CN1698174A - X射线管装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种X射线管装置，它可以长时间输出适用于射线检查的剂量的X射线。在该装置中，小焦点灯丝72和73设置于大焦点灯丝71的各侧上，从而它们具有离大焦点灯丝71的中心的几乎相等的距离，且相对于阴极主体7a，围绕各小焦点灯丝的会聚电极70b和70c的倾斜角被设定为在20到40°范围内的几乎相等的角度。

Description

X射线管装置
技术领域
本发明涉及X射线管装置，它可以在较长时间内输出适合于射线检查的一定剂量的X射线。
背景技术
在医疗诊断装置和无损测试装置领域中，X射线广泛地用于获得被测物体的图像，即物体照片。例如如果要获得物体的X射线图像的静止照片，主要使用加强膜和胶片。例如如果要获得活动图像信息，则使用X射线成像管(X摄像检测器)。
目前，在使用X射线成像管使物体成像的方法中，使用具有不同焦点的两个灯丝，并以小焦点将射线检查剂量的X射线施加到物体上以获得其活动图像信息。此时，在具体情况下或者在要获得其图像的膜中，广泛地使用一方法，其中用于静止图像的大焦点的大剂量X射线被施加到物体上以获得其静止图像。
例如，日本专利申请KOKAI Pub.No.2002-83560已提出了一种旋转阳极X射线管，它具有大焦点的灯丝21a和小焦点的灯丝21b。
此外，日本专利申请KOKAI Pub.No.6-290721已提出了一种旋转阳极X射线管，其中两个灯丝3被设置于各聚焦槽7上，其中固定器4放入其间。
目前，当通过使用以上的X射线成像管以小焦点施加辐射检查剂量的X射线获得物体的活动图像时，即使在获得图像中也期望获得具有最大分辨率的图像。
但是，当提供给小焦点灯丝的电流增加以提供射线检查剂量时，存在灯丝的工作温度上升从而急剧缩短灯丝寿命的问题。
由于需要在用于静止图像的大焦点的灯丝达到其寿命尽头之前改换X射线管，这增加了集成有X射线管的医疗诊断装置和非破坏性测试装置的运行成本。
特别是，在医疗诊断装置中，存在不能中止测试和等待的情况，且不能通过简单地改变灯丝(或X射线管装置)来解决该问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种X射线管装置，在通过以小焦点施加射线检查剂量的X射线获得物体的获得图像时它可以长时间输出适用于射线检查的剂量的X射线。
本发明已解决以上问题，并提供了一种X射线管装置，它包括：阳极，它辐射X射线；以及电子枪，它具有发射热电子以便与阳极碰撞的灯丝，以及会聚由灯丝发射的各热电子并在阳极的预定位置中形成各焦点的会聚电极，其中灯丝是至少两个，且这至少两个灯丝被设置在离开形成电子枪的阴极主体上提供的凹部分的深度方向上最深位置的对角位置。
附图概述
图1是示出可应用本发明实施例的X射线管装置的实例的示意图。
图2是示出图1所示的X射线管装置中阴极电子枪的灯丝和会聚电极之间的关系实例以及阳极的焦点位置的示意图。
图3是图2所示的电子枪的灯丝和会聚电极的平面图。
图4是示出可应用于图1所示的X射线管装置中的阴极电子枪的灯丝和会聚电极的修改实例的示意图。
图5是图4所示的阴极电子枪的灯丝和会聚电极的平面图。
具体实施方式
现在将参考附图说明本发明的实施例。
如图1所示，X射线管装置1具有X射线管主体2，其中提供X射线管装置1以便允许X射线射线检查图像被投射到X射线成像管用于检测X射线图像，而X射线管主体2可以将预定波长和预定强度的X射线辐射到预定方向。X射线管装置1填充有绝缘油3，它气密地保持X射线管主体2。此外，在X射线管装置1的预定位置，提供了定子5用于将推力(thrust)(磁场)施加到X射线管主体2内提供的旋转机构4上。
