CN205508764U - 多阳极x射线源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及医学成像领域，公开了一种多阳极X射线源，包括：在一个X射线管壳体内至少有两个阳极靶，各阳极靶叠加放置，还包括有一个阴极灯丝，所述阴极灯丝与一个控制栅极耦合，阴极发射电子束穿过控制栅极后射到阳极靶面；电子束在射到不同阳极靶面后激发出与靶面相对应的两种X射线束从X射线管壳体的同一窗口出来。本实用新型的双阳极的X射线源可以对两种X射线束的强度,能量，能谱进行改变；两个射线束可以单独使用、交替使用。本实用新型可以对X射线检测设备和CT设备增加更多的性能，不同能量应用，不同能谱应用、改进散热，增加寿命，减少更换时间等用途。
Description
技术领域
本实用新型涉及医学成像领域，特别是指一种在X射线成像和CT成像设备中使用的多阳极X射线源。
背景技术
目前，X射线成像和CT成像设备被应用于各种领域，如安全检查、工业探伤和医学领域。X射线成像和CT成像设备利用从X射线源辐射出的扇形X射线束，穿过人体或物体后，被面对X射线源放置的多通道探测器接收得到的信号数据。然后，将所得到的信号数据进行处理或重建得到图像。使用该技术在不用手术的情况下，得到人体内部器官的图像，具有清晰直观、分辨率高、便于分析和存储等优点，有利于分析患者的病情。本实用新型是一种在X射线成像检测设备中和CT成像设备中使用的具有双阳极的X射线源，可以在产生两种X射线束，这两种X射线束的可以做到不同能量(通常用keV表示)，不同的能谱。这两个阳极可以单独使用或交替使用。本发明的双阳极的X射线源可以应用到医用CT，双能CT，双能X-射线机，工业X-射线检测设备，X-射线安检设备。
图1为现有技术X射线源的结构示意图。X射线源包括：阳极靶1、电子发射阴极2、控制栅极3、X射线管外壳4、高压电源5、射线发生控制器6和冷却液7。
X射线源8(也称X射线球管或球管)可以被应用于CT设备中，如图2所示放置，图2为CT设备架构示意图。图2中所示，从X射线球管8发射出X射线束9穿过人体模10照射到弧形CT探测器11上。使用时，CT探测器11上表面面向人体模10，最终通过CT探测器11所输出的电信号数据进行重建出人体模10的三维图像。
X射线源8还可以被应用于X-射线检测设备中，如图3所示放置，X射线球管8发射X射线束9穿过人体模10照射到平板探测器12。使用时，平板探测器12上表面面向人体模10，最终通过平板探测器12所输出的电信号数据来显示人体模的二维图像。
现有技术中的X射线源一般是单阳极靶和单电子发射阴极，辐射出单射线束的球管。对X射线束的强度,能量控制有困难，对双能能谱应用很难实现。现有技术中的X射线源对阳极快速散热冷却很不利。
发明内容
鉴于已有技术存在的缺陷，本实用新型提供多阳极X射线源，通过增加叠加式的阳极靶，使得X射线源增加了X-射线检测设备和CT设备更多的性能，更多的控制功能，能谱应用、并且改进散热，增加了寿命，减少更换时间。
基于上述目的本实用新型提供的一种X射线源，多阳极X射线源包括：在一个X射线管壳体内至少有两个阳极靶，所述阳极靶多个叠加放置。
在一些实施方式中，还包括有一个阴极灯丝，该阴极灯丝耦合一个控制栅极。所述壳体上设有一个窗口。
所述阴极灯丝和阳极靶之间设置一套控制电路，所述控制电路包括一个射线发生控制器和一个高压电源；加在阴极和多个阳极间的偏置高电压是不同的；射线发生控制器单元通过控制栅极可以改变电子束的方向，使得电子束轮流地照射到的各个阳极上。
阴极发射电子束穿过控制栅极后射到阳极靶面；控制栅极可以控制电子束的方向和强度。电子束在射到多个阳极靶面后分别激发出与各阳极相对应多个X射线束从X射线管壳体的同一窗口出来。本发明的多阳极的X射线源可以根据不同的应用需求，对多种X射线束的强度(通常用mA表示),能量(通常用keV表示)，能谱进行选择改变，多种射线束可以单独使用、交替使用。
所述每个阳极靶上由不同形状的块组成，多个阳极靶上的块互补地嵌套成一个组合阳极靶。
在一些实施方式中，所述每个阳极靶是同一材料的，比方说钨合金或钼。
