用于产生X射线的阴极组件制造技术

提供一种阴极组件设计，其包括两个扁平发射器，一个较长发射器灯丝和一个较短发射器灯丝。在一种实施方式中，由长发射器和短发射器产生的焦斑尺寸在一定范围内重叠。因此，一个发射器灯丝可以适合于产生小的和集中的焦斑尺寸，而另一个发射器灯丝适合于产生小的和大的焦斑尺寸。

Cathode assembly for X-ray generation

A cathode assembly design is provided, which includes two flat emitters, a longer emitter filament and a shorter emitter filament. In one embodiment, the focal spot size generated by the long emitter and the short emitter overlaps within a certain range. Therefore, one emitter filament can be suitable for generating small and concentrated focal spot sizes, while the other emitter filament is suitable for generating small and large focal spot sizes.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于产生X射线的阴极组件
本文公开的主题涉及X射线管，特别涉及用于产生X射线的X射线阴极系统。
技术介绍
各种类型的医学成像系统和治疗系统(例如，放射治疗系统)产生X射线作为其工作的一部分。例如，基于X射线的差分透射的成像技术包括但不限于荧光透视、乳房摄影、计算机断层扫描(CT)、C形臂血管造影、断层合成、常规X射线照相，等等。在这种情况下X射线的产生通常使用X射线管。X射线管通常包括电子发射器，例如阴极，其以高加速度释放电子。一些释放的电子撞击目标阳极。电子与目标阳极的碰撞产生X射线，其可以用在合适的成像或治疗装置中。在热离子阴极系统中，存在一种通过热离子效应(即响应于被加热)释放电子的灯丝。这种系统的一个挑战是提供长电子发射器寿命以及高射束电流。特别地，通过将发射器加热到高温(接近2600℃)来产生高束电流。在这些温度下，发射器材料(通常是金属，例如钨)蒸发。随着温度升高，蒸发速率增加。因此，X射线管的电子发射器的使用寿命可能会受到限制，尤其是在高射束电流使用中。
技术实现思路
在一个实施例中，提供一种阴极组件。根据该实施例，阴极组件包括：至少两个扁平灯丝，每个扁平灯丝在被加热时包括电子发射表面，其中第一扁平灯丝的电子发射面积小于第二扁平灯丝的电子发射面积；沿扁平灯丝的第一维度定位的一组宽度偏压电极，其中所述一组宽度偏压电极在工作期间控制由所述扁平灯丝产生的焦斑的宽度；以及沿所述扁平灯丝的第二维度定位的一组长度偏压电极，其中所述一组长度偏压电极在工作期间控制焦斑的长度。在又一实施例中，提供了一种X射线管。根据该实施例，X射线管包括：阳极；和阴极。阴极包括：一对在被加热时发射电子的扁平灯丝，其中该对扁平灯丝中的第一扁平灯丝比第二扁平灯丝长；一对宽度偏压电极，沿第一维度定位于所述一对扁平灯丝的相对侧上；以及一对长度偏压电极，沿垂直于第一维度的第二维度定位于所述一对扁平灯丝的相对侧上。在另一实施例中，提供了一种用于在目标上产生电子束焦斑的方法。根据该方法，接收一指定所述目标上的所述电子束焦斑尺寸的输入。基于所述输入，在阴极组件的第一发射器灯丝和第二发射器灯丝之间进行选择。如果所述输入指定第一焦斑尺寸，则选择所述第一发射器灯丝；如果所述输入指定第二焦斑尺寸，则选择所述第一发射器灯丝或所述第二发射器灯丝；如果所述输入指定第三个焦斑尺寸，则选择所述第二发射器灯丝。