CN108364843A - 具有用于高发射焦斑的多根灯丝的阴极头 - Google Patents

Abstract

在一些示例性实施方案中，一种用于X射线管的阴极可以包括第一电子发射器以及与所述第一电子发射器间隔开的第二电子发射器。所述阴极可以包括限定第一凹槽和第二凹槽的阴极体。所述第一凹槽可以具有至少部分地定位在其中的所述第一电子发射器，并且所述第二凹槽可以具有至少部分地定位在其中的所述第二电子发射器。所述第二电子发射器从所述第二凹槽延伸出的距离可以比所述第一电子发射器从所述第一凹槽延伸出的距离更大。所述第一电子发射器和所述第二电子发射器可以被配置来同时将电子引导到阳极上的目标。

Description

具有用于高发射焦斑的多根灯丝的阴极头

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年1月26日提交的美国临时专利申请号62/451,051的权益，所述临时专利申请以引用的方式整体并入本文。

背景技术

本公开大体涉及X射线管，包括涉及用于X射线管的阴极头的实施方案。

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。更具体地，X射线管通常用于计算机断层扫描(CT)或X射线成像系统，以便在医疗成像程序中分析患者或者在封装扫描期间分析对象。

在典型的X射线管的操作期间，可以将电流供应到阴极的电子发射器或灯丝。这导致通过被称为热离子发射的过程在发射器上形成电子。在阳极与阴极之间施加的高电压差存在下，电子从发射器向阳极上形成的目标轨道加速。当撞击阳极时，来自撞击电子的一些所得动能被转换成X射线。阳极上大部分电子碰撞的区域通常被称为“焦斑”。所得X射线然后可穿过X射线透射窗口并且被引导向待检查的患者或其他对象。在典型环境中，基于穿过患者/对象的X射线来提供图像。尽管许多因素影响所得图像的质量，一个因素是焦斑区域中的电子的大小、质量和/或能级。

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。仅提供所述背景以说明可以利用本公开的实例。

附图说明

图1A是示例性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2是阴极组件的实施方案的透视图。

图3A是阴极头的实施方案的透视图。

图3B是图3A的阴极头的截面视图。

图3C是由图3A的阴极头产生的焦斑的示意性图示。

图3D是目标上焦斑强度的图。

图4A是阴极头的实施方案的透视图。

图4B是图4A的阴极头的截面视图。

图5A是阴极头的实施方案的顶部透视图。

图5B是图5A的阴极头的底部透视图。

图5C是图5A的阴极头的截面视图。

图6A是阴极头的实施方案的顶部透视图。

图6B是图6A的阴极头的底部透视图。

图6C是图6A的阴极头的截面视图。

具体实施方式

将参考附图并且将使用特定的语言来描述本公开的各个方面。以这种方式使用附图和描述不应当被解释为限制其范围。根据包括权利要求书的公开内容，附加的方面可以是显而易见的，或者可以通过实践来了解。

在X射线管中，通常使用电子发射器来生成电子，典型地利用阴极的灯丝来实现所述电子发射器。在电压差的存在下，然后可以将电子引导到阳极上的焦斑或目标，并且在撞击目标时，由于电子与阳极的碰撞而生成的所得能量的一些被转换成X射线。然后可以将X射线管所生成的X射线引导到患者或对象以用于分析或治疗。

在一些情况下，可能期望增加由阴极产生的电子量，或者增加阴极发射电子的速率。这增加了撞击阳极的电子的数量，从而增加了从X射线管生成和发射的X射线的量。增加从X射线管发射的X射线可以为X射线成像提供各种优点。例如，增加X射线发射速率可以用于更快地扫描对象或患者。

由阴极产生的电子量可以取决于X射线管的各种特性。例如，可以通过增加灯丝的表面积来增加电子发射。可以通过改变灯丝的尺寸(诸如灯丝的大小或形状)来增加灯丝的表面积。在另一个实例中，可以通过增加向灯丝供应的电流来增加电子发射。在又另一个实例中，可以通过增加X射线管的电压(或电压差)来增加电子发射。

在实践中，X射线管设计通常受限于成本限制、制造限制、以及与现有X射线管和成像系统的兼容性。因此，在很多情况下不适合增加电子，例如通过增加向灯丝供应的电流、增加X射线管的电压、或增加灯丝的大小或表面积。此外，X射线管可能固有受限于对某些灯丝尺寸(即阴极大小、阳极大小和其间的间距)的空间电荷限制，使得增加灯丝电流可能未产生增加的X射线发射。

X射线管中使用的一种类型的灯丝是线圈灯丝。线圈灯丝通常由布置成螺线或螺旋配置的线材形成。X射线管中可使用的另一种类型的灯丝是扁平或平面灯丝。线圈灯丝的一个优点是成本较低并且在X射线管中广泛使用。线圈灯丝的另一个优点是在较低电压下选择地地“切断”电子束的更好能力，如将在本文中更详细描述的。因此，在一些情况下，在X射线管中实现线圈灯丝可以是有利的。

在一些情况下，增加来自灯丝的电子发射可能是不切实际的，例如通过增加灯丝的大小或表面积，因为这将增加阳极上的焦斑的大小，从而可能降低X射线图像质量。在另一个实例中，增加到灯丝的电流可能是不切实际的，因为这也可能将焦斑放大到对于一些成像应用的不适合的大小。此外，增加到灯丝的电流可能减少灯丝的使用寿命。

此外，许多X射线管包括使电子流转向或聚焦的配置。例如，一些X射线管通过向阴极上或其周围的部件施加栅格电压来使电子束转向。然而，在一些配置中，通过增加灯丝的大小或向灯丝供应的电流来增加电子束可能是不切实际的，因为这可能显著地增加有效地使电子束转向所需的栅格电压。

所公开的实施方案可以有助于增加由阴极产生的电子的数量和/或增加阴极发射电子的速率。在一些实施方案中，阴极可以包括同时产生被引导到相同焦斑和/或焦斑区域的电子的两根或更多根灯丝。阴极通过同时将两根灯丝所产生的电子引导到相同焦斑和/或相同焦斑区域来产生数量增加的电子。此类配置可以允许增加电子发射而不增加任一根灯丝的表面积。此类配置还可以允许增加电子发射而不改变任一根灯丝的形状。另外地或可替代地，此类配置可以允许增加电子发射而不增加向灯丝供应的电流或X射线管的电压。此外，可以使用低成本线圈灯丝来实现此类配置。

所公开的实施方案还可以改善X射线管的成像特性。例如，所公开的实施方案可以产生具有更大强度的焦斑，这可能导致更快的扫描时间和/或更好的成像穿透。在另一个实例中，所公开的实施方案可以在阳极上产生具有更均匀分布的强度的焦点，这改善了图像分辨率。

此外，所公开的实施方案可以有助于由阴极产生的电子束的转向。例如，由于灯丝的大小或向灯丝供应的电流不增加，因此增加栅格电压对于转向电子束来说是不必要的。

先前的阴极设计包括多根灯丝，然而，在先前的配置中，每根灯丝被交替激活。在此类配置中，一次只有一根灯丝被激活，并且从一根灯丝的电子发射在从另一根灯丝发射电子之前将停止。

