CN109935509A - 多焦点x射线管和多焦点x射线源 - Google Patents

Abstract

提供一种多焦点X射线管和多焦点X射线源。多焦点X射线管包括：壳体，在壳体上设有多个引出窗口，在每个引出窗口上设置有对壳体进行密封的窗体；阴极，阴极位于壳体内并且从多个位置分别引出电子束流；以及阳极，阳极位于壳体内并具有多个靶点，每个靶点接收相应电子束流的轰击并产生X射线束。引出窗口设置成使得通过多个窗体引出所述X射线管的多个X射线束在位于射线管外的共同的平面上的辐射野大致重合。在包括这种多焦点X射线管的辐射成像系统中，可以只在辐射野所在的区域内设置X射线探测器，减少了探测器的数量，降低了辐射成像系统复杂性和制造成本，却可以实现多视角快速成像。

Description

多焦点X射线管和多焦点X射线源

技术领域

本发明的实施例涉及一种X射线管，特别是，涉及一种可以发出多束X射线的多焦点X射线管和包括这种多焦点X射线管的多焦点X射线源。

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。产生X射线的装置称为X射线源，通常由X射线管、电源与控制系统、冷却及屏蔽等辅助装置构成。X射线管包含阴极、阳极和壳体三个主要部分。阴极产生电子束流，电子束流被阴极与阳极之间的高压电场加速，并撞击阳极靶点，从而产生X射线。

X射线需要从壳体上的某个位置引出，通常将该位置称为引出窗口。X射线具有很强的穿透能力，几乎可以穿透自然界的各种物质，但是其穿透能力除与其本身的能量有关外，还与其所穿透物质的质量厚度相关，即质量厚度越小的物体对X射线的阻挡越小。为了更好地引出X射线，通常将引出窗口的厚度最大程度地减小，但是X射线管是一个密封的高真空腔体，引出窗口处要承受至少一个大气压力，所以通常将引出窗口设计成很小的圆形或者方形。

还研发了一种多焦点X射线源，多焦点射线源包括壳体、设置在壳体中的阴极和阳极。阴极被构造成从多个位置分别独立产生电子束流；阳极被构造成与阴极对准以从多个靶点产生多束X射线。在这些多焦点X射线源中，由于阳极的多个靶点呈直线排列，使得所产生多个X射线束的中心轴线彼此不同，多个X射线束具有不同的辐射野。

发明内容

本发明的实施例所要解决的技术问题在于，提供一种多焦点X射线管和多焦点X射线源，可以使阳极上的多个靶点产生的多个X射线束引出到位于壳体外部的同一辐射野中。

根据本发明的一个方面的实施例，提供一种多焦点X射线管，包括：壳体，在所述壳体上设有多个引出窗口，在每个所述引出窗口上设置有对所述壳体进行密封的窗体；阴极，所述阴极位于壳体内并且被构造成从多个位置分别引出电子束流；以及阳极，所述阳极位于壳体内并具有多个靶点，每个靶点接收相应电子束流的轰击并产生X射线束。其中所述引出窗口设置成使得通过所述多个窗体引出所述X射线管的多个所述X射线束在位于所述射线管外的共同的平面上的辐射野大致重合。

根据本发明的一种实施例的多焦点X射线管，每个所述引出窗口的中心都位于相应的靶点与辐射野的中心之间的连线上。

根据本发明的一种实施例的多焦点X射线管，多个所述靶点呈直线布置。

根据本发明的一种实施例的多焦点X射线管，每个所述引出窗口的形状被构造成其边缘位于相应焦点与辐射野的边缘之间的连线上。

根据本发明的一种实施例的多焦点X射线管，每个所述引出窗口的横截面的形状具有大致的方形或者圆形。

根据本发明的另一方面的实施例，提供一种多焦点X射线管，包括：壳体，所述壳体上设有至少一个引出窗口，在所述引出窗口上设置有对所述壳体进行密封的窗体；阴极，所述阴极位于壳体内并且被构造成从多个位置分别引出电子束流；阳极，所述阳极位于壳体内并具有多个靶点，每个靶点接收相应电子束流的轰击并产生X射线束；以及准直器，安装在所述壳体上，并设有分别与所述靶点对应的多个准直窗口，所述准直窗口设置成使得所述X射线管的多个所述X射线束通过多个所述准直窗口后，在位于所述射线管外的共同的平面上的辐射野大致重合。

