RU178295U1 - Rotating Anode Multipath X-ray Tube - Google Patents

Rotating Anode Multipath X-ray Tube Download PDF

Info

Publication number
RU178295U1
RU178295U1 RU2017144108U RU2017144108U RU178295U1 RU 178295 U1 RU178295 U1 RU 178295U1 RU 2017144108 U RU2017144108 U RU 2017144108U RU 2017144108 U RU2017144108 U RU 2017144108U RU 178295 U1 RU178295 U1 RU 178295U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
anode
ray
axis
ray tube
focal spot
Prior art date
Application number
RU2017144108U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Федорович Семерня
Елена Александровна Татаринова
Анатолий Рудольфович Дабагов
Original Assignee
Акционерное общество "МЕДИЦИНСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ Лтд" (АО "МТЛ")
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр "МТ" (ООО "НТЦ-МТ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "МЕДИЦИНСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ Лтд" (АО "МТЛ"), Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр "МТ" (ООО "НТЦ-МТ") filed Critical Акционерное общество "МЕДИЦИНСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ Лтд" (АО "МТЛ")
Priority to RU2017144108U priority Critical patent/RU178295U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU178295U1 publication Critical patent/RU178295U1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00X-ray tubes

Landscapes

  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
  • X-Ray Techniques (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к рентгенотехнике, в частности к рентгеновской трубке, и может быть использована в медицинской рентгенодиагностике: рентгенографии, томографии, маммографии, томосинтезе, и неразрушающем контроле. Рентгеновская трубка содержит анодный узел, включающий анод цилиндрической формы с наружными коническими проточками, выполненными равномерно по всей поверхности анода и являющимися мишенями анода, при этом анод установлен в вакуумном баллоне для вращения вокруг оси вращения, которая определяет продольное направление, и множество катодных узлов, включающих катоды для испускания электронных лучей для формирования фокусного пятна на соответствующей мишени анода, при этом оси электронных лучей направлены перпендикулярно образующей соответствующей проточки. Использование устройства такой конструкции позволит обеспечить точное позиционирование в пространстве фокусного пятна при его полной неподвижности во время экспозиции, что уменьшит время проведения диагностической процедуры при одновременно значительном повышении качества получаемого рентгеновского изображения.The utility model relates to X-ray technology, in particular to an X-ray tube, and can be used in medical X-ray diagnostics: radiography, tomography, mammography, tomosynthesis, and non-destructive testing. The x-ray tube contains an anode assembly comprising a cylindrical anode with external conical grooves uniformly made over the entire surface of the anode and being targets of the anode, the anode being mounted in a vacuum cylinder for rotation around the axis of rotation, which determines the longitudinal direction, and a plurality of cathode assemblies, including cathodes for emitting electron beams to form a focal spot on the corresponding target of the anode, while the axis of the electron beams is directed perpendicular to appropriate grooves. Using a device of this design will ensure accurate positioning in the space of the focal spot with its complete immobility during exposure, which will reduce the time of the diagnostic procedure while simultaneously significantly improving the quality of the obtained x-ray image.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

Полезная модель относится к рентгенотехнике, в частности к области разработки рентгеновских трубок, и может быть использована в медицинской рентгенодиагностике: рентгенографии, томографии, маммографии, томосинтезе, и неразрушающем контроле.The utility model relates to X-ray technology, in particular to the field of development of X-ray tubes, and can be used in medical X-ray diagnostics: radiography, tomography, mammography, tomosynthesis, and non-destructive testing.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

Для диагностики объемных образований молочной железы применяется цифровой томосинтез молочной железы (DBT), который обеспечивает возможность получения трехмерных изображений молочной железы в виде отдельных срезов, на которых отсутствуют изображения объектов из вышележащих или нижележащих слоев, усложняющих диагностику в обычной рентгеновской маммографии, и в подавляющем числе случаев позволяют избежать биопсийного обследования. При проведении обследования рентгеновская трубка аппарата томосинтеза вращается вокруг молочной железы по дуге в 30-50 градусов и с шагом 2-3 градуса, выполняется примерно 15-25 цифровых рентгеновских снимков. То есть, съемка производится при различных положениях оси пучка рентгеновского излучения относительно объекта исследования. После получения снимки передаются в блок реконструкции изображения, где производится программная реконструкция трехмерного изображения в виде набора двумерных срезов тканей молочной железы. Качество реконструкции 3D изображения зависит от точности позиционирования фокусного пятна при получении первичных снимков и его размеров.To diagnose volumetric formations of the mammary gland, digital mammary gland tomosynthesis (DBT) is used, which makes it possible to obtain three-dimensional images of the mammary gland in the form of separate sections, on which there are no images of objects from overlying or underlying layers, complicating the diagnosis in conventional x-ray mammography, and in the vast majority cases avoid biopsy examination. During the examination, the x-ray tube of the tomosynthesis apparatus rotates around the mammary gland in an arc of 30-50 degrees and in increments of 2-3 degrees, approximately 15-25 digital x-rays are taken. That is, the survey is performed at different positions of the axis of the x-ray beam relative to the object of study. After receiving the pictures, they are transferred to the image reconstruction block, where the software reconstructs the three-dimensional image in the form of a set of two-dimensional sections of breast tissue. The quality of 3D image reconstruction depends on the accuracy of positioning of the focal spot when receiving primary images and its size.

