CN114093736A - 一种电子发射装置及x射线管 - Google Patents

一种电子发射装置及x射线管 Download PDF

Info

Publication number
CN114093736A
CN114093736A CN202111372369.1A CN202111372369A CN114093736A CN 114093736 A CN114093736 A CN 114093736A CN 202111372369 A CN202111372369 A CN 202111372369A CN 114093736 A CN114093736 A CN 114093736A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electron emission
control electrode
electric field
electron
emission element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202111372369.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114093736B (zh
Inventor
张棋
柳桑
田佳甲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan United Imaging Healthcare Co Ltd
Original Assignee
Wuhan United Imaging Healthcare Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan United Imaging Healthcare Co Ltd filed Critical Wuhan United Imaging Healthcare Co Ltd
Priority to CN202111372369.1A priority Critical patent/CN114093736B/zh
Publication of CN114093736A publication Critical patent/CN114093736A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114093736B publication Critical patent/CN114093736B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00—X-ray tubes
    • H01J35/02—Details
    • H01J35/04—Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
    • H01J35/06—Cathodes
    • H01J35/064—Details of the emitter, e.g. material or structure
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03—Computed tomography [CT]
    • A61B6/032—Transmission computed tomography [CT]
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/40—Arrangements for generating radiation specially adapted for radiation diagnosis
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00—X-ray tubes
    • H01J35/02—Details
    • H01J35/14—Arrangements for concentrating, focusing, or directing the cathode ray
    • H01J35/147—Spot size control
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00—X-ray tubes
    • H01J35/02—Details
    • H01J35/14—Arrangements for concentrating, focusing, or directing the cathode ray
    • H01J35/153—Spot position control

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • X-Ray Techniques (AREA)

Abstract

本说明书实施例提供一种电子发射装置及X射线管，该电子发射装置包括：底座、热电子发射元件和冷电子发射元件，底座上具有第一控制极组件和第二控制极组件；热电子发射元件设于所述第一控制极组件形成的第一电场中，且所述第一控制极组件用于调节所述第一电场，所述第一电场用于控制所述热电子发射元件产生的电子束的焦点大小和/或偏转角度；冷电子发射元件设于所述第二控制极组件形成的第二电场中，且所述第二控制极组件用于调节所述第二电场，所述第二电场用于控制所述冷电子发射元件产生的电子束的焦点大小和/或偏转角度。

