聚焦电机为圆环形。

根据本发明的一实施方式，所述阴极焊接于所述内腔的底部。

根据本发明的另一个方面，一种X射线光源，包括真空室、阳极靶、安装固定板以及多个上述的电子枪；阳极靶设置于所述真空室内；安装固定板设置于所述真空室内并与所述阳极靶相间隔设置；多个上述的电子枪固定连接于所述安装固定板上，多个所述电子枪的补偿电极通过补偿连接线相互连接，聚焦电极通过聚焦连接线相互连接，所述补偿连接线和聚焦连接线连接至一补偿聚焦电源。

根据本发明的另一个方面，一种CT设备，包括上述的X射线光源。

由上述技术方案可知，本发明的优点和积极效果在于：

本发明的电子枪，将阴极、栅网、补偿电极及聚焦电极安装在结构主体的内腔之中，可以将电子枪整体安装于X射线光源上，使得电子枪的结构更加简单，安装方便，能够快速的对电子枪进行安装或更换。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。

图1是本发明一实施方式的电子枪的示意图；

图2是本发明另一实施方式的电子枪的示意图；

图3是具有图1所示的电子枪的X射线光源。

图中：1、结构主体；10、电子束；11、连接端；12、内腔；13、金属固定环；14、螺纹孔；15、槽体；2、阴极；21、支撑腿；22、灯丝；23、表面引线；24、螺栓；25、焊点；3、栅网；4、补偿电极；41、补偿连接线；5、聚焦电极；51、聚焦连接线；6、陶瓷压环；7、真空室；8、阳极靶；9、安装固定板；100、电子枪；110、补偿聚焦电源；120、高压电源；130、高压连接装置。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

参见图1所示，本发明实施方式公开了一种电子枪100。该电子枪100用于产生X射线，因而能够应用在X射线光源中以及CT设备中。本实施方式的电子枪100包括结构主体1、阴极2、栅网3、补偿电极4以及聚焦电极5。

该结构主体1的作为基础结构，其外形可大致为圆柱形。结构主体1具有相对的第一端和第二端，其中第一端为连接端11，在结构主体1内形成一内腔12，该内腔12的开口位于该第二端上。也就是说，该结构主体1成为一个一端封闭、另一端开口的结构。在本实施方式中，该结构主体1为陶瓷体，但本发明并不以此为限。阴极2、栅网3、补偿电极4以及聚焦电极5沿着由第一端到第二端的方向依次设置在该内腔12中。

由图1可知，在内腔12的底部设置有槽体15，阴极2设置在该槽体15中。该槽体15能够对阴极2的位置进行定位，使得阴极2基本上位于结构主体1的中轴线上。在本实施方式中，该阴极2为热阴极，工作时，阴极2的灯丝22会通电加热。阴极2设置有支撑腿21，而在结构主体1的连接端11的外部设置有一个金属固定环13，该金属固定环13可用金属化焊接的方式连接在该结构主体1上，即先在陶瓷体的结构主体1上金属化以形成金属膜，然后将金属固定环13焊接在金属膜上。而支撑腿21则穿过该结构主体1后再焊接于金属固定环13。

由于支撑腿21与阴极2的表面连接，阴极2的发射电流会通过该支撑腿21流走，阴极2的灯丝22也从结构主体1的内腔12中引出并外露于该连接端11，如此一来可以使灯丝22连接电源。通过调节支撑腿21的长度，可以调节该阴极2与栅网3之间的距离。本领域技术人员应当理解的是，该阴极2的灯丝22引出内腔12的位置并不限制，例如也可从该结构主体1的侧壁引出。

栅网3位于阴极2的外侧。该栅网3连接于结构主体时，同样是首先在结构主体上金属化，然后再将该栅网3焊接在结构主体1的金属膜上。该栅网3用于控制阴极2是否发射电子。当栅网3处于负偏压时，阴极2截止，不发射电子，当栅网3处于正偏压时，该阴极2发射电子。

由图1可知，该补偿电极4与聚焦电极5之间以及该补偿电极4和栅网3之间均设置有陶瓷压环6。该陶瓷压环6为一个圆环状结构，其截面可为矩形、圆形等形状。在安装时，可以利用陶瓷压环6将补偿电极4以及聚焦电极5一层层地压入该内腔12中。该陶瓷压环6还可以时栅网3、补偿电极4以及聚焦电极5间隔指定的距离。在应用时，这两个陶瓷压环6的厚度可以相同或者不同。在本实施方式中，靠近内侧的陶瓷压环6的厚度较薄。应当指出的是，该聚焦电极5以及补偿电极4之间也可以不设置陶瓷压环6。该聚焦电极5同样焊接于结构主体1上，该聚焦电极5的边缘部位焊接在金属化后的结构主体1上即可。在补偿电极4上加上合适的电压用于调整栅网3两端的电场强度，从而保证电子穿过栅网3后具有最小的发射度增长，使得电子束流的聚焦更加容易，另外，通过适当的提高补偿电极4的电压，可以减小栅网3对电子的俘获率，提高电子的利用率。通过调整聚焦电极5的电压，可以将电子束流聚焦到合适的尺寸。补偿电极4和聚焦电极5可为圆环形，且该补偿电极4和聚焦电极5的截面可为梯形、矩形、圆形等形状。

