專利名稱:放射線產(chǎn)生裝置和放射線成像系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可用電子照射靶子以產(chǎn)生放射線并且可被用于X射線圖像捕獲操作中的放射線產(chǎn)生裝置。并且，本發(fā)明涉及包括放射線產(chǎn)生裝置的放射線成像系統(tǒng)。
背景技術(shù)
一般可被用作放射源的放射線產(chǎn)生裝置包括可發(fā)射電子的電子發(fā)射源和導(dǎo)致產(chǎn)生的電子碰撞由具有大原子序號的材料(例如，鎢)制成的靶子以產(chǎn)生放射線的放射線產(chǎn)生機構(gòu)。從靶子產(chǎn)生的放射線沿所有方向傳播。因此，設(shè)置屏蔽部件以屏蔽不可用于圖像捕獲操作的不必要的放射線。但是，如果放射線產(chǎn)生裝置被配置為包括由屏蔽部件包圍的放射線管，那么難以實現(xiàn)放射線產(chǎn)生裝置的小型化。
作為常規(guī)的能夠?qū)崿F(xiàn)放射線產(chǎn)生裝置的小型化的方法，配置放射線產(chǎn)生裝置以使其包括透射型靶子是有用的，原因是可以減少用于屏蔽不必要的放射線的屏蔽材料(例如，鉛)的量。例如，日本專利申請公開No. 2007-265981討論了在透射型的靶子的兩側(cè)設(shè)置第二屏蔽部件(即，后部屏蔽部件)和第一屏蔽部件(即，前部屏蔽部件)的結(jié)構(gòu)。根據(jù)在日本專利申請公開No. 2007-265981中討論的結(jié)構(gòu)，電子束穿過第二屏蔽部件的孔徑，并與靶子碰撞以產(chǎn)生沿所有方向行進的放射線。第二屏蔽部件可屏蔽從靶子向電子發(fā)射源發(fā)射的放射線。在從靶子產(chǎn)生并沿與電子發(fā)射源的方向相反的方向行進的放射線中，可從第一屏蔽部件的孔徑提取用于圖像捕獲操作中的放射線。第一屏蔽部件可屏蔽不必要的放射線。第一屏蔽部件和第二屏蔽部件在功能上可用作能夠釋放從靶子產(chǎn)生的熱的手段。
并且，作為能夠?qū)崿F(xiàn)放射線產(chǎn)生裝置的小型化的另一常規(guī)方法，增加放射線的產(chǎn)生效率以便用更少的電流量提取希望的量的放射線是有用的。在該方法中，常規(guī)上已知到達靶子的電子的約一半變?yōu)榉瓷潆娮硬⑶覠o助于放射線的產(chǎn)生。因此，常規(guī)上討論了能夠有效地重新使用反射電子的方法。另一方面，常規(guī)上已知反射電子可從焦點以外的部分引起放射線的產(chǎn)生，并可使放射線管的構(gòu)成部件帶電。為了解決上述的問題并提高放射線的產(chǎn)生效率，在日本專利申請公開No. H9-171788中討論的常規(guī)技術(shù)使用具有被配置為形成隨著到電子發(fā)射源的距離的增加而直徑減小的孔徑，以向透射型靶子引導(dǎo)反射電子的溝道的電子反射部件。
引文列表
專利文獻
PTL I :日本專利申請公開 No. 2007-265981
PTL 2 :日本專利申請公開No. H9-171788
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題
根據(jù)在日本專利申請公開No. 2007-265981中公開的技術(shù)，如果第二屏蔽部件的孔徑的尺寸等于或接近電子束的直徑，那么當(dāng)電子束與第二屏蔽部件碰撞時，從靶子產(chǎn)生的放射線可沿向后的方向行進。因此，第二屏蔽部件的孔徑的尺寸需要充分地比電子束的直徑大。作為結(jié)果，靶子的電子束照射區(qū)域與第二屏蔽部件之間的距離相對較長。并且，第一屏蔽部件的孔徑的尺寸被設(shè)為等于第二屏蔽部件的孔徑的尺寸。并且，當(dāng)從電子發(fā)射源側(cè)觀察第一屏蔽部件與第二屏蔽部件時，第一屏蔽部件與第二屏蔽部件被定位為使得第一屏蔽部件的孔徑與第二屏蔽部件的孔徑重疊。因此，靶子的電子束照射區(qū)域與第一屏蔽部件之間的距離相對較長。換句話說，從靶子的電子束照射區(qū)域向各屏蔽部件的熱傳導(dǎo)延遲。因此，從靶子產(chǎn)生的熱不能被迅速地釋放，并且，如果電子束的照射條件劇烈，那么靶子會受損。
根據(jù)在日本專利申請公開NO.H9-171788中討論的技術(shù)，由于沒有考慮基于被靶子反射的電子的重新使用的放射線的產(chǎn)生，因此能量效率不足。
問題的解決方案
本發(fā)明涉及能夠在不損傷靶子的情況下實現(xiàn)裝置體的小型化的放射線產(chǎn)生裝置、 和包括該放射線產(chǎn)生裝置的放射線成像系統(tǒng)。
并且，本發(fā)明涉及可提高能量效率和放射線的產(chǎn)生效率并可進一步實現(xiàn)裝置體的小型化的放射線產(chǎn)生裝置、和包括該放射線產(chǎn)生裝置的放射線成像系統(tǒng)。
根據(jù)第一發(fā)明的第一方面，一種放射線產(chǎn)生裝置包括電子發(fā)射源；被設(shè)置為面對電子發(fā)射源并被配置為通過被從電子發(fā)射源發(fā)射的電子照射而產(chǎn)生放射線的靶子；和被配置為屏蔽從靶子發(fā)射的放射線的屏蔽部件，其中，屏蔽部件包含分別包含孔徑的第一屏蔽部件和第二屏蔽部件，第二屏蔽部件、靶子和第一屏蔽部件從與電子發(fā)射源相鄰的一側(cè)被按該順序依次設(shè)置，孔徑面對電子發(fā)射源，并且從靶子的最大放射強度部分到第一屏蔽部件的最短距離比從靶子的最大放射強度部分到第二屏蔽部件的最短距離短。
根據(jù)第一發(fā)明的第二方面，一種放射線產(chǎn)生裝置包括電子發(fā)射源；被設(shè)置為面對電子發(fā)射源并被配置為通過被從電子發(fā)射源發(fā)射的電子照射而產(chǎn)生放射線的靶子；和被配置為屏蔽從靶子發(fā)射的放射線的屏蔽部件，其中，屏蔽部件包含分別包含孔徑的第一屏蔽部件和第二屏蔽部件，第二屏蔽部件、靶子和第一屏蔽部件從與電子發(fā)射源相鄰的一側(cè)被按順序依次設(shè)置，孔徑面對電子發(fā)射源，并且從第二屏蔽部件的靶子側(cè)的孔徑邊緣的形狀的質(zhì)心到第一屏蔽部件的最短距離比從第二屏蔽部件的靶子側(cè)的孔徑邊緣的形狀的質(zhì)心到第二屏蔽部件的最短距離短。
根據(jù)第二發(fā)明的第一方面，一種放射線產(chǎn)生裝置包括電子發(fā)射源；被配置為從接收從電子發(fā)射源發(fā)射的電子的入射表面產(chǎn)生電子的反射電子并從面對入射表面的另一表面發(fā)射放射線的靶子；和被配置為如果反射電子與電子反射部件碰撞則向著靶子反射反射電子的電子反射部件。