Description

一种电子发射装置及X射线管
技术领域
本说明书涉及电子发射技术领域，特别涉及一种电子发射装置及X射线管。
背景技术
X射线管是在医疗成像或工业成像等领域得到广泛应用。X射线管包含有电子发射装置(例如，可以包括灯丝，作为X射线管的阴极)和电子接收装置(例如，可以包括靶盘，作为X射线管的阳极)，电子发射装置可以用于发射电子，电子接收装置可以用于接受电子的轰击。电子接收装置受到高速电子的和轰击后，由于高速电子的运动突然受到阻止，高速电子的动能的一部分转化为辐射能，以X射线的形式放出。
发明内容
一种电子发射装置，其包括：底座、热电子发射元件和冷电子发射元件；所述底座上具有第一控制极组件和第二控制极组件；所述热电子发射元件设于第一控制极组件形成的第一电场中，且所述第一控制极组件用于调节所述第一电场，所述第一电场用于控制所述热电子发射元件产生的电子束的焦点大小和/或偏转角度；所述冷电子发射元件设于所述第二控制极组件形成的第二电场中，且所述第二控制极组件用于调节所述第二电场，所述第二电场用于控制所述冷电子发射元件产生的电子束的焦点大小和/或偏转角度。
在一些实施例中，所述第一控制极组件包括第一控制电极和第二控制电极，所述第一控制电极和所述第二控制电极之间分布有所述第一电场；所述第二控制极组包括所述第二控制电极和第三控制电极，所述第二控制电极和所述第三控制电极之间分布有所述第二电场。
在一些实施例中，所述热电子发射元件具有第一接线端和第二接线端，所述第一接线端与所述底座相连，所述第二接线端与设于所述底座上的隔层相连，所述第二接线端的电位高于或低于所述第一接线端的电位；所述冷电子发射元件的电位与所述底座的电位相同。
在一些实施例中，电子发射装置还包括第一栅极，所述第一栅极和所述底座之间分布有第三电场，所述冷电子发射元件设于所述第三电场中；所述第一栅极用于调节所述第三电场，所述第三电场用于控制所述冷电子发射元件的电子束发射。
在一些实施例中，所述第一栅极上设有多个通孔。
在一些实施例中，所述第一栅极用于在所述冷电子发射元件产生的电子束的作用下发射次级电子。
在一些实施例中，电子发射装置还包括第二栅极，所述第二栅极和所述底座之间分布有第四电场，所述热电子发射元件设于所述第四电场中；所述第二栅极用于在所述热电子发射元件产生的电子束的作用下发射次级电子。
在一些实施例中，所述底座包括间隔布置的第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽的中心轴线和所述第二凹槽的中心轴线平行；所述热电子发射元件设于所述第一凹槽内；所述冷电子发射元件设于所述第二凹槽内；所述第一控制电极位于远离所述第二凹槽的所述第一凹槽侧，所述第二控制电极位于所述第一凹槽和所述第二凹槽之间，所述第三控制电极位于远离所述第一凹槽的所述第二凹槽侧。
在一些实施例中，所述热电子发射元件为螺旋状、平面板状或曲面板状；所述冷电子发射元件为平板状或曲面板状。
本说明书实施例还提供一种X射线管，所述X射线管包括阴极，所述阴极包括上述任一技术方案所述电子发射装置。
根据本说明书的电子发射装置，通过同时设置两个电子发射元件(即热电子发射元件和冷电子发射元件)，两个电子发射元件产生的电子束的焦点大小可以不同，从而使得电子发射装置可以具有更宽泛的焦点尺寸(如面积)调节范围。另外，由于热电子发射元件的温度难以快速降低，其是否发射电子束的状态难以快速切换，通过冷电子发射元件的使用，可以快速切换冷电子发射元件是否发射电子束的状态，这使得电子发射装置在数字减影血管造影设备以及CT设备上可以被广泛地使用。例如，通过切换冷电子发射元件是否发射电子束的状态，可以调节使用数字减影血管造影设备以及CT设备进行检查的患者受到了辐射剂量。通过热电子发射元件和冷电子发射元件的联合使用，可以使得电子发射元件能够适用于数字减影血管造影设备以及CT设备等多种类型的成像设备。
附图说明
本说明书将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：
图1是根据一些实施例所示的电子发射装置的结构示意图；
图2是根据一些实施例所示的电子发射装置的各部件的电位示意图；
图3是根据一些实施例所示的第一栅极的结构示意图；
图4是根据一些实施例所示的冷电子发射元件的发射示意图；
图5是根据一些实施例所示的X射线管的结构示意图。
附图标记说明：100为电子发射装置，110为底座，111为第一凹槽，112为第二凹槽，120为热电子发射元件，130为冷电子发射元件，140为第一控制电极，150为第二控制电极，160为第三控制电极，170为第一栅极，171为通孔，200为电子接收装置，500为X射线管，510为防护层，511为管壳，512为管套，520为高压电缆，530为高压发生器，540为绝缘油。
具体实施方式