В представленных в настоящее время на рынке маммографах с функцией томосинтеза изменение пространственного положения пучка рентгеновского излучения производится исключительно механически, при этом съемка производится двумя способами:In currently on the market mammograms with tomosynthesis function, the spatial position of the x-ray beam is changed exclusively mechanically, while the survey is done in two ways:

1) в момент проведения экспозиции штатив тормозится, что требует времени на торможение, гашение колебаний штатива и последующий разгон, значительно усложняет механику маммографа и увеличивает продолжительность обследования;1) at the time of the exposure, the tripod is braked, which requires time for braking, damping the oscillations of the tripod and subsequent acceleration, significantly complicates the mechanics of the mammograph and increases the duration of the examination;

2) съемка производится при движении штатива, что приводит к неизбежному «смазу» изображения и необходимости уменьшать время экспозиции в ущерб качеству изображения.2) shooting is carried out while the tripod is moving, which leads to the inevitable “blur” of the image and the need to reduce the exposure time to the detriment of image quality.

Указанные проблемы успешно решаются при оснащении маммографа рентгеновской трубкой, которая включает в себя несколько (15-30) катодно-сеточных модулей, расположенных с определенным шагом вдоль одной линии. При проведении обследования источники рентгеновского излучения включаются по очереди, и каждый из них работает в течение времени экспозиции, достаточного для получения качественного рентгеновского снимка. Таким образом, изменение пространственного положения пучка рентгеновского излучения достигается не механическим перемещением излучателя, а электрическим переключением катодов одной неподвижной трубки. В этом случае обеспечивается полная неподвижность фокусного пятна во время экспозиции и его точное позиционирование в пространстве, что благоприятно сказывается на качестве реконструкции 3D изображения томосинтеза.These problems are successfully solved by equipping the mammograph with an X-ray tube, which includes several (15-30) cathode-grid modules located with a certain step along one line. During the examination, the x-ray sources are switched on in turn, and each of them works for the exposure time sufficient to obtain a high-quality x-ray image. Thus, the change in the spatial position of the x-ray beam is achieved not by mechanical movement of the emitter, but by electrical switching of the cathodes of one fixed tube. In this case, the complete immobility of the focal spot during exposure and its precise positioning in space is ensured, which favorably affects the quality of reconstruction of the 3D image of tomosynthesis.

Известны модели маммографов с функцией томосинтеза, в которых применяются линейные многолучевые излучатели с неподвижными анодами (WO 2009012453 А1, US 7970099 В2, US 8139716 В2, WO 2011033439 А1). Главным недостатком таких устройств является невысокие мощностные показатели излучателей с неподвижным анодом, что приводит к необходимости проводить съемку при длительностях экспозиции около 1 секунды. А это, в свою очередь, ведет к значительному увеличению длительности процедуры обследования (до 30 секунд) и снижению качества реконструкции изображения из-за биологических процессов в живой ткани.Known models of mammographs with tomosynthesis function, in which linear multipath emitters with fixed anodes are used (WO 2009012453 A1, US 7970099 B2, US 8139716 B2, WO 2011033439 A1). The main disadvantage of such devices is the low power performance of emitters with a fixed anode, which leads to the need to shoot at exposure durations of about 1 second. And this, in turn, leads to a significant increase in the duration of the examination procedure (up to 30 seconds) and a decrease in the quality of image reconstruction due to biological processes in living tissue.

Известны модели маммографов с функцией томосинтеза, в которых применяются аноды в виде вращающегося диска с мишенью на его конической боковой поверхности (US 2011002442 A1, US 5511105 А, US 4596028 В, RU 2578675 C1). Однако в указанных рентгеновских трубках узкая зона расположения фокальных пятен на мишени, а также форма фокусного пятна электронного потока в виде круга на мишени, приводит к высокой плотности тепловой энергии в фокальном пятне, выделяемой на поверхности мишени/анода, а геометрическое расположение источников рентгена по дуге окружности в плоскости, не пересекающей объект сканирования, делает невозможным проведение всестороннего томографического анализа сканируемого объекта.Known models of mammographs with tomosynthesis function, in which anodes are used in the form of a rotating disk with a target on its conical lateral surface (US 2011002442 A1, US 5511105 A, US 4596028 B, RU 2578675 C1). However, in these x-ray tubes, the narrow area of the focal spot on the target, as well as the shape of the focal spot of the electron beam in the form of a circle on the target, leads to a high density of thermal energy in the focal spot released on the surface of the target / anode, and the geometric arrangement of the x-ray sources in an arc a circle in a plane that does not intersect the object of scanning, makes it impossible to conduct a comprehensive tomographic analysis of the scanned object.

Наиболее близким аналогом заявляемой полезной модели является стационарный рентгеновский излучатель с вращающимся анодом в виде гладкого цилиндра (WO 2017173341 А1). Предлагаемая в данном изобретении конструкция не обеспечивает одинаковый размер эффективных фокусных пятен и, следовательно, одинаковую мощность дозы в плоскости детектора рентгеновского изображения по всем лучам излучателя, что приводит к снижению качества реконструкции изображения.The closest analogue of the claimed utility model is a stationary x-ray emitter with a rotating anode in the form of a smooth cylinder (WO 2017173341 A1). The design proposed in this invention does not provide the same size of the effective focal spots and, therefore, the same dose rate in the plane of the X-ray image detector for all the rays of the emitter, which leads to a decrease in the quality of image reconstruction.

