CN107408482A - 具有用于转向和聚焦电子束的双栅格和双灯丝阴极的x射线管 - Google Patents

Abstract

一种阴极头可包括：具有第一尺寸的第一电子发射器灯丝；第一栅格对，所述第一栅格对限定其中具有所述第一灯丝的第一灯丝槽的壁，所述第一栅格对中的每个栅格构件均电子耦合到不同的电压源；第二电子发射器灯丝；以及第二栅格对，所述第二栅格对限定其中具有所述第一电子发射器的第二灯丝槽的壁，所述第二栅格对中的每个栅格构件均电子耦合到不同的电压源。所述第一栅格对可具有第一栅格构件和第二栅格构件；并且所述第二栅格对可具有所述第二栅格构件和第三栅格构件。所述第一栅格构件和所述第三栅格构件电子耦合到同一电压源，并且所述第二栅格构件电子耦合到不同的电压源。

Description

具有用于转向和聚焦电子束的双栅格和双灯丝阴极的X射 线管

背景

X射线管用于多种工业和医疗应用中。例如，X射线管用于医疗诊断检查、治疗放射学、半导体制造和材料分析。无论应用如何，大多数X射线管均以类似的方式来操作。作为高频率电磁辐射的X射线通过向阴极施加电流而在X射线管中产生，以引起通过热离子发射从阴极发射电子。电子朝向阳极加速，随后撞击阳极。阴极与阳极之间的距离通常称为A-C间距或投射距离。当电子撞击阳极时，电子可与阳极碰撞以产生X射线。阳极上电子碰撞的区域通常称为焦点。

可通过可在电子与阳极的碰撞期间发生的至少两种机制来产生X射线。第一X射线产生机制称为X射线荧光或特征X射线产生。当与阳极材料碰撞的电子具有足够的能量来将阳极的轨道电子敲出内电子层时，发生X射线荧光。外电子层中的阳极的其他电子填充内电子层中留下的空位。由于阳极的电子从外电子层移动到内电子层，所以产生特定频率的X射线。第二X射线产生机制称为轫致辐射。在轫致辐射中，从阴极发射的电子在通过阳极核偏转时减速。减速的电子失去动能，从而产生X射线。在轫致辐射中产生的X射线具有频谱。通过轫致辐射或X射线荧光产生的X射线随后可离开X射线管，以在一种或多种上述应用中使用。

本文要求保护的主题不限于解决任何缺点或只在如上所述环境中操作的实施方案。实际上，提供此背景只是用于阐明本文描述的一些实施方案可实施于其中的一个示例性技术领域。

概述

公开的实施方案通过利用改进的电子发射特征改进X射线图像质量并且/或者通过提供对阳极靶上的焦点尺寸的改进控制来解决这些和其他问题。这有助于增加空间分辨率或减少所得到图像中的伪影。

在一个实施方案中，阴极头可包括：具有第一尺寸的第一电子发射器灯丝；第一栅格对，所述第一栅格对限定其中具有第一电子发射器灯丝的第一灯丝槽的壁，所述第一栅格对中的每个栅格构件均电子耦合到不同的电压源；具有不同的第二尺寸的第二电子发射器灯丝，所述第二电子发射器灯丝与第一电子发射器灯丝间隔开；以及第二栅格对，所述第二栅格对限定其中具有第一电子发射器的第二灯丝槽的壁，所述第二栅格对中的每个栅格构件均电子耦合到不同的电压源。在一个方面，第一栅格对具有第一栅格构件和第二栅格构件；并且第二栅格对具有第二栅格构件和第三栅格构件。在一个方面，第一栅格构件和第三栅格构件电子耦合到同一电压源，并且第二栅格构件电子耦合到不同的电压源。

在一个实施方案中，制造阴极头的方法可包括：形成阴极基底；在阴极基底上形成陶瓷绝缘体；在陶瓷绝缘体上形成主栅格构件；以及形成穿过主栅格构件到达陶瓷绝缘体的两个灯丝槽，以便由所述栅格构件形成三个单独的聚焦栅格构件，其中在相邻和单独的聚焦栅格构件之间具有一个灯丝槽。在一个方面，所述方法可包括将阴极基底钎焊到陶瓷绝缘体并将陶瓷绝缘体钎焊到主栅格构件栅格构件。在一个方面，所述方法可包括通过电火花加工(EDM)来形成两个灯丝槽。在一个方面，所述方法可包括提供陶瓷绝缘体，所述陶瓷绝缘体具有在结合到主栅格构件之前在其中预成型的两个灯丝凹槽。在一个方面，所述方法可包括形成两个灯丝槽，以便显露出陶瓷绝缘体中的两个预成型的灯丝凹槽。在一个方面，所述方法可包括将阴极护罩联接到阴极基底以便与其电耦合，从而在两个灯丝槽中形成包括线圈灯丝的阴极屏蔽腔。

在一个实施方案中，从阴极到阳极发射电子的方法可包括：从第一线圈灯丝发射电子作为第一电子束；用第一聚焦栅格对来使第一电子束聚焦；停止从第一线圈灯丝的电子发射；从第二线圈灯丝发射电子作为第二电子束；用第二聚焦栅格对来使第二电子束聚焦；以及停止从第二线圈灯丝的电子发射。在一个方面，所述方法可包括一次仅从第一线圈灯丝或第二线圈灯丝中的一个发射电子。在一个方面，所述方法可包括用第一聚焦栅格对来使第一电子束从第一焦点转向第二焦点；或者用第二聚焦栅格对来使第二电子束从第三焦点转向第四焦点。在一个方面，所述方法可包括用第一聚焦栅格对来门控第一电子束以阻止其到达阳极；或者用第二聚焦栅格对来门控第二电子束以阻止其到达阳极。在一个方面，所述方法可包括在正交于通过第一聚焦栅格对的聚焦的聚焦方向上用第一聚焦突片对来使第一电子束聚焦；以及在正交于通过第二聚焦栅格对的聚焦的聚焦方向上用第二聚焦突片对来使第二电子束聚焦。

上述概述仅是说明性的，并不意图以任何方式限制。除上文描述的说明性方面、实施方案和特征外，其他方面、实施方案和特征通过参考附图及以下详述将变得显而易见。

附图简述

结合附图，本公开的前述和以下信息以及其他特征将从以下描述和随附权利要求书中变得更充分明显。应理解，这些附图仅描绘根据本公开的若干实施方案，并且因此不应被视为对本公开范围的限制，将通过使用附图来更明确且更详细地描述本公开。