图1A-1C是可实现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，并且不限制本文所公开的实施方案。

通常，X射线在X射线管100内生成，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。如图1C所示，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。

如图1A和图1C所示的，X射线管100可包括X射线透射窗口108。在X射线管100中生成的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射线透射材料组成。

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通常包括与共同形成电子束112的电子的生成有关的部件。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的端部处的电子发射器系统122。

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。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，所述电子一起形成在电压差的存在下朝向阳极114的目标128加速的电子束112。

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。

在所示的配置中，阳极114是旋转阳极，其被配置来通过耦合到轴承组件164的可旋转安装轴或其他合适结构来旋转。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128上。在这个实施方案中，目标128被成形为定位在旋转阳极114上的环形环。电子束112的高浓度电子撞击到目标表面128上的区域被称为焦斑。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生成X射线。尽管在所述实施方案中，阳极114是旋转阳极，本文描述的概念可应用于其他阳极配置(诸如静态阳极)。

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(或电压差)。另外，电子发射器系统122连接到电源，所述电源将电流引导到电子发射器系统122的灯丝或发射器以致使通过热离子发射来生成电子。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128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128时，所述动能中的一些被转换成X射线。目标128被定向成使得X射线可穿过窗口108并且通过窗口108离开X射线管100。

在一些实施方案中，真空外壳102可被设置在外壳体(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)可被可操作地连接，以便从冷却剂中移除热量并使其在外壳体内再循环。在一些配置中，阴极壳体104、阳极壳体106或X射线管100的部件可包括冷却剂通道。

在一些实施方案中，X射线管100可包括一个或多个电子束操纵部件。此类部件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上的焦斑的尺寸和/或位置。另外地或可替代地，操纵部件或系统可用来改变或“聚焦”电子束的截面形状(例如，长度和/或宽度)，从而改变目标128上的焦斑的形状和尺寸。在一些配置中，被配置来使电子束“聚焦”、“转向”和/或“偏转”的部件可位于阴极头115和/或阴极组件110上。在图1A-1C所示的实施方案中，通过如图2所示的聚焦片220提供电子束聚焦和转向。

图2是阴极组件110的实施方案的透视图。参考图2，将更详细地描述阴极组件110的各方面。如图所示，阴极组件110包括底部部分260、中间部分262和顶部部分280。顶部部分280包括其中形成有孔284的表面282。顶部部分280限定阴极头115位于其中的内部空腔。在此类配置中，顶部部分280可被称为阴极护罩。阴极头115的电子发射器系统122被定位和定向来通过护罩孔284以射束112朝向阳极114发射电子(见图1C)。

如所提及的，聚焦片220可提供射束聚焦和/或转向。聚焦片220可定位在顶部部分280上的表面282上，从而延伸到孔284中。在一些实施方案中，对于阴极头115的每个对应灯丝或发射器，可包括一对聚焦片220。每对聚焦片220可被配置来对于对应的电子束施加空间限制，以便通过提供期望的焦斑形状和大小来使电子束聚焦。另外地或可替代地，每对聚焦片220可被配置来通过将焦斑定位在阳极目标上来使对应电子束转向。在其他配置中，聚焦片220可不被包括作为阴极组件110的一部分，并且聚焦结构和/或转向结构可设置在阴极头本身上。此类配置在图3A-3D、图4A-4B、图5A-5C、图6A-6C中示出，并且在下文进行描述。

图3A-3B示出阴极头300的示例性实施方案。图3A是阴极头300的透视图并且图3B是阴极头300的截面视图。阴极头300可在图1A-1C和图2的X射线管100中实现。另外地或可替代地，相对于阴极头300描述的任何合适方面可包括在本文描述的其他实施方案中。

如图所示，阴极头300包括阴极体302、第一灯丝304和第二灯丝306(贯穿本公开，“灯丝”也可被称为“电子发射器”)。在所示的配置中，灯丝304和306是由布置成螺线或螺旋配置的线材形成的线圈灯丝。灯丝304和306具有基本上相同的大小并且彼此间隔开。在其他配置中，灯丝304和306可具有不同的大小。

阴极体302限定第一灯丝凹陷部分(在此被实现为灯丝槽314)和第二灯丝凹陷部分(被示为灯丝槽316)。灯丝304至少部分地定位在灯丝槽314内，并且第二灯丝306至少部分地定位在灯丝槽316内。阴极体302还限定第一聚焦凹陷部分(被表示为聚焦槽310)和第二聚焦凹陷部分(在实例中被示为聚焦槽312)。在所示的实施方案中，灯丝304和灯丝槽314定位在聚焦槽310的内部，并且灯丝306和灯丝槽316定位在聚焦槽312的内部。第一聚焦槽310的大小和形状可以被设定以使由灯丝304产生的电子束聚焦，并且第二聚焦槽312的大小和形状可以被设定以使由灯丝306产生的电子束聚焦。另外地或可替代地，第一聚焦槽310的大小和形状可以被设定以便将灯丝304所产生的电子束引导到目标，并且第二聚焦槽312的大小和形状可以被设定以便将灯丝306所产生的电子束引导到目标。

如图3B所示，阴极体302可以大体限定纵向轴线A1。在所示的配置中，纵向轴线A1垂直于由阴极体302限定的平板阴极面303，尽管也可以实现其他配置。聚焦槽310、312延伸穿过阴极面303。灯丝304、灯丝槽314和/或聚焦槽310可以围绕纵向轴线A2定向。类似地，灯丝306、灯丝槽316和/或聚焦槽312可以围绕纵向轴线A3定向。在所示的配置中，灯丝304、灯丝槽314和聚焦槽310相对于彼此对齐，使得它们各自共享公共轴线，即纵向轴线A2。此外，灯丝306、灯丝槽316和聚焦槽312相对于彼此对齐，使得它们各自共享公共轴线，即纵向轴线A3。然而，在其他配置中，灯丝304、灯丝槽314、聚焦槽310、灯丝306、灯丝槽316和聚焦槽312可以不对齐并且可能以其他合适配置定向。

在图3A-3B所示的配置中，灯丝304和306被配置来同时操作并且同时将电子引导到阳极上的目标(例如见图1C)。灯丝304、306、灯丝槽314、316和聚焦槽310、312朝向公共目标定向。具体地，聚焦槽310可以朝向公共目标相对于聚焦槽312成角度，使得来自灯丝304的电子束和来自灯丝306的电子束大体在公共目标处相交。类似地，灯丝槽314可以相对于灯丝槽316成角度，使得来自灯丝304的电子束和来自灯丝306的电子束被引导到公共目标。

参考图3B，在一些配置中，公共目标可以基本上定位在轴线A2和轴线A3的交点处或附近。因此，轴线A2可以横向于轴线A3。轴线A2可以横向于轴线A1和/或轴线A3可以横向于轴线A1。在所示的表示中，轴线A2和轴线A3被示为在单个点处彼此相交并与轴线A1相交。因此，轴线A2可以横向于轴线A3。然而，实际上，因为阴极头300及其部件的制造公差，所以轴线可能实际上并不像图所示的那样对齐。此外，在其他配置中，轴线A2和A3可以被定向成在与轴线A1偏移的点处相交。

