一种磁扫描式的X射线管制造技术

本发明专利技术公开一种磁扫描式的X射线管，属于X射线技术领域。所述磁扫描式的X射线管包括阴极组件、磁聚焦偏转组件和阳极组件。阴极组件产生电子束并对电子束预聚焦，电子束在磁聚焦偏转组件的作用下，产生偏转并聚焦，最终撞击在阳极组件中的靶盘上。磁聚焦偏转组件使电子束在垂直和水平方向上进行不同程度偏转，撞击在靶盘上的不同位置并产生X射线，实现了多焦点面阵X射线源。电子束在整个靶盘进行扫描，将热量均匀散布到整个靶盘，避免局部温度过高。通过扫描的方式代替了阳极轴承，提高了寿命并降低了噪音。在靶盘所在管壳外侧采取冷却液直接接触冷却，相比辐射传热效果更好，散热效率更高。

A Magnetic Scanning X-ray Tube

The invention discloses a magnetic scanning X-ray tube, which belongs to the X-ray technical field. The magnetic scanning X-ray tube comprises a cathode assembly, a magnetic focusing deflection assembly and an anode assembly. The cathode assembly generates an electron beam and prefocuses the electron beam. Under the action of the magnetic focusing deflection assembly, the electron beam deflects and focuses, and finally hits the target plate in the anode assembly. The magnetic focusing deflection module deflects the electron beam vertically and horizontally to different degrees, impacts on different positions of the target plate and generates X-rays, thus realizing the multi-focal plane array X-ray source. The electron beam scans the whole target tray and distributes heat evenly to the whole target tray to avoid excessive local temperature. The anode bearing is replaced by scanning, which improves the service life and reduces the noise. Coolant direct contact cooling is adopted on the outer side of the shell where the target plate is located, which has better heat transfer effect and higher heat dissipation efficiency than radiation cooling.

