CN110265277B - 一种x射线管及无需跳过时间的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及X射线管制造技术领域，尤其涉及一种X射线管及无需跳过时间的控制方法，包括管体，管体内设有灯丝和阳极靶，阳极靶与灯丝之间设有Z向偏置磁场线圈，阳极靶包括倾斜的靶面一，管体上开设有与靶面一相对的管口，阳极靶上设有靶面二，靶面二相对于水平面的倾斜角度大于靶面一相对于水平面的倾斜角度；优点在于：通过在加电启动阶段加大Z向偏置磁场线圈的电流差来增加一个C焦点，电子流射向C焦点时，射线管高压和管电流的调整过程虽然仍存在，但x射线不会从管口中射出，调整过程结束后减小Z向偏置磁场线圈的电流差才会有稳定的x射线从管口放出；系统中不需要设置跳过时间，曝光的时间利用率大大提高，解决了现有技术存在的问题。

Description

一种X射线管及无需跳过时间的控制方法

技术领域

本发明涉及X射线管制造技术领域，尤其涉及一种X射线管及无需跳过时间的控制方法。

背景技术

X 射线管是工作在高电压下的真空二极管，包含有两个电极 ：一个是用于发射电子的灯丝，作为阴极，另一个是用于接受电子轰击的靶材，作为阳极，如图1所示，灯丝发出的电子流经过Z向偏置磁场线圈形成一定的偏转角度后射向阳极靶，电子流经过阳极靶后形成X射线并从管体开口处射出，根据Z向偏置磁场线圈内电流的变化，电子流射向阳极靶的角度在A焦点和B焦点之间变化（飞焦点技术），形成A、B两束X射线。

X射线管在加电启动的瞬间，加在灯丝（即图1中的阴极）和阳极靶之间的高压以及从灯丝流向阳极靶的管电流都有一个调整过程。在这个调整过程中，无论灯丝和阳极靶之间的电压还是电流都会存在振荡，都是不稳定的。以CT球管为例，这个调整过程时间达到几十毫秒。这段过程中产生的x射线虽然穿过了人体，在探测器上产生了数据，但这些数据无法用来重建图像。

现有技术中，为了解决上述缺陷，都会在系统中设置一个“跳过时间”（skiptime），来舍弃这段时间内的数据。但设置跳过时间，也带来了以下问题：

1. 跳过时间内的辐射不能用来重建图像，却使病人受到了辐射伤害，与ALARA原则（辐射防护三原则）相矛盾；

2. 跳过时间造成剂量测试的时间利用率低，为了保证剂量水平不变，不得不使用较低的球管管电流值，降低了图像质量；

3. 曝光时间测试时，留出的裕量不够，有可能导致测试失败，尤其是CT在高转速下做曝光时间测试时会更明显。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的之一在于提供一种X射线管，用于屏蔽启动阶段不稳定的X射线。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种X射线管，包括管体，管体内设有灯丝和阳极靶，阳极靶与灯丝之间设有Z向偏置磁场线圈，所述阳极靶包括倾斜的靶面一，管体上开设有与靶面一相对的管口，所述阳极靶位于灯丝的一侧还设有靶面二，靶面二相对于水平面的倾斜角度大于靶面一相对于水平面的倾斜角度。

进一步的，所述管体内壁上固定有遮挡板，遮挡板与管口相邻且位于管口靠灯丝的一侧。

进一步的，所述遮挡板采用X射线屏蔽材料制成。

进一步的，所述遮挡板向管口一侧倾斜。

本发明的目的之二在于提供一种无需跳过时间的控制方法，包括以下步骤：

（1）.启动Z向偏置磁场线圈和灯丝，并将Z向偏置磁场线圈中上下两个偏转线圈的电流差值设定为a1，持续时间设定为t1，灯丝发出的电子流经过Z向偏置磁场线圈的作用打在靶面二的C焦点上，并发出打在管体内壁上的X射线C；

（2）.Z向偏置磁场线圈的电流差值a1稳定t1秒后，改变电流差值，使得电流差值在b1和b2两个差值上间隔变化，间隔时间设定为t2，其中a1>b1，b1= -b2；当电流差值为b1时，灯丝发出的电子流经过Z向偏置磁场线圈的作用打在靶面一的B焦点上，并发出穿出管口的X射线B；当电流差值为b2时，灯丝发出的电子流经过Z向偏置磁场线圈的作用打在靶面一的A焦点上，并发出穿出管口的X射线A。

本发明的优点在于：通过在加电启动阶段加大Z向偏置磁场线圈的电流差来增加一个C焦点，电子流射向C焦点时，射线管高压和管电流的调整过程虽然仍存在，但x射线不会从管口中射出，调整过程结束后减小Z向偏置磁场线圈的电流差才会有稳定的x射线从管口放出；这样，系统中不需要设置跳过时间“skip time”，曝光的时间利用率大大提高，完全解决了现有技术存在的问题。

附图说明

图1为现有技术中X射线管的构造示意图；

图2为实施例中X射线管的构造示意图；

图3为图2中的阳极靶的构造示意图；

图4为实施例中Z向偏置磁场线圈电流差随时间的变化而变化的示意图，其中横轴代表时间，纵轴代表Z向偏置磁场线圈中上下两个偏转线圈之间的电路差；

标号说明：

管体1，灯丝2，阳极靶3，靶面一4，靶面二5，遮挡板6，Z向偏置磁场线圈7，管口8。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。

