CN116936320A - 一种ct用x光源旋转球管及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种CT用X光源旋转球管及其控制方法，包括：外壳模块、内管模块和转动模块；外壳模块与内管模块之间填充降温溶液；转动模块与内管模块固定连接，带动内管模块沿轴向转动；内管模块轴向两端分别通过轴承与外壳模块转动连接；内管模块包括：若干个阴极、阴极盘、阳极靶盘和阴极控制器，若干个阴极设置于阴极盘朝向阳极靶盘的一侧；阴极控制器控制与阳极靶盘电子束流撞击点对应的一阴极激发电子束流；其中，阳极靶盘电子束流撞击点的位置与X射线窗相对应。通过设置于阴极转盘上的若干个阴极，实现了阴极发出的电子束流不再需要进行偏转，直接轰击阳极靶盘上的电子束流撞击轨迹，使球管最大功率可以做到与传统旋转球管相当，解决了功率受限的问题。
Description
技术领域
本发明涉及医疗设备技术领域，特别涉及一种CT用X光源旋转球管及其控制方法。
背景技术
目前CT使用的X光源为旋转阳极球管，阳极散热主要通过辐射进行，散热效率较低，因此CT正常工作时有一部分热量会留存在阳极上。当CT连续工作时，阳极留存热量会越来越多，当达到额定阳极储热容量时，CT就必须停机等待阳极散热，这样会影响CT使用效率。现有的旋转管芯设计球管能解决阳极散热问题，但该设计阴极放置在轴线上，阴极发出电子束流需要通过磁场偏转照射至阳极确定位置；阴极发出电子束流需要从轴线中心偏转至阳极边缘位置，偏转角度较大；为达到较大偏转角度，磁场需要在电子能量较低时施加；为使束流品质达到要求，磁场偏转电子束流时电子能散不能过大；电子能量较小时空间电荷效应明显，电子束流强度被所要求的电子能散限制，因此电子束流强度不能过大；电子束流强度的限制直接限制了球管的功率大小。
Simens提出Straton球管，采用管芯旋转方案，使阳极背面可以直接接触降温溶液，极大提高了阳极散热效率，基本解决了上述热容量问题。但是Straton球管由于阴极偏转系统比较复杂等原因，该球管最大功率受到限制。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种管芯旋转球管及其控制方法，通过采用设置于阴极转盘上的若干个阴极，实现了阴极发出的电子束流不再需要进行偏转，按照固定途径直接轰击阳极靶盘上的电子束流撞击轨迹，使管芯旋转设计的球管最大功率可以做到与传统旋转球管相当，解决了最大功率受限的问题。
为解决上述技术问题，本发明实施例的第一方面提供了一种CT用X光源旋转球管，包括：外壳模块、内管模块和转动模块；
所述外壳模块与所述内管模块之间填充有降温溶液；
所述转动模块与所述内管模块固定连接，带动所述内管模块沿轴向转动；
所述内管模块轴向两端分别通过轴承与外壳模块转动连接；
所述内管模块包括：若干个阴极、阴极盘、阳极靶盘和阴极控制器，
所述若干个阴极设置于所述阴极盘朝向所述阳极靶盘的一侧；
所述阴极控制器控制与所述阳极靶盘电子束流撞击点对应的一所述阴极激发所述电子束流；
其中，所述阳极靶盘电子束流撞击点的位置与X射线窗相对应。
进一步地，所述若干个阴极包括：冷阴极和/或碳纳米管阴极。
进一步地，所述阳极靶盘的电子撞击轨道为铼钨合金。
进一步地，所述若干个阴极环形设置于所述阴极盘朝向所述阳极靶盘的一侧。
进一步地，所述管芯旋转球管还包括：若干个聚焦器；
所述若干个聚焦器与所述若干个阴极一一对应。
进一步地，所述管芯旋转球管还包括：干个偏转器；
所述若干个偏转器分别与所述若干个阴极一一对应。
相应地，本发明实施例的第二方面还提供了一种CT用X光源旋转球管控制方法，用于控制上述CT用X光源旋转球管，包括如下步骤：
基于CT控制器通过阴极控制器依次激活若干个阴极中的一个；
使激活状态的所述阴极发射的电子束流撞击在阳极靶盘与X射线窗对应的电子束流撞击轨迹，控制X射线由所述X射线窗发出。
