ES2957611T3

ES2957611T3 - Tubo MBFEX

Info

Publication number: ES2957611T3
Application number: ES18779196T
Authority: ES
Inventors: Johannes Ringel; Bo Gao; Houman Jafari
Original assignee: Cetteen GmbH
Current assignee: Cetteen GmbH
Priority date: 2017-09-20
Filing date: 2018-09-20
Publication date: 2024-01-23
Anticipated expiration: 2038-09-20
Also published as: EP3685420A1; EP3685420C0; WO2019057338A1; JP2020533767A; EP3685420B1; US20200312601A1; CN111448637A; JP7015383B2; DE102017008810A1; US11183357B2; CN111448637B

Abstract

La invención se refiere a un tubo MBFEX (1) para un dispositivo de rayos X, que comprende, en un tubo de vacío (20), un ánodo (30) diseñado como dedo refrigerante y fijado de forma segura en el tubo, que comprende además una pluralidad de cátodos dispuestos (40, 41, 42). El tubo de vacío (20) comprende una pluralidad de líneas de alimentación de cátodo (50) y no más de dos casquillos de alto voltaje (51, 52), en un casquillo de alto voltaje (52). Un tubo de refrigerante (31) que comprende un tubo interior de refrigerante (32) montado en el interior de un casquillo. El tubo de refrigerante (31) y el tubo interior de refrigerante (32) están previstos para enfriar el ánodo (30) con un refrigerante líquido, estando previstos los cátodos (40, 41, 42) para la emisión de campo de electrones y estando dispuestos respectivamente en el ánodo (30) para generar fuentes de rayos X (Q). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Tubo MBFEX

La invención se refiere a un tubo MBFEX (MBFEX =Multibeam Field Emission X-Ray,emisión de campo multihaz de rayos X) para un aparato de rayos X, que también se denomina tubo de rayos X de emisión de campo multifocal. Estos tubos de rayos X se conocen, por ejemplo, por el tratado: Yang Lu, Hengyong Yu, Guohua Cao, Jun Zhao, Ge Wang, Otto Zhou, Medical Physics 2010, Volumen 37, págs. 3773 - 3781 y el documento US 7751 528 B2, en donde los cátodos contienen nanotubos de carbono para la emisión de campo de electrones. Los tubos MBFEX allí descritos están destinados al uso en tomógrafos informáticos, en los que en lugar de una rotación de un emisor de rayos X se realizan conexiones eléctricas secuenciales de emisores de rayos X dispuestos de forma fija individuales.

En relación con los emisores de electrones que contienen nanobarras, en particular nanotubos de carbono, se hace referencia también, por ejemplo, a los documentos WO 2018/086737 A1 y Wo 2018/086744 A2.

Varios tubos MBFEX, que se describen en el documento US 7751 528 B2, presentan emisores de rayos X dispuestos de forma fija, en los que un cátodo está asociado en cada caso a un ánodo. Esto significa que en total hay una pluralidad de cátodos y una pluralidad correspondiente de ánodos. Mientras los ánodos están conectados a un alto potencial de tensión continua, los cátodos deben controlarse individualmente.

El documento DE 10 2010 011661 muestra un tubo de rayos X multifocal, que presenta en un frasco de vacío un ánodo (A) dispuesto de forma fija en su interior y varios cátodos dispuestos de forma fija (KH, KL), que están conectados con la fuente de tensión catódica (KSV) a través de una multitud de líneas de alimentación catódica. Los cátodos pueden diseñarse, por ejemplo, como emisores de campo CNT y están orientados hacia el ánodo para generar fuentes de rayos X. La alta tensión para la generación del haz se puede aplicar al ánodo mientras los cátodos están conectados a tierra.

La invención se basa en el objetivo de proporcionar un tubo MBFEX que sea fácil de fabricar y estructuralmente compacto en comparación con el estado de la técnica y que pueda exponer a los pasamuros de alta tensión y a las líneas de alimentación de cátodos únicamente a una radiación mínima de electrones o iones secundarios.

De acuerdo con la invención, este objetivo se resuelve mediante los tubos MBFEX propuestos con las características de la reivindicación 1. El objetivo se soluciona además mediante una disposición de varios tubos MBFEX de acuerdo con la reivindicación 24. El tubo MBFEX puede fabricarse de acuerdo con la reivindicación 25 y funcionar de acuerdo con la reivindicación 27.

El tubo MBFEX propuesto está destinado a un aparato de rayos X y presenta un ánodo dispuesto de forma fija en un tubo de vacío y configurado como dedo frío, así como una multitud de cátodos dispuestos de forma fija en filas. El tubo de vacío presenta a su vez una multitud de líneas de alimentación catódicas y como máximo dos pasamuros de alta tensión. En este sentido está dispuesto un tubo de refrigerante en un pasamuros de alta tensión, en el que está dispuesto otro tubo, es decir, el tubo interior de refrigerante. En este sentido, o el tubo externo como el interno pueden funcionar como tubo de suministro de refrigerante, estando previsto el otro tubo en cada caso como tubo de descarga de refrigerante.

El tubo de suministro de refrigerante y el tubo de descarga de refrigerante están previstos para enfriar el ánodo con un refrigerante líquido. Los cátodos están destinados a la emisión de campo de electrones y están orientados en cada caso con el ánodo común para generar fuentes de rayos X con respecto a su dirección de emisión principal de electrones. Las fuentes de rayos X situadas en el ánodo emiten haces de rayos X, que presentan en cada caso una dirección de emisión principal de rayos X. Las fuentes de rayos X están dispuestas preferentemente en filas sobre el ánodo.

El tubo MBFEX propuesto se basa en la primera idea de configurar el ánodo del tubo MBFEX propuesto como un dispositivo de refrigeración en forma de dedo frío para resolver el problema de refrigeración del ánodo, que se da en los tubos MBFEX según estado de la técnica. En este sentido, en el tubo MBFEX propuesto, el ánodo está diseñado de forma hueca, estando la cavidad diseñada como una doble carcasa para permitir tanto el suministro como la descarga de refrigerante. Por ejemplo, el tubo interior es el tubo de suministro de refrigerante y el tubo exterior, que rodea concéntricamente el tubo interior, es el tubo de descarga de refrigerante.

El ánodo, incluidos los tubos de refrigerante, está cerrado por un extremo. En este extremo del ánodo alargado se forma la transición entre el tubo de suministro de refrigerante y el tubo de descarga de refrigerante. Como refrigerantes líquidos son adecuados, entre otros, aceites de silicona de baja viscosidad, en particular con un punto de ebullición superior a 450 °C. Los aceites aislantes comercializados bajo la marca "Shell Diala" también pueden utilizarse como refrigerante para la refrigeración del ánodo.

El diseño del ánodo como dedo frío no sólo corresponde a una construcción compacta especialmente ventajosa, sino que también tiene la ventaja de que tanto el tubo de descarga de refrigerante como el tubo de alimentación de refrigerante pueden conectarse a uno de los dos extremos del ánodo a través de un paso a través del tubo de vacío con un dispositivo de circulación de refrigerante.

