具有用于转向和聚焦电子束的双栅格和双灯丝阴极的X射线管制造技术

一种阴极头可包括：具有第一尺寸的第一电子发射器灯丝；第一栅格对，所述第一栅格对限定其中具有所述第一灯丝的第一灯丝槽的壁，所述第一栅格对中的每个栅格构件均电子耦合到不同的电压源；第二电子发射器灯丝；以及第二栅格对，所述第二栅格对限定其中具有所述第一电子发射器的第二灯丝槽的壁，所述第二栅格对中的每个栅格构件均电子耦合到不同的电压源。所述第一栅格对可具有第一栅格构件和第二栅格构件；并且所述第二栅格对可具有所述第二栅格构件和第三栅格构件。所述第一栅格构件和所述第三栅格构件电子耦合到同一电压源，并且所述第二栅格构件电子耦合到不同的电压源。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有用于转向和聚焦电子束的双栅格和双灯丝阴极的X射线管背景X射线管用于多种工业和医疗应用中。例如，X射线管用于医疗诊断检查、治疗放射学、半导体制造和材料分析。无论应用如何，大多数X射线管均以类似的方式来操作。作为高频率电磁辐射的X射线通过向阴极施加电流而在X射线管中产生，以引起通过热离子发射从阴极发射电子。电子朝向阳极加速，随后撞击阳极。阴极与阳极之间的距离通常称为A-C间距或投射距离。当电子撞击阳极时，电子可与阳极碰撞以产生X射线。阳极上电子碰撞的区域通常称为焦点。可通过可在电子与阳极的碰撞期间发生的至少两种机制来产生X射线。第一X射线产生机制称为X射线荧光或特征X射线产生。当与阳极材料碰撞的电子具有足够的能量来将阳极的轨道电子敲出内电子层时，发生X射线荧光。外电子层中的阳极的其他电子填充内电子层中留下的空位。由于阳极的电子从外电子层移动到内电子层，所以产生特定频率的X射线。第二X射线产生机制称为轫致辐射。在轫致辐射中，从阴极发射的电子在通过阳极核偏转时减速。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。通过轫致辐射或X射线荧光产生的X射线随后可离开X射线管，以在一种或多种上述应用中使用。本文要求保护的主题不限于解决任何缺点或只在如上所述环境中操作的实施方案。实际上，提供此背景只是用于阐明本文描述的一些实施方案可实施于其中的一个示例性
概述公开的实施方案通过利用改进的电子发射特征改进X射线图像质量并且/或者通过提供对阳极靶上的焦点尺寸的改进控制来解决这些和其他问题。这有助于增加空间分辨率或减少所得到图像中的伪影。在一个实施方案中，阴极头可包括：具有第一尺寸的第一电子发射器灯丝；第一栅格对，所述第一栅格对限定其中具有第一电子发射器灯丝的第一灯丝槽的壁，所述第一栅格对中的每个栅格构件均电子耦合到不同的电压源；具有不同的第二尺寸的第二电子发射器灯丝，所述第二电子发射器灯丝与第一电子发射器灯丝间隔开；以及第二栅格对，所述第二栅格对限定其中具有第一电子发射器的第二灯丝槽的壁，所述第二栅格对中的每个栅格构件均电子耦合到不同的电压源。在一个方面，第一栅格对具有第一栅格构件和第二栅格构件；并且第二栅格对具有第二栅格构件和第三栅格构件。在一个方面，第一栅格构件和第三栅格构件电子耦合到同一电压源，并且第二栅格构件电子耦合到不同的电压源。在一个实施方案中，制造阴极头的方法可包括：形成阴极基底；在阴极基底上形成陶瓷绝缘体；在陶瓷绝缘体上形成主栅格构件；以及形成穿过主栅格构件到达陶瓷绝缘体的两个灯丝槽，以便由所述栅格构件形成三个单独的聚焦栅格构件，其中在相邻和单独的聚焦栅格构件之间具有一个灯丝槽。在一个方面，所述方法可包括将阴极基底钎焊到陶瓷绝缘体并将陶瓷绝缘体钎焊到主栅格构件栅格构件。在一个方面，所述方法可包括通过电火花加工(EDM)来形成两个灯丝槽。在一个方面，所述方法可包括提供陶瓷绝缘体，所述陶瓷绝缘体具有在结合到主栅格构件之前在其中预成型的两个灯丝凹槽。在一个方面，所述方法可包括形成两个灯丝槽，以便显露出陶瓷绝缘体中的两个预成型的灯丝凹槽。