根据本发明的一种实施例的多焦点X射线管，所述准直器由钨、铅、含钨复合材料、含铅复合材料、铀、钢、以及对X射线阻挡特性的材料中的一种或多种制成。

根据本发明的一种实施例的多焦点X射线管，所述准直器采用焊接、烧结或压接的方式被固定至壳体。

根据本发明的一种实施例的多焦点X射线管，所述准直器位于所述壳体的内侧，所述X射线束依次通过多个所述准直窗口和所述窗体引出所述X射线管。

根据本发明的一种实施例的多焦点X射线管，所述准直器位于所述壳体的外侧，所述X射线束依次通过所述窗体引出所述X射线管并通过所述准直窗口。

根据本发明的一种实施例的多焦点X射线管，多个所述靶点呈直线布置。

根据本发明的一种实施例的多焦点X射线管，多个所述靶点布置在一个圆周上或者布置在一个圆周的一段弧上。

根据本发明的一种实施例的多焦点X射线管，每个所述准直窗口的中心位于相应的靶点与辐射野的中心之间的连线上。

根据本发明的一种实施例的多焦点X射线管，每个所述准直窗口形状被构造成其边缘位于相应靶点与辐射野的边缘之间的连线上。

根据本发明的一种实施例的多焦点X射线管，每个所述准直窗口的横截面的形状具有大致的方形或者圆形。

根据本发明的一种实施例的多焦点X射线管，所述准直器覆盖在所述窗体上，使得所述窗体位于所述准直器和壳体之间。

根据本发明的一种实施例的多焦点X射线管，所述窗体和准直器通过连接组件被固定至所述壳体，所述连接组件包括：环形的压板，被构造成将所述窗体和准直器的周边压合在所述壳体上；紧固件，在所述窗体和准直器的外围穿过所述压板，以将所述压板固定在所述壳体上；以及密封圈，设置在所述壳体和所述窗体的周边之间。

根据本发明的一种实施例的多焦点X射线管，所述壳体由金属、陶瓷或者玻璃制成，所述窗体由选自钛箔、铜箔、铝箔、铍箔、不锈钢箔组成的组中的一种的金属箔制成、或者由陶瓷片、玻璃片或者石英片组成的组中的一种的非金属箔制成。

根据本发明的一种实施例的多焦点X射线管，所述平面(P)与引出窗口所在的壳体的侧壁平面大致平行，并且所述平面与所述侧壁之间的距离在0.1m以上，优选地，为0.2m至2m。

根据本发明的一种实施例的多焦点X射线管，所述阳极的各个靶点具有相对独立的焦点平面，每个焦点平面与由对应的电子束流入射轴线和该靶点与辐射野的中心之间的连线构成的平面垂直。

根据本发明的一种实施例的多焦点X射线管，所述阴极为各自独立的多个，具有与焦点平面数量相同的数量，且与靶点平面相对布置。

根据本发明的一种实施例的多焦点X射线管，每个所述阳极及其焦平面独立地安装在所述壳体上。

根据本发明的一种实施例的多焦点X射线管，每个所述阳极及其焦平面独立地安装在支撑架上，所述支撑架安装在所述壳体上。

根据本发明的再一方面的实施例，提供一种多焦点X射线源，包括：前述任一实施例所述的多焦点X射线管；阳极控制器，连接所述阳极并提供阳极高压；以及阴极控制器，连接至所述阴极并控制阴极产生向各个靶点位置发射的电子束流。

根据本发明的一种实施例的多焦点X射线源还包括：阳极冷却装置，被构造成控制所述阳极在工作时的温度；以及屏蔽装置，被构造成屏蔽非辐射束方向的X射线。

根据本发明的上述工作实施例的多焦点X射线管和多焦点X射线源，由于所有X射线束在所述中心点所在平面上的辐射野大致重合。这样，在包括这种多焦点X射线管的辐射成像系统中，可以只在辐射野所在的区域内设置X射线探测器，减少了探测器的数量，降低了辐射成像系统复杂性和制造成本，却可以实现多视角快速成像。

