CN1127421A - 用于x射线管的阴极系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于X射线管的阴极系统，该阴极系统具有一个电子发射极(3)和一个设在电子发射极(3)与X射线管阳极(1)之间的另外的电极(4、5；4′、5′)，该另一电极借助一个开关装置(8、9)以一个与具体希望的电子束管电流相应的占空比可接通在一个与电子发射极(3)的电位有偏差的电位(UW、UH)上。

Description

用于X射线管的阴极系统
本发明涉及一种用于X射线管的阴极系统，该阴极系统具有一个电子发射极和一个设在电子发射极和阳极之间的另外的电极。
目前用于X射线管内的阴极系统就寿命和其焦点形状而言已达到其开发极限。都希望将来能延长其寿命并希望出现一种所谓的“高斯形”的焦点分布。高斯形焦点分布指的是：撞击到X射线管阳极的电子的强度和出自焦点的X射线的强度在焦点的中心是最大的并且象高斯钟形曲线那样，越靠边则强度越减弱。
一种开头所述类型的阴极系统作为皮尔斯所描述的电极系统已经公开，该系统至少部分地满足了上述要求。公开的电极系统的另一电极是一个辅助阳极，该辅助阳极的结构在于，电子束的空间电荷的作用被抵消。这种系统的缺点在于，阳极上和辅助阳极上的电压与电子电流(电子束管电流)是相互联系的。即电子束管电流不再能自由选择，这意味着，一个确定的电子束管电流属于一个确定的电子束管电压。在这里，通过采用一个另外的靠近阴极的控制栅虽可有所补救，但在技术上实现这一点需很大费用。
在DE 34 26 623 C2和DE 35 14 700 A1中描述了开头所述类型的具有一个阴极系统的X射线管。
此外，在DE 32 28 816 A1中描述了一种用于计算机X射线断层造影的方法，其中，为在不提高辐射剂量的情况下取得一个经改善的信号-噪音间隔，用检测出的X射线辐射脉冲工作，所用的X射线辐射脉冲是借助Wehnelt-Zylinders(文纳尔圆筒形控制电极圆)通过对X射线管中的电子电流的检测产生的。
本发明的目的在于，提供一种本文开头所述类型的阴极系统，其中，阳极电流是可在与阳极上和另一电极上的电压无关的情况下简单地至少在一定限度内自由选择的。
本发明的目的是这样实现的，即提供一种用于X射线管的阴极系统，该阴极系统具有一个电子发射极和一个另外的、设在电子发射线和阳极之间的电极。该另一电极借助一个开关装置以一个与具体希望的电子束管电流相应的占空比(脉冲/间隔比)可接通在一个与电子发射极的电位有偏差的电位上。就是说，不存在电子束管电流与阳极的和另一电极的电位的直接联系。更确切说，电子束管电流可在与阳极的和另一电极的电位无关的情况下通过占空比选择。
本发明的一个特别优选的实施形式，其占空比是可调的，即在与阳极的和辅助电极的电位无关的情况下，不同的电子束管电流是可调的。
按照本发明的变化形式，设有一个文纳尔(Wehnelt)电极和/或一个辅助阳极作为另一电极，其中，文纳尔电极借助开关装置可接通在一个负电位上，辅助阳极可接通在一个正电位上。
本发明的一个特别优选的实施形式，如果辅助阳极具有一个供出自电子发射极的电子束通过的通孔，则辅助阳极沿电子束方向的长度至少等于通孔的最小内径。当通孔为椭圆形时，辅助阳极的长度就至少等于通孔的短轴。通过这一措施，相对于电子发射极，可使阳极电位得到良好的退耦。
本发明的变化形式规定，不能明显超过开关装置的开关循环的持续时间10μs。据此，可做到的是：对旋转阳极和与X射线管共起作用的成象系统(如X射线图象放大器/电视链)而言，单个脉冲变得不可见，而只有平均电流起作用。
如果另一电极可接通在其上的电位的大小为5至20kV，则电子束管电流具有好的调节范围。
本发明的另一目的在于提供一种X射线管，使电子束管电流可简单地并与辅助电极上和阳极上的电位无关地自由选择。按照本发明，该目的通过一种权利要求1至7之一所描述的、具有一个阳极和一个阴极系统的X射线管来实现。
下面借助附图所示的实施例详细说明本发明。附图所示为：
图1为一个具有一本发明所述的阴极系统的X射线管的主要组成部分的示意图；
图2为本发明一个变形的类似图1的示意图。
在图1中示出了一个X射线管的阳极1和整体以2表示的阴极系统的断面图。在图1中没示出的X射线管构件，如真空罩为传统结构。只示出其一小部分的阳极，可以是一个公知的旋转阳极或固定阳极。
阴极系统2包括一个示意表示的电子发射极3，该电子发射极3譬如可以是一个被直接或间接加热的热阴极。在电子发射极3和阳极1之间有一个以示意方式示出的电子束管电压UR。当电子发射极3被激活时，该电子发射极发出一个在图1中以虚线表示的电子束E并撞击到阳极1上。自电子束E在阳极1上的撞击点，即所谓X射线管的焦点F放射X射线。
除电子发射极3和阳极1外，还设有两个另外的电极，即一个郁金香形的文纳尔电极4和一个盘状的辅助阳极5，这两个电极均有一个让电子束E通过的通孔。文纳尔电极4和辅助阳极5经导线6和7在分别涉及电子发射极3的电位的情况下接通到一个负的电位-UW上和接通到一个正的电位+UH上，这两个电位的值分别为5至20kV。
开关装置8和9接入导线6和7。这两个开关装置分别具有一个最好是电子的开关10及11、和一个配属于10和11的时钟脉冲发生器12和13。时钟脉冲发生器12、13分别提供一个时钟信号，该时钟信号控制相应的开关10和11，使文纳尔电极4和辅助阳极5交替地与电位-UW和+UH接通和断开。时钟脉冲发生器12和13的结构在于，分别产生的时钟信号的占空比是可调的。在图1中通过调节器14和15表示了这一点。
这样就能在与阳极1、文纳尔电极4和辅助阳极5所处电位无关的情况下通过开关装置8和9当前的占空比选择和调节在X射线管工作时流动的平均电子束管电流。
电子束管电压UR和电位UH及UW只在如下意义上对电子束管电流有影响，即它们规定界限，在该界限内平均电子束管电流能通过开关装置8和9的占空比的改变得到改变。电子束管电流与电子束管电压UR在如下意义上的联系是不存的，即为了一个确定的电子束管电压产生一个确定的电子束管电流。确切地说，在所述的界限内，对于相同的电子束管电压可调出不同的电子束管电流，或者在电子束管电压不同时可调出相同的电子束管电流。
为了避免通过开关装置8和9的开关过程造成的干扰，一个开关循环的持续时间(脉冲持续时间加间隔持续时间)不明显超过10μs是相宜的。
图2所示的实施例与前述实施例的区别在于，文纳尔电极4′和辅助阳极5′分别为管形结构。为了相对于电子束发射极3使阳极电位良好地退耦，辅助阳极5′的沿电子束E方向的长度L大于通孔的内径l。为了达到良好退耦，长度L至少应等于内径l。在辅助电极5′为非回转对称结构并且通孔的截面相对于辅助阳极5′的长度L是不恒定的情况下，通孔的最小内径是衡量基准。
在所描述的实施例中，分别存在两个另外的电极，即文纳尔电极4、4′和辅助阳极5、5′。在有这两个另外的电极存在的情况下，能借助一个具有一个与具体需要的电子束管电流相应的占空比的开关装置8、9把这两个另外的电极接通到一个与电子发射极的电位有偏差的电位UW和UH上。按照本发明，只在有一个另外的电极的情况下，也能借助一个开关装置以上述方式把这个另外的电极接通在一个与电子发射极的电位有偏差的电位上。此外，也能只设一个唯一的另外的电极，该电极按上述方式当然只需设有一个开关装置。
在描述的实施例中，为了能调节电子束管电流，开关装置的占空比是可调的。在毋须电子束管电流的可调性的情况下，也可规定，开关装置的占空比是与所需的电子束管电流相当地固定给定的。

