CN110211856B - 一种x射线球管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种X射线球管，包括：阴极，所述阴极包括至少四组独立设置的发射单元，任一所述发射单元内设置有若干独立控制的发射体，所述发射单元至少分布在两平面内；与所述阴极配合的阳极，所述阳极包括若干与所述发射体配合的靶体，所述靶体与所述发射体对应设置；所述靶体接收从所述发射体发射的电子生成X射线束，以汇聚成像；真空空间，所述阴极和所述阳极均位于所述真空空间内。本发明能够利用纳米半导体材料发射电子，从而减少了现有技术中的灯丝在长期使用后的性能降低和不稳定性对阴极的制约。
Description
技术领域
本发明涉及医疗成像设备领域，具体涉及一种X射线球管。
背景技术
X射线广泛用于CT扫描仪，产生X射线的核心部件是X射线球管，球管产生X射线主要有四个条件：1.阴极灯丝，作用是电流通过灯丝并加热灯丝，使灯丝溢出电子；2.阳极靶面，分为固定阳极靶面(功率较小)和旋转阳极靶面(功率较大)，作用是阻挡电子使电子与阳极靶面碰撞产生X射线，阳极靶面材料为铼、钨、铑、钼等或其合金；3.球管的高真空环境，作用是使电子在前进过程中不受阻挡，且真空环境下阳极和阴极金属不易氧化；4.阴极阳极之间所夹高压，作用是使灯丝溢出的电子加速，提供电子碰撞阳极靶面的动能。
现有技术中医用X射线球管灯丝主要有两根，两根灯丝均安装在阴极聚焦杯内，一根为透视专用灯丝，透视时通过的电流较小一般为5mA以下；另一根为摄影专用灯丝，摄影时通过电流较大一般为200mA-800mA。由于两根灯丝所承担不同的功能，故所发射出的电子数目、通过灯丝的电流也不相同。
但是灯丝在长期、过量使用时会缩短灯丝的使用寿命，一旦灯丝断裂会导致电流无法形成回路，电子无法进行溢出故无法产生X射线，只能停机进行维修。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种X射线球管，其能够利用多组独立设置的发射单元发射电子。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种X射线球管，包括：阴极，所述阴极包括至少四组独立设置的发射单元，任一所述发射单元内设置有若干独立控制的发射体，所述发射单元至少分布在两平面内；所述阴极配合的阳极，所述阳极包括若干与所述发射体配合的靶体，所述靶体与所述发射体对应设置；所述靶体接收从所述发射体发射的电子生成X射线束，以汇聚成像；真空空间，所述阴极和所述阳极均位于所述真空空间内。
进一步的，任一所述发射单元内的所述发射体交错设置。
进一步的，任一所述发射单元内设置有若干挡板，以将所述发射单元隔离成若干独立的隔间；所述发射体对应的设置在所述隔间内，以减小所述发射体间的相互干扰。
进一步的，所述X射线球管还包括总控模块，所述总控模块包括控制器、放大模块和若干并列设置的发射体；所述控制器用于提高基值电流信号，所述放大模块用于放大电信号，并将电信号传输给所述发射体。
进一步的，所述总控模块还包括反馈模块，所述反馈模块包括若干所述检测元件，所述检测元件对应的设置在所述隔间内；所述检测元件能够接收所述发射体溢出的电子的数值比率，并通过电流表检测。
进一步的，所述总控模块还包括判断模块，所述判断模块能够根据所述反馈模块的结果判断增加或减小电信号；且所述控制器能够根据所述判断模块调整所述发射单元，以分配所述发射单元的电子量。
进一步的，全部的所述发射体的总发射管电流为200mA-800mA。
本发明的另一目的在于提供一种CT扫描仪，包括如权利要求1-9中任一所述的X射线球管。
本发明的有益效果：
