X射線發生管、x射線發生裝置和放射線照相系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及生成能應用于例如醫療裝備和非破壞性檢查裝置的X射線的X射線發生管和使用X射線發生管的X射線發生裝置和放射線照相系統。
【背景技術】
[0002]X射線發生管通過在真空容器中施加高壓生成X射線，從而使得電子源發射電子束并且在電子和由具有高的原子序數的金屬材料(諸如鎢)制成的靶之間產生碰撞。
[0003]盡管依賴于生成的X射線的用途而變化，但是在包括電子源的陰極和包括靶的陽極之間施加的電壓通常大約是1kV到150kV。真空容器的主干用絕緣管構建，所述絕緣管由諸如玻璃或陶瓷材料的絕緣材料制成，從而保持內部處于真空并且使得陰極和陽極彼此電絕緣。
[0004]當X射線發生管被驅動以使得電子源發射電子時，在X射線發生管中生成散射電子和二次電子，并且在一些情況下，散射電子和二次電子在絕緣管的內表面上被捕獲，從而使該內表面帶電。隨著絕緣管的內表面帶電，其電場擾亂電子束的軌道，從而改變電子束的照射點和焦點尺寸，并因此改變所發射的X射線的焦點位置和劑量。此外，絕緣管的內表面上帶電的位置和量依賴于散射電子和二次電子所照射的點的分布而變化，并且所得絕緣管的內表面上電勢的不同可以導致放電，該放電損傷絕緣管。
[0005]在日本專利申請特開N0.S58-44662中公開有通過沿著絕緣管的內周(innercircumference)形成由微細金屬粒子群和釉制成的導電膜來防止電荷累積的技術。
[0006]但是，在日本專利申請特開N0.S58-44662中，沒有對低導電膜和電極之間的連接給予特別考慮。從而，低導電膜和電極之間不好的連接妨礙了散射電子和二次電子釋放，從而使得導電膜自身進入帶電狀態。帶電的導電膜可以擾亂電子束軌道并且改變X射線輸出。
【發明內容】
[0007]本發明的一個目的是通過使用導電膜來成功地防止絕緣管的內表面的帶電。
[0008]為了實現上述目的，根據本發明的第一實施例，提供了一種X射線發生管，包括:陽極，其包括:靶，在用電子束照射時生成X射線；以及陽極構件，電氣連接到靶并且保持靶；陰極，其包括:電子發射源，具有配置成將電子束照射到靶的電子發射部；以及陰極構件，電氣連接到電子發射源；以及絕緣管，具有在管軸方向上的一對端部，所述一對端部中的一個端部連接到陽極構件所述一對端部中的另一個端部連接到陰極構件以使得靶和電子發射部彼此相對，其中，陽極還包括內周導電膜和端面導電膜，所述內周導電膜位于距離陰極一定距離處的絕緣管的內表面上，所述端面導電膜形成在絕緣管的所述一個端部上，并且其中，內周導電膜經由端面導電膜電氣連接到陽極構件。
[0009]根據本發明的第二實施例，提供了 X射線發生裝置，包括:本發明第一實施例的X攝像發生管；以及驅動電路，配置成在陽極和陰極之間施加管電壓。
[0010]根據本發明的第三實施例，提供了放射線照相系統，包括:本發明第二實施例的X射線發生裝置；χ射線檢測器，配置成檢測已經從X射線發生裝置生成并透過被檢體的X射線；以及系統控制單元，被配置成總體控制X射線發生裝置和X射線檢測器。
[0011]本發明的其他特征從參考所附附圖對示例性實施例的以下描述中將變得清楚。
【附圖說明】
[0012]圖1A、圖1B和圖1C是根據本發明的X射線發生管的示例的說明性示圖，圖1A是示意性結構不圖，圖1B是絕緣管和外周管狀部(outer circumferential tubular port1n)周圍的陽極構件的一部分的放大剖面圖，圖1C是絕緣管的端面的平面視圖。
[0013]圖2A和圖2B中的每個是用于示出絕緣管結構和外周管狀部周圍的陽極構件的一部分的另一示例的放大剖面圖。
[0014]圖3是用于示出根據本發明的X射線發生裝置的示例的示意性結構示圖。
[0015]圖4是用于示出根據本發明的放射線照相系統的示例的示意性結構示圖。
【具體實施方式】
[0016]以下參考附圖詳細描述本發明的示例性實施例。但是，在該實施例中描述的部件的尺寸、材料、形狀、相對布置等不是要限制本發明的范圍。在下述附圖中，相同的參考標記被用來表不相同的部件。
[0017]〈X射線發生管〉
[0018]圖1A是包括電子發射源3和靶9的透射型X射線發生管102的示意結構的圖示。
