CN107637180B - X射线产生装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了X射线产生装置及其控制方法。所公开的X射线产生装置包括灯丝、栅极以及阳极，包括：灯丝控制部，控制施加于所述灯丝的电压；以及栅极控制部，控制施加于所述栅极的电压，所述栅极控制部控制为对所述栅极施加固定不变的栅极电压，所述灯丝控制部为了将所述灯丝的温度维持固定不变，接收测定管电流值并对该测定管电流值与预先设定的基准管电流值进行比较而控制施加于所述灯丝的电压。

Description

X射线产生装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及X射线产生装置及其控制方法，尤其涉及能够精准地控制电子束的初次聚焦地点，并延长灯丝的寿命的X射线产生装置及其控制方法。
背景技术
X射线产生装置一般被分为以一次性供给的封闭型、和能够随意形成真空状态而替换作为消耗品的灯丝靶(target)的开放型。
所述现有的X射线产生装置由灯丝控制部对灯丝施加电压来上升灯丝的温度，由此在灯丝达到一定温度后电子从灯丝朝向靶释放。此时，施加于灯丝的电压被设定为，用于以能够从灯丝释放电子而产生预先设定的管电流的程度使灯丝的温度上升的值。
然而，随着灯丝的温度上升，灯丝的周边金属部分的温度也因材质特性而一同上升，而且真空腔室的温度也因真空特性而一同上升。另外，由于这样上升的灯丝的周边金属部分以及真空腔室的温度，灯丝的温度会再次上升，因此即使对灯丝施加固定的电压，最终灯丝的温度也会超过预先设定的温度而继续上升。
另外，灯丝随着使用而持续变薄，因此在施加相同电压的情况下温度上升的幅度变得更大。这样的灯丝温度的上升使从灯丝释放的电子量增加而导致产生超过基准管电流值的管电流，从而也无法准确地控制电子束的初次聚焦地点。另外，随着灯丝的温度上升，灯丝急速变薄，存在灯丝的寿命也缩短的问题。
为了解决所述问题，现有的X射线产生装置通过调节施加于栅极的电压来调节从灯丝释放的电子量。即，若从灯丝释放的电子量增加，则增加施加于栅极的电压来减少从灯丝释放的电子量，若从灯丝释放的电子量减少，则减少施加于栅极的电压来增加从灯丝释放的电子量。
然而，这样的现有X射线产生装置随着对施加于栅极的电压的变更，电子束的初次聚焦地点持续发生变更而导致电子无法精准地聚焦于靶，由此存在所拍摄的影像的分辨率降低的问题。
另外，虽然控制了从灯丝释放的电子量，但还是不能控制灯丝的温度上升，因此灯丝的寿命减少的问题依旧存在。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供能够精准地控制电子束的初次聚焦地点的X射线产生装置及其控制方法。
另外，本发明的另一目的在于提供能够控制灯丝的温度来延长灯丝的寿命的X射线产生装置及其控制方法。
为实现上述目的，本发明提供一种X射线产生装置，该X射线产生装置包括靶、灯丝、栅极以及阳极，其特征在于，包括：灯丝控制部，控制施加于所述灯丝的电压；以及栅极控制部，控制施加于所述栅极的电压，所述栅极控制部控制为对所述栅极施加固定不变的栅极电压，所述灯丝控制部为了将所述灯丝的温度维持固定不变，接收测定管电流值并对该测定管电流值与预先设定的基准管电流值进行比较而控制施加于所述灯丝的电压。
在此，所述栅极电压可以具有使由所述灯丝释放的电子在基于预先设定的基准管电压以及基准管电流的电子束的初次聚焦地点聚焦的基准栅极电压值。
而且，基于所述预先设定的基准管电压以及基准管电流的所述基准栅极电压值可以储存于所述栅极控制部所具备的储存处。
另外，所述灯丝控制部可以在所述测定管电流值比所述预先设定的基准管电流值高的情况下，降低施加于所述灯丝的电压，并在所述测定管电流值比所述预先设定的基准管电流值低的情况下，提高施加于所述灯丝的电压。
而且，所述灯丝的温度可以为1000℃～3300℃。
另外，所述管电流可以在所述阳极处被测定出。
而且，所述灯丝可以由钨、CeB6(Cerium Hexaboride)以及LaB6(LanthanumHexaboride)中的任意一个构成。