在X射线管主体2的外壳6内的预定位置，具有发射热电子的阴极电极枪7和通过(来自阴极电子枪7的)热电子的碰撞辐射X射线的阳极8。阴极电子枪7和阳极8通过绝缘材料9相互绝缘。此外，阳极8被固定在旋转机构(转子)4的旋转轴4a上，并通过转子4的旋转而以预定速度旋转。
如图2和3所示，阴极电子枪7包括第一灯丝71、第二灯丝72以及第三灯丝73。第一灯丝71可以用较大的焦点10a使热电子向阳极8的预定位置(即，聚焦位置80)碰撞。第二和第三灯丝72和73可以以较小的焦点10b使热电子向聚焦位置80碰撞。阴极主体7a具有一种结构，其中设置第一到第三灯丝的整个区域是凹的，且第一灯丝71和第一会聚(converging)电极70a保持在最凹入的位置。根据第一焦点位置10a将预定量的阴极电流输入第一灯丝71，根据第二焦点位置10b将其输入第二和第三灯丝72和73。
第一到第三灯丝71到73被分别置于第一到第三会聚电极70a到70c的实际中心，这些会聚电极围绕各灯丝。
会聚电极70a到70c中的每一个都例如具有矩形形状，从而阴极电子枪7的主要部分，即阴极主体7a的一部分，将灯丝装入其各个凹槽部分(灯丝和会聚电极接纳部分)7-1、7-2和7-3。此外，分别覆盖第二和第三灯丝72和73的第二和第三会聚电极70b和70c被设置在第一会聚电极70a的各侧上，在离开第一会聚电极70a(灯丝71)的中心的对角位置(它们被设置在由槽凹位置7-2和7-3限定的各位置中)。
角度β1是一角度，它是由包括通过第二会聚电极70b的开口端(即会聚电极70b的凹部分)和阴极主体7a的表面限定的边缘的平面与包括比所有会聚电极突出更多的阴极主体7a的一部分表面的平面形成的(以下称作第一较小焦点灯丝的会聚电极70b的倾斜角)。角度β1被设置成落在20到40°的范围内。从灯丝发出的热电子沿着从会聚电极到阳极的弧行进。因此，如果会聚电极和阳极之间的距离较长，则倾斜表面的角度应被设置成较尖锐，而如果该距离较短，则该角度应被设置为较宽，以便在阳极上相互叠加灯丝的焦点。
同时，会聚电极和阳极之间的距离被设置为避免由施加到X射线管的电压引起的高压电击穿所需的最小距离。例如，在医疗诊断X射线管中，该距离通常被设定为13到18mm。就避免高压电介质击穿来说，将距离设置为较长是更加有利的。但是，如果距离较长，则从灯丝到阳极的热电子的到达率就降低，并引起管电流性质减少的问题(不能获得所需的电流，除非额外增加灯丝电流，从而会缩短灯丝寿命)。
因此，通常，每个会聚电极和阳极之间的距离被设定为合适的距离，该距离满足矛盾的性质，即高压绝缘性质和管电流性质。假定该距离落在以上13到18mm的范围内，倾斜角就需要落在本发明规定的20到40°的范围内，以便在阳极上相互叠加由倾斜表面上设置的两个会聚电极形成的小焦点。根据会聚电极和阳极之间的设定距离以及会聚电极的小焦点的尺寸改变倾斜角。较佳地，倾斜角被设置为尽可能尖锐，因为在管电流性质方面越尖锐的角度越是有利。
以相同的方式，角度β2是一角度，它是由包括由第三会聚电极70c的凹部分和阴极主体7a表面限定的边缘的平面与包括比所有会聚电极突出更多的阴极主体7a的一部分表面的平面形成的(以下称作第一小焦点灯丝的会聚电极70c的倾斜角)。角度β2被设置成落在20到40°的范围内。无需说明的是，倾斜角β1和β2优选在实际上被设置成彼此相等。
如上所述，在本发明的X射线管装置中，两个小焦点灯丝72和73被设置在大焦点灯丝71的各侧上，并在离开大焦点灯丝71的中心的各对角位置中。此外，相对于阴极主体7a，围绕各小焦点灯丝的会聚电极70b和70c的倾斜角被相等地设置成20到40°范围内的角度。