在一些实施方式中，所述每个阳极靶可以是不同材料的。比方说一个是钨，另一个是钼。
在一些实施方式中，所述每个阳极靶由扇形块组成，多个阳极靶的扇形块互补地嵌套成一个组合阳极靶。
在一些实施方式中，两个阳极可以一起旋转的。
在一些实施方式中，两个阳极可以固定到球管外壳上，与球管外壳一起旋转。
在一些实施方式中，两个阳极可以是不旋转的。在阳极背面加散热片(铜，铝，金属、合金，铂，石墨稀等)。
在一些实施方式中，阴极可以放到中心轴上。
在一些实施方式中，阴极可以放到偏离中心轴以外的球管外壳内的其它地方。
在一些实施方式中，电子束被控制在两个阳极靶面上切换。
在一些实施方式中，多个阳极靶加上不同的高电压，使多种射线束具有不同的能量。
在一个X射线管壳体内，有多个阳极靶。阴极发射电子束穿过控制栅极后射到任一阳极靶面；电子束在射到不同阳极靶面后分别激发出与各阳极相对应多种X射线束，多种X射线束从X射线管壳体的一个窗口出来。多阳极的X射线源包括产生电子束的高压电源，控制栅极的射线发生控制器单元；控制栅极可以控制电子束的方向和强度。可以使电子束在两个阳极靶面上进行切换。
采用上述方法后，与现有技术方法相比具有以下有益效果：本实用新型多个阳极靶交替使用时阳极有更多冷却时间，做到更好地冷却，改进阳极靶的散热问题。多个阳极靶联合使用时，照射到阳极靶上的电子束的通量分散成多个低的通量，每个靶需要散的热量少了，这样阳极靶的冷却得到了改善。如果多个阳极选不同的靶材料，就可以得到具有不同能谱的至少两种X射线，一个阴极就可以实现具有多种能谱的X射线。在做为某个阳极单独配合阴极的方式使用时，如果一个阳极损坏时，本发明的X射线源还可以继续使用另一个阳极，寿命增加了一倍，给医院减少了更换球管所耽误的工作时间。本发明的双阳极X射线源应用到医用X-射线机，医用CT，双能能谱CT，双能X-射线机，工业X-射线检测设备，X-射线安检设备。
从上面所述可以看出，本实用新型的X射线源具有新的结构，实现更多的性能，多种射线束可以具有不同的能量，不同的能谱应用、改进散热，增加寿命，减少更换时间的好处。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术的X射线源的结构示意图；
图2为X射线源的使用在CT上的状态示意图；
图3为X射线源的使用在X射线检测设备上的状态示意图
图4为本实用新型的一个具体实施方式中双阳极X射线源的结构剖视示意图；
图5为本实用新型的一个具体实施方式中双阳极X射线源的两个阳极背面加散热片的结构剖视示意图；
图6为本实用新型的一个具体实施方式中双阳极X射线源的两个阳极固定在球管外壳上的结构剖视示意图；
图7为本实用新型的一个具体实施方式中双阳极X射线源的阴极在球管中心轴上的结构剖视示意图；
图8为本实用新型的一个具体实施方式中两个阳极侧面结构示意图；
图9为本实用新型的一个具体实施方式中两个阳极正面结构示意图；
图10为本实用新型的一个具体实施方式中两个阳极进行相间嵌套成一个组合靶的侧面结构示意图；
图11为本实用新型的一个具体实施方式中两个阳极进行相间嵌套成一个组合靶的正面结构示意图。
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白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
实施例1
参考图4，多阳极X射线源包括：在一个X射线管壳体内设置有两个阳极靶和一个阴极灯丝，阴极灯丝上耦合电子束控制栅极。阴极13发射电子束14穿过控制栅极15后射到第一阳极靶面16或第二阳极靶面17；电子束在射到阳极靶面16，17后分别激发出与阳极靶相应的X射线束23，24从X射线管壳体18的同一窗口19出来。双阳极的X射线源包括加在阳极上高压电源20和控制栅极的控制器单元21；加在两个阳极上的高电压可以是不同的，本实用新型的双阳极的X射线源可以产生两种不同能量的射线束。通过控制器单元21结合控制栅极就可以控制电子束的方向，就可以实现两个阳极单独使用和交替使用，两个阳极靶叠加放置。两个阳极靶材料相同。