1、独立设置的发射体能够发射电子，因而利用发射体发射电子生成X射线束，并与靶体配合汇聚成像；从而减少了现有技术中的灯丝在长期使用后的性能降低和不稳定性对阴极的制约，降低使用成本和故障周期；其能够延长阴极的使用寿命，从而延长X射线球管的使用寿命；
2、阴极包括至少四组独立设置的发射单元，并且发射单元至少分布在两个平面内，因而利用发射单元能够保持作用在靶体上的电子的分布较为均匀，并且独立设置的发射单元能够在发射时相互补偿，使得发射体溢出的电子能够均匀的作用在阳极。
附图说明
图1是本发明的发射单元和发射体的示意图；
图2是本发明的电路模块图；
图3是反馈模块的电路图；
图4是本发明正常状态下电子发射的分配示意图；
图5是本发明异常状态下电子发射的分配示意图；
图6是本发明调整后电子发射的分配示意图。
图中标号说明：1、发射单元；2、发射体；3、挡板；4、检测元件。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
参照图1所示，本发明的一种X射线球管的一实施例，包括阴极、阳极和真空空间，阴极提供足够数量的电子获得高速电子流，当电子撞击在与阴极配合的阳极上时能产生X射线；且为了电子在高速运动中不受气体分子的阻挡而降低能量，需要将阴极和阳极置于真空空间内。
阴极包括至少四组独立设置的发射单元1，且上述发射单元1至少分布在两个平面内；发射单元1内设置有若干独立控制的发射体2。独立设置的发射单元1能够通过独立的控制独立的工作相互补偿，以减少其中一组损坏时对整体工作性能的影响。全部的发射单元1至少分布在两个平面内，即本实施例中发射单元1设置成立体空间结构，区别于发射单元1的平面设置，立体分布的发射单元1能够保持溢出电子的分布较为均匀。同时因为发射单元1至少分布在两个平面上，因而不同发射单元1内设置的发射体2之间可以进行发射补偿，因而能够减少部分发射体2损坏时对整体性能的影响。本实施例中设置有五组发射单元1，且上述发射单元1依次设置在聚焦杯上、下、后、左和右五个方向进行排列，因而作用在阳极上时能够形成均匀分布的矩形。发射单元1内部设置的发射体2交错分布，交错设置的方式能够在发射体2数量较少的情况下保持溢出电子分布的均匀性。
设置在发射单元1内部的发射体2均单独控制，旋转阳极启动过程中入射光线由于外光电效应，光电子能够从阴极发射至真空中，在电场的作用下光电子在真空中做加速运动，最后被高电位的阳极接收。本实施例中发射体2发射的电子电量为0-5mA。利用独立设置的发射单元发射电子能够有效减轻现有技术中利用灯丝溢出电子时的弊端，阴极的灯丝在长时间使用后灯丝的性能会降低，一旦灯丝断裂会导致无法形成回路，进而导致电子无法溢出。但是利用多组独立设置的发射单元相互补充能够延长阴极的使用寿命和X射线球管的使用寿命。
阳极包括若干与发射体2配合的靶体，靶体与阴极的发射体2对应的设置。靶体能够接收发射体2溢出的电子生成X射线束，并且能够在图像平面处汇聚形成图像。
发射单元1内设置有若干挡板3，其能够将发射单元1分隔成若干相互独立的隔间。在一组发射单元1的内部，发射体2的数量等于隔间的数量，即发射体2单独且一一对应的设置在隔间的内部。利用隔间将发射体2彼此隔离，能够减少各个发射体2之间的电子相互干扰。首先，挡板3能够放置先溢出的电子在空间内形成电子云，导致“空间电荷效应”而干扰其他发射体2溢出的电子；其次，挡板3能够避免其他单元的电荷对发射单元1接收的模块产生干扰，导致反馈模块的信息错误。因为电子溢出时的温度较高，因而本实施例中挡板3的材料选用的是耐高温高强度的玻璃。