因此，如果这两个小焦点灯丝72和73被同时激励，则从这些小焦点灯丝发出的热电子在阳极8的焦点位置80上相互完全叠加。特别是，来自两个小焦点灯丝的热电子准确地与阳极8的焦点位置80碰撞，而不增加焦点位置80上的有效焦点尺寸。
此外，虽然通过同时激励两个小焦点灯丝72和73来获得较大的射线检查电流，已验证，流经每个灯丝的加热电流的量被降低到比额定值小，且每个灯丝72和73的寿命提升为被提供了超过额定值的加热电流的单个小焦点灯丝寿命的约10倍。
如果提供大焦点灯丝71和两个小焦点灯丝72和73，则在阴极7的阴极主体7a的中心以及在阴极主体7a的凹部分的深度方向上的最深部分中设置大焦点灯丝71和相应的会聚电极70a是很重要的。
特别是，已通过实验验证了，如果大焦点灯丝71和两个小焦点灯丝72和73被设置在单个阴极主体7a中且大焦点灯丝71没有设置在两个小焦点灯丝72和73之间，则由于围绕大焦点灯丝71的会聚电极70a以及其它会聚电极70b和70c(它们围绕各小焦点灯丝)的电场，从两个小焦点灯丝辐射的热电子不能确实地在阳极8的焦点位置80上叠加。
此外，在以上的X射线管装置中，所说明的是两个小焦点灯丝被设置在大焦点灯丝的各侧且小焦点灯丝被同时激励的情况。但是，如果不必同时激励小焦点灯丝，则通过向第二电极11b提供例如转换开关，可以将加热电流交替地提供给小焦点灯丝中的一个。这可以将灯丝的寿命提升为使用单个灯丝的情况中其寿命的至少约两倍。
图4和5示出图2和3所示的X射线管装置的修改实例。
如图4和5所示，可以被提供几乎相等的加热电流的两个小焦点灯丝72和73(即它们具有几乎相同的输出X射线剂量)可以设置于阴极7的阴极主体7a上，在离开阴极主体7a的凹部分的中心预定距离的位置，从而小焦点灯丝被安排在相对于阳极8的焦点位置80的对角位置。
围绕各灯丝72和73的会聚电极70b和70c的倾斜角可以被设定为20到40°的范围，如以上参考图2和3所说明的。在这种情况中，如上所述，通过将以上的倾斜角设置为20到40°的范围，从两个小焦点灯丝72和73向阳极8的焦点位置80辐射的热电子(将与阳极碰撞)的焦点可以被准确地相互叠加，而不会不期望地增加尺寸。
因此，通过优化提供给每个灯丝72和73的加热电流量，即每个灯丝72和73辐射的热电子量，在将加热电流同时提供给灯丝时从灯丝辐射的热电子量可以被设定为几乎等于从公知的大焦点灯丝辐射的热电子的量。因此，灯丝72和73也可以用作公知的大焦点灯丝。
本发明不限于上述实施例并可以以各种方式修改而不背离本发明的精神和范围。可以适当地尽可能多地组合实施例。在这种情况中，可以获得组合的效果。
如上所述，根据本发明，可以在X射线管装置中长时间地输出适用于射线检查的剂量的X射线。在这种情况中，通过将小于额定值的加热电流提供给相应的灯丝，可以方便地获得适用于射线检查的剂量的X射线。因此，增加了灯丝的寿命，并防止了测试中止。
产业应用性
根据本发明，可以获得一种X射线管装置，它可以在通过以小焦点施加射线检查剂量的X射线而获得物体的移动图像时长时间输出适用于射线检查的剂量的X射线。

Claims (17)

1.一种X射线管装置，其特征在于，包括：
阳极，它辐射X射线；以及
电子枪，它具有发射热电子以便与阳极碰撞的灯丝，以及会聚由灯丝发射的各热电子并在阳极的预定位置中形成各焦点的会聚电极，
其中，灯丝是至少两个，且这至少两个灯丝被设置在离开形成电子枪的阴极主体上提供的凹部分的深度方向上最深位置的对角位置。
