具有用于聚焦的磁四极和用于转向的磁偶极的X射线管制造技术

一种X射线管(100)可以包括：阴极，其包括电子发射器；阳极，其被配置用来接收所发射的电子；第一磁四极(204)，其介于所述阴极与所述阳极之间且具有第一四极磁轭，所述第一四极磁轭具有从所述第一四极磁轭延伸且朝向所述第一四极磁轭的中心轴线定向的四个第一四极极突起，并且所述四个第一四极极突起中的每一者具有第一四极电磁线圈；第二磁四极(202)，其介于所述第一磁四极与所述阳极之间且具有第二四极磁轭，所述第二四极磁轭具有从所述第二四极磁轭延伸且朝向所述第二四极磁轭的中心轴线定向的四个第二四极极突起，并且所述四个第二四极极突起中的每一者具有第二四极电磁线圈；以及磁偶极(250)，其介于所述阴极与所述阳极之间且具有偶极磁轭，所述偶极磁轭具有四个偶极电磁线圈。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有用于聚焦的磁四极和用于转向的磁偶极的X射线管背景X射线管用于多种工业和医疗应用。举例来说，X射线管用于医疗诊断检查、治疗放射、半导体制造和材料分析。不管什么应用，大多数X射线管以类似的方式操作。X射线是高频电磁辐射，其通过将电流施加至阴极以通过热离子发射使电子从阴极发射而产生于X射线管中。电子朝阳极加速且接着撞击阳极。阴极与阳极之间的距离通常称作A-C间隔或投射距离。当电子撞击阳极时，电子可以与阳极碰撞以产生X射线。阳极上的电子碰撞的区域通常称作焦点。X射线可以通过至少两种机制产生，所述两种机制可以在电子与阳极的碰撞期间出现。第一X射线产生机制称作X射线荧光或特性X射线生成。当与阳极材料碰撞的电子具有足以将阳极的轨道电子从内电子壳层中敲出的能量时，X射线荧光出现。阳极的外电子壳层中的其它电子填充在内电子壳层中留下的空位。由于阳极的电子从外电子壳层移动至内电子壳层，因此具有特定频率的X射线产生。第二X射线产生机制称作韧致辐射。在韧致辐射中，从阴极发射的电子在被阳极的原子核偏转时减速。减速的电子损失动能且因此产生X射线。在韧致辐射中产生的X射线具有频谱。通过韧致辐射或X射线荧光产生的X射线接着可以离开X射线管以用于上述应用中的一个或多个。在某些应用中，加长X射线管的投射长度可能是有益的。投射长度是从阴极电子发射器到阳极表面的距离。举例来说，长的投射长度可以减少背面离子轰击和回到阴极的阳极材料的蒸发。尽管具有长投射长度的X射线管在某些应用中可能是有益的，但长的投射长度也可能呈现难处。举例来说，当投射长度加长时，通过投射长度朝阳极加速的电子易于变得层流较少，从而导致阳极上的焦点不可接受。同样受影响的是朝阳极靶恰当地聚焦和/或定位电子束的能力，从而再次导致焦点不合期望-在大小、形状和/或位置方面。当焦点不可接受时，可能难以产生有用的X射线图像。本文中要求保护的标的物不限于解决诸如以上所描述的任何缺点或仅在诸如以上所描述的环境中操作的实施方案。而是，提供这个背景仅用来说明可以实践本文中所描述的一些实施方案的一个示例性
概要公开的实施方案通过经由改进的电子发射特性改进X射线图像质量，和/或通过对阳极靶上的焦点大小和位置提供改进的控制来解决这些和其它问题。这有助于增大空间分辨率或减少所得图像中的伪影。某些实施方案包括被实施为设置在X射线管的电子束路径中的两个磁四极核和一个磁偶极核的磁系统。四极核被配置用来在垂直于射束路径的两个方向上聚焦。两个四极核形成磁透镜(有时称作“双合透镜”)且在射束经过四极透镜时实现聚焦。主要转向功能通过使对应的磁偶极对(例如，两个正交的偶极对)中的线圈电流偏移来实现，这导致磁场整体移动以在某一方向上轻推电子。射束的转向通过两个偶极线圈对的适当的线圈对激励而发生，并且可以在一个轴线或轴线组合上进行。在一个实例中，一个四极用以在第一方向上聚焦且第二四极在第二方向上聚焦且偶极用以在两个方向上转向。另外，偶极核可以被配置用于双轴射束转向。一方面，偶极核可以被配置进行高动态响应。这提供三个单独的核，一个用于在宽度上聚焦(例如，第1四极核)，一个用于在长度上聚焦(例如，第2四极核)，并且一个用于射束转向(例如，偶极核)。