CN111492456B - 具有提取器的小型x射线管 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有提取器的小型X射线管，提供一种小型X射线管，包括：灯丝，其在被施加电压时释放电子；底座，其用于固定所述灯丝且包括两个灯丝贯通孔从而能够将电源连接到所述灯丝的两极；圆筒形提取器，其与所述底座紧贴，不与所述灯丝接触并且围绕所述灯丝；截止电压供给单元，其在所述提取器与所述灯丝的一个极之间施加截止电压；陶瓷材料的主体，其围绕所述提取器，并且一侧端部与所述底座紧贴；以及目标物，其连接于所述主体的另一侧端部，并且接收所述灯丝释放的电子而释放X射线。

Description

具有提取器的小型X射线管

技术领域

本发明涉及小型X射线管，具体地，涉及一种包括能够调节灯丝中释放的电子的释放形态且利用截止电压调节X射线的释放的提取器的小型X射线管。

背景技术

在用于诊断患者疾病的技术中，可拍摄患者人体内部的X射线技术的应用领域正逐渐扩大。特别是，当前因X射线拍摄装置的尺寸，只能针对胸部、胳膊、大腿等大部位进行拍摄，但是随着牙科治疗等对人体的较小部位的X射线拍摄的需求，X射线管越来越需要小型化。

作为现有技术的韩国授权专利第10-1915523号“X射线管”记载了如上所述的小型化的X射线管的基本形态，呈现了在发射器释放电子时电子在阳极电极发生冲撞并释放X射线的结构。

但是，在如上所述的现有技术的X射线管中，当将电压施加至用于释放电子的发射器时，需要预热时间，因此存在在该时间段，即在获得所需的X射线图像之前，被拍摄者暴露于X射线中的问题。

因此，需要一种在小型X射线管中为了只在用于获取X射线图像的瞬间释放电子而进行控制的结构。

发明内容

技术问题

本发明的目的在于提供小型的X射线管，从而可容易对较小部位进行X射线拍摄。

此外，本发明的目的在于，在X射线管中向灯丝施加电压并释放所需水准的电子之前，通过控制电子释放从而能够最小化地暴露于X射线。

此外，本发明的目的在于通过最小化在X射线管中到达目标物的电子的焦点区域，从而能够获取鲜明的X射线图像。

此外，本发明的目的在于，通过将与陶瓷材料的主体连接的提取器的材料构成为具有与陶瓷类似热膨胀系数的材料，从而避免因热导致管损坏。

技术方案

为了实现如上所述的目的，本发明的一实施例涉及的小型X射线管包括灯丝，其在被施加电压时释放电子；底座，其用于固定所述灯丝且包括两个灯丝贯通孔从而可将电源可连接在所述灯丝的两极；圆筒形提取器，其与所述底座紧贴且不与所述灯丝接触，并用于围绕所述灯丝；截止电压供给单元，其在所述提取器与所述灯丝的一个极之间施加截止电压；陶瓷材料的主体，其围绕所述提取器，而且一侧端部与所述底座紧贴；以及目标物，其连接于所述主体的另一侧端部，而且通过接收所述灯丝释放的电子来释放X射线。

此时，所述截止电压供给单元可在所述提取器与所述灯丝的一个极之间施加截止电压，从在所述灯丝的两极之间施加电压的时间点开始经过预定的预热时间之后，断开所述截止电压。

此外，所述截止电压供给单元可在所述提取器与所述灯丝的一个极之间施加200V以上且300V以下的电压。

此外，所述提取器可由构成所述主体的陶瓷及热膨胀系数在预定的范围内的金属构成。

此时，所述提取器可由柯伐合金(kovar)构成。

有益效果

根据本发明，通过提供小型的X射线管，具有可容易对较小部位进行X射线拍摄的效果。

此外，根据本发明，可以通过控制在X射线管中向灯丝施加电压并释放所需水准的电子之前的电子释放达到最小化暴露于X射线中的效果。

此外，根据本发明，具有通过最小化在X射线管中到达目标物的电子的焦点区域从而能够获得鲜明的X射线图像的效果。

此外，根据本发明，通过将与陶瓷材料的主体连接的提取器的材料构成为具有与陶瓷类似热膨胀系数的材料，从而能够避免因热导致管损坏。

附图说明

图1是图示根据本发明的一实施例的小型X射线管的结构的示图。

图2是图示根据本发明的一实施例的小型X射线管的提取器的示图。

图3是图示根据本发明的一实施例的小型X射线管的电压施加模块的示图。

图4是根据本发明的一实施例的小型X射线管的工作示图。

具体实施方式

为了实现如上所述的目的，本发明的一实施例涉及的小型X射线管包括灯丝，其在被施加电压时释放电子；底座，其用于固定所述灯丝且包括两个灯丝贯通孔从而可将电源可连接在所述灯丝的两极；圆筒形提取器，其与所述底座紧贴且不与所述灯丝接触，并用于围绕所述灯丝；截止电压供给单元，其在所述提取器与所述灯丝的一个极之间施加截止电压；陶瓷材料的主体，其围绕所述提取器，而且一侧端部与所述底座紧贴；以及目标物，其连接于所述主体的另一侧端部，而且通过接收所述灯丝释放的电子来释放X射线。