El ánodo contiene, por ejemplo, molibdeno y/o tungsteno y, opcionalmente, presenta en la superficie exterior un revestimiento adecuado para la emisión de rayos X. De acuerdo con un perfeccionamiento ventajoso, mediante piezas superpuestas del ánodo se forman secciones superficiales del ánodo inclinadas con respecto a la forma básica alargada. En este sentido, las distintas piezas superpuestas presentan diferentes ángulos de inclinación con respecto al cuerpo base alargado del ánodo. De este modo es posible orientar de forma especialmente eficaz los rayos X generados por la incidencia de electrones sobre las piezas superpuestas individuales en dirección al isocentro de la instalación de rayos X que presenta el tubo MBFEX. Este resultado también se puede conseguir fabricando las mencionadas secciones superficiales mediante muescas en el ánodo. Un recubrimiento del ánodo puede estar situado en toda su superficie o únicamente en secciones de la superficie, concretamente en las piezas superpuestas o en la partes esmeriladas.

El ánodo del tubo de rayos X está configurado preferentemente como ánodo antirrotación. Para mejorar aún más la refrigeración, en principio también puede estar prevista una rotación del ánodo alrededor de su propio eje.

La producción de pequeños pasamuros a través de un tubo de vacío para aparatos de rayos X es fácil de lograr en términos de producción en cuanto al sellado contra la atmósfera exterior. Las líneas de alimentación de cátodo del tubo MBFEX propuesto están previstos como conexiones de los cátodos a una tensión eléctrica, normalmente al nivel de unos pocos kV, en particular de hasta 4 kV, y están configurados, por ejemplo, como líneas de alimentación de alambre. Por ejemplo, si el tubo de vacío está hecho de vidrio, las líneas de alimentación catódicas en forma de alambres se pueden fundir fácilmente en el tubo de vacío, presentando tales pasamuros una estanqueidad alta y duradera.

Sin embargo, los pasamuros mayores, por ejemplo, para conexiones eléctricas de alta tensión o para tuberías, en un tubo de vacío, deben sellarse con mucho esfuerzo. Por lo tanto, es ventajoso evitar un gran número de pasamuros mayores de este tipo en un tubo de vacío. En cuanto a una segunda idea básica, esto se consigue en el tubo MBFEX propuesto porque el tubo de descarga de refrigerante junto con el tubo de suministro de refrigerante se guía a través de un pasamuros de alta tensión. Los pasamuros de alta tensión están previstos para la conexión del ánodo a una tensión eléctrica alta. Preferentemente, la conexión del ánodo a una alta tensión se realiza preferentemente en cada caso en los extremos en este.

Entre los cátodos y el ánodo están dispuestos electrodos de enfoque de forma fija en el tubo de vacío que pueden conectarse a una tensión eléctrica, por ejemplo, a través de líneas de alimentación eléctrica en las líneas de alimentación catódicas. Los electrodos de enfoque se encuentran en el espacio entre las rejillas de extracción, que están ligeramente separadas de los cátodos, y el ánodo.

Las estructuras de las rejillas de aspiración pueden fabricarse con especial precisión mediante mecanizado por láser. Para la estructuración de las rejillas de extracción es en particular adecuado un láser de picosegundos o de femtosegundos. La producción precisa de la rejilla de extracción es un requisito previo esencial para que los electrones emitidos de manera plana por el cátodo lleguen al ánodo con un alto grado de transmisión. Durante el funcionamiento del tubo MBFEX, entre otras cosas, la fuente de electrones, incluida la rejilla de extracción, está expuesta a cargas térmicas. Para minimizar las deformaciones de la rejilla de extracción provocadas por estas cargas, se implementa preferentemente un diseño especial de la rejilla de extracción:

la rejilla de extracción tiene básicamente una forma básica adaptada a la forma de la fuente de electrones asociada, es decir, el cátodo, en particular una forma básica rectangular. Los lados longitudinales de este rectángulo están formados por las llamadas bandas marginales de la rejilla de extracción. Las dos bandas marginales están unidas entre sí de una sola pieza mediante bandas de rejilla que discurren transversalmente a ellas. Las zonas de transición entre las bandas de rejilla y las bandas marginales son de especial importancia para absorber las deformaciones inducidas térmicamente. Se ha demostrado que es especialmente ventajosa una transición curvada entre las bandas de rejilla y las bandas marginales. En este sentido las curvaturas en ambos extremos de la banda de rejilla están orientadas preferentemente en direcciones opuestas. Por ejemplo, en una vista superior de la rejilla de extracción, un extremo de la banda de rejilla está curvado hacia arriba en su transición a la banda marginal, así el otro extremo de la banda de rejilla está curvado hacia abajo en la transición a la banda marginal opuesta. Por lo tanto, las bandas de rejilla presentan en cada caso una forma de S alargada, en donde la distancia entre las distintas bandas de rejilla es al menos aproximadamente constante en toda su longitud. Cada banda de rejilla se conecta en este sentido a las bandas marginales en un ángulo no recto. En lugar de una forma de S alargada de la banda de rejilla, ésta también puede presentar otra forma adecuada para la compensación de longitud. Por ejemplo, en cada banda de rejilla, en particular cerca de las zonas de transición a las bandas marginales, se pueden integrar por ejemplo secciones curvas, arqueadas, por ejemplo, semicirculares. También es posible configurar secciones de las bandas de rejilla con acodamientos simples o en forma de Z, preferentemente en forma redondeada. En todos los casos, la distancia entre bandas de rejilla adyacentes es preferentemente constante en toda la longitud de las bandas de rejilla.

La distancia entre cada punto de la rejilla de extracción y el emisor de electrones es constante con muy buena aproximación, no sólo en el estado frío del tubo MBFEX, sino en todo momento durante el funcionamiento previsto. Además de la rejilla de extracción, también pueden mecanizarse con precisión componentes del dispositivo de enfoque con radiación láser pulsada. La rejilla de aspiración, al igual que los componentes de enfoque, puede estar fabricada de acero, en particular, por ejemplo, de acero inoxidable.

Los haces de rayos X que pueden generarse en las fuentes de rayos X en el ánodo presentan en cada caso una dirección con la intensidad máxima de los rayos X emitidos, que corresponde a la respectiva dirección de emisión principal de rayos X. Una dirección de emisión principal de rayos X de este tipo está presente en todas las fuentes de rayos X que son distintas de una fuente de radiación isotrópica. La geometría del haz de rayos X registrada por el detector de rayos X depende no sólo de la focalización del haz de electrones sino también de la colimación de los rayos X. En este sentido, una ventana de rayos X en el tubo de vacío puede estar configurada como dispositivo colimador y/o puede estar instalado un dispositivo colimador en el tubo de vacío delante de una ventana de rayos X.

Con el tubo MBFEX pueden generarse, por ejemplo, haces de rayos X en forma de abanico (fan beam)y/o haces de rayos X en forma de cono (cone beam).Cada una de las fuentes de rayos X formadas sobre el ánodo puede tener, por ejemplo, forma aproximadamente puntual, plana o lineal. El perfil de sección transversal de los rayos X en el isocentro de la instalación de rayos X, en particular de una instalación de tomografía, depende no sólo de la forma de la fuente de rayos X, sino sobre todo de la colimación de los rayos X.

En el tubo MBFEX propuesto, los cátodos están dispuestos preferiblemente de manera fija en filas de tal modo que, en interacción con los electrodos de enfoque situados en el ánodo, se genera una disposición también en filas de fuentes de rayos X. Los cátodos están previstos para un control eléctrico secuencial. El tubo MBFEX propuesto puede utilizarse en un tomógrafo computarizado en lugar de una fuente de rayos X giratoria.