根據(jù)第二發(fā)明的第二方面，一種放射線產(chǎn)生裝置包括電子發(fā)射源；被配置為從接收從電子發(fā)射源發(fā)射的電子的入射表面產(chǎn)生電子的反射電子并從面對入射表面的另一表面發(fā)射放射線的靶子；與入射表面接合、具有孔徑并被配置為通過上表面調(diào)節(jié)靶子的電子入射區(qū)域的放射線屏蔽部件，所述孔徑具有截錐形和位于靶子的入射表面上的上表面；和被配置為如果反射電子與電子反射部件碰撞則向著靶子反射反射電子的電子反射部件。
本發(fā)明的有利效果
根據(jù)第一發(fā)明，當(dāng)電子束與靶子碰撞時產(chǎn)生的熱可被迅速釋放到第一屏蔽部件。熱可隨后被釋放到第二屏蔽部件。因此，可有效地釋放產(chǎn)生的熱，并且可以減少靶子的熱負(fù)載。因此，可以實現(xiàn)耐熱性優(yōu)異并且不損傷靶子的放射線產(chǎn)生裝置。并且，如果對于放射線產(chǎn)生裝置使用透射型的靶子，那么可以實現(xiàn)放射線產(chǎn)生裝置的小型化。
根據(jù)第二發(fā)明，由于在從其上產(chǎn)生放射線的靶子產(chǎn)生反射電子之后重新向著靶子適當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)反射電子，因此可以提高放射線的產(chǎn)生效率。因此，根據(jù)第二發(fā)明的放射線產(chǎn)生裝置，由于獲得預(yù)定劑量的放射線所需要的電流量相對較少，因此可降低靶子的熱負(fù)載。因此，可以實現(xiàn)能量效率和放射線產(chǎn)生效率優(yōu)異的放射線產(chǎn)生裝置。并且，如果對于放射線產(chǎn)生裝置使用透射型靶子，那么可實現(xiàn)放射線產(chǎn)生裝置的小型化。
參照附圖閱讀示例性實施例的以下的詳細(xì)的說明，本發(fā)明的其它特征和方面將變
得明顯。
包含于說明書中并構(gòu)成其一部分的附圖示出本發(fā)明的示例性實施例、特征和方面，并與說明一起用于解釋本發(fā)明的原理。
圖I示出根據(jù)第一發(fā)明的第一示例性實施例的放射線產(chǎn)生裝置的斷面配置。
圖2示出根據(jù)第一發(fā)明的第一示例性實施例的陽極的斷面配置。
圖3示出根據(jù)第一發(fā)明的放射線的焦點與第一屏蔽部件之間的位置關(guān)系。
圖4A示出根據(jù)第一發(fā)明的靶子上的放射強度分布的例子。
圖4B示出根據(jù)第一發(fā)明的靶子上的放射強度分布的例子。
圖5示出根據(jù)第一發(fā)明的第二示例性實施例的放射線產(chǎn)生裝置的斷面配置。
圖6示出根據(jù)第一發(fā)明的第三示例性實施例的陽極的斷面配置。
圖7示出根據(jù)第一發(fā)明的第四示例性實施例的陽極的斷面配置。
圖8示出根據(jù)第一發(fā)明的第五示例性實施例的放射線產(chǎn)生裝置的斷面配置。
圖9示出根據(jù)第一發(fā)明的包括放射線產(chǎn)生裝置的放射線成像系統(tǒng)的示例性配置。
圖10示出根據(jù)第二發(fā)明的放射線產(chǎn)生裝置的斷面配置。
圖11示出根據(jù)第二發(fā)明的第一示例性實施例和第二示例性實施例的陽極的斷面配置。
圖12示出根據(jù)第二發(fā)明的第三示例性實施例的陽極的斷面配置。
具體實施方式
以下參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的各種示例性實施例、特征和方面。
第一發(fā)明的示例性實施例
以下參照附圖描述根據(jù)第一發(fā)明的示例性實施例的示例性的放射線產(chǎn)生裝置。但是，在以下的示例性實施例中描述的構(gòu)成部件的材料、尺寸、形狀和相對布局僅是例子，并且，其意圖不在于嚴(yán)密地解釋發(fā)明的范圍，除非它們被具體提到。
第一示例性實施例
以下描述根據(jù)第一發(fā)明的第一示例性實施例的放射線產(chǎn)生裝置的示例性配置。圖I是示出根據(jù)本示例性實施例的放射線產(chǎn)生裝置的示例性配置的斷面圖。
根據(jù)本示例性實施例的放射線產(chǎn)生裝置包括電子發(fā)射源I、靶子16和屏蔽部件。靶子16被設(shè)置為面對電子發(fā)射源I并且通過被從電子發(fā)射源I發(fā)射的電子照射而產(chǎn)生放射線。屏蔽部件可屏蔽從靶子16發(fā)射的放射線。靶子16和包含第一屏蔽部件20和第二屏蔽部件21的屏蔽部件共同構(gòu)成陽極7。在根據(jù)本示例性實施例的示例性的放射線產(chǎn)生裝置中，電子發(fā)射源I、靶子16和屏蔽部件被設(shè)置在外殼8內(nèi)(S卩，在真空室中)。如圖I所示，作為可用從電子發(fā)射源I發(fā)射的電子照射靶子16的機構(gòu)，可設(shè)置加熱器3、柵電極4、柵電極支撐部件5和聚焦電極6。
電子發(fā)射源I可發(fā)射電子。冷陰極或熱陰極可被用作電子發(fā)射源I的陰極。但是，當(dāng)在放射線產(chǎn)生裝置中加入電子發(fā)射源時，希望使用浸潰陰極(熱陰極)，原因是，這樣即使在真空度相對較高的環(huán)境中也可穩(wěn)定地提取大的電流。電子發(fā)射源I與絕緣部件2 —體化。
加熱器3位于陰極的附近。當(dāng)向加熱器3供給電 力時，陰極的溫度上升，并且從陰極發(fā)射電子。
柵電極4是施加預(yù)定的電壓以將從電子發(fā)射源I (即，陰極)產(chǎn)生的電子提取到真空中的電極。柵電極4和電子發(fā)射源I以預(yù)定的距離相互分開。為了實現(xiàn)上述布局，絕緣部件2與電子發(fā)射源I 一體化，并且被定位為鄰接?xùn)烹姌O支撐部件5。由于柵電極支撐部件5的介入，柵電極4通過預(yù)定的間隙(例如，幾百微米)與陰極分開。柵電極4具有可考慮陰極的附近的排氣通導(dǎo)以使電流有效地到達靶子而被確定的形狀、膛徑和孔徑比。例如，可以使用具有約50微米的導(dǎo)線直徑的鎢網(wǎng)以形成柵電極4。
聚焦電極6被設(shè)置為控制柵電極4從陰極提取電子時的靶子平面上的電子束的焦點直徑。焦點直徑確定靶子平面上的圓形聚焦區(qū)域。常見的是向聚焦電極6施加幾百伏到幾千伏的電壓以調(diào)整焦點直徑。作為替代方案，如果可通過向柵電極支撐部件5施加預(yù)定的電壓實現(xiàn)能夠聚焦電子束的適當(dāng)?shù)耐哥R效果，那么聚焦電極6可被省略。