另外，与所述靶碰撞的电子量可以是固定不变的。
另外，本发明能够通过提供如下所述的X射线产生装置的控制方法来实现所述目的，该X射线产生装置的控制方法为包括靶、灯丝、栅极以及阳极的X射线产生装置的控制方法，其特征在于，包括：设定基准管电流以及基准管电压的设定步骤；将基于所述基准管电流以及所述基准管电压的基准栅极电压固定不变地施加于所述栅极的栅极电压施加步骤；将基于所述基准管电流以及所述基准管电压的基准灯丝电压施加于所述灯丝的灯丝电压施加步骤；以及接收在所述阳极处被测定出的测定管电流的灯丝控制部对该测定管电流和基准管电流进行比较的比较步骤，在所述比较步骤中测定管电流比基准管电流高的情况下降低施加于所述灯丝的电压，在测定管电流比基准管电流低的情况下提高施加于所述灯丝的电压。
在此，可以反复实施所述比较步骤。
另外，所述灯丝的温度可以为1000℃～3300℃。
如上所述，本发明能够将施加于栅极的电压设定为基于预先设定的基准管电压的基准栅极电压值并将其维持固定不变，从而能够精准地控制由灯丝释放的电子束的初次聚焦地点。
另外，本发明能够控制施加于灯丝的电压来防止灯丝的温度过高。从而能够提供灯丝的寿命得到延长的X射线产生装置。
附图说明
图1是示意性示出基于本发明的一实施例的X射线产生装置的图。
图2是示出基于本发明的一实施例的X射线产生装置的控制方法的流程图(Flowchart)。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明所涉及的X射线产生装置100进行说明。但在下文中说明本发明时，在判断为对相关的公知功能或者结构元件的具体说明使本发明的主旨模糊的情况下，省略对其的详细说明及具体图示。另外，为了有助于理解本发明，附图并不是以实际缩尺来图示，可以以放大部分结构元件的尺寸的方式进行图示。
参照图1，本发明的一实施例所涉及的X射线产生装置100朝向被检测对象物体照射X射线，包括筒形部110、主控制部120、模塑电源部130以及电子枪140。
筒形部110在后端部具备选择性地形成真空状态的真空腔室111。该情况下，真空腔室111通过连结配管112与真空泵117连通。
另外，筒形部110在末端配置靶113，并在内侧具备达到靶113的电子通道114。该情况下，电子通道114被用于使电子的移动方向整齐排列的线圈115、116包围。
主控制部120为了控制X射线产生装置100的各部分，而包括管电压控制部121、栅极控制部122以及灯丝控制部123。
管电压控制部121与高电压产生部131连结而控制施加于X射线产生装置100的管电压。即，若使用者将施加于X射线产生装置100的管电压输入至主控制部120，则管电压控制部121控制高电压产生部131以使高电压产生部131能够产生规定电压。
栅极控制部122控制施加于栅极G的电压。具体而言，栅极控制部122与栅极产生部132连结，并控制栅极产生部132使栅极产生部132在X射线产生装置100工作时将基于设定的基准管电流以及基准管电压的基准栅极电压施加于栅极G。此时，基于设定的基准管电流以及基准管电的基准栅极电压值数据，被储存于与栅极控制部122连结的储存处122a。
另外，栅极控制部122不是执行从阳极(anode)A接收测定出的管电流并将该管电流与基准管电流进行比较的作业，而是持续将基准栅极电压固定地施加。通过像这样使施加于栅极的电压固定，由灯丝F释放的电子所聚焦的地点将维持固定不变。因此，使用本发明的一实施例所涉及的X射线产生装置100的拍摄装置能够拍摄更鲜明的影像。
灯丝控制部123控制施加于灯丝(filament)F的电压。具体而言，灯丝控制部123与灯丝产生部133连结，控制灯丝产生部133使灯丝产生部133在X射线产生装置100工作时将基于设定的基准管电流以及基准管电压的基准灯丝电压施加于灯丝F。