En la realización del tubo MBFEX de acuerdo con la invención, los pasamuros de alta tensión y las línea de alimentación catódica están dispuestos en fila y enfrentados al ánodo en el tubo de vacío. Esto significa que, visto en la sección transversal del tubo MBFEX, las líneas de alimentación catódica y los pasamuros de alta tensión, por un lado, y el ánodo, por el otro, están situados diametralmente opuestos. Con una disposición de este tipo, los pasamuros de alta tensión y las línea de alimentación catódica están expuestos únicamente a un mínimo de radiación de electrones o iones secundarios. De manera especialmente ventajosa, una disposición de este tipo también permite un montaje del tubo MBFEX propuesto que puede realizarse fácilmente en un aparato de rayos X, por ejemplo, en el pórtico de un tomógrafo computarizado.

A continuación se describen algunos perfeccionamientos del tubo MBFEX propuesto.

En un diseño preferido del tubo MBFEX propuesto, sus cátodos presentan nanotubos de carbono. La muy alta conductividad eléctrica y térmica de los nanotubos de carbono permite una alta capacidad de carga de corriente sin un desarrollo significativo de calor en los nanotubos de carbono individuales. Los nanotubos de carbono presentan un valor umbral de intensidad de campo bajo, inferior a 2 V/m para la emisión de campo de electrones. Por lo tanto, el valor umbral de la intensidad de campo se puede reducir aún más en el caso de cátodos para la emisión de electrones, que presentan nanotubos de carbono al disponerse los nanotubos de carbono en la dirección vertical preferida en la superficie de cátodo. Dado que los nanotubos de carbono de pared simple representan semiconductores y los nanotubos de carbono de pared múltiple representan conductores metálicos, los nanotubos de carbono de pared múltiple son particularmente adecuados para aplicaciones como emisores de electrones sobre los cátodos del tubo MBFEX propuesto. Por lo tanto, resulta especialmente ventajoso el funcionamiento del tubo MBFEX propuesto, que presenta cátodos que contienen nanotubos de carbono, que puede realizarse con una fuente de alimentación de intensidad de potencia relativamente baja.

Además de los nanotubos de carbono, para la emisión de electrones dentro del tubo MBFEX son adecuadas nanobarras de otro tipo, también conocidas comonanosticksen inglés. En un diseño preferido, los cátodos de emisión de campo se forman a partir de tales nanobarras como los cátodos del tubo de rayos X.

Las nanobarras del cátodo se crean preferentemente de un material que presenta un trabajo de salida de electrones lo más baja posible para la emisión de campo de electrones con respecto al efecto de emisión de campo de mecánica cuántica. Las nanobarras presentan en este sentido una composición uniforme o no uniforme y están configuradas como cuerpos huecos, es decir, tubos, o macizos. Los cátodos pueden presentar en este sentido nanobarras del mismo tipo o una mezcla de distintos tipos de nanobarras, en donde el tipo de nanobarras se refiere a su composición y modificación de materiales.

Materiales adecuados en forma pura o dopada para la emisión de campo de electrones son, además de los nanotubos de carbono de pared simple o paredes múltiples, también hetero nanotubos de nitrógeno-carbono de pared simple o paredes múltiples, boruros de tierras raras, en particular hexaboruro de lantano y hexaboruro de cerio, óxidos metálicos, en particular TiO<2>, MnO, ZnO y AbO3, sulfuros metálicos, en particular sulfuro de molibdeno, nitruros, en particular nitruro de boro, nitruro de aluminio, nitruro de carbono, nitruro de galio, carburos, en particular carburo de silicio. Los elementos en forma de barra, opcionalmente huecos, hechos de materiales poliméricos también son adecuados como productos de partida para la fabricación de nanobarras, que emiten electrones durante el funcionamiento de los cátodos. Las nanobarras de los cátodos se fabrican, opcionalmente, a partir de productos de partida que contienen únicamente de manera parcial materiales poliméricos, en particular en forma de recubrimiento.

En una configuración especialmente preferida, los cátodos presentan nanobarras en la superficie en una dirección vertical preferida, es decir, en dirección al ánodo. Cuando el emisor de rayos X está en funcionamiento y a una distancia suficiente entre sí, pueden generarse campos eléctricos muy intensos en las puntas de las nanobarras, lo que simplifica considerablemente la emisión de electrones.

En una posible forma de realización del tubo MBFEX propuesto, en el tubo de vacío está dispuesto más de un tipo de cátodo, por lo que el término "tipo" puede referirse tanto a la geometría como a otras propiedades de los cátodos, por ejemplo, los materiales. Básicamente, los cátodos del mismo y de diferentes tipos pueden controlarse eléctricamente de forma secuencial de cualquier forma. Además de los cátodos en sí, también pueden existir diferencias en cuanto al enfoque. Junto con propiedades como la geometría de superficie de los cátodos individuales, pueden generarse diferentes grupos de haces de electrones y, en última instancia, diferentes haces de rayos X.

Las nanobarras del cátodo, por ejemplo, presentan una longitud inferior a 20 μm y un diámetro inferior a 10 nm, con una densidad referida a la superficie del cátodo de al menos 106 nanobarras por cm2.

Para fabricar el cátodo que contiene nanobarras es adecuado un procedimiento de serigrafía. En comparación con los procedimientos convencionales, en particular con el procedimiento de deposición electroforética (EPD), puede conseguirse un espesor de capa especialmente uniforme y una superficie del emisor relativamente lisa. Una capa configurada para la emisión de electrones con un espesor inferior a 20 μm y un valor de rugosidad medio (Ra) inferior a 2,5 μm está configurada preferentemente por al menos un tipo de cátodos. La alta calidad de la capa emisora, junto con una distancia constante de la rejilla de extracción, contribuye a una alta tasa de transmisión de la fuente de electrones del tubo de rayos X de hasta el 90% y más. La alta tasa de transmisión también se ve favorecida por la alineación principal de las nanobarras en dirección vertical, provocada por el procedimiento de serigrafía, con respecto a la superficie de sustrato sobre la que se encuentra la capa emisora.

También es posible utilizar dentro de un mismo tubo MBFEX tanto cátodos con nanotubos de carbono como cátodos completamente diferentes, por ejemplo cátodos con puntas de wolframio, que funcionan de otro modo, básicamente conocido. Los cátodos dispensadores también pueden utilizarse dentro del tubo MBFEX. En este contexto se hace referencia a los documentos DE 102011 076912 B4 y DE 102010043561 A1.

Si los cátodos están configurados como cátodos de emisión de campo, la disposición de emisores completa presenta preferentemente la siguiente estructura de capas:

Como capa inferior de la disposición emisora está previsto un elemento de soporte plano, en particular en forma de una placa de circuito impreso cerámica. La placa de circuito impreso cerámica está hecha, por ejemplo, de corindón. La capa emisora se encuentra sobre la placa de circuito impreso cerámica. En las zonas próximas a los emisores planos, la placa de circuito impreso cerámica se cubre con una placa intermedia metálica, también conocida como espaciador. En la placa intermedia metálica, que se coloca con un potencial eléctrico definido, se encuentra una llamada chapa de rejilla, que incluye las rejillas de aspiración asignadas a los emisores individuales. La chapa de rejilla está cubierta a su vez por una placa de material eléctricamente aislante, en particular cerámica, que en general se denomina capa aislante superior. La denominación capa "superior" en este sentido no tiene ninguna relación con la orientación del emisor de electrones en el espacio, sino que únicamente significa que la capa mencionada está situada lo más cerca posible del ánodo del tubo de rayos X. La estructura de capas descrita también es adecuada para otros tubos de rayos X que no se utilizan en su totalidad.