进一步地，所述基于CT控制器通过阴极控制器依次激活所述若干个阴极之前，还包括：
获取转动模块和阴极控制器的内管模块和处于激活状态所述阴极的实时位置；
依据所述内管模块和处于激活状态所述阴极的实时位置，调整所述转动模块的转速和/或所述处于激活状态所述阴极的实时位置。
相应地，本发明实施例的第三方面还提供了一种CT用X光源旋转球管控制方法，用于控制上述CT用X光源旋转球管，包括如下步骤：
在内管模块旋转时依次激发若干个阴极；
通过与所述若干个阴极一一对应的聚焦器提高电子束流质量；
通过与所述若干个阴极一一对应的偏转器，控制所述电子束流的焦点相对于所述内管模块旋转方向反向偏移，以使所述焦点保持空间的稳定。
进一步地，所述控制所述电子束流的焦点相对于所述内管模块旋转方向反向偏移，具体为：
控制所述焦点反向偏转的最大偏移距离为两个相邻所述阴极的距离。
本发明实施例的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
通过采用设置于阴极转盘上的若干个阴极，实现了阴极发出的电子束流不再需要进行偏转，按照固定途径直接轰击阳极靶盘上的电子束流撞击轨迹，使管芯旋转设计的球管最大功率可以做到与传统旋转球管相当，解决了最大功率受限的问题。
附图说明
图1是本发明实施例提供的CT用X光源旋转球管结构示意图；
图2是本发明实施例提供的阴极激活位置示意图；
图3是本发明实施例提供的CT用X光源旋转球管控制方法示意图。
附图标记：
1、外壳模块，2、内管模块，21、阴极，22、阴极盘，23、阳极靶盘，3、转动模块，4、降温溶液，51、第一轴承，52、第二轴承，6、X射线窗。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
请参照图1和图2，本发明实施例的第一方面提供了一种CT用X光源旋转球管，包括：外壳模块1、内管模块2和转动模块3；外壳模块1与内管模块2之间填充有降温溶液4；转动模块3与内管模块2固定连接，带动内管模块2沿轴向转动；内管模块2轴向两端分别通过轴承与外壳模块1转动连接；内管模块2包括：若干个阴极21、阴极盘、阳极靶盘23和阴极控制器；若干个阴极21设置于阴极盘朝向阳极靶盘23的一侧；阴极控制器控制与阳极靶盘23电子束流撞击点对应的一阴极21激发电子束流；其中，阳极靶盘23电子束流撞击点的位置与X射线窗相对应。
阴极21和阳极靶盘23之间加高压，此高压的数值等于CT所要求X射线管的管电压。在阴极控制器的控制下，在内管模块2转动时，同一时刻只有一个阴极21激发，该阴极21激发时与阳极靶盘23电子束流撞击点相对应，即对应X射线窗口。
因为现有技术中的阴极发出电子束流需要从轴线中心偏转至阳极边缘位置，偏转角度较大；为达到较大偏转角度，磁场需要在电子能量较低时施加；为使束流品质达到要求，磁场偏转电子束流时电子能散不能过大；电子能量较小时空间电荷效应明显，电子束流强度被所要求的电子能散限制，因此电子束流强度不能过大；电子束流强度的限制直接限制了球管的功率大小。
上述技术方案在保留Simens旋转管芯球管设计的散热效率高优点的同时，对阴极21形式进行改变，使阴极21发出电子束流不再需要偏转，也就避免了电子束流在磁场偏转时收到的电子散能限制，克服了因为电子束流强度限制导致的球管功率过小的问题。
具体的，内管模块2与转动模块3连接的一端通过第一轴承51与外壳模块1转动连接，其远离转动模块3的一端通过阴极21轴承52与外壳模块1转动连接。
可选的，若干个阴极21均采用可快速激活切换的阴极21形式，具体种类包括但不限于：冷阴极21和/或碳纳米管阴极21。
具体的，阳极靶盘23的电子撞击轨道为铼钨合金。
可选的，降温溶液4可为冷却油，冷却油填充于外壳模块1与内管模块2之间，给内管模块2冷却降温。
