[发明专利]X射线发生器的阴极灯丝发射特性曲线的校准方法

说明书

技术领域

本发明属于X射线发生器技术领域，涉及X射线发生器的球管（Tube）的校准，尤其涉及一种可以动态地校准球X射线发生器的球管的阴极灯丝（Filament）发射特征曲线的方法以及基于该方法校准得到的曲线控制球管电流（Tube Current）的方法。

背景技术

X射线发生器在各种应用X射线的装置中广泛运用，例如，用X射线来曝光成像的装置，在各种装置中，需要准确控制X射线的剂量。

在X射线发生器中，通常在真空的球管中产生X射线，X射线发生器的阴极灯丝和阳极靶均设置在球管中；阴极灯丝被通电以产生灯丝电流（Filament Current），从而可以加热阴极以发射出大量电子，电子在球管上所偏置的高压作用下形成电子束并高速向阳极靶撞击，进而产生X射线。

阴极与阳极之间的电子束形成的电流称为球管电流（Cube Current），其是影响X射线的剂量的因素之一；而球管电流通常无法直接设置，主要是通过控制灯丝电流来控制球管电流，进而控制产生的X射线。现有技术中，通常地，在球管出厂之前，都会获得阴极灯丝发射特性曲线，其反映了在某一球管电压偏置条件下的球管电流与灯丝电流之间的对应关系，因此，基于该阴极灯丝发射特性曲线，可以根据要求设定的球管电流值，来对应确定其灯丝电流值，从而，控制灯丝电流可以间接地控制球管电流。

图1所示为现有技术的X射线发生器的阴极灯丝发射特性曲线示意图。在图1中示出了分别在40kV、50 kV、60 kV、80 kV、100 kV、125 kV和150 kV的球管电压偏置条件下的阴极灯丝发射特性曲线，基于该曲线，例如，40kV球管电压条件下，如果球管电流要求设置在150mA，那么可以查找出对应的灯丝电流为4.6A，通过将灯丝电流控制在4.6A来设置150mA的球管电流。

但是，实际发现，这种间接设置球管电流的方式通常是不精确的，这是由于灯丝老化、X射线发生器工作环境温度等因素可能会导致阴极灯丝发射特性发生变化，进而导致用来间接设置球管电流的阴极灯丝发射特性曲线实际上发生了发生变化。例如，在使用半年后，40kV高压条件下灯丝电流控制在4.6A时，对应的实际的球管电流不再是如图1中对应的150mA。图2示出了阴极灯丝发射特性曲线的变化，其中，210为初始校准的阴极灯丝发射特性曲线，220为阴极灯丝使用半年后的阴极灯丝发射特性曲线。

当前，本领域也一直追求球管电流的精确控制，例如，申请号为CN201010570850.7的中国专利中通过控制电路的改进来实现；还例如，通过按规定的周期来更新校准阴极灯丝发射特性曲线（例如半年校准一次），以使球管电流的设置更准确，但是，这种方式通常难以满足球管电流的精度要求，并且设备的维护成本高，校准工作量大。

发明内容

本发明的目的在于解决以上背景技术中的问题。

本发明的又一目的在于，提高X射线发生器当前使用的阴极灯丝发射特性曲线的精确度。

本发明的还一目的在于，提高球管电流的精度。

为实现以上目的或者其他目的，本发明提供以下技术方案。

按照本发明的一方面，提供一种X射线发生器的阴极灯丝发射特征曲线的校准方法，其中，在X射线发生器的实际工作过程中，基于第一阴极灯丝发射特征曲线来设置灯丝电流并工作产生X射线，同时采集该灯丝电流对应的实际球管电流，所述灯丝电流以及实际球管电流被用来动态校准所述第一阴极灯丝发射特征曲线以更新得到第二阴极灯丝发射特征曲线。

根据本发明一实施例的校准方法，其中，通过对所述第一阴极灯丝发射特征曲线进行拟合以建立相应的特征曲线数学模型，在所述动态校准过程中，根据所述特征曲线数学模型，至少基于所述灯丝电流以及实际球管电流来更新计算所述数学模型中的参数，以得到第二阴极灯丝发射特征曲线。

优选地，拟合所述第一阴极灯丝发射特征曲线时，采用最小二乘法拟合，从而以下数学模型y(x)：

y(x) = a_nxⁿ + a_n-1x^n-1 + …+ a₁x + a₀;

其中， x表示灯丝电流，y(x)表示灯丝电流为x时的球管电流，n表示多项式的阶数，a₀至a_n为多项式系数，n为大于或等于1的整数。