为了更清楚地说明本说明书实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本说明书应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。
应当理解，本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。
如本说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。
本说明书描述了一种电子发射装置和X射线管。该电子发射装置可以包括具有第一控制极组件和第二控制极组件的底座，第一控制极组件能够形成第一电场，第二控制极组件能够形成第二电场。热电子发射元件和冷电子发射元件分别设于第一电场和第二电场中，以使得第一控制极组件用于调节第一电场而控制热电子发射元件产生的电子束的焦点大小和/或偏转角度，以及第二控制极组件用于调节第二电场而控制冷电子发射元件产生的电子束的焦点大小和/或偏转角度。通过同时设置两个电子发射元件(即热电子发射元件和冷电子发射元件)，两个电子发射元件产生的电子束的焦点大小可以不同，从而使得电子发射装置可以具有更宽泛的焦点尺寸(如面积)调节范围。另外，由于热电子发射元件的温度难以快速降低，其是否发射电子束的状态难以快速切换，通过冷电子发射元件的使用，可以快速切换冷电子发射元件是否发射电子束的状态，这使得电子发射装置在数字减影血管造影设备以及CT设备上可以被广泛地使用。例如，通过切换冷电子发射元件是否发射电子束的状态，可以调节使用数字减影血管造影设备以及CT设备进行检查的患者受到了辐射剂量。通过热电子发射元件和冷电子发射元件的联合使用，可以使得电子发射元件能够适用于数字减影血管造影设备以及CT设备等多种类型的成像设备。本说明书的电子发射装置可以应用于医疗成像设备(如CT设备、数字减影血管造影设备等)或工业成像设备，也可以应用于放射治疗设备。
图1是根据一些实施例所示的电子发射装置的结构示意图。以下将结合图1对本申请实施例所涉及的电子发射装置进行详细说明，值得注意的是，以下实施例仅仅用以解释本申请，并不构成对本申请的限定。
如图1所示，电子发射装置100可以包括底座110、热电子发射元件120、冷电子发射元件130。底座110上具有第一控制极组件和第二控制极组件。第一控制极组件能够形成第一电场E1，第二控制极组件能够形成第二电场E2。底座110可以用于承载电子发射装置100的第一控制极组、第二控制极组、热电子发射元件120、冷电子发射元件130等元器件。热电子发射元件120和冷电子发射元件130均可以用于发射电子束。热电子发射元件120和冷电子发射元件130所发射的电子束可以分别在X射线管的电子接收装置上形成焦点。热电子发射元件120设于第一电场E1中，第一电场E1对设于其中的热电子发射元件120产生的电子束具有作用力，第一控制极组件用于调节第一电场E1,第一电场E1用于控制热电子发射元件产生的电子束的焦点(即热电子发射元件所发射的电子束在电子接收装置上形成的焦点)的大小和/或偏转角度。例如，第一控制极组件可以调节第一电场E1的场强，以控制第一电场对热电子发射元件120产生的电子束的作用力，从而实现对热电子发射元件产生120的电子束的焦点的大小和/或偏转角度的控制。冷电子发射元件130设于第二电场E2中，第二电场E2对设于其中的冷电子发射元件产生的电子束具有作用力，第二控制极组件用于调节第二电场E2，第二电场E2用于控制冷电子发射元件130产生的电子束的焦点(即冷电子发射元件所发射的电子束在电子接收装置上形成的焦点)大小和/或偏转角度。例如，第二控制极组件可以调节第二电场E2的场强，以控制第二电场E2对冷电子发射元件产生的电子束的作用力，从而实现对冷电子发射元件130产生的电子束的焦点的大小和/或偏转角度的控制。可以理解地，图1中示出的第一电场E1和第二电场E2仅用于示例，其并不对电场线方向构成限定。
在一些实施例中，底座110可以包括金属材料(例如不锈钢、铜等)。热电子发射元件120可以是指被加热(如通电流进行加热)后实现电子束发射的元件。例如，当热电子发射元件120内通过足够大的电流时，会使热电子发射元件120的温度升高，一般当温度上升到一定温度(如1000K)以上时，热电子发射元件120内动能超过逸出功的电子的数目急剧增多，则会有大量电子逸出形成电子束。冷电子发射元件130可以是指无需加热即可实现电子束发射的元件。在一些实施例中，冷电子发射元件130可以是指基于场致发射原理而发射电子的元件。例如，将冷电子发射元件130置于足够强的电场(如下文所述的第三电场E3)中，电场驱动冷电子发射元件130内的电子运动，当电子的动能超过其逸出功，电子则会发射出来。由于冷电子发射元件130是基于场致发射理论而实现电子发射，可以避免高温高压对冷发射电子元件130的损害，因此，使用冷电子发射元件130的电子发射装置100具有较长的使用寿命。