En un perfeccionamiento particularmente preferido del tubo MBFEX propuesto, el ánodo encierra al menos parcialmente una zona de examen prevista. En este sentido las fuentes de rayos X y las direcciones de emisión principales de rayos X encierran también al menos parcialmente el área de examen. La zona de examen está prevista para colocar un objeto de examen en un aparato de rayos X.

Por ejemplo, el tubo MBFEX en su conjunto está curvado, lo que significa que, como un único tubo de rayos X, encierra parcialmente el área de examen. Se puede cerrar aún más de varias maneras el área de examen: El tubo MBFEX puede extenderse, por ejemplo, en un ángulo muy grande, en casos extremos de hasta aproximadamente 360°, es decir, puede presentar una forma de anillo aproximadamente cerrada. Alternativamente, es posible componer una forma de anillo a partir de tubos MBFEX individuales. Los tubos MBFEX individuales pueden ser en este sentido curvos o rectos en sí mismos en cada caso. En este último caso, se produce una forma poligonal de la disposición de todos los tubos MBFEX. Incluso pueden producirse formas poligonales o anulares incompletas, como formas de L, formas de U o formas semicirculares, combinando varios tubos MBFEX, aunque no todos los tubos MBFEX de tales disposiciones tienen necesariamente la misma forma.

Mediante un ánodo del tubo MBFEX configurado arqueado dispuesto de forma cóncava alrededor del área de examen, en un tomógrafo computarizado puede reducirse el desenfoque del punto focal en comparación con los diseños convencionales y puede lograrse una resolución de imagen más alta y consistente, en particular si el ánodo está configurado como un arco circular. Si el ánodo está configurado como un arco circular, todos los rayos X están orientados por igual sobre el objeto de examen. Al minimizar el número de pasamuros de alta tensión, entre otras cosas, es posible radiografiar el objeto de examen desde prácticamente todas las posiciones circunferenciales con un solo tubo MBFEX.

El tubo MBFEX propuesto se caracteriza por un modo de construcción compacto y robusto, particularmente fácil de implementar en términos de tecnología de producción en comparación con el estado de la técnica y en particular es adecuado para tomógrafos computarizados para reemplazar una fuente de rayos X giratoria. El tubo de vacío en el que se generan los rayos X está fabricado preferentemente de metal.

Con la ayuda de cátodos de diferentes tipos, dispuestos en un mismo tubo MBFEX, pueden generarse fácilmente diferentes imágenes de rayos X que difieren entre sí en términos de dosis. Esto proporciona una posibilidad sencilla de modulación de dosis. Por lo general, el número de tubos MBFEX presentes en una instalación de rayos X, así como la forma de cada uno de los tubos MBFEX y la disposición geométrica de los tubos MBFEX entre sí no están sujetos a ninguna restricción. Asimismo, el tubo MBFEX o una multitud de tubos MBFEX pueden combinarse con tubos de rayos X de otros tipos dentro de una instalación de rayos X. En general, los rayos X de diferentes longitudes de onda, como los que están previstos para radiografías de energía múltiple o de energía dual pueden generarse mediante diferentes ajustes de la tensión del ánodo.

Independientemente del diseño de los cátodos, el tubo MBFEX puede generar pulsos de rayos X sucesivos de diferente longitud de onda mediante un procedimiento preferido. De este modo pueden distinguirse diferentes materiales entre sí dentro del volumen de examen con una fiabilidad especialmente alta y una duración de registro corta al mismo tiempo.

En el sentido de una baja susceptibilidad a fallo y para evitar daños, al menos minimizarlos, en caso de posibles fallos, se ha demostrado que es especialmente ventajoso conectar a tierra distintos componentes del tubo MBFEX que deben colocarse a potencial cero de maneras diferentes. Esto se refiere especialmente a los electrodos de enfoque y a la rejilla de extracción colocada inmediatamente delante de los emisores de electrones, que contienen nanotubos de carbono u otras nanobarras:

Mientras que en un diseño preferido los electrodos de enfoque pasivos están conectados a tierra a través de una carcasa, la rejilla de extracción se conecta a tierra independientemente de la carcasa mencionada, por ejemplo a través de una línea de puesta a tierra independiente que puede estar asociada a una unidad para controlar los emisores de electrones.

La ventaja de una conexión a tierra separada de los electrodos de enfoque y de la rejilla de aspiración surte efecto cuando, debido a una descarga eléctrica, el potencial de los electrodos de enfoque, a pesar de la conexión a tierra existente, aumenta brevemente debido al potencial muy alto en el que se encuentra el ánodo. Si en este momento se conectara a tierra la rejilla de extracción junto con los electrodos de enfoque, esto produciría un potencial correspondientemente elevado de la rejilla de extracción y, por tanto, una diferencia de tensión elevada entre los nanotubos de carbono y la rejilla de extracción. Debido a la fuerte dependencia de tensión de la emisión de electrones de los nanotubos de carbono, la emisión de electrones aumentaría enormemente, lo que conllevaría el riesgo de dañar el tubo de rayos X. Este riesgo de daños se evita conectando a tierra por separado los electrodos de enfoque, por un lado, y la rejilla de aspiración, por otro.

El tubo MBFEX propuesto se explica a continuación con más detalle mediante un dibujo en el que se resumen diferentes ejemplos de realización. En él muestran, en una representación parcialmente simplificada:

figura 1 un primer ejemplo de realización de un tubo MBFEX. 1 en una vista esquemática desde arriba de un ánodo 30 configurado como un arco circular,

figura 2 el primer ejemplo de realización de un tubo MBFEX. 1 en una vista lateral esquemática,

figura 3 un segundo ejemplo de realización de un tubo MBFEX. 1 con un ánodo 30 configurado recto y lineal,

figura 4 el segundo ejemplo de realización de un tubo MBFEX. 1 con vista seccionada del ánodo 30,

figura 5 un pasamuros de alta tensión. 52 del tubo MBFEX 1 según la figura 3,

figura 6, 7 vistas parciales de un dispositivo de rejilla 43 del tubo MBFEX 1 del primer ejemplo de realización de un tomógrafo computarizado,

figura 8, 9 vistas parciales del dispositivo de rejilla 43 del tubo MBFEX 1 del segundo ejemplo de realización de un tomógrafo computarizado,

figura 10, 11 vistas parciales de un diseño alternativo de un dispositivo de rejilla 43 de un tubo MBFEX 1,

figura 12 una disposición de emisor 33 de un tubo MBFEX 1 en representación en despiece ordenado, figura 13 una capa de aislamiento 48 de la disposición de emisor 44 según la figura 12,

figura 14 chapa de rejilla. 47 de la disposición de emisor 44 según la figura 12,

figura 15 un electrodo de extracción 71 de la chapa de rejilla 47 según la figura 14,

figura 16 una chapa intermedia de metal 46 de la disposición del emisor 44 según la figura 12,

figura 17, 18 la cara frontal de una placa de circuito impreso cerámica 45 de la disposición del emisor 44 según la figura 12,

figura 19 la cara posterior de la placa de circuito impreso cerámica 45 de la disposición del emisor 44 según la figura 12,

figura 20 un detalle de la placa de circuito impreso cerámica 45,

figura 21 un detalle de un tubo MBFEX 1 con dos tipos diferentes de cátodos 41, 42,

figura 22, 23 un ejemplo de una disposición anular en total de varios tubos MBFEX 1 en dos vistas diferentes,

figura 24, 25 un ejemplo de una disposición poligonal en total de varios tubos MBFEX 1 en dos vistas diferentes de manera análoga a las figuras 22 y 23,

figura 26, 27 un ánodo 30 de un tubo MBFEX 1 que presenta varias piezas superpuestas 33 que funcionan en cada caso como una fuente de rayos X,

figura 28 en representación tridimensional la forma de un cátodo 40 de un tubo MBFEX 1, así como una forma de cátodo convencional para comparar,

figura 29 en un diagrama pulsos de corriente y tensión durante el funcionamiento del tubo MBFEX. 1.

