CN205508765U - 多射线束x射线源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于医学成像领域，公开了一种多射线束的X射线源，包括：在一个X射线管壳体内至少有两个阴极灯丝和至少有两个阳极靶，所述阳极靶多个叠加放置，每个阴极灯丝耦合一个控制栅极；阴极灯丝数量与阳极靶数量相等并且一一对应，每对阴极灯丝和阳极靶之间设置一套控制电路。两束电子束在射到阳极靶面后分别激发出X射线束从X射线管壳体的同一窗口出来。本实用新型的双射线束的X射线源可以对两束X射线束的强度和能量，射线束发生的开关时间能做到分立控制，两个射线束可以单独使用、交替使用和组合使用。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，更多的控制功能，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射线束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射线成像和CT成像设备中使用的双射线束的X射线源，可以对两束X射线束的强度(通常用mA表示),能量(通常用keV表示)，开关时间能做到分立控制。使得两个射线束可以单独使用、交替使用和组合使用。本实用新型的双射线束的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、球管外壳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，对双能能谱或多能能谱的应用很难实现，现有技术中的X射线源对阳极快速散热冷却很不利，并且阳极材料替换很不方便。
发明内容
鉴于已有技术存在的缺陷，本实用新型提供多射线束X射线源，通过增加叠加式的阳极靶及阴极灯丝，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多射线束X射线源，包括：在一个X射线管壳体内至少两个阴极灯丝和至少有两个阳极靶，所述阳极靶多个叠加放置，每个阴极灯丝耦合一个控制栅极。阴极灯丝数量与阳极靶数量相等并且一一对应。所述壳体上设有一个窗口。
每对阴极灯丝、栅极和阳极靶之间设置一套控制电路，每套控制电路包括一个射线发生控制器和一个分立高压电源。
阴极发射电子束穿过控制栅极后射到阳极靶面；多束电子束在射到阳极靶面后分别激发出X射线束从X射线管壳体的同一窗口出来。本实用新型的双射线束的X射线源可以对两束X射线束的强度(通常用mA表示),能量(通常用keV表示)，射线束发生的开关时间能做到分立控制，多个射线束可以单独使用、交替使用和组合使用。
在一些实施方式中，所述两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，所述两个阳极靶可以是不同材料的。如一个是钨，另一个是钼。
在一些实施方式中两个阳极靶单独使用。
在一些实施方式中，两个阳极靶交替使用。
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，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，两个阴极可以放到中心轴上。
在一些实施方式中，两个阴极可以放到偏离中心轴以外的球管外壳内的其它地方。
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。
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，两个分立的射线发生控制器单元可以交换的控制第一阴极和第一控制栅极、第二阴极和第二控制栅极。
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。如果两个阳极选不同的靶材料，就可以得到具有不同能谱的两束X射线。如果两个阳极和对应的阴极的分立偏置高压不同，就可以得到具有不同能量的两束X射线。利用控制电路通过栅极可以开关射线和改变发射极的电流mA值实现射线强度的改变。双射线束的X射线源可以对两束X射线束的强度(通常用mA表示),能量(通常用keV表示)，射线束发生的开关时间能做到分立控制，两个射线束可以单独使用、交替使用和组合使用。在作为现有单束X射线束的方式使用时，如果一个阴极阳极损坏时，本实用新型的X射线源还可以继续使用。寿命增加了一倍，给医院减少了更换球管所耽误工作时间。本实用新型的双射线束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。本实用新型的X射线源具有新的结构，实现更多的性能，更多的控制功能，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射线束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射线束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射线束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射线束X射线源的两个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双射线束X射线源的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双射线束X射线源的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双射线束X射线源的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双射线束X射线源的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，双射线束X射线源包括有两个阳极靶、两个阴极灯丝，和两个电子束控制栅极。