附图说明

本发明的这些和/或其他方面和优点从下面结合附图对优选实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是示出根据本发明的一种示例性实施例的多焦点X射线管的立体示意图；

图2是示出图1所示的多焦点X射线管的俯视图；

图3是示出根据本发明的另一种示例性实施例的多焦点X射线管的俯视图；

图4是示出根据本发明的另一种示例性实施例的多焦点X射线管的俯视图；

图5是示出图4所示的多焦点X射线管中准直器和窗体在壳体上的一种安装方式的剖视图；

图6是示出根据本发明的另一种示例性实施例的多焦点X射线管的俯视图；

图7是示出图6所示的多焦点X射线管的立体示意图；

图8是示出图7所示的多焦点X射线管中阳极和焦点平面的一种安装方式的示意图；

图9是示出图7所示的多焦点X射线管中阳极和焦点平面的另一种安装方式的示意图；以及

图10是示出根据本发明的一种示例性实施例的多焦点X射线源的工作原理示意图。

附图标记说明

1：壳体；

2：阴极；

3：阳极；

4、41、42、43、44、45：引出窗口；

5、51、52、53、54、55：窗体；

6：准直器；

7：阳极控制器；

8：阴极控制器；

9：阳极冷却装置；

10：屏蔽装置；

21、22、23：阴极单元；

31、32、33、34、35：焦点平面；

36：支撑架；

100：探测器；

561：密封圈；

562：压板；

563：紧固件；

61、62、63、64、65：准直窗口；

A：X射线束对应的焦点与辐射野中心点之间的连线；

E：电子束流；

X：X射线束；

C：辐射野的中心点；

P：辐射野所在的平面。

具体实施方式

下面将通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明总体构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。在整个说明书中，类似的附图标记表示类似的部分。

另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。

根据本发明总体上的发明构思，提供一种多焦点X射线管，包括：壳体、以及位于壳体内的阴极和至少一个阳极。在所述壳体上设有多个引出窗口，在每个所述引出窗口上设置有对所述壳体进行密封的窗体；所述阴极位于壳体内并且被构造成从多个位置分别引出电子束流；所述阳极位于壳体内并具有多个靶点，每个靶点接收相应电子束流的轰击并产生X射线束。所述引出窗口设置成使得通过所述多个窗体引出所述X射线管的多个所述X射线束在位于所述射线管外的共同的平面上的辐射野大致重合。

图1是示出根据本发明的一种示例性实施例的多焦点X射线管的立体示意图；图2是示出图2所示的多焦点X射线管的俯视图。

如图1-2所示，根据本发明的一种实施例的多焦点X射线管包括：壳体1、阴极2和至少一个阳极3。在壳体1上设有至少一个引出窗口4，在每个引出窗口4上设置有对所述壳体进行密封的窗体5，使壳体1内形成高真空。阴极2位于壳体1内并且被构造成从多个位置分别引出电子束流E。阳极3位于壳体内并且被构造成与阴极2对准以从阳极3的多个呈直线布置的靶点(焦点)产生多个X射线束X。所述引出窗口4设置成使得通过所述多个窗体5引出所述X射线管的多个所述X射线束X在位于射线管外的共同的平面P上的辐射野(目标区域)大致重合。

具体而言，可以设置一个阴极，也可以设置与多个靶点(焦点)数量对应的多个阴极。在阴极控制器的控制下，阴极2产生电子束流E。在阳极控制器的控制下，在阳极3上产生高电压，使得由阴极2引出的电子束流E被位于阴极与阳极3之间的高压电场加速并获得能量，撞击阳极3上的多个焦点平面31、32、33、34和35的多个靶点(或者焦点)，从而可控地产生多束X射线X。外部控制器通过外部电源接口与阴极2和阳极3电连接，以控制阴极2和阳极3的操作。在本文中，辐射野是指引出X射线管的所有X射线束在平面P上的共同的照射区域(目标区域)的面积，照射在辐射野上的X射线的强度超过特定或者规定的水平。

