[发明专利]抑制瞬态高压的电感性X射线管

说明书

本发明涉及X射线成象设备，更具体地涉及这样一种装置，它用来抑制通过该X射线成象设备的X射线管的瞬态浪涌电流，并用来减小因这种浪涌电流产生的射频幅射。

X射线成象设备包括一个真空管，此真空管具有一个阴极和在工作时发射出X射线的阳极。阴极包括钨热发射表面和聚焦表面。阴极是一个组件的一部分，这个组件包括把阴极加热到工作温度的灯丝。当在X射线管各电极之间施加电压时，热发射的电子就会穿过阴极和阳极之间的真空隙并打到阳极上，从而产生X射线。    

在X射线管工作中的一个主要问题是，由于电极表面的污染或粗糙边缘所造成的强电场梯度会在电极之间产生高压放电或电弧。这种放电(通过称作“火花”)会产生高强度的电噪声而辐射和传导，因而可能干扰X射线管附近的电子电路的工作。在严重的情况下，由火花产生的电噪声甚至会造成邻近设备中半导体器件的失效。

新制成的管子易于频繁地和持续地打火，要使其成为可用产品，就必须大大减少管内发生的打火。每一次发生打火时，形成强电场梯度的点周围的某些材料就被蒸发。作为制造工艺的一部分，通过让其打火，把电极上能够引起强电场梯度的任何外界颗粒和表面的粗糙部分蒸发掉，以便使电极表面平滑，从而“老化”新的X射线管。

“老化”工艺受到可用来使材料蒸发的能量以及把能量传递给放电电弧的方式的影响。如果传递的能量太高，处在缺陷底下的材料也会随同缺陷被蒸发，有时会形成一个放电痕，其突起的边缘尖锐得足以引起另外的打火，造成更为严重的电极侵蚀。在普通的老化过程中，供给打火的能量决定于向管子馈电的高压电缆的电压和电容量，典型地，该能量在几十焦耳的范围内。放电电流由电缆的电压和特征阻抗所决定，并且可以是1，000安培或更高。

已采取与管子的阳极串联一个限流电阻，以试图控制放电的峰值的电流。这种技术的问题在于，高压电缆中储存的能量在通过电阻放电及以电弧形式放电的分配比率上是不可能控制的。电阻与电弧是串联的，因而通过相同的电流。电弧具有双曲线型的负电阻伏—安特性，而电阻器则有正的线性电阻特性，这导致两者会以不稳定的、变动的方式分配电源电压和功率。实际加到蒸发过程中的能量往往是随机的，并且难以通过电阻来控制。

即使一个X射线管在制造过程中被适当地老化了，在成象设备中工作时该管子仍能偶尔产生这种放电。放电缩短了管子的寿命以及产生电噪声。当管子接近于它的有效寿命时，放电变得越来越频繁，并且是管子主要失效方式之一。

一种X射线成象设备，包括一个真空管，该真空管具有阴极和产生X射线束的阳极。该设备还包括一个在X射线管工作期间产生并维持一个高电压的电源。

在最佳实施例中，电源最好对管子的阳极和阴极提供独立的高压电源。X射线管由高压电缆连接到电源，一条电缆把阳极电源连接到X射线管的阳极，而另一条电缆把阴极电源连接到X射线管的阴极。独立的各电感元件把每一个电缆导体与X射线元件相连。该电感元件抑制了在打火放电过程中由阳极和阴极电缆流入X射线管的瞬态电流，并减小了因此产生的射频信号的辐射。

电感元件不仅用于老化过程中，而且在X射线管电路进入使用之后仍最好留在X射线管电路中。继续使用这些电感能够防止因强电场而吸附于电极的颗粒和尖锐的电极边缘所产生的偶然打火，避免X射线管电极的开裂和其它损坏。如果成象设备包括了这些电感元件，通常的打火便得到控制，从而延长了管子的有效工作寿命。

迄今为止，通常的可接受的实践是尽量减小与电缆串联连接的电感。这种电感与电缆的固有电容互作用而产生振铃(ringing)从而使电缆上的电压倍增。由于阳极和阴极之间的电源已经极高，达到40,000到150,000伏，这种振铃效应能够造成电缆绝缘的击穿以及与电缆相连的元件的损坏。如果存在这样的问题，可在每一个电感元件上连接一个电压限制器件来降低振铃电压。

本发明的目的在于限制击穿放电过程中流过X射线管的电流，使得X射线管能够返回到接着工作所需要的介电状态。

本发明的另一个目的是在X射线管和来自高压电源的电缆之间提供一个机构，此机构限制了储存在电缆中的能量，以防止产生数值足以损坏管子元件的高击穿电流。

本发明的再一个目的是提供一个被包括在上述机构中的元件，使得能限制由于电缆和管子组合的效应而产生的振铃电压。

本发明的再进一步的目的是抑制在X射线管中的击穿放电过程中在管内产生、由高压电源电缆传送的高频信号。

图1示出了包括了本发明的X射线成象设备的示意图；而

图2是根据本发明而作了改型的高压电源和X射线管的框图。