图1A是可实施本文所述的一个或多个实施方案的示例性X射线管的透视图。

图1B是图1A的X射线管的侧视图。

图1C是图1A的X射线管的剖视图。

图2A是阴极的实施方案的透视图。

图2B是阴极头的实施方案的顶视图。

图3A是阴极头的实施方案的侧视图。

图3B是阴极头的实施方案的顶视图。

图3C是阴极头的实施方案的透视图。

图4是阴极头的实施方案的透视图。

图5是阴极护罩的实施方案的透视图。

图6是阴极护罩的实施方案的透视图。

图7A是阴极头的实施方案的透视图。

图7B是阴极头的实施方案的侧视图。

图8是用于操作阴极头的动力和控制系统的实施方案的示意图。

详细描述

在以下详述中，参照附图，所述附图形成以下详述的一部分。在附图中，类似符号通常标识类似部件，除非上下文另外指示。在详细描述、附图和权利要求书中描述的示例性实施方案并不意味着限制。在不脱离本文提出的主题的精神或范围的情况下，可使用其他实施方案并且可做出其他改变。将容易理解的是，如在本文中大体描述的并在附图中说明的本公开的方面可以各种各样的不同构造进行布置、取代、组合、分离以及设计，所有所述构造都是在本文中明确考虑的。

本发明的技术的实施方案涉及具有真空壳体的类型的X射线管，阴极和阳极布置在所述真空壳体中。阴极包括以两个电子束的形式发射电子的两个电子发射器，所述两个电子束各自基本上垂直于从其发射电子的发射器，并且由于阴极与阳极之间的电压差，每个射束的电子被加速，以便在称为焦点的电子区域中冲击阳极上的目标表面。实施方案还可包括电子束聚焦部件和被构造来通过使电子束聚焦来操纵电子束以便改变来自电子束的一个或多个焦点的长度和/或宽度尺寸的聚焦系统。聚焦部件和聚焦系统还可用于使电子束转向。不同的实施方案利用这种聚焦部件和聚焦系统的不同配置，其可包括：阴极头设计、双电子聚焦栅格、双聚焦突片、阴极头护罩和/或屏蔽突片。X射线管可包括聚焦部件，并且可在不同的X射线方法中(诸如在聚焦中)选择性地使用所述聚焦部件，并且任选地使电子束转向。

实施方案可包括电子束聚焦部件，所述电子束聚焦部件包括具有两个电子发射器灯丝的阴极头，其中每个灯丝与两个聚焦栅格(例如，聚焦栅格对)相关联，并且任选地每个灯丝与两个聚焦突片(例如，聚焦突片对)相关联。聚焦栅格对可在诸如“X轴”方向的一个方向上使电子束聚焦，并且聚焦突片对可在诸如“Y轴”方向的另一方向上使电子束聚焦，或者反之亦然。另外，可操作聚焦栅格对以便诸如通过改变聚焦栅格对中的两个聚焦栅格之间的电压来使电子束转向。X射线管的一个实例可具有这些特征中的某些特征(在下面进一步详细讨论)，如图1A-1C中所示。

通常，本文所述的示例性实施方案涉及具有两个线圈灯丝电子发射器的阴极组件，所述两个线圈灯丝电子发射器可用于基本上任何X射线管中，例如像长投射长度X射线管、短投射或任何投射长度的X射线管。当合适的电流通过任一线圈灯丝时，卷绕的发射表面发射形成电子束的电子，所述电子束传播通过加速区域以在焦点处撞击在阳极的目标表面上。

在一个实施方案中，射线管可包括在诸如CT系统或任何医学射线照相系统的X射线系统中，并且可包括电子束控制。X射线管可具有用于聚焦来自线圈灯丝的发射的高功率。X射线管可将射束控制到射束或焦点区域的限定发射区域。

在一个实施方案中，阴极从每个线圈灯丝发射电子束，一次发射一个电子束，所述电子束从阴极流向阳极使得每个射束在传输期间使电子散布开，并且聚焦栅格对和任选的聚焦突片对将电子束聚焦到限定的焦点。在一个方面，聚焦栅格对和聚焦突片对两者均提供电子束的聚焦效果。这允许射束长度(例如，Y轴)和射束宽度(例如，X轴)两者聚焦，其中聚焦栅格对或聚焦突片对中的一个在长度上聚焦，并且聚焦栅格对或聚焦突片对中的另一个在宽度上聚焦。在一个方面，聚焦突片对可聚焦长度，并且聚焦栅格对可聚焦宽度。在一个方面，聚焦突片对聚焦并固定长度，并且聚焦栅格对可在电子束发射期间主动地调节宽度的聚焦。在一个方面，用聚焦突片对来固定射束的长度，并且可用聚焦栅格对来形成多个宽度。聚焦栅格对可用于用偏压来设定或改变宽度。另外，聚焦栅格对中的各个栅格构件可以调节，以在X方向上移动射束同时维持所需宽度。在一个方面，聚焦突片对可聚焦宽度，并且聚焦栅格对可聚焦长度。在一个方面，聚焦突片对聚焦并固定宽度，并且聚焦栅格对可在电子束发射期间主动地调节长度的聚焦。在一个方面，用聚焦突片对来固定射束的宽度，并且可用聚焦栅格对来形成多个长度。聚焦栅格对可用于用偏压来设定或改变长度。另外，聚焦栅格对中的各个栅格构件可以调节，以在Y方向上移动射束同时维持所需长度。这还允许X射线管从卷绕的发射器中的一个产生多种不同类型的焦点尺寸的能力，其中聚焦的此类改变和射束长度和/或宽度的改变可在成像期间执行，诸如在CT检查期间执行。来自两个线圈发射器的电子束(一次一个电子束)的主动聚焦可以是有益的。

在一个实施方案中，X射线管可包括具有焦点位置控制和聚焦的多灯丝阴极头。每个灯丝可以是单独的电子发射器。所述多个灯丝可包括大的线圈灯丝和小的线圈灯丝，两者均在阴极头中并且各自具有与其相关联的聚焦部件。每个线圈灯丝可位于阴极头中的其自身的灯丝槽内。每个线圈灯丝可具有其自己的电聚焦栅格对，并且各自可具有其自己的聚焦突片对。每个聚焦栅格对可包括第一栅格构件(例如，第一栅格电极)和第二栅格构件(例如，第二栅格电极)。在某些情况下，聚焦栅格对中的第一栅格构件和第二栅格构件可具有相同的电压，并且在其他情况下，各自可具有用于静电射束成形、聚焦、转向和操纵的不同电压。在一个方面，用于第一线圈灯丝的栅格构件中的一个可用作用于第二线圈灯丝的栅格构件中的一个，从而每个聚焦栅格对可共用公共栅格构件(例如，两个线圈灯丝之间的栅格构件)。可替代地，每个线圈灯丝可具有不与另一个线圈灯丝共用的独特的聚焦栅格构件(例如，独特的聚焦栅格对)。栅格构件的电压可调节，以便在正交维度上用来自每个卷绕灯丝的外部的有限发射来提供具有给定尺寸的射束，其中射束的正交维度的大小可用经调节电压来进行调节。每个线圈灯丝的两个栅格构件之间的电压差可用于调节正交维度。突片对可用于设定或调节给定尺寸。

