X射线装置以及具有该X射线装置的CT设备制造方法及图纸

本发明专利技术的X射线装置具备：真空盒，四周密封且内部为高真空；多个电子发射单元，每个电子发射单元互相独立且排成线形阵列安装在真空盒的一端的盒壁上；阳极，安装在真空盒内的另一端，在长度方向上与电子发射单元的栅极所在的平面平行且在宽度方向上与该平面形成预定角度的夹角；电源与控制系统，具有高压电源、灯丝电源、栅极控制装置及控制系统，电子发射单元具有：加热灯丝；与加热灯丝连接的阴极；从加热灯丝两端引出的灯丝引线；栅极，与阴极对置地配置在阴极的上方；具有开口且包围阴极与灯丝的绝缘支撑件；连接在绝缘支撑件下端外沿的连接固定件；灯丝电源与灯丝引线连接。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种产生分布式X射线的装置，特别涉及在一个X射线光源设备中通过布置多个独立的电子发射单元并且利用栅极对电子发射单元进行控制来产生按照预定顺序变换焦点位置的X射线的栅控分布式X射线装置以及具有该栅控分布式X射线装置的CT设备。
技术介绍
一般地，X射线光源是指产生X射线的设备，通常由X射线管、电源与控制系统、冷却及屏蔽等辅助装置等构成，其核心是X射线管。X射线管通常由阴极、阳极、玻璃或陶瓷外壳构成。阴极为直热式螺旋钨丝，在工作时，通过电流，加热到一种高温状态，产生热发射的电子束流，阴极被一个前端开槽的金属罩包围，金属罩使电子聚焦。阳极为在铜块端面镶嵌的钨靶，在工作时，在阳极和阴极之间施加有高压，阴极产生的电子在电场作用下加速运动飞向阳极，并且撞击靶面，从而产生X射线。X射线在工业无损检测、安全检查、医学诊断和治疗等领域具有广泛的应用。特别是，利用X射线的高穿透能力制成的X射线透视成像设备在人们日常生活的方方面面发挥着重要作用。这类设备早期的是胶片式的平面透视成像设备，目前的先进技术是数字化、多视角并且高分辨率的立体成像设备，例如CT（computed tomography），可以获得高清晰度的三维立体图形或切片图像，是先进的高端应用。在现有的CT设备中，X射线源和探测器需要在滑环上运动，为了提高检查速度，通常X射线源和探测器的运动速度非常高，导致设备整体的可靠性和稳定性降低，此外，受运动速度的限制，CT的检查速度也受到了限制。因此，在CT设备中需要一种能够不移动位置就能产生多个视角的X射线源。为了解决现有CT设备中滑环带来的可靠性、稳定性问题和检查速度问题以及阳极靶点耐热问题，在现有专利文献中提供了一些方法。例如旋转靶X射线源，可以在一定程度上解决阳极靶过热的问题，但是，其结构复杂并且产生X射线的靶点相对于X射线源整体仍然是一个确定的靶点位置。例如，有的技术为了实现固定不动X射线源的多个视角而在一个圆周上紧密排列多个独立的传统X射线源来取代X射线源的运动，虽然这样也能够实现多视角，但是成本高，并且，不同视角的靶点间距大，成像质量（立体分辨率）很差。此外，在专利文献1（US4926452）中提出了一种产生分布式X射线的光源以及方法，阳极靶具有很大的面积，缓解了靶过热的问题，并且，靶点位置沿圆周变化，可以产生多个视角。虽然专利文献1是对获得加速的高能量电子束进行扫描偏转，存在控制难度大、靶点位置不分立以及重复性差的问题，但仍然是一种能产生分布式光源的有效方法。此外，例如在专利文献2（US20110075802）与专利文献3（WO2011/119629）中提出了一种产生分布式X射线的光源以及方法，阳极靶具有很大的面积，缓解了靶过热的问题，并且，靶点位置分散固定且阵列式排列，可以产生多个视角。此外，采用碳纳米管做为冷阴极，并且对冷阴极进行阵列排布，利用阴极栅极间的电压控制场发射，从而控制每一个阴极按顺序发射电子，在阳极上按相应顺序位置轰击靶点，成为分布式X射线源。但是，存在生产工艺复杂、碳纳米管的发射能力与寿命不高的不足之处。