在一些实施例中，热电子发射元件120可以是螺旋状、平面板状或曲面板状等形状。在一些实施例中，冷电子发射元件130可以是平板状或曲面板状等形状。底座110的具体结构和形状请参见下文的相关说明。
在一些实施例中，第一控制极组件可以包括第一控制电极140和第二控制电极150，第一控制电极140和第二控制电极150之间分布有第一电场E1。在一些实施例中，第二控制极组可以与第一控制极组共用一个控制电极。例如，第二控制极组可以包括第二控制电极150和第三控制电极160，第二控制电极150和第三控制电极160之间分布有第二电场E2。通过设置第一控制极组和第二控制极组共用一个控制电极，可以简化底座110的结构。在一些实施例中，第一控制极组和第二控制极组也可以分别具有两个控制电极。例如，第二控制极组可以包括第四控制电极和第五控制电极。
各个控制电极(如第一控制电极140、第二控制电极150、第三控制电极160)的电位可以独立控制，这使得第一控制电极140和第二控制电极150之间的电位差以及第二控制电极150与第三控制电极160之间的电位差可以方便地调节，因此第一电场E1和第二电场E2的场强可以方便地调节，热电子发射元件120和冷电子发射元件130所产生的电子束的焦点大小和/或偏转方向可以方便地进行控制。仅作为示例，热电子发射元件120安装在第一控制电极140和第二控制电极150之间，通过改变第一控制电极140和第二控制电极150之间的电位差，可以调节第一电场E1的场强大小，从而控制热电子发射元件120产生的电子束的焦点大小和/或偏转角度。以第一控制极组件控制焦点偏转角度为例，第一控制电极140和第二控制电极150的电位不同，电子在第一电场E1中会偏向电位较高的一侧，因此，通过控制第一控制电极140和第二控制电极150的电位，可以调节热电子发射元件120产生的电子束的发射角度，从而控制热电子发射元件120产生的电子束的焦点偏转角度。此外，通过控制第一控制电极140和第二控制电极150的电位，可以控制热电子发射元件120发射电子束的形状(即电子束的发散程度)，从而控制热电子发射元件120产生的电子束的焦点大小。第二控制极组件控制冷电子发射元件130产生的电子束的焦点大小和/或偏转角度与第一电场E1控制热电子发射元件120产生的电子束的焦点大小和/或偏转角度的原理类似，此处不再赘述。
在一些实施例中，第一控制电极140、第二控制电极150和第三控制电极160可以包括金属材料(例如，铂、金、银、锌等)。在一些实施例中，第一控制电极140、第二控制电极150和第三控制电极160可以包括非金属材料(如石墨、陶瓷等)。
在一些实施例中，底座110可以设置为多种形状。例如，底座110可以大致呈圆柱状(如图1所示)、椭圆柱状、长方体、六边形柱状等形状；又例如，底座110也可以根据电子发射装置所设置的空间的情况设计为不规则的形状。
在一些实施例中，如图1所示，底座110可以包括第一凹槽111和第二凹槽112，第一凹槽111和第二凹槽112可以间隔布置。热电子发射元件120可以设于第一凹槽111内，冷电子发射元件130可以设于第二凹槽112内。第一控制电极140可以位于远离第二凹槽112的第一凹槽111侧，第二控制电极150可以位于第一凹槽111和第二凹槽112之间，第三控制电极160可以位于远离第一凹槽111的第二凹槽112的侧。在一些实施例中，第一凹槽111和第二凹槽112可以是长条状，第一凹槽111的中心轴线(如图1所示的虚线a1的方向)和第二凹槽112的中心轴线(如图1所示的虚线a2的方向)可以平行。通过这样的设置，底座110的结构紧凑且便于加工，且这样的底座结构保证电子发射装置100能够稳定地工作。
图2是根据一些实施例所示的电子发射装置的电位控制示意图。如图2所示，热电子发射元件120可以包括第一接线端C和第二接线端A，其中，第一接线端C与底座110连相连，以使得第一接线端C与底座110的电位相等。第二接线端A的电位可以高于或低于第一接线端C的电位，以使得第一接线端C与第二接线端A之间有电位差，热电子发射元件120内有电流通过，热电子发射元件120被加热而有热电子溢出。在一些实施例中，底座110上可以设置隔层(如，陶瓷的隔层)，第二接线端A可以与该隔层相连。在一些实施例中，冷电子发射元件130的电位可以与底座110的电位相同。具体地，冷电子发射元件130可以包括第三接线端和第四接线端，第三接线端和第四接线端可以均与底座110相连。
继续参见图2，G1、G2、G3分别代表第一控制电极140、第二控制电极150、第三控制电极160。在一些实施例中，通过调整G1和G2之间的电位差，可以调节第一电场E1的场强，以调节热电子发射元件120发射电子束的发散程度及发射角度，从而控制热电子发射元件120发射的电子束的焦点大小和/或偏转角度。在一些实施例中，通过调节G2和G3之间的电位差，可以调节第二电场E2的场强，以调节冷电子发射元件130发射电子束的发散程度及发射角度，从而控制冷电子发射元件130产生的电子束的焦点大小和/或偏转角度。图2中的S代表第一栅极170，具体请参见图3和图4的相关说明。