在一个实施方案中，从阴极到阳极发射电子的方法可包括：从第一线圈灯丝发射电子作为第一电子束；用第一聚焦栅格对来使第一电子束聚焦；停止从第一线圈灯丝的电子发射；从第二线圈灯丝发射电子作为第二电子束；用第二聚焦栅格对来使第二电子束聚焦；停止从第二线圈灯丝的电子发射。在一种选择中，第一聚焦栅格对和第二聚焦栅格对两者共用公共栅格(例如，公共电极)。在一个方面，一次仅两个线圈灯丝中的一个发射电子。然而，应理解，两个线圈灯丝同时发射电子是可能的，其中同时发生射束聚焦和/或转向。在一个方面，所述方法包括：用第一聚焦突片对来使第一电子束聚焦；并且用第二聚焦突片对来使第二电子束聚焦。

在一个实施方案中，第一聚焦栅格对和第二聚焦栅格对可组合包括三个栅格构件，其中在每个栅格构件之间具有线圈灯丝以提供两个线圈灯丝。从一侧到另一侧的顺序可以是：第一栅格构件、第一线圈灯丝、第二栅格构件、第二线圈灯丝以及第三栅格构件。此处，第一栅格构件和第三栅格构件可导线连接到公共电压源，并且第二栅格构件可导线连接到不同的电压源。这种配置是有益的，因为一次仅一个线圈灯丝发射电子，因此可用第一聚焦栅格对(例如，第一栅格构件和第二栅格构件)或第二聚焦栅格对(例如，第二栅格构件和第三栅格构件)来调节聚焦，这取决于哪些线圈灯丝被激活来发射电子束。因此，第一栅格构件和第三栅格构件可具有第一电压，并且第二栅格构件可具有不同的电压。然而，在一些情况下，用于所有三个栅格构件的电压可以是相同的。

在一个实施方案中，可以引导电子束的方式针对每个线圈灯丝来对每个栅格构件进行静电调节。通过改变给定线圈灯丝的每个格栅构件之间的电压差，电子束可有效地在一个方向或另一个相反的方向上移动。这可在X射线过程中发生。例如，通过减小一个栅格(例如，中间的栅格)的电压并且增大另一个栅格(例如，外部的栅格)的电压，随后可改变电压场，使得来自聚焦栅格对的聚焦功能将电子瞄准与阴极头的中心共用轴线(例如，与其对准)的焦点。相反的电压差可将电子更瞄准与阴极头的边缘对准的焦点。这允许切换栅格供应通过用较高电压使栅格构件从一个改变成另一个来使射束来回移动，其中用较低的电压使电子束转向栅格构件。可快速地执行电压切换，使得看似移动阳极上的焦点。

在一个实施方案中，聚焦栅格对中的两个栅格构件可使电压增加到聚焦栅格对切断电子发射并且屏蔽电子使其不穿过阳极的水平。因此，栅格对可通电至用作电子束门控并且阻止电子束穿过阳极的水平。

在一个实施方案中，聚焦栅格对可在一个方向(例如，宽度)上聚焦，并且聚焦突片对可在与所述一个方向正交的方向(例如，长度)上聚焦。聚焦突片对可与阴极基底电耦合。在一个可选方面中，阴极基底的电压可调节以便调节聚焦突片对的电压，从而使电子束聚焦。否则，聚焦突片对可保持在阴极基底的电压下。例如，聚焦突片对可使每个突片构件具有延伸穿过陶瓷到阴极基底的导线。聚焦突片对可在阴极头护罩上，或者它们可以是内部的并且安装在陶瓷绝缘体上。因此，护罩聚焦突片或内部聚焦突片中的任一个可与阴极基底电耦合。在一个方面，当阴极基底接地时，诸如当X射线管不是阳极端接地时，聚焦突片可接地，这可用于阳极热(例如，阴极接地)的工业管中。在一个方面，阴极基底不接地；它处于参考电压下。在一个实例中，阴极基底处于全kV(例如，80-140)下。在一个实施方案中，与用于第二线圈灯丝的第二聚焦突片对中的每个第二聚焦突片的尺寸相比，用于第一线圈灯丝的第一聚焦突片对中的每个第一聚焦突片可具有不同的尺寸。然而，第一聚焦突片对和第二聚焦突片对的尺寸可以是相同的。在又一替代方案中，每个单独的聚焦突片构件可具有与其他聚焦突片构件相比独特的尺寸，使得聚焦突片构件均具有不同的尺寸。对于内部聚焦突片构件，所述尺寸可从陶瓷绝缘体到突片构件的尖端。对于护罩聚焦突片，所述尺寸可从屏蔽孔的周边朝向突片构件的尖端。另外，聚焦突片对中的突片构件的尖端之间的尺寸可调节以便进行聚焦，其中更靠近的突片尖端具有一个聚焦参数，并且彼此更远离的聚焦突片对的突片尖端可具有不同的聚焦参数。更靠近的突片尖端可比彼此更远离的突片尖端实现更多聚焦。可在制造期间设定每个突片的尺寸和/或聚焦突片对的突片尖端之间的尺寸，但可进行调节以便在设计和迭代优化期间确定最佳尺寸。迭代确定过程可用来优化聚焦突片的尺寸和/或突片尖端之间的尺寸。不同的X射线机可利用不同的聚焦突片尺寸和突片尖端之间的尺寸。聚焦突片的尺寸或突片尖端之间的尺寸可在改变电子束的轨迹和聚焦的电压场中产生效果，以及对线圈灯丝上的电子是否受电压场的影响产生效果。

在一个实施方案中，制造阴极头的方法可包括：形成阴极基底；在阴极基底上形成陶瓷绝缘体；在陶瓷绝缘体上形成栅格构件；以及形成穿过栅格构件到达陶瓷绝缘体的两个灯丝槽，以由所述栅格构件形成三个单独的聚焦栅格构件，其中在相邻和单独的聚焦栅格构件之间具有一个灯丝槽。阴极基底、陶瓷绝缘体和栅格构件可在栅格构件的任何成形或灯丝槽的形成之前钎焊或以其他方式结合或粘合在一起。两个灯丝槽的形成可以通过任何时间的加工，诸如EDM。陶瓷绝缘体可以或可以不加工成具有灯丝槽。在一个方面，陶瓷绝缘体可在结合到栅格构件之间已具有在其中预先形成的两个灯丝凹槽，使得加工显露出陶瓷绝缘体中预先形成的灯丝凹槽。阴极头护罩可随后联接到阴极基底以便与其电耦合。

