CN217405363U - 一种x射线管及医疗设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种X射线管及医疗设备，其中X射线管包括：阴极，设置有灯丝，用于发射电子；阳极，用于接受所述电子的轰击，产生X射线；切换单元，用于将电子从第一电子束空间路径不可逆的切换到第二电子束空间路径，所述第一电子束空间路径和第二电子束空间路径是电子从所述灯丝出发，轰击所述阳极所经过的路径。根据本公开，提供一种新型结构的X射线管，至少具有使用寿命长的优点。

Description

一种X射线管及医疗设备

技术领域

本公开涉及X射线领域，具体地，本公开涉及一种X射线设备。

背景技术

X射线管广泛应用于医学和工业领域，X射线管本身的结构主要由阴极组件，阳极组件以及中间壳体连接组成。X射线管工作时首先由阴极组件中灯丝槽内的灯丝通电被加热后，在阴阳极之间通高压，灯丝外周游离的自由电子在强电场下从阴极向阳极做定向运动，电子束从阴极灯丝槽中以特定形状出射，电子束电场中加速后在高速运动状态下轰击阳极金属靶盘，从而产生轫致辐射和特征辐射即形成X射线。在业内，X射线管的寿命一直都是业内关注的重点。

实用新型内容

有鉴于此，本公开提供一种X射线管的具体结构。

根据本公开的示例性实施例，提供了一种X射线管，其包括：阴极，设置有灯丝，用于发射电子；阳极，用于接受所述电子的轰击，产生X射线；切换单元，用于将电子从第一电子束空间路径不可逆的切换到第二电子束空间路径，所述第一电子束空间路径和第二电子束空间路径是电子从所述灯丝出发，轰击所述阳极所经过的路径。

根据本公开的示例性实施例，所述灯丝包括第一灯丝和第二灯丝，所述第一电子束空间路径是从第一灯丝到所述阳极的路径，所述第二电子束空间路径是从第二灯丝到所述阳极的路径。

根据本公开的示例性实施例，所述灯丝包括N个，N大于等于3，所述第一电子束空间路径是N个灯丝中的m个特定灯丝到所述阳极的路径，所述第二电子束空间路径是N个灯丝中的k个特定灯丝到所述阳极的路径，m、k为大于等于1小于等于N的整数，所述m个特定灯丝和所述k 个特定灯丝至少有1个灯丝不同。

根据本公开的示例性实施例，所述阳极包括M个焦点区域，所述第一电子束空间路径是从所述灯丝到第p个焦点区域的路径，所述第二电子束空间路径是从所述灯丝到第q个焦点区域的路径，其中，M为大于等于 2的正整数，p、q为大于等于1小于等于M的正整数，p不等于q。

根据本公开的示例性实施例，所述阳极包括M个焦点区域，M大于等于3，所述第一电子束空间路径是从所述灯丝到M个焦点区域的w个特定焦点区域的路径，所述第二电子束空间路径是从所述灯丝到M个焦点区域的v个特定焦点区域的路径，w、v为大于等于1小于等于M的整数，所述w个特定焦点区域和所述v个特定焦点区域至少有1个焦点区域不同。根据本公开的示例性实施例，所述切换单元是电场产生装置。

根据本公开的示例性实施例，所述电场产生装置是电极组件，围绕所述灯丝布置，产生电场控制电子束的空间路径。

根据本公开的示例性实施例，所述电极组件包括多个电极，每个所述灯丝周围围绕4个所述电极。

根据本公开的示例性实施例，相邻所述灯丝共用1个电极。

根据本公开的示例性实施例，所述切换单元是磁场产生装置，所述磁场产生装置在电子束的空间路径上产生磁场。

根据本公开的示例性实施例，提供一种医疗设备，包括前述的X射线管。

根据本公开提供的X射线管，至少具有寿命长的优势。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本实用新型的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本实用新型的上述及其它特征和优点，附图中：

图1为本公开X射线管阴极灯丝发射电子束空间路径示意图；

图2为本公开示例性实施例双灯丝与双焦点X射线管的结构示意图；

1阴极组件	2阳极金属靶盘
		3电子束空间路径	4阴极灯丝a
5阴极灯丝b	6电极组件
		7焦点a	8焦点b
9焦点a轨迹区域	10焦点b轨迹区域

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本公开进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