此时，所述截止电压供给单元可在所述提取器与所述灯丝的一个极之间施加截止电压，自在所述灯丝的两极之间施加电压的时间点经过预定的预热时间之后，断开所述截止电压。

此外，所述截止电压供给单元可在所述提取器与所述灯丝的一个极之间施加200V以上且300V以下的电压。

此外，所述提取器可由构成所述主体的陶瓷及热膨胀系数在预定的范围内的金属构成。

此时，所述提取器可由柯伐合金(kovar)构成。

以下，参照附图对本发明的优选实施例进行详细说明。在说明本发明的过程中，如果认为对相关的公知构成或者功能的具体说明可能会使本发明的主旨模糊，则将省略其详细说明。此外在说明本发明的实施例的过程中，具体数值仅为实施例，发明范围不受限于此。

图1是图示根据本发明的一实施例的小型X射线管的结构的示图。

如图所示，根据本发明的一实施例的小型X射线管可由灯丝101、底座102、提取器103、截止电压供给单元104、主体105、目标物106以及散热帽107构成。

在被施加电压时，灯丝101释放电子。在被施加电源且加热至超过特定温度时，灯丝101开始释放电子。根据本发明的一实施例的小型X射线管的基本原理如下：利用施加在灯丝与目标物106之间的高电压使从灯丝101释放的电子快速地向目标物106方向移动，被移动的电子与目标物106冲撞，从而产生X射线。

如灯丝101，将执行产生电子的功能的部分称为发射器(emitter)或者阴极(cathode)，不受如上所述术语的限制，只要能够执行发射电子的功能，则可理解为与本发明的灯丝101具有相同的技术范围。

如前所述，灯丝101利用电发热，在该热超过临界点时释放电子，因此，为了使热达到一定的温度以上，需要用于预热的预热时间。因此，在现有的X射线管中，施加电源并在结束灯丝预热之前，由于释放的X射线的线量不足以拍摄X射线图像，因此存在使检查者或者患者暴露于X射线中的问题。

灯丝101在被施加电压时工作，因此显而易见连接有用于向灯丝施加电压的电源供应模块，通过该电源供应模块供应或者断开电源，从而可控制X射线拍摄。

底座102用于固定所述灯丝101，且包括两个灯丝贯通孔从而可将电源连接在所述灯丝101的两极。灯丝101中产生的电子通过高电压向目标物106的方向移动，为此灯丝101在X射线管的内部应以一定的形式固定，而且目标物106的反方向有必要被封住。此外，灯丝101不仅位于X射线管的内部，而且从外部可向灯丝101供给电源。

因此，底座102构成为能够夹设并固定灯丝，而且可包括贯通孔以使灯丝101的两个极分别暴露于X射线管的外部从而连接到电源供应模块。

提取器103与底座102紧贴但不与所述灯丝101接触，而且围绕所述灯丝。提取器由金属构成且围绕灯丝101，因此在灯丝101释放电子时会影响电子的移动。因此，根据提取器103的内部倾斜、孔的大小等可决定将释放的电子聚焦于目标物106的哪一位置。

因此，通过调整提取器103的形态，从而可将X射线产生的形态以不同的形式实现，而且通过集中焦点区域，从而可增加X射线图像的清晰度。

特别是，由于提取器103不与灯丝101接触，因此如果在灯丝101与提取器103之间施加电压，则在它们之间的空间上产生电场，可利用该电场将灯丝101产生的电子向外部发射，从而可防止目标物106发射X射线。如前所述，由于灯丝101在超过临界值的温度之后才真正开始释放电子，因此需要预热的时间，现有技术中在所述预热时间期间或产生的电子与目标物发生冲撞以产生X射线，从而存在可能使检查者或者患者等暴露在不必要的X射线中的问题，但是本发明如上所述，在提取器103与灯丝101之间施加截止电压并产生电场时，则通过阻断电子的释放可进行控制以使X射线只在真正需要的瞬间发射。