阳极靶盘23远离阴极21的背面与冷却直接接触，通过热传导实现阳极靶盘23的降温。
可选的，转动模块3为马达，马达带动内管模块2整体一起转动，
具体的，若干个阴极21环形设置于阴极盘朝向阳极靶盘23的一侧。此外，若干个阴极21也可以成其他布置方式设置于阴极盘的一侧，只要阴极盘转动时阴极21可以与阳极靶盘23的电子束流撞击轨迹相对应、满足X射线由X射线窗射出即可满足要求。
进一步地，CT用X光源旋转球管还包括：若干个聚焦器；若干个聚焦器与若干个阴极21一一对应。通过设置与阴极21一一相对应的聚焦器，提高了电子束流的质量。
进一步地，CT用X光源旋转球管还包括：若干个偏转器；若干个偏转器分别与若干个阴极21一一对应。通过设置于阴极21一一对应的偏转器，让电子束在焦点相对管芯旋转方向反向偏移，最大偏移距离约为两个相邻阴极的距离，保持焦点在空间上的稳定。
相应地，请参照图3，本发明实施例的第二方面还提供了一种CT用X光源旋转球管控制方法，包括如下步骤：
S200，基于CT控制器通过阴极控制器依次激活若干个阴极21中的一个。
S400，使激活状态的阴极21发射的电子束流撞击在阳极靶盘23与X射线窗对应的电子束流撞击轨迹，控制X射线由X射线窗发出。
在CT工作过程中，CT控制计算机通过阴极控制器使阴极21依次激活，使电子束流始终撞击在阳极靶盘23上靠近X射线窗的电子束流撞击轨迹上，X射线可以通过X射线窗发出。
进一步地，CT控制计算机通过阴极控制器控制处于激活状态阴极21处的聚焦器和偏转器，使电子束流品质达到要求，并且使该阴极21发射电子束流产生的焦点稳定在一个位置。
进一步地，步骤S200中，基于CT控制器通过阴极控制器依次激活若干个阴极21之前，还包括：
S110，获取转动模块3和阴极控制器的内管模块2和处于激活状态阴极21的实时位置；
S120，依据内管模块2和处于激活状态阴极21的实时位置，调整转动模块3的转速和/或处于激活状态阴极21的实时位置。
为了提高阴极21与阳极靶盘23及X射线窗口的对应准确度，需要实时对上述对应情况进行检测校准，CT控制计算机实时获取转动模块3和阴极控制器关于内管模块2位置与处于激活状态的阴极21位置及二者的对应情况。在上述内管模块2位置与处于激活状态的阴极21位置的对应不能满足需求时，通过CT控制计算机及时对内管模块2位置与处于激活状态的阴极21位置进行调节，使二者位置满足要求，以保证CT的正常运行。
相应地，本发明实施例的第三方面还提供了一种CT用X光源旋转球管控制方法，用于控制上述管芯旋转球管，包括如下步骤：
步骤S610，在内管模块旋转时依次激发若干个阴极。
步骤S620，通过与若干个阴极一一对应的聚焦器提高电子束流质量。
步骤S630，通过与若干个阴极一一对应的偏转器，控制电子束流的焦点相对于内管模块旋转方向反向偏移，以使焦点保持空间的稳定。
电力束流在靶盘的撞击点在正对被激活阴极的位置，由于被激活阴极是随阴极盘的转动而移动的，撞击点相对于X射线窗也是不停改变的，通过上述控制方法避免了上述原因导致的CT最终成像模糊的问题，实现了电流束流撞击点与X射线窗保持相对固定的目的，提高了CT的成像质量。
进一步地，S630中，控制电子束流的焦点相对于内管模块旋转方向反向偏移，具体为：
控制焦点反向偏转的最大偏移距离为两个相邻阴极的距离。
本发明实施例旨在保护一种CT用X光源旋转球管及其控制方法，包括：外壳模块、内管模块和转动模块；外壳模块与内管模块之间填充有降温溶液；转动模块与内管模块固定连接，带动内管模块沿轴向转动；内管模块轴向两端分别通过轴承与外壳模块转动连接；内管模块包括：若干个阴极、阴极盘、阳极靶盘和阴极控制器，若干个阴极设置于阴极盘朝向阳极靶盘的一侧；阴极控制器控制与阳极靶盘电子束流撞击点对应的一阴极激发电子束流；其中，阳极靶盘电子束流撞击点的位置与X射线窗相对应。上述技术方案具备如下效果：