Todos los ejemplos de realización del tubo MBFEX 1 propuesto que se explican a continuación están previstos para un tomógrafo computarizado y presentan un tubo de vacío 20 con ventana de rayos X 21. En el tubo de vacío 20 de todos los ejemplos de realización está dispuesto un ánodo 30 configurado como dedo frío. El ánodo 30 contiene wolframio.

Los dos primeros ejemplos de realización del tubo MBFEX propuesto en el tubo de vacío 20 presentan una multitud de cátodos 40 de un tipo uniforme dispuestos en filas de manera fija y el ejemplo de realización según la figura 21 presenta tales cátodos 41, 42 de dos tipos diferentes, en donde los cátodos 40, 41, 42 están previstos para la emisión de campo de electrones. Los cátodos 40, 41,42 están orientados en cada caso con respecto a la dirección de emisión principal de electrones e de los haces de electrones E que pueden generarse en el ánodo común 30 para generar fuentes de rayos X Q. Los cátodos 40, 41, 42 están dispuestos en filas de forma fija de tal manera que en el ánodo 30 puede generarse una disposición de fuentes de rayos X Q también en fila. Los cátodos 40, 41,42 están previstos para un control eléctrico secuencial. Los haces de rayos X X presentan en cada caso una dirección de emisión principal de rayos X x.

En todos los ejemplos de realización, en cada fuente de rayos X Q está orientado un dispositivo de rejilla 43 en cada caso. Los dispositivos de rejilla 43 están dispuestos de forma fija entre los cátodos 40, 41, 42 y el ánodo 30 en el tubo de vacío 20. Cada dispositivo de rejilla 43 presenta una rejilla de extracción. Las rejillas de extracción están dispuestas a poca distancia delante de los cátodos. 40, 41, 42 y están previstas para la extracción de electrones en forma de un haz de electrones E de los cátodos 40, 41,42. Las rejillas de extracción están dibujadas en las figuras 1 a 4.

El tubo de vacío 20 de todos los ejemplos de realización presenta a su vez una multitud de conductores líneas de alimentación catódica 50 y dos pasamuros de alta tensión 51, 52. Las líneas de alimentación catódica 50 están configuradas como conexiones de los cátodos y de los dispositivos de rejilla 43 a una tensión eléctrica de unos pocos kV y configurados como líneas de alimentación de alambre. Los pasamuros de alta tensión 51,52 están previstos para la conexión del ánodo en los extremos en cada caso a una alta tensión eléctrica de varios 10 kV. Normalmente, la alta tensión se encuentra en el rango de 10 kV a 420 kV. Los valores en el rango superior de este intervalo se seleccionan, por ejemplo, en instalaciones de rayos X para examinar objetos más grandes en el ámbito no médico.

Un tubo de descarga de refrigerante 31 con un tubo de suministro de refrigerante 32 interno se guía a través de un pasamuros de alta tensión 52. El tubo de descarga de refrigerante 31 y el tubo de suministro de refrigerante 32 están previstos para enfriar el ánodo 30con un refrigerante líquido eléctricamente no conductor mediante un dispositivo de circulación.

En todos los ejemplos de realización del tubo MBFEX 1 propuesto a través de los cátodos 40, 41, 42 en cooperación con el ánodo 30 pueden generarse pulsos de rayos X de energía uniforme o cambiante de manera alterna. A modo de ejemplo en la figura 29 se dibuja la evolución temporal de una corriente de emisor EC de una corriente anódica AC, así como la tensión de emisor- rejilla GEV. El diagrama según la Fig. 29 muestra los datos de medición reales. Cabe destacar el alto factor de transmisión de aproximadamente el 90%, que indica la relación de la corriente anódica AC con respecto a la corriente de emisor EC. En el presente caso, la corriente anódica AC determinada a partir de los valores de tensión medidos es de 52,2 mA y la corriente de emisor EC es de 58,2 mA. Esta relación extremadamente favorable entre la corriente anódica AC. y corriente de emisor EC se debe en gran medida a la alta calidad de la disposición de emisores 44 del tubo de rayos X 1 que se describe con más detalle a continuación.

El primer ejemplo de realización del tubo MBFEX propuesto. 1 se explica más detalladamente a continuación con referencia a la figura 1 y la figura 2. En el primer ejemplo de realización el ánodo 30 está configurado como un arco circular.

La figura 1 muestra una vista superior esquemática del ánodo 30, en donde el tubo de vacío 20, los dispositivos de rejilla 43 y los pasamuros de alta tensión 51, 52 no son visibles. La figura 1 no está a escala. El ánodo 30, los cátodos 40 y los dispositivos de rejilla 43 están dispuestos dentro del tubo de vacío 20. En este sentido los cátodos 40 se encuentran sobre un soporte 6 de cerámica metalizada. El ánodo 30 está fijado independientemente de los cátodos 40 en el tubo de vacío 20. Las fuentes de rayos X Q están dispuestos de manera que los haces de rayos X X generados en sus respectivas direcciones principales de emisión de rayos X x están orientados en un área de examen U.

El área de examen U está prevista para colocar un objeto de examen, en particular en un paciente.

La figura 2 muestra el tubo MBFEX 1 propuesto en su primer ejemplo de realización en una vista lateral en sección transversal. En la figura 2 el tubo de suministro de refrigerante. 32, las líneas de alimentación catódicas 50 y los pasamuros de alta tensión 51, 52 no son visibles. Los cátodos 40 presentan nanotubos de carbono de paredes múltiples en su superficie en una dirección preferida vertical. En este contexto, "vertical" significa una orientación dirigida hacia el ánodo 30.

El segundo ejemplo de realización del tubo MBFEX propuesto 1 se explica más detalladamente a continuación con referencia a la figura 3 y la figura 4. El segundo ejemplo de realización se diferencia del primer ejemplo de realización únicamente en que el ánodo 30 está configurado lineal.

La figura 3 muestra una vista parcialmente seccionada del tubo MBFEX 1 del segundo ejemplo de realización. En la figura 3 el tubo de suministro de refrigerante 32, los cátodos 40 y los dispositivos de rejilla 43 no son visibles. Como en el primer ejemplo de realización del tubo MBFEX. 1, las líneas de alimentación catódica 50 y los pasamuros de alta tensión 51, 52 están dispuestos en fila y el ánodo 30 está dispuesto enfrentado en el tubo de vacío 20.

