ES2625620T3

ES2625620T3 - Tubo de rayos X con un ánodo apantallado de electrones retrodispersados

Info

Publication number: ES2625620T3
Application number: ES10784058.9T
Authority: ES
Inventors: Russell David Luggar; Edward James Morton; Paul De Antonis
Original assignee: Rapiscan Systems Inc
Current assignee: Rapiscan Systems Inc
Priority date: 2009-06-03
Filing date: 2010-06-03
Publication date: 2017-07-20
Anticipated expiration: 2030-06-03
Also published as: GB2483018A; GB2483018B; EP2438212B1; US9576766B2; EP2438212A1; GB201120237D0; US20160217966A1; EP2438212A4; JP5766184B2; CN102597325B; CN102597325A; WO2010141659A1; JP2012529151A

Abstract

Un tubo de rayos X que comprende un ánodo apantallado que comprende: un ánodo lineal (119, 210) que tiene una superficie que se orienta hacia un haz de electrones (225) y una pantalla (105, 205) configurada para abarcar dicha superficie, en el que dicha pantalla tiene más de una abertura (115), en el que dicha pantalla tiene una superficie interna que se orienta hacia dicha superficie de ánodo, en el que dicha superficie interna de pantalla y dicha superficie de ánodo están separadas por un hueco, y en el que dicha pantalla permite la transmisión de fotones de rayos X a través del material de pantalla, aunque dicha pantalla bloquea y absorbe electrones retrodispersados (240).

Description

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DESCRIPCION

Tubo de rayos X con un anodo apantallado de electrones retrodispersados Campo de la invencion

La presente invencion se refiere, en general, al campo de los tubos de rayos X. En particular, la presente invencion se refiere a una pantalla de electrones retrodispersados para su uso en un tubo de rayos X, donde la pantalla esta fabricada de grafito.

Antecedentes de la invencion

En un tubo de rayos X, los electrones se aceleran desde un catodo mediante una tension aplicada y, posteriormente, chocan con un anodo. Durante el choque, los electrones interaction con el anodo y generan rayos X en el punto de impacto. Ademas de la generacion de rayos X, los electrones pueden retrodispersarse fuera del anodo de vuelta al vaclo del tubo de rayos X. Hasta el 50 % de los electrones incidentes pueden sufrir tal retrodispersion. La consecuencia de esta retrodispersion es que la carga electrica puede depositarse sobre las superficies dentro del tubo que, si no se disipa, puede dar como resultado una inestabilidad de alta tension y un fallo de tubo potencial.

Por lo tanto, lo que se necesita es un aparato y un metodo para evitar que los electrones salgan del anodo y entren en el vaclo del tubo de rayos X. Lo que tambien se necesita es un aparato y un metodo para reducir la cantidad de electrones retrodispersados que salen del area de anodo que todavla permite el libre acceso de los electrones incidentes al anodo y no impacta con el flujo de rayos X resultante.

Sumario de la invencion

La invencion proporciona un tubo de rayos X que comprende un anodo apantallado que comprende: un anodo lineal que tiene una superficie que se orienta hacia un haz de electrones y un pantalla configurada para abarcar dicha superficie, en el que dicha pantalla tiene una superficie interna que se orienta hacia dicha superficie de anodo, en el que dicha superficie interna de pantalla y dicha superficie de anodo estan separadas por un hueco, y en el que dicha pantalla permite la transmision de fotones de rayos X a traves del material de pantalla, aunque dicha pantalla bloquea y absorbe electrones retrodispersados.

El hueco puede estar en el intervalo de 1 mm a 10 mm, 1 mm a 2 mm, o 5 mm a 10 mm. La pantalla puede comprender grafito. La pantalla puede unirse de manera desmontable a dicho anodo. La pantalla puede comprender un material que tiene una transmision de al menos un 95 % para los fotones de rayos X. La pantalla puede comprender un material que tiene una transmision de al menos un 98 % para los fotones de rayos X. La pantalla puede comprender un material que bloquea y absorbe electrones retrodispersados.

La superficie interna de pantalla y dicha superficie de anodo pueden estar separadas por una distancia, variando dicha distancia a lo largo de la longitud del anodo. El hueco puede estar en el intervalo de 1 mm a 10 mm, 1 mm a 2 mm o 5 mm a 10 mm. La pantalla puede comprender grafito. La pantalla puede unirse de manera desmontable a dicho anodo.

Breve descripcion de los dibujos

Se apreciaran estas y otras caracterlsticas y ventajas de la presente invencion, ya que se comprenderan mejor por referencia a la siguiente descripcion detallada cuando se considere en relacion con los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 es una ilustracion de una pantalla de retrodispersion de electrones montada sobre un anodo de rayos X objetivo multiple lineal; y

la figura 2 es un diagrama esquematico que muestra el funcionamiento de una pantalla de retrodispersion de electrones de acuerdo con la presente invencion.