如上所述，陽極7包含靶子16和屏蔽部件。屏蔽部件具有孔徑，并包含第一屏蔽部件20和第二屏蔽部件21。從電子發(fā)射源側(cè)按以下順序依次設(shè)置第二屏蔽部件21、靶子16和第一屏蔽部件20。各屏蔽部件的孔徑面對電子發(fā)射源I?？上虬凶?6施加30kV 150kV的電壓。當(dāng)通過電子發(fā)射源I產(chǎn)生電子束22時，通過柵電極4提取電子束22。然后，電子束22通過聚焦電極6被引向靶子16的電子束照射區(qū)域，并且通過施加到靶子16的電壓而被加速。然后，當(dāng)電子束22與靶子16碰撞時產(chǎn)生放射線25。電子發(fā)射源I的位置和驅(qū)動條件可被控制以使電子束照射區(qū)域(即，焦點區(qū)域)與靶子16的中心部分一致。因此，焦點可位于靶子16的中心部分上。從靶子16產(chǎn)生的放射線可通過放射透過窗口 9被提取到外殼8的外面，并且可被用于圖像捕獲操作。
參照圖2更詳細(xì)地描述協(xié)作地構(gòu)成陽極7的靶子16、第一屏蔽部件20和第二屏蔽部件21。圖2是示出根據(jù)本示例性實施例的陽極7的示例性配置的斷面圖。
靶子16僅包含靶子膜17。通常，具有大于等于26的原子序號的金屬材料可被用于構(gòu)成靶子16。例如，可優(yōu)選使用導(dǎo)熱性優(yōu)異并具有較大比熱的材料。例如，可優(yōu)選使用使用諸如鎢、鑰、鉻、銅、鈷、鐵、銠或錸或它們的合金材料的金屬材料的薄膜作為靶子16的材料，原因是，這樣從靶子16的電子束照射區(qū)域產(chǎn)生的熱可被迅速傳導(dǎo)到第一屏蔽部件20的整個區(qū)域。產(chǎn)生的放射線需要透過靶子膜17。因此，靶子膜17的膜厚在I微米 15微米的范圍內(nèi)，盡管由于電子束穿透深度(即，放射產(chǎn)生區(qū)域)一般依賴于加速電壓所以靶子膜17的最佳厚度是可變的。[0050]第一屏蔽部件20具有在來自靶子16的放射線沿向前方向(即，以離開電子發(fā)射源側(cè)的方式)行進的情況下通過其孔徑提取放射線的必要部分并屏蔽其余的不必要的放射線的功能。可以使用能夠屏蔽在30kV 150kV的電壓下產(chǎn)生的放射線的任何材料作為形成第一屏蔽部件20的材料。希望被用作第一屏蔽部件20的材料具有更高的放射吸收率并具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性。更優(yōu)選地，如果靶子16由鎢制成，那么希望使用包含鎢、鉭或它們的合金的材料形成第一屏蔽部件20。如果靶子16由鑰制成，那么希望使用包含鎢、鉭、鑰、鋯或鈮的材料以形成第一屏蔽部件20。
第一屏蔽部件20的孔徑形狀可以是圓形或矩形。第一屏蔽部件20的孔徑的尺寸需要足夠大以提取必要量的放射線。如果孔徑形狀為圓形，那么孔徑的優(yōu)選直徑在0. Imm 3mm的范圍內(nèi)。如果孔徑形狀為矩形形狀，那么希望矩形孔徑的一個邊在0. Imm 3_的范圍內(nèi)。當(dāng)孔徑尺寸小于等于0. Imm時，可實質(zhì)上用于圖像捕獲操作的放射線的量變少。當(dāng)孔徑尺寸大于等于3mm時，可實質(zhì)上釋放到第一屏蔽部件20的熱量變少。
并且，希望第一屏蔽部件20的孔徑隨著到電子發(fā)射源側(cè)的距離增加而逐漸擴大。更具體而言，希望第一屏蔽部件20的孔徑從靶子側(cè)的孔徑邊緣20a向著靶子相對側(cè)的孔徑邊緣20b逐漸擴大。靶子側(cè)孔徑邊緣20a變窄有效在于從靶子16產(chǎn)生的熱可如下面描述的那樣迅速釋放到第一屏蔽部件20。并且，靶子相對側(cè)的孔徑邊緣20b變寬有效在于更寬的放射線的照射區(qū)域在圖像捕獲操作中可用。
第一屏蔽部件具有可確保能夠充分地將產(chǎn)生的放射減少到安全水平的屏蔽效果的厚度20c。厚度20c的適當(dāng)?shù)某叽缈筛鶕?jù)要產(chǎn)生的放射線的能量水平而改變。例如，如果要產(chǎn)生的放射線的能量水平在30keV 150keV的范圍內(nèi)，那么即使當(dāng)?shù)谝黄帘尾考?0由鎢(為具有大的屏蔽效果的材料)制成時，需要的厚度20c的尺寸也至少在Imm 3mm范圍內(nèi)。從充分屏蔽放射線的觀點，希望第一屏蔽部件20的厚度大于3mm。并且，從熱容、成本和重量的觀點，希望第一屏蔽部件20的厚度在3mm IOmm的范圍內(nèi)。
第二屏蔽部件21具有能夠屏蔽從靶子16沿向后方向(即，向電子發(fā)射源側(cè))行進的放射線的功能和能夠引導(dǎo)電子束22以使其穿過孔徑并到達靶子16的功能。但是，穿過了第二屏蔽部件21的孔徑21a并沿與電子發(fā)射源側(cè)相反的方向行進的放射線不能被屏蔽。因此，設(shè)置獨立的屏蔽裝置是有用的?？捎糜谛纬傻诙帘尾考?1的材料與第一屏蔽部件20類似。第一屏蔽部件20的材料可與第二屏蔽部件21的材料相同或不同。
第二屏蔽部件21的孔徑21a需要足夠大以使得至少電子束22能夠穿過孔徑21a。如果第二屏蔽部件21的孔徑21a的尺寸大于或非常接近電子束22的直徑，那么電子束22的至少一部分與第二屏蔽部件21的電子發(fā)射源側(cè)21b碰撞。第二屏蔽部件21的電子發(fā)射源側(cè)21b的照射區(qū)域產(chǎn)生放射線。作為結(jié)果，第二屏蔽部件21的屏蔽功能變得極小。因此，第二屏蔽部件21的孔徑21a的所需尺寸足夠大以使得至少電子束22能夠穿過孔徑21a并防止電子束22的一部分與第二屏蔽部件21的電子發(fā)射源側(cè)21b碰撞。由于電子束22的聚焦?fàn)顟B(tài)根據(jù)電子發(fā)射源的類型或聚焦電極的類型可改變，因此第二屏蔽部件21的孔徑21a的希望的尺寸不是固定值。希望使從靶子16的電子束照射區(qū)域到第二屏蔽部件21的距離近似大于或等于1_。
希望第二屏蔽部件21的孔徑21a具有圓形形狀或規(guī)則多邊形形狀。一般地，電子束22的斷面形狀是圓形或矩形。因此，具有上述形狀的孔徑21a是有用的，原因是，這樣可以在靶子16的電子束照射區(qū)域與第二屏蔽部件21之間保持恒定的距離。
與第一屏蔽部件20的厚度20c類似，獲得第二屏蔽部件21的希望的厚度是可行的。但是，第二屏蔽部件21的厚度不需要與第一屏蔽部件20的厚度20c相同。但是，為了充分地屏蔽放射線，與第一屏蔽部件20的厚度20c類似，希望第二屏蔽部件21的厚度在3mm 10mm的范圍內(nèi)。