通过采用设置于阴极转盘上的若干个阴极，实现了阴极发出的电子束流不再需要进行偏转，按照固定途径直接轰击阳极靶盘上的电子束流撞击轨迹，使管芯旋转设计的球管最大功率可以做到与传统旋转球管相当，解决了最大功率受限的问题。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (10)
1.一种CT用X光源旋转球管，其特征在于，包括：外壳模块(1)、内管模块(2)和转动模块(3)，所述外壳模块(1)与所述内管模块(2)之间填充有降温溶液(4)，所述转动模块(3)与所述内管模块(2)固定连接，带动所述内管模块(2)沿轴向转动，所述内管模块(2)轴向两端分别通过轴承与所述外壳模块(1)转动连接；
所述内管模块(2)包括：若干个阴极(21)、阴极盘(22)、阳极靶盘(23)和阴极控制器，所述若干个阴极(21)设置于所述阴极盘(22)朝向所述阳极靶盘(23)的一侧，所述阴极控制器控制与所述阳极靶盘(23)电子束流撞击点对应的一所述阴极(2)激发所述电子束流，其中，所述阳极靶盘(23)电子束流撞击点的位置与X射线窗(6)相对应。
2.根据权利要求1所述的CT用X光源旋转球管，其特征在于，还包括：若干个聚焦器；
所述若干个聚焦器分别与所述若干个阴极(21)一一对应。
3.根据权利要求2所述的CT用X光源旋转球管，其特征在于，还包括：干个偏转器；
所述偏转器与所述阴极(21)一一对应。
4.根据权利要求1-3任一所述的CT用X光源旋转球管，其特征在于，
所述若干个阴极(21)包括：碳纳米管阴极和/或冷阴极。
5.根据权利要求1-3任一所述的CT用X光源旋转球管，其特征在于，
所述阳极靶盘(23)电子撞击轨道对应位置为铼钨合金。
6.根据权利要求1-3任一所述的CT用X光源旋转球管，其特征在于，
所述若干个阴极(21)环形设置于所述阴极盘(22)朝向所述阳极靶盘(23)的一侧。
7.一种CT用X光源旋转球管控制方法，其特征在于，用于控制如权利要求1-6任一所述的CT用X光源旋转球管，包括如下步骤：
基于CT控制器通过阴极控制器依次激活若干个阴极(21)中的一个；
使激活状态的所述阴极(21)发射的电子束流撞击在阳极靶盘(23)与X射线窗(6)对应的电子束流撞击轨迹，控制X射线由所述X射线窗(6)发出。
8.根据权利要求7所述的CT用X光源旋转球管控制方法，其特征在于，所述基于CT控制器通过阴极控制器依次激活所述若干个阴极(21)之前，还包括：
获取转动模块(3)和阴极控制器的内管模块(2)和处于激活状态所述阴极(21)的实时位置；
依据所述内管模块(2)和处于激活状态所述阴极(21)的实时位置，调整所述转动模块(3)的转速和/或所述处于激活状态所述阴极(21)的实时位置。
9.一种CT用X光源旋转球管控制方法，其特征在于，用于控制如权利要求3所述的管芯旋转球管，包括如下步骤：
在内管模块(2)旋转时依次激发若干个阴极(21)；
通过与所述若干个阴极(21)一一对应的聚焦器提高电子束流质量；
通过与所述若干个阴极(21)一一对应的偏转器，控制所述电子束流的焦点相对于所述内管模块(2)旋转方向反向偏移，以使所述焦点保持空间的稳定。
10.根据权利要求9所述的CT用X光源旋转球管控制方法，其特征在于，所述控制所述电子束流的焦点相对于所述内管模块(2)旋转方向反向偏移，具体为：
控制所述焦点反向偏转的最大偏移距离为两个相邻所述阴极(21)之间的距离。
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| CN117276035A (zh) * | 2023-11-22 | 2023-12-22 | 苏州益腾电子科技有限公司 | 一种旋转阳极x射线管及其控制方法 |
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