X射线装置以及具有该X射线装置的CT设备制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种曲面阵列分布式X射线装置，其特征在于，具备：真空盒，四周密封并且内部为高真空；多个电子发射单元，以在曲面上沿所述曲面的轴线方向面向所述轴线排列多排的方式配置在所述真空盒的壁上；阳极，由金属构成并且以布置在所述轴线上的方式配置在所述真空盒内，包括阳极管道和阳极靶面；电源与控制系统，具有与所述阳极连接的高压电源、与所述多个电子发射单元的每一个连接的灯丝电源、与所述多个电子发射单元的每一个连接的栅极控制装置、用于对各电源进行控制的控制系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及产生分布式X射线的装置，特别涉及一种在一个X射线光源设备中通过在一个曲面上布置多个独立的电子发射单元以及在轴线上布置阳极并且通过阴极控制或者栅极控制来产生按照预定顺序变换焦点位置的X射线的曲面阵列分布式X射线装置以及具有该X射线装置的CT设备。
技术介绍
一般地，X射线在工业无损检测、安全检查、医学诊断和治疗等领域具有广泛的应用。特别是，利用X射线的高穿透能力制成的X射线透视成像设备在人们日常生活的方方面面发挥着重要作用。这类设备早期的是胶片式的平面透视成像设备，目前的先进技术是数字化、多视角并且高分辨率的立体成像设备，例如CT（computed tomography），可以获得高清晰度的三维立体图形或切片图像，是先进的高端应用。在现有的CT设备中，X射线源和探测器需要在滑环上运动，为了提高检查速度，通常X射线源和探测器的运动速度非常高，导致设备整体的可靠性和稳定性降低，此外，受运动速度的限制，CT的检查速度也受到了限制。因此，在CT设备中需要一种能够不移动位置就能产生多个视角的X射线源。为了解决现有CT设备中滑环带来的可靠性、稳定性问题和检查速度问题以及阳极靶点耐热问题，在现有专利文献中提供了一些方法。例如旋转靶X射线源，可以在一定程度上解决阳极靶过热的问题，但是，其结构复杂并且产生X射线的靶点相对于X射线源整体仍然是一个确定的靶点位置。例如，有的技术为了实现固定不动X射线源的多个视角而在一个圆周上紧密排列多个独立的传统X射线源来取代X射线源的运动，虽然这样也能够实现多视角，但是成本高，并且，不同视角的靶点间距大，成像质量（立体分辨率）很差。此外，在专利文献1（US4926452）中提出了一种产生分布式X射线的光源以及方法，阳极靶具有很大的面积，缓解了靶过热的问题，并且，靶点位置沿圆周变化，可以产生多个视角。虽然专利文献1是对获得加速的高能量电子束进行扫描偏转，存在控制难度大、靶点位置不分立以及重复性差的问题，但仍然是一种能产生分布式光源的有效方法。此外，例如在专利文献2（US20110075802）与专利文献3（WO2011/119629）中提出了一种产生分布式X射线的光源以及方法，阳极靶具有很大的面积，缓解了靶过热的问题，并且，靶点位置分散固定且阵列式排列，可以产生多个视角。此外，采用碳纳米管做为冷阴极，并且对冷阴极进行阵列排布，利用阴极栅极间的电压控制场发射，从而控制每一个阴极按顺序发射电子，在阳极上按相应顺序位置轰击靶点，成为分布式X射线源。但是，存在生产工艺复杂、碳纳米管的发射能力与寿命不高的不足之处。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述课题而提出的，其目的在于提供一种无需移动光源就能产生多个视角并且有利于简化结构、提高系统稳定性、可靠性、提高检查效率的曲面阵列分布式X射线装置以及具有该曲面阵列分布式X射线装置的CT设备。为了实现上述目的，本专利技术提供一种曲面阵列分布式X射线装置，其特征在于，具备：真空盒，四周密封并且内部为高真空；多个电子发射单元，在所述真空盒的盒壁上以在曲面上沿所述曲面的轴线方向面向所述轴线排列多排的方式配置；阳极，由金属构成并且以布置在所述轴线上的方式配置在所述真空盒内；电源与控制系统，具有与所述阳极连接的高压电源、与所述多个电子发射单元的每一个连接的灯丝电源、与所述多个电子发射单元的每一个连接的栅极控制装置、用于对各电源进行控制的控制系统，所述阳极包括：阳极管道，由金属构成并且具有中空的管状形状；阳极支撑件，配置在所述阳极管道上；阳极靶面，设置在所述阳极管道的外表面并且与所述电子发射单元相面对。此外，在本专利技术的曲面阵列分布式X射线装置中，所述阳极靶面是所述阳极管道的外圆被切除一部分而形成的斜平面。此外，在本专利技术的曲面阵列分布式X射线装置中，所述阳极靶面是在将所述阳极管道的外圆切除一部分所形成斜平面上形成有重金属钨或者钨合金材料而形成的。此外，在本专利技术的曲面阵列分布式X射线装置中，所述电子发射单元具有：灯丝；与所述灯丝连接的阴极；具有开口并且包围所述灯丝和所述阴极的绝缘支撑件；从所述灯丝的两端引出的灯丝引线；栅极，以与所述阴极对置的方式配置在所述阴极的上方，所述栅极的表面面向所述轴线；连接固定件，与所述绝缘支撑件连接，将所述电子发射单元安装在所属真空盒的盒壁上，形成真空密封连接，所述栅极具有：栅极架，由金属制成并且在中间形成有开孔；栅网，由金属制成并且固定在所述栅极架的所述开孔的位置；栅极引线，从所述栅极架引出，所述灯丝引线与所述栅极引线穿过所述绝缘支撑件引出到电子发射单元外部，所述灯丝引线与所述灯丝电源连接，所述栅极引线与所述栅极控制装置连接。