在连接端12上设有螺纹孔14。该螺纹孔14用于旋入螺栓，以固定结构主体1。螺纹孔14的数量较佳可为四个，并且这些螺纹孔14沿着结构主体1的轴线圆周均匀分布。

参见图2，图2为本发明另一实施方式的电子枪100的示意图。该实施方式中，阴极2上并未设置支撑腿，而是阴极2的下部直接通过焊点25焊接在结构主体1上。阴极2的灯丝22仍然穿过结构主体1的外壁后被引出。而阴极2的表面引线23也穿过该结构主体1的后壁后被引出。本实施方式的电子枪100进一步简化了结构。

通过上述实施方式可知，本发明所公开的电子枪100，其结构主体1作为一个保护件，将阴极2、栅网3、补偿电极4以及聚焦电极5全部容置于该结构主体1的腔体内、由此组成了一个完整的组件结构。在安装时，只需将结构主体1整体安装在X射线光源内即可，使用更加方便，简化了电子枪100安装过程，并能够方便地进行更换，也因而降低了设备维护费用。

参见图3所示，本发明还公开了一种X射线光源。该X射线光源包括真空室7、阳极靶8、安装固定板9以及多个本发明实施方式所公开的电子枪100。

阳极靶8和安装固定板9均设置在真空室7内，而且，该安装固定板9和阳极靶8相间隔设置并大致平行。多个电子枪100通过连接端12上的螺纹孔23与安装固定板9上的螺栓24连接，从而固定于该安装固定板9上。这些电子枪100能够向阳极靶8发射电子束10，这些电子束10沿着图3中的箭头方向，从电子枪100飞向阳极靶8，阳极靶8收集到电子束之后，将电子束的能量转换为X射线。这些电子枪的补偿电极4通过补偿连接线41相互连接，聚焦电极5通过聚焦连接线51相互连接。该补偿连接线41和聚焦连接线51共同连接至一个高压连接装置130，然后通过该高压连接装置130再连接至一个补偿聚焦电源110上。而阳极靶8则通过高压连接装置131连接至一个高压电源120上。本发明的X射线光源中，阳极靶处于正高压，阴极2处于地电位，栅网3、聚焦电极5和补偿电极4处于低正压。这些电子枪100根据需要在安装固定板9上排列成阵列。

本发明的X射线光源，其电子枪能够方便快速地安装在安装固定板9上，同时简化了结构，便于制造。

本发明还公开了一种具有该X射线光源的CT设备，该CT设备中的电子枪能够方便地安装于X射线光源内。

以上具体地示出和描述了本发明的示例性实施方式。应该理解，本发明不限于所公开的实施方式，相反，本发明意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效布置。

Claims (10)

1.一种电子枪，其特征在于，包括结构主体、阴极、栅网、补偿电极及聚焦电极；所述结构主体具有相对的第一端和第二端，所述第一端为连接端，所述结构主体内形成一内腔，所述内腔的开口位于所述第二端，所述阴极、栅网、补偿电极及聚焦电极沿着由第一端到第二端的方向依次设置于所述内腔中，所述阴极具有支撑腿，所述支撑腿与所述阴极的表面连接，所述阴极的发射电流会通过所述支撑腿流走，通过调节所述支撑腿的长度，可以调节所述阴极与所述栅网之间的距离。

2.根据权利要求1所述的电子枪，其特征在于，所述结构主体为陶瓷体。

3.根据权利要求1所述的电子枪，其特征在于，所述结构主体的连接端的外部设置有一金属固定环，所述支撑腿穿过所述结构主体后焊接于所述金属固定环。

4.根据权利要求1所述的电子枪，其特征在于，所述补偿电极与聚焦电极之间以及所述补偿电极与栅网之间均设置有陶瓷压环。

5.根据权利要求4所述的电子枪，其特征在于，所述栅网及聚焦电极焊接于所述结构主体。

6.根据权利要求1所述的电子枪，其特征在于，所述连接端的端面上设置有螺纹孔。

7.根据权利要求1所述的电子枪，其特征在于，所述结构主体为圆柱形，所述补偿电极以及聚焦电极为圆环形。

8.根据权利要求1所述的电子枪，其特征在于，所述阴极焊接于所述内腔的底部。

9.一种X射线光源，其特征在于，包括：

真空室；

阳极靶，设置于所述真空室内；

安装固定板，设置于所述真空室内并与所述阳极靶相间隔设置；

多个如权利要求1至8中任一所述的电子枪，固定连接于所述安装固定板上，多个所述电子枪的补偿电极通过补偿连接线相互连接，聚焦电极通过聚焦连接线相互连接，所述补偿连接线和聚焦连接线连接至一补偿聚焦电源。

10.一种CT设备，其特征在于，包括如权利要求9所述的X射线光源。