在本示例性實施例中，如果對于上述的由靶子16、第一屏蔽部件20和第二屏蔽部件21構(gòu)成的陽極7使用以下的兩個配置中的任一個，那么可獲得第一發(fā)明的效果。
可用于陽極7的第一配置的特征在于，從靶子16的最大放射強度部分到第一屏蔽部件20的最短距離比從靶子16的最大放射強度部分到第二屏蔽部件21的最短距離短。以下是希望使用上述用于陽極7的第一配置的原因。
如果電子束22與靶子16碰撞，那么靶子16的電子束照射區(qū)域產(chǎn)生放射線25。從電子束照射區(qū)域產(chǎn)生熱，并且靶子16的溫度升高。溫度趨于在產(chǎn)生的放射線的強度較高(即，放射的量較大)的部分大大升高。更具體而言，溫度變得最高的部分與放射強度被最大化的部分一致。根據(jù)上述第一配置，與第二屏蔽部件21相比，第一屏蔽部件20的位置更接近最大放射強度部分。因此，來自靶子16的最高溫度部分的熱可被更迅速地釋放。首先，熱可被傳導(dǎo)到第一屏蔽部件20，并接著被進一步傳導(dǎo)到第二屏蔽部件21。因此，上述用于陽極7的第一配置可在不損傷靶子16的情況下有效地從靶子16釋放熱?？梢允褂贸Ｒ?guī)的技術(shù)來測量放射線的強度。
可用于陽極7的第二配置的特征在于，從第二屏蔽部件21的靶子側(cè)孔徑邊緣的形狀的質(zhì)心到第一屏蔽部件20的最短距離比從第二屏蔽部件21的靶子側(cè)孔徑邊緣的形狀的質(zhì)心到第二屏蔽部件21的最短距離短。以下是希望使用上述的用于陽極7的第一配置的原因。
圖2是示出使用上述第二配置的陽極7的斷面圖。在圖2中，線段A1-A2代表靶子16的電子束照射區(qū)域的斷面，點A代表靶子16的電子束照射區(qū)域的中心。電子束22的中心22a與靶子16的電子束照射區(qū)域的中心點A碰撞。當(dāng)從電子發(fā)射源側(cè)觀察時，靶子16的電子束照射區(qū)域的中心點A與第二屏蔽部件21的靶子側(cè)孔徑邊緣的形狀的質(zhì)心一致。上述設(shè)計對于導(dǎo)致入射電子束22確信地到達靶子16并提取需要的量的放射線25是有用的。第二屏蔽部件21的點B代表到點A的距離最短的部分。第一屏蔽部件20的點C代表到點A的距離最短的點。距離A-C比距離A-B短。并且，靶子16的電子束照射區(qū)域的中心點A通常是放射線強度最大化并且溫度變得最高的部分。如上所述，根據(jù)上述第二配置，第一屏蔽部件20的位置更接近第二屏蔽部件21的靶子側(cè)孔徑邊緣的形狀的質(zhì)心，即靶子16的電子束照射區(qū)域的中心點A。因此，可迅速地從靶子16的最高溫度部分釋放熱。首先，熱可被傳導(dǎo)到第一屏蔽部件20，并然后進一步被傳導(dǎo)到第二屏蔽部件21。因此，上述的用于陽極7的第一配置可在不損傷靶子16的情況下有效地從靶子16釋放熱。
并且，根據(jù)上述的第二配置，第一屏蔽部件20的靶子側(cè)孔徑邊緣20a的形狀可被配置為當(dāng)從電子發(fā)射源側(cè)觀察時包含于第二屏蔽部件21的靶子側(cè)孔徑邊緣的形狀中。在這種情況下，熱可迅速地從靶子16的最高溫度部分被傳導(dǎo)到第一屏蔽部件20的靶子側(cè)孔徑邊緣20a的整個周邊。因此，希望上述配置，原因是這樣可以有效地釋放熱。
并且，根據(jù)上述的第二配置，當(dāng)從電子發(fā)射源側(cè)觀察時，第一屏蔽部件20的靶子側(cè)孔徑邊緣20a的形狀的質(zhì)心可被配置為與第二屏蔽部件21的靶子側(cè)孔徑邊緣的形狀的質(zhì)心一致。在這種情況下，可確信地提取所需的量的放射線。上述的配置適于上述的布置，其中第一屏蔽部件20的靶子側(cè)孔徑邊緣20a的形狀被配置為當(dāng)從電子發(fā)射源側(cè)觀察時包含于第二屏蔽部件21的靶子側(cè)孔徑邊緣的形狀中。
可以使用具有針孔的放射傳感器以測量靶子16的電子束照射區(qū)域與第一屏蔽部件20之間的位置關(guān)系。圖3示出可通過放射傳感器測量的、放射線的焦點與第一屏蔽部件20之間的示例性位置關(guān)系。在圖3中，中央的圓24代表從靶子16發(fā)射的放射線的焦點，而外面的圓23代表第一屏蔽部件20的孔徑。沒有放射線可從中央的圓24與外面的圓23之間的區(qū)域產(chǎn)生。如果在改變電子發(fā)射源I與聚焦電極6的條件的同時增加電子束22的直徑，那么中央的圓24的尺寸變大并且達到可與外面的圓23相當(dāng)?shù)某叽?。該方法可被用于確定靶子16的電子束照射區(qū)域與第一屏蔽部件20之間的位置關(guān)系。由于第一屏蔽部件20與第二屏蔽部件21之間的位置關(guān)系是明顯的，因此，可以獲得靶子16的電子束照射區(qū)域與 第一屏蔽部件20之間的位置關(guān)系。
可通過測量靶子16上的放射線強度分布來定義放射線的焦點。圖4A和圖4B示出可通過使用常規(guī)的技術(shù)測量的靶子16上的放射強度分布的例子。圖4A示出在兩個部分上將放射強度最大化的放射強度分布的例子。圖4B示出僅在一個部分上將放射強度最大化的放射強度分布的另一例子。在任意的情況下，當(dāng)最大強度為100%時，放射強度大于等于5%的區(qū)域可被定義為焦點。在圖4A所示的例子中，與強度被最大化(100%)的兩個部分之間的最小值對應(yīng)的位置可被定義為焦點的中心。在圖4B所示的例子中，強度被最大化(100%)的位置可被定義為焦點的中心。
可以使用銅焊、機械壓制和螺紋緊固以將第一屏蔽部件20、靶子16和第二屏蔽部件21連接在一起。
第二示例性實施例
以下描述根據(jù)第一發(fā)明的第二示例性實施例的放射線產(chǎn)生裝置的配置。圖5是示出根據(jù)本示例性實施例的放射線產(chǎn)生裝置的示例性配置的斷面圖。
如圖5所示，除了靶子16用作真空密封部件和放射提取窗口并且第一屏蔽部件20的至少一部分保持與冷卻介質(zhì)(未示出)接觸以外，根據(jù)本示例性實施例的放射線產(chǎn)生裝置與在第一發(fā)明的第一示例性實施例中描述的放射線產(chǎn)生裝置類似。雖然圖5所示的配置不包含加熱器、柵電極、柵電極支持部件和聚焦電極，但是放射線產(chǎn)生裝置可包含圖I所示的加熱器3、柵電極4、柵電極支撐部件5和聚焦電極6。各構(gòu)成部件與在第一發(fā)明的第一不例性實施例中描述的構(gòu)成部件類似，并因此不重復(fù)其描述。