另外，灯丝控制部123与管电流测定部124连结而从管电流测定部124接收测定管电流。具体而言，管电流测定部124从对随着X射线产生装置100的工作而流动的管电流值进行测定的阳极A接收测定管电流值并将该测定管电流值向灯丝控制部123传送。这样从阳极A通过管电流测定部124接收测定管电流值的灯丝控制部123，将该测定管电流值与基准管电流值进行比较，并控制灯丝产生部133以能够调节施加于灯丝F的电压。
具体而言，在测定管电流比基准管电流高的情况下，控制灯丝产生部133以降低施加于灯丝F的电压。由此，能够防止灯丝F的温度没必要地变高，而且能够防止灯丝F的寿命缩短。相反，在测定管电流比基准管电流低的情况下，控制灯丝产生部133以增加施加于灯丝F的电压。由此，能够防止由灯丝F释放的电子量减少而无法拍摄到所期望的影像的问题。
模塑电源部130由绝缘树脂(硅树脂、环氧树脂等)构成，固定结合在真空形成部111的下端。这样的结合结构可以由常规的螺纹结合结构或者常规的锁定结构构成。而且，这样的模塑电源部130在其内部包括高电压产生部131、栅极产生部132、灯丝产生部133以及转换分支部134。
高电压产生部131为了对电子枪140提供高电压而产生高电压并将该高电压向转换分支部134传递。
栅极产生部132与栅极控制部122连结，通过栅极控制部122的控制将基准栅极电压施加于栅极G。这样的栅极产生部132由高电压变压器构成。
具体而言，栅极产生部132从转换分支部134接收规定的管电压。所接收的管电压是比要实际施加于栅极G的电压低一些的电压，由此，栅极产生部132产生不足的电压而形成要实际施加于栅极G的电压，并通过转换分支部134而施加于栅极G。
灯丝产生部133与灯丝控制部132连结，通过灯丝控制部132的控制将规定电压施加于灯丝F。这样的灯丝产生部133由高电压变压器构成。
具体而言，灯丝产生部133从转换分支部134接收规定的管电压。所接收的管电压是比要实际施加于灯丝F的电压低一些的电压，由此，灯丝产生部133产生不足的电压而形成要实际施加于灯丝F的电压，并通过转换分支部134施加于灯丝F。
转换分支部134为了使电子枪140以三极管动作，而从高电压产生部131接收电压并对阳极A、灯丝F及栅极G提供分别不同的电压。
具体而言，转换分支部134将在高电压产生部131产生的高电压分别向栅极产生部132以及灯丝产生部133分支。此时，如上所述要实际施加于栅极G以及灯丝F的电压具有比被分支所得的电压小一些的值，因此由高电压变压器构成的栅极产生部132以及灯丝产生部133产生所需的小幅的电压而产生所需电压。所产生的所需电压通过转换分支部134而施加于电子枪140，从而对栅极G以及灯丝F施加电压。
由此，灯丝F相比阳极A被施加负电压，栅极G被施加比灯丝F更高的负电压。
电子枪140配置于真空腔室111的内部，在内侧包括灯丝F及栅极G。在此，灯丝F可以由钨、CeB6(六硼化铈：Cerium Hexaboride)以及LaB6(六硼化镧：Lanthanum Hexaboride)这样的热电子源构成。
而且，这样的电子枪140可以通过热变形防止部件141间接地与模塑电源部130的头部135连结。该情况下，电子枪140被预先准确地设置为能够朝向靶113释放电子。通过这样的热变形防止部件141能够阻止在电子枪140产生的高温的热向模塑电源部130的头部135传递。
另外，在热变形防止部件141与模塑电源部130的头部135之间，可以具备以大致盘(disc)形状构成的沿面放电防止电极142。通过这样的沿面放电防止电极142能够防止沿面放电集中在头部135的上端。
下面，参照图2对以上述方式构成的本发明的一实施例所涉及的X射线产生装置100的控制方法进行说明。
首先，使用者通过主控制部120设定基准管电流以及基准管电压(S1)。由此，栅极控制部122控制栅极产生部132以将基于被接收的基准管电流以及基准管电压的基准栅极电压施加于栅极G。
而且，灯丝控制部123控制灯丝产生部133以将基于被接收的基准管电流以及基准管电压的基准灯丝电压施加于灯丝F(S2)。
