[发明专利]使用负热补偿阳极移动的X射线管及补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及CT机上X射线管技术领域，具体涉及在CT机的X射线管阳极使用负热膨胀系数材料来补偿阳极移动的X射线管及其补偿方法。

背景技术

X射线成像的原理是用X射线通过人体，由于人体各组织器官对X射线衰减程度不同，X射线通过人体后来得到人体内部不同组织器官的结构信息。普通的X光片只使用一个特定角度的X射线衰减数据，得到的是人体三维结构在这个方向上的二维投影图像。CT机则同时使用多个角度的衰减数据，能够完整地重建出人体的三维结构。X射线管作为X光的光源，是X射线成像设备中的核心部件。光源输出的X射线的稳定程度，也直接影响到X射线最终成像的图像质量。

目前CT机上通常使用的X射线管结构如图1所示，其主要由灯丝、旋转阳极10、阴极20、X射线管外壳30和定子线圈40等组成。其中，旋转阳极10包括：阳极转子101、轴托102、旋转轴承103和阳极靶104。X射线管外壳30上开有射线输出窗301。灯丝由电子发射能力比较强的材料制成，比如钨或者六硼化镧。旋转阳极10由耐高温的金属材料制成，比如钨钼合金。处于工作状态时旋转阳极10会高速旋转，转速可达5000r/s或更高。整个X射线管内部处于真空状态，外部则是充满散热用的硅油。在实际使用的产品中，X射线管和硅油循环系统一起封装在一个大的金属外壳中。

X射线管的工作原理是：在电极间加上高压产生100KV左右的加速电场，这个加速电场给位于阴极的灯丝通入电流使其处于炙热状态，此时灯丝会发射出电子。这些电子经过加速后，轰击在阳极靶上。高速电子和阳极靶材料相互作用的过程会产生X射线。但电子能量只有很小一部分，能够转化成X射线，其余的能量都会转化成阳极靶材料晶格振动的能量，这会使阳极靶的温度变得很高，可以瞬间达到几千摄氏度。由于电子轰击阳极靶会放出大量的热，因此阳极必须有很好的散热措施。旋转阳极的目的就是让阳极不停地高速旋转，电子不同时刻轰击在阳极靶的不同位置，以此避免阳极靶表面同一点的过热现象发生。

由于电子的轰击使得阳极靶处于高温状态，在高温作用下阳极靶会产生热膨胀，这使得阳极靶在电子轰击下产生出的X射线，其焦点不可避免地会随着阳极靶的温度而变化，这种现象称为焦点漂移。因为X射线的接收装置和X射线管外壳的相对位置是固定的，当焦点漂移后探测器接收到的数据和漂移前的数据就会有差别。这一差别会影响对最终得到的图像质量产生不好的影响，使图像发生模糊或者产生和实际结构不一致的条纹。

发明内容

鉴于现有技术的上述不足，本发明的目的在于提供使用负热补偿阳极移动的X射线管及补偿方法，通过采用负热膨胀系数来抑制阳极的热膨胀，从而使得阳极热膨胀造成的漂移减小，从而有效解决阳极热膨胀造成的焦点漂移问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

使用负热补偿阳极移动的X射线管，其包括：旋转阳极、阴极、X射线管外壳、定子线圈。其中，所述旋转阳极包括：阳极转子、轴托、轴托加热带和旋转轴承，所述轴托与所述X射线管外壳形成在一起，为所述阳极转子提供转轴，所述阳极转子通过所述旋转轴承连接在所述轴托的外侧。

所述阳极转子包括：阳极靶，其形成在前端；U型结构，其与旋转轴承两端相衔接；以及阳极靶连接杆，其连接着阳极靶和U型结构。

较佳地，阳极靶、U型结构和连接着阳极靶和U型结构的阳极靶连接杆一体成型。

旋转阳极的轴托和轴托加热带使用负热膨胀系数材料制作，所述负热膨胀系数材料是锆钨酸盐，或者是其它负热膨胀系数材料。阳极靶连接杆使用负热膨胀系数材料制成。

优选地，轴托与旋转阳极相接触的一端设计成凸起端，所述凸起端嵌入到所述旋转阳极中，另一端悬空；阳极靶连接杆的两个端面设计成左、右两个凸起端面，该左、右两个凸起端面紧密地嵌入到与阳极靶和U型结构相结合的部位中。

轴托的凸起端和阳极靶连接杆两端凸起的部分设置缓冲层，所述缓冲层通过扩散注入方式实现材料组分的渐变，该材料组份渐变是指从正热膨胀系数连续过度到负热膨胀系数。

轴托加热带使用电阻丝材料制作，其面积和电阻值根据材料随着温度伸缩的特性曲线来得到。

使用负热补偿X射线管阳极移动的方法，其步骤包括：

步骤1，进行一次X射线曝光，把从探测器上得到的曝光数据传输到数据分析装置，所述数据分析装置根据该曝光数据计算出X射线的当前焦点位置；

步骤2，将所述当前焦点位置发送到电子控制器，理想焦点位置预先被设置保存在电子控制器上；