本领域技术人员可以理解，虽然每一个靶点产生的X射线束的辐射空间是4π空间立体分布的，但是X射线的强度在不同的角度上有明显的区别。对于反射靶，通常认为与入射电子束流成90度方向上的X射线为主要应用X射线；对于透射靶，通常认为与入射电子束流方向相同的X射线为主要应用X射线。本发明的多焦点X射线管，可以包括反射靶，也可以包括透射靶，通常各靶点产生的主要应用的X射线束具有大致相同的照射区域，即多个从靶点产生的X射线束均可从多焦点X射线管的同一个侧壁引出，并在多焦点X射线管的同一个侧壁利用这些X射线束。

在本发明实施例的多焦点X射线管中，如图2所示，引出窗口4设置成使得通过多个窗体5引出X射线管的壳体1的多个X射线束X在位于射线管外的共同的平面P上的辐射野大致重合。在一种示例性实施例中，每个引出窗口4的中心都位于X射线束对应的焦点(靶点)与辐射野的中心点C之间的连线A上。例如，考虑到引出窗口4具有立体形状，引出窗口可以设置成使通过窗体5引出壳体1外部的所有X射线束X在平面P上的辐射野可以更好地大致重合。这样，在包括这种多焦点X射线管的辐射成像系统中，发出X射线管的X射线束穿透被检测的物体，并利用安装在辐射野所在的平面中的多个X射线探测器检测照射在辐射野中的X射线束的强度，从而检测被检测物体的物理性质。由于所有X射线束X都汇聚在共同的辐射野中，可以只在辐射野所在的区域内设置X射线探测器，减少了探测器的数量，降低了辐射成像系统复杂性和制造成本。

在一种示例性实施例中，如图1-2所示，从阳极3的多个焦点平面31、32、33、34和35产生的多个(图中示出了5个)X射线束X分别通过多个窗体(图中示出了5个)5引出壳体1。多个焦点平面的上的多个靶点呈直线布置，并且通过多个窗体5引出X射线管的壳体1的多个X射线束X在位于射线管外的共同的平面P上的辐射野大致重合。也就是说，多个焦点平面与多个窗体5(或者引出窗口4)一一对应，使得从焦点平面上的靶点产生的X射线可以到达各自的引出窗口4。

在一种示例性实施例中，引出窗口4的截面形状被构造成与对应的X射线束X的截面形状相同，例如，每个引出窗口4的横截面形状可以形成为大致的方形、圆形，并且在X射线束的行进方向上具有逐渐扩大的喇叭形，以与X射线束的外部轮廓相符。进一步地，每个引出窗口4的形状被构造成其边缘位于相应焦点与辐射野的边缘之间的连线上。可以理解，壳体1外的共同的区域(辐射野)是指位于引出窗口4的前方并与各引出窗口引出的X射线束均相交的一个面积有限的平面。例如，该辐射野所在的平面与引出窗口4所在的壳体的侧壁平面大致平行；所述平面与所述侧壁之间的距离在0.1m以上，优选的，为0.2m至2m。

本领域的技术人员可以理解，引出窗口4被构造成将多焦点X射线管的壳体1内部真空状态下产生的X射线引出到壳体外部大气环境中，以进行应用。一方面，引出窗口4要隔离真空和大气环境，因此具有一定的强度且与壳体1构成整体密封结构，防止空气进入壳体内部，使阴极2和阳极3可以长时间处于高真空环境下，这样，阴极2产生的电子束流E可以顺利到达阳极3，不会因为与空气中的分子碰撞而损失掉；进一步地，由于真空的绝缘特性，可以使阳极3处于相对阴极2的高压状态，而不会轻易产生击穿打火。另一方面，要将X射线束引出到壳体外部，并尽量降低对X射线束的阻挡，使得阳极3上的多个靶点位置产生的X射线束分别通过不同的引出窗口4并透过设置在其上的窗体5引出到X射线管的壳体1的外部，用于X射线透视成像等应用。因此，引出窗口4上安装通常具有很薄的窗体5。由于形成窗体5的材料的厚度很薄，使得X射线束接近100％穿透。例如，窗体5的厚度小于1mm，优选地，为0.02-0.5mm。在进一步的实施例中，窗体厚度和壳体厚度之比小于1∶5，优选地，小于1∶10。