Claims (8)

1、一用于X射线管的阴极系统，该阴极系统具有一电子发射极(3)和一个设在电子发射极(3)与X射线管阳极(1)之间的另外的电极，其特征在于，该另一电极借助一个开关装置(8、9)以一个与具体希望的电子束管电流相应的占空比可接通在一个与电子发射极(3)的电位有偏差的电位(UW、UH)上。
2、按照权利要求1所述的阴极系统，其特征在于，占空比是可调的。
3、按照权利要求1或2所述的阴极系统，其特征在于，该阴极系统包括一个文纳尔电极(4、4′)作为另外的电极，该文纳尔电极可借助开关装置(8)接通在一个负的电位(UW)上。
4、按照权利要求1至3之一所述的阴极系统，其特征在于，该阴极系统包括一个辅助阳极(5、5′)作为另外的电极，该辅助阳极可借助开关装置(9)接通在一个正的电位(UH)上。
5、按照权利要求4所述的阴极系统，其特征在于，辅助阳极(5′)具有一个供出自电子发射极(3)的电子束(E)通过的通孔并且辅助阳极(5′)沿电子束(E)方向的长度(L)至少等于通孔的最小内径(1)。
6、按照权利要求1至5之一所述的阴极系统，其特征在于，开关装置(8、9)的一个开关循环的持续时间10μs不得被显著超过。
7、按照权利要求1至6之一所述的阴极系统，其特征在于，另外的电极可接通在其上的电位(UW、UH)的值为5至20kV。
8、具有一个阳极和一个权利要求1至7之一所述的阴极系统的X射线管。
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