为了施加高电压，提取器103应由金属材料构成，如图所示，提取器103应该与由陶瓷材料构成的主体紧贴并形成真空的内部空间，考虑到可产生高热的X射线管的特性，为了防止加热时因热膨胀系数不同产生冲击，优选使用具有与陶瓷类似的热膨胀系数的材料。柯伐合金(kovar)属于如上所述的材料，柯伐合金作为铁镍钴合金系的合金，是由54％的Fe、29％的镍，17％的钴组成的合金，热膨胀系数近似于硬质玻璃的程度，与陶瓷并无差异，因此是广泛地应用于与玻璃或者陶瓷密封的部分的材料。

截止电压供给单元104在所述提取器103与所述灯丝101的一个极之间施加截止电压。如前所述，如果在灯丝101与提取器103之间施加电压，则在两者之间形成电场，从而可使从灯丝101发射的电子不能到达目标物106。如此，用于阻断电子的发射的电压在本发明中称之为截止电压，截止电压供给单元104执行将所述截止电压施加于灯丝101与提取器103之间的功能。

如前所述，在施加截止电压时可控制从灯丝101向目标物106方向释放的电子，因此在预热灯丝101的时间或者在灯丝101与目标物106之间施加高电压为止的待机时间等不应该无目的地发射X射线时间，为了阻断发射电子可施加截止电压。

为此，截止电压供给单元104在提取器103与灯丝101的一个极之间施加截止电压，而且在灯丝101的两极之间施加电压并经过预定的预热时间之后，当释放的电子达到可拍摄X射线的程度时，断开截止电压，从而可实现X射线的释放。如果具有如上所述结构，则可预先阻断在预热时间期间产生的不必要的X射线，从而可获得最小化暴露在X射线中的效果。

截止电压供给单元104通过利用如上所述施加的截止电压，可施加200V至300V之间的电压，这相当于可形成能够阻止从灯丝101释放的电子流出的程度的电场的电压，根据所述提取器103的结构及材料等可以不同。

主体105围绕所述提取器103且一侧端部与所述底座紧贴，而且由陶瓷材料构成。X射线管的内部形成真空以使电子能够不受妨碍地移动，为此需要不仅包括灯丝101与目标物106X且包裹整个X射线管的主体105。

由于在主体105的内部使电子移动且释放X射线，因此主体105优选由陶瓷材料构成以使电子的移动不受影响且能够使施加的高电压绝缘，为了能够应对高热，与陶瓷材料的主体105相对接的金属部分优选使用如柯伐合金(kovar)的具有与陶瓷材料类似的热膨胀系数的材料。

目标物106连接于所述主体105的另一侧端部，通过接收从所述灯丝101释放的电子来释放X射线。目标物106优选由铜等金属材料构成，通过利用基于高电压快速移动的电子当与金属表面发生冲撞时产生X射线的现象，可向需要X射线的地方释放X射线。

目标物106也称为阳极(anode)，如图所示，其由于具有向需要释放X射线的方向倾斜的形态，因此当从灯丝101释放的电子发生冲撞时，可使X射线向相应方向释放。根据目标物106的结构、倾斜度及材料等，同一电子可具有不同的X射线释放形态，因此根据X射线的运用方法等，可具有不同的结构。

散热帽107通过与所述目标物106连接来释放热。如前所述，灯丝101中产生的电子到达目标物106并发生冲撞，从而产生X射线，在该过程中作为冲撞产生的效果将产生热量。特别是，在非大型X射线装置的小型X射线装置中释放高能X射线时，则在狭窄的目标物区域产生大量的热，从而具有导致设备的变形或者对性能产生影响的顾虑。

因此，散热帽107与产生大量热量的目标物106连接，起到快速释放目标物106的热量的作用。为此，散热帽107优选由高导电率的金属物质构成，散热帽107的外部表面可形成有皱纹以最大化放热面积，从而可提高放热效率。

散热帽107可优选由与目标物相同的材料构成以快速地释放目标物106的热量，所述材料可使用能够容易地释放X射线的铜等金属。

图2是图示根据本发明的一实施例的小型X射线管的提取器的示图。

如图所示，在X射线管中，根据提取器103的形态和电压等，灯丝101产生的电子移动至目标物106的移动路径可完全不同。通常，为了获得清晰的X射线图像，需要施加高电压或者需要使生成X射线的电子集中地发射在狭窄的焦点区域，然而通过控制提取器103的结构与电压等来控制从灯丝101释放的电子束的形态，从而即使在相同的工作电压条件下也能够获得更加清晰的X射线图像。

图中的上侧图图示了从灯丝101释放的电子没有收敛成焦点而分散的情况，这种情况下很难获得清晰的X射线图像。如下侧图，如果聚焦于目标物106的一点，则可向拍摄的目标位置释放高线量的X射线，由此可获得更加清晰的X射线图像。