在一个实施方案中，用于卷绕灯丝的每个灯丝槽可具有槽侧壁，所述槽侧壁与阴极头表面的平面(例如，由栅格或所有聚焦栅格形成的平面)或与阴极头基底的平面成一角度。也就是说，代替用于大和小的线圈灯丝的平行的灯丝槽，所述灯丝槽可彼此成角度。虽然整个阴极头表面可能不是平面的，但可通过相对于电子束垂直或正交的栅格构件的表面来形成平面。灯丝槽的槽侧壁的角度可相对于阴极头表面平面为90度，或者相对于另一灯丝槽的槽侧壁为0度。在一种选择中，灯丝槽的两个槽侧壁可具有与阴极头表面(例如，阴极表面平面)或电子束相同的角度。在一种选择中，所有灯丝槽的所有槽侧壁可具有相同的角度。在一种选择中，槽侧壁相对于阴极头平面为90度，或者相对于彼此为0度。在一种选择中，不同灯丝槽的槽侧壁与阴极头平面成不同于90度的角度，诸如高达80度、70度、60度、50度或45度的角度，或者彼此成10度、20度、30度、40度或45度的角度。两个灯丝槽可相对于阴极头平面或彼此成角度，其中灯丝槽可平行或可成角度以指向公共焦点。也就是说，槽侧壁可成相同量的角度，使得每个灯丝槽成相同量的角度但指向公共目标，而不是两个灯丝槽是平行的。这允许合并灯丝槽几何形状。在一个方面，两个灯丝槽均可指向阳极上的公共焦点。在一种选择中，一个灯丝槽可相对于阴极头平面成90度，并且另一个灯丝槽可成除90度以外的角度。在一种选择中，一个灯丝槽可成第一角度，并且另一个灯丝槽可成不同的角度。

在一个实施方案中，阴极头可包括作为电子发射器的两个线圈灯丝，其中所述线圈灯丝具有不同的大小。所述不同的大小可以是线圈长度和/或线圈直径。另外，线圈灯丝可具有不同的线圈线匝间距，以便使线圈更紧密或更松。在一个实例中，较小的线圈灯丝可具有较紧密的线圈(例如，较紧密的间距或小间距)，并且较大的线圈灯丝可具有较松的线圈(例如，较松的间距或大间距)。每个线圈构件的横截面直径可具有相同的大小或不同的大小。

图1A-1C是可实施本文所述的一个或多个实施方案的X射线管100的一个实例的视图。具体地，图1A描绘X射线管100的透视图，并且图1B描绘X射线管100的侧视图，而图1C描绘X射线管100的剖视图。图1A-1C中所示的X射线管100表示示例性操作环境，并且不意味着限制本文所述的实施方案。

通常，X射线在X射线管100内产生，随后其中的一些离开X射线管100以在一个或多个应用中使用。X射线管100可包括可用作X射线管100的外部结构的真空外壳结构102。真空外壳结构102可包括阴极壳体104和阳极壳体106。阴极壳体104可固定到阳极壳体106，使得内部阴极体积103由阴极壳体104限定，并且内部阳极体积105由阳极壳体106限定，每个壳体被接合以便限定真空外壳102。

在一些实施方案中，真空外壳102被设置在外壳体(未示出)内，其中诸如液体或空气的冷却剂循环，以便从真空外壳102的外表面散热。外部热交换器(未示出)被可操作地连接，以便从冷却剂中移除热量并使其在外壳体内再循环。阴极壳体104和阳极壳体106或与其相关联的部件可包括冷却剂通道。

X射线管100还可包括X射线透射窗口108。在X射线管100中产生的X射线中的一些可通过窗口108离开。窗口108可由铍或另一种合适的X射线透射材料构成。

具体参考图1C，阴极壳体104形成X射线管的被称为阴极组件110的一部分。阴极组件110通常包括与在112处表示的共同形成电子束的电子的产生有关的部件。阴极组件110还可包括X射线管的在阴极壳体104的端部116与阳极114之间的部件。例如，阴极组件110可包括阴极头115，所述阴极头115具有设置在阴极头115的端部处的通常以122表示的电子发射器系统。如将进一步描述的，在公开的实施方案中，电子发射器系统122可被配置成两个线圈灯丝电子发射器。当电流被施加到电子发射器系统122时，所述电子发射器系统122被配置来通过热离子发射来发射电子，所述电子一起形成朝向阳极靶128加速的层流电子束112。

位于由阳极壳体106限定的阳极内部体积105内的是阳极114。阳极114与阴极组件110间隔开并与其相对。通常，阳极114可至少部分地由在160处表示的导热材料或衬底组成。例如，导电材料可包括钨或钼合金。阳极衬底160的背侧可包括附加的导热材料，诸如石墨背衬，其在本文通过实例在162处表示。

阴极组件110可另外包括加速区域126，所述加速区域126由阴极壳体104进一步限定并且与电子发射器系统122相邻。由电子发射器系统122发射的电子形成电子束112并且进入并穿过加速区域126，并且由于合适的电压差而朝向阳极114加速。更具体地，根据包括在图1A-1C中的任意定义的坐标系，电子束112可在z方向上加速，在穿过加速区域126的方向上远离电子发射器系统122。

阳极114可被构造来通过可旋转地安装的轴(在本文表示为164)来旋转，所述可旋转地安装的轴通过转子组件上的感应产生的旋转力来通过滚珠轴承、液态金属轴承或其他合适的结构而旋转。当电子束112从电子发射器系统122发射时，电子撞击在阳极114的目标表面128上。目标表面128被成形为围绕旋转阳极114的环。电子束112撞击到目标表面128上的位置被称为焦点(未示出)。焦点的一些其他细节在下文讨论。目标表面128可由钨或具有高原子(“高Z”)序数的类似材料组成。具有高原子序数的材料可用于目标表面128，使得所述材料将对应地包括“高”电子壳层中的电子，所述电子可与撞击电子相互作用以便以众所周知的方式产生X射线。

在X射线管100的操作期间，阳极114和电子发射器系统122连接在电路中。所述电路允许在阳极114与电子发射器系统122之间施加高电压电位。另外，电子发射器系统122连接到电源，使得电流通过电子发射器系统122以通过热离子发射来产生电子。在阳极114与电子发射器系统122之间施加高电压差使得发射的电子形成电子束112，所述电子束112朝向目标表面128加速通过加速区域126。具体地，高电压差使电子束112加速通过加速区域126。随着电子束112内的电子加速，电子束112获得动能。在撞击目标表面128时，所述动能中的一些被转换成具有高频的电磁辐射，即X射线。目标表面128相对于窗口108定向，使得X射线被引向窗口108。X射线中的至少一些部分随后通过窗口108离开X射线管100。

任选地，可提供一个或多个电子束操纵部件。这类装置可被实现为在电子束112穿过区域126之前使其“聚焦”、“转向”和/或“偏转”，从而操纵或“切换”目标表面128上的焦点的尺寸和/或位置。也就是说，被构造来使电子束“聚焦”、“转向”和/或“偏转”的部件可位于阴极头115上。此外或可替代地，操纵部件或系统可用来改变或“聚焦”电子束的横截面形状(例如，长度和/或宽度)，从而改变目标表面128上的焦点的形状和尺寸。在所示实施方案中，通过聚焦栅格对210和聚焦突片对220来提供电子束聚焦和转向，这在本文中更详细地描述。