Следовательно, существует потребность в создании новых стационарных рентгеновских цифровых систем грудного томосинтеза, компьютерной томографии, неразрушающего контроля и связанных с ними методов.Therefore, there is a need to create new stationary x-ray digital systems of thoracic tomosynthesis, computed tomography, non-destructive testing and related methods.

РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИDISCLOSURE OF A USEFUL MODEL

Техническая проблема, решаемая заявляемой полезной моделью, состоит в необходимости создания упрощенной конструкции и снижения стоимости рентгеновских аппаратов, в необходимости значительного уменьшения времени проведения диагностических процедур при одновременном значительном повышении качества обследований.The technical problem solved by the claimed utility model is the need to create a simplified design and reduce the cost of x-ray machines, the need to significantly reduce the time for carrying out diagnostic procedures while significantly improving the quality of examinations.

Техническим результатом, достигаемым при использовании заявляемой полезной модели, является повышение точности позиционирования в пространстве фокусного пятна при его полной неподвижности во время экспозиции.The technical result achieved by using the claimed utility model is to increase the accuracy of positioning in the space of the focal spot with its complete immobility during exposure.

Технический результат достигается за счет того, что предлагаемая рентгеновская трубка содержит анодный узел, включающий анод цилиндрической формы с наружными коническими проточками, выполненными равномерно по всей поверхности анода и являющимися мишенями анода, при этом анод установлен в вакуумном баллоне для вращения вокруг оси вращения, которая определяет продольное направление, множество катодных узлов, включающих катоды для испускания электронных лучей для формирования фокусного пятна на соответствующей мишени анода, при этом оси электронных лучей направлены перпендикулярно образующей соответствующей проточки.The technical result is achieved due to the fact that the proposed x-ray tube contains an anode assembly including a cylindrical anode with external conical grooves made uniformly over the entire surface of the anode and being targets of the anode, while the anode is mounted in a vacuum cylinder for rotation around the axis of rotation, which determines longitudinal direction, many cathode nodes, including cathodes for emitting electron beams to form a focal spot on the corresponding target of the anode, while si electron beams are directed perpendicular to the generatrix of the corresponding groove.

Кроме того, рентгеновская трубка характеризуется тем, что длина анода определяется соотношением L>2⋅F⋅tg(α/2), где F - фокусное расстояние рентгеновского аппарата, α - полный угол томографии.In addition, the X-ray tube is characterized by the fact that the length of the anode is determined by the ratio L> 2⋅F⋅tg (α / 2), where F is the focal length of the X-ray apparatus, and α is the total tomography angle.

Кроме того, угол между образующей соответствующей проточки и осью вращения анода определяется соотношением β=arctg(l/F), где F - фокусное расстояние рентгеновского аппарата, l - расстояние от центрального фокусного пятна до середины соответствующей проточки.In addition, the angle between the generatrix of the corresponding groove and the axis of rotation of the anode is determined by the ratio β = arctan (l / F), where F is the focal length of the x-ray apparatus, l is the distance from the central focal spot to the middle of the corresponding groove.

Кроме того, в качестве катодов использованы катоды косвенного накала с электронно-оптическими системами, выполненными с возможностью управления включением/выключением катодов и формирования электронного луча заданной формы.In addition, indirect cathodes with electron-optical systems made with the ability to control on / off cathodes and the formation of an electron beam of a given shape were used as cathodes.

Кроме того, фокусное пятно может иметь продолговатую форму с большой осью и малой осью.In addition, the focal spot may have an oblong shape with a major axis and a minor axis.

Кроме того, малая ось каждого фокусного пятна совпадает с образующей проточки, а большая ось каждого фокусного пятна располагается перпендикулярно образующей соответствующей конической проточки.In addition, the small axis of each focal spot coincides with the generatrix of the groove, and the large axis of each focal spot is perpendicular to the generatrix of the corresponding conical groove.

В предлагаемом устройстве точное направление оси пучка рентгеновского излучения на центр детектора рентгеновского изображения и равенство мощности доз рентгеновского излучения в плоскости приемника от всех лучей излучателя обеспечивается применением в устройстве совместного использования вращающегося анода цилиндрической формы, мишени которого расположены на конических проточках, и нескольких стационарных источников рентгеновского излучения, которые срабатывают в определенной последовательности для распределения тепловой нагрузки, генерируемой в аноде. Предлагаемая конструкция излучателя с вращающимся анодом способна обеспечить расстояние между крайними фокусными пятнами от 45 до 60 см, полную неподвижность фокусного пятна во время экспозиции и его точное позиционирование в пространстве, что способствует получению рентгеновского изображения улучшенного качества.In the proposed device, the exact direction of the axis of the x-ray beam to the center of the x-ray image detector and the equality of the dose rate of x-ray radiation in the plane of the receiver from all the emitter rays is ensured by the use of a cylindrical rotating anode in the sharing device, whose targets are located on conical grooves, and several stationary x-ray sources emissions that are triggered in a certain sequence for the distribution of heat ruzki generated in the anode. The proposed design of a radiator with a rotating anode is able to provide a distance between the extreme focal spots from 45 to 60 cm, complete immobility of the focal spot during exposure and its precise positioning in space, which contributes to the obtaining of an x-ray image of improved quality.