图3是根据一些实施例所示的第一栅极的结构示意图，图4是根据一些实施例所示的冷电子发射元件的发射示意图。在一些实施例中，如图1、图3和图4所示，电子发射装置100还可以包括第一栅极170。第一栅极170和底座110之间可以分布有第三电场E3，冷电子发射元件130设于第三电场E3中。由于冷电子发射元件130的电位与底座110的电位相同，第一栅极170可以用于调节第三电场E3，第三电场E3用于控制冷电子发射元件130的电子束发射。在一些实施例中，第三电场E3可以用于控制冷电子发射元件130是否发射出电子束。通过控制第一栅极170(即图2中示出的S)的电位，可以改变第一栅极170与底座110之间的电位差，从而瞬时切换冷电子发射元件130是否发射电子束的状态。
仅作为示例，冷电子发射元件130可以被承载于底座110上，第一栅极170可以与底座110间隔布置(如图1所示)。在一些实施例中，当将第一栅极170的电位设置为与底座110的电位之间的电位差大于或等于第一预设阈值(如2KV)，处于第三电场E3中的冷电子发射元件130可以发射电子束；当将第一栅极170的电位设置为与底座110的电位之间的电位差为0或小于第二预设预设(如0.5KV)，处于第三电场E3中的冷电子发射元件130无法发射电子束。
在一些实施例中，第一栅极170也可以设置为平板状或曲面板状。当第一栅极170为曲面板状时，第一栅极170对冷电子发射元件发射130的电子束具有一定的聚焦效果。
在一些实施例中，如图3所示，第一栅极170上设有多个通孔171。通孔的形状可以为圆形(如图3中示出)、矩形、正六边形、椭圆形等规则的形状。或者，通孔的形状也可以为不规则的形状。多个通孔171可以按照矩形阵列(如图3中示出)或环形阵列等方式均匀分布，也可以不均匀地分布。如图4所示，通孔171的轴线方向(如图4所示的虚线a3的方向)可以与冷电子发射元件130的电子束发射方向平行，冷电子发射元件130发射出的部分电子束e1可以穿过通孔171，另一部分电子束e1可以撞击在第一栅极170上。
在一些实施例中，第一栅极170用于在冷电子发射元件130产生的电子束的作用下发射次级电子。第一栅极170可以采用能够在电子束的作用下发射次级电子的材料(例如，铂、铜等金属材料，或者银镁合金、铜镁合金、铜铍合金、镍铍合金等金属化合物材料)，当冷电子发射元件130发射出的电子束e1撞击第一栅极170时，第一栅极170可以发射出次级电子束e2，既增加发射到电子接收装置上的电子束中的电子总数量，又无需增大底座110与第一栅极170之间电位差，这样可以延长冷电子发射元件130的使用寿命。当第一栅极170能够发射次级电子时，第一栅极170上可以设置有通孔171，也可以不设置通孔171。当第一栅极170能够发射次级电子而第一栅极170上不设置通孔171时，发射到电子接收装置上的电子束中的电子总数量可能最多。而通过在第一栅极170设置通孔171，可以调节(如减少)发射到电子接收装置上的电子束中的电子总数量。可以理解地，发射到电子接收装置上的电子束中的电子总数量代表了发射电流的大小。
在一些实施例中，第一栅极170可以不发射次级电子。例如，第一栅极170可以包括在在冷电子发射元件130产生的电子束的作用下不发射次级电子的材料。不发射次级电子的材料可以是指发射次级电子效应不明显且耐高温的材料，例如，金属钛。第一栅极170上设有通孔171。通过调节通孔171的大小和数量，可以调节发射到电子接收装置上的电子束中的电子总数量。在一些实施例中，电子发射装置100还可以包括第二栅极(图中未示出)，第二栅极与底座110之间可以分布有第四电场，热电子发射元件120可以设于第四电场中。在一些实施例中，第二栅极能够在热电子发射元件产生的电子束的作用下发射次级电子，当热电子发射元件120发射出的电子束冲击第二栅极时，第二栅极可以发射出的次级电子，从而可以增大发射到电子接收装置上的电子束中的电子总数量。第二栅极的结构和材质可以与第一栅极170类似，第二栅极发射次级电子的原理可以与第一栅极170类似，具体请参照第一栅极170的相关内容。