图1C示出可在本文所述的具有电子发射器系统122和聚焦系统200的X射线管100中使用的阴极组件110的实施方案的剖视图。如图所示，电子发射器系统122与阳极114的目标表面128之间的投射路径可包括加速区域126。

聚焦系统200可包括聚焦栅格对210和聚焦突片对220的各种组合，并且设置在阴极头115上，以便对电子束施加电场并且对电子束施加空间限制，以便聚焦射束并且任选地使射束转向。聚焦系统及其部件的实例如图2A-2B、3A-3C、4、5、6和7A-7B所示。

在所述实施方案中，聚焦系统200被实现为两个不同的聚焦栅格对210a、210b，所述聚焦系统200提供第一聚焦栅格对210a以用于第一线圈灯丝230(例如，大的线圈灯丝)，并且提供第二聚焦栅格对210b以用于第二线圈灯丝240(例如，小的线圈灯丝)。另外，聚焦系统可实现为具有两个不同的聚焦突片对220a、220b，所述聚焦系统提供第一聚焦突片对220a以用于第一线圈灯丝230，并且提供第二聚焦突片对220b以用于第二线圈灯丝240。两个聚焦栅格对210a、210b各自被构造来：(a)在垂直于射束路径的一个方向上聚焦，并且任选地(b)在垂直于射束路径的相同方向上使射束转向。两个聚焦突片对220a、220b各自被构造来：(a)在垂直于射束路径和所述一个方向的正交方向上聚焦。所述“聚焦”提供所需的焦点形状和大小，并且所述“转向”实现焦点在阳极目标表面128上的定位。

图2A示出被布置用于电子发射和电子束聚焦的X射线装置的阴极组件110部件。阴极组件110被示出为包括阴极底部区段260、由第一中间区段262a和第二中间区段262b组成的阴极中间区段262以及阴极头115。阴极头115包括阴极护罩280，所述阴极护罩280具有带有形成在其中的屏蔽孔284的屏蔽表面282。阴极护罩280在其中形成用于阴极头115的内腔。阴极头115在其中包括电子发射器系统122，并且被定向成使得将射束112中的电子朝向阳极114发射。

图2B示出阴极头115的顶视图，以便看穿屏蔽孔284，从而观察阴极护罩280的内腔的内容物。阴极护罩280被示出为具有位于发射器系统122与阳极114之间的基本上平坦的屏蔽表面282。屏蔽表面282具有聚焦突片对220，所述聚焦突片对220形成为形成屏蔽孔284的第一聚焦突片对220a和第二聚焦突片对220b。屏蔽孔284限定孔周边286。第一聚焦突片对220a包括第一聚焦突片构件222，并且第二聚焦突片对220b包括第二聚焦突片构件224。每个第一聚焦突片构件222具有第一聚焦突片尖端222a，并且每个第二聚焦突片构件224具有第二聚焦突片尖端224a。第一突片尖端尺寸存在于第一聚焦突片尖端222a之间，并且第二突片尖端尺寸存在于第二聚焦突片尖端224a之间。

图3A-3C示出包括阴极头115的阴极护罩280内部的部件。如图所示为阴极基底310、陶瓷绝缘体320和聚焦栅格210。阴极基底310包括底部部分312、在底部部分312上方并从其突出的中间延伸的搁架部分314以及在中间延伸的搁架部分314上方的顶部部分316。中间延伸的搁架部分314可安放阴极护罩280。

陶瓷绝缘体320可包括由陶瓷绝缘体材料形成的绝缘体主体322。绝缘体主体322可包括用于第一灯丝230的第一灯丝凹槽324和用于第二灯丝240的第二灯丝凹槽326。虽然未示出，但是第一灯丝凹槽324可包括在第一灯丝凹槽基部324a中的灯丝引线孔，所述灯丝引线孔在其中接收第一灯丝230的引线，诸如在第一灯丝凹槽324的每侧上的一个灯丝引线孔。虽然未示出，但是第二灯丝凹槽326可包括在第二灯丝凹槽基部326a中的灯丝引线孔，所述灯丝引线孔在其中接收第二灯丝240的引线，诸如在第二灯丝凹槽326的每侧上的一个灯丝引线孔。因此，第一灯丝230从第一灯丝凹槽基部324a延伸，并且第二灯丝240从第二灯丝凹槽基部326a延伸。

聚焦栅格210包括第一栅格构件212、第二栅格构件214和第三栅格构件216。第一栅格构件212和第二栅格构件214的组合可以是第一聚焦栅格对210a，并且第二栅格构件214和第三栅格构件216的组合可以是第二聚焦栅格对210b。第一栅格构件212和第二栅格构件214可包括其间包括第一灯丝230的第一灯丝槽330。第三栅格构件216和第二栅格构件214可包括其间包括第二灯丝240的第二灯丝槽340。

第一栅格构件212包括第一槽侧壁212a、第一搁架表面212b和第一凹槽侧壁212c。第二栅格构件214包括第一中间槽侧壁214a、第一中间搁架表面214b，并且可任选地包括未示出的第一中间凹槽侧壁，并且包括第二中间槽侧壁215a、第二中间搁架表面215b，并且可任选地包括未示出的第二中间凹槽侧壁。第三栅格构件216包括第二槽侧壁216a、第二搁架表面216b和第二凹槽侧壁216c。第一槽侧壁212a与第一中间槽侧壁214a之间的区域包括具有第一灯丝230的第一灯丝槽330。第二槽侧壁216a与第二中间槽侧壁215a之间的区域包括具有第二灯丝240的第二灯丝槽340。第一凹槽侧壁212c与第二凹槽侧壁216c之间的区域可以是也由第一搁架表面212b、第一中间搁架表面214b、第二中间搁架表面215b和第二搁架表面216b限定的头部凹槽350。

图3B示出陶瓷绝缘体320中被构造来接收灯丝引线的孔360、262。如图所示，第一灯丝230包括延伸到第一灯丝引线孔360中的引线，并且第二灯丝240包括延伸到第二灯丝引线孔362中的引线。图3B的顶视图还示出其中的特征的布置。

图4示出阴极头115的另一实施方案，所述阴极头115可包括本文所述的阴极头115的特征。另外，阴极头115包括头部聚焦突片对420。头部聚焦突片对420包括安装在陶瓷绝缘体320上或上方的第一头部聚焦突片对420a和第二头部聚焦突片对420b。第一头部聚焦突片对420a包括第一头部聚焦突片构件422，并且第二头部聚焦突片对420b包括第二头部聚焦突片构件424。每个第一头部聚焦突片构件422具有第一头部聚焦突片尖端422a，并且每个第二头部聚焦突片构件424具有第二头部聚焦突片尖端424a。第一头部突片尖端尺寸存在于第一头部聚焦突片尖端422a之间，并且第二头部突片尖端尺寸存在于第二头部聚焦突片尖端424a之间。