При номинальном размере фокусного пятна 0,3 мм излучатель способен обеспечить анодный ток не менее 100 мА по каждому лучу, что позволит получать качественные первичные снимки при экспозициях не более 0,1 секунды, затрачивая времени не более 2 секунд на весь процесс получения первичных снимков, что уменьшает вероятность размытия рентгеновского изображения в результате движения пациента и повышает качество реконструкции 3D изображения.With a nominal focal spot size of 0.3 mm, the emitter is able to provide anode current of at least 100 mA for each beam, which will allow to obtain high-quality primary images at exposures of not more than 0.1 seconds, spending time no more than 2 seconds on the entire process of obtaining primary images, which reduces the likelihood of blurring the X-ray image as a result of the movement of the patient and improves the quality of the reconstruction of the 3D image.

Упрощенная конструкция системы и уменьшенный размер повышают надежность и снижают затраты на покупку и обслуживание.Simplified system design and reduced size increase reliability and reduce purchase and maintenance costs.

ТЕРМИНЫ (ОПРЕДЕЛЕНИЯ).TERMS (DEFINITIONS).

В описании данного изобретения термины «включает», «включающий» и «включает в себя» интерпретируются как означающие «включает, помимо всего прочего». Указанные термины не предназначены для того, чтобы их истолковывали как «состоит только из».In the description of the present invention, the terms “includes,” “including,” and “includes” are interpreted as meaning “includes, but is not limited to.” These terms are not intended to be construed as “consists of only”.

Термин "соединенный" означает функционально соединенный, при этом может быть использовано любое количество или комбинация промежуточных элементов между соединяемыми компонентами (включая отсутствие промежуточных элементов).The term “connected” means functionally connected, any number or combination of intermediate elements between the connected components (including the absence of intermediate elements) can be used.

Как упоминается в данном документе, термин «многолучевой источник рентгеновского излучения» может обозначать устройства, которые могут одновременно или последовательно генерировать несколько пучков рентгеновского излучения.As mentioned herein, the term “multipath x-ray source” may refer to devices that can simultaneously or sequentially generate multiple beams of x-rays.

В материалах данной заявки под «тугоплавким металлом» обычно понимают молибден (используемый в маммографии) и вольфрам (используемый в рентгенографии). В рентгеновских трубках высокой ценовой категории вольфрам легируют рением.In the materials of this application, “refractory metal” is usually understood to mean molybdenum (used in mammography) and tungsten (used in radiography). In high-price x-ray tubes, tungsten is alloyed with rhenium.

Если не определено отдельно, технические и научные термины в данной заявке имеют стандартные значения, общепринятые в научной и технической литературе.Unless defined separately, technical and scientific terms in this application have standard meanings generally accepted in the scientific and technical literature.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Детали, признаки, а также преимущества настоящей полезной модели следуют из нижеследующего подробного описания заявленного технического решения с использованием чертежей, на которых изображено:Details, features, as well as advantages of this utility model follow from the following detailed description of the claimed technical solution using the drawings, which depict:

Фиг. 1 - Принципиальная схема многолучевой рентгеновской трубки с вращающимся анодом в соответствии с вариантом осуществления, описанным ниже.FIG. 1 is a schematic diagram of a rotating anode multipath x-ray tube in accordance with an embodiment described below.

Фиг. 2 - Принципиальная схема формирования электронного луча заданной формы, создающего на мишени анода фокусное пятно. Вид сверху и вид сбоку катода с электронной-оптической системой и мишени анода. Вид фокусного пятна.FIG. 2 - Schematic diagram of the formation of an electron beam of a given shape, creating a focal spot on the anode target. Top view and side view of a cathode with an electronic optical system and anode target. View of the focal spot.

Фиг. 3 - Схема расположения множества катодов относительно цилиндрического анода и расположения фокусных пятен от всех катодов в соответствии с настоящим техническим решением. Вид спереди. Поперечный разрез рентгеновской трубки.FIG. 3 - Layout of the plurality of cathodes relative to the cylindrical anode and the location of focal spots from all cathodes in accordance with this technical solution. Front view. Cross section of an x-ray tube.

На чертежах одинаковые позиции применяются для обозначения одинаковых частей.In the drawings, like numbers are used to denote like parts.

ОБОЗНАЧЕНИЯNOTATION

1. Анод1. Anode

2. Ротор2. The rotor

3. Вал3. Val

4. Подшипник4. Bearing

5. Статор5. Stator

6. Линейка катодных узлов6. The line of cathode nodes

7. Вакуумный баллон7. Vacuum cylinder

8. Катод8. The cathode

9. Электронно-оптическая система9. Electron-optical system

10. Электронный луч10. The electron beam

11. Мишень анода11. The target of the anode

12. Фокусное пятно12. Focus spot

13. Образующая анода.13. The forming anode.

14. Ось вращения анода14. The axis of rotation of the anode

15. Ось электронного луча15. The axis of the electron beam

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИIMPLEMENTATION OF A USEFUL MODEL

На фиг. 1 приведена принципиальная схема стационарной системы рентгеновского изображения с множеством источников рентгеновского излучения, включающая многолучевую рентгеновскую трубку в соответствии с настоящим техническим решением и стационарный плоскопараллельный детектор, который может оставаться неподвижным.In FIG. 1 is a schematic diagram of a stationary x-ray image system with multiple x-ray sources, including a multi-beam x-ray tube in accordance with this technical solution and a stationary plane-parallel detector, which can remain stationary.