本公开的示例性实施例针对增长X射线管的使用寿命的技术问题，对X射线管的结构做出改进。在一个示例性的实施例中，具体可参见图1-2，电子从电子发生的部件，例如阴极组件1，通过电子束空间路径3发送到 X射线产生部件，例如阳极金属靶盘2，最终产生X射线。阴极组件1中具体产生电子的部件通常为灯丝，阳极金属靶盘2产生X射线的部件通常为受轰击的焦点轨迹区域。在X射线管中，灯丝和焦点轨迹区域的性能降低是造成X射线管失效的重要因素，鉴于此，在X射线管性能不能满足要求时，改变电子束的空间路径，使空间路径上的电子产生部件和\或X 射线产生部件满足要求，即选择性能满足要求的路径，来可保证X射线管的性能要求。具体而言，可以从第一电子束空间路径切换到第二电子束空间路径，第二电子束空间路径不同于第一电子束空间路径。需要说明的是，切换的时机为第一电子束空间路径不能满足X射线管的性能要求时，故这种切换是不可逆的，即并不会再切换回第一电子束空间路径。值得说明的是，这种不可逆是指在没有更换部件的情况下，如果在更换部件，例如更换灯丝，或是更换了阳极靶的情况下，仍然是可逆的。例如，发现第一路径的灯丝损坏，更换到使用另一灯丝的第二路径，后续的，如果更换了第一路径的灯丝，则仍可使用第一路径。

在另一个示例性的实施例中，灯丝包括2个，第一灯丝和第二灯丝，具体参见图2，第一灯丝阴极灯丝a用附图标记4表示，第二灯丝阴极灯丝b用附图标记5表示。X射线管阴极端的灯丝在长时间使用后由于长时间通电发热会产生原子级别的蒸散，即灯丝材料本身会变薄或变细，从而影响灯丝的发射能力，也就不能形成特定的阴阳极之间的管电流。而持续稳定的管电流输出是保证高分辨率图像质量的一个关键因素。更严重的情况是，灯丝由于使用造成的损耗或者灯丝由于灯丝电流过大导致的熔断，造成X射线管的功能最终失效。因此，当阴极灯丝a性能发生变化不能满足要求时，切换到灯丝b，即从灯丝a到阳极的第一电子束空间路径切换到灯丝b到阳极的第二电子束空间路径。其中，灯丝a的性能是否满足要求，可以通过传感器监测X射线的性能得到。

在另一个示例性实施例中，所述灯丝包括N个，N大于等于3，所述第一电子束空间路径是N个灯丝中的m个特定灯丝到所述阳极的路径，所述第二电子束空间路径是N个灯丝中的k个特定灯丝到所述阳极的路径。举例而言，灯丝可包括4个，在每次仅使用一个灯丝的情形下，第一电子束空间路径为第一灯丝到阳极的路径，第二电子束空间路径为第二灯丝到阳极的路径，当第一灯丝性能不能满足要求时进行切换。或者，在每次有两个灯丝同时使用的情况下，第一电子束空间路径为第一灯丝、第二灯丝到阳极的路径，第二电子束空间路径为第二灯丝、第三灯丝到阳极的路径，在第一灯丝性能不能满足要求时进行切换。以上仅是示例性说明，例如第一电子束空间路径使用2个灯丝，而第二电子束空间路径使用3个灯丝，都是可以根据实际情况进行选择的。本领域技术人员可以理解存在多种的切换组合方式，保证m、k为大于等于1小于等于N的整数，所述 m个特定灯丝和所述k个特定灯丝至少有1个灯丝不同即可，m和k可以相同，也可以不同，在此不在赘述。