如所表示的，灯丝304与灯丝306间隔开距离D1。可以选择距离D1以及轴线A2和A3的角度，使得灯丝304和306生成朝向阳极目标上的期望焦斑的电子流。例如，可以基于焦斑与灯丝304、306相距的距离来选择距离D1以及轴线A2和A3的角度。

如以上提及的，灯丝304至少部分地定位在灯丝槽314内，并且第二灯丝306至少部分地定位在灯丝槽316内。如图3B所示，灯丝304可以从灯丝槽314延伸出距离D2，并且灯丝306可以从灯丝槽316延伸出距离D3。

灯丝304、306从其相应灯丝槽314、316延伸出的距离确定灯丝304、306所产生的电子束的各种特性。特别地，灯丝通常从灯丝的顶表面发射电子，所述灯丝从对应灯丝槽延伸出。当灯丝从灯丝槽延伸出的距离增加时，从灯丝槽延伸出的灯丝的顶表面也增大，这增加了发射电子的灯丝的表面积。特别地，增加灯丝从灯丝槽延伸出的距离增加了暴露于高梯度电位间隙(例如，在阴极与阳极之间)的灯丝的表面积，这因此增加了可用于参与热离子发射的电子的数量，并且从而增加了发射电流。

另外地或可替代地，增加灯丝从对应灯丝槽延伸出的距离增加了由灯丝产生的电子束的截面，这进而可以增加阳极目标上的焦斑的大小。特别地，增加发射电子的灯丝的表面积导致更宽或更加展开的电子束(例如，截面的至少一个尺寸是更大的)。较宽电子束通常在阳极目标上产生较大焦斑。

如图3B所示，灯丝306从灯丝槽316延伸出的距离比灯丝304从灯丝槽314延伸出的距离更大。这样，距离D3大于距离D2。在此类配置中，灯丝306上的发射电子的表面积大于灯丝304上的发射电子的表面积，尽管灯丝304、306的大小基本相同。因此，灯丝306产生的电子束的截面比灯丝304产生的电子束的截面更大。具体地，由灯丝306产生的电子束比由灯丝产生的电子束更宽或更加展开。进而，灯丝306在目标上产生的焦斑可以大于由灯丝304产生的焦斑。

尽管距离D3与D2之间的差对于增加由阴极头300发射的总电子可能是有益的，但减少灯丝304延伸出灯丝槽314的距离D2(或将灯丝304定位在灯丝槽314中更远的位置)可以减少从灯丝304发射的电子或减小目标上焦斑的大小(例如，宽度)，这在一些情况下可能对图像质量产生负面影响。因此，可以选择距离D3和D2(并且因此选择D3与D2之间的差)以便避免发射的电子和/或目标上焦斑大小的不期望减少。在此类配置中，相对于阴极头300的其他尺寸，距离D3与D2之间的差可以是较小的。在一个实例中，距离D3与D2之间的差可以大于阴极头300的制造公差。在另一个实例中，距离D3与D2之间的差可以在5微米(μm)与25μm之间。

电源可以电耦合到灯丝304和灯丝306。电源可以同时将电流引导到灯丝304、306，使得灯丝304、306同时产生被引导到阳极上的焦斑或目标的电子。在一些配置中，电源可以被配置来以基本相同的电流电平和/或电压电平操作灯丝304、306，尽管可以实现其他配置。灯丝304、306可以取决于期望的配置来串联或并联连接到电源。

图3C是由阴极头300产生的焦斑的示意图。如所提及的，灯丝304和灯丝306朝向公共目标350定向。来自灯丝304的电子束在第一焦斑354处撞击目标350，并且来自灯丝306的电子束在第二焦斑356处撞击目标350。如图所示，焦斑356延伸经过焦斑354。这样，焦斑354完全定位在焦斑356内或基本上定位在焦斑356内。焦斑354和焦斑356形成组合焦斑358。

如所提及的，由灯丝306产生的电子束的截面比由灯丝304产生的电子束的截面更大，因为灯丝306被定位在灯丝槽316之外的距离比灯丝304被定位在灯丝槽314之外的距离更大。特别地，由灯丝306产生的电子束的至少一个截面尺寸大于由灯丝304产生的电子束的对应截面尺寸。尽管灯丝304和306具有基本相同的大小和形状仍是这样。进而，由灯丝306产生的焦斑356的至少一个截面尺寸大于由灯丝304产生的焦斑354的对应截面尺寸。

如所提及的，与灯丝304相比，将灯丝306定位在对应灯丝槽之外更远的位置对于增加由阴极头300发射的总电子可能是有益的。然而，但减少灯丝304延伸出灯丝槽314的距离(或将灯丝304定位在灯丝槽314中更远的位置)可以减少从灯丝304发射的电子或减小目标350上焦斑354的大小(例如，宽度)，并且在一些情况下，这可能降低图像质量，尤其是相对于目标350的焦斑356不与焦斑354重叠的部分(表示为355)。因此，可以选择灯丝304、306从对应灯丝槽314、316延伸出的距离以避免发射的电子和/或目标350上的焦斑354、356的大小的不期望减少。

例如，距离D3与距离D2之间的差可以使得焦斑354覆盖或重叠在焦斑356的面积的70％与99％之间。在另一个实例中，距离D3与距离D2之间的差可以使得焦斑354覆盖或重叠在焦斑356的面积的80％与99％之间。在另一个实例中，距离D3与距离D2之间的差可以使得焦斑354覆盖或重叠在焦斑356的面积的90％与99％之间。

如图3C所示，焦斑354包括宽度W1并且焦斑356包括宽度W2。因为来自灯丝306的电子发射比来自灯丝304的电子发射更宽地展开，所以宽度W2大于宽度W1。焦斑354还包括高度H1，并且焦斑356包括高度H2。高度H1和高度H2的尺寸可以至少部分地取决于对应灯丝304和306的卷绕长度。由于灯丝304和306的卷绕长度基本相等，因此高度H1和高度H2基本相同。尽管如此，仍可以实现其他配置。

组合焦斑358由焦斑354和356的外部尺寸限定。因此，组合焦斑358包括宽度W2和高度H2，因为焦斑354完全定位在焦斑356内或基本上定位在焦斑356内。如图所示，焦斑354在焦斑356内居中。焦斑354和356可以是同心的。

在图3C中，焦斑354、356用矩形表示，所述矩形通常表示相应电子束的电子撞击在目标350上的位置。然而，应当理解的是，一些电子可能偏离电子束并撞击在目标350的其他部分处。此外，在其他配置中，焦斑354、356可以不是基本矩形的，并且可以具有其他形状和大小的焦斑。另外地或可替代地，焦斑354、356可以表示相应电子束在其撞击在目标350上时的尺寸，并且因此可以表示目标350处的电子束的截面。