在一个方面，所述方法可包括将阴极护罩联接到阴极基底以便与其电耦合，从而在两个灯丝槽中形成包括线圈灯丝的阴极屏蔽腔。在一个实施方案中，从阴极到阳极发射电子的方法可包括：从第一线圈灯丝发射电子作为第一电子束；用第一聚焦栅格对来使第一电子束聚焦；停止从第一线圈灯丝的电子发射；从第二线圈灯丝发射电子作为第二电子束；用第二聚焦栅格对来使第二电子束聚焦；以及停止从第二线圈灯丝的电子发射。在一个方面，所述方法可包括一次仅从第一线圈灯丝或第二线圈灯丝中的一个发射电子。在一个方面，所述方法可包括用第一聚焦栅格对来使第一电子束从第一焦点转向第二焦点；或者用第二聚焦栅格对来使第二电子束从第三焦点转向第四焦点。在一个方面，所述方法可包括用第一聚焦栅格对来门控第一电子束以阻止其到达阳极；或者用第二聚焦栅格对来门控第二电子束以阻止其到达阳极。在一个方面，所述方法可包括在正交于通过第一聚焦栅格对的聚焦的聚焦方向上用第一聚焦突片对来使第一电子束聚焦；以及在正交于通过第二聚焦栅格对的聚焦的聚焦方向上用第二聚焦突片对来使第二电子束聚焦。上述概述仅是说明性的，并不意图以任何方式限制。除上文描述的说明性方面、实施方案和特征外，其他方面、实施方案和特征通过参考附图及以下详述将变得显而易见。附图简述结合附图，本公开的前述和以下信息以及其他特征将从以下描述和随附权利要求书中变得更充分明显。应理解，这些附图仅描绘根据本公开的若干实施方案，并且因此不应被视为对本公开范围的限制，将通过使用附图来更明确且更详细地描述本公开。图1A是可实施本文所述的一个或多个实施方案的示例性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射线管的剖视图。图2A是阴极的实施方案的透视图。图2B是阴极头的实施方案的顶视图。图3A是阴极头的实施方案的侧视图。图3B是阴极头的实施方案的顶视图。图3C是阴极头的实施方案的透视图。图4是阴极头的实施方案的透视图。图5是阴极护罩的实施方案的透视图。图6是阴极护罩的实施方案的透视图。图7A是阴极头的实施方案的透视图。图7B是阴极头的实施方案的侧视图。图8是用于操作阴极头的动力和控制系统的实施方案的示意图。详细描述在以下详述中，参照附图，所述附图形成以下详述的一部分。在附图中，类似符号通常标识类似部件，除非上下文另外指示。在详细描述、附图和权利要求书中描述的示例性实施方案并不意味着限制。在不脱离本文提出的主题的精神或范围的情况下，可使用其他实施方案并且可做出其他改变。将容易理解的是，如在本文中大体描述的并在附图中说明的本公开的方面可以各种各样的不同构造进行布置、取代、组合、分离以及设计，所有所述构造都是在本文中明确考虑的。本专利技术的技术的实施方案涉及具有真空壳体的类型的X射线管，阴极和阳极布置在所述真空壳体中。阴极包括以两个电子束的形式发射电子的两个电子发射器，所述两个电子束各自基本上垂直于从其发射电子的发射器，并且由于阴极与阳极之间的电压差，每个射束的电子被加速，以便在称为焦点的电子区域中冲击阳极上的目标表面。实施方案还可包括电子束聚焦部件和被构造来通过使电子束聚焦来操纵电子束以便改变来自电子束的一个或多个焦点的长度和/或宽度尺寸的聚焦系统。聚焦部件和聚焦系统还可用于使电子束转向。不同的实施方案利用这种聚焦部件和聚焦系统的不同配置，其可包括：阴极头设计、双电子聚焦栅格、双聚焦突片、阴极头护罩和/或屏蔽突片。X射线管可包括聚焦部件，并且可在不同的X射线方法中(诸如在聚焦中)选择性地使用所述聚焦部件，并且任选地使电子束转向。实施方案可包括电子束聚焦部件，所述电子束聚焦部件包括具有两个电子发射器灯丝的阴极头，其中每个灯丝与两个聚焦栅格(例如，聚焦栅格对)相关联，并且任选地每个灯丝与两个聚焦突片(例如，聚焦突片对)相关联。聚焦栅格对可在诸如“X轴”方向的一个方向上使电子束聚焦，并且聚焦突片对可在诸如“Y轴”方向的另一方向上使电子束聚焦，或者反之亦然。