本申请实施例的电子发射装置可能带来的有益效果包括但不限于：(1)同时设置两个电子发射元件(即热电子发射元件和冷电子发射元件)，两个电子发射元件产生的电子束的焦点大小可以不同，从而使得电子发射装置可以具有更宽泛的焦点尺寸(如面积)调节范围；(2)通过冷电子发射元件的使用，可以快速切换冷电子发射元件是否发射电子束的状态；将冷电子发射元件与第一栅极配合，通过第一栅极的电位来控制冷电子发射装置是否发射电子束，可以实现瞬时切换冷电子发射元件是否发射电子束的状态；(3)第一栅极能够发射次级电子，可以增大电子束中的电子总数量，延长冷电子发射元件的寿命；(4)通过热电子发射元件和冷电子发射元件的联合使用，可以使得电子发射元件能够适用于多种类型的成像设备(如CT设备和数字减影血管造影设备等)；(5)设置三个独立的控制电极(即第一控制电极、第二控制电极和第三控制电极)，可以独立控制第一电场和第二电场的场强，从而独立控制热电子发射元件和冷电子发射元件的焦点大小和/或偏转方向。需要说明的是，不同实施例可能产生的有益效果不同，在不同的实施例里，可能产生的有益效果可以是以上任意一种或几种的组合，也可以是其他任何可能获得的有益效果。
图5是根据一些实施例所示的X射线管的结构示意图。本说明书一些实施例之一提供一种X射线管，如图5所示，在一些实施例中，X射线管500可以包括阴极和阳极。其中，阴极可以包括电子发射装置100，阳极可以包括电子接收装置200。在一些实施例中，电子接收装置200可以接地，使其电位为零。通过这样的设置，撞击在电子接收装置200上的电子会直接反弹，不易被电子接收装置吸收，电子接收装置200上能够产生面积较小的焦点。在一些实施例中，电子发射装置100上可以为正电位，而电子接收装置200上可以为负电位。
在一些实施例中，X射线管500还可以包括高压发生器530，高压发生器530与电子发射装置100可以通过高压电缆520相连，以使得高压发生器530能够为电子发射装置100提供电源。
在一些实施例中，X射线管500还可以包括防护层510，电子发射装置100和电子接收装置200安装于防护层510内。在一些实施例中，防护层510可以包括管壳511和套设在管壳511外的管套512，管壳511与管套512之间具有间隙。该间隙中可以填充有绝缘油540。在一些实施例中，管壳511和管套512可以包括金属材料。
上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本说明书的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本说明书进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本说明书中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本说明书示范实施例的精神和范围。
同时，本说明书使用了特定词语来描述本说明书的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本说明书至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本说明书的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
此外，除非权利要求中明确说明，本说明书所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本说明书流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本说明书实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。
同理，应当注意的是，为了简化本说明书披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本说明书实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本说明书对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本说明书一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。
针对本说明书引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本说明书作为参考。与本说明书内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本说明书权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本说明书中的)也除外。需要说明的是，如果本说明书附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本说明书所述内容有不一致或冲突的地方，以本说明书的描述、定义和/或术语的使用为准。
最后，应当理解的是，本说明书中所述实施例仅用以说明本说明书实施例的原则。其他的变形也可能属于本说明书的范围。因此，作为示例而非限制，本说明书实施例的替代配置可视为与本说明书的教导一致。相应地，本说明书的实施例不仅限于本说明书明确介绍和描述的实施例。