目标350可以代表图1C的阳极114的目标128。具体地，由于阳极114是旋转阳极并且目标128是环形环，因此目标350表示目标128在给定时刻接收电子束的特定部分。可替代地，目标350可以表示静态阳极上的固定目标。

如所提及的，焦斑354和焦斑356形成组合焦斑358(其由焦斑354和356的外部尺寸限定)。在与由单根灯丝产生的焦斑相比时，使用本文公开的配置可以产生具有更均匀强度的组合焦斑。图3D是将组合焦斑358与由单根灯丝形成的焦斑359进行比较的焦斑强度图。具体地，所述图示出在一个方向上相对于目标上的位置的电子束强度。

如图所示，由单根灯丝形成的焦斑359包括：朝向焦斑边缘定位的峰359a、359b和朝向焦斑中心定位的谷359c。因此，焦斑359未表现出大致均匀的强度，这可能导致较差的X射线成像分辨率。

相反，组合焦斑356表现出更均匀的电子束强度，而没有在电子束分布中表现出主峰或谷。如将结合参考图3C和图3D所解释的，通过将较小焦斑354完全定位在较大焦斑356内可以有助于均匀的射束分布。特别地，焦斑354、356中的任一者或两者可以单独表现出峰和谷，类似于关于焦斑359所示的那些。然而，在电子分布组合时，将较小焦斑354完全定位在较大焦斑356内产生更均匀的强度分布。例如，可由较大焦斑356形成的谷可以基于其大小(例如，近似于谷的大小)和/或位置(例如，基本处于较大焦斑356的中心)来至少部分地由来自较小焦斑354的电子束填充。类似地，可由较小焦斑354形成的谷可以至少部分被来自较大焦斑356的电子束减轻。因此，在组合时，焦斑354、356可以产生具有更均匀电子束强度的组合焦斑358。

此外，在一些情况下，例如由于制造公差而可能难以精确定位从两根灯丝发射的焦斑。因此，可能难以在保持均匀焦斑强度的同时将焦斑定位成彼此并排或重叠。相比之下，将较小焦斑354定位在较大焦斑356内可以有助于补偿由制造公差导致的焦斑大小和位置的变化。因此，尽管存在制造公差，所描述的实施方案仍有助于形成均匀的焦斑。这还可以增加阴极头和X射线管的可靠性。

图4A-4B示出阴极头400的另一个示例性实施方案。图4A是阴极头400的透视图并且图4B是阴极头400的截面视图。阴极头400包括以上相对于阴极头300描述的各方面，并且此类部件用以上相对于图3A-3B描述的相同编号来指示。阴极头400可在图1A-1C和图2的X射线管100中实现。另外地或可替代地，相对于阴极头400描述的任何合适方面可包括在本文描述的其他实施方案中。

阴极头400包括第一灯丝304、第二灯丝306、以及定位在第一灯丝304与第二灯丝306之间的第三灯丝404。灯丝404是由布置成螺线或螺旋配置的线材形成的线圈灯丝。尽管灯丝304和306是基本相同的大小，但是灯丝404比灯丝304、306更小，尽管可以实现其他配置。

阴极头400包括阴极体402，其限定第一灯丝凹槽(在此表示为灯丝槽314)、第二灯丝凹槽(表示为灯丝槽316)和第三灯丝凹槽(实现为灯丝槽406)。灯丝404至少部分地定位在灯丝槽406内。阴极体402还限定第三聚焦凹槽(表示为聚焦槽408)、连同第一聚焦槽310和第二聚焦槽312。灯丝404和灯丝槽406定位在聚焦槽408的内部。

聚焦槽408的大小和形状可以被设定以聚焦和/或引导由灯丝404产生的电子束。灯丝404、灯丝槽406和聚焦槽408可以相对于彼此对齐，使得它们各自共享公共轴线。在一些配置中，公共轴线可以是阴极体402的纵向轴线。灯丝404、灯丝槽406和聚焦槽408可以被定向为朝向与灯丝304和306相同的公共焦斑。

如所提及的，灯丝404可以小于灯丝304、306。灯丝404可以包括比灯丝304和/或灯丝306更小的至少一个尺寸。例如，灯丝404可以包括小于灯丝304和/或灯丝306的对应尺寸的总长度、线圈长度、灯丝直径、线圈直径、或其他尺寸。另外地或可替代地，灯丝404可以在与灯丝304、306不同的电流电平和/或电压电平下操作。因此，由灯丝404产生的焦斑可以是与由灯丝304、306产生的焦斑、或者由灯丝304、306两者产生的组合焦斑不同的大小(例如，小于其的一个或多个尺寸)。

如以上所描述的，灯丝304和306被配置来同时操作并且同时将电子引导到阳极上的目标(例如见图1C)。相比之下，灯丝404可以被配置来独立于灯丝304和306操作。这样，灯丝404可以被配置成在灯丝304和306被去激活时激活，或反之亦然。尽管如此，灯丝404、灯丝槽406和聚焦槽408仍可以被配置来在与由灯丝304和306形成的焦斑相同或相似的区域中形成目标上的焦斑。因此，灯丝304、306、404、灯丝槽314、316、406和聚焦槽310、312、408朝向公共目标定向。具体地，聚焦槽310、312可以朝向公共目标成角度，使得来自灯丝304、306和404的电子束通常被引导在公共目标处。

电源可以电耦合到灯丝304、灯丝306和灯丝404。电源可以同时将电流引导到灯丝304、306，使得灯丝304、306同时产生被引导到阳极上的焦斑或目标的电子。电源可以独立于灯丝304、306而将电流引导到灯丝404。使得灯丝404在灯丝304、306未被激活时产生电子，并且反之亦然。在一些配置中，电源可以被配置来在与灯丝404不同的电流电平和/或电压电平下操作灯丝304、306。

在其他配置中，所有三根灯丝304、306和404可以同时操作。在此类配置中，电源可以同时将电流引导到灯丝304、306、404，使得灯丝304、306、404同时产生被引导到阳极上的焦斑或目标的电子。在此类配置中，所有三根灯丝304、306、404可以是基本相同的大小和形状，尽管可以实现其他配置。灯丝304、306、404可以取决于期望的配置来串联或并联连接到电源。

图5A-5C示出阴极头500的另一个示例性实施方案。图5A是阴极头500的顶部透视图，图5B是阴极头500的底部透视图，并且图5C是阴极头500的截面视图。阴极头500包括与以上相对于阴极头300和400描述的方面类似的方面，并且使用类似的数字来指示类似的部件。相对于阴极头300和400描述的任何合适方面可以相对于阴极头500应用。另外地或可替代地，相对于阴极头500描述的任何合适方面可以包括在本文描述的其他实施方案中。

如图所示，阴极头500包括阴极体502、第一灯丝504和第二灯丝506。在所示的配置中，灯丝504和506是由布置成螺线或螺旋配置的线材形成的线圈灯丝。灯丝504和506具有基本上相同的大小并且彼此间隔开。在其他配置中，灯丝504和506可具有不同的大小。