Как показано на фиг.1 многолучевая рентгеновская трубка может включать в себя вакуумный баллон 7, внутри которого предусмотрены анодный узел, содержащий вращающийся анод 1, и линейка стационарных катодных узлов 6.As shown in FIG. 1, a multi-beam x-ray tube may include a vacuum cylinder 7, within which an anode assembly comprising a rotating anode 1, and a line of stationary cathode assemblies 6 are provided.

Анод 1 по существу имеет цилиндрическую полую форму и расположен на валу 3, который в свою очередь закреплен на внутренних торцевых стенках вакуумного баллона 7 с помощью специальных (предназначенных для работы в вакууме) шарикоподшипников 4.The anode 1 is essentially cylindrical hollow and is located on the shaft 3, which, in turn, is mounted on the inner end walls of the vacuum cylinder 7 using special (designed to work in vacuum) ball bearings 4.

Анод может вращаться вокруг оси вращения 14, которая соответствует оси вращения вала 3 и определяет продольное направление рентгеновской трубки. Момент вращения передается валу 3 двигателем со статором 5 за счет наведения переменного магнитного поля, воздействующего на ротор 2 двигателя. При подаче тока на статор электродвигателя (электромагниты) ротор электродвигателя начинает вращаться за счет наведения магнитного поля и взаимодействия его с магнитами ротора двигателя. Специалисту в данной области техники было бы понятно, что передача не ограничивается указанным вариантом воплощения и может быть реализована с помощью любого известного механизма.The anode can rotate around an axis of rotation 14, which corresponds to the axis of rotation of the shaft 3 and determines the longitudinal direction of the x-ray tube. The torque is transmitted to the shaft 3 by the engine with the stator 5 due to the induction of an alternating magnetic field acting on the rotor 2 of the engine. When current is applied to the stator of the electric motor (electromagnets), the rotor of the electric motor begins to rotate due to the induction of a magnetic field and its interaction with the magnets of the motor rotor. One skilled in the art would understand that the transmission is not limited to this embodiment and can be implemented using any known mechanism.

Вращающийся анод 1 выполнен в виде цилиндра, изготовленного из меди или графита, длина которого L определяется соотношением:The rotating anode 1 is made in the form of a cylinder made of copper or graphite, the length of which L is determined by the ratio:

L>2⋅F⋅tg(α/2),L> 2⋅F⋅tg (α / 2),

где F - фокусное расстояние рентгеновского аппарата, α - полный угол томографии.where F is the focal length of the x-ray apparatus, α is the total angle of tomography.

Поверхность анода выполнена с равномерно расположенными коническими проточками, которые являются мишенями анода, на поверхность которых наносится тугоплавкий металл - вольфрам или молибден. Расстояние между двумя соседними проточками одинаково для всех проточек. Угол поверхности соответствующей проточки (угол образующей) относительно оси вращения анода вычисляется по формуле: The surface of the anode is made with evenly spaced conical grooves, which are the targets of the anode, on the surface of which a refractory metal is applied - tungsten or molybdenum. The distance between two adjacent grooves is the same for all grooves. The surface angle of the corresponding groove (generatrix angle) relative to the axis of rotation of the anode is calculated by the formula:

β=arctg(l/F),β = arctan (l / F),

где F - фокусное расстояние рентгеновского аппарата, l - расстояние от середины цилиндра (центрального фокусного пятна) до середины соответствующей проточки.where F is the focal length of the x-ray apparatus, l is the distance from the middle of the cylinder (central focal spot) to the middle of the corresponding groove.

При наличии конических проточек на поверхности цилиндрического анода 1 ось каждого пучка рентгеновского излучения перпендикулярна к образующей соответствующей проточки, что обеспечивает одинаковый размер эффективных фокусных пятен и, следовательно, одинаковую мощность дозы в плоскости детектора рентгеновского изображения по всем лучам излучателя.In the presence of conical grooves on the surface of the cylindrical anode 1, the axis of each x-ray beam is perpendicular to the generatrix of the corresponding groove, which ensures the same size of the effective focal spots and, therefore, the same dose rate in the plane of the x-ray image detector for all emitter rays.

В маммографии принят размер фокусного пятна - 0,3 мм. Глубина проточки может быть примерно равна номинальному значению размера фокусного пятна. Следовательно, глубина проточки составит, в худшем случае не более 0,5 мм, что позволяет применить в качестве анода полый цилиндр.In mammography, the size of the focal spot is 0.3 mm. The depth of the groove may be approximately equal to the nominal value of the size of the focal spot. Consequently, the depth of the groove will be, in the worst case, not more than 0.5 mm, which allows the use of a hollow cylinder as an anode.

В линейке катодных узлов применяются катоды косвенного накала с электронно-оптическими системами, позволяющими управлять включением/выключением катодов (лучей) и формировать электронный луч заданной формы, создающий на мишени анода фокусное пятно продолговатой формы: L1 - большая ось фокусного пятна, L2 - малая ось фокусного пятна. Катоды могут включаться и выключаться последовательно (поочередно) с заданной скоростью, изображая объект под разными углами. В качестве альтернативного варианта воплощения катоды могут быть включены на основе заданной последовательности (например, не обязательно, последовательно в строке). Соответственно, можно получить различные восстановленные изображения движущихся объектов.Indirectly heated cathodes with electron-optical systems are used in the cathode assembly line, which allow controlling the on / off of cathodes (rays) and forming an electron beam of a given shape, creating an elongated focal spot on the anode target: L1 - major axis of the focal spot, L2 - minor axis focal spot. The cathodes can be turned on and off sequentially (alternately) at a given speed, depicting the object at different angles. Alternatively, cathodes may be included based on a predetermined sequence (for example, not necessarily, sequentially in a row). Accordingly, it is possible to obtain various reconstructed images of moving objects.

Большая ось каждого фокусного пятна (L1) располагается перпендикулярно образующей цилиндрического соответствующей конической проточки. Малая ось (L2) фокусного пятна совпадает с образующей конической поверхности мишени.The major axis of each focal spot (L1) is perpendicular to the generatrix of the corresponding cylindrical conical groove. The minor axis (L2) of the focal spot coincides with the generatrix of the conical surface of the target.

Катоды 8 расположены по существу вдоль прямой линии под углом для направления рентгеновских лучей к объекту таким образом, чтобы оси их электронных лучей 15 были направлены перпендикулярно поверхности соответствующей проточки (мишени) цилиндрического анода 1. Следовательно, чем дальше от середины анода, тем меньше расстояние между соседними катодами.The cathodes 8 are located essentially along a straight line at an angle to direct the x-rays to the object so that the axes of their electron beams 15 are directed perpendicular to the surface of the corresponding groove (target) of the cylindrical anode 1. Therefore, the farther from the middle of the anode, the smaller the distance between adjacent cathodes.

Линия расположения катодов 8 может быть параллельной плоскости изображения рентгеновского детектора.The location line of the cathodes 8 may be parallel to the image plane of the x-ray detector.

Катоды 8 и рентгеновский детектор могут быть стационарными относительно друг друга при облучении объекта рентгеновскими источниками и обнаружении проекционных изображений рентгеновским детектором. Фокусные пятна от всех катодов располагаются на одной линии - образующей цилиндрического анода. Фокусные пятна могут быть по существу одинакового размера. The cathodes 8 and the x-ray detector can be stationary relative to each other when the object is irradiated with x-ray sources and projection images are detected by the x-ray detector. Focal spots from all cathodes are located on one line - the generatrix of the cylindrical anode. Focal spots can be essentially the same size.

После подачи питания на рентгеновский аппарат, в котором установлена трубка, на катоды подается пониженный уровень накального напряжения - напряжение разогрева, которое поддерживается в процессе ожидания проведения процедуры. На управляющие электроды катодных узлов подаются запирающие напряжения - отрицательные относительно катода.After supplying power to the x-ray apparatus in which the tube is installed, a low level of incandescent voltage is applied to the cathodes — the heating voltage, which is maintained while waiting for the procedure. Locking voltages are applied to the control electrodes of the cathode assemblies — negative with respect to the cathode.

При проведении процедуры и нажатии кнопки «Экспозиция» рентгеновского аппарата на катоды подается полное напряжение накала и на статор подается переменное напряжение для раскрутки анода. По окончании процесса разогрева катодов до рабочей температуры и разгона анода до частоты вращения 2700 оборотов в минуту на управляющий электрод первого катода подается отпирающее напряжение - положительное относительно катода. Его значение выбирается таким, чтобы сформировался электронный луч заданной конфигурации, обеспечивающей необходимый размер фокусного пятна. Одновременно на анод подается высокое напряжение. Когда электроны попадают в анодный материал, формируется рентгеновский луч. Отслеживая угол поворота анода и время включения соответствующего катода электронный луч создается в геометрии, как показано на фиг. 2. Для поддержания местоположения фокального пятна во время последовательности изображений время между подачей напряжения на соответствующие катоды будет составлять время, за которое ось анода совершает поворот на 360° (время может быть кратным времени поворота анода на 360°).When carrying out the procedure and pressing the “Exposure” button of the X-ray apparatus, the full glow voltage is applied to the cathodes and an alternating voltage is applied to the stator to spin the anode. At the end of the process of heating the cathodes to operating temperature and accelerating the anode to a speed of 2700 rpm, a trigger voltage is applied to the control electrode of the first cathode — positive with respect to the cathode. Its value is chosen so that an electron beam of a given configuration is formed that provides the necessary size of the focal spot. At the same time, high voltage is applied to the anode. When electrons enter the anode material, an x-ray is formed. By tracking the angle of rotation of the anode and the turn-on time of the corresponding cathode, an electron beam is created in geometry, as shown in FIG. 2. In order to maintain the location of the focal spot during the sequence of images, the time between applying voltage to the respective cathodes will be the time during which the anode axis rotates 360 ° (the time can be a multiple of the 360 ° rotation time of the anode).