操作所选择的发射器灯丝以在所述目标上产生由所述输入指定的尺寸的电子束焦斑。附图说明参考附图阅读以下详细描述将更好地理解本专利技术的这些和其它特征、方面和优点，附图中相同的符号在整个附图中表示相同的部分，其中：图1是根据本公开的实施例的示例性CT成像系统的示意图；图2示出了根据本专利技术的实施例的X射线管组件的实施例，包括阳极和阴极组件；图3描绘了根据本公开的实施例的不对称阴极组件；图4描绘了根据本公开的实施例的短发射器灯丝的实施方式；图5描绘了根据本公开的实施例的长发射器灯丝的实施方式；图6描绘了根据本公开的实施例的用于阴极组件的宽度偏压电极层；图7描绘了根据本公开的实施例的用于阴极组件的长度偏压电极层；图8描绘了根据本公开的实施例的固定在两端的隔膜的实施方式；图9描绘了根据本公开的实施例的固定在一端的隔膜的实施方式；图10描绘了根据本公开的实施例的长度偏压电极和宽度偏压电极的几何形状和间隔尺寸；图11描绘了根据本公开的实施例的冷轨道和宽度偏压电极的几何形状和间隔尺寸；图12描绘了根据本公开的实施例的由不对称阴极产生的电子束的操作图示；以及图13图示了根据本公开的实施例的不对称阴极的不同电极的焦斑尺寸重叠。具体实施方式下面将描述一个或多个具体实施方式。为了提供这些实施方式的简明描述，并未在说明书中描述实际实施方式的所有特征。应当理解的是，在任何此类实际实施方式的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须做出许多特定于实施方式的决策以实现开发者的特定目标，例如遵守与系统相关和与业务相关的约束，这可能因不同实施方式而异。此外，应该理解的是，这种开发工作可能是复杂且耗时的，但是对于受益于本公开的普通技术人员来说仍然是设计、制造和生产的常规任务。当介绍本主题的各种实施例的元件时，冠词“一”、“一个”、“该”和“所述”旨在表示存在一个或多个元件。术语“包括”，“包含”和“具有”旨在是包含性的，并且意味着可能存在除所列元件之外的其它元件。如本文所讨论的，在用于产生X射线的电子发射器(即阴极组件)的环境下，公开了可用于发射电极流的热离子灯丝。可以通过施加热能诱导热离子灯丝从灯丝表面释放电子。实际上，灯丝材料越热，可以发射的电子数量越多。通常选择灯丝材料是因为它能够通过热离子效应产生电子，并且能够承受高温，在某些情况下，高于大约2500℃或更高。合适的灯丝材料的一个例子是钨或钨衍生物，例如掺杂的钨(即添加了杂质的钨)或有涂层的钨基底。根据目前描述的实施例，介入X射线管使用具有两种不同电子发射器(即，灯丝)长度的阴极，其中每个发射器通常是扁平发射器或盘绕的钨丝。使用较长发射器进行高功率大焦斑(例如，1.0IEC)曝光(即，记录模式曝光)。使用较短发射器灯丝进行使用小光点尺寸(例如，0.6IEC)的荧光透视模式曝光。焦斑尺寸主要通过长度和宽度偏压电极来控制。还可以提供电极用于“网格化”，其可以通过施加大的负(-)电位来完全关闭光束。因此，根据本方法，提供了一种非对称扁平发射器阴极设计，其包括两个扁平发射器，一个较长发射器灯丝和一个较短发射器灯丝，具有网格化和电压控制的焦斑尺寸控制。在一种实施方式中，由长发射器和短发射器产生的焦斑尺寸在0.5IEC至0.6IEC的范围内重叠。因此，一个发射器灯丝(较短灯丝)适合于产生小的(例如，0.6IEC)和集中的(例如(0.3IEC)焦斑尺寸，而较长发射器灯丝适合于产生小的(例如，0.6IEC)和大的焦斑(例如，1.0IEC)。如本文所用，IEC是指国际电工委员会颁布的焦斑尺寸标准。根据这些标准，在本文的IEC首字母缩略词中，标称焦斑值(f)为0.3(例如，集中)对应于宽度0.3mm-0.45mm和长度0.45mm-0.65mm的焦斑尺寸；标称焦斑值0.6(例如，小)对应于宽度0.6mm-0.9mm和长度0.9mm-1.3mm的焦斑尺寸；标称焦斑值1.0(例如，大)对应于宽度1.0mm-1.4mm和长度1.4mm-2.0mm的焦斑尺寸。