阴极体502限定第一灯丝凹槽(表示为灯丝槽514)和第二灯丝凹槽(表示为灯丝槽516)。灯丝504至少部分地定位在灯丝槽514内，并且第二灯丝506至少部分地定位在灯丝槽516内。阴极体502还限定第一聚焦凹槽(表示为聚焦槽510)和第二聚焦凹槽(表示为聚焦槽512)。灯丝504和灯丝槽514定位在聚焦槽510的内部，并且灯丝506和灯丝槽516定位在聚焦槽512的内部。第一聚焦槽510的大小和形状可以被设定以使由灯丝504产生的电子束聚焦，并且第二聚焦槽512的大小和形状可以被设定以使由灯丝506产生的电子束聚焦。另外地或可替代地，第一聚焦槽510的大小和形状可以被设定以便将灯丝504所产生的电子束引导到目标，并且第二聚焦槽512的大小和形状可以被设定以便将灯丝506所产生的电子束引导到目标。

在一些配置中，灯丝504、灯丝槽514和聚焦槽510可以相对于彼此对齐，使得它们各自共享公共轴线。类似地，灯丝506、灯丝槽516和聚焦槽512可以相对于彼此对齐，使得它们各自共享第二公共轴线。在其他配置中，灯丝504、灯丝槽514、聚焦槽510、灯丝506、灯丝槽516和聚焦槽512可以不对齐并且可能以其他合适配置定向。

在图5A-5B所示的配置中，灯丝504和506彼此间隔开并且被配置来同时操作并且同时将电子引导到阳极上的目标(例如见图1C)。灯丝504、506、灯丝槽514、516和聚焦槽510、512朝向公共目标定向。具体地，聚焦槽510可以朝向公共目标相对于聚焦槽512成角度，使得来自灯丝504的电子束和来自灯丝506的电子束大体在公共目标处相交。类似地，灯丝槽514可以相对于灯丝槽516成角度，使得来自灯丝504的电子束和来自灯丝506的电子束被引导到公共目标。以上描述了关于朝向公共目标的取向的附加细节(见图3A-3B的描述)。

如以上提及的，灯丝504至少部分地定位在灯丝槽514内，并且第二灯丝506至少部分地定位在灯丝槽516内。如图5C所示，灯丝506从灯丝槽516延伸出的距离比灯丝504从灯丝槽514延伸出的距离更大。在此类配置中，灯丝506上的发射电子的表面积大于灯丝504上的发射电子的表面积，尽管灯丝504、506的大小基本相同。因此，灯丝506产生的电子束的截面比灯丝504产生的电子束的截面更大。具体地，由灯丝506产生的电子束比由灯丝产生的电子束更宽或更加展开。进而，灯丝506在目标上产生的焦斑可以大于由灯丝504产生的焦斑。以上描述了关于灯丝相对于灯丝槽的定位的附加细节(见图3A-3B的描述)。

阴极体502限定阴极面503。与图3A-3B中所示的平板阴极面303相比，阴极面503不沿着单个平面延伸。而实际上，阴极面503包括第一成角度部分503a和第二成角度部分503b。成角度部分503a可以横向于或基本上垂直于纵向轴线延伸，所述纵向轴线延伸穿过灯丝504、灯丝槽514和聚焦槽510。成角度部分503b可以横向于或基本上垂直于纵向轴线延伸，所述纵向轴线延伸穿过灯丝506、灯丝槽516和聚焦槽512。

在一些配置中，阴极头500可以包括聚焦和/或转向结构(通常称为“聚焦结构”)。所述“聚焦”可提供所需的焦斑形状和大小，并且所述“转向”可改变焦斑在阳极目标上的定位。聚焦结构可以至少部分地围绕灯丝504、506并且可以通过对电子束施加电场和/或空间限制来使由灯丝504、506发射的电子束聚焦和/或转向。

在所示的配置中，聚焦结构包括聚焦栅格540，其包括第一栅格构件542、第二栅格构件544和第三栅格构件546。第一栅格构件542和第二栅格构件544的组合形成第一聚焦栅格对，并且第二栅格构件544和第三栅格构件546的组合形成第二聚焦栅格对。如图5C最佳所示，第一栅格构件542和第二栅格构件544包括定位在其间的灯丝504，并且第三栅格构件546和第二栅格构件544包括定位在其间的灯丝506。聚焦栅格540可以被配置来接收栅格电压以便使由灯丝504、506发射的电子聚焦。具体地，聚焦栅格540可以在垂直于射束路径的一个方向上使电子束聚焦，和/或在垂直于射束路径的相同方向上使电子束转向。栅格构件542、544、546的电压可以被调制以便提供具有给定尺寸的射束。具体地，可以调制每根线圈灯丝的两个栅格构件之间的电压差以改变电子束的一个或多个截面尺寸。

另外地或可替代地，聚焦结构可以包括第二聚焦栅格520。聚焦栅格520可以包括对应于每根灯丝504、506的聚焦片对。灯丝504可以定位在由第一片522和第二片524形成的第一片对之间。灯丝506可以定位在由第三片526和第四片526形成的第一片对之间。聚焦栅格520可以被配置来接收栅格电压以便使由灯丝504、506发射的电子聚焦。聚焦片522、524、526和528可以形成聚焦栅格对，并且可以接收电压差以便在与聚焦栅格540正交的方向上使电子束聚焦和/或转向。聚焦片522、524、526和528的电压可以被调制以便提供具有给定尺寸的射束。具体地，可以调制每根线圈灯丝的两个片之间的电压差以改变电子束的一个或多个截面尺寸。在其他配置中，聚焦片522、524、526和528可以对对应的电子束施加空间限制，而不是静电地提供聚焦和/或转向。

在一些情况下，聚焦栅格520和/或聚焦栅格540可用于通过提供足够大的电压来“切断”电子束以防止电子束到达目标和/或焦斑。“切断”电子束可用于控制患者或对象在X射线扫描期间接收的总X射线的量。例如，切断电子束可用于限制患者或对象在扫描期间接收的X射线的量。例如，这在患者的心脏扫描期间可能是有用的。因此，聚焦栅格520和/或聚焦栅格540可以用于通过切断来自灯丝504、506的电子束来控制来自X射线管的X射线发射。聚焦栅格520和/或聚焦栅格540可以用于聚焦、引导和/或切断两根灯丝504、506的电子束。有利地，相同聚焦结构可以用于聚焦、引导和/或切断两根灯丝504、506的电子束。

在两根灯丝同时操作的配置中，可能更容易实现并使用聚焦结构来使电子束聚焦和/或转向。特别地，每根灯丝可能需要更少的电流和/或电压以产生具有更大电子强度的焦斑，因为来自两根灯丝的电子聚集。由于灯丝在更低的电流电平和电压电平下操作，因此在聚焦栅格中可能需要更小的电压以使电子束充分地聚焦和/或转向。类似地，可能需要更低的电压以“切断”电子束。相比之下，在使用更大灯丝或者将更大电流或电压施加到灯丝的配置中，可能需要更大的栅极电压以使电子束聚焦和/或转向。此外，当同时操作两根类似或相同的灯丝时，可以使用单个栅格电压来使两个电子束聚焦和/或转向。相比之下，不同大小的灯丝可以各自使用单独的栅格电压。在一些情况下，同时使用多个发射器允许栅格部件(例如，栅格化表面)适当地足够接近发射器以便按照期望方式影响所产生的电子束。

