[发明专利]用于微型X射线系统的圆筒形高电压布置

说明书

描述用于产生x射线的装置的实施例，所述装置包括x射线管和电耦合到所述x射线管的高电压电力供应器，其中所述高电压电力供应器包括与第二D形电容器堆叠布置成对置关系的第一D形电容器堆叠。

相关申请的交叉引用

本申请主张2016年8月17日提交的第62/376,020号美国临时专利申请案的权益。此申请案的内容以全文引用的方式并入。

技术领域

本发明涉及一种x射线系统，其特征在于具有例如在便携式/手持式装置中所见的减小的大小，且确切地说，涉及用于制造和使用所述x射线系统的技术。

背景技术

出于多种目的而对紧凑型、低功率消耗的x射线装置存在兴趣，包含能够提供高准确度检测能力的便携式x射线分析仪器。然而，提供例如便携式x射线荧光(XRF)仪器的小型x射线装置一直是个挑战。

举例来说，为x射线装备供电所必需的常规高电压电力供应器的大小已对设计者构成约束。这种情况由于相关联的电绝缘要求而加剧。通常用于便携式仪器中的x射线管需要高达60,000伏特的加速电压和小于1mA的射束电流。便携式x射线仪器的最有益布置是接地的阳极x射线源，使得负高电压施加到x射线管的阴极端，同时输出阳极端保持在接地电位且呈现给样本。这些类型便携式XRF仪器的操作需要独立地控制加速电压与射束电流。

具有接地阳极设计的小型x射线管通常需要将高达1瓦特的低电压施加到热离子型灯丝，以便充分加热灯丝以发射电子。困难的是，相对较高电源是必需的，且定位地非常接近于x射线管，所述x射线管需要通过将全高电压施加到x射线管的阴极端而与接地电位隔离。

用于这些微型高电压电力供应器和x射线管的传统封装方案倾向于使用具有表面安装组件的刚性板以及金属壳体来容纳绝缘材料，最小化发射电噪声且降低电晕可能性，电晕能够随时间推移导致绝缘材料的劣化。由于金属壳与电力供应器的高电压组件的接近性，组件之间的空间必须以包括高介电击穿强度的材料填充。传统材料包含变压器油、介电流体和聚合灌注材料。这些材料通常具有400到800伏特/密耳的高电压击穿强度，从而需要很大厚度以便隔绝高电压(高达60,000伏特)。举例来说，500伏特/密耳的材料将需要最小约0.120，且通常使用100％安全裕度，从而在所有方向上导致对于电绝缘需要0.240。

另外，将x射线装置在便携式XRF仪器内定位地非常接近于与样本相互作用的组件(例如在装置“鼻端”中的将x射线射束引导到样本的组件)通常是有利的。应理解，x射线辐射为一种类型的“电离”辐射，其可能对活组织有害，且因此通常了解，便携式XRF装置建构成发射相对较低的光子能量，所述光子能量通常在短距离(例如，在x射线射束经由空气行进时)内衰减，以便使与操作XRF装置相关联的风险最小化。通常，XRF装置的在仪器鼻端的区正是在制造可由用户容易地管理且能够配合到样本驻留的小空间中的XRF装置时所关心的受约束空间。建构成用于便携式XRF仪器中的x射线装置的实例描述于标题为“在体积上有效的小型X射线系统(Volumetrically Efficient Miniature X-Ray System)”的第9,281,156号美国专利中，所述美国专利特此出于所有目的以全文引用的方式并入本文中。

因此，应了解，使x射线产生器具有高电压倍增器组件存在显著优势，所述高电压倍增器组件包括配合到便携式XRF装置的接近于待测试样本的区中的尺寸，同时提供必需的性能特性。举例来说，所述解决方案导致多功能、低成本x射线产生器，其在便携式XRF仪器中提供实验室级性能。

发明内容

描述用于产生x射线的装置的实施例，所述装置包括x射线管和电耦合到所述x射线管的高电压电力供应器，其中所述高电压电力供应器包括与第二D形电容器堆叠布置成对置关系的第一D形电容器堆叠。