在一种示例性实施例中，如图2所示，窗体5设置在壳体1的内侧。在其它实施例中，窗体5设置在壳体1的内侧和外侧之间或者外侧。所述窗体5采用焊接、烧结或压接的方式被固定至所述壳体1。窗体5和壳体1由不同的材料制成。例如，壳体1可以由金属、陶瓷或者玻璃一体制成，或者分别制成后再组装在一起。窗体5由选自钛箔、铜箔、铝箔、铍箔、不锈钢箔组成的组中的一种的金属箔制成，并且窗体5采用焊接、钎焊或者压接的方式固定在壳体1上并形成真空密封结构。由于金属箔的厚度均匀，因此由金属箔制成的窗体具有非常大的便利性和成本优势。由金属箔制成的窗体5的面积可以完全覆盖壳体1的开口，使得引出窗体5与壳体1之间的焊接连接(融合)是一个完整封闭的一圈，从而使得引出窗体5与壳体1形成真空密封结构。焊接方式包括，但并不限于，氩弧焊、电阻焊、激光焊、钎焊、电子束焊、摩擦焊、扩散焊、爆炸焊等。

图3是示出根据本发明的另一种示例性实施例的多焦点X射线管的俯视图；图4是示出根据本发明的另一种示例性实施例的多焦点X射线管的俯视图；图5是示出图4所示的多焦点X射线管中准直器和窗体在壳体上的一种安装方式的剖视图。

如图3和4所示，根据本发明的另一方面的示例性实施例的多焦点X射线管，包括：壳体1、阴极2(参见图1)、阳极3以及准直器6。壳体1上设有至少一个引出窗口4，在所述引出窗口4上设置有对壳体1进行密封的窗体5；阴极2位于壳体内并且被构造成从多个位置分别引出电子束流；阳极3，所述阳极3位于壳体1内并具有多个靶点，每个靶点接收相应电子束流的轰击并产生X射线束；准直器6安装在壳体1上，并设有分别与靶点对应的多个准直窗口61、62、63、64和65，准直窗口61、62、63、64和65设置成使得X射线管的多个所述X射线束通过多个准直窗口后，在位于射线管外的共同的平面P上的辐射野大致重合。准直器6由限束材料制成，准直窗口61、62、63、64和65的数量(图中示出了5个)与焦点平面31、32、33、34和35上的靶点数量一致，并一一对应。

通过设置准直器6，可以由准直器实现对X射线束的限束和塑形功能，使部分X射线束通过准直器，同时阻挡另一部分X射线束。本领域的技术人员可以理解，可以通过设置准直器6上的各个准直窗口61、62、63、64和65来限定引出射线管的X射线束(应用辐射束)的形状，使得引出射线管的多个X射线束在辐射野中汇聚。通过设置准直器实现限制应用辐射束的形状和照射位置的功能。

在一种示例性实施例中，每个准直窗口61、62、63、64或者65的形状被构造成与对应的X射线束X的形状相同，使得通过多个准直窗口引出所述X射线管的多个X射线束在位于射线管外的共同的平面P上的辐射野大致重合。例如，每个准直窗口61、62、63、64或者65的截面形状可以形成为大致的方形、圆形，并且在X射线束的行进方向上具有逐渐扩大的喇叭形，以与X射线束的外部轮廓相符。在进一步的实施例中，每个准直窗口61、62、63、64或者65形状被构造成其边缘位于相应焦点与辐射野的边缘之间的连线上。这样，可以进一步提高准直窗口限制应用辐射束的形状和照射位置的功能。

在一种示例性实施例中，每个准直窗口的中心位于与准直窗口对应的靶点与壳体1外的共同的辐射野的中心之间的连线上，从而可以使多个准直窗口引出所述X射线管的多个X射线束更好地在位于射线管外的共同的平面P上的辐射野大致重合。

在一种示例性实施例中，准直器6和窗体5分别安装在壳体1的两个相对的表面上。即，准直器6设置于壳体1或者引出窗口4的内侧，而窗体5设置在引出窗口4的外侧，这样，X射线束依次通过多个准直窗口和窗体引出所述X射线管；或者，准直器6设置于壳体1或者引出窗口4的外侧，而窗体5设置在引出窗口4的内侧，这样，X射线束依次通过窗体5引出所述X射线管并通过准直窗口4。准直器6可以相对于壳体1进行固定，例如采用焊接、烧结或压接的方式被固定至壳体。焊接方式包括但不限于，氩弧焊、电阻焊、激光焊、钎焊、电子束焊、摩擦焊、扩散焊、爆炸焊等。准直器6可以由钨、铅、含钨复合材料、含铅复合材料、铀、钢等质量密度大、对X射线阻挡吸收特性好的材料中的一种或多种制成。