La figura 4 muestra el tubo MBFEX 1 propuesto en su segundo ejemplo de realización en una vista seccionada del ánodo 30. En la figura 3 los cátodos 40 y los dispositivos de rejilla 43 tampoco son visibles. Características individuales del pasamuros de alta tensión 52 pueden verse en la figura 5.

Un dispositivo de rejilla presente en todos los ejemplos de realización 43, que se muestra en detalle en diferentes variantes en las Figuras 5 a 11 está orientado hacia el ánodo 6, es decir dispuesto entre los cátodos 40, 41, 42 y el ánodo 6 en el tubo de vacío 20. El dispositivo de rejilla 43 por definición comprende al menos un electrodo de rejilla de extracción 71, 73, 74 y al menos una forma de electrodos de enfoque 72, 75, 76.

Los electrodos de rejilla de extracción. 71, 73, 74 están dispuestos de forma fija directamente encima de los cátodos 40, 41,42 y previstos para la extracción de campo de electrones de los cátodos 40, 41,42. Los electrodos de enfoque 72, 75, 76 están dispuestos también de manera fija directamente encima de cada electrodo de rejilla de extracción 71, 73, 74, dirigidos al ánodo 6 y están previstos para enfocar los electrones extraídos como un haz de electrones E en la fuente de rayos X Q respectiva que va a generarse. Los electrodos de rejilla de extracción. 71,73, 74 están conectados a tierra independientemente de los electrodos de enfoque 72, 75, 76. Los electrodos de enfoque 72, 75, 76 pueden hacerse funcionar como electrodos de enfoque pasivos o activos.

En el primer ejemplo de realización, el dispositivo de rejilla 43 presenta un electrodo de rejilla de extracción 71 común a todos los cátodos 40, en donde a cada cátodo individual 40 está asignado por separado un solo electrodo de enfoque 72. En el segundo ejemplo de realización, el dispositivo de rejilla 43 presenta un electrodo de rejilla de extracción 73 común a los cátodos 41 del primer tipo de una primera forma y un electrodo de rejilla de extracción 74 común a los cátodos 42 del segundo tipo de una segunda forma, en donde en cada caso a cada cátodo individual 41 del primer tipo está asignado por separado un electrodo de enfoque 75 individual de una primera forma y en cada caso a cada cátodo individual 42 del segundo tipo está asignado por separado un electrodo de enfoque 76 individual de una segunda forma. Los electrodos de rejilla de extracción. 71,73, 74 y los electrodos de enfoque 72, 75, 76 no se muestran en las figuras 1 a 4.

Para una obtención de imágenes de rayos X asistida computarizado mediante tomosíntesis en el ánodo 6 se aplica un potencial constante en el tiempo de normalmente 40 KV, en donde entre el ánodo 6 y el cátodo 40, 41 conectado en cada caso fluye una corriente continua eléctrica pulsada uniformemente de 30 mA. Para una obtención de imágenes de rayos X asistida computarizado mediante tomosíntesis HPEC, por el contrario, en el ánodo correspondiente se aplica un potencial constante en el tiempo de normalmente 120 kV, en donde entre el ánodo 6 y el cátodo 40, 42 conectado en cada caso fluye una corriente continua eléctrica pulsada uniformemente en el orden de magnitud de 0,5 mA.

En todos los ejemplos de realización, el tomógrafo computarizado propuesto presenta un regulador de corriente, un controlador de aparatos, un sistema de control electrónico (ECS =Electronic Control System),una fuente de alta tensión catódica (CPS =Cathode Power Supply),una fuente de alta tensión anódica (APS =Anode Power Supply)y un controlador de aparato. El regulador de corriente, el control de aparatos, el sistema de control electrónico, la fuente de alta tensión catódica, la fuente de alta tensión anódica y el control de aparatos son parte de un dispositivo de regulación electrónico. El regulador de corriente, el control de aparatos y el sistema de control electrónico constituyen un sistema director electrónico.

El dispositivo de regulación electrónico presenta un circuito principal eléctrico y un circuito de regulación, estando integrados el circuito principal y el circuito de regulador en un circuito de corriente continua. En el circuito principal la fuente de alta tensión anódica con el ánodo 6 y el regulador de corriente, el regulador de corriente con el control de aparatos, el control de aparatos con el sistema de control electrónico, el sistema de control electrónico con la fuente de alta tensión catódica y la fuente de alta tensión catódica con los cátodos 40, 41, 42 así como con el dispositivo de rejilla 43 respectivo están conectados eléctricamente en conexión paralela. En el circuito de regulación, la fuente de alta tensión anódica está vinculada eléctricamente al sistema director a través de un circuito de retroalimentación. En este sentido, el sistema director está previsto tanto para las conexiones secuenciales de los cátodos 40, 41, 42, para la regulación de los electrodos de la rejilla de extracción 71,73, 74 y los electrodos de enfoque 72, 76, 56 del dispositivo de rejilla 43 respectivo como para la regulación de la corriente de circuito principal, pudiendo adaptarse la tensión eléctrica de la fuente de alta tensión catódica a la corriente de circuito principal especificada por el sistema director.

En la figura 21 como ejemplo están esbozados ocho cátodos 41,42 del tubo MBFEX 1. Tanto los cátodos 41 del primer tipo como los cátodos 42 del segundo tipo presentan nanotubos de carbono, pero se diferencian en su geometría. Los cátodos 41, 42 están dispuestos en filas en el tubo de vacío 20 y alternativamente escalonados, en donde el número de cátodos 41 del primer tipo igual al número de cátodos 42 del segundo tipo. A un dispositivo de rejilla 43 y por tanto a una fuente de rayos X Q puede estar asignados en cada caso un cátodo 41 de la primera forma y un cátodo 42 de la segunda forma en cada caso. En el tubo MBFEX 1 según la figura 21 los cátodos 41 del primer tipo o los cátodos 42 del segundo tipo pueden controlarse secuencialmente. De esta forma, pueden realizarse radiografías de dosis dual con el tubo MBFEX 1.

Como puede observarse en las figuras 22 a 25, pueden combinarse varios tubos MBFEX 1 para formar una disposición rígida, en forma de anillo o de polígono, que reemplaza una disposición rotatoria en un tomógrafo computarizado. Esto se cumple para cualquier diseño de tubos MBFEX 1 que ya se haya descrito y se explicará a continuación.

Una estructura de capas de una disposición de emisores. 44 de un tubo MBFEX 1 se ilustra en las Figuras 12 a 20. La disposición de emisor 44 comprende una placa de circuito impreso de cerámica 45 de corindón como capa inferior. Los cátodos 40 están ubicados sobre un revestimiento conductor de la placa de circuito impreso de cerámica 45 y están fabricados mediante un procedimiento de serigrafía de alta precisión geométrica. En la cara posterior de la placa de circuito impreso de cerámica 45 pueden distinguirse estructuras de conductor 66.

Una placa intermedia de metal 46 está colocada sobre la placa de circuito impreso de cerámica 45. Esta placa intermedia de metal 46 presenta aberturas rectangulares 61 para los cátodos 40. Adicionalmente en la placa intermedia de metal 46 se encuentran aberturas 62 en forma de banda, más estrechas y más largas en comparación con las aberturas 61 aberturas en los lados largos de las aberturas 61. Las aberturas 62 en forma de banda tienen una función en la desgasificación del tubo de vacío. 20. Esto se cumple tanto para la preparación del funcionamiento como al funcionamiento continuo del tubo de rayos X. 1, en cooperación en cada caso con la placa de circuito impreso de cerámica 45.