在本示例性實施例中，與第一發(fā)明的第一示例性實施例類似，從靶子16的電子束照射區(qū)域產(chǎn)生的熱可被迅速傳導(dǎo)到第一屏蔽部件20。由于第一屏蔽部件20的至少一部分保持與冷卻介質(zhì)接觸，因此傳導(dǎo)到第一屏蔽部件20的熱可進一步從第一屏蔽部件20被傳導(dǎo)到冷卻介質(zhì)。因此，位置與第一屏蔽部件20接觸的冷卻介質(zhì)可增強熱釋放效果。并且，由于靶子16也保持與冷卻介質(zhì)接觸，因此從靶子16的電子束照射區(qū)域產(chǎn)生的熱可從與靶子16的電子束照射區(qū)域相對的另一側(cè)(即，保持與冷卻介質(zhì)接觸的表面)被傳導(dǎo)到冷卻介質(zhì)。因此，可進一步提高熱釋放效果?？諝夂碗姎饨^緣油是冷卻介質(zhì)的優(yōu)選的例子。空氣和電氣絕緣油的熱傳導(dǎo)性比第一屏蔽部件20和第二屏蔽部件21差。但是，與上述的靶子16和第一屏蔽部件20如在第一發(fā)明的第一不例性實施例中描述的那樣被放置于真空室中的情況相比，基于空氣和電氣絕緣油的對流的熱釋放效果是可用的。因此，與第一發(fā)明的第一示例性實施例相比，根據(jù)本示例性實施例的放射線產(chǎn)生裝置可更有效地冷卻靶子16。
除了熱連接以外，可以使用銅焊或激光焊接以將靶子16與第一屏蔽部件20連接在一起以適當(dāng)?shù)乇３终婵铡?br>第三示例性實施例
以下更詳細(xì)地描述根據(jù)第一發(fā)明的第三示例性實施例的陽極7的例子。圖6是示出根據(jù)第三示例性實施例的陽極7的示例性配置的斷面圖。
根據(jù)本示例性實施例的放射線產(chǎn)生裝置的特征在于，如圖6所示，靶子16包含透射性基板18和靶子膜17。透射性基板18是可透過放射線的部件。靶子膜17被設(shè)置在透射性基板18的電子發(fā)射源側(cè)。如果包含在功能上可用作可透過放射線的透射性基板18和 被設(shè)置在透射性基板18的電子發(fā)射源側(cè)的靶子膜17的部件，那么可以使用任何其它類型的靶子16。圖6所示的其余部件與在第一發(fā)明的第一示例性實施例中描述的那些類似，并因此不重復(fù)其描述。
為了使得放射線能夠穿過靶子膜17，靶子膜17的希望的厚度小于等于15微米。但是，如果如第一發(fā)明的第一示例性實施例或第二示例性實施例中描述的那樣不設(shè)置透射性基板18，那么，由于在靶子膜17具有上述的厚度時可獲得的熱容不足，因此靶子膜17的溫度變高并且可熔融。因此，難以輸入大量的能量。特別地，如果僅使用靶子膜17以密封真空室，那么靶子膜17可破壞。從上述的原因，設(shè)置透射性基板18對于輸入大量的能量是有用的。
透射性基板18不僅需要在放射透射率上而且需要在熱導(dǎo)率上是優(yōu)異的。進一步要求透射性基板18具有足以密封真空室的剛性。例如，可以使用包含金剛石、氮化硅、碳化硅、碳化鋁、氮化鋁、石墨或鈹?shù)牟考詷?gòu)成透射性基板18。更具體而言，使用包含金剛石、氮化鋁或氮化硅的透射性基板是優(yōu)選的，原因是其放射透射率比鋁小并且其熱導(dǎo)率比鎢大。只要可滿足上述的功能，透射性基板18可以具有任意的厚度。雖然對于各材料設(shè)定最佳厚度是有用的，但是透射性基板18的希望的厚度在0. Imm 2mm的范圍內(nèi)。特別地，與其它的材料相比，金剛石具有極其優(yōu)異的熱導(dǎo)率和放射透射率，并進一步具有足以密封真空室的剛度。
可以按以下的方式制造根據(jù)本示例性實施例的靶子16。例如，可通過將靶子材料濺射或蒸鍍到透射性基板18上來獲得靶子膜17。作為替代方案，可通過軋制或研磨靶子材料事先制造具有預(yù)定的厚度的靶子膜17。然后，靶子膜17可通過在高壓和高溫環(huán)境中執(zhí)行的擴散接合與透射性基板18 —體化。
并且，根據(jù)本示例性實施例的靶子16可被應(yīng)用于在第一發(fā)明的第一示例性實施例或第二示例性實施例中描述的放射線產(chǎn)生裝置。特別地，當(dāng)對于第一發(fā)明的第二示例性實施例中的放射線產(chǎn)生裝置使用靶子16時，根據(jù)本示例性實施例的靶子16可有效地保持真空。
第四示例性實施例
以下更詳細(xì)地描述根據(jù)第一發(fā)明的第四示例性實施例的陽極7的例子。圖7是示出根據(jù)第四示例性實施例的陽極7的示例性配置的斷面圖。[0082]根據(jù)本示例性實施例的放射線產(chǎn)生裝置的特征在于，如圖7所示，第一屏蔽部件20的靶子側(cè)孔徑邊緣20a的尺寸比靶子16的電子束照射區(qū)域的寬度A1-A2小。圖7所示的部件的其余部件與在第一發(fā)明的第一示例性實施例中描述的那些類似，并因此不重復(fù)其描述。
根據(jù)本示例性實施例的陽極7可被應(yīng)用于在第一發(fā)明的第一示例性實施例或第二示例性實施例中描述的放射線產(chǎn)生裝置。使用上述的配置對于減小第一屏蔽部件20的靶子側(cè)孔徑邊緣20a的整個周邊與靶子16的最高溫度部分之間的距離是有用的。因此，與第一發(fā)明的第一示例性實施例或第二示例性實施例類似，從靶子16的最高溫度部分產(chǎn)生的熱可被迅速地傳導(dǎo)到第一屏蔽部件20的靶子側(cè)孔徑邊緣20a的整個周邊。因此，可進一步提高熱釋放效果。并且，第一屏蔽部件20的靶子側(cè)孔徑邊緣20a可用作準(zhǔn)直器，使得當(dāng)焦點直徑較小時它是所希望的。在第一發(fā)明的第三示例性實施例中描述的靶子16可被用作本示例性實施例的靶子16。
第五示例性實施例
以下描述根據(jù)第一發(fā)明的第五示例性實施例的放射線產(chǎn)生裝置的配置。圖8是示出根據(jù)本示例性實施例的放射線產(chǎn)生裝置的示例性配置的斷面圖。
根據(jù)本示例性實施例的放射線產(chǎn)生裝置是包括分別具有放射線產(chǎn)生單元的多個放射產(chǎn)生器件的組件的多重型放射線產(chǎn)生裝置26，其中，各放射線產(chǎn)生單元包含與單個陽極7成對的單個電子發(fā)射源。可以使用在第一發(fā)明的第一到第四示例性實施例中的任一個中描述的放射線產(chǎn)生裝置作為包含根據(jù)本示例性實施例的放射產(chǎn)生單元的放射產(chǎn)生器件。如圖8所示，一個外殼和多個放射產(chǎn)生單元共同構(gòu)成用于多重型放射線產(chǎn)生裝置26的真空密封結(jié)構(gòu)。并且，可以線性或二維地設(shè)置多個放射產(chǎn)生單元。
第六示例性實施例