在一种示例性实施例中，如图3和4所示，多个靶点呈直线布置。在一种可替换的实施例中，多个靶点布置在一个圆周上或者布置在一个圆周的一段弧上。共同的辐射野所在的平面P位于引出窗口4的前方，并与引出窗口所在的外壳的侧壁平面大致平行，二者之间具有0.1m以上的距离，优选地，为0.2m至2m的距离。在图3所示的实施例中，X射线束的引出窗口4包括多个独立的窗口；在图4所示的实施例中，X射线束的引出窗口包括一个整体的细长窗口。

在一种示例性实施例中，如图5所示，准直器6覆盖在窗体5上，使得窗体5位于准直器6和壳体1之间。也就是说，准直器6和窗体5都位于引出窗口4的同一侧，例如外侧。

在一种实施例中，窗体5和准直器6通过连接组件被固定至壳体1，所述连接组件包括：环形的压板562，被构造成将窗体5和准直器6的周边压合在壳体1上；紧固件563，在窗体和准直器的外围穿过压板562，以将压板固定在壳体1上；以及密封圈561，设置在壳体1和窗体5的周边之间。

窗体5具有相对引出窗口4较大的面积，能够完全覆盖住引出窗口，准直器6在引出窗口5的范围内形成多个准直窗口61、62、63、64和65。密封圈可以提高X射线管的真空密封性。压板562上设有多个开孔，压板通过准直器6和窗体5可以均匀挤压密封圈561。紧固件例如包括螺钉或者铆钉，这样，可以将准直器和窗体牢固地安装在壳体1上。

图6是示出根据本发明的另一种示例性实施例的多焦点X射线管的俯视图；图7是示出图6所示的多焦点X射线管的立体示意图；图8是示出图7所示的多焦点X射线管中阳极和焦点平面的一种安装方式的示意图；图9是示出图7所示的多焦点X射线管中阳极和焦点平面的另一种安装方式的示意图。

在一种示例性实施例中，如图6和7所示，每个靶点所在的焦点平面31、32、33、34或35被设置成从靶点产生的X射线束在所述平面P上的辐射野大致重合。例如，每一个焦点平面的靶点均设置成使得最佳应用的X射线通过引出窗口41、42、43、44或45、和/或准直器成为应用辐射束。引出窗口41、42、43、44和45分别安装窗体51、52、53、54和55。位于阳极上的各个靶点位置设有多个相对独立的焦点平面31、32、33、34和35，每个焦点平面31、32、33、34或35与对应的电子束流入射轴线和该靶点与射线管外的共同区域(辐射野)的中心之间的连线所在平面P垂直。该平面P可以形成在探测器100上。

本发明的实施例中，如图7所示，每个所述靶点所在的焦点平面31、32、33被进一步设置成使得从所述靶点产生的X射线束的中心轴线与入射电子束流的中心轴线垂直，且两者构成的平面与焦点平面31、32、33垂直。这样，最佳应用价值的X射线束的中心轴线与入射电子束流的中心轴线垂直，且两者构成的平面与焦点平面垂直的方向行进的X射线束。为了让具有最佳应用价值的X射线辐射束汇聚到射线管外的同一区域，需要针对每一个靶点位置设置安装状态不同的焦点面。例如，位于多焦点X射线管的中心线上的焦点平面33与辐射野所在的平面平行，而位于中心线两侧的焦点平面与辐射野所在的平面成一定角度，越远离中心线的焦点平面与辐射野所在的平面所成的角度越大。这样，通过设置阳极上的焦点平面的姿态(相对于辐射野所在平面的角度)，使得每一个靶点产生的X射线的最有利用价值的部分穿过对应的射线窗口和/或准直器，从X射线管引出的X射线束(应用辐射束)可以汇聚在共同的辐射野中。