图5示出阴极护罩580的实施方案，所述阴极护罩580具有带有形成在其中的屏蔽聚焦突片520的屏蔽孔584。阴极护罩580被示出为具有基本上平坦的屏蔽表面582，所述基本上平坦的屏蔽表面582具有穿过其中的屏蔽孔584，所述屏蔽孔584位于发射器系统122与阳极114之间。屏蔽表面582具有屏蔽聚焦突片对520a、520b，所述屏蔽聚焦突片对520a、520b被形成为形成屏蔽孔584的第一屏蔽聚焦突片对520a和第二屏蔽聚焦突片对520b。屏蔽孔584限定孔周边586。第一屏蔽聚焦突片对520a包括第一屏蔽聚焦突片构件522，并且第二屏蔽聚焦突片对220b包括第二屏蔽聚焦突片构件524。每个第一屏蔽聚焦突片构件522具有第一屏蔽聚焦突片尖端522a，并且每个第二屏蔽聚焦突片构件524具有第二屏蔽聚焦突片尖端524a。第一突片尖端尺寸存在于第一屏蔽聚焦突片尖端522a之间，并且第二突片尖端尺寸存在于第二屏蔽聚焦突片尖端524a之间。阴极护罩580可与本文提供的阴极头115的任何实施方案一起使用，诸如与图3A-3C和图4的阴极头115的那些实施方案一起使用。虽然阴极护罩580包括屏蔽聚焦突片520，但是其可与具有(图4)或不具有(图3A-3C)头部聚焦突片420的阴极头115一起使用。

图6示出阴极护罩680的实施方案，所述阴极护罩680具有其中未形成任何屏蔽聚焦突片的屏蔽孔684。阴极护罩680被示出为具有基本上平坦的屏蔽表面682，所述基本上平坦的屏蔽表面682具有穿过其中的屏蔽孔684，所述屏蔽孔684位于发射器系统122与阳极114之间。阴极护罩680可与本文提供的阴极头115的任何实施方案一起使用，诸如与图3A-3C和图4的阴极头115的那些实施方案一起使用。虽然阴极护罩680不包括任何屏蔽聚焦突片，但是其可与具有(图4)或不具有(图3A-3C)头部聚焦突片420的阴极头115一起使用。因此，X射线管可包括或省略头部聚焦突片420，从而可仅用聚焦栅格来进行聚焦。然而，可优选的是，X射线包括头部聚焦突片420或屏蔽聚焦突片520，并且因此阴极护罩680优选地与图4的阴极头115一起使用。

图7A示出包括成角度的灯丝槽730、740的阴极头715的实施方案。在本文，灯丝槽730、740成角度以便指向公共目标。虽然存在代表性的角度，但是所述角度可以是90度与45度之间的任何角度，并且可能是甚至更小的角度。可相对于阴极头平面(例如，虚线，图7B)或电子束来限定所述角度。阴极头715还包括阴极基底710和陶瓷绝缘体720，所述陶瓷绝缘体720具有第一聚焦栅格712、第二聚焦栅格714(例如，中间栅格)以及第三聚焦栅格716。第一聚焦栅格712包括第一侧壁712a，第二聚焦栅格714包括第一中间侧壁714a和第二中间侧壁714b，并且第三聚焦栅格716包括第二侧壁716a。第一侧壁712a与第一中间侧壁714a之间的区域包括具有第一灯丝230的第一灯丝槽730。第二侧壁716a与第二中间侧壁714b之间的区域包括具有第二灯丝240的第二灯丝槽740。另外，第一灯丝槽730的底部可具有保持第一灯丝230的第一灯丝凹槽732，并且第二灯丝槽740的底部可具有保持第二灯丝240的第二灯丝凹槽742。第一侧壁712a和第一中间侧壁714a可相对于阴极头平面具有相同的角度，并且第二侧壁716a和第二中间侧壁714b可相对于阴极头平面具有相同的角度。因此，灯丝槽730、740可相对于阴极头平面各自具有可相同或不同的限定角度。第一灯丝凹槽732和第二灯丝凹槽742也可具有这些角度或不同的角度。第一灯丝槽730和第二灯丝槽740不平行。尽管未示出，但是阴极头715还可包括类似于如图4所示地布置的头部聚焦突片。阴极头715还可与图5(例如，具有聚焦突片)或图6(例如，没有聚焦突片)的阴极护罩一起使用。

图8示出用于本文所述的X射线管的电压控制系统800的示意图。电压控制系统800包括第一栅格构件812、第二栅格构件814和第三栅格构件816。第一线圈灯丝230位于第一栅格构件812与第二栅格构件814之间。第二线圈灯丝240位于第二栅格构件814与第三栅格构件816之间。第一栅格构件812和第三栅格构件816与第一电压控制器820电耦合，所述第一电压控制器820被配置来向第一栅格构件812和第三栅格构件816提供相同的电压。第二栅格构件814被电耦合到第二电压控制器830，所述第二电压控制器830被配置来向第二栅格构件814提供电压。第一电压控制器820和第二电压控制器830与中央控制器840可操作地耦合，所述中央控制器840可将关于何时供应电压以及电压的大小的命令提供给第一电压控制器820和第二电压控制器830。另外，中央控制器840可用作开关，以便在第一电压控制器820与第二电压控制器830之间切换，使得每次仅它们中的一个提供电压。中央控制器840还可以可操作地耦合到第一线圈灯丝230和第二线圈灯丝240，以便控制其电压以及控制哪个灯丝带电并在某个时间点发射电子。在操作中，第一线圈灯丝230将发射电子束，或者第二线圈灯丝240将发射电子束。在这种电子束发射期间，中央控制器840可控制线圈灯丝，并且控制第一电压控制器820和第二电压控制器830的电压。在一个方面，使用者可将用于第一电压控制器820和第二电压控制器830的电压输入中央控制器中。

在一个实施方案中，线圈灯丝电子发射器可由钨丝组成，尽管可使用其他材料。可使用钨和其他钨变体的合金。另外，发射表面可涂覆有降低材料功函数的组合物，这使得在较低温度下发生发射。例如，涂层可以是钨、钨合金、敷钍钨、掺杂的钨(例如，掺钾)、碳化锆混合物、钡混合物或者可用于降低发射温度的其他涂层。任何已知的发射器材料或发射器涂层，诸如降低发射温度的那些，可用于发射器材料或涂层。合适材料的实例在题为“Cathode Structures for X-ray Tubes”的U.S.7,795,792中描述，其全部内容通过具体参考并入本文。

在一个实施方案中，栅格构件可被配置成电极以便是导电的，并且可由通常用于电极的材料制备。例如，栅格构件可由镍或不锈钢制备。在一个实施方案中，突片构件可被配置成电极，并且可由通常用于电极的材料制备以便是导电的。

