[发明专利]X射线装置以及具有该X射线装置的CT设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种产生分布式X射线的装置，特别涉及在一个X射线光源设备中通过外置方式布置多个独立的热阴极电子发射单元并且利用栅极控制或者阴极控制来产生按照预定顺序变换焦点位置的X射线的外置热阴极分布式X射线装置以及具有该装置的CT设备。

背景技术

一般地，X射线光源是指产生X射线的设备，通常由X射线管、电源与控制系统、冷却及屏蔽等辅助装置等构成，其核心是X射线管。X射线管通常由阴极、阳极、玻璃或陶瓷外壳构成。阴极为直热式螺旋钨丝，在工作时，通过电流，加热到一种高温状态，产生热发射的电子束流，阴极被一个前端开槽的金属罩包围，金属罩使电子聚焦。阳极为在铜块端面镶嵌的钨靶，在工作时，在阳极和阴极之间施加有高压，阴极产生的电子在电场作用下加速运动飞向阳极，并且撞击靶面，从而产生X射线。

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。

发明内容

本发明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、提高检查效率的外置热阴极分布式X射线装置以及具有该外置热阴极分布式X射线装置的CT设备。

为了实现上述目的，本发明提供一种外置热阴极分布式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，每个电子发射单元互相独立且排成线形阵列安装在所述真空盒的侧壁上；阳极，安装在所述真空盒内部的中间位置，并且，在长度方向上与所述电子发射单元的排列方向平行且在宽度方向上与所述电子发射单元的安装平面形成预定角度的夹角；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发射控制装置、用于对各电源进行控制的控制系统，所述电子发射单元具有：加热灯丝；与所述加热灯丝连接的阴极；从所述加热灯丝的两端引出的灯丝引线；绝缘支撑件，包围所述加热灯丝以及所述阴极；聚焦极，以位于所述阴极的上方的方式配置在所述绝缘支撑件的顶端；连接固定件，配置在所述聚焦极的上方，与所述真空盒的盒壁密封连接，所述灯丝引线穿过所述绝缘支撑件与所述发射控制装置连接。