根據(jù)第一發(fā)明的第六示例性實施例的放射線成像系統(tǒng)使用上述的根據(jù)第一發(fā)明的放射線產(chǎn)生裝置。圖9示出根據(jù)本示例性實施例的放射線成像系統(tǒng)的示例性配置。
根據(jù)本示例性實施例的放射線成像系統(tǒng)27包括相互系統(tǒng)組合的放射線產(chǎn)生裝置29、驅(qū)動放射線產(chǎn)生裝置29的控制電源30、放射傳感器32和可顯示捕獲的圖像數(shù)據(jù)并分析圖像的計算機31?？梢允褂迷诘谝话l(fā)明的第一到第五示例性實施例中的任一個中描述的放射線產(chǎn)生裝置作為放射線產(chǎn)生裝置29。
當(dāng)控制電源30驅(qū)動放射線產(chǎn)生裝置29時，放射線產(chǎn)生裝置29產(chǎn)生放射線25?？刂齐娫?0向在陰極-陽極端子之間施加高壓的電路、電子發(fā)射源、柵電極和聚焦電極施加電壓。放射傳感器電源33可控制放射傳感器32。放射傳感器32可獲取位于放射傳感器32與放射線產(chǎn)生裝置29之間的測試件28的圖像捕獲信息。計算機31可顯示獲取的圖像捕獲信息。計算機31包含用于驅(qū)動放射線產(chǎn)生裝置29的控制電源、用于驅(qū)動放射傳感器32的控制電源和可用于顯示捕獲的圖像數(shù)據(jù)并分析圖像的顯示單元?？煽紤]要捕獲的目標(biāo)圖像(例如靜止圖像、運動圖像)或考慮圖像捕獲位置中的差異協(xié)同控制放射線產(chǎn)生裝置29和放射傳感器32。計算機31可分析捕獲的圖像并且比較捕獲的圖像與先前的數(shù)據(jù)。
第二發(fā)明的示例性實施例
以下參照附圖詳細(xì)描述根據(jù)第二發(fā)明的示例性實施例的放射線產(chǎn)生裝置。但是，在以下的示例性實施例中描述的構(gòu)成部件的材料、尺寸、形狀和相對布局僅是例子，并且意圖不在于狹窄地解釋發(fā)明的范圍，除非它們被具體提到。
以下參照圖10描述根據(jù)第二發(fā)明的放射線產(chǎn)生裝置的示例性配置。圖10示出放射線產(chǎn)生裝置的斷面配置。
根據(jù)第二發(fā)明的放射線產(chǎn)生裝置包括可發(fā)射電子的電子發(fā)射源I?？梢允褂美潢帢O或熱陰極中的任一種作為電子發(fā)射源I的陰極。但是，當(dāng)在放射線產(chǎn)生裝置中并入電子發(fā)射源時，希望使用浸潰陰極(熱陰極)，原因是，這樣即使在真空度相對較高的環(huán)境中也可穩(wěn)定地提取大的電流。電子發(fā)射源I與絕緣部件2 —體化。
加熱器3位于陰極的附近。當(dāng)向加熱器3供給電力時，陰極的溫度上升，并且從陰極發(fā)射電子。
柵電極4是對其施加預(yù)定的電壓以將從電子發(fā)射源I (即，陰極)產(chǎn)生的電子提取到真空中的電極。柵電極4和電子發(fā)射源I以預(yù)定的距離相互分開。為了實現(xiàn)上述的布 局，絕緣部件2與電子發(fā)射源I 一體化，并且被定位為鄰接?xùn)烹姌O支撐部件5。由于柵電極支撐部件5的介入，柵電極4通過預(yù)定的間隙(例如，幾百微米)與陰極分開。柵電極4具有可考慮陰極附近的排氣通導(dǎo)而被確定的形狀、膛徑和孔徑比，以使電流有效地到達靶子。例如，可以使用具有約50微米的導(dǎo)線直徑的鎢網(wǎng)以形成柵電極4。
聚焦電極6被設(shè)置為控制柵電極4從陰極提取電子時的靶子面上的電子束的焦點直徑。焦點直徑確定靶子面上的圓形焦點區(qū)域。通常向聚焦電極6施加幾百伏到幾千伏的電壓以調(diào)整焦點直徑。作為替代方案，如果可通過向柵電極支撐部件5施加預(yù)定的電壓來實現(xiàn)能夠聚焦電子束的適當(dāng)?shù)耐哥R效果，那么聚焦電極6可省略。
陽極7包含靶子16 (透射型靶子)，當(dāng)預(yù)定的能量水平的電子束與靶子16碰撞時，該靶子16能夠產(chǎn)生放射線。向陽極7施加電壓(幾十到幾百kV)。陽極7用作與電子發(fā)射源I的陰極(負(fù)電極)對應(yīng)的正電極。當(dāng)通過電子發(fā)射源I產(chǎn)生電子束時，通過柵電極4提取電子束。然后，電子束通過聚焦電極6被引向陽極7上的焦點區(qū)域。電子束通過向陽極7施加的電壓被加速,與靶子16碰撞，使得產(chǎn)生放射線。從靶子16產(chǎn)生的放射線可通過放射透射窗口 9被提取到外殼8 (g卩，真空室)外面。
以下參照圖11更詳細(xì)地描述陽極7的配置。圖11是示出陽極7的示例性配置的斷面圖。
從電子發(fā)射源I發(fā)射并通過由陽極7形成的電場被加速的電子以預(yù)定的入射角與靶子16碰撞。電子的一部分可被用于從與電子的入射面相對的面產(chǎn)生放射線。電子的另一部分當(dāng)向著電子的入射面被反射時變?yōu)榉瓷潆娮?。靶?6包含靶子膜17和透射性基板
18。當(dāng)電子與靶子膜17碰撞時，靶子膜17可產(chǎn)生放射線。透射性基板18可透射從靶子膜17產(chǎn)生的放射線?？墒褂冒u、鑰、鉻、銅、鈷、鐵、銠、錸或它們的合金材料的金屬材料作為形成靶子膜17的薄膜。可使用諸如濺射的物理膜形成以形成具有密實膜結(jié)構(gòu)的靶子膜
17。電子束穿透深度(例如，X射線產(chǎn)生區(qū)域)根據(jù)加速電壓可改變。因此，在透射性基板18上形成的靶子膜17的最佳膜厚度可改變，但是如果加速電壓為約一百kV，那么它處于從幾微米到幾十微米的范圍中。
可以使用熱導(dǎo)率和放射透射率優(yōu)異的材料(例如碳化硅)作為構(gòu)成透射性基板18的材料?？裳叵鄬τ陔娮邮娜肷浞较蛞越嵌萫傾斜的面設(shè)置靶子16。上述的傾斜布置有用是由于可有效地使用反射電子以提高放射線的產(chǎn)生效率。傾角e的希望的值在20度(角) 40度(角)的范圍內(nèi)。
焦點調(diào)節(jié)部件10與靶子16組裝。焦點調(diào)節(jié)部件10可調(diào)節(jié)放射線的焦點并具有從電子發(fā)射源I向著靶子16逐漸減小的斷面形狀。焦點調(diào)節(jié)部件10與靶子16的表面接合。并且，焦點調(diào)節(jié)部件10具有孔徑，該孔徑具有截錐形和在靶子16上的上表面。當(dāng)電子穿過焦點調(diào)節(jié)部件10的孔徑并與靶子16碰撞時，靶子16產(chǎn)生放射線。焦點調(diào)節(jié)部件10具有通過從放射提取面?zhèn)扔^察的孔徑直徑調(diào)節(jié)放射線的焦點的功能、和屏蔽從焦點以外的區(qū)域產(chǎn)生的放射線的功能(作為放射屏蔽部件的功能)。更具體而言，靶子16上的與孔徑的截錐體的上表面對應(yīng)的區(qū)域變?yōu)榻裹c區(qū)域，并且電子不與靶子16的表面而與焦點區(qū)域碰撞。換句話說，由于孔徑具有截錐形，因此焦點調(diào)節(jié)部件10可提供在不屏蔽反射電子束的情況下有效地向著電子反射部件11引導(dǎo)來自靶子膜17的反射電子的功能。