本文描述的实施方案可以用任何合适的聚焦结构(诸如空间、磁性、静电或其组合)来实现。所描述的实施方案可以使用单个静电聚焦栅格或多栅格配置(例如，双栅格)来实现。在其他配置中，实施方案可以不包括静电聚焦，并且可以依赖于其他合适的聚焦结构(诸如空间和/或磁性)。尽管在所示的配置中，聚焦结构包括两个聚焦栅格，但在其他配置中可以仅包括一个聚焦栅格。另外地或可替代地，可以在阴极头300和400中实现任何合适的聚焦结构(诸如本文所述的那些)。

如图5B中最佳所示，阴极头500可以包括电耦合装置530a、530b、530c和530d。电源可以通过电耦合装置530a-d来电耦合到灯丝504和灯丝506。特别地，电耦合装置530a-d可以延伸穿过阴极体502以耦合灯丝504、506。每根灯丝504、506可以包括对应的电耦合装置对。例如，电耦合装置530a和530b可以对应于灯丝504，并且电耦合装置530c和530d可以对应于灯丝506。虽然未示出，但是可以提供电耦合装置以电耦合聚焦结构。此外，尽管相对于阴极头400和500未示出电耦合装置，但应当理解的是，阴极头400和500通常也包括合适的电耦合装置。

电源可以同时将电流引导到灯丝504、506，使得灯丝504、506同时产生被引导到阳极上的焦斑或目标的电子。在一些配置中，电源可以被配置来以基本相同的电流电平和/或电压电平操作灯丝504、506，尽管可以实现其他配置。灯丝504、506可以取决于期望的配置来串联或并联连接到电源。

图6A-6C示出阴极头600的另一个示例性实施方案。图6A是阴极头600的顶部透视图，图6B是阴极头600的底部透视图，并且图6C是阴极头600的截面视图。阴极头600包括以上相对于阴极头500描述的各方面，并且此类部件用以上相对于图5A-5C描述的相同编号来指示。阴极头600可在图1A-1C和图2的X射线管100中实现。另外地或可替代地，相对于阴极头600描述的任何合适方面可包括在本文描述的其他实施方案中。

阴极头600包括第一灯丝504、第二灯丝506、以及定位在第一灯丝504与第二灯丝506之间的第三灯丝604。灯丝604是由布置成螺线或螺旋形配置的线材形成的线圈灯丝。尽管灯丝504和506是基本相同的大小，但是灯丝604比灯丝504、506更小，尽管可以实现其他配置。

阴极头600包括阴极体602，其限定第一灯丝凹槽(表示为灯丝槽514)、第二灯丝凹槽(表示为灯丝槽516)和第三灯丝凹槽(表示为灯丝槽606)。灯丝604至少部分地定位在灯丝槽606内。阴极体602还限定第三聚焦凹槽(表示为聚焦槽608)、连同第一聚焦凹槽和第二聚焦凹槽(表示为聚焦槽510和512)。灯丝604和灯丝槽606定位在聚焦槽608的内部。

聚焦槽608的大小和形状可以被设定以聚焦和/或引导由灯丝604产生的电子束。灯丝604、灯丝槽606和聚焦槽608可以相对于彼此对齐，使得它们各自共享公共轴线。在一些配置中，公共轴线可以是阴极体602的纵向轴线。灯丝604、灯丝槽606和聚焦槽608可以被定向为朝向与灯丝504和506相同的公共焦斑。

如所提及的，灯丝604可以小于灯丝504、506。灯丝604可以包括比灯丝504和/或灯丝506更小的至少一个尺寸。例如，灯丝604可以包括小于灯丝504和/或灯丝506的对应尺寸的总长度、线圈长度、灯丝直径、线圈直径、或其他尺寸。另外地或可替代地，灯丝604可以在与灯丝504、506不同的电流电平和/或电压电平下操作。因此，由灯丝604产生的焦斑可以是与由灯丝504、506产生的焦斑、或者由灯丝504、506两者产生的组合焦斑不同的大小(例如，小于其的一个或多个尺寸)。

如以上所描述的，灯丝504和506被配置来同时操作并且同时将电子引导到阳极上的目标(例如见图1C)。相比之下，灯丝604可以被配置来独立于灯丝504和506操作。这样，灯丝604可以被配置成在灯丝504和506被去激活时激活，或反之亦然。尽管如此，灯丝604、灯丝槽506和聚焦槽508仍可以被配置来在与由灯丝504和506形成的焦斑相同或相似的区域中形成目标上的焦斑。因此，灯丝504、506、604、灯丝槽514、516、606和聚焦槽510、512、608朝向公共目标定向。具体地，聚焦槽510、512可以朝向公共目标成角度，使得来自灯丝504、506和604的电子束通常被引导在公共目标处。

阴极头600可以包括聚焦结构。聚焦结构可以至少部分地围绕灯丝504、506、604并且可以通过对电子束施加电场和/或空间限制来使由灯丝504、506、604发射的电子束聚焦和/或转向。

在所示的配置中，聚焦结构包括聚焦栅格640，其包括第一栅格构件642、第二栅格构件644、第三栅格构件645和第四栅格构件646。第一栅格构件642和第二栅格构件644的组合形成第一聚焦栅格对，第二格栅构件644和第三格栅构件645的组合形成第二聚焦栅格对，并且第二栅格构件645和第三栅格构件646的组合形成第三聚焦栅格对。

如图6C所示，第一栅格构件642和第二栅格构件644包括定位在其间的灯丝504，第二栅格构件644和第三栅格构件包括定位在其间的灯丝604，并且第三栅格构件645和第四栅格构件646包括定位在其间的灯丝506。聚焦栅格640可以被配置来接收栅格电压以便使由灯丝504、506、604发射的电子聚焦。具体地，聚焦栅格640可以在垂直于射束路径的一个方向上使电子束聚焦，和/或在垂直于射束路径的相同方向上使电子束转向。栅格构件642、644、645和646的电压可以被调制以便提供具有给定尺寸的射束。具体地，可以调制每根线圈灯丝的两个栅格构件之间的电压差以改变电子束的一个或多个截面尺寸。

另外地或可替代地，聚焦结构可以包括第二聚焦栅格620。聚焦栅格620可以包括对应于每根灯丝504、506、604的聚焦片对。特别地，如上所述，聚焦栅格620可以包括由第一片522、第二片524、第三片526和第四片528形成的聚焦片对。此外，聚焦栅格620包括由灯丝604定位在其间的第五片640和第六片642形成的第三片对。

聚焦栅格620可以被配置来接收栅格电压以便使由灯丝504、506、604发射的电子聚焦。如以上相对于聚焦栅格520描述的，聚焦片522、524、526、528、640和642可以形成聚焦栅格对并且可以接收电压差以便使电子束聚焦和/或转向。