Descripcion detallada de la invencion

La presente invencion se dirige a un aparato y un metodo para evitar que los electrones, generados en un tubo de rayos X, dejen un anodo y entren en el vaclo del tubo de rayos X.

La presente invencion tambien se dirige a un aparato y un metodo para reducir la cantidad de electrones retrodispersados que dejan el area de anodo que a) todavla permite el libre acceso de los electrones incidentes al anodo y b) no impacta con el flujo de rayos X resultante.

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En una realizacion, la presente invencion se dirige a una pantalla que puede unirse a un anodo mientras que todavla permite el acceso libre de los electrones incidentes al anodo, en la que la pantalla esta fabricada de cualquier material que absorbe o repele electrones retrodispersados mientras que todavla permite que pasen a traves de la misma fotones de rayos X.

En una realizacion, la presente invencion se dirige a una pantalla de grafito pirolltico que puede unirse a un anodo mientras que todavla permite el libre acceso de los electrones incidentes al anodo.

Por lo tanto, en una realizacion, la presente invencion se dirige a una pantalla anodica que tiene un impacto relativamente pequeno sobre el flujo de rayos X resultante y un efecto significativo sobre la reduccion de la cantidad de electrones retrodispersados que dejan el area de anodo.

En una realizacion, la pantalla de grafito esta unida fijamente al anodo. En otra realizacion, la pantalla de grafito esta unida de manera desmontable al anodo. En una realizacion, la pantalla de grafito pirolltico esta unida a un anodo lineal que funciona en asociacion con multiples fuentes de electrones para producir una fuente de rayos X de exploracion. En otra realizacion, la pantalla de grafito pirolltico esta unida a un anodo lineal que funciona en asociacion con un tubo de rayos X de fuente unica.

La figura 1 es una ilustracion de una pantalla de retrodispersion de electrones montada sobre un anodo de rayos X objetivo multiple lineal. Haciendo referencia a la figura 1, se monta una pantalla de retrodispersion de electrones de grafito 105 sobre un anodo de rayos X objetivo multiple lineal 110. En una realizacion, la pantalla de grafito esta unida fijamente al anodo. En otra realizacion, la pantalla de grafito esta unida de manera desmontable al anodo.

En una realizacion, la pantalla 105 esta configurada para montarse sobre la longitud lineal 106 del anodo 110 y tiene al menos una y preferentemente multiples aberturas 115 cortadas en y definidas por la cara delantera 120 para permitir la fluencia libre del haz de electrones incidentes. Los rayos X, generados por la fluencia de los electrones incidentes sobre el anodo 110, pasan esencialmente sin impedimentos a traves de la pantalla de grafito 105. Los electrones retrodispersados no podran pasar a traves de la pantalla de grafito 105 y, por lo tanto, se recogeran por la pantalla que, en una realizacion, esta acoplada electricamente al cuerpo del anodo 110.

En una realizacion, el anodo 110 tiene una superficie 111 que se orienta hacia y, por lo tanto, se expone directamente a, el haz de electrones. En una realizacion, la pantalla 105 tiene una superficie interna 112 que se orienta hacia la superficie de anodo 111. En una realizacion, la superficie interna 112 y dicha superficie de anodo 111 estan separadas por un hueco 125. La distancia o hueco 125 entre la superficie 111 del anodo 110 y la superficie interna 112 de la pantalla 105 esta en el intervalo de 1 mm a 10 mm. En una realizacion, la distancia o hueco 125 entre la superficie 111 del anodo 110 y la superficie interna 112 de la pantalla 105 esta en el intervalo de 1 mm a 2 mm. En una realizacion, la distancia o hueco 125 entre la superficie 111 del anodo 110 y la superficie interna 112 de la pantalla 105 esta en el intervalo de 5 mm a 10 mm. La figura 2 muestra la distancia 125 entre la superficie 111 del anodo y la superficie interna 112 de la pantalla en otra vista. Debe apreciarse que, tal como se muestra en la figura 2, la distancia entre la superficie de pantalla interna y la superficie de anodo varla a lo largo de la longitud de la superficie de anodo.

Haciendo referencia de nuevo a la figura 1, en una realizacion, la generacion de rayos X en la pantalla 105 (ya sea por electrones incidentes o retrodispersados) se minimizara debido al bajo numero atomico (Z) del grafito (Z=6). Los electrones que se retrodispersan directamente hacia al menos una abertura 115 podran salir de la pantalla. En una realizacion, la salida de electrones se minimiza colocando la pantalla lejos de la superficie de anodo y reduciendo de este modo el angulo solido que la abertura subtiende en el punto focal de rayos X.