另外，可操作聚焦栅格对以便诸如通过改变聚焦栅格对中的两个聚焦栅格之间的电压来使电子束转向。X射线管的一个实例可具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阴极头，其包括：具有第一尺寸的第一电子发射器灯丝；第一栅格对，所述第一栅格对限定其中具有所述第一电子发射器灯丝的第一灯丝槽的壁，所述第一栅格对中的每个栅格构件均电子耦合到不同的电压源；具有不同的第二尺寸的第二电子发射器灯丝，所述第二电子发射器灯丝与所述第一电子发射器灯丝间隔开；以及第二栅格对，所述第二栅格对限定其中具有所述第一电子发射器的第二灯丝槽的壁，所述第二栅格对中的每个栅格构件均电子耦合到不同的电压源。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.28 US 14/607,9421.一种阴极头，其包括：具有第一尺寸的第一电子发射器灯丝；第一栅格对，所述第一栅格对限定其中具有所述第一电子发射器灯丝的第一灯丝槽的壁，所述第一栅格对中的每个栅格构件均电子耦合到不同的电压源；具有不同的第二尺寸的第二电子发射器灯丝，所述第二电子发射器灯丝与所述第一电子发射器灯丝间隔开；以及第二栅格对，所述第二栅格对限定其中具有所述第一电子发射器的第二灯丝槽的壁，所述第二栅格对中的每个栅格构件均电子耦合到不同的电压源。2.如权利要求1所述的阴极，其包括：所述第一栅格对具有第一栅格构件和第二栅格构件；以及所述第二栅格对具有所述第二栅格构件和第三栅格构件。3.如权利要求2所述的阴极，其包括：所述第一栅格构件和所述第三栅格构件电子耦合到同一电压源，并且所述第二栅格构件电子耦合到不同的电压源。4.如权利要求1所述的阴极，其包括：阴极基底；陶瓷绝缘体，所述陶瓷绝缘体位于所述阴极基底上；以及所述第一栅格构件、所述第二栅格构件和所述第三栅格构件，其位于所述陶瓷绝缘体上从而彼此间隔开。5.如权利要求1所述的阴极，其包括：第一突片对，所述第一突片对与所述第一电子发射器灯丝相关联，使得从所述第一电子发射器发射的电子在所述第一突片对之间通过；以及第二突片对，所述第二突片对与所述第二电子发射器灯丝相关联，使得从所述第二电子发射器发射的电子在所述第二突片对之间通过。6.如权利要求5所述的阴极，其包括：所述第一突片对中的每个突片构件位于所述第一电子发射器灯丝的相反端处并且所述第一栅格对中的每个栅格构件位于所述第一电子发射器灯丝的相反端处；以及所述第二突片对中的每个突片构件位于所述第二电子发射器灯丝的相反端处并且所述第二栅格对中的每个栅格构件位于所述第二电子发射器灯丝的相反端处。7.如权利要求6所述的阴极，其中所述第一突片对包括第一突片构件和第二突片构件，并且所述第二突片对包括第三突片构件和第四突片构件。8.如权利要求6所述的阴极，其中所述第一突片对和所述第二突片对两者均位于陶瓷绝缘体上，以便与所述第一栅格对和所述第二栅格对电子隔离，并且均电子耦合到处于参考电压下的阴极基底。9.如权利要求5所述的阴极，其包括：阴极护罩，所述阴极护罩限定屏蔽腔并且限定屏蔽孔，所述屏蔽腔包括所述第一电子发射器灯丝和所述第二电子发射器灯丝以及所述第一栅格对和所述第二栅格对，所述屏蔽孔具有形成为所述屏蔽孔的周边的所述第一突片对和所述第二突片对。10.如权利要求9所述的阴极，其包括：阴极基底；陶瓷绝缘体，所述陶瓷绝缘体位于所述阴极基底上以便形成从所述陶瓷绝缘体向外突出的阴极基底环形环；第一栅格构件、第二栅格构件和第三栅格构件，其位于所述陶瓷绝缘体上从而彼此间隔开，所述第一栅格对具有所述第一栅格构件和所述第二栅格构件，并且所述第二栅格对具有所述第二栅格构件和所述第三栅格...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·D·坎菲尔德，
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