工作原理如下：阴极13发射电子束14穿过控制栅极15，通过控制栅极15控制电子束的方向，聚焦照射到第一阳极靶面16或第二阳极靶面17；在第一阳极16和阴极13之间由高压电源21加上高电压，使电子束中的电子具有很高的能量，这样照射到阳极靶面16后，就可以激发出高能X射线束23。同理，在第二阳极17和阴极13之间由高压电源21加上不同高电压，电子束照射到阳极靶面17后，就可以激发出不同能量的高能X射线束24。通过高压电源改变阴极和各阳极之间所加的高电压，从而获得不同能量的X射线束。通过改变射线发生控制器单元21和阴极13之间的电压就可以改变电子束的通量(强度)。通过射线发生控制器单元21和控制栅极15，改变电子束的方向来实现两个阳极靶的分立使用、交替使用。在交替使用模式时，两个阳极靶有更多冷却时间。做到更好地冷却。如果两个阳极选不同的靶材料，就可以得到具有不同能谱的两种X射线。增加更多的阳极靶，同理，就可以得到更多种不同的X射线束。阴极罩26对电子束有聚集作用。
实施例2
参考图5，本实施例中其他组成部分与实施例1相同，区别是两个阳极背面加散热片22。两个阳极可以公用一个散热片，也可以分开各自的散热片。散热片可以是铜，铝，金属、合金，铂，石墨稀等材料的。
实施例3
参考图6，本实施例的其他组成部分与实施例1相同，区别是：阳极的靶座固定在球管外壳上，旋转轴25设置在球管壳体的阴极侧。这样阴极不必旋转，两个阳极就可以与球管外壳一起旋转或不旋转。而且，阳极靶靶座上设置冷却箱7，内通冷却液直接接触阳极靶进行冷却。
实施例4
参考图7，本实施例的其他组成部分与实施例3相同，区别是阴极在球管中心轴上。阴极13发射的电子束14，可以通过的控制栅极15来控制电子束的方向照射到第一阳极靶表面或者第二阳极靶表面，发射出两种X射线束。本实施例中的阴极13可以在偏离球管中心轴以外的地方，如实施例1图中所示。
实施例5
本实施例的其他组成部分与实施例1相同，区别是两个阳极靶材料不相同。
实施例6
参考图8和图9，本实施例中的其他组成部分与实施例5相同，区别是两个阳极分别由相等数量的扇形块组成。请参考图10和图11，把这两个阳极的扇形块相间地嵌套成一个组合靶。这样在不同阳极扇形块上发出的X射线束就可以根据需要做到不同能量，不同能谱。
实施例7
本实施例的其他组成部分与实施例6相同，区别是扇形块为其他形状和大小的块。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种多阳极X射线源，其特征在于，包括：在一个X射线管壳体内至少有两个阳极靶，各阳极靶叠加放置。
2.根据权利要求1所述的多阳极X射线源，其特征在于，还包括有一个阴极灯丝，所述阴极灯丝与一个控制栅极耦合。
3.根据权利要求1或2所述的多阳极X射线源，其特征在于，所述X射线管壳体上设有一个窗口。
4.根据权利要求2所述的多阳极X射线源，其特征在于，所述阴极灯丝和阳极靶之间设置一套控制电路，所述控制电路包括一个射线发生控制器和一个高压电源。
5.根据权利要求1或2所述的多阳极X射线源，其特征在于，各阳极靶的材料是同一种或不同种。
6.根据权利要求2所述的多阳极X射线源，其特征在于，所述阴极灯丝设置在中心轴上或壳体内偏离中心轴以外的其它地方。
7.根据权利要求1或2所述的多阳极X射线源，其特征在于，每个所述阳极靶由扇形块组成，多个阳极靶的扇形块互补地嵌套为一体。
8.根据权利要求1或2所述的多阳极X射线源，其特征在于，每个所述阳极靶上由不同形状的块组成，各阳极靶上的块互补地嵌套为一体。
9.根据权利要求1或2所述的多阳极X射线源，其特征在于，所述阳极靶的靶座固定到球管外壳上，与球管外壳一起旋转或不旋转。
10.根据权利要求1或2所述的多阳极X射线源，其特征在于，所述阳极靶的背面加散热片或加冷却箱。
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Granted publication date: 20160824 |
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