根據(jù)圖11所示的例子，通過與位于電子束入射面?zhèn)鹊慕裹c調(diào)節(jié)部件10接合來設(shè)置電子反射部件11。當(dāng)焦點調(diào)節(jié)部件10位于放射提取面?zhèn)壬蠒r，電子反射部件11直接與靶子16接合。在這種情況下，焦點調(diào)節(jié)部件10包含具有截錐形的孔徑，并且其上表面位于 靶子16在放射提取面?zhèn)鹊谋砻嫔?。即使?dāng)使用上述修改的配置時，在防止焦點以外的區(qū)域產(chǎn)生放射線的同時僅提取從焦點區(qū)域產(chǎn)生的放射線也是可行的。另外，截錐體的傾角或中心角可調(diào)節(jié)要被照射的放射線的角度。
電子反射部件11包含基材14和能夠反射電子并在基材14的表面上形成的電子反射膜15。基材14包含銅，原因是其優(yōu)異的熱導(dǎo)率?？梢允褂镁哂写笤有驍?shù)的金屬材料(諸如鉭、鎢、錸、鋨、銥、鉬、金或它們的合金)作為形成電子反射膜15的薄膜。
電子反射部件11包含電子入射開口 12和由電子反射膜15形成的電子反射表面
13。電子可通過電子入射開口 12到達靶子16。當(dāng)從靶子16的焦點區(qū)域產(chǎn)生反射電子時，電子反射表面13重新向著焦點區(qū)域引導(dǎo)反射電子。一般地，當(dāng)從靶子面產(chǎn)生反射電子束時，當(dāng)入射角變得等于反射角時，產(chǎn)生的反射電子束的強度可被最大化。因此，希望電子反射膜15被布置為與對應(yīng)于上述臨界條件的方向垂直。
根據(jù)上述的布置，從電子發(fā)射源I發(fā)射的電子束可穿過電子入射開口 12并到達靶子16。產(chǎn)生的反射電子被電子反射表面13反射并再次到達靶子16。并且，通過使用由靶子膜17上的反射造成的能量損失較小并且保持相對較高動能以從電子反射表面13產(chǎn)生放射線的反射電子，并向著焦點區(qū)域引導(dǎo)產(chǎn)生的放射線，可以提高放射線的產(chǎn)生效率。
來自靶子16的反射電子與電子反射部件11碰撞并且反射。到達了電子反射部件11的反射電子被電子反射部件11的電子反射表面13部分反射以作為反射電子行進，然后到達靶子16的焦點區(qū)域。
上述的根據(jù)本示例性實施例的布置中，由于有效地使用反射電子，因此可提高有效的X射線產(chǎn)生效率，使得可大大減少陰極的熱負(fù)載。因此，根據(jù)本示例性實施例的放射線產(chǎn)生裝置可長時間保持均勻和穩(wěn)定的特性。并且，焦點調(diào)節(jié)部件10可防止從焦點以外的區(qū)域產(chǎn)生放射線。因此，根據(jù)本示例性實施例的布置可防止放射圖像的襯度劣化，并消除通過無助于圖像的產(chǎn)生的放射線的不必要的曝光。如上所述，根據(jù)本示例性實施例的布置可實現(xiàn)高性能和低侵入的放射線產(chǎn)生裝置。并且，焦點調(diào)節(jié)部件10可吸收或反射向著靶子的焦點區(qū)域以外的區(qū)域行進的電子束。電子反射部件11可反射或吸收被靶子反射的反射電子。以這種方式，焦點調(diào)節(jié)部件10和電子反射部件11可抑制靶子產(chǎn)生的熱的不利影響。[0109]作為上述的電子反射部件11的替代，可以提供電場以導(dǎo)致由靶子16反射的電子再次向靶子16行進。但是，需要可在陽極與陰極之間提供等于被給予電子的能量的能量的電勢差，以使在陽極與陰極之間加速的電子返回陰極(即，靶子16)。因此，需要非常高的電壓，并且難以執(zhí)行控制以精確地將電子引入靶子16中。在根據(jù)本示例性實施例的放射線產(chǎn)生裝置中，反射電子在物理上碰撞并被反射。因此，可在不依賴于上述的基于電場的控制的情況下再次向靶子引導(dǎo)反射電子。
示例性實施例I
以下，參照圖10和圖11描述作為在上述的示例性實施例中描述的配置的例子的第二發(fā)明的第一示例性實施例。作為圖10所示的電子發(fā)射源1，可以使用由TOKYO CATHODELABORATORY CO.，LTD制造的浸潰的陰極組件。雖然需要加熱操作以激活浸潰的陰極，但是浸潰的陰極即使在真空度相對較高的環(huán)境中也可穩(wěn)定地供給大的電流，并且可優(yōu)選被用作用于放射線管的電子發(fā)射源。陰極具有其中發(fā)射極(電子發(fā)射部分)被浸潰的柱狀體。陰極通過銅焊被固定于帽蓋上，該帽蓋被固定于筒狀套筒的上邊緣。加熱器3被附接于套筒中的預(yù)定的部分。當(dāng)向加熱器3施加電力時，陰極被加熱并且產(chǎn)生熱電子。
通過向位于陰極附近的加熱器3供給約IW的電力，陰極的溫度可容易地升高到900 1000攝氏度。例如，如果陰極溫度保持在900攝氏度，那么當(dāng)在陰極-柵電極之間施加約20V/微米的電場時可從陰極提取約ImA的電流。
靶子16包含由碳化硅基板(厚度為0. 5mm)構(gòu)成的透射性基板18和由鎢膜(厚度為5微米)構(gòu)成并在透射性基板18上形成的靶子膜17。靶子16被夾在由鉭制成的屏蔽部件19與焦點調(diào)節(jié)部件10之間。靶子16的法線和入射的電子束的軸被布置為形成20度(角)的角度。
焦點調(diào)節(jié)部件10包含鉭并具有I. 5mm的板厚。焦點調(diào)節(jié)部件10具有具有截錐形的孔徑。焦點調(diào)節(jié)部件10在一側(cè)(在該側(cè)，焦點調(diào)節(jié)部件10與靶子膜17接合)的孔徑的直徑(即，放射線的有效焦點)為1mm。并且，焦點調(diào)節(jié)部件10在另一側(cè)(在該另一側(cè)，焦點調(diào)節(jié)部件10與電子反射部件11接合)的孔徑的直徑為5mm。焦點調(diào)節(jié)部件10的孔徑的中心在靶子膜17側(cè)與入射電子束的軸一致。
電子反射部件11包含包圍靶子16的焦點區(qū)域的半球形電子反射表面13(直徑為