参照图2和图3，X射线球管还包括总控模块，总控模块包括控制器、放大模块、反馈模块和判断模块，控制器用于提高基值电流信号，并能够将电流信号传输给与其连接的放大模块；放大模块能够放大电信号，并能够进一步的将电信号传送给发射体2。反馈模块包括若干检测元件4，检测元件4与发射体2对应设置并设置在隔间内，本实施例中检测元件4优选金属材料。检测元件4能够接收发射体2溢出的电子，同时检测元件4连接有电流表，其能够利用连接的电流表判断对应隔间内的电流，并能够根据检测到的电流判断发射体溢出的电子数。反馈模块包括检测元件4、电流表和保护电阻，检测元件4设置在隔间内，并与发射体对应设置。检测元件4依次与电流表和保护电阻电连接，并将端部接地。判断模块设置在反馈模块和控制器之间，判断模块能够根据反馈模块的结果判断全部的检测元件4接收的电流量和总电流量之间的关系，判断是否需要增加或减小电信号。当全部的检测元件4接收的电子数量小于总的发射量时，控制器会根据每一组发射单元1的工作状态具体的调配各个发射单元1溢出的电子数量，以保证X射线球管工作时的性能良好。
当利用总控模块将发射体溢出的电子分配完成后，将反馈模块短路，从而使得阴极溢出的电子能够射击在阳极的靶体上。
参照图4-图6，举例mAs＝400的情况，可以为400mA×1s，也可以为80mA×5s；其中，1s为曝光的时间，也就是加管电压的时间；mAs代表的是整个的射线剂量，其实就是发射的电子电流数目和时间的乘积。参照图3，在初始状态时，控制器向每一组发射单元1均匀分配电子发射剂量。但是，参照图4，当反馈模块接收的电子数量经判断模块得出其不足总的电子发射剂量时，参照图5，控制器会根据每一组发射单元1的工作状态具体调整发射电流数目。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (7)
1.一种X射线球管，其特征在于，包括：
阴极，所述阴极包括至少五组独立设置的发射单元，任一所述发射单元内设置有若干独立控制的发射体，所述发射单元至少分布在两平面内，形成立体空间结构；
与所述阴极配合的阳极，所述阳极包括若干与所述发射体配合的靶体，所述靶体与所述发射体对应设置；所述靶体接收从所述发射体发射的电子生成X射线束，以汇聚成像；所述发射单元依次设置在聚焦杯上、下、后、左和右五个方向进行排列，因而作用在阳极上时形成均匀分布的矩形；
真空空间，所述阴极和所述阳极均位于所述真空空间内；
任一所述发射单元内的所述发射体交错设置。
2.如权利要求1所述的X射线球管，其特征在于，任一所述发射单元内设置有若干挡板，以将所述发射单元隔离成若干独立的隔间；所述发射体对应的设置在所述隔间内，以减小所述发射体间的相互干扰。
3.如权利要求2所述的X射线球管，其特征在于，所述X射线球管还包括总控模块，所述总控模块包括控制器、放大模块和若干并列设置的发射体；所述控制器用于提高基值电流信号，所述放大模块用于放大电信号，并将电信号传输给所述发射体。
4.如权利要求3所述的X射线球管，其特征在于，所述总控模块还包括反馈模块，所述反馈模块包括若干检测元件，所述检测元件对应的设置在所述隔间内；所述检测元件能够接收所述发射体溢出的电子的数值比率，并通过电流表检测。
5.如权利要求4所述的X射线球管，其特征在于，所述总控模块还包括判断模块，所述判断模块能够根据所述反馈模块的结果判断增加或减小电信号；且所述控制器能够根据所述判断模块调整所述发射单元，以分配所述发射单元的电子量。
6.如权利要求1所述的X射线球管，其特征在于，全部的所述发射体的总发射管电流为200mA-800mA。
7.一种CT扫描仪，其特征在于，包括如权利要求1-6中任一所述的X射线球管。
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| GR01 | Patent grant | ||
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