Claims (10)

1.一种电子发射装置，其特征在于，包括：底座(110)、热电子发射元件(120)和冷电子发射元件(130)；
所述底座(110)上具有第一控制极组件和第二控制极组件；
所述热电子发射元件(120)设于所述第一控制极组件形成的第一电场中，且所述第一控制极组件用于调节所述第一电场，所述第一电场用于控制所述热电子发射元件(120)产生的电子束的焦点大小和/或偏转角度；
所述冷电子发射元件(130)设于所述第二控制极组件形成的第二电场中，且所述第二控制极组件用于调节所述第二电场，所述第二电场用于控制所述冷电子发射元件(130)产生的电子束的焦点大小和/或偏转角度。
2.如权利要求1所述的电子发射装置，其特征在于，所述第一控制极组件包括第一控制电极(140)和第二控制电极(150)，所述第一控制电极(140)和所述第二控制电极(150)之间分布有所述第一电场；
所述第二控制极组包括所述第二控制电极(150)和第三控制电极(160)，所述第二控制电极(150)和所述第三控制电极(160)之间分布有所述第二电场。
3.如权利要求1所述的电子发射装置，其特征在于，所述热电子发射元件(120)具有第一接线端和第二接线端，所述第一接线端与所述底座(110)相连，所述第二接线端与设于所述底座(110)上的隔层相连，所述第二接线端的电位高于或低于所述第一接线端的电位；
所述冷电子发射元件(130)的电位与所述底座(110)的电位相同。
4.如权利要求3所述的电子发射装置，其特征在于，还包括第一栅极(170)，所述第一栅极(170)和所述底座(110)之间分布有第三电场，所述冷电子发射元件(130)设于所述第三电场中；
所述第一栅极(170)用于调节所述第三电场，所述第三电场用于控制所述冷电子发射元件(130)的电子束发射。
5.如权利要求4所述的电子发射装置，其特征在于，所述第一栅极(170)上设有多个通孔(171)。
6.如权利要求4或5所述的电子发射装置，其特征在于，所述第一栅极(170)用于在所述冷电子发射元件(130)产生的电子束的作用下发射次级电子。
7.如权利要求3所述的电子发射装置，其特征在于，还包括第二栅极，所述第二栅极和所述底座(110)之间分布有第四电场，所述热电子发射元件(120)设于所述第四电场中；
所述第二栅极用于在所述热电子发射元件(120)产生的电子束的作用下发射次级电子。
8.如权利要求2所述的电子发射装置，其特征在于，所述底座(110)包括间隔布置的第一凹槽(111)和第二凹槽(112)，所述第一凹槽(111)的中心轴线和所述第二凹槽(112)的中心轴线平行；
所述热电子发射元件(120)设于所述第一凹槽(111)内；所述冷电子发射元件(130)设于所述第二凹槽(112)内；
所述第一控制电极(140)位于远离所述第二凹槽(112)的所述第一凹槽(111)侧，所述第二控制电极(150)位于所述第一凹槽(111)和所述第二凹槽(112)之间，所述第三控制电极(160)位于远离所述第一凹槽(111)的所述第二凹槽(112)侧。
9.如权利要求1所述的电子发射装置，其特征在于，所述热电子发射元件(120)为螺旋状、平面板状或曲面板状；所述冷电子发射元件(130)为平板状或曲面板状。
10.一种X射线管，其特征在于，所述X射线管包括阴极，所述阴极包括权利要求1-9中任一项所述电子发射装置(100)。
CN202111372369.1A 2021-11-18 2021-11-18 一种电子发射装置及x射线管 Active CN114093736B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111372369.1A CN114093736B (zh) 2021-11-18 2021-11-18 一种电子发射装置及x射线管