例如，突片构件可由镍或不锈钢制备。因此，阴极护罩可由这类材料制备，并且头部突片构件可由这类材料制备。

在一个实施方案中，阴极头可包括：具有第一尺寸的第一电子发射器灯丝；第一栅格对，所述第一栅格对限定其中具有第一电子发射器灯丝的第一灯丝槽的壁，所述第一栅格对中的每个栅格构件均电子耦合到不同的电压源；具有不同的第二尺寸的第二电子发射器灯丝，所述第二电子发射器灯丝与第一电子发射器灯丝间隔开；以及第二栅格对，所述第二栅格对限定其中具有第一电子发射器的第二灯丝槽的壁，所述第二栅格对中的每个栅格构件均电子耦合到不同的电压源。在一个方面，第一栅格对具有第一栅格构件和第二栅格构件；并且第二栅格对具有第二栅格构件和第三栅格构件。在一个方面，第一栅格构件和第三栅格构件电子耦合到同一电压源，并且第二栅格构件电子耦合到不同的电压源。

在一个实施方案中，阴极头可包括：阴极基底；位于阴极基底上的陶瓷绝缘体；以及位于陶瓷绝缘体上以便彼此间隔开的第一栅格构件、第二栅格构件和第三栅格构件。

在一个实施方案中，阴极头可包括：第一突片对，所述第一突片对与第一电子发射器灯丝相关联，使得从第一电子发射器发射的电子在第一突片对之间通过；以及第二突片对，所述第二突片对与第二电子发射器灯丝相关联，使得从第二电子发射器发射的电子在第二突片对之间通过。

在一个实施方案中，阴极头可包括：第一突片对中的每个突片构件位于第一电子发射器灯丝的相反端处并且第一栅格对中的每个栅格构件位于第一电子发射器灯丝的相反端处；以及第二突片对中的每个突片构件位于第二电子发射器灯丝的相反端处并且第二栅格对中的每个栅格构件位于第二电子发射器灯丝的相反端处。

在一个实施方案中，第一突片对包括第一突片构件和第二突片构件，并且第二突片对包括第三突片构件和第四突片构件。

在一个实施方案中，阴极头可包括：第一突片对和第二突片对均位于陶瓷绝缘体上，以便与第一栅格对和第二栅格对电子隔离，并且均电子耦合到接地的阴极基底。

在一个实施方案中，阴极头可包括阴极护罩，所述阴极护罩限定屏蔽腔并且限定屏蔽孔，所述屏蔽腔包括第一电子发射器灯丝和第二电子发射器灯丝以及第一栅格对和第二栅格对，所述屏蔽孔具有形成为屏蔽孔的周边的第一突片对和第二突片对。

在一个实施方案中，阴极头可包括：阴极基底；陶瓷绝缘体，所述陶瓷绝缘体位于阴极基底上以便形成从陶瓷绝缘体向外突出的阴极基底环形环；第一栅格构件、第二栅格构件和第三栅格构件，其位于陶瓷绝缘体上从而彼此间隔开，第一栅格对具有第一栅格构件和第二栅格构件，并且第二栅格对具有第二栅格构件和第三栅格构件；以及阴极护罩，所述阴极护罩与阴极基底环形环联接。

在一个实施方案中，第一灯丝槽和第二灯丝槽具有在电子发射方向上平行的壁。在一个方面中，第一灯丝槽和第二灯丝槽可具有在电子发射方向上成角度的壁，使得第一灯丝槽和第二灯丝槽朝公共焦点敞开。

在一个实施方案中，X射线管可包括任何实施方案的阴极头和与所述阴极头间隔开的阳极。

在一个实施方案中，X射线装置可包括：X射线管，所述X射线管具有阴极头；第一电压源；第二电压源；以及具有第一栅格构件和第二栅格构件的第一栅格对、具有第二栅格构件和第三栅格构件的第二栅格对，其中第一栅格构件和第三栅格构件电子耦合到第一电压源并且第二栅格构件电子耦合到第二电压源。

在一个实施方案中，制造阴极头的方法可包括：形成阴极基底；在阴极基底上形成陶瓷绝缘体；在陶瓷绝缘体上形成主栅格构件；以及形成穿过主栅格构件到达陶瓷绝缘体的两个灯丝槽，以便由所述栅格构件形成三个单独的聚焦栅格构件，其中在相邻和单独的聚焦栅格构件之间具有一个灯丝槽。在一个方面，所述方法可包括将阴极基底钎焊到陶瓷绝缘体并将陶瓷绝缘体钎焊到主栅格构件栅格构件。在一个方面，所述方法可包括通过EDM来形成两个灯丝槽。在一个方面，所述方法可包括提供陶瓷绝缘体，所述陶瓷绝缘体具有在结合到主栅格构件之前在其中预成型的两个灯丝凹槽。在一个方面，所述方法可包括形成两个灯丝槽，以便显露出陶瓷绝缘体中的两个预成型的灯丝凹槽。在一个方面，所述方法可包括将阴极护罩联接到阴极基底以便与其电耦合，从而在两个灯丝槽中形成包括线圈灯丝的阴极屏蔽腔。

在一个实施方案中，从阴极到阳极发射电子的方法可包括：从第一线圈灯丝发射电子作为第一电子束；用第一聚焦栅格对来使第一电子束聚焦；停止从第一线圈灯丝的电子发射；从第二线圈灯丝发射电子作为第二电子束；用第二聚焦栅格对来使第二电子束聚焦；以及停止从第二线圈灯丝的电子发射。在一个方面，所述方法可包括一次仅从第一线圈灯丝或第二线圈灯丝中的一个发射电子。在一个方面，所述方法可包括用第一聚焦栅格对来使第一电子束从第一焦点转向第二焦点；或者用第二聚焦栅格对来使第二电子束从第三焦点转向第四焦点。在一个方面，所述方法可包括用第一聚焦栅格对来门控第一电子束以阻止其到达阳极；或者用第二聚焦栅格对来门控第二电子束以阻止其到达阳极。在一个方面，所述方法可包括在正交于通过第一聚焦栅格对的聚焦的聚焦方向上用第一聚焦突片对来使第一电子束聚焦；以及在正交于通过第二聚焦栅格对的聚焦的聚焦方向上用第二聚焦突片对来使第二电子束聚焦。

根据上述内容应了解，本公开的各种实施方案已出于说明目的在此描述，并且可在不背离本公开的范围和精神的情况下进行各种修改。因此，本文公开的各种实施方案并不意图是限制性的，其中真实的范围和精神由随附权利要求书指出。

在本文中引用的所有参考文献均以全文具体引用方式并入本文。

Claims (25)