2.如权利要求1所述的X射线管装置，其特征在于，会聚电极是至少两个，且这至少两个会聚电极被设置在延伸到阴极主体的凹部分的倾斜表面上的相同角度处。
3.如权利要求1所述的X射线管装置，其特征在于，由包括通过每个会聚电极的开口端(即每个会聚电极的凹部分)和阴极主体的表面限定的边缘的平面与包括阴极主体的一部分表面的平面形成的角度被设定为落在20到40°的范围内，阴极主体的所述一部分表面比所有会聚电极突出更多。
4.如权利要求1-3中任一项所述的X射线管装置，其特征在于，灯丝是至少三个，会聚电极是至少三个，大焦点灯丝和对应于该灯丝的第一会聚电极被设置在电子枪的阴极主体中凹部分的深度方向上的最深位置，而小焦点灯丝以及与各小焦点灯丝相对应的第二和第三会聚电极被设置在第一会聚电极的各侧上。
5.如权利要求4所述的X射线管装置，其特征在于，由包括通过与小焦点灯丝相对应的第二和第三会聚电极的每一个的开口端(即第二和第三会聚电极的每一个的凹部分)和阴极主体表面限定的边缘的平面与包括阴极主体的一部分表面的平面形成的角度被设定为落在20到40°的范围内，其中阴极主体的所述一部分表面比所有会聚电极突出更多。
6.如权利要求1或2所述的X射线管装置，其特征在于，灯丝可以被同时激励。
7.如权利要求4所述的X射线管装置，其特征在于，小焦点灯丝可以被同时激励。
8.如权利要求5所述的X射线管装置，其特征在于，小焦点灯丝可以被同时激励。
9.如权利要求4所述的X射线管装置，其特征在于，小焦点灯丝和各相应的会聚电极被设置在延伸到阴极主体的凹部分的倾斜表面上的相等角度处。
10.如权利要求5所述的X射线管装置，其特征在于，小焦点灯丝和各相应的会聚电极被设置在延伸到阴极主体的凹部分的倾斜表面上的相等角度处。
11.如权利要求7所述的X射线管装置，其特征在于，小焦点灯丝和各相应的会聚电极被设置在延伸到阴极主体的凹部分的倾斜表面上的相等角度处。
12.一种X射线管装置，其特征在于，包括：
旋转阳极，它以预定速度被旋转；
电子枪，它具有阴极主体，该阴极主体包括每一个都发射热电子以便与阳极碰撞的大焦点第一灯丝、小焦点第二灯丝、小焦点第三灯丝；围绕各灯丝的会聚电极，它们会聚各灯丝发出的热电子并在旋转阳极的预定位置形成各焦点；以及第一到第三凹槽部分，它们容纳各会聚电极和各相应的灯丝；以及
电源连接部分，它将加热电流提供给电子枪的各灯丝的每一个，
其中容纳第一灯丝和第一会聚电极的第一凹槽部分形成于阴极主体的凹部分的深度方向上的最深位置，以及
容纳第二灯丝和第二会聚电极的第二凹槽部分以及容纳第三灯丝和第三会聚电极的第三凹槽部分被设置在第一凹槽部分的各侧上离开第一凹槽部分相同的角度处。
13.如权利要求12所述的X射线管装置，其特征在于，第二和第三灯丝由小于额定电流的加热电流操作。
14.如权利要求12所述的X射线管装置，其特征在于，由包括通过第二和第三会聚电极的每一个的凹槽部分以及阴极主体表面限定的边缘的平面与包括阴极主体的一部分表面的平面形成的角度被设定为落在20到40°的范围内，其中阴极主体的所述一部分表面比所有会聚电极突出更多。
15.如权利要求14所述的X射线管装置，其特征在于，第二和第三灯丝由小于额定电流的加热电流操作。
16.如权利要求12到15的任一项所述的X射线管装置，其特征在于，第二灯丝和第二会聚电极以及第三灯丝和第三会聚电极被设置在延伸到阴极主体的第一凹槽部分的倾斜表面上的相等角度处。
17.如权利要求16所述的X射线管装置，其特征在于，第二和第三灯丝可以被同时激励。
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