[发明专利]医学检测用X射线源及移动CT扫描仪

说明书

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，特别涉及一种医学检测用X射线源及移动CT扫描仪。 

背景技术

随着医学科学技术的发展，涌现出了各种各样的医用计算机断层扫描仪（Computer tomography；CT）设备。其中X射线管为一种小型医用CT设备关键部件。阴极是X射线管的核心部件，直接决定着X射线管的性能、成像的质量如分辨率和对比度，以及整机的工作效率。 

现有技术中X射线管通常是基于钨（W）丝热发射的X射线管，即采用钨（W）丝制作X射线管的阴极，其工作原理是钨（W）丝加热至其工作温度时发射电子，热发射的电子轰击阳极，从而产生X射线。 

现有技术基于钨（W）丝热发射的X射线管中至少存在如下缺点：现有的X射线管中的阴极采用的钨的电子逸出功高（φw=4.52eV），发射电流密度小，纯钨材料在2200℃时，其热发射电流密度只有0.3A/cm2。如果要想获得较大的总发射电流，通常采用提高阴极温度，但是提高阴极温度会使阴极材料的蒸发率增加，阴极材料蒸发会使钨丝变细，变细后的钨丝阴极又会使阴极温度升高，阴极蒸发加剧，从而形成恶性循环；此外，被蒸发的钨阴极材料会沉积在管壳上，形成连续或断续的钨导电薄膜，破坏了X射线管的绝缘强度，使管压降低、管子报废，降低了X射线管的寿命；同时，这种钨导电薄膜还阻挡了输出窗口的X射线强度，降低了成像灵敏度。因此现有技术的基于钨（W）丝热发射的X射线管的整体性能较差，迫切需要研究一种新型的冷阴极X射线管以代替现有基于热钨（W）丝的X射线管。 

发明内容

在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些 方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。 

本发明提供一种医学检测用X射线源及移动CT扫描仪，用以提高X射线源的整体性能，可满足医学检测等应用需求。 

一方面，本发明了提供一种医学检测用X射线源，包括： 

X射线管，包括阳极、冷阴极、栅极和管壳；所述管壳用于支撑所述阳极、冷阴极和栅极，并使得所述阳极、冷阴极和栅极的真空工作环境与外界绝缘，所述阳极接地； 

高压发生器，用于在所述冷阴极和所述栅极之间提供第一电场使所述冷阴极场发射电子，以及在所述栅极和所述阳极之间提供第二电场以加速所述冷阴极发射的电子，使之轰击所述阳极来产生X射线。 

另一方面，本发明还提供了一种移动CT扫描仪，包括如上所述的医学检测用X射线源。 

本发明提供的技术方案中X射线源采用冷阴极，并在阳极和冷阴极之间设有栅极，由于栅极的保护，大部分空气离子无法直接撞击冷阴极，因此能够降低冷阴极被辐射损伤的概率；此外，通过对栅极施加的电压控制，还可实现冷阴极发射的导通或截止控制，可以很容易实现电子束的脉冲发射，响应速度快，使用寿命长。当采用脉冲曝光成像等方式工作时，可以显著降低采样的投影角度数和辐射剂量，并能有效抑制旋转伪影，进而更好满足医学检测等实际应用需求。此外，由于采用具有栅极的冷阴极X射线管，配合高压发生器施加的电场作用，并将阳极接地，使得X射线源可以很容易实现电子束的高频脉冲发射，响应速度快，使用寿命长，安全性较高，即克服了现有热灯丝X射线源所固有的缺点，改善了X射线源的整体性能，可更好满足医学检测等实际应用需求。 

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见 地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 

图1A-图1B为本发明实施例提供的医学检测用X射线源的可选结构示意图； 

图2A-图2C为本发明实施例提供的一种可选的二极管LaB6尖锥场发射阵列的SEM照片、场发射特性； 

图3A-图3C为本发明实施例提供的一种可选的三极管LaB6尖锥场发射阵列的SEM照片、场发射特性； 

图4为本发明实施例提供的一种X射线管阳极模型示例； 

图5为本发明实施例提供的阳极最大耐受电流随钨合金片厚度变化曲线示例； 

图6为本发明实施例提供的电子束入射角（或者靶面倾角）与光子产额的关系曲线示例；