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述课题而提出的，其目的在于提供一种无需移动光源就能产生多个视角并且有利于简化结构、提高系统稳定性、可靠性、提高检查效率的栅控分布式X射线装置以及具有该栅控分布式X射线装置的CT设备。为了实现上述目的，本专利技术提供一种栅控分布式X射线装置，其特征在于，具备：真空盒，四周密封并且内部为高真空；多个电子发射单元，每个电子发射单元互相独立且排成线形阵列安装在所述真空盒一端的盒壁上；阳极，安装在所述真空盒内的另一端，并且，在长度方向上与所述电子发射单元的栅极所在的平面平行且在宽度方向上与所述电子发射单元的栅极所在的平面形成预定角度的夹角；电源与控制系统，具有与所述阳极连接的高压电源、与所述多个电子发射单元的每一个连接的灯丝电源、与所述多个电子发射单元的每一个栅极连接的栅极控制装置、用于对各电源进行控制的控制系统。所述电子发射单元具有：加热灯丝；与所述加热灯丝连接的阴极；灯丝引线，从所述加热灯丝的两端引出并且与所述灯丝电源连接；栅极，以与所述阴极对置的方式配置在所述阴极的上方；绝缘支撑件，具有开口，并且，包围所述加热灯丝以及所述阴极；连接固定件，连接在所述绝缘支撑件的下端外沿，与所述真空盒的盒壁密封连接。所述栅极具有：栅极架，由金属制成并且在中间形成有开孔；栅网，由金属制成并且固定在所述栅极架的所述开孔的位置；栅极引线，从所述栅极架引出并且与所述栅极控制装置连接。所述栅极以与所述阴极对置的方式配置在所述绝缘支撑件的所述开口上，所述灯丝引线以及所述栅极引线穿过所述绝缘支撑件从所述电子发射单元引出到外部。此外，在本专利技术中的栅控分布式X射线装置中，还具有：高压电源连接装置，将所述阳极和所述高压电源的电缆连接，安装在所述真空盒的靠近所述阳极的一端的侧壁；灯丝电源连接装置，用于连接所述加热灯丝和所述灯丝电源；栅极控制装置连接装置，用于将所述电子发射单元的所述栅极和所述栅极控制装置连接。此外，在本专利技术中的栅控分布式X射线装置中，所述栅极的所述开孔的中心与所述阴极的中心对准，所述开孔的形状与所述阴极的形状对应。此外，在本专利技术中的栅控分布式X射线装置中，所述绝缘支撑件为圆柱形，所述栅极架、所述阴极以及所述栅网为圆形。此外，在本专利技术中的栅控分布式X射线装置中，所述绝缘支撑件为圆柱形，所述栅极架、所述阴极以及所述栅网为长方形。此外，在本专利技术中的栅控分布式X射线装置中，所述绝缘支撑件为长方体形，所述栅极架、所述阴极以及所述栅网为圆形。此外，在本专利技术中的栅控分布式X射线装置中，所述绝缘支撑件为长方体形，并且，所述栅极架、所述阴极以及所述栅网为长方形。此外，在本专利技术中的栅控分布式X射线装置中，所述栅网为平面形、球面形或者U槽形。此外，在本专利技术中的栅控分布式X射线装置中，所述真空盒由玻璃或陶瓷制成。此外，在本专利技术中的栅控分布式X射线装置中，所述真空盒由金属材料制成。此外，在本专利技术中的栅控分布式X射线装置中，还具有：真空电源，包括在所述电源与控制系统内；真空装置，安装在所述真空盒的侧壁上，利用所述真空电源进行工作，维持所述真空盒内的高真空。此外，在本专利技术中的栅控分布式X射线装置中，所述多个电子发射单元排列成直线形或者是分段直线形。此外，在本专利技术中的栅控分布式X射线装置中，所述多个电子发射单元排列成圆弧形或者是分段圆弧形。此外，在本专利技术中的栅控分布式X射线装置中，所述多个电子发射单元的排列间隔是均匀的。此外，在本专利技术中的栅控分布式X射线装置中，所述多个电子发射单元的排列间隔是非均匀的。