[0019]具有用于維持真空的氣密性并且足夠堅固以耐受大氣壓的構件優選地用作X射線發生管102的外封殼111。該實施例的外封殼111包括絕緣管110、陰極51和陽極52，陰極51包括諸如電子槍之類的電子發射源3，陽極52包括由靶保持部43a保持的靶9和陽極構件43。通過將陽極構件43在一端處接合到絕緣管110而將陰極構件41在另一端處接合到絕緣管110，陰極51和陽極52形成外封殼111的一部分。靶9具有用作透射窗的透射基板21的部件，通過該透射窗，通過用電子束照射靶層22生成的X射線束11被從X射線發生管102中取出，并且透射基板21還形成外封殼111的一部分。接合到絕緣管110的陰極構件41和陽極構件43優選地由具有與絕緣管110的線性膨脹系數接近的線性膨脹系數的金屬材料制成。例如，可伐(Kovar) (CRS Holdings, Inc的美國注冊商標)或蒙乃爾(Monel)(Specail Metals Corporat1n的美國注冊商標)被用作該材料。之后將詳細描述絕緣管110和陽極構件43到絕緣管110的接合。
[0020]X射線發生管102通過用電子束5照射靶9的靶層22來生成X射線束11，所述電子束5發射自包括在電子發射源3中的電子發射部2。其中生成X射線的靶層22的區域Ila叫做X射線束11的焦點。靶層22形成在通過其透射X射線的透射基板21的電子發射源3側。電子發射源3的電子發射部2與靶層22相對。例如，鎢、鉭或鉬被用作靶層22。
[0021]該實施例的陽極52包括靶9、靶保持部43a和陽極構件43，所述靶9在用電子束照射時生成X射線，所述陽極構件43限定靶9的陽極電勢。陽極構件43包括配置成保持靶9的靶保持部43a和外周管狀部43b，所述外周管狀部43b被提供以確保用于將陽極構件43接合到絕緣管110的面積尺寸。諸如可伐、鎢、鉬或不銹鋼的金屬被選擇用于包括在陽極52中的陽極構件43、外周管狀部43b和靶保持部43a。可伐、蒙乃爾等被選擇為給予這些部件與絕緣管110的線性膨脹系數匹配的線性膨脹系數。
[0022]外周管狀部43b形成像從靶保持部43a向陰極51延伸的套筒的形狀。外周管狀部43b限定陽極52的陰極側部分的陽極電勢。從陽極側電勢分布面內對稱的觀點出發，從靶保持部43a到外周管狀部43b的陰極51側的端部的距離優選在周向上恒定。電勢分布面內對稱意味著在與陽極構件42平行的面內的電勢分布在管周方向上連續，而不會找到在管周方向上電場局部高的區域。
[0023]靶保持部43a被接合到靶9以保持靶9。靶保持部43a具有通孔42，并且通孔42的開口被關閉以在沿著通孔42的長度的點處保持靶9。從靶9向外延伸到外封殼111的外側的靶保持部43a的至少一部分由諸如鎢或鉭的重金屬或包含重金屬的材料制成，從而使得靶保持部43a能夠用作用于控制X射線束11的發射角的準直器。靶保持部43a和外周管狀部43b可以形成為無縫整體構件，或者可以單獨地形成并且隨后接合在一起以形成整體構件。
[0024]電子發射源3被配置成用發射自電子束發射部2的電子束照射靶9。例如，諸如鎢絲或浸漬陰極之類的熱陰極或者諸如碳納米管之類的冷陰極可以被用作電子發射源3。出于控制電子束5的束直徑、電子電流密度、開/關定時等的目的，電子發射源3可以包括柵網電極(未不出)和靜電透鏡(未不出)。包含在電子束5中的電子通過加速電場被加速到在靶層22中生成X射線所必需的能級，所述加速電場形成在X射線發生管102的被夾在陰極51和陽極52之間的內部空間13中。
[0025]X射線發生管102的內部空間13為真空，以為電子束5確保平均自由程。內部空間13的真空度優選為10 8Pa以上且10 4Pa以下，從電子發射源3的使用壽命的觀點出發，更優選地，內部空間13的真空度為10 8Pa以上且10 6Pa以下。X射線發生管102的內部空間13通過使用排氣管(未示出)和真空栗(未示出)為內部空間13排氣而置于真空下，并且然后密封該排氣管。出于維持真空的目的，可以在X射線發生管102的內部空間13中形成吸氣劑(未示出)。
[0026]X射線發生管102具有作為其主干的絕緣管110，以使得被設定到陰極電勢的電子發射源3和被設定到陽極電勢的靶層22彼此電絕緣。絕緣管110由諸如玻璃材料或陶瓷材料之類的絕緣材料制成。絕緣管110可以具有限定電子束發射部2和靶層22之間的間隔的功能。
[0027]以下描述絕緣管110的結構、用于將陽極52接合到絕緣管110的接合結構和形成這些結構的方法。
[0028]如在圖1B和圖1C中所示出的，內周導電膜112在距離陰極51 —定距離處的絕緣管110的內周表面上形成。內周導電膜112經由端面導電膜113連接到陽極構