在一种示例性实施例中，如图7所示，所述阴极为各自独立的多个，具有与焦点平面数量相同的数量，且与焦点平面相对布置。在图8所示的实施例中，每个阳极及其焦点平面31、32或33独立地直接安装在壳体1上，阳极与阳极控制器电连接。阳极的靶点设置在焦点平面上。从阴极的多个可独立控制的阴极单元21、22和23产生的电子束流分别入射到焦点平面31、32和33，撞击位置为靶点。在靶点位置产生各个方向均有分布的X射线。对于透射靶，通常选择电子束流前进方向上的X射线是具有最佳应用价值的辐射束，即电子束流中心轴线和X射线束的中心轴线都垂直于焦点平面。对于反射靶，类似于乒乓球以一个斜角撞击桌面再弹起，乒乓球运动的平面与桌面是垂直的；为此，通常选择其中心轴线与入射电子束流的中心轴线垂直，且两者构成的平面与焦点平面垂直的方向上行进的X射线为具有最佳应用价值的X射线束。

在一种示例性实施例中，如图9所示，每个阳极及其焦点平面31、32和33分别独立地安装在支撑架36上，所述支撑架36绝缘地安装在壳体1上。支撑架36可以形成为由金属制成的长条形。可以理解，可以设置成各自独立的多个阴极单元21、22和23，阴极的数量与焦点平面的数量相同，且与焦点平面相对布置。

在本发明的实施例的多焦点X射线管中，引出窗口4的数目和阳极靶点的数目相同，至少2个，优选地，至少5个。

图10是示出根据本发明的一种示例性实施例的多焦点X射线源的工作原理示意图。

根据本发明的另一方面的实施例，参见图10，提供一种多焦点X射线源，包括：上述任一实施例所述的多焦点X射线管；阳极控制器7，连接所述阳极3并提供阳极高压；以及阴极控制器8，连接至所述阴极2并控制阴极产生向各个焦点位置发射的电子束流E。

在进一步的实施例中，本发明实施例的多焦点X射线管还包括被构造成用于控制阳极温度的阳极冷却装置9和被构造成用于屏蔽非辐射束方向的X射线的屏蔽装置10。这样，在包括这种多焦点X射线源的辐射成像系统中，发出X射线源的X射线束穿透被检测的物体，并利用安装在辐射野所在的平面中的多个X射线探测器检测照射在辐射野中的X射线束的强度，从而检测被检测物体的物理性质。由于所有X射线束X都汇聚在共同的辐射野中，可以只在辐射野所在的区域内设置X射线探测器，减少了探测器的数量，降低了辐射成像系统复杂性和制造成本，却可以实现多视角快速成像。

虽然为了例举说明的目的而根据当前被认为是最实际并且优选的实施例对本发明进行了详细描述。本领域的技术人员可以理解，上面所描述的实施例都是示例性的，并且本领域的技术人员可以对其进行改进，各种实施例中所描述的结构在不发生结构或者原理方面的冲突的情况下可以进行自由组合，从而在解决本发明的技术问题的基础上，实现更多种多焦点X射线管和多焦点X射线源。

在详细说明本发明的较佳实施例之后，熟悉本领域的技术人员可清楚的了解，在不脱离随附权利要求的保护范围与精神下可进行各种变化与改变，且本发明亦不受限于说明书中所举示例性实施例的实施方式。

Claims (21)