La figura 2 es un diagrama esquematico que muestra el funcionamiento de la pantalla de electrones

retrodispersados. El anodo 210 esta cubierto por la pantalla de electrones 205, que permite que los electrones

incidentes 225 pasen sin impedimentos (y, por lo tanto, produzcan rayos X). La pantalla 205 permite la transmision de fotones de rayos X 230 a traves del material de pantalla, pero bloquea y absorbe los electrones retrodispersados

240, evitando de este modo su entrada al vaclo del tubo de rayos X.

En una realizacion, la pantalla 205 se forma a partir de grafito. El grafito es ventajoso porque detendra los electrones retrodispersados, pero no producira rayos X en el grafito (lo que de otro modo desenfocarla el punto focal y finalmente la imagen) ni atenuara los rayos X que se producen a partir de la parte correcta del anodo (punto focal). Los electrones con 160 kV de energla tienen un intervalo de 0,25 mm de grafito y, por lo tanto, una pantalla de 1 mm de espesor evitara que los electrones pasen a traves del grafito. Sin embargo, la transmision de fotones de rayos X, en una realizacion, para fotones de rayos X que tienen una energla de 160 kV, es superior al 90 %. La transmision de fotones de rayos X, en otra realizacion, para fotones de rayos X que tienen una energla de 160 kV, es preferentemente superior al 95 %. La transmision de fotones de rayos X, en otra realizacion, para fotones de rayos X que tienen una energla de 160 kV, es preferentemente al menos del 98 %.

El grafito es electricamente conductor y, por lo tanto, la carga se disipara al anodo 210. Tambien es refractario y puede soportar cualquier temperatura que pueda alcanzar o bien durante el procesamiento o el funcionamiento. En una realizacion, la pantalla puede crecer sobre un conformador y las aberturas se cortan por laser hasta el tamano requerido.

5 En otras realizaciones, puede emplearse cualquier material que sea electricamente conductor y que pueda soportar la temperatura de fabricacion, incluyendo, pero sin limitarse a, materiales metalicos tales como acero inoxidable, cobre o titanio. En el presente documento, debe apreciarse y entenderse por los expertos en la materia que las consideraciones para la eleccion del material tambien incluyen el coste y la capacidad de fabricacion.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Un tubo de rayos X que comprende un anodo apantallado que comprende: un anodo lineal (119, 210) que tiene una superficie que se orienta hacia un haz de electrones (225) y una pantalla (105, 205) configurada para abarcar dicha superficie, en el que dicha pantalla tiene mas de una abertura (115), en el que dicha pantalla tiene una superficie interna que se orienta hacia dicha superficie de anodo, en el que dicha superficie interna de pantalla y dicha superficie de anodo estan separadas por un hueco, y en el que dicha pantalla permite la transmision de fotones de rayos X a traves del material de pantalla, aunque dicha pantalla bloquea y absorbe electrones retrodispersados (240).
2. El tubo de rayos X de la reivindicacion 1, en el que dicho hueco esta en el intervalo de 1 mm a 10 mm.
3. El tubo de rayos X de la reivindicacion 1, en el que dicho hueco esta en el intervalo de 1 mm a 2 mm.
4. El tubo de rayos X de la reivindicacion 1, en el que dicho hueco esta en el intervalo de 5 mm a 10 mm.
5. El tubo de rayos X de la reivindicacion 1, en el que dicha superficie interna de pantalla y dicha superficie de anodo

estan separadas por una distancia, en el que dicha distancia varla a lo largo de la longitud del anodo.
6. El tubo de rayos X de la reivindicacion 5, en el que dicha distancia esta en el intervalo de 1 mm a 10 mm.
7. El tubo de rayos X de la reivindicacion 5, en el que dicha distancia esta en el intervalo de 1 mm a 2 mm.
8. El tubo de rayos X de la reivindicacion 5, en el que dicha distancia esta en el intervalo de 5 mm a 10 mm.
9. El tubo de rayos X de la reivindicacion 1 o la reivindicacion 5, en el que dicha pantalla comprende grafito.
10. El tubo de rayos X de la reivindicacion 1 o la reivindicacion 5, en el que dicha pantalla esta unida de manera desmontable a dicho anodo.
11. El tubo de rayos X de la reivindicacion 1 o la reivindicacion 5, en el que dicha pantalla comprende un material que tiene una transmision de al menos un 95 % para los fotones de rayos X.
12. El tubo de rayos X de la reivindicacion 1 o la reivindicacion 5, en el que dicha pantalla comprende un material que tiene una transmision de al menos un 98 % para los fotones de rayos X.
13. El tubo de rayos X de la reivindicacion 1 o la reivindicacion 5, en el que dicha pantalla comprende un material que bloquea y absorbe electrones retrodispersados.
14. El tubo de rayos X de cualquier reivindicacion anterior, en el que dicha pantalla se forma a partir de un material que es electricamente conductor.
15. El tubo de rayos X de cualquier reivindicacion anterior, en el que dicha pantalla esta acoplada electricamente al anodo.