[发明专利]发射特点可调节以及磁性操控和聚焦的具有平面发射器的X射线管

说明书

背景技术

X射线管用于多种工业和医疗应用。例如，X射线管用于医学诊断检查、治疗性放射学、半导体制造和材料分析。不管如何应用，大多数x射线管以类似的方式操作。通过对阴极施加电流以使通过热电子发射从阴极发射电子而在x射线管中产生属于高频电磁辐射的X射线。电子朝向阳极加速，然后撞击到阳极上。阴极和阳极之间的距离通常被称为投射长度(throw length)。当电子撞击到阳极上时，电子可以与阳极碰撞，以产生x射线。其中电子与其碰撞的阳极上的区域通常被称为焦斑。

X射线可以通过可能在电子与阳极的碰撞期间发生的至少两个机构来产生。第一x射线产生机构被称为x射线荧光或特点x射线生成。当与阳极的材料碰撞的电子的能量足以将阳极的轨道电子敲出内部电子壳层时，出现x射线荧光。外部电子壳层中的阳极的其它电子填补留在内部电子壳层的空缺。作为从外部电子壳层到内部电子壳层移动的阳极的电子的结果，产生特定频率的X射线。第二x射线产生机构被称为轫致辐射(Bremsstrahlung)。在轫致辐射中，当通过阳极的核子偏转时，从阴极发射的电子减速。减速的电子失去动能，从而产生x射线。在轫致辐射中产生的x射线具有频谱。然后，通过轫致辐射或x射线荧光产生的x射线可以离开x射线管以用于上文所提及的应用中的一个或多个应用。

在某些应用中，可能有益于延长x射线管的投射长度。投射长度是从阴极电子发射器到阳极表面的距离。例如，长投射长度可能导致反离子轰击降低和阳极材料蒸发回到阴极上。尽管投射长度长的x射线管可以在某些应用中有益，但是长投射长度也可能存在困 难。例如，因为投射长度被延长，所以朝向阳极加速通过投射长度的电子往往变得在阳极上产生不可接受的焦斑的更少层流。还受影响的是根据大小、形状和/或位置朝向阳极靶正确聚焦和/或定位电子束，从而再次产生很不理想的焦斑的能力。当焦斑不可接受时，可能难于产生有用的x射线图像。

本文中所要求保护的主题不限于解决任何缺点或仅在诸如上文所描述的那些的环境中操作的实施例。相反，提供该背景技术仅用来说明其中可以实践本文中所描述的一些实施例的一个示例性技术领域。

发明内容

所公开的实施例通过经由改善的电子发射特点提高x射线图像质量和/或通过提供阳极靶上的焦斑大小和位置的改善控制来解决这些问题和其它问题。这有助于增加空间分辨率或减少所得图像的伪影。

在一个实施例中，电子发射器可以包括多个细长横档，其从平面中的第一发射器端到第二发射器端端与端相连在一起以形成平面图案，每个细长横档具有横档宽度尺寸；多个角部，其中，每个细长横档通过多个角部的一个角部连接到另一细长横档，每个角部在多个细长横档中的连接的细长横档之间具有角部顶点和相对的角部最低点；多个细长横档中的相邻非连接的细长横档之间的第一间隙，其中，第一间隙从第一发射器端向中间横档延伸；多个细长横档中的相邻非连接的细长横档之间的第二间隙，其中，第二间隙从第二发射器端向中间横档延伸，其中，第一间隙与第二间隙不相交；和一个或多个切口，其在角部顶点和角部最低点之间的一个或多个角部处、或在角部最低点处的多个角部中的一个或多个角部处。

在一个实施例中，一种设计电子发射器的方法可以包括：确定来自电子发射器的电子发射的所期望的横截面轮廓(profile)，其中，电子发射器的参数可以被输入到计算机中；确定用于发射所期望的 横截面轮廓的电子发射器的所期望的温度轮廓；和通过产生所期望的温度轮廓的电子发射器来确定用于所限定的电流的所期望的发射器尺寸，其可以通过根据由用户输入的指令在计算机上运行的模拟来确定。发射器尺寸可以包括每个横档宽度尺寸、每个第一间隙段尺寸、每个第二间隙段尺寸和每个幅材(web)尺寸。电子发射器可以包括：多个细长横档，其在角部端与端相连在一起，每个角部具有角部顶点和相对的角部最低点，每个细长横档具有横档宽度尺寸；从第一发射器端到中间横档的相邻非连接的细长横档之间的第一间隙，该第一间隙包括多个第一间隙段，每个第一间隙段具有第一间隙段宽度；从第二发射器端到中间横档的相邻非连接的细长横档之间的第二间隙，第二间隙包括多个第二间隙段，每个第二间隙段具有第二间隙段宽度；和角部顶点和角部最低点之间的每个角部的一个或多个本体部分一起限定用于每个角部的幅材尺寸。