具有单个栅电源的多栅电子枪制造技术

一些实施方案包括一种系统，所述系统包括：高电压外壳；阴极，所述阴极设置在所述高电压外壳中；阳极，所述阳极设置在所述高电压外壳中；多个栅，所述多个栅设置在所述高电压外壳中、介于所述阴极与所述阳极之间；电压源，所述电压源被配置为产生公共栅电压；以及分压器，所述分压器设置在所述高电压外壳中，所述分压器被配置为基于所述公共栅电压来产生多个栅电压，并且被配置为将所述栅电压中的至少两个施加到所述栅。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有单个栅电源的多栅电子枪
技术介绍
本公开涉及具有单个栅电源的多栅电子枪和系统。多栅电子枪具有多个栅以控制电子流。多个栅允许针对束电流调制和截止的特定的束成形和相对快的响应时间。在这类多栅电子枪中，施加到栅的电压可以不同。单独的栅电压源用来产生不同的栅电压中的每一个。这些电压是在电子枪的高电压外壳的外部产生并且必须通过一个或多个高电压电缆和高电压馈通部(feedthrough)供应到栅。多栅电子枪具有多种应用。在一个示例中，多栅电子枪用作计算机化断层摄影(CT)扫描仪的x射线源的部分。一般来说，栅电压源安装在CT扫描仪的机架上。然而，这些机架上的空间是有限的。每个附加的栅电压源在机架上需要附加的空间。附图说明图1A至图1I是根据一些实施方案的电子枪的框图。图2是根据一些实施方案的电子枪的横截面图。图3是根据一些实施方案的计算机化断层摄影(CT)机架的框图。具体实施方式x射线源可以包括被设计为产生电子束的电子枪。电子束指向阳极，该阳极基于入射电子而发射x射线。电子枪中的一个或多个栅可以用来调节电子束和使其成形。在特定的示例中，多栅电子枪可以具有两个或更多个栅。这些栅允许电子束和因此x射线发射的相对快的改变。栅电压源用来产生这些电压。栅中的一个或多个可以使用不同的电压。因此，可以使用不同的栅电压源。然而，在一些应用中，附加的栅电压源可能需要难以获得的附加的空间。例如，在计算机化断层摄影(CT)扫描中，x射线源、检测器、电源转换器和其他部件可以安装在绕样本旋转的机架上。如下文将进一步详细地描述，CT机架上的空间可能有限。可用于附加的栅电压源的空间可能限制可以使用的栅数量，从而限制对电子束的控制。另外，x射线源可以用于医学成像，从而允许非侵入式地观察有机体的内部结构和功能。x射线的穿透能力使它们对于这类应用来说是无价的，但是过度暴露于x射线可能伤害患者或造成附加的健康风险。然而，对电子束的改进的控制可以使得操作员不仅能够通过打开/关闭束而且能够通过在调制意义上命令不同的电流水平来减小患者剂量。如将在下面进一步详细地描述，在一些实施方案中，对单个公共栅电压的控制可以用于在操作范围内调整束电流。图1A至图1I是根据一些实施方案的电子枪的框图。参考图1A，在一些实施方案中，电子枪100a包括高电压外壳101。高电压外壳是将在相对高的电压下操作的暴露的部件隔离的外壳。在一些实施方案中，高电压外壳可以包括真空外壳。包括发射极104的阴极102设置在高电压外壳中。发射极104可以是多种发射极。例如，发射极104可以是体发射极、平面发射极、丝极等。阳极108设置在高电压外壳中、与阴极102相对。阴极102和阳极108可以电耦合到多种不同的电位。在一些实施方案中，阳极108接地或在接近接地的电位上；然而，在其他实施方案中，阴极102和阳极108可以以双极方式等操作。概念上示出了阴极102、发射极104和阳极108。这些部件可以具有多种不同的结构配置。在另一个示例中，阴极102可以包括设置在高电压外壳101中的多个发射极104。多个栅106设置在高电压外壳中、介于阴极102与阳极108之间。示出了N个栅，其中N是大于1的任何整数。栅106被配置为影响从发射极104到阳极108的电子流。高电压源110设置在高电压外壳101的外部。高电压源110被配置为将电源转换成高电压113。高电压源110可以被配置为产生用于电子枪100a的多种不同的电压，诸如阴极电压、阳极电压、加热器电压等。为了清楚起见，未示出将这些电压供应到电子枪100a的对应部件。在一些实施方案中，高电压源110可以被配置为接收交流(AC)电压并且将AC电压转换成直流(DC)电压。在其他实施方案中，高电压源110可以被配置为将DC电压转换成高电压113。这样的高电压可以是60kV至150kV之间的电压；然而，在其他实施方案中，高电压113可以不同。高电压源110还可以被配置为产生用于阴极102、发射极104、阳极108等的电压，如虚线所示。然而，在其他实施方案中，一个或多个单独的高电压源可以被配置为向这类部件供应电压。本文中描述的各种电压可以在适当时是相对于阴极电压、阳极电压、接地电压、高电压中的一个等的。高电压113可以由栅电压源114用来产生公共栅电压116。公共栅电压116可以是与高电压113相同或不同的电压。在一些实施方案中，公共栅电压可以是0与75kV之间的电压；然而，在其他实施方案中，公共栅电压116可以不同。在一些实施方案中，栅电压源114可以是可变电压源。例如，栅电压源114可以被配置为接收控制输入117。控制输入117可以是来自用于包括电子枪100a的系统的控制器的控制信号；然而，在其他实施方案中，控制输入117可以由不同的源生成。栅电压源114可以被配置为响应于控制输入117而改变公共栅电压116的电压。在一些实施方案中，栅电压源114可以被配置为连续地改变公共栅电压116。在其他实施方案中，栅电压源114可以被配置为逐步地改变公共栅电压116。在其他实施方案中，栅电压源114可以被配置为在两种状态之间切换：一种状态用于启用电子束并且另一种状态用于禁用电子束。分压器118设置在高电压外壳101中。公共栅电压116可以经由馈通部119通过高电压外壳101。在一些实施方案中，诸如阴极电压、阳极电压、另一个栅电压、加热器电压等的其他电压可以在馈通部119的另一个导体上通过。在另一个实施方案中，分压器设置在高电压外壳101的外部。分压器118被配置为基于公共栅电压116来产生多个栅电压112。分压器118被配置为将栅电压112中的至少两个施加到栅106。在一些实施方案中，分压器118可以被配置为针对栅106中的每一个产生不同的电压；然而，如将在下面进一步详细地描述，栅106与栅电压112的关联可以不同。因此，电子枪100a具有多个栅，但是只有来自单个栅电压源114的单个公共栅电压116。然而，根据这个单个公共栅电压116，可以产生多个不同的栅电压112。在一些实施方案中，栅电压112中的一个或多个可以与公共栅电压116成一定比率。在特定示例中，电子枪100a可以具有四个栅(N＝4)。公共栅电压116与各个栅电压112的比率可以是0、1:1、2:1和0。也就是说，对于10kV的公共栅电压，栅电压112-1至112-4可以分别是0kV、10kV、5kV和0kV。然而，如上所述，公共栅电压116可以是可变的。因此，如果公共栅电压116变为5kV，则栅电压112-1至112-4可以分别变为0kV、5kV、2.5kV和0kV。尽管已经将特定比率用作示例，但是在其他实施方案中，可以使用不同的比率。在一些实施方案中，可以减少通过高电压电缆和/或馈通部119供应到电子枪100a的高电压数量。由于多个栅电压112是由高电压外壳101内的分压器118产生，因此多个栅电压112不需要通过高电压电缆或通过电子枪100a的馈通部119。因此，可以减小电缆的大本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种系统，所述系统包括：/n高电压外壳；/n阴极，所述阴极设置在所述高电压外壳中；/n阳极，所述阳极设置在所述高电压外壳中；/n多个栅，所述多个栅设置在所述高电压外壳中、介于所述阴极与所述阳极之间；/n电压源，所述电压源被配置为产生公共栅电压；以及/n分压器，所述分压器设置在所述高电压外壳中，所述分压器被配置为基于所述公共栅电压来产生多个栅电压，并且被配置为将所述栅电压中的至少两个施加到所述栅。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种系统，所述系统包括：
高电压外壳；
阴极，所述阴极设置在所述高电压外壳中；
阳极，所述阳极设置在所述高电压外壳中；
多个栅，所述多个栅设置在所述高电压外壳中、介于所述阴极与所述阳极之间；
电压源，所述电压源被配置为产生公共栅电压；以及
分压器，所述分压器设置在所述高电压外壳中，所述分压器被配置为基于所述公共栅电压来产生多个栅电压，并且被配置为将所述栅电压中的至少两个施加到所述栅。