由此，灯丝F的温度逐渐上升，若成为1000℃～3300℃范围内的温度，则开始释放电子。这样从灯丝F释放的电子经过阳极A，而此时经过阳极A的电子被配置在阳极A与灯丝控制部123之间的管电流测定部124测定。
这样测定出的管电流传送至灯丝控制部123，灯丝控制部123对测定管电流和基准管电流进行比较(S3)。
此时，在测定管电流比基准管电流大的情况下，灯丝控制部123为了降低施加于灯丝F的电压而控制灯丝产生部133(S4)。
相反，在测定管电流比基准管电流小的情况下，灯丝控制部123为了提高施加于灯丝F的电压而控制灯丝产生部133(S5)。
之后，灯丝控制部123持续接收测定管电流而重复执行S3至S5的步骤，从而防止灯丝F的温度上升。
如上所述，本发明的一实施例所涉及的X射线产生装置，通过将施加于栅极的电压维持固定不变，而能够将电子束的初次聚焦地点控制为基于基准管电流以及基准管电压的最佳地点。
另外，能够通过控制施加于灯丝的电压来控制从灯丝释放的电子量，从而能够防止灯丝的温度过度上升而防止灯丝的寿命缩短。
虽然本发明如上所述由有限的实施例和附图进行了说明，但本发明并不限定于此，能够由在本发明所属的技术领域持有常规知识的人在本发明的技术构思和随附的权利要求书的等同范围内进行多种修改及变形是理所当然的。

Claims (11)

1.一种X射线产生装置，其包括靶、灯丝、栅极以及阳极，
其特征在于，
包括：
灯丝控制部，控制施加于所述灯丝的电压；以及
栅极控制部，控制施加于所述栅极的电压，
所述栅极控制部控制为对所述栅极持续施加固定的栅极电压，
其中，所述灯丝控制部为了将所述灯丝的温度维持固定不变，接收测定管电流值并对该测定管电流值与预先设定的基准管电流值进行比较而控制施加于所述灯丝的电压，并且
其中，所述栅极电压具有使由所述灯丝释放的电子在基于预先设定的基准管电压以及基准管电流的电子束的初次聚焦地点聚焦的基准栅极电压值。
2.根据权利要求1所述的X射线产生装置，其特征在于，
基于所述预先设定的基准管电压以及基准管电流的所述基准栅极电压值，储存于所述栅极控制部所具备的储存处。
3.根据权利要求1所述的X射线产生装置，其特征在于，
所述灯丝控制部在所述测定管电流值比所述预先设定的基准管电流值高的情况下，降低施加于所述灯丝的电压，并在所述测定管电流值比所述预先设定的基准管电流值低的情况下，提高施加于所述灯丝的电压。
4.根据权利要求1所述的X射线产生装置，其特征在于，
所述灯丝的温度为1000℃～3300℃。
5.根据权利要求1所述的X射线产生装置，其特征在于，
所述测定管电流在所述阳极处被测定出。
6.根据权利要求1所述的X射线产生装置，其特征在于，
所述灯丝由钨、CeB6以及LaB6中的任意一个构成。
7.根据权利要求1所述的X射线产生装置，其特征在于，
与所述靶碰撞的电子量是固定不变的。
8.一种X射线产生装置的控制方法，其为包括靶、灯丝、栅极以及阳极的X射线产生装置的控制方法，
其特征在于，
包括：
设定基准管电流以及基准管电压的设定步骤；
将基于所述基准管电流以及所述基准管电压的基准栅极电压固定不变地施加于所述栅极的栅极电压施加步骤；
将基于所述基准管电流以及所述基准管电压的基准灯丝电压施加于所述灯丝的灯丝电压施加步骤；以及
接收在所述阳极处被测定出的测定管电流的灯丝控制部，对该测定管电流和基准管电流进行比较的比较步骤，
其中，在所述比较步骤中，所述灯丝控制部为了将所述灯丝的温度维持固定不变，接收测定管电流值并对该测定管电流值与预先设定的基准管电流值进行比较而控制施加于所述灯丝的电压。
9.根据权利要求8所述的X射线产生装置的控制方法，其特征在于，
在所述比较步骤中测定管电流比基准管电流高的情况下，降低施加于所述灯丝的电压，在测定管电流比基准管电流低的情况下，提高施加于所述灯丝的电压。
10.根据权利要求8所述的X射线产生装置的控制方法，其特征在于，
反复实施所述比较步骤。
11.根据权利要求8所述的X射线产生装置的控制方法，其特征在于，
所述灯丝的温度为1000℃～3300℃。
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