配置成第一阴极13发射第一电子束14穿过第一控制栅极15后射到第一阳极靶面16或第二阳极靶面17；配置成第二阴极18发射第二电子束19穿过第二控制栅极20后射到第一阳极靶面或第二阳极靶面。两束电子束在射到阳极靶面后分别激发出X射线束28和X射线束29从X射线管壳体21的同一窗口22出来。双射线束的X射线源包括产生第一电子束和第二电子束的分立高压电源23、24，配置到第一阴极和第一控制栅极、第二阴极和第二控制栅极的分立的射线发生控制器单元25、26；本实用新型的双射线束的X射线源可以对两束X射线束的强度(通常用mA表示),能量(通常用keV表示)，射线束发生的开关时间能做到分立控制，两个射线束可以单独使用、交替使用和组合使用。两个阳极靶叠加放置，两个阳极靶材料相同。
两个阴极设置在偏离球管中心轴以外的地方。这样两个阴极13和18各自发射的电子束14和19可以通过各自的控制栅极15和20控制聚焦照射到第一阳极靶表面或者第二阳极靶表面，发射出两束X射线束。
工作原理如下：第一阴极13发射第一电子束14穿过第一控制栅极15，通过第一控制栅极15控制电子束，聚焦照射到第一阳极靶面16或第二阳极靶面17；在阳极和第一阴极13之间由高压电源21加上高电压，使第一电子束中的电子具有很高的能量，这样照射到阳极靶面后，就可以激发出高能第一X射线束28。同理可以用第二阴极18、第二控制栅极20产生第二X射线束29。通过各自的射线发生控制器单元25、26来改变阴极的电流和控制栅极的电压，从而可以容易的控制电子束的通量和开关时间。这样就控制了所产生的两束X射线束的通量和开关时间。通过高压电源改变各阴极和阳极之间所加的高压，从而获得不同能量的两束X射线束。通过各自的射线发生控制器单元25、26来实现两个阳极靶的分立使用、交替使用和联合使用。交替使用时，两个阳极靶有更多冷却时间，做到更好地冷却。联合使用时，两个阳极靶的电子束的通量分散成两个低的通量，每个靶需要散的热量少了，这样阳极靶的冷却得到了改善。如果两个阳极选不同的靶材料，就可以得到具有不同能谱的两束X射线。
实施例2
本实施例参考图5，其他组成与实施例1相同，区别是两个阳极背面加散热片27。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
本实施例参考图6，其他组成与实施例1相同，区别是两个阳极靶固定在球管外壳21上，旋转轴30设置在球管壳体的阴极侧，这样阴极不必旋转，两个阳极就与球管外壳一起旋转或不旋转，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
本实施例参考图7，其他组成与实施例3相同，区别是两个阴极在球管中心轴上。这样两个阴极13和18各自发射的电子束14和19可以通过各自的控制栅极15和20进行控制并聚焦照射到第一阳极靶表面或者第二阳极靶表面，发射出两束X射线束。
实施例5
本实施例其他组成部分与实施例1相同；其区别在于，本实施例中一个阴极13在中心轴上，另一个阴极18在偏离球管中心轴以外的地方。
实施例6
本实施例其他组成与实施例1相同，区别是两个阳极靶材料不相同。
实施例7
本实施例参考图8和图9，其他组成结构与实施例6相同，区别是两个阳极分别由相等数量的扇形块组成；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、不同时间、不同通量。
实施例8
本实施例其他组成与实施例7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：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.多射线束X射线源，其特征在于，在一个X射线管壳体内包括：至少两个阴极灯丝和至少有两个阳极靶，各阳极靶叠加放置。
2.根据权利要求1所述的多射线束X射线源，其特征在于，所述阴极灯丝的数量与阳极靶的数量相等，并且所述阴极灯丝与阳极靶一一对应。
3.根据权利要求2所述的多射线束X射线源，其特征在于，所述每个阴极灯丝与一个控制栅极耦合，在阴极灯丝、控制栅极和阳极靶之间设置有一套控制电路，所述每套控制电路包括一个射线发生控制器和一个高压电源。
4.根据权利要求1所述的多射线束X射线源，其特征在于，各所述阳极靶的材料是同一种或不同种。
5.根据权利要求1所述的多射线束X射线源，其特征在于，所述X射线管壳体上设有一个窗口。
6.根据权利要求1所述的多射线束X射线源，其特征在于，所述阴极灯丝排布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所述的多射线束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成一体。
8.根据权利要求1所述的多射线束X射线源，其特征在于，每个所述阳极靶由不同形状的块组成，各阳极靶上的块互补地嵌套成一体。
9.根据权利要求1所述的多射线束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所述的多射线束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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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20160824 |