在另一个示例性的实施例中，阳极包括M个焦点区域。X射线管阳极端的金属靶盘在长时间使用后由于阴极发出的大量高能电子束轰击会使靶面产生表面高温并逐渐形成龟裂，通常来讲受电子束轰击的金属面是铼钨金属复合层，也是电子束产生轫致辐射和特征辐射即X射线(光子) 的关键金属表面层。如果金属表面开裂后，电子产生光子的效率会极大降低，无法形成曝光成像所需的有效剂量，导致图像模糊无法满足临床影像诊断需求，会造成X射线管的功能最终失效。因此，可以通过切换阳极的焦点区域来切换电子束空间路径，例如，所述第一电子束空间路径是从所述灯丝到第p个焦点区域的路径，所述第二电子束空间路径是从所述灯丝到第q个焦点区域的路径，其中，M为大于等于2的正整数，p、q为大于等于1小于等于M的正整数，p不等于q。一个示例性的实施例可参见图2，阳极有两个焦点区域，焦点a用附图标记7表示，焦点b用附图标记8表示。焦点a由于阳极的旋转形成焦点a轨迹区域，用附图标记9表示，焦点b由于阳极的旋转形成焦点b轨迹区域，用附图标记10表示。当焦点a轨迹区域9不能满足性能要求时，使电子束轰击焦点b轨迹区域 10，从而满足X射线性能要求。其中，阳极受电子轰击的焦点轨迹区域性能是否满足要求，可以通过传感器监测X射线的性能得到。当然，焦点区域可以同时使用不止一个，在这种情况下，所述阳极包括M个焦点区域， M大于等于3，所述第一电子束空间路径是从所述灯丝到M个焦点区域的 w个特定焦点区域的路径，所述第二电子束空间路径是从所述灯丝到M个焦点区域的v个特定焦点区域的路径，w、v为大于等于1小于等于M的整数，所述w个特定焦点区域和所述v个特定焦点区域至少有1个焦点区域不同。例如，焦点区域有3个，第一电子束空间路径使用第一焦点区域和第二焦点区域，第二电子束空间路径使用第二焦点和第三焦点，当第一焦点区域性能不能满足要求时切换。

在另一个示例性实施例中，切换单元使用电场产生装置，通过电场改变电子在空间中的轨迹，从而改变电子束空间路径。示例性的，参考图2，电场产生装置可以是电极组件，围绕灯丝布置。例如，每个灯丝周围围绕 4个电极，通过合理设置电极上的电参数，在空间中产生电场，使得电子束沿预定路径轰击阳极特定区域。灯丝具有多个，为进一步缩小体积和\ 或降低成本，相邻灯丝可共用一个电极。例如，2个灯丝需要7个电极，具体布置形式可参见图2。在具体控制的方式上，多个电极独立控制，通过调整单个或多个电极的电势即可改变电子束在空间的运动轨迹，因为电子束在电场中收到库仑力作用，所以焦点在阳极靶盘的落点位置会产生改变。该落点位置的改变可以相对原有位置在靶面区域调整。

在另一个示例性实施例中，切换单元使用磁场产生装置，在电子束空间路径上增设磁场偏转线圈组件设计来调整电子束聚焦形态。利用了电子在电场中受到库仑力作用或者在磁场中受到洛伦兹力作用的原理改变电子束空间路径。

在另一个示例性的实施例中，具体可参见图2，采用一种双灯丝4、5 双焦点轨迹区域9、10的X射线管设计，灯丝a和灯丝b采用独立的电极 6控制，并且在阳极靶面拓宽铼钨复合金属层的表面积，划分出两个焦点轨迹区域，分别为焦点a轨迹区域9和焦点b轨迹区域10。在第一状态下，灯丝a在焦点a轨迹区域9进行曝光扫描，如果该灯丝a由于功能失效，可以立即切换灯丝b通过独立电极控制将电子束牵引到焦点a轨迹区域9 进行曝光。或者如果焦点a轨迹区域9的铼钨复合金属层由于损耗导致输出剂量不足，可以通过电极控制灯丝1或者灯丝2将电子束牵引到焦点b 轨迹区域10进行曝光。从设计上讲，阴极端的灯丝a和灯丝b都可以通过周围相应独立的电极控制，将电子束牵引至阳极端的焦点a轨迹区域9 和焦点b轨迹区域10，从而产生4种不同工作模式组合。该设计可以应对阴极灯丝或者阳极金属靶面的功能性失效，极大提高X射线管使用寿命。

