本发明专利技术的二维阵列分布式X射线装置具备：真空盒，四周密封并且内部为高真空；多个电子发射单元，在真空盒的盒壁上以二维排列的方式布置在一个平面上；阳极，具有与多个电子发射单元对应的靶子，在真空盒内以与多个电子发射单元所在的平面平行的方式配置；电源与控制系统，具有与阳极连接的高压电源、与多个电子发射单元的每一个连接的灯丝电源、与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，阳极包括：阳极板，由金属材料制成并且与电子发射单元的上表面平行；多个靶子，安装在阳极板上并且以分别与电子发射单元的位置对应的方式布置，靶子的底面与阳极板连接并且顶面与阳极板形成预定的角度。
【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二维布置多个独立电子发射单元以及在阳极上布置多个对应的靶子并且通过阴极控制或者栅极控制来产生按照预定顺序变换焦点位置的X射线的二维阵列分布式X射线以及具有该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、提高检查效率的二维阵列分布式X射线装置及具有该装置的CT设备。本专利技术提供一种二维阵列分布式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，在所述真空盒的盒壁上以二维排列的方式布置在一个平面上；阳极，在所述真空盒内以与所述多个电子发射单元所在的平面平行的方式配置；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，所述阳极包括：阳极板，由金属材料制成并且与所述电子发射单元的上表面平行；多个靶子，安装在所述阳极板上并且以分别与所述电子发射单元的位置对应的方式布置，所述靶子的底面与所述阳极板连接并且顶面与所述阳极板形成预定的角度。在本专利技术的二维阵列分布式X射线装置中，所述靶子是圆形锥台结构、方台结构、多棱台结构或者其它多边形凸起、或者其它不规则凸起。在本专利技术的二维阵列分布式X射线装置中，所述靶子是圆形柱台结构、方形柱台结构、或者其它多边形柱台结构。在本专利技术的二维阵列分布式X射线装置中，所述靶子是球面结构。在本专利技术的二维阵列分布式X射线装置中，所述靶子的顶面是平面、斜面、球面或者其它不规则的表面。在本专利技术的二维阵列分布式X射线装置中，所述电子发射单元具有：灯丝；与所述灯丝连接的阴极；具有开口并且包围所述灯丝和所述阴极的绝缘支撑件；从所述灯丝的两端引出的灯丝引线；栅极，以与所述阴极对置的方式配置在所述阴极的上方；连接固定件，与所述绝缘支撑件连接，将所述电子发射单元安装在所述真空盒的壁上，形成真空密封连接，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，所述灯丝引线与所述栅极引线穿过所述绝缘支撑件引出到电子发射单元外部，所述灯丝引线与所述灯丝电源连接，所述栅极引线与所述栅极控制装置连接。在本专利技术的二维阵列分布式X射线装置中，所述连接固定件连接在所述绝缘支撑件的下端外沿，所述电子发射单元的阴极端位于所述真空盒内，所述电子发射单元的引线端位于所述真空盒外。在本专利技术的二维阵列分布式X射线装置中，所述连接固定件连接在所述绝缘支撑件的上端，所述电子发射单元整体位于所述真空盒外。在本专利技术的二维阵列分布式X射线装置中，所述电子发射单元包括：平板栅极，由绝缘骨架板、栅板、栅网、栅极引线构成；阴极阵列，由多个阴极结构紧密排列构成，每个阴极结构由灯丝、与所述灯丝连接的阴极、从所述灯丝的两端引出的灯丝引线、包围所述灯丝以及所述阴极的绝缘支撑件构成，所述栅板设置于所述绝缘骨架板，并且，所述栅网设置于在所述栅板上形成的开孔的位置，所述栅极引线从所述栅板引出，所述平板栅极位于所述阴极阵列的上方，在垂直方向上，所述各个栅网的圆中心分别与所述阴极阵列的各个阴极的圆中心两两重合，所述平板栅极与所述阴极阵列位于所述真空盒内，所述灯丝引线和所述栅极引线分别通过设置在所述真空盒的盒壁上的灯丝引线过渡端子和栅极引线过渡端子引出到所述真空盒外。在本专利技术的二维阵列分布式X射线装置中，所述真空盒由玻璃或陶瓷制成。在本专利技术的二维阵列分布式X射线装置中，所述真空盒由金属材料制成。在本专利技术的二维阵列分布式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。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。...
【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，在所述真空盒的盒壁上以二维排列的方式布置在一个平面上；阳极，在所述真空盒内以与所述多个电子发射单元所在的平面平行的方式配置；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，所述阳极包括：阳极板，由金属材料制成并且与所述电子发射单元的上表面平行；多个靶子，安装在所述阳极板上并且以分别与所述电子发射单元的位置对应的方式布置，所述靶子的底面与所述阳极板连接并且顶面与所述阳极板形成预定的角度。
【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，在所述真空盒的盒壁上以二维排列的方式布置在一个平面上；
阳极，在所述真空盒内以与所述多个电子发射单元所在的平面平行的方式配置；
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，
所述阳极包括：阳极板，由金属材料制成并且与所述电子发射单元的上表面平行；多个靶子，安装在所述阳极板上并且以分别与所述电子发射单元的位置对应的方式布置，
所述靶子的底面与所述阳极板连接并且顶面与所述阳极板形成预定的角度。
2. 如权利要求1所述的X射线装置，其特征在于，
所述靶子是圆形锥台结构、方台结构、多棱台结构或者其它多边形凸起、或者其它不规则凸起。
3. 如权利要求1所述的X射线装置，其特征在于，
所述靶子是圆形柱台结构、方形柱台结构、或者其它多边形柱台结构。
4. 如权利要求1所述的X射线装置，其特征在于，
所述靶子是球面结构。
5. 如权利要求1所述的X射线装置，其特征在于，
所述靶子的顶面是平面、斜面、球面或者其它不规则的表面。
6. 如权利要求1所述的X射线装置，其特征在于，
所述电子发射单元具有：灯丝；与所述灯丝连接的阴极；具有开口并且包围所述灯丝和所述阴极的绝缘支撑件；从所述灯丝的两端引出的灯丝引线；栅极，以与所述阴极对置的方式配置在所述阴极的上方；连接固定件，与所述绝缘支撑件连接，将所述电子发射单元安装在所述真空盒的壁上，形成真空密封连接，
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，
所述灯丝引线与所述栅极引线穿过所述绝缘支撑件引出到电子发射单元外部，所述灯丝引线与所述灯丝电源连接，所述栅极引线与所述栅极控制装置连接。
7. 如权利要求6所述的X射线装置，其特征在于，
所述连接固定件连接在所述绝缘支撑件的下端外沿，所述电子发射单元的阴极端位于所述真空盒内，所述电子发射单元的引线端位于所述真空盒外。
8. 如权利要求6所述的X射线装置，其特征在于，
所述连接固定件连接在所述绝缘支撑件的上端，所述电子发射单元整体位于所述真空盒外。
9. 如权利要求1所述的X射线装置，其特征在于，
【专利技术属性】
技术研发人员：唐华平，唐传祥，陈怀璧，黄文会，张化一，郑曙昕，刘晋升，
申请(专利权)人：同方威视技术股份有限公司，清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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