此外，在本专利技术中的栅控分布式X射线装置中，所述栅极控制装置包括控制器、负高压模块、正高压模块以及多个高压开关元件，所述多个开关元件的每一个至少包括一个控制端、两个输入端、一个输出端，各端点之间的耐压至少大于所述负高压模块和所述正高压模块所构成的最大电压，所述负高压模块向所述多个高压开关元件的每一个的一个输入端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种X射线装置，其特征在于，具备：真空盒，四周密封并且内部为高真空；多个电子发射单元，每个电子发射单元互相独立且排成线形阵列安装在所述真空盒内的一端的盒壁上；阳极，由金属构成，安装在所述真空盒内的另一端，并且，在长度方向上与所述电子发射单元的栅极所在的平面平行且在宽度方向上与所述电子发射单元的栅极所在的平面形成预定角度的夹角；以及电源与控制系统，具有与所述阳极连接的高压电源、与所述多个电子发射单元的每一个连接的灯丝电源、与所述多个电子发射单元的每一个连接的栅极控制装置、用于对各电源进行控制的控制系统，所述电子发射单元具有：加热灯丝；与所述加热灯丝连接的阴极；灯丝引线，从所述加热灯丝的两端引出并且与所述灯丝电源连接；栅极，以与所述阴极对置的方式配置在所述阴极的上方；绝缘支撑件，具有开口，并且，包围所述加热灯丝以及所述阴极；连接固定件，连接在所述绝缘支撑件的下端外沿，所述栅极具有：栅极架，由金属制成并且在中间形成有开孔；栅网，由金属制成并且固定在所述栅极架的所述开孔的位置；栅极引线，从所述栅极架引出并且与所述栅极控制装置连接，所述栅极以与所述阴极对置的方式配置在所述绝缘支撑件的所述开口上，所述灯丝引线以及所述栅极引线穿过所述绝缘支撑件从所述电子发射单元引出到外部，所述连接固定件与所述真空盒的盒壁密封连接。...

【技术特征摘要】
1. 一种X射线装置，其特征在于，具备：
真空盒，四周密封并且内部为高真空；
多个电子发射单元，每个电子发射单元互相独立且排成线形阵列安装在所述真空盒内的一端的盒壁上；
阳极，由金属构成，安装在所述真空盒内的另一端，并且，在长度方向上与所述电子发射单元的栅极所在的平面平行且在宽度方向上与所述电子发射单元的栅极所在的平面形成预定角度的夹角；以及
电源与控制系统，具有与所述阳极连接的高压电源、与所述多个电子发射单元的每一个连接的灯丝电源、与所述多个电子发射单元的每一个连接的栅极控制装置、用于对各电源进行控制的控制系统，
所述电子发射单元具有：加热灯丝；与所述加热灯丝连接的阴极；灯丝引线，从所述加热灯丝的两端引出并且与所述灯丝电源连接；栅极，以与所述阴极对置的方式配置在所述阴极的上方；绝缘支撑件，具有开口，并且，包围所述加热灯丝以及所述阴极；连接固定件，连接在所述绝缘支撑件的下端外沿，
所述栅极具有：栅极架，由金属制成并且在中间形成有开孔；栅网，由金属制成并且固定在所述栅极架的所述开孔的位置；栅极引线，从所述栅极架引出并且与所述栅极控制装置连接，
所述栅极以与所述阴极对置的方式配置在所述绝缘支撑件的所述开口上，
所述灯丝引线以及所述栅极引线穿过所述绝缘支撑件从所述电子发射单元引出到外部，
所述连接固定件与所述真空盒的盒壁密封连接。
2. 如权利要求1所述的X射线装置，其特征在于，
所述绝缘支撑件为圆柱形，所述栅极架、所述阴极以及所述栅网为圆形。
3. 如权利要求1所述的X射线装置，其特征在于，
所述绝缘支撑件为圆柱形，所述栅极架、所述阴极以及所述栅网为长方形。
4. 如权利要求1所述的X射线装置，其特征在于，
所述绝缘支撑件为长方体形，所述栅极架、所述阴极以及所述栅网为圆形。
5. 如权利要求1所述的X射线装置，其特征在于，
所述绝缘支撑件为长方体形，所述栅极架、所述阴极以及所述栅网为长方形。
6. 如权利要求1所述的X射线装置，其特征在于，
所述栅网为平面形、球面形或者U槽形。
7. 如权利要求1所述的X射线装置，其特征在于，
所述真空盒由玻璃或陶...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐传祥，唐华平，陈怀璧，黄文会，张化一，郑曙昕，刘耀红，刘晋升，
申请(专利权)人：清华大学，同方威视技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11