在一个示例性实施例中，提供一种医疗设备，包括前述的X射线管。更优选的，该医疗设备是CT。对于CT设备而言，一种方案是使用两个不同的灯丝，射线管包含一个小灯丝，一个大灯丝，小灯丝用于病人在 CT设备正式扫描前做一个定位像扫描用于预先确定特定区域内器官的轮廓信息，相对来说功率小，剂量低。大灯丝用于进一步正式临床诊断扫描，功率相对大，成像剂量充足，图像具有诊断意义。在本公开提供的实施例中，X射线管的多个灯丝是相同的，本公开中射线管的优势是可以不用区分大小灯丝，只要通过栅极电压控制改变电子束出射时的聚焦形态，每个灯丝都可以实现大小灯丝功能。当然，对于同时使用多个灯丝的情况，也可以每次使用不同灯丝数量来达到控制剂量的需求。这对于CT是特别有用的，因为CT需要X射线管长时间工作，使用本公开提供的X射线管，每个灯丝都可以单独完成大小灯丝的功能，并可切换使用，可显著延长使用寿命。同时，多个灯丝是相同的，有利于在改变电子束空间路径后，X 射线管仍然保持基本相同的性能。

在本公开中，所使用的术语“第一”、“第二”等是为了区分一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。此外，在下面的描述中，当涉及到附图时，除非另有解释，不同的附图中相同的附图标记表示相同或相似的要素。上述定义仅用于解释和说明本公开，不应当理解为对本公开的限制。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本公开相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、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 (11)

1.一种X射线管，其特征在于，包括：

阴极，设置有灯丝，用于发射电子；

阳极，用于接受所述电子的轰击，产生X射线；

切换单元，用于将电子从第一电子束空间路径不可逆的切换到第二电子束空间路径，所述第一电子束空间路径和第二电子束空间路径是电子从所述灯丝出发，轰击所述阳极所经过的路径。

2.根据权利要求1所述的X射线管，其特征在于，所述灯丝包括第一灯丝和第二灯丝，所述第一电子束空间路径是从第一灯丝到所述阳极的路径，所述第二电子束空间路径是从第二灯丝到所述阳极的路径。

3.根据权利要求1所述的X射线管，其特征在于，所述灯丝包括N个，N大于等于3，所述第一电子束空间路径是N个灯丝中的m个特定灯丝到所述阳极的路径，所述第二电子束空间路径是N个灯丝中的k个特定灯丝到所述阳极的路径，m、k为大于等于1小于等于N的整数，所述m个特定灯丝和所述k个特定灯丝至少有1个灯丝不同。

4.根据权利要求1-3任一项所述的X射线管，其特征在于，所述阳极包括M个焦点区域，所述第一电子束空间路径是从所述灯丝到第p个焦点区域的路径，所述第二电子束空间路径是从所述灯丝到第q个焦点区域的路径，其中，M为大于等于2的正整数，p、q为大于等于1小于等于M的正整数，p不等于q。

5.根据权利要求1-3任一项所述的X射线管，其特征在于，所述阳极包括M个焦点区域，M大于等于3，所述第一电子束空间路径是从所述灯丝到M个焦点区域的w个特定焦点区域的路径，所述第二电子束空间路径是从所述灯丝到M个焦点区域的v个特定焦点区域的路径，w、v为大于等于1小于等于M的整数，所述w个特定焦点区域和所述v个特定焦点区域至少有1个焦点区域不同。

6.根据权利要求1所述的X射线管，所述切换单元是电场产生装置。

7.根据权利要求6所述的X射线管，所述电场产生装置是电极组件，围绕所述灯丝布置，产生电场控制电子束的空间路径。

8.根据权利要求7所述的X射线管，所述电极组件包括多个电极，每个所述灯丝周围围绕4个所述电极。

9.根据权利要求8所述的X射线管，相邻所述灯丝共用1个电极。

10.根据权利要求1所述的X射线管，所述切换单元是磁场产生装置，所述磁场产生装置在电子束的空间路径上产生磁场。

11.一种医疗设备，其特征在于，包括权利要求1-10任一项所述的X射线管。

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