本实施例提出一种X射线管，本实施例的管体1采用CT球管，如图2所示，包括管体1，管体1内设有灯丝2和阳极靶3，阳极靶3与灯丝2之间设有Z向偏置磁场线圈7，阳极靶3包括一体成型的靶面一4和靶面二5，靶面二5位于阳极靶3靠灯丝2的一侧，管体1上开设有与靶面一4相对的管口8，靶面二5相对于水平面的倾斜角度大于靶面一4相对于水平面的倾斜角度。如图3所示，靶面二5与水平面的夹角为α，靶面一4与水平面的夹角为β，其中α大于β。

上述X射线管的控制方法包括以下步骤：

（1）. 启动Z向偏置磁场线圈7和灯丝2，并将Z向偏置磁场线圈7中上、下两个偏转线圈的电流差值设定为a1，持续时间设定为t1，使得灯丝2发出的电子流产生偏转。本实施例的CT球管中偏转到A、B两个焦点时的偏转线圈电流差值b1或b2在3~5A之间，持续时间t1为几十毫秒，所以偏转到C焦点时Z向偏置线圈7的电流差值理论上大于5A即可，但具体的最优电流差值是需要根据实际的射线管的型号来实验确定的；其次，偏转角度过大，为使得电子流无法射到阳极靶3上或者使得Z向偏置磁场线圈7上的温度过高，所以本实施例CT球管的Z向偏置磁场线圈7的最大电流差值为12A，即本实施例中5<a1<12。电子流在Z向偏置磁场线圈7的作用下射到靶面二5上形成C焦点，靶面二5在C焦点发射出X射线C，如图2所示，由于靶面二5与水平面的夹角大于靶面一4与水平面的夹角，电子流在C焦点处的靶角比较小，使得X射线C偏离管口8，打在了具有屏蔽功能的管体1的内壁上（X射线管的管壁采用铅材料，具有屏蔽功能，此为现有技术），不能射出管体1。如图4所示，在整个时长为t1加电启动的调整阶段中，Z向偏置磁场线圈7使焦点位于C位置。

（2）. Z向偏置磁场线圈7的电流差值a1稳定t1秒后，改变电流差值，使得电流差值在b1和b2两个差值上间隔变化，间隔时间设定为t2，其中a1>b1，b1= -b2，本实施例中b1和b2在3-5A之间，间隔时间t2可以根据实际的扫描需求确定；当电流差值为b1时，灯丝2发出的电子流经过Z向偏置磁场线圈7的作用打在靶面一4的B焦点上，并发出穿出管口8的X射线B；当电流差值为b2时，灯丝2发出的电子流经过Z向偏置磁场线圈7的作用打在靶面一4的A焦点上，并发出穿出管口的X射线A。将焦点偏移到位置A或位置B，开始正常的飞焦点放线操作（也可以固定焦点放线操作），由于Z向偏置磁场线圈7驱动焦点偏移的动作速度很快，几十微秒就可以达到稳定状态，一般的CT探测器采样周期都达到上百微秒，因此几十微秒的过渡时间最多影像一个view的数据，可以忽略不计，因此可以不必再设置跳过时间，这样提高了射线的时间利用率。

本实施例中，管体1内壁上固定有遮挡板6，遮挡板6与管口8相邻且位于管口8靠灯丝2的一侧，遮挡板6向管口8一侧倾斜（这里的倾斜不能挡住管口8）。操作过程中，可能会存在部分X射线射出管口8，而遮挡板6的设计为防止X射线射出管口8增加了一道保险，进一步保障了在调整阶段，X射线不会射出管口8。遮挡板6由屏蔽材料制成，屏蔽材料优选为与X射线管内壁材质相同的铅。

Claims (4)

1.一种用于X射线管的无需跳过时间的控制方法，其特征在于：

所述X射线管包括管体，管体内设有灯丝和阳极靶，阳极靶与灯丝之间设有Z向偏置磁场线圈，所述阳极靶包括倾斜的靶面一，管体上开设有与靶面一相对的管口，所述阳极靶位于灯丝的一侧还设有靶面二，靶面二相对于水平面的倾斜角度大于靶面一相对于水平面的倾斜角度；

包括以下步骤：

(1).启动Z向偏置磁场线圈和灯丝，并将Z向偏置磁场线圈中上下两个偏转线圈的电流差值设定为a1，持续时间设定为t1，灯丝发出的电子流经过Z向偏置磁场线圈的作用打在靶面二的C焦点上，并发出打在管体内壁上的X射线C；

(2).Z向偏置磁场线圈的电流差值a1稳定t1秒后，改变电流差值，使得电流差值在b1和b2两个差值上间隔变化，间隔时间设定为t2，其中a1>b1，b1＝-b2；当电流差值为b1时，灯丝发出的电子流经过Z向偏置磁场线圈的作用打在靶面一的B焦点上，并发出穿出管口的X射线B；当电流差值为b2时，灯丝发出的电子流经过Z向偏置磁场线圈的作用打在靶面一的A焦点上，并发出穿出管口的X射线A。

2.如权利要求1所述的一种用于X射线管的无需跳过时间的控制方法，其特征在于，所述管体内壁上固定有遮挡板，遮挡板与管口相邻且位于管口靠灯丝的一侧。

3.如权利要求2所述的一种用于X射线管的无需跳过时间的控制方法，其特征在于：所述遮挡板采用X射线屏蔽材料制成。

4.如权利要求2所述的一种用于X射线管的无需跳过时间的控制方法，其特征在于：所述遮挡板向管口一侧倾斜。