1.一种多焦点X射线管，包括：

壳体，在所述壳体上设有多个引出窗口，在每个所述引出窗口上设置有对所述壳体进行密封的窗体；

阴极，所述阴极位于壳体内并且被构造成从多个位置分别引出电子束流；以及

阳极，所述阳极位于壳体内并具有多个靶点，每个靶点接收相应电子束流的轰击并产生X射线束，

其中所述引出窗口设置成使得通过所述多个窗体引出所述X射线管的多个所述X射线束在位于所述射线管外的共同的平面上的辐射野大致重合。

2.根据权利要求1所述的多焦点X射线管，其中，

每个所述引出窗口的中心都位于相应的靶点与辐射野的中心之间的连线上。

3.根据权利要求1或2所述的多焦点X射线管，其中，多个所述靶点呈直线布置。

4.根据权利要求1-3中的任一项所述的多焦点X射线管，其中，

每个所述引出窗口的形状被构造成其边缘位于相应靶点与辐射野的边缘之间的连线上。

5.根据权利要求5所述的多焦点X射线管，其中，每个所述引出窗口的横截面的形状具有大致的方形或者圆形。

6.一种多焦点X射线管，包括：

壳体，所述壳体上设有至少一个引出窗口，在所述引出窗口上设置有对所述壳体进行密封的窗体；

阴极，所述阴极位于壳体内并且被构造成从多个位置分别引出电子束流；

阳极，所述阳极位于壳体内并具有多个靶点，每个靶点接收相应电子束流的轰击并产生X射线束；以及

准直器，安装在所述壳体上，并设有分别与所述靶点对应的多个准直窗口，所述准直窗口设置成使得所述X射线管的多个所述X射线束通过多个所述准直窗口后，在位于所述射线管外的共同的平面上的辐射野大致重合。

7.根据权利要求6所述的多焦点X射线管，其中，

所述准直器位于所述壳体的内侧，所述X射线束依次通过多个所述准直窗口和所述窗体引出所述X射线管。

8.根据权利要求6所述的多焦点X射线管，其中，

所述准直器位于所述壳体的外侧，所述X射线束依次通过所述窗体引出所述X射线管并通过所述准直窗口。

9.根据权利要求6-8中的任一项所述的多焦点X射线管，其中，

多个所述靶点呈直线布置。

10.根据权利要求6-8中的任一项所述的多焦点X射线管，其中，

多个所述靶点布置在一个圆周上或者布置在一个圆周的一段弧上。

11.根据权利要求6-10中的任一项所述的多焦点X射线管，其中，

每个所述准直窗口的中心位于相应的靶点与辐射野的中心之间的连线上。

12.根据权利要求6-11中的任一项所述的多焦点X射线管，其中，

每个所述准直窗口形状被构造成其边缘位于相应靶点与辐射野的边缘之间的连线上。

13.根据权利要求12所述的多焦点X射线管，其中，每个所述准直窗口的横截面的形状具有大致的方形或者圆形。

14.根据权利要求6-13中的任一项所述的多焦点X射线管，其中，所述准直器覆盖在所述窗体上，使得所述窗体位于所述准直器和壳体之间。

15.根据权利要求14所述的多焦点X射线管，其中，

所述窗体和准直器通过连接组件被固定至所述壳体，所述连接组件包括：

环形的压板，被构造成将所述窗体和准直器的周边压合在所述壳体上；

紧固件，在所述窗体和准直器的外围穿过所述压板，以将所述压板固定在所述壳体上；以及

密封圈，设置在所述壳体和所述窗体的周边之间。

16.根据权利要求1-15中的任一项所述的多焦点X射线管，其中，所述壳体由金属、陶瓷或者玻璃制成，所述窗体由选自钛箔、铜箔、铝箔、铍箔、不锈钢箔组成的组中的一种的金属箔制成、或者由陶瓷片、玻璃片或者石英片组成的组中的一种的非金属箔制成。

17.根据权利要求1-16中的任一项所述的多焦点X射线管，其中，

所述平面与引出窗口所在的壳体的侧壁平面大致平行，并且所述平面与所述侧壁之间的距离在0.1m以上，优选地，为0.2m至2m。

18.根据权利要求1-17中的任一项所述的多焦点X射线管，其中，

所述阳极的各个靶点具有相对独立的焦点平面，每个焦点平面与由对应的电子束流入射轴线和该靶点与辐射野的中心之间的连线构成的平面垂直。

19.根据权利要求18所述的多焦点X射线管，其中，

所述阴极为各自独立的多个，具有与焦点平面数量相同的数量，且与焦点平面相对布置。

20.一种多焦点X射线源，包括：

权利要求1-19中的任一项所述的多焦点X射线管；

阳极控制器，连接所述阳极并提供阳极高压；以及

阴极控制器，连接至所述阴极并控制阴极产生向各个靶点位置发射的电子束流。

21.根据权利要求20所述的多焦点X射线源，还包括：

阳极冷却装置，被构造成控制所述阳极在工作时的温度；以及

屏蔽装置，被构造成屏蔽非辐射束方向的X射线。