在本专利技术的曲面阵列分布式X射线装置中，所述连接固定件连接在所述绝缘支撑件的下端外沿，所述电子发射单元的阴极端位于所述真空盒内，所述电子发射单元的引线端位于所述真空盒外。在本专利技术的曲面阵列分布式X射线装置中，所述连接固定件连接在所述绝缘支撑件的上端，所述电子发射单元整体位于所述真空盒外。此外，在本专利技术的曲面阵列分布式X射线装置中，还具有：冷却装置；冷却连接装置，连接于所述阳极的两端并且在所述真空盒外与所述冷却装置连接，安装在真空盒上靠近阳极一端的侧面；冷却控制装置，包括在所述电源与控制系统内，用于控制所述冷却装置。此外，在本专利技术的曲面阵列分布式X射线装置中，还具有：高压电源连接装置，将所述阳极和所述高压电源的电缆连接，安装在所述真空盒的靠近所述阳极的一端的侧壁；灯丝电源连接装置，用于连接所述灯丝和所述灯丝电源；栅极控制装置连接装置，用于将所述电子发射单元的所述栅极和所述栅极控制装置连接；真空电源，包括在所述电源与控制系统内；真空装置，安装在所述真空盒的侧壁上，利用所述真空电源进行工作，维持所述真空盒内的高真空。此外，在本专利技术的曲面阵列分布式X射线装置中，所述多个电子发射单元的曲面阵列排列在一个方向上是曲线而在另一个方向上是直线或者分段直线。此外，在本专利技术的曲面阵列分布式X射线装置中，所述多个电子发射单元的曲面阵列排列在一个方向上是曲线而在另一个方向上是圆弧、分段圆弧、或者直线和圆弧的组合。此外，在本专利技术的曲面阵列分布式X射线装置中，所述栅极控制装置包括控制器、负高压模块、正高压模块以及多个高压开关元件，所述多个高压开关元件的每一个至少包括一个控制端、两个输入端、一个输出端，各端点之间的耐压至少大于所述负高压模块和所述正高压模块所构成的最大电压，所述负高压模块向所述多个高压开关元件的每一个的一个输入端提供稳定的负高压，所述正高压模块向所述多个高压开关元件的每一个的另一个输入端提供稳定的正高压，所述控制器对所述多个高压开关元件的每一个进行独立控制，所述栅极控制装置还具有多个控制信号输出通道，一个所述高压开关元件的输出端与所述控制信号输出通道中的一个连接。本专利技术提供一种CT设备，其特征在于，具备所述的曲面阵列分布式X射线装置。本专利技术主要是提供一种曲面阵列分布式X射线装置。一种曲面阵列分布式X射线装置，包括在曲面上布置的多个电子发射单元、阳极、真空盒、高压电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种X射线装置，其特征在于，具备：真空盒，四周密封并且内部为高真空；多个电子发射单元，在所述真空盒的盒壁上以在曲面上沿所述曲面的轴线方向面向所述轴线排列多排的方式配置；阳极，由金属构成并且以布置在所述轴线上的方式配置在所述真空盒内；以及电源与控制系统，具有与所述阳极连接的高压电源、与所述多个电子发射单元的每一个连接的灯丝电源、与所述多个电子发射单元的每一个连接的栅极控制装置、用于对各电源进行控制的控制系统，所述阳极包括：阳极管道，由金属构成并且具有中空的管状形状；阳极支撑件，配置在所述阳极管道上；阳极靶面，设置在所述阳极管道的外表面并且与所述电子发射单元相面对。

【技术特征摘要】
1. 一种X射线装置，其特征在于，具备：
真空盒，四周密封并且内部为高真空；
多个电子发射单元，在所述真空盒的盒壁上以在曲面上沿所述曲面的轴线方向面向所述轴线排列多排的方式配置；
阳极，由金属构成并且以布置在所述轴线上的方式配置在所述真空盒内；以及
电源与控制系统，具有与所述阳极连接的高压电源、与所述多个电子发射单元的每一个连接的灯丝电源、与所述多个电子发射单元的每一个连接的栅极控制装置、用于对各电源进行控制的控制系统，
所述阳极包括：阳极管道，由金属构成并且具有中空的管状形状；阳极支撑件，配置在所述阳极管道上；阳极靶面，设置在所述阳极管道的外表面并且与所述电子发射单元相面对。
2. 如权利要求1所述的X射线装置，其特征在于，
所述阳极靶面是所述阳极管道的外圆被切除一部分而形成的斜平面。
3. 如权利要求1所述的X射线装置，其特征在于，
所述阳极靶面是在将所述阳极管道的外圆切除一部分所形成斜平面上形成有重金属材料钨或者钨合金而形成的。
4. 如权利要求1～3的任意一项所述的X射线装置，其特征在于，
所述电子发射单元具有：灯丝；与所述灯丝连接的阴极；具有开口并且包围所述灯丝和所述阴极的绝缘支撑件；从所述灯丝的两端引出的灯丝引线；栅极，以与所述阴极对置的方式配置在所述阴极的上方；连接固定件，与所述绝缘支撑件连接，将所述电子发射单元安装在所述真空盒的盒壁上，形成真空密封连接，
所述栅极具有：栅极架，由金属制成并且在中间形成有开孔；栅网，由金属制成并且固定在所述栅极架的所述开孔的位置；栅极引线，从所述栅极架引出，
所述灯丝引线与所述栅极引线穿过所述绝缘支撑件引出到电子发...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐华平，唐传祥，陈怀璧，黄文会，郑曙昕，张化一，刘耀红，
申请(专利权)人：同方威视技术股份有限公司，清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11