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111372369.1A CN114093736B (zh) 2021-11-18 2021-11-18 一种电子发射装置及x射线管

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114093736A true CN114093736A (zh) 2022-02-25
CN114093736B CN114093736B (zh) 2024-08-06

Family

ID=80302209

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111372369.1A Active CN114093736B (zh) 2021-11-18 2021-11-18 一种电子发射装置及x射线管

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114093736B (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5576549A (en) * 1994-07-20 1996-11-19 Siemens Aktiengesellschaft Electron generating assembly for an x-ray tube having a cathode and having an electrode system for accelerating the electrons emanating from the cathode
US20100290593A1 (en) * 2008-01-25 2010-11-18 Thales X-rays source comprising at least one electron source combined with a photoelectric control device
US20110116593A1 (en) * 2009-11-13 2011-05-19 General Electric Company System and method for beam focusing and control in an indirectly heated cathode
CN103219211A (zh) * 2012-12-22 2013-07-24 深圳先进技术研究院 X射线源及x射线产生方法
CN103227082A (zh) * 2012-12-22 2013-07-31 深圳先进技术研究院 X射线发射装置及x射线产生方法
WO2013154259A1 (ko) * 2012-04-13 2013-10-17 한국과학기술원 탄소나노튜브 기반의 전자빔 에미터를 이용한 진공밀봉형 소형 엑스선 튜브
JP2017054591A (ja) * 2015-09-07 2017-03-16 キヤノン株式会社 Ｘ線発生管及びこれを用いたｘ線発生装置、ｘ線撮影システム
KR20210017134A (ko) * 2019-08-07 2021-02-17 (주) 브이에스아이 전자빔 발생장치

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5576549A (en) * 1994-07-20 1996-11-19 Siemens Aktiengesellschaft Electron generating assembly for an x-ray tube having a cathode and having an electrode system for accelerating the electrons emanating from the cathode
US20100290593A1 (en) * 2008-01-25 2010-11-18 Thales X-rays source comprising at least one electron source combined with a photoelectric control device
US20110116593A1 (en) * 2009-11-13 2011-05-19 General Electric Company System and method for beam focusing and control in an indirectly heated cathode
WO2013154259A1 (ko) * 2012-04-13 2013-10-17 한국과학기술원 탄소나노튜브 기반의 전자빔 에미터를 이용한 진공밀봉형 소형 엑스선 튜브
CN103219211A (zh) * 2012-12-22 2013-07-24 深圳先进技术研究院 X射线源及x射线产生方法
CN103227082A (zh) * 2012-12-22 2013-07-31 深圳先进技术研究院 X射线发射装置及x射线产生方法
JP2017054591A (ja) * 2015-09-07 2017-03-16 キヤノン株式会社 Ｘ線発生管及びこれを用いたｘ線発生装置、ｘ線撮影システム
KR20210017134A (ko) * 2019-08-07 2021-02-17 (주) 브이에스아이 전자빔 발생장치

Also Published As

Publication number Publication date
CN114093736B (zh) 2024-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101563521B1 (ko) 방사선 발생장치 및 방사선 촬영장치
US8498379B2 (en) Electron emitter and method of making same
Heo et al. A vacuum-sealed miniature X-ray tube based on carbon nanotube field emitters
US6785359B2 (en) Cathode for high emission x-ray tube
US3882339A (en) Gridded X-ray tube gun
KR20140043146A (ko) 방사선 발생장치 및 방사선 촬영장치
EP2869327B1 (en) X-ray tube
JP5021716B2 (ja) Ｘ線発生装置及び携帯型非破壊検査装置
US8374315B2 (en) X-ray tube
US9431206B2 (en) X-ray generation tube, X-ray generation device including the X-ray generation tube, and X-ray imaging system
EP3971937A1 (en) X-ray generation tube, x-ray generation device, and x-ray imaging device
EP1133784A1 (en) X-ray tube providing variable imaging spot size
CN114093736B (zh) 一种电子发射装置及x射线管
CN117038419A (zh) 一种碳纳米管冷阴极微焦点x射线管
CN109698105B (zh) 高剂量输出的透射传输和反射目标x射线系统及使用方法
CN111326378B (zh) 多悬浮栅阴极结构、电子枪、电子加速器及辐照装置
US4091306A (en) Area electron gun employing focused circular beams
US4493097A (en) Electron gun assembly
US20050141670A1 (en) X-ray generating device
CN212848300U (zh) 用于高剂量产额周向辐照射线管的辐射转换靶组件
CN111328176A (zh) 悬浮栅阴极结构、电子枪、电子加速器及辐照装置
CN217239379U (zh) 一种x射线源及其水平场致发射结构
Goel et al. 3-D analysis of electron beam shape at target plane through parametric variation of an indirectly heated cathode-based electron gun
CN114975045A (zh) 一种x射线源及其水平场致发射结构
CN114078674A (zh) 一种电子发射元件和x射线管

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant