发射特点可调节以及磁性操控和聚焦的具有平面发射器的X射线管制造技术

一种电子发射器，包括：多个细长横档，其从平面中的第一发射器端到第二发射器端端与端相连在一起以形成平面图案；多个角部，其中，每个细长横档通过具有角部顶点和相对的角部最低点的角部连接到另一细长横档；多个细长横档中的相邻非连接的细长横档之间的第一间隙，其中，第一间隙从第一发射器端向中间横档延伸；多个细长横档中的相邻非连接的细长横档之间的第二间隙，其中，第二间隙从第二发射器端向中间横档延伸，其中，第一间隙与第二间隙不相交；和一个或多个切口，其在角部顶点和角部最低点之间的一个或多个角部处、或在角部最低点处的多个角部中的一个或多个角部处。

【技术实现步骤摘要】
本申请是2016年6月21日进入中国国家阶段的、国际申请日为2014年10月29日的、申请号为201480070243.0的专利技术专利申请(名称为“发射特点可调节以及磁性操控和聚焦的具有平面发射器的X射线管”)的分案申请。
技术介绍
X射线管用于多种工业和医疗应用。例如，X射线管用于医学诊断检查、治疗性放射学、半导体制造和材料分析。不管如何应用，大多数x射线管以类似的方式操作。通过对阴极施加电流以使通过热电子发射从阴极发射电子而在x射线管中产生属于高频电磁辐射的X射线。电子朝向阳极加速，然后撞击到阳极上。阴极和阳极之间的距离通常被称为投射长度(throw length)。当电子撞击到阳极上时，电子可以与阳极碰撞，以产生x射线。其中电子与其碰撞的阳极上的区域通常被称为焦斑。X射线可以通过可能在电子与阳极的碰撞期间发生的至少两个机构来产生。第一x射线产生机构被称为x射线荧光或特点x射线生成。当与阳极的材料碰撞的电子的能量足以将阳极的轨道电子敲出内部电子壳层时，出现x射线荧光。外部电子壳层中的阳极的其它电子填补留在内部电子壳层的空缺。作为从外部电子壳层到内部电子壳层移动的阳极的电子的结果，产生特定频率的X射线。第二x射线产生机构被称为轫致辐射(Bremsstrahlung)。在轫致辐射中，当通过阳极的核子偏转时，从阴极发射的电子减速。减速的电子失去动能，从而产生x射线。在轫致辐射中产生的x射线具有频谱。然后，通过轫致辐射或x射线荧光产生的x射线可以离开x射线管以用于上文所提及的应用中的一个或多个应用。在某些应用中，可能有益于延长x射线管的投射长度。投射长度是从阴极电子发射器到阳极表面的距离。例如，长投射长度可能导致反离子轰击降低和阳极材料蒸发回到阴极上。尽管投射长度长的x射线管可以在某些应用中有益，但是长投射长度也可能存在困难。例如，因为投射长度被延长，所以朝向阳极加速通过投射长度的电子往往变得在阳极上产生不可接受的焦斑的更少层流。还受影响的是根据大小、形状和/或位置朝向阳极靶正确聚焦和/或定位电子束，从而再次产生很不理想的焦斑的能力。当焦斑不可接受时，可能难于产生有用的x射线图像。本文中所要求保护的主题不限于解决任何缺点或仅在诸如上文所描述的那些的环境中操作的实施例。相反，提供该
技术介绍
仅用来说明其中可以实践本文中所描述的一些实施例的一个示例性

技术实现思路
所公开的实施例通过经由改善的电子发射特点提高x射线图像质量和/或通过提供阳极靶上的焦斑大小和位置的改善控制来解决这些问题和其它问题。这有助于增加空间分辨率或减少所得图像的伪影。在一个实施例中，电子发射器可以包括多个细长横档，其从平面中的第一发射器端到第二发射器端端与端相连在一起以形成平面图案，每个细长横档具有横档宽度尺寸；多个角部，其中，每个细长横档通过多个角部的一个角部连接到另一细长横档，每个角部在多个细长横档中的连接的细长横档之间具有角部顶点和相对的角部最低点；多个细长横档中的相邻非连接的细长横档之间的第一间隙，其中，第一间隙从第一发射器端向中间横档延伸；多个细长横档中的相邻非连接的细长横档之间的第二间隙，其中，第二间隙从第二发射器端向中间横档延伸，其中，第一间隙与第二间隙不相交；和一个或多个切口，其在角部顶点和角部最低点之间的一个或多个角部处、或在角部最低点处的多个角部中的一个或多个角部处。在一个实施例中，一种设计电子发射器的方法可以包括：确定来自电子发射器的电子发射的所期望的横截面轮廓(profile)，其中，电子发射器的参数可以被输入到计算机中；确定用于发射所期望的横截面轮廓的电子发射器的所期望的温度轮廓；和通过产生所期望的温度轮廓的电子发射器来确定用于所限定的电流的所期望的发射器尺寸，其可以通过根据由用户输入的指令在计算机上运行的模拟来确定。发射器尺寸可以包括每个横档宽度尺寸、每个第一间隙段尺寸、每个第二间隙段尺寸和每个幅材(web)尺寸。电子发射器可以包括：多个细长横档，其在角部端与端相连在一起，每个角部具有角部顶点和相对的角部最低点，每个细长横档具有横档宽度尺寸；从第一发射器端到中间横档的相邻非连接的细长横档之间的第一间隙，该第一间隙包括多个第一间隙段，每个第一间隙段具有第一间隙段宽度；从第二发射器端到中间横档的相邻非连接的细长横档之间的第二间隙，第二间隙包括多个第二间隙段，每个第二间隙段具有第二间隙段宽度；和角部顶点和角部最低点之间的每个角部的一个或多个本体部分一起限定用于每个角部的幅材尺寸。在一个实施例中，一种制造电子发射器的方法可以包括：获得电子发射器材料片；获得电子发射器图案；和将电子发射器图案激光切割成电子发射器材料。电子发射器图案可以包括：多个细长横档，其从平面中的第一发射器端到第二发射器端端与端相连在一起以形成平面图案，每个细长横档具有横档宽度尺寸；多个角部，其中，每个细长横档通过多个角部中的一个角部被连接到另一细长横档，每个角部在多个细长横档的连接的细长横档之间具有角部顶点和相对的角部最低点；多个细长横档的相邻非连接的细长横档之间的第一间隙，其中，第一间隙从第一发射器端向中间横档延伸；多个细长横档的相邻非连接的细长横档之间的第二间隙，其中，第二间隙从第二发射器端向中间横档延伸，其中，第一间隙与第二间隙不相交；和一个或多个切口，其在角部顶点和角部最低点之间的一个或多个角部、或在角部最低点处的多个角部中的一个或多个角部处。在一方面中，该方法还可以包括：确定电子发射器图案产生用于所限定的电流的所期望的温度轮廓。某些实施例包括被实现为设置在x射线管的电子束路径中的两个磁性四极(quadrupole)的磁性系统。该四极被配置成在垂直于射束路径的两个方向上聚焦，并且在垂直于射束路径的两个方向上操控射束。这两个四极形成磁性透镜(有时被称为“双峰”)，并且当射束穿过四极透镜时，聚焦就完成了。操控通过偏移四极的相应对中的线圈电流，同时维持在四极的磁场中产生整体偏移的聚焦线圈电流来完成。通过适当的线圈对通电进行射束操控，并且可以在一个轴线或轴线组合上来实现。在一个示例中，一个四极用来在第一方向上聚焦并且第二四极在第二方向上聚焦，以及在两个方向上操控。两个四极一起形成四极透镜。某些实施例包括磁性系统，其被实现为设置在x射线管的电子束路径中的两个磁性四极和两个偶极(dipole)。两个磁性四极被配置成在垂直于射束路径的两个方向上聚焦电子束。两个偶极并置(在四极芯中的其中一个四极芯上)，以在垂直于射束路径的两个方向上操控射束。两个四极形成磁性透镜(有时被称为“双峰”)，并且当射束穿过四极透镜时，聚焦就完成了。操控由被缠绕在芯的突部(极)中的其中一个上的线圈产生的两个偶极来完成，同时四极线圈(缠绕在相同的突部/极上)维持在磁场中产生整体偏移的聚焦线圈电流。通过适当的线圈对通电进行射束操控，并且可以在一个轴线或轴线组合上来实现。在一个实施例中，一个四极用来在第一方向上聚焦，并且具有两个偶极的第二四极在第二方向上聚焦以及在两个方向上操控。两个四极一起形成四极透镜。在又一实施例中，电子源以平坦发射器的形式提供用于产生电子。发射器具有设计特征可以被调节以产生所期望的电子分布以形成主要为层流的射束的相对较大的发射区域。发射器表面上的发射本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种X射线管，包括：阴极，包括电子发射器，所述电子发射器发射电子束；阳极，被配置成接收所述电子束；第一磁性四极，在所述阴极和所述阳极之间，并且具有第一四极磁轭，所述第一四极磁轭具有四个均匀分布的第一四极极突部，所述第一四极极突部从所述第一四极磁轭延伸、朝向所述第一四极磁轭的中心轴线定向、并且被配置为形成第一聚焦的磁四极场；第二磁性四极，在所述第一磁性四极和所述阳极之间，并且具有第二四极磁轭，所述第二四极磁轭具有四个均匀分布的第二四极极突部，所述第二四极极突部从所述第二四极磁轭延伸、朝向所述第二四极磁轭的中心轴线定向、并且被配置为形成第二聚焦的四极场；以及所述第一四极电磁线圈或第二四极电磁线圈中的至少一个四极电磁线圈被配置用于将所述第一聚焦的四极场和/或第二聚焦的四极场从所述第一四极磁轭和/或所述第二四极磁轭的中心轴线进行移位。

【技术特征摘要】
2013.10.29 US 61/897,1811.一种X射线管，包括：阴极，包括电子发射器，所述电子发射器发射电子束；阳极，被配置成接收所述电子束；第一磁性四极，在所述阴极和所述阳极之间，并且具有第一四极磁轭，所述第一四极磁轭具有四个均匀分布的第一四极极突部，所述第一四极极突部从所述第一四极磁轭延伸、朝向所述第一四极磁轭的中心轴线定向、并且被配置为形成第一聚焦的磁四极场；第二磁性四极，在所述第一磁性四极和所述阳极之间，并且具有第二四极磁轭，所述第二四极磁轭具有四个均匀分布的第二四极极突部，所述第二四极极突部从所述第二四极磁轭延伸、朝向所述第二四极磁轭的中心轴线定向、并且被配置为形成第二聚焦的四极场；以及所述第一四极电磁线圈或第二四极电磁线圈中的至少一个四极电磁线圈被配置用于将所述第一聚焦的四极场和/或第二聚焦的四极场从所述第一四极磁轭和/或所述第二四极磁轭的中心轴线进行移位。2.根据权利要求1所述的X射线管，包括：所述第一四极电磁线圈和/或第二四极电磁线圈中的配对的两个相对的四极电磁线圈被配置为将所述第一聚焦的四极场和/或第二聚焦的四极场从所述第一四极磁轭和/或所述第二四极磁轭的中心轴线进行移位。3.根据权利要求2所述的X射线管，包括：两个配对的相对的四极电磁线圈被配置为将所述第一聚焦的四极场和/或第二聚焦的四极场从所述第一四极磁轭和/或所述第二四极磁轭的中心轴线进行移位。4.根据权利要求3所述的X射线管，其中：所述两个配对的相对的四极电磁线圈中的第一配对的相对的四极电磁线圈是在第一平面中，并且所述相对的四极电磁线圈中配对的两个磁性配对是在不同的第二平面中。5.根据权利要求2所述的X射线管，包括：所述第一磁性四极被配置用于提供第一磁性四极梯度，所述第一磁性四极梯度用于在第一方向上聚焦所述电子束、并且在正交于所述第一方向的第二方向上散焦所述电子束；所述第二磁性四极被配置用于提供第二磁性四极梯度，所述第二磁性四极梯度用于在所述第二方向上聚焦所述电子束、并且在所述第一方向上散焦所述电子束；以及其中所述第一磁性四极和第二磁性四极的组合在所述电子束的焦斑的第一方向和第二方向上提供净聚焦效应。6.根据权利要求2所述的X射线管，包括：两个配对的相对的四极电磁线圈，其中每个配对中的一个线圈被配置来偏转所述电子束以便在所述阳极的靶表面上移位所述电子束的焦斑。7.根据权利要求1所述的X射线管，包括：所述四个第一四极极突部具有呈45度、135度、225度和315度的第一四极电磁线圈；以及所述四个第二四极极突部具有呈45度、135度、225度和315度的第二四极电磁线圈。8.根据权利要求1所述的X射线管，包括：所述电子发射器具有用于将所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·D·坎菲尔德，C·B·伍德曼，
申请(专利权)人：瓦里安医疗系统公司，
类型：发明
国别省市：美国;US