某些实施方案包括被实施为设置在X射线管的电子束路径中的两个磁四极和两个磁偶极的磁系统。两个磁四极被配置用来使电子束路径在垂直于射束路径的两个方向上聚焦。两个磁偶极被布置在共用偶极核上且被配置用来使射束在垂直于射束路径的两个方向上转向，这可以提供四象限转向。两个四极形成磁透镜(有时称作“双合透镜”)且在射束经过四极透镜时实现聚焦。转向是通过两个偶极实现的，两个偶极通过卷绕在偶极核极突起上的线圈产生。聚焦是通过四极线圈实现的，四极线圈卷绕在两个四极核的四极极突起上以便维持聚焦线圈电流。射束的转向通过适当的偶极线圈对激励而发生，并且可以在垂直于电子束路径的一个轴线或轴线组合上进行。在一个实施方案中，一个四极用以在第一方向上聚焦且第二四极在第二方向上聚焦，并且偶极用以使电子束在两个方向上转向。在又一实施方案中，电子源以电子发射器(诸如扁平发射器)的形式提供以用于产生电子。发射器具有相对大的发射区域，发射区域所具有的设计特征可以被调节以产生所要电子分布以形成主要是层流的射束。发射器表面上的发射不是均一的或均匀的；其借助四极和偶极核来聚焦和转向以满足给定应用的需要。当射束从阴极流向阳极时，射束的电子密度在通行期间将射束显著地扩散开。由较高功率要求产生的增大的射束电流电平加剧射束在通行期间的扩散。在公开的实施方案中，为了实现所需焦点大小，当射束从阴极通行至阳极时，射束通过两个四极聚焦且接着通过两个偶极转向。这也为从单一发射器产生多种大小作准备；可以想象，大小同样可以在检查期间改变。这允许在运作中改变焦点。发射器的扁平和平面几何形状的增大的发射器区域允许产生层流地流动的足够电子以满足功率要求。为了解决使射束在二维中转向以便提供所要成像增强的要求，一对磁偶极用以使射束在所要时间偏转至所要位置。针对每一方向提供一个偶极对设置。总之，所提出的实施方案提供具有可调发射能力的扁平发射器作为电子源。实施方案还利用两个四极以使射束在二维中聚焦为多种大小。另外，两个偶极对可以用来使射束转向至一些位置以获得增强的成像性能。以上概要仅仅为说明性的且无意以任何方式进行限制。除了上文所描述的说明性方面、实施方案和特征以外，通过参考图式和以下详细描述，其它方面、实施方案和特征将变得显而易见。附图简述根据结合附图进行的以下描述和所附权利要求书，本公开的以上和以下信息以及其它特征将变得更显而易见。应理解，这些图式仅示出根据本公开的若干实施方案，且因此不视为限制其范围，将通过使用附图更具体和详细地描述本公开。图1A是可以实施本文中所描述的一个或多个实施方案的实例X射线管的透视图。图1B是图1A的X射线管的侧视图。图1C是图1A的X射线管的横截面视图。图2A是阳极四极核的实施方案的俯视图。图2B是阴极四极核的实施方案的俯视图。图2C是偶极核的实施方案的俯视图。图2D是偶极核的另一实施方案的俯视图。图3是实例X射线管的实施方案的内部组件的透视图。图4A是阴极四极磁体系统的一个实施方案的俯视图。图4B是阳极四极磁体系统的一个实施方案的俯视图。图5A是偶极磁体系统的一个实施方案的俯视图。图5B是偶极磁体系统的另一实施方案的俯视图。图6A-6B是功能框图，每一框图示出磁控制的一个实施方案。图7是示出用于磁体控制的程序控制的一个实施方案的流程图。详细描述在以下详细描述中，参考附图，附图构成以下详细描述的一部分。在图式中，除非上下文另外规定，否则类似符号通常标识类似组件。详细描述、图式和权利要求书中所描述的说明性实施方案无意为限制性的。可以使用其它实施方案并且可以做出其它改变而不脱离本文中所呈现的标的物的精神或范围。应易于理解，如本文中通常所描述和图式中所说明，本公开的方面可以按广泛多种不同的配置进行布置、取代、组合、分离和设计，本文中明确地预期所有所述不同配置。本技术的实施方案涉及具有真空外壳的类型的X射线管，阴极和阳极布置在真空外壳中。