По окончании первой экспозиции, на управляющий электрод первого катода подается запирающее напряжение - отрицательное относительно катода. Высокое напряжение с анода не снимается. Плоскопанельный детектор переходит в режим считывания первого изображения. По окончании процесса считывания детектор выставляет сигнал готовности, и на управляющий электрод второго катода подается отпирающее напряжение - положительное относительно катода - включается рентгеновское излучение по второму катоду. По окончании второй экспозиции на управляющий электрод второго катода подается запирающее напряжение - отрицательное относительно катода. Высокое напряжение с анода по-прежнему не снимается. Плоскопанельный детектор переходит в режим считывания второго изображения. Аналогично циклы включения-выключения производятся последовательно по всем катодам.At the end of the first exposure, a blocking voltage is applied to the control electrode of the first cathode — negative with respect to the cathode. High voltage is not removed from the anode. The flat panel detector enters the reading mode of the first image. At the end of the reading process, the detector sets a ready signal, and a trigger voltage is applied to the control electrode of the second cathode — positive relative to the cathode — the x-ray radiation from the second cathode is turned on. At the end of the second exposure, a blocking voltage — negative with respect to the cathode — is applied to the control electrode of the second cathode. High voltage from the anode is still not removed. The flat panel detector enters the read mode of the second image. Similarly, on-off cycles are performed sequentially for all cathodes.

После выключения последнего катода снимается высокое напряжение с анода трубки, со статора снимается переменное напряжение и напряжение накала на катодах снижается до уровня разогрева. Трубка переходит в режим ожидания процедуры.After the last cathode is turned off, a high voltage is removed from the tube anode, an alternating voltage is removed from the stator, and the filament voltage at the cathodes decreases to the heating level. The handset goes into standby mode.

Все полученные первичные изображения передаются в рабочую станцию, где по специальному алгоритму реконструкции получается послойное изображение объекта исследования.All received primary images are transferred to a workstation, where a layered image of the object of study is obtained by a special reconstruction algorithm.

Хотя настоящая полезная модель была подробно описана на примерах вариантов, которые представляются предпочтительными, необходимо помнить, что эти примеры осуществления полезной модели приведены только в целях иллюстрации полезной модели. Данное описание не должно рассматриваться как ограничивающее объем полезной модели, поскольку в конструкцию предлагаемой многолучевой рентгеновской трубки специалистами в области рентгенотехники и др. могут быть внесены изменения, направленные на то, чтобы адаптировать многолучевую рентгеновскую трубку к конкретным материалам или ситуациям, и не выходящие за рамки прилагаемой формулы полезной модели. Специалисту в данной области понятно, что в пределах сферы действия полезной модели, которая определяется пунктами предлагаемой формулы, возможны различные варианты и модификации, включая эквивалентные решения. Все подобные вариации, которые очевидны специалистам в данной области техники, считаются входящими в объем настоящей полезной модели, который определен в прилагаемой формуле. Для пояснения настоящего описания следует отметить, что фраза «отличающийся тем» означает «включающий в себя, но не ограничивающийся этим».Although the present utility model has been described in detail with examples of options that appear to be preferred, it must be remembered that these embodiments of the utility model are provided only to illustrate the utility model. This description should not be construed as limiting the scope of the utility model, since the design of the proposed multi-beam X-ray tube by specialists in the field of X-ray technology and others may be amended to adapt the multi-beam X-ray tube to specific materials or situations, and not beyond attached utility model formula. The person skilled in the art understands that within the scope of the utility model, which is determined by the paragraphs of the proposed formula, various options and modifications are possible, including equivalent solutions. All such variations, which are obvious to experts in the given field of technology, are considered to be included in the scope of the present utility model, which is defined in the attached formula. To clarify the present description, it should be noted that the phrase "characterized by" means "including, but not limited to."

Claims (8)

1. Рентгеновская трубка, содержащая1. An x-ray tube containing анодный узел, включающий анод цилиндрической формы с наружными коническими проточками, выполненными равномерно по всей поверхности анода и являющимися мишенями анода, при этом анод установлен в вакуумном баллоне для вращения вокруг оси вращения, которая определяет продольное направление,an anode assembly comprising a cylindrical anode with external conical grooves uniformly made over the entire surface of the anode and being targets of the anode, the anode being mounted in a vacuum cylinder for rotation about an axis of rotation that defines a longitudinal direction, множество катодных узлов, включающих катоды для испускания электронных лучей для формирования фокусного пятна на соответствующей мишени анода, при этом оси электронных лучей направлены перпендикулярно образующей соответствующей проточки.a plurality of cathode assemblies including cathodes for emitting electron beams to form a focal spot on the corresponding target of the anode, with the axis of the electron beams being directed perpendicular to the corresponding groove. 2. Рентгеновская трубка по п. 1, характеризующаяся тем, что длина анода определяется соотношением L>2⋅F⋅tg(α/2), где F - фокусное расстояние рентгеновского аппарата, α - полный угол томографии.2. The x-ray tube according to claim 1, characterized in that the anode length is determined by the ratio L> 2⋅F⋅tg (α / 2), where F is the focal length of the x-ray apparatus, α is the total tomography angle. 3. Рентгеновская трубка по п. 1, характеризующаяся тем, что угол между образующей соответствующей проточки и осью вращения анода определяется соотношением β=arctg(1/F), где F - фокусное расстояние рентгеновского аппарата, 1 - расстояние от центрального фокусного пятна до середины соответствующей проточки.3. The x-ray tube according to claim 1, characterized in that the angle between the generatrix of the corresponding groove and the axis of rotation of the anode is determined by the ratio β = arctan (1 / F), where F is the focal length of the x-ray apparatus, 1 is the distance from the central focal spot to the middle appropriate grooves. 4. Рентгеновская трубка по п. 1, характеризующаяся тем, что в качестве катодов использованы катоды косвенного накала с электронно-оптическими системами, выполненными с возможностью управления включением/выключением катодов и формирования электронного луча заданной формы.4. The x-ray tube according to claim 1, characterized in that the cathodes used are indirect cathodes with electron-optical systems made with the ability to control the on / off cathodes and the formation of an electron beam of a given shape. 5. Рентгеновская трубка по п. 1, характеризующаяся тем, что фокусное пятно имеет продолговатую форму с большой осью и малой осью.5. The x-ray tube according to claim 1, characterized in that the focal spot has an oblong shape with a major axis and a minor axis. 6. Рентгеновская трубка по п. 5, характеризующаяся тем, что малая ось каждого фокусного пятна совпадает с образующей проточки, а большая ось каждого фокусного пятна располагается перпендикулярно образующей соответствующей конической проточки.6. The x-ray tube according to claim 5, characterized in that the small axis of each focal spot coincides with the generatrix of the groove, and the large axis of each focal spot is perpendicular to the generatrix of the corresponding conical groove.
RU2017144108U 2017-12-15 2017-12-15 Rotating Anode Multipath X-ray Tube RU178295U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017144108U RU178295U1 (en) 2017-12-15 2017-12-15 Rotating Anode Multipath X-ray Tube