这种焦斑尺寸冗余使成像系统可以使用短发射器或长发射器于小焦斑程序(例如，荧光镜检查)。因此，在工作时，系统可以在发射器灯丝之间切换以分布或平衡发射器灯丝之间的磨损(例如，工作时间)，或者在其中一个发射器灯丝发生故障的情况下(例如，灯丝开路错误)切换到剩下的可工作灯丝。在正常工作条件下，该冗余使发射器的寿命延长。考虑到前述内容，在详细讨论这种不对称阴极之前，讨论可以结合如本文所述的不对称阴极的成像系统的一般实施例可能是有用的。现在转向附图，图1示出了用于获取和处理图像数据的基于X射线的成像系统10。在所示实施例中，系统10包括用于以不同角度和位置(例如C形臂、计算机断层扫描或断层融合类型系统)对患者(或成像物体)成像的旋转和平移方面，但应该理解的是，在可以采用不对称阴极的每种类型的成像系统中可以不存在这样的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阴极组件，包括：至少两个扁平灯丝，每个扁平灯丝在被加热时包括电子发射表面，其中第一扁平灯丝的电子发射面积小于第二扁平灯丝的电子发射面积；沿所述扁平灯丝的第一维度定位的一组宽度偏压电极，其中所述一组宽度偏压电极在工作期间控制由所述扁平灯丝产生的焦斑的宽度；以及沿所述扁平灯丝的第二维度定位的一组长度偏压电极，其中所述一组长度偏压电极在工作期间控制所述焦斑的长度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.28 US 15/195,6541.一种阴极组件，包括：至少两个扁平灯丝，每个扁平灯丝在被加热时包括电子发射表面，其中第一扁平灯丝的电子发射面积小于第二扁平灯丝的电子发射面积；沿所述扁平灯丝的第一维度定位的一组宽度偏压电极，其中所述一组宽度偏压电极在工作期间控制由所述扁平灯丝产生的焦斑的宽度；以及沿所述扁平灯丝的第二维度定位的一组长度偏压电极，其中所述一组长度偏压电极在工作期间控制所述焦斑的长度。2.根据权利要求1所述的阴极组件，其特征在于，所述第一扁平灯丝和所述第二扁平灯丝的宽度和厚度相同，但是各自的电子发射表面的有效长度不同。3.根据权利要求2所述的阴极组件，其特征在于，所述第一扁平灯丝的长度小于所述第二扁平灯丝的长度。4.根据权利要求1所述的阴极组件，其特征在于，所述长度偏压电极包括靠近所述第二扁平灯丝的缺口区域，使得所述第二扁平灯丝的更大发射区域被暴露。5.根据权利要求1所述的阴极组件，还包括隔膜，所述隔膜位于所述第一扁平灯丝和所述第二扁平灯丝之间，并且在操作期间，所述隔膜与所述宽度偏压电极处于相同的电位。6.根据权利要求5所述的阴极组件，其特征在于，所述隔膜在所述隔膜的一端或两端固定到宽度电极支撑环。7.根据权利要求1所述的阴极组件，还包括每个扁平灯丝上的一对接地金属部件，其邻近电子发射表面而设置并平行于所述宽度电极，其中每个扁平灯丝上的所述一对接地金属部件相对于相应扁平灯丝的电子发射表面突出或升高。8.根据权利要求7所述的阴极组件，其特征在于，所述一对的接地金属部件在工作期间与所述扁平灯丝处于相同的电位。9.根据权利要求1所述的阴极组件，其特征在于，所述至少两个扁平灯丝相对于彼此成角度，使得每个灯丝的相应电子发射表面在工作期间大致垂直于焦斑位置。10.根据权利要求1所述的阴极组件，其特征在于，所述第一扁平灯丝的尺寸设计成在第一尺寸范围内在目标上产生焦斑，并且所述第二扁平灯丝的尺寸设计成在与所述第一尺寸范围部分重叠的第二尺寸范围内在所述目标上产生焦斑。11.一种X射线管，包括：阳极；和阴极，包括：一对扁平灯丝，其在被加热时发射电子，其中所述一对扁平灯丝中的第一扁平灯丝比第二扁平灯丝长；一对宽度偏压电极，沿第一维度定位于所述一对扁平灯丝的相...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·S·普赖斯，张曦，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US