1.一种阴极头，其包括：

具有第一尺寸的第一电子发射器灯丝；

第一栅格对，所述第一栅格对限定其中具有所述第一电子发射器灯丝的第一灯丝槽的壁，所述第一栅格对中的每个栅格构件均电子耦合到不同的电压源；

具有不同的第二尺寸的第二电子发射器灯丝，所述第二电子发射器灯丝与所述第一电子发射器灯丝间隔开；以及

第二栅格对，所述第二栅格对限定其中具有所述第一电子发射器的第二灯丝槽的壁，所述第二栅格对中的每个栅格构件均电子耦合到不同的电压源。

2.如权利要求1所述的阴极，其包括：

所述第一栅格对具有第一栅格构件和第二栅格构件；以及

所述第二栅格对具有所述第二栅格构件和第三栅格构件。

3.如权利要求2所述的阴极，其包括：所述第一栅格构件和所述第三栅格构件电子耦合到同一电压源，并且所述第二栅格构件电子耦合到不同的电压源。

4.如权利要求1所述的阴极，其包括：

阴极基底；

陶瓷绝缘体，所述陶瓷绝缘体位于所述阴极基底上；以及

所述第一栅格构件、所述第二栅格构件和所述第三栅格构件，其位于所述陶瓷绝缘体上从而彼此间隔开。

5.如权利要求1所述的阴极，其包括：

第一突片对，所述第一突片对与所述第一电子发射器灯丝相关联，使得从所述第一电子发射器发射的电子在所述第一突片对之间通过；以及

第二突片对，所述第二突片对与所述第二电子发射器灯丝相关联，使得从所述第二电子发射器发射的电子在所述第二突片对之间通过。

6.如权利要求5所述的阴极，其包括：

所述第一突片对中的每个突片构件位于所述第一电子发射器灯丝的相反端处并且所述第一栅格对中的每个栅格构件位于所述第一电子发射器灯丝的相反端处；以及

所述第二突片对中的每个突片构件位于所述第二电子发射器灯丝的相反端处并且所述第二栅格对中的每个栅格构件位于所述第二电子发射器灯丝的相反端处。

7.如权利要求6所述的阴极，其中所述第一突片对包括第一突片构件和第二突片构件，并且所述第二突片对包括第三突片构件和第四突片构件。

8.如权利要求6所述的阴极，其中所述第一突片对和所述第二突片对两者均位于陶瓷绝缘体上，以便与所述第一栅格对和所述第二栅格对电子隔离，并且均电子耦合到处于参考电压下的阴极基底。

9.如权利要求5所述的阴极，其包括：

阴极护罩，所述阴极护罩限定屏蔽腔并且限定屏蔽孔，所述屏蔽腔包括所述第一电子发射器灯丝和所述第二电子发射器灯丝以及所述第一栅格对和所述第二栅格对，所述屏蔽孔具有形成为所述屏蔽孔的周边的所述第一突片对和所述第二突片对。

10.如权利要求9所述的阴极，其包括：

阴极基底；

陶瓷绝缘体，所述陶瓷绝缘体位于所述阴极基底上以便形成从所述陶瓷绝缘体向外突出的阴极基底环形环；

第一栅格构件、第二栅格构件和第三栅格构件，其位于所述陶瓷绝缘体上从而彼此间隔开，所述第一栅格对具有所述第一栅格构件和所述第二栅格构件，并且所述第二栅格对具有所述第二栅格构件和所述第三栅格构件；以及

所述阴极护罩，所述阴极护罩与所述阴极基底环形环联接。

11.如权利要求1所述的阴极，其包括：所述第一灯丝槽和所述第二灯丝槽具有平行的壁。

12.如权利要求1所述的阴极，其包括：所述第一灯丝槽和所述第二灯丝槽具有成角度的壁，使得第一灯丝槽和第二灯丝槽朝公共焦点敞开。

13.一种X射线管，其包括：

如权利要求1所述的阴极头；以及

阳极，所述阳极与所述阴极头间隔开。

14.一种X射线装置，其包括：

如权利要求13所述的X射线管；

第一电压源；

第二电压源；以及

具有第一栅格构件和第二栅格构件的所述第一栅格对、具有所述第二栅格构件和第三栅格构件的所述第二栅格对，其中所述第一栅格构件和所述第三栅格构件电子耦合到所述第一电压源并且所述第二栅格构件电子耦合到所述第二电压源。

15.一种制造阴极头的方法，所述方法包括：

形成阴极基底；

在所述阴极基底上形成陶瓷绝缘体；

在所述陶瓷绝缘体上形成主栅格构件；以及

形成穿过所述主栅格构件到达所述陶瓷绝缘体的两个灯丝槽，以便由所述栅格构件形成三个单独的聚焦栅格构件，其中在相邻和单独的聚焦栅格构件之间具有一个灯丝槽。

16.如权利要求15所述的方法，其包括：

将所述阴极基底钎焊到所述陶瓷绝缘体；以及

将所述陶瓷绝缘体钎焊到所述主栅格构件栅格构件。

17.如权利要求15所述的方法，其中所述形成所述两个灯丝槽是通过EDM来进行。

18.如权利要求15所述的方法，其包括提供所述陶瓷绝缘体，所述陶瓷绝缘体具有在结合到所述主栅格构件之前在其中预成型的两个灯丝凹槽。

19.如权利要求18所述的方法，其中形成所述两个灯丝槽显露出所述陶瓷绝缘体中的所述两个预成型的灯丝凹槽。

20.如权利要求15所述的方法，其包括将阴极护罩联接到所述阴极基底以便与其电耦合，从而在所述两个灯丝槽中形成包括线圈灯丝的阴极屏蔽腔。

21.一种从阴极向阳极发射电子的方法，所述方法包括：

从第一线圈灯丝发射电子作为第一电子束；

用第一聚焦栅格对来使所述第一电子束聚焦；

停止从所述第一线圈灯丝的电子发射；

从第二线圈灯丝发射电子作为第二电子束；

用第二聚焦栅格对来使所述第二电子束聚焦；以及停止从所述第二线圈灯丝的电子发射。

22.如权利要求21所述的方法，其包括一次仅从所述第一线圈灯丝或所述第二线圈灯丝中的一个发射电子。

23.如权利要求21所述的方法，其包括：

用所述第一聚焦栅格对来使所述第一电子束从第一焦点转向第二焦点；或者

用所述第二聚焦栅格对来使所述第二电子束从第三焦点转向第四焦点。

24.如权利要求21所述的方法，其包括：

用所述第一聚焦栅格对来门控所述第一电子束以阻止其到达所述阳极；或者

用所述第二聚焦栅格对来门控所述第二电子束以阻止其到达所述阳极。

25.如权利要求21所述的方法，其包括：

在正交于通过所述第一聚焦栅格对的所述聚焦的聚焦方向上用第一聚焦突片对来使所述第一电子束聚焦；以及

在正交于通过所述第二聚焦栅格对的所述聚焦的聚焦方向上用第二聚焦突片对来使所述第二电子束聚焦。