聚焦栅格620和/或聚焦栅格640可以用于以如上面相对于聚焦栅格520、540描述的方式聚焦、引导和/或切断所有三根灯丝504、506和604的电子束。在一些配置中，在两根灯丝504、506操作时可以使用一个栅格电压，并且在一根灯丝604操作时可以使用不同的栅格电压。此外，可以使用一个切断电压来切断两根灯丝504、506的电子束，并且可以使用不同的切断电压来切断一根灯丝604的电子束。有利地，相同聚焦结构可以用于聚焦、引导和/或切断所有三根灯丝504、506和604的电子束。

本文描述的实施方案可以用任何合适的聚焦结构(诸如磁性、静电或其组合)来实现。所描述的实施方案可以使用单个静电聚焦栅格或多栅格配置(例如，双栅格)来实现。尽管在所示的配置中，聚焦结构包括两个聚焦栅格，但在其他配置中可以仅包括一个聚焦栅格或另一个聚焦栅格。另外地或可替代地，可以在阴极头300、400和500中实现任何合适的聚焦结构(诸如本文所述的那些)。

如图6B中最佳所示，除了电耦合装置530a-d之外，阴极头500还可以包括电耦合装置530e和530f。电耦合装置530e-f可以延伸穿过阴极体以耦合灯丝604。电源可以通过电耦合装置530a-e来电耦合到灯丝504、灯丝506和灯丝604。电源可以同时将电流引导到灯丝504、506，使得灯丝504、506同时产生被引导到阳极上的焦斑或目标的电子。电源可以独立于灯丝504、506而将电流引导到灯丝604，使得灯丝604在灯丝504、506未被激活时产生电子，并且反之亦然。在一些配置中，电源可以被配置来在与灯丝604不同的电流电平和/或电压电平下操作灯丝504、506。虽然未示出，但是可以提供电耦合装置以电耦合聚焦结构。

在其他配置中，所有三根灯丝504、506和604可以同时操作。在此类配置中，电源可以同时将电流引导到灯丝504、506、604，使得灯丝504、506、604同时产生被引导到阳极上的焦斑或目标的电子。在此类配置中，所有三根灯丝504、506、604可以是基本相同的大小和形状，尽管可以实现其他配置。灯丝504、506、604可以取决于期望的配置来串联或并联连接到电源。

在一个实施方案中，用于X射线管(100)的阴极(300、400、500、600)包括第一电子发射器(304、504)、第二电子发射器(306、506)和阴极体(302、402、502、602)。第二电子发射器(306、506)与第一电子发射器(304、504)间隔开。阴极体(302、402、502、602)限定第一凹槽(314、514)和第二凹槽(316、516)。第一凹槽(314、514)包括至少部分地定位在其中的第一电子发射器(304、504)，并且第二凹槽(316、516)包括至少部分地定位在其中的第二电子发射器(306、506)。第二电子发射器(306、506)从第二凹槽(316、516)延伸出的距离比第一电子发射器(304、504)从第一凹槽(314、514)延伸出的距离更大。第一电子发射器(304、504)和第二电子发射器(306、506)可以被配置来同时将电子引导到阳极(114)上的目标(128)。

在一些方面中，第一电子发射器(304、504)从第一凹槽(314、514)延伸出第一距离，并且第二电子发射器(306、506)从第二凹槽(316、516)延伸出第二距离，并且第一距离与第二距离之间的差在5微米与25微米之间，或者第一距离与第二距离之间的差大于阴极头(300)的制造公差。

在另一个方面中，第一电子发射器(304、504)被配置来在目标(128)上产生第一焦斑并且第二电子发射器(306、506)被配置来在目标(128)上产生第二焦斑，并且第一焦斑定位在第二焦斑内。在又另一个方面中，第二焦斑大于第一焦斑。在另外的方面中，第一焦斑重叠在第二焦斑的面积的70％与99％之间。

在又另一个方面中，第一电子发射器(304、504)和第二电子发射器(306、506)是基本相同的大小。在另外的方面中，第一电子发射器(304、504)被配置来产生第一电子束并且第二电子发射器(306、506)被配置来产生第二电子束，并且在目标(128)处第二电子束的截面大于第一电子束的截面。

在另外的方面中，阴极体(302、402、502、602)进一步限定第三凹槽(310、510)和第四凹槽(312、512)。第一凹槽(314、514)定位在第三凹槽(310、510)内并且第二凹槽(316、516)定位在第四凹槽(312、512)内。第三凹槽(310、510)的大小和形状被设定成将电子从第一电子发射器(304、504)引导到目标(128)，并且第四凹槽(312、512)的大小和形状被设定成将电子从第二电子发射器(306、506)引导到目标(128)。

另外的方面包括电耦合到第一电子发射器(304、504)和第二电子发射器(306、506)的电源。电源被配置来同时将电流引导到第一电子发射器(304、504)和第二电子发射器(306、506)，使得第一电子发射器(304、504)和第二电子发射器(306、506)同时产生被引导到阳极(114)上的焦斑的电子。

在另外的方面中，第一电子发射器(304、504)和第二电子发射器(306、506)朝向阳极(114)上的目标(128)成角度。

另外的方面包括至少部分地围绕第一电子发射器(304、504)和第二电子发射器(306、506)的聚焦结构。聚焦结构被配置来接收栅格电压以使由第一电子发射器(304、504)和第二电子发射器(306、506)发射的电子聚焦。

另外的方面包括定位在第一电子发射器(304、504)与第二电子发射器(306、506)之间的第三电子发射器(404、604)。在一些方面中，第三电子发射器(404、604)包括小于第一电子发射器(304、504)或第二电子发射器(306、506)的至少一个尺寸。

在另一个实施方案中，用于X射线管(100)的阴极(300、400、500、600)包括第一电子发射器(304、504)和第二电子发射器(306、506)。第一电子发射器(304、504)被定向以便在阳极(114)的目标(128)上产生第一焦斑。第二电子发射器(306、506)与第一电子发射器(304、504)间隔开，并且被定向以便在阳极(114)的目标(128)上产生第二焦斑。第一焦斑定位在第二焦斑内，并且第二焦斑大于第一焦斑。

在一些方面中，第一电子发射器(304、504)和第二电子发射器(306、506)是基本相同的大小。

另外的方面包括被配置来在施加足够大的电压时防止电子到达第一焦斑或第二焦斑的聚焦栅格(520、540、620、640)。

在又一个实施方案中，X射线管(100)包括阳极(114)和阴极(300、400、500、600)。阳极(114)包括目标(128)。阴极(300、400、500、600)与阳极(114)间隔开。阴极(300、400、500、600)包括第一电子发射器(304、504)、第二电子发射器(306、506)和阴极体(302、402、502、602)。第一电子发射器(304、504)朝向阳极(114)的目标(128)定向。第二电子发射器(306、506)与第一电子发射器(304、504)间隔开并且朝向阳极(114)的目标(128)定向。阴极体(302、402、502、602)限定第一凹槽(314、514)和第二凹槽(316、516)。第一凹槽(314、514)包括至少部分地定位在其中的第一电子发射器(304、504)，并且第二凹槽(316、516)包括至少部分地定位在其中的第二电子发射器(306、506)。第一电子发射器(304、504)从第一凹槽(314、514)延伸出第一距离，第二电子发射器(306、506)从第二凹槽(316、516)延伸出第二距离，并且第二距离大于第一距离。