图3是图示根据本发明的一实施例的小型X射线管的电压施加模块的示图。

如图所示，基本上，根据本发明的小型X射线管通过如下方式实现：基于向灯丝101施加电压的灯丝电源供应单元的电压对灯丝101加热，并使该过程中产生的电子向目标物106方向移动。

此时，由于灯丝高电压供给单元和目标物高电压供给单元，灯丝101与目标物106之间形成高电压差，而且目标物106侧形成阳极，从而使灯丝101中产生的电子快速地向目标物106方向移动。在灯丝101与目标物106之间形成的电压可以是70kV左右的高电压，其根据X射线的用途等可以不同。

本发明中，此处由于包括用于向提取器103施加电压的截止电压供给单元，因而可以在灯丝101的一个极与提取器103之间施加截止电压，由此阻止灯丝101中产生的电子向目标物106方向移动，从而起到开关作用。

图4是根据本发明的一实施例的小型X射线管的工作示图。

如图所示，被施加电压时，则灯丝101开始被加热，达到可发射电子的温度需要预热的时间。如图的示例，需要2秒左右的预热时间，此时也可能存在因释放少量的电子导致不必要地释放X射线的问题。

灯丝101与目标物106之间的高电压达到目标电压也可能需要时间，目前为止还没有用于阻断该过程中产生的不必要的X射线的方法。然而，如果如同本发明涉及的X射线管，将截止电压施加至提取器103，则基于截止电压可准确地控制电子的发射，由此，可构成能够只在必要的瞬间发射X射线的系统。

以上参照实施例进行了说明，但是该技术领域的技术人员在不超出以下权利要求书中记载的本发明的思想及范畴的范围内可对本发明进行各种修改及变更。

工业适用性

本发明涉及具有提取器的小型X射线管，提供一种小型X射线管，其包括：灯丝，其在被施加电压时释放电子；底座，其用于固定所述灯丝且包括两个灯丝贯通孔从而可将电源连接在所述灯丝的两极；圆筒形提取器，其与所述底座紧贴且不与所述灯丝接触，并用于围绕所述灯丝；截止电压供给单元，其在所述提取器与所述灯丝的一个极之间施加截止电压；陶瓷材料的主体，其围绕所述提取器，而且一侧端部与所述底座紧贴；以及目标物，其连接于所述主体的另一侧端部，而且接收所述灯丝释放的电子来释放X射线。

Claims (4)

1.一种小型X射线管，包括：

灯丝，其在被施加电压时释放电子；

底座，其用于固定所述灯丝且包括两个灯丝贯通孔从而能够将电源连接到所述灯丝的两极；

提取器，其与所述底座紧贴，不与所述灯丝接触并且围绕所述灯丝，其中所述提取器具有：设置预定角度的内部倾斜和预定尺寸的孔以将从所述灯丝释放的所述电子集中到目标物的特定位置作为焦点区域的结构；

截止电压供给单元，其在所述提取器与所述灯丝的一个极之间施加截止电压；

陶瓷材料的主体，其围绕所述提取器，并且一侧端部与所述底座紧贴；

目标物，其连接于所述主体的另一侧端部，并且接收所述灯丝释放的电子而释放X射线；

灯丝高电压供给单元和目标物高电压供给单元，其分别设置在所述灯丝和所述目标物中，使得根据所述X射线的用途，在所述灯丝与所述目标物之间形成高电压差；以及

散热帽，其附接到所述目标物的侧面并由与所述目标物相同的材料制成，并且所述散热帽的表面上设置有褶皱以最大化散热面积，

其中，所述提取器由构成所述主体的陶瓷及热膨胀系数在预定范围内的金属制成，

其中，所述灯丝具有从施加电压后开始加热所述灯丝直到所述灯丝达到预定温度之后为止的预热时间，

其中，所述截止电压供给单元在对所述灯丝施加电压后预热所述灯丝的所述预热时间内施加所述截止电压，以防止释放所述电子，

其中，调整所述提取器的所述结构以及施加在所述提取器与所述灯丝的一个极之间的电压，以调整从所述灯丝释放的电子束的形态。

2.如权利要求1所述的小型X射线管，其特征在于，

所述截止电压供给单元在所述提取器与所述灯丝的一个极之间施加截止电压，

从在所述灯丝的两极之间施加电压的时间点开始经过预定的预热时间之后，断开所述截止电压。

3.如权利要求2所述的小型X射线管，其特征在于，

所述截止电压供给单元在所述提取器与所述灯丝的一个极之间施加200V以上且300V以下的电压。

4.如权利要求1所述的小型X射线管，其特征在于，

所述提取器由柯伐合金构成。

Images