阴极包括电子发射器，电子发射器以基本上垂直于发射器面的电子束的形式发射电子，并且电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种X射线管，其包括：阴极，其包括发射电子束的电子发射器；阳极，其被配置用来接收所述电子束的所发射的电子；第一磁四极，其介于所述阴极与所述阳极之间且具有第一四极磁轭，所述第一四极磁轭具有从所述第一四极磁轭延伸且朝向所述第一四极磁轭的中心轴线定向的四个第一四极极突起，并且所述四个第一四极极突起中的每一者具有第一四极电磁线圈；第二磁四极，其介于所述第一磁四极与所述阳极之间且具有第二四极磁轭，所述第二四极磁轭具有从所述第二四极磁轭延伸且朝向所述第二四极磁轭的中心轴线定向的四个第二四极极突起，并且所述四个第二四极极突起中的每一者具有第二四极电磁线圈；以及磁偶极，其介于所述阴极与所述阳极之间且具有偶极磁轭，所述偶极磁轭具有四个偶极极突起和四个偶极电磁线圈。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.09 US 14/642,2831.一种X射线管，其包括：阴极，其包括发射电子束的电子发射器；阳极，其被配置用来接收所述电子束的所发射的电子；第一磁四极，其介于所述阴极与所述阳极之间且具有第一四极磁轭，所述第一四极磁轭具有从所述第一四极磁轭延伸且朝向所述第一四极磁轭的中心轴线定向的四个第一四极极突起，并且所述四个第一四极极突起中的每一者具有第一四极电磁线圈；第二磁四极，其介于所述第一磁四极与所述阳极之间且具有第二四极磁轭，所述第二四极磁轭具有从所述第二四极磁轭延伸且朝向所述第二四极磁轭的中心轴线定向的四个第二四极极突起，并且所述四个第二四极极突起中的每一者具有第二四极电磁线圈；以及磁偶极，其介于所述阴极与所述阳极之间且具有偶极磁轭，所述偶极磁轭具有四个偶极极突起和四个偶极电磁线圈。2.如权利要求1所述的X射线管，其包括：所述第一磁四极被配置用于提供第一磁四极梯度以用于使所述电子束在第一方向上聚焦并且使所述电子束在与所述第一方向正交的第二方向上散焦；所述第二磁四极被配置用于提供第二磁四极梯度以用于使所述电子束在所述第二方向上聚焦并且使所述电子束在所述第一方向上散焦；并且其中所述第一磁四极和所述第二磁四极的组合在所述电子束的焦点的第一方向和第二方向上都提供净聚焦效应。3.如权利要求1所述的X射线管，其包括所述磁偶极被配置用来使所述电子束偏转以便使所述电子束的所述焦点在靶上移动。4.如权利要求1所述的X射线管，其包括所述磁偶极具有所述偶极磁轭，所述偶极磁轭具有从所述偶极磁轭延伸且朝向所述偶极磁轭的中心轴线定向的四个偶极极突起，并且所述四个偶极极突起中的每一者具有所述偶极电磁线圈中的一者。5.如权利要求1所述的X射线管，其包括所述四个偶极磁线圈以均匀分布方式缠绕在所述偶极磁轭周围。6.如权利要求5所述的X射线管，其包括所述磁偶极具有所述偶极磁轭，所述偶极磁轭具有从所述偶极磁轭延伸且朝向所述偶极磁轭的中心轴线定向的四个偶极极突起，并且所述偶极磁线圈介于所述偶极极突起之间。7.如权利要求1所述的X射线管，其包括：具有所述第一四极电磁线圈的所述四个第一四极极突起处于45度、135度、225度和315度处；具有所述第二四极电磁线圈的所述四个第二四极极突起处于45度、135度、225度和315度处；并且所述四个偶极电磁线圈处于0度、90度、180度和270度处。8.如权利要求1所述的X射线管，其包括：具有所述第一四极电磁线圈的所述四个第一四极极突起处于45度、135度、225度和315度处；具有所述第二四极电磁线圈的所述四个第二四极极突起处于45度、135度、225度和315度处；并且上面具有所述电磁线圈的所述四个偶极极突起处于0度、90度、180度和270度处。9.如权利要求1所述的X射线管，其包括：具有所述第一四极电磁线圈的所述四个第一四极极突起处于45度、135度、225度和315度处；具有所述第二四极电磁线圈的所述四个第二四极极突起处于45度、135度、225度和315度处；并且所述四个偶极极突起处于0度、90度、180度和270度处。10.如权利要求1所述的X射线管，其包括：具有所述第一四极电磁线圈的所述四个第一四极极突起...

【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：万睿视影像有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US