另外的方面包括电耦合到第一电子发射器(304、504)和第二电子发射器(306、506)的电源，所述电源用于同时将电流引导到第一电子发射器(304、504)和第二电子发射器(306、506)，使得第一电子发射器(304、504)和第二电子发射器(306、506)同时产生被引导到阳极(114)的目标(128)的电子。

在另外的方面中，第一电子发射器(304、504)被配置来在目标(128)上产生第一焦斑，并且第二电子发射器(306、506)被配置来在目标(128)上产生第二焦斑。第二焦斑大于第一焦斑并且第一焦斑完全定位在第二焦斑内。在另外的方面中，第一电子发射器(304、504)和第二电子发射器(306、506)是基本相同的大小。

在本说明书和权利要求中使用的术语和词语不限于书面意义，而仅用于使得能够清楚和一致地理解本公开。应当理解，除非上下文明确地另外规定，否则单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括多个指示物。因此，例如提及“一个部件表面”包括提及一个或多个此类表面。

术语“基本上”意味着无需精确地达到所列举的特性、参数或值，但在不妨碍该特性旨在提供的效果的量内，可以出现偏差或变动，包括例如容限、测量误差、测量准确度限制以及本领域的技术人员已知的其他因素。

在不脱离本发明的精神或基本特征的情况下，可以用其他形式来实施本公开的各方面。所描述的方面在各方面都被视为说明性而不是限制性的。要求保护的主题由随附权利要求书而不是由前文的描述来指示。处于权利要求书的等效意义和范围内的所有改变都应涵盖在权利要求书的范围中。

Claims (20)

1.一种用于X射线管的阴极，所述阴极包括：

第一电子发射器；

与所述第一电子发射器间隔开的第二电子发射器；以及

阴极体，其限定第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽具有至少部分地定位在其中的所述第一电子发射器，并且所述第二凹槽具有至少部分地定位在其中的所述第二电子发射器，其中所述第二电子发射器从所述第二凹槽延伸出的距离比所述第一电子发射器从所述第一凹槽延伸出的距离更大。

2.根据权利要求1所述的阴极，其中所述第一电子发射器和所述第二电子发射器被配置来同时将电子引导到阳极上的目标。

3.根据权利要求1所述的阴极，其中所述第一电子发射器从所述第一凹槽延伸出第一距离并且所述第二电子发射器从所述第二凹槽延伸出第二距离，并且所述第一距离与所述第二距离之间的差大于所述阴极的制造公差。

4.根据权利要求1所述的阴极，其中所述第一电子发射器被配置来在所述目标上产生第一焦斑并且所述第二电子发射器被配置来在所述目标上产生第二焦斑，并且所述第一焦斑定位在所述第二焦斑内。

5.根据权利要求4所述的阴极，其中所述第二焦斑大于所述第一焦斑。

6.根据权利要求4所述的阴极，其中所述第一焦斑重叠在所述第二焦斑的面积的70％与99％之间。

7.根据权利要求1所述的阴极，其中所述第一电子发射器和所述第二电子发射器是基本相同的大小。

8.根据权利要求1所述的阴极，其中所述第一电子发射器被配置来产生第一电子束并且所述第二电子发射器被配置来产生第二电子束，并且在所述目标处所述第二电子束的截面大于所述第一电子束的截面。

9.根据权利要求1所述的阴极，其中所述阴极体进一步限定第三凹槽和第四凹槽，所述第一凹槽定位在所述第三凹槽内并且所述第二凹槽定位在所述第四凹槽内，所述第三凹槽的大小和形状被设定成将电子从所述第一电子发射器引导到所述目标，并且所述第四凹槽的大小和形状被设定成将电子从所述第二电子发射器引导到所述目标。

10.根据权利要求1所述的阴极，其还包括电耦合到所述第一电子发射器和所述第二电子发射器的电源，所述电源被配置来同时将电流引导到所述第一电子发射器和所述第二电子发射器，使得所述第一电子发射器和所述第二电子发射器同时产生被引导到所述阳极上的所述焦斑的所述电子。

11.根据权利要求1所述的阴极，其中所述第一电子发射器和所述第二电子发射器朝向所述阳极上的所述目标成角度。

12.根据权利要求1所述的阴极，其还包括至少部分地围绕所述第一电子发射器和所述第二电子发射器的聚焦结构，所述聚焦结构被配置来接收栅格电压以使由所述第一电子发射器和所述第二电子发射器发射的电子聚焦。

13.根据权利要求1所述的阴极，其还包括定位在所述第一电子发射器与所述第二电子发射器之间的第三电子发射器。

14.根据权利要求13所述的阴极，其中所述第三电子发射器包括小于所述第一电子发射器或所述第二电子发射器的至少一个尺寸。

15.一种用于X射线管的阴极，所述阴极包括：

第一电子发射器，其被定向以便在阳极的目标上产生第一焦斑；以及

与所述第一电子发射器间隔开的第二电子发射器，所述第二电子发射器被定向以便在所述阳极的所述目标上产生第二焦斑；

其中所述第一焦斑定位在所述第二焦斑内，并且所述第二焦斑大于所述第一焦斑。

16.根据权利要求15所述的阴极，其中所述第一电子发射器和所述第二电子发射器是基本相同的大小。

17.根据权利要求15所述的阴极，其还包括聚焦栅格，所述聚焦栅格被配置来在施加足够大的电压时防止电子到达所述第一焦斑或所述第二焦斑。

18.一种X射线管，其包括：

包括目标的阳极；

与所述阳极间隔开的阴极，所述阴极包括：

第一电子发射器，所述第一电子发射器朝向所述阳极的所述目标定向；

与所述第一电子发射器间隔开的第二电子发射器，所述第二电子发射器朝向所述阳极的所述目标定向；以及

阴极体，所述阴极体限定第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽具有至少部分地定位在其中的所述第一电子发射器，并且所述第二凹槽具有至少部分地定位在其中的所述第二电子发射器，所述第一电子发射器从所述第一凹槽延伸出第一距离，所述第二电子发射器从所述第二凹槽延伸出第二距离，其中所述第二距离大于所述第一距离。

19.根据权利要求18所述的X射线管，其还包括电耦合到所述第一电子发射器和所述第二电子发射器的电源，所述电源用于同时将电流引导到所述第一电子发射器和所述第二电子发射器，使得所述第一电子发射器和所述第二电子发射器同时产生被引导到所述阳极的所述目标的电子。

20.根据权利要求18所述的X射线管，其中所述第一电子发射器被配置来在所述目标上产生第一焦斑并且所述第二电子发射器被配置来在所述目标上产生第二焦斑，所述第二焦斑大于所述第一焦斑，所述第一焦斑完全定位在所述第二焦斑内，并且所述第一电子发射器和所述第二电子发射器是基本相同的大小。