En la placa de circuito impreso de cerámica 45, además de los cátodos, 40 pueden distinguirse diferentes aberturas 64, 65 en forma de banda. En este sentido hay tres aberturas cortas y estrechas 64 en cada caso directamente al lado de los lados largos de cada cátodo 40. Adicionalmente los cátodos. 40 están flanqueados por aberturas 65 también en forma de banda, situadas más alejadas. A este respecto dos aberturas 65 en forma de banda están dispuestas en cada caso en línea una detrás de la otra. Dos pares de tales líneas en aberturas 65 en forma de banda describen junto con la disposición del cátodo 40 dispuesta entre estas y un total de seis aberturas 64 más pequeñas en forma de bandas describen en total una forma de H. Esto se cumple para todos los cátodos. 40 en la placa de circuito impreso de cerámica 45 con la excepción de los dos cátodos más externos 40, que están flanqueados solo por un lado por aberturas 65 en forma de banda del tipo más largo.

En particular, las aberturas internas. 64, que están muy cerca de los cátodos 40 contribuyen a que durante la emisión de electrones pueda evacuarse gas, incluso en concentraciones extremadamente bajas hasta las partículas individuales hacia la cara posterior de la disposición de emisor 44. Esto contribuye significativamente a evitar descargas disruptivas dentro del tubo de vacío 20. Para aspirar gas durante la fabricación del tubo de rayos X 1, en particular durante el caldeo, se necesitan en mayor medida aberturas 65 relativamente grandes en forma de banda.

La placa intermedia de metal 46 presenta una regleta de conexión como parte integral 63 como conexión eléctrica guiada hacia fuera de la disposición del emisor 44. En la placa intermedia de metal 46 se encuentra una chapo de rejilla 47, que comprende los electrodos de rejilla de extracción 71 que están colocados en cada caso delante de un cátodo con una distancia exactamente definida de 0,224 mm (en el ejemplo según la figura 12).

Detalles del electrodo de rejilla de extracción. 71 se desprenden de la figura 15. En total, el electrodo de rejilla de extracción 71 presenta una forma rectangular, cuyos lados longitudinales están formados por bandas marginales 78 completamente rectas. Las dos bandas marginales están conectadas entre sí por una pluralidad de bandas de rejilla.

77 de modo todas ellas dan lugar a la estructura de rejilla. Sin embargo, a diferencia de las bandas marginales 78las bandas de rejilla 77 no están completamente rectas. Más bien, hay una franja de rejilla en ambos extremos de cada banda de rejilla 77, es decir, en la transición a la banda marginal 78 se forma un área de transición 79 redondeada. Las áreas de transición redondeadas 79 garantizan de manera decisiva a que las deformaciones inducidas térmicamente no lleven a un cambio en la distancia entre el cátodo. 40 y la rejilla de extracción 71, sino que se absorban dentro de la rejilla de extracción 71 situada en un plano sin afectar las propiedades de emisión del dispositivo emisor 44.

La chapa de rejilla 47 está cubierta por una capa aislante superior 48 en forma de placa de material cerámico, con la cual se completa la disposición de emisor 44. La capa de aislamiento superior 48, como puede desprenderse de la figura 12, presenta aberturas 49 que están adaptadas a la forma de los cátodos 40 para permitir el paso de electrones.

Características geométricas del cátodo. 40, tal como está contenido varias veces en la disposición de emisor. 44 se muestran en la figura 28. Con una buena aproximación el cátodo. 40 está construido en forma de paralelepípedo. Con ello, por toda la superficie del cátodo. 40 emisora de electrones que apenas hay fluctuaciones en la distancia entre el cátodo y 40 y el electrodo de rejilla de extracción 71 no mostrado en la figura 28. A modo de comparación, la estructura de la superficie de un cátodo producido convencionalmente en el procedimiento de deposición electroforética (EPD) se indica mediante líneas discontinuas en la figura 28. No se puede hablar en este ejemplo comparativo de una superficie lisa. Más bien, dentro de la superficie del cátodo de emisión se dan picos marcados particularmente en los bordes del cátodo fabricado mediante el procedimiento EPD. Los electrones se emiten principalmente en estos picos. Esto limita, por un lado, la vida útil y, por otro, la velocidad de transmisión de electrones. Por el contrario, el cátodo 40, como en el tubo de rayos X 1 como se utiliza de acuerdo con la invención, emite en cada zona plana de su superficie con una tasa de liberación de electrones casi constante.

Un ejemplo de realización de un ánodo 30 que interactúa con la disposición de emisor 44 se ilustra en las figuras 26 y 27. En el cuerpo base cilíndrico del ánodo. 30 se encuentran varias piezas superpuestas 33, que también se denominan piezas superpuesta de ánodo o, para abreviar, piezas superpuestas. Cada una de estas piezas superpuestas 33 presenta una superficie que está inclinada con respecto al cuerpo base y recubierta con wolframio u otro material adecuado para fuentes de rayos X 34. Las posiciones inclinadas de las distintas superficies 34 difieren entre sí de tal manera que, como se indica en la figura 27, los rayos X X emitidos están enfocados en la dirección del isocentro situado en el área de examen de la disposición del emisor de rayos X 10.

Lista de referencias

1 Tubo MBFEX

6 Soporte

10 Disposición de emisor de rayos X

20 Tubo de vacío

21 Ventana de rayos X

30 Ánodo

31 Tubo de descarga de refrigerante

32 Tubo de suministro de refrigerante

33 Pieza superpuesta

34 Superficie recubierta

40 Cátodo

41 Cátodo de un primer tipo

42 Cátodo de un segundo tipo

43 Dispositivo de rejilla

44 Disposición de emisor

45 Placa de circuito impreso de cerámica

46 Placa intermedia metálica

47 Chapa de rejilla

48 Capa de aislamiento superior

49 Abertura en la capa de aislamiento superior

50 Línea de alimentación catódica

51 Pasamuros de alta tensión

52 Pasamuros de alta tensión

61 Abertura en la placa intermedia de metal

62 Abertura en forma de banda en la placa intermedia de metal

63 Regleta de conexión

64 Abertura en forma de banda estrecha

65 Abertura en forma de banda más ancha

66 Estructura de conductor

71 Electrodo de rejilla de extracción

72 Electrodo de enfoque

73 Electrodo de rejilla de extracción de una primera forma

74 Electrodo de rejilla de extracción de una segunda forma

75 Electrodo de enfoque de una primera forma

76 Electrodo de enfoque de una segunda forma

77 Banda de rejilla

78 Banda de borde

79 Área de transición redondeada

80 Soporte de cerámica

81 Capa de metal

AC Corriente anódica

E Haz de electrones

e Dirección de emisión principal de electrones

CE Corriente de emisor

GE Tensión de red-emisor

Q Fuente de rayos x

X Haz de rayos x

x Dirección de emisión principal de rayos X

U Área de examen

Claims

REIVINDICACIONES

1. Tubo de rayos X de emisión de campo multihaz, tubo MBFEX, (1) para un aparato de rayos X que, en un tubo de vacío (20) presenta un ánodo (30) dispuesto de forma fija en su interior como también configurado como dedo frío y una multitud de cátodos (40, 41, 42) dispuestos de manera fija, en donde el tubo de vacío (20) presenta una multitud de líneas de alimentación catódica (50) y no más de dos pasamuros de alta tensión (51, 52), en un pasamuros de alta tensión (52) se hace pasar un tubo de refrigerante (31) con un tubo interior de refrigerante (32), el tubo de refrigerante (31) y el tubo interior de refrigerante (32) están previstos para enfriar el ánodo (30) con un refrigerante líquido, los cátodos (40, 41, 42) están previstos para la emisión de campo de electrones y están orientados en cada caso hacia el ánodo (30) para generar fuentes de rayos X (Q), en donde las líneas de alimentación catódica (50) y pasamuros de alta tensión (51, 52) están dispuestos en fila y enfrentados al ánodo (30) en el tubo de vacío (20).