2.如权利要求1所述的系统，其中所述电压源是可变电压源。


3.如权利要求1所述的系统，其中：
所述分压器是电阻器梯；并且
所述栅电压中的所述至少两个是在所述电阻器梯的抽头处的电压。


4.如权利要求1所述的系统，其中所述电阻器梯的至少一个电阻器是可变电阻器。


5.如权利要求1所述的系统，其中所述栅电压中的至少一个是公共栅电压。


6.如权利要求1所述的系统，其中所述分压器被配置为将所述栅电压中的一个施加到所述栅中的至少两个。


7.如权利要求1所述的系统，所述系统还包括：
第二电压源，所述第二电压源被配置为产生第二公共栅电压；以及
第二分压器，所述第二分压器设置在所述高电压外壳中，所述第二分压器被配置为基于所述第二公共栅电压来产生多个第二栅电压，并且被配置为将所述第二栅电压中的至少两个施加到所述栅。


8.如权利要求1所述的系统，所述系统还包括：
第二电压源；
其中所述栅中的至少一个电连接到所述第二电压源。


9.如权利要求1所述的系统，其中所述栅中的至少一个电连接到参考电压。


10.如权利要求1所述的系统，所述系统还包括：
计算机化断层摄影(CT)机架；
其中所述高电压外壳和所述电压源设置在所述CT机架上。


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【专利技术属性】
技术研发人员：B·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