【技术实现步骤摘要】
一种磁扫描式的X射线管
本专利技术涉及X射线
，特别涉及一种磁扫描式的X射线管。
技术介绍
X射线管用以产生X射线，在医学诊断、安全检查和无损探伤等领域发挥着重要的作用。X射线管的基本原理是，其阴极灯丝加热激发出来的热电子，在阴阳极加速电场作用下撞击到靶盘。其中1％的能量转化为X射线，而剩余约99％的能量转化为热能，导致受撞击部位温升很快。固定阳极X射线管中，电子持续撞击在同一位置，局部温升很快，可连续加载功率很低；旋转阳极X射线管采取阳极轴承带动阳极靶盘在真空管壳内高速旋转的方法，将热量分散到整个靶盘。在高真空条件下，靶盘上的热量主要是通过热辐射传递给真空管壳，再由流经管壳的冷却液将热量带走。旋转阳极X射线管，因其相对固定阳极X射线管可连续加载功率提升很多。然而旋转阳极X射线管在工作中受限于其有限的热辐射传递效率，一方面在大功率长时间加载时，易造成靶盘或阳极轴承处滚珠过热，引发管芯打火或轴承卡死的现象，从而影响其寿命；另一方面导致两次放线之间需要大量的等待时间，影响了其所在整机系统的工作效率。传统X射线管的射线源位置固定或者变化不明显，在对物体进行辐射影像时，X射线透过待测物体后，部分射线因发生康普顿效应而产生偏转，产生散射辐射，这部分散射辐射会叠加到X射线图像，降低了图像的对比度和清晰度；传统X射线管辐射成像时，其视野角边缘处有效光学焦点尺寸增大，易造成空间分辨率降低；另外，以CT(ComputedTomography，X射线计算机断层摄影)系统应用为例，随着Z方向(即扫描床行进方向)锥心束角增大，锥心束伪差愈加明显。锥心束伪差的本质原因是采样不足。CT图像重建是基于被测物体衰减系数的线积分。如图1所示，假设两个不同物体，一个是衰减系系数均匀的物体，另一个是剧烈变化但平均衰减系数与第一个物体相同。对于基于传统单射线源X射线管的锥心束CT系统，两者投影数据相同，从而导致了锥心束伪差。现在采用碳纳米管或热阴极作为粒子发射源，对其做阵列排布，通过控制阴极和栅极间的电压差，使得粒子发射源按顺序发射，并撞击到靶盘的相应位置，可以实现分布式X射线源。但是，这种分布式X射线源需要多个阴极和栅极，制造工艺复杂，生产成本高，且一般局限于线阵排布而难以实现面阵排布；另外，碳纳米管存在发射不稳定和寿命短的缺陷，而储备式阴极或者钨丝等热阴极存在热管理困难的缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种磁扫描式的X射线管，以解决
技术介绍
中出现的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种磁扫描式的X射线管，包括：阴极组件，用于产生电子束并对电子束预聚焦；磁聚焦偏转组件，使电子束发生偏转并聚焦；阳极组件，用于接收电子束并产生X射线。可选的，如权利要求1所述的磁扫描式的X射线管，其特征在于，所述磁聚焦偏转组件包括磁四极透镜组和偏转线圈组。可选的，所述磁聚焦偏转组件还包括磁屏蔽罩，设置在所述磁四极透镜组和偏转线圈组之间。可选的，所述磁四极透镜组包括两个磁四极透镜，每个磁四极透镜由磁芯及四个缠绕在磁芯上的线圈组成，且其中一个磁四极透镜相对于另一个旋转90°。可选的，所述偏转线圈组包括垂直偏转线圈和水平偏转线圈；所述水平偏转线圈采用磁通串联式线圈，所述垂直偏转线圈采用内磁环磁通并联式，套在所述水平偏转线圈的外面。可选的，所述阴极组件包括电子发射源、聚焦极和绝缘陶瓷；其中所述电子发射源位于所述聚焦极中，并且所述电子发射源的引脚通过所述绝缘陶瓷接出。可选的，所述电子发射源是由钨平板通过蚀刻或冲压工艺形成。可选的，所述阳极组件包括加速阳极、窗口、靶盘和管壳；所述阴极组件设置在所述加速阳极中，并且两者之间通过绝缘陶瓷进行密封绝缘。可选的，所述管壳处接地，并采取水基冷却液进行冷却。可选的，所述水基冷却液的成份包括乙二醇、去离子水、防腐剂和防锈剂。在本专利技术中提供了一种磁扫描式的X射线管，包括阴极组件、磁聚焦偏转组件和阳极组件。阴极组件用于产生电子束并对电子束预聚焦，电子束在磁聚焦偏转组件的作用下，产生偏转并聚焦，最终撞击在阳极组件中的靶盘上。磁聚焦偏转组件同时采用垂直偏转线圈和水平偏转线圈，使得电子束可以在垂直和水平方向上进行不同程度偏转，从而撞击在靶盘上的不同位置并产生X射线，实现了多焦点面阵X射线源。