專利名稱：基于場發射陰極的多焦點固定陽極x射線管的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種X射線管，具體的涉及一種基于場發射陰極的X射線管。
背景技術：
在強電場下，電子可以通過隧道效應穿過材料表面勢壘發生放電現象。隨著納米技術的發展，人們使用納米管研制出了場發射電子源，然后利用該電子源研制X射線源。該 X射線源的基本技術原理如下納米管在外加強電場的作用下產生場致發射，然后電子在電場的加速下轟擊陽極產生X射線。采用納米管后的X射線源具有許多優點無需加熱燈絲，可以隨時開啟，時間響應快，脈沖頻率高，壽命比熱燈絲更長。為了實現高頻率脈沖發射，帶有柵極的場發射陰極X射線管由以下幾部分組成 基于納米管材料的場發射陰極I、控制X射線管工作的柵極2、控制電子束聚焦的聚焦電極
3、接受電子轟擊產生X光子的陽極4，如圖I所示。由于場發射陰極X射線管具有脈沖頻率高、時間響應快等優點，我們用它設計了一個醫用靜態CT掃描儀系統。該掃描儀的成像系統由環形X射線源和環形探測器組成，取代了傳統CT掃描儀的X射線源和探測器的旋轉(如圖2所示)。其中，環形X射線由多個場發射陰極X射線源模塊組成，包含準直器，每個X射線源模塊對應一個準直器狹縫，X射線從狹縫中射出。采用圖I所示的X射線管，每個X射線管只有一個焦點，故只能提供一個角度的投影數據(見圖3)。然而CT成像，需要很多個角度的投影數據才能實現斷層圖像重建(采用解析算法需要的投影角度數為IO3量級，采用迭代算法需要的投影角度數為IO2量級)。這就意味著，如果采用圖I所示的X射線管，則醫用靜態CT掃描儀需要與投影角度數相同的X射線管。這不但增加了醫用靜態CT掃描儀X射線管的數目，而且為工程實現設置了障礙。因為X射線管需要具有適當的熱容量，所以其陽極的直徑必須大于某個尺寸，進而使得X射線管的直徑不能小于某個值(比如5cm)。這樣，在環形X射線源直徑已經確定的情況下(比如 100cm)，所能夠使用的X射線管的數目就受到限制(按照上面參數計算，大約能放置60個)， 有可能不能滿足成像需求。
發明內容
為克服現有技術中的不足，本發明旨在提供一種能夠增加單個X射線管能夠提供的投影角度數，從而減少醫用靜態CT掃描儀所需要的X射線管數目的基于場發射陰極的多焦點固定陽極X射線管。為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本發明通過以下技術方案實現一種基于場發射陰極的多焦點固定陽極X射線管，包括基于納米管材料的場發射陰極、控制X射線管工作的柵極、控制電子束聚焦的聚焦電極和接受電子轟擊產生X光子的陽極，其還包括一對用于加載電壓形成偏轉電場的偏轉電極，所述的一對偏轉電極設置在所述場發射陰極與陽極之間。進一步的，所述柵極采用脈沖方式工作。與現有技術相比，本發明具有以下有益效果
本發明的基于場發射陰極的多焦點固定陽極X射線管將會擁有一個以上的焦點，這樣可以顯著增加單個X射線管能夠提供的投影角度數，從而減少靜態CT掃描儀對場發射陰極 X射線管數目的需求，使得靜態CT掃描儀的工程實現更容易。上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段， 并可依照說明書的內容予以實施，以下以本發明的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。 本發明的具體實施方式
由以下實施例及其附圖詳細給出。
此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中
圖I為現有技術中納米管冷陰極X射線管示意圖。圖2為醫用靜態CT掃描儀X射線源和探測器結構示意圖。圖3為X射線源發射X光子的成像示意圖。圖4為本發明的結構示意圖。圖5為本發明的多焦點固定陽極X射線管工作示意圖；其中圖5 (a)為多焦點固定陽極X射線管工作時偏轉電場與柵極電場的時序圖，圖5 (b)在圖5 (a)時序下電子束打靶示意圖。
具體實施例方式下面將參考附圖并結合實施例，來詳細說明本發明。參見圖4所示，一種基于場發射陰極的多焦點固定陽極X射線管，包括基于納米管材料的場發射陰極I、控制X射線管工作的柵極2、控制電子束聚焦的聚焦電極3和接受電子轟擊產生X光子的陽極4,其還包括一對用于加載電壓形成偏轉電場的偏轉電極5,所述的一對偏轉電極5設置在所述場發射陰極I與陽極4之間。進一步的，所述柵極2采用脈沖方式工作。參見圖5所示，本實施例的基于場發射陰極的多焦點固定陽極X射線管的具體工作模式如下
為了實現多焦點成像，降低噪聲影響，柵極采用脈沖方式工作見圖5 (a)，首先偏轉電極5調整好一個電場強度,然后柵極2加載電場,發射一次電子束脈沖，脈沖打在一個位置， 形成一個焦點；本次脈沖結束后，偏轉電極5再次調整到新的電場強度，柵極2再次加載電場，又發射一次電子束，脈沖打在另外一個位置，形成另外一個焦點，依次循環，直到轟擊完所有的預定位置，形成多個焦點，見圖5 (b)。這種工作模式使得每個焦點之間的區域沒有電子轟擊，避免了對成像質量的影響。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.基于場發射陰極的多焦點固定陽極X射線管，包括基于納米管材料的場發射陰極(I)、控制X射線管工作的柵極(2)、控制電子束聚焦的聚焦電極(3)和接受電子轟擊產生 X光子的陽極(4),其特征在于還包括一對用于加載電壓形成偏轉電場的偏轉電極(5),所述的一對偏轉電極(5 )設置在所述場發射陰極(I)與陽極(4 )之間。
2.根據權利要求I所述的基于場發射陰極的多焦點固定陽極X射線管，其特征在于 所述柵極(2)采用脈沖方式工作。
全文摘要
本發明公開了一種基于場發射陰極的多焦點固定陽極X射線管，包括基于納米管材料的場發射陰極、控制X射線管工作的柵極、控制電子束聚焦的聚焦電極和接受電子轟擊產生X光子的陽極，其還包括一對用于加載電壓形成偏轉電場的偏轉電極，所述的一對偏轉電極設置在所述場發射陰極與陽極之間，所述柵極采用脈沖方式工作。本發明的基于場發射陰極的多焦點固定陽極X射線將會擁有一個以上的焦點，這樣可以顯著增加單個X射線管能夠提供的投影角度數，從而減少靜態CT掃描儀對場發射陰極X射線管數目的需求，使得靜態CT掃描儀的工程實現更容易。
文檔編號H01J35/14GK102543635SQ20121001517
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月18日 優先權日2012年1月18日
發明者代秋聲, 劉猛, 徐品, 邢曉曼 申請人:蘇州生物醫學工程技術研究所