2. Tubo MBFEX (1) según la reivindicación 1, caracterizado por que las fuentes de rayos X (Q.) están dispuestas en filas sobre el ánodo (30).

3. Tubo MBFEX (1) según la reivindicación 2, caracterizado por que las fuentes de rayos X (Q) se encuentran en cada caso sobre una sección superficial del ánodo (30) inclinada con respecto al eje central del ánodo (30).

4. Tubo MBFEX (1) según la reivindicación 3, caracterizado por que las secciones superficiales inclinadas están formadas por piezas superpuestas del ánodo (30).

5. Tubo MBFEX (1) según la reivindicación 3, caracterizado por que las secciones superficiales inclinadas están formadas por muescas en el ánodo (30).

6. Tubo MBFEX (1) según la reivindicación 4 o 5, caracterizado por que las secciones superficiales inclinadas del ánodo (30) están recubiertas.

7. T ubo MBFEX (1) según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que los cátodos (40, 41,42) presentan nanotubos.

8. Tubo MBFEX (1) según la reivindicación 7, caracterizado por que al menos una parte de las nanobarras está configurada como nanotubos de carbono de pared simple o paredes múltiples o hetero nanotubos de nitrógenocarbono de pared simple o paredes múltiples.

9. Tubo MBFEX (1) según la reivindicación 7 u 8, caracterizado por que al menos una parte de las nanobarras contiene boruros de tierras raras, óxidos metálicos, sulfuros metálicos, nitruros, carburos o silicio.

10. Tubo MBFEX (1) según una de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado por que las nanobarras presentan una longitud inferior a 20 μm y un diámetro inferior a 10 nm, en donde se da una densidad relativa a la superficie del cátodo (40, 41, 42) de al menos 106 nanobarras por cm2.

11. Tubo MBFEX (1) según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por que están dispuestos electrodos de enfoque (72) entre al menos una rejilla de extracción (71) situada encima de los cátodos (40, 41, 42) y el ánodo (30).

12. Tubo MBFEX (1) según la reivindicación 11, caracterizado por que los electrodos de enfoque (72) están conectados a tierra por separado de la rejilla de extracción (71).

13. Tubo MBFEX (1) según una de las reivindicaciones 11 o 12, caracterizado por que la rejilla de extracción (71) presenta una forma rectangular con dos bandas marginales (78) paralelas entre sí, que están unidas mediante bandas de rejilla (77) entre sí formando una sola pieza, en donde en las transiciones entre las bandas de rejilla (77) y las bandas marginales (78) están configuradas zonas de transición (79) redondeadas con las cuales las bandas de rejilla (77) describen en cada caso una forma de S alargada.

14. Tubo MBFEX (1) según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado por que el tubo de vacío (20) presenta distintos tipos de cátodos (40, 41, 42) que se diferencian en cuanto a al menos un parámetro de un grupo de parámetros, en donde el grupo de parámetros comprende parámetros geométricos y parámetros de materiales.

15. Tubo MBFEX (1) según una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado por que al menos mediante un tipo de cátodos (40, 41, 42) se forma una capa configurada para emitir electrones con un espesor inferior a 20 μm y un valor de rugosidad medio Ra, inferior a 2,5 μm.

16. Tubo MBFEX (1) según una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado por que sobre un elemento de soporte plano (45) está dispuesta una multitud de cátodos (40, 41, 42).

17. Tubo MBFEX (1) según la reivindicación 16, caracterizado por que el elemento de soporte plano presenta aberturas (64) en forma de banda del primer tipo y aberturas (65) en forma de banda del segundo tipo, en donde un grupo de aberturas (64) en forma de banda del primer tipo está dispuesto más cerca de un cátodo (40) que un grupo de aberturas (65) en forma de banda del segundo tipo, y en donde las aberturas (64) en forma de banda del primer tipo son más estrechas que las aberturas (65) en forma de banda del segundo tipo.

18. Tubo MBFEX (1) según una de las reivindicaciones 16 o 17, caracterizado por que el elemento de soporte plano (45) es parte de una disposición de emisor (44) construido en capas, que además comprende una placa intermedia de metal (46), una chapa de rejilla (47) que incluye una rejilla de extracción (71) y una capa de aislamiento superior (48).

19. Tubo MBFEX (1) según la reivindicación 18, caracterizado por que las aberturas (64, 65) en forma de banda del elemento de soporte plano (45) están al menos parcialmente alineadas con las aberturas (62) en la placa intermedia metálica (46).

20. Tubo MBFEX (1) según una de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizado por que el ánodo (30) está configurado para la alimentación y evacuación de refrigerante por ambos lados, en donde en ambos extremos del ánodo (30) están dispuesta en cada caso una línea de alimentación de refrigerante y una línea de evacuación de refrigerante asignada.

21. Tubo MBFEX (1) según una de las reivindicaciones 1 a 20, caracterizado por que el ánodo (30) encierra al menos parcialmente un área de examen (U), en donde también las fuentes de rayos X (Q.) encierran asimismo al menos parcialmente el área de examen (U).

22. Tubo MBFEX (1) según la reivindicación 21, caracterizado por que el ánodo (30) está configurado arqueado.

23. Tubo MBFEX (1) según una de las reivindicaciones 1 a 21, caracterizado por que el ánodo (30) está configurado como ánodo giratorio.

24. Disposición de varios tubos MBFEX (1) configurados según una de las reivindicaciones 1 a 23, en donde mediante la totalidad de los tubos MBFEX (1) se forma una forma de anillo, arco, polígono, de L o de U que encierra al menos parcialmente el área de examen (U).

25. Procedimiento para la fabricación de un tubo MBFEX (1) según una de las reivindicaciones 1 a 23, en donde se proporcionan un tubo de vacío (20), un ánodo (30) que va a colocarse en el tubo de vacío (20) y cátodos (40, 41, 42) configurados para la emisión de campo de electrones, que van a disponerse también en el tubo de vacío (20), y en donde al menos un elemento que va a disponerse entre los cátodos (40, 41, 42) y el ánodo (30), que se selecciona del grupo de elementos que comprende una rejilla de extracción (71) y un electrodo de enfoque (72) se mecaniza por láser.

26. Procedimiento según la reivindicación 25, caracterizado por que el mecanizado por láser del elemento (71, 72) tiene lugar con una temporización del láser de picosegundos o femtosegundos.

27. Procedimiento para hacer funcionar un tubo MBFEX (1) según una de las reivindicaciones 1 a 23, en donde el ánodo (30) se utiliza para la emisión de impulsos de rayos X sucesivos de diferente longitud de onda.