相对阵列阴极方案的分布式X射线管，本专利技术避免了多阴极多栅极的复杂结构，制造工艺简单且生产成本低，并且相比碳纳米管分布式阴极寿命更长，相比热阴极分布式阴极热管理更加简单。本专利技术中，电子束在整个靶盘进行扫描，将热量均匀散布到整个靶盘，避免局部温度过高。通过扫描的方式代替了阳极轴承，相对于传统旋转阳极X射线管提高了寿命，并且降低了噪音。在靶盘所在管壳外侧采取冷却液直接接触冷却，相比传统旋转X射线管的辐射传热效果更好，散热效率更高。本专利技术可以应用于工业CT，无损检测等工业技术应用，也可应用于DR(DigitalRadiography，直接数字化X射线摄影系统)，医疗CT等医学应用。在医疗CT方面，本专利技术的阳极组件结构紧凑，方便排列成阵，可方便应用到静态CT，IGCT(InverseGeometryCT)等系统。附图说明图1是传统基于单射线源X射线管的锥心束CT系统对物体投影的示意图；图2(a)和图2(b)是本专利技术实施例一提供的磁扫描式的X射线管的结构示意图；图3是本专利技术实施例一提供的磁四极透镜的结构示意图；图4和图5是垂直偏转线圈和水平偏转线圈上不同电流流向的示意图；图6和图7是本专利技术实施例二提供的磁四极透镜的结构示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的一种磁扫描式的X射线管作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。实施例一本专利技术提供了一种磁扫描式的X射线管，其结构如图2(a)和图2(b)所示。所述磁扫描式的X射线管包括阴极组件、磁聚焦偏转组件和阳极组件。所述阴极组件用于产生电子束并对电子束预聚焦；电子束进入漂移通道后在所述磁聚焦偏转组件的作用下，产生偏转并聚焦，最终撞击在所述阳极组件的靶盘上。具体的，请参阅图2(a)，所述阴极组件包括电子发射源1、聚焦极2和绝缘陶瓷3；其中所述电子发射源1位于所述聚焦极2中，从所述电子发射源1发射出来的电子束受到所述聚焦极2产生的聚焦电场作用而产生初步聚焦。所述电子发射源1的引脚通过所述绝缘陶瓷3引出到真空管壳外。进一步的，所述电子发射源1是钨材质的平板灯丝，该平板灯丝由钨平板通过蚀刻工艺或冲压工艺形成；所述电子发射源1也可使用储备式阴极或六硼化镧阴极等。具体的，所述磁聚焦偏转组件包括磁四极透镜组和偏转线圈组，优选的，还包括磁屏蔽罩5。进一步的，所述磁四极透镜组包括两个磁四极透镜4，所述偏转线圈组包括垂直偏转线圈6和水平偏转线圈7。两个磁四极透镜4靠阴极侧，所述垂直偏转线圈6和所述水平偏转线圈7靠阳极靶盘侧。所述磁屏蔽罩5位于所述磁四极透镜组和所述偏转线圈组之间，将两个磁四极透镜4产生的聚焦磁场与两个偏转线圈产生的偏转磁场隔离开，避免聚焦磁场对偏转后的电子束产生干扰，有效地提高了焦点质量。进一步的，如图3所示，所述磁四极透镜4由磁芯41及四个缠绕在磁芯41上的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁扫描式的X射线管，其特征在于，包括：阴极组件，用于产生电子束并对电子束预聚焦；磁聚焦偏转组件，使电子束发生偏转并聚焦；阳极组件，用于接收电子束并产生X射线。

【技术特征摘要】
1.一种磁扫描式的X射线管，其特征在于，包括：阴极组件，用于产生电子束并对电子束预聚焦；磁聚焦偏转组件，使电子束发生偏转并聚焦；阳极组件，用于接收电子束并产生X射线。2.如权利要求1所述的磁扫描式的X射线管，其特征在于，所述磁聚焦偏转组件包括磁四极透镜组和偏转线圈组。3.如权利要求1或2所述的磁扫描式的X射线管，其特征在于，所述磁聚焦偏转组件还包括磁屏蔽罩，设置在所述磁四极透镜组和偏转线圈组之间。4.如权利要求2所述的磁扫描式的X射线管，其特征在于，所述磁四极透镜组包括两个磁四极透镜，每个磁四极透镜由磁芯及四个缠绕在磁芯上的线圈组成，且其中一个磁四极透镜相对于另一个旋转90°。5.如权利要求2所述的磁扫描式的X射线管，其特征在于，所述偏转线圈组包括垂直偏转线圈和水平偏转线圈；所述水平偏转线圈采用磁通串联式线圈，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶华伟，曹红光，王啸，方奇，
申请(专利权)人：麦默真空技术无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32