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017144108U RU178295U1 (en) 2017-12-15 2017-12-15 Rotating Anode Multipath X-ray Tube

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU178295U1 true RU178295U1 (en) 2018-03-29

Family

ID=61867734

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017144108U RU178295U1 (en) 2017-12-15 2017-12-15 Rotating Anode Multipath X-ray Tube

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU178295U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU199450U1 (en) * 2020-02-28 2020-09-02 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр "МТ" (ООО "НТЦ-МТ") MULTI-BEAM X-RAY TUBE

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100074392A1 (en) * 2006-12-04 2010-03-25 Koninklijke Philips Electronics N.V. X-ray tube with multiple electron sources and common electron deflection unit
US20110002447A1 (en) * 2009-07-06 2011-01-06 Gwenael Lemarchand Method to control the emission of a beam of electrons in a cathode, corresponding cathode, tube and imaging system
RU2578675C1 (en) * 2013-06-28 2016-03-27 Демидова Елена Викторовна Multibeam x-ray tube
WO2017173341A1 (en) * 2016-03-31 2017-10-05 The Regents Of The University Of California Stationary x-ray source

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100074392A1 (en) * 2006-12-04 2010-03-25 Koninklijke Philips Electronics N.V. X-ray tube with multiple electron sources and common electron deflection unit
US20110002447A1 (en) * 2009-07-06 2011-01-06 Gwenael Lemarchand Method to control the emission of a beam of electrons in a cathode, corresponding cathode, tube and imaging system
RU2578675C1 (en) * 2013-06-28 2016-03-27 Демидова Елена Викторовна Multibeam x-ray tube
WO2017173341A1 (en) * 2016-03-31 2017-10-05 The Regents Of The University Of California Stationary x-ray source

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU199450U1 (en) * 2020-02-28 2020-09-02 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр "МТ" (ООО "НТЦ-МТ") MULTI-BEAM X-RAY TUBE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11534118B2 (en) Stationary X-Ray source
US9895115B2 (en) Tomosynthesis with shifting focal spot and oscillating collimator blades
JP4864308B2 (en) X-ray anode with increased effective range
JP5908281B2 (en) Method and system for controlling X-ray focus characteristics for tomosynthesis and mammography imaging
US7949102B2 (en) Multiple focal spot X-ray tube with multiple electron beam manipulating units
US20110051895A1 (en) X-ray system with efficient anode heat dissipation
US8428221B2 (en) Medical x-ray acquisition system
US20110135066A1 (en) Multi-segment anode target for an x-ray tube of the rotary anode type with each anode disk segment having its own anode inclination angle with respect to a plane normal to the rotational axis of the rotary anode and x-ray tube comprising a rotary anode with such a multi-segment anode target
CN102498540A (en) Distributed x-ray source and x-ray imaging system comprising the same
US8488737B2 (en) Medical X-ray imaging system
EP3294044A1 (en) X-ray tube with gridding electrode
JP4585195B2 (en) X-ray CT system
RU178295U1 (en) Rotating Anode Multipath X-ray Tube
JP5337437B2 (en) X-ray CT apparatus and data collection method for X-ray CT apparatus
WO2019117757A1 (en) Multi-beam x-ray tube with rotating anode
JP5823178B2 (en) X-ray CT system
JP4665055B2 (en) X-ray CT system
JPWO2012026381A1 (en) X-ray tube apparatus and X-ray CT apparatus
JP2024059116A (en) X-ray CT device and control method thereof
JP2023006563A (en) X-ray diagnostic apparatus, x-ray diagnostic method, and program
JP2018206582A (en) X-ray image capturing apparatus and X-ray tube
CN104434163A (en) Carbon nanometer CT imaging system and method
CN117958852A (en) System and method for computed tomography
JP2019092584A (en) X-ray CT apparatus and X-ray generation system
JP2018106808A (en) X-ray tube device and x-ray ct device