6.7mm)。電子反射表面13的中心與焦點調(diào)節(jié)部件10的位于靶子膜17側(cè)的孔徑的中心一致。更具體而言，電子反射表面13的中心與焦點區(qū)域一致。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，電子反射表面13防止電子從電子入射開口 12以外的區(qū)域泄漏。并且，電子反射部件11包含具有中心與入射電子束的軸一致的圓筒形狀(直徑為2mm)的電子入射開口 12。并且，在電子反射表面13上形成電子反射膜15。電子反射膜15包含鎢并且具有5微米的厚度。與柵電極4類似，可適當(dāng)?shù)貙τ陔娮臃瓷淠?5使用經(jīng)受脫氣處理(諸如氫退火或真空熔融)的材料。上述的放射線管的構(gòu)成部件被設(shè)置在外殼8 (即，真空室)中，以構(gòu)成放射線產(chǎn)生裝置。外殼8包含放射透過窗口 9。根據(jù)本示例性實施例的放射線產(chǎn)生裝置包含專用于放射線管的外部驅(qū)動控制的端子。各端子與控制電源連接?？筛鶕?jù)來自控制電源的輸入來控制放射線管，使得放射線管可用作產(chǎn)生放射線的X射線產(chǎn)生裝置。在這種情況下，控制電源和確定控制電源的輸入模式的中央處理單元(CPU)用作放射線管的控制單元。[0117]作為比較例制備不包含任何電子反射部件的放射線管，并且將其關(guān)于與預(yù)定的管電流對應(yīng)的放射強度與根據(jù)本示例性實施例的放射線管相比較。與比較例相比，根據(jù)本示例性實施例的放射線管可增加放射強度并提高X射線產(chǎn)生效率。
示例性實施例2
以下參照圖11描述根據(jù)第二發(fā)明的第二示例性實施例的放射線產(chǎn)生裝置。根據(jù)第二示例性實施例的放射線產(chǎn)生裝置包括與在第二發(fā)明的第一示例性實施例中描述的構(gòu)成元件類似的構(gòu)成元件，雖然不再重復(fù)對其描述。根據(jù)本示例性實施例的放射線產(chǎn)生裝置的特征在于，電子反射部件11的電子反射表面13包含與可將反射電子束的強度最大化的方向垂直的平面。更具體而言，電子反射表面13包含與可使電子束相對靶子16的入射角等于電子束的反射角的方向垂直的平面。根據(jù)該布置，向入射角變得等于反射角的方向反射的電子可容易地被引向靶子16。因此，根據(jù)本示例性實施例的放射線產(chǎn)生裝置可提高放射線的產(chǎn)生效率。并且，根據(jù)本示例性實施例的放射線產(chǎn)生裝置可降低零件的制造成本，因 為僅需要調(diào)整與可將反射電子束的強度最大化的方向垂直的平面。
示例性實施例3
以下參照圖12描述根據(jù)第二發(fā)明的第三示例性實施例的放射線管。根據(jù)第三示例性實施例的放射線管包括與在第二發(fā)明的第一示例性實施例中描述的構(gòu)成元件類似的構(gòu)成元件，盡管不再對其進行描述。根據(jù)本示例性實施例的放射線管的特征在于，焦點調(diào)節(jié)部件10位于靶子16的放射線提取平面?zhèn)?。并且，焦點調(diào)節(jié)部件10具有作為放射線屏蔽部件的功能。
如圖12所示，焦點調(diào)節(jié)部件10以穿過焦點調(diào)節(jié)部件10的孔徑中心的法線與靶子膜17上的入射電子束的軸相交的方式位于靶子16的放射提取平面?zhèn)?。由于僅在靶子16的焦點附近在靶子16的一側(cè)上設(shè)置金屬部件，因此根據(jù)本示例性實施例的靶子16的熱負(fù)載變得比第二發(fā)明的第一示例性實施例的大。在具有根據(jù)本示例性實施例的配置的X射線管中，與不包含任何電子反射部件的放射線產(chǎn)生裝置相比，放射線的強度增加。
作為第二發(fā)明的另一示例性實施例，可以在外殼8 (S卩，真空室)中設(shè)置多個電子發(fā)射源。在這種情況下，多個電子發(fā)射源可協(xié)作用作能夠在寬的區(qū)域中均勻地產(chǎn)生X射線的X射線源。并且，配置各電子發(fā)射源以使其獨立地執(zhí)行驅(qū)動控制是有用的。在這種情況下，可向著希望的范圍發(fā)射放射線。
雖然已參照示例性實施例說明了本發(fā)明，但應(yīng)理解，本發(fā)明不限于公開的示例性實施例。以下的權(quán)利要求
的范圍應(yīng)被賦予最寬的解釋以包含所有的變更方式、等同的結(jié)構(gòu)和功能。
本申請要求在2010年2月23日提交的日本專利申請No. 2010-037668、在2010年12月10日提交的日本專利申請No. 2010-275622、以及在2010年12月14日提交的日本專利申請No. 2010-278363作為優(yōu)先權(quán)，在此引入它們的全部內(nèi)容作為參考。
權(quán)利要求
1.一種放射線產(chǎn)生裝置，包括 電子發(fā)射源； 靶子，被設(shè)置為面對電子發(fā)射源，并被配置為通過被從電子發(fā)射源發(fā)射的電子照射而產(chǎn)生放射線；和 屏蔽部件，被配置為屏蔽從靶子發(fā)射的放射線， 其中，屏蔽部件包含分別包含孔徑的第一屏蔽部件和第二屏蔽部件， 第二屏蔽部件、靶子和第一屏蔽部件從與電子發(fā)射源相鄰的一側(cè)按該順序被依次設(shè)置， 孔徑面對電子發(fā)射源，并且從靶子的最大放射強度部分到第一屏蔽部件的最短距離比從靶子的最大放射強度部分到第二屏蔽部件的最短距離短。
2.一種放射線產(chǎn)生裝置，包括 電子發(fā)射源； 靶子，被設(shè)置為面對電子發(fā)射源，并被配置為通過被從電子發(fā)射源發(fā)射的電子照射而產(chǎn)生放射線；和 屏蔽部件，被配置為屏蔽從靶子發(fā)射的放射線， 其中，屏蔽部件包含分別包含孔徑的第一屏蔽部件和第二屏蔽部件， 第二屏蔽部件、靶子和第一屏蔽部件從與電子發(fā)射源相鄰的一側(cè)按該順序被依次設(shè)置， 孔徑面對電子發(fā)射源，并且， 從第二屏蔽部件的靶子側(cè)的孔徑邊緣的形狀的質(zhì)心到第一屏蔽部件的最短距離比從第二屏蔽部件的靶子側(cè)的孔徑邊緣的形狀的質(zhì)心到第二屏蔽部件的最短距離短。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2的放射線產(chǎn)生裝置，其中，如果從與電子發(fā)射源相鄰的一側(cè)觀察第一屏蔽部件的靶子側(cè)的孔徑邊緣的形狀和第二屏蔽部件的靶子側(cè)的孔徑邊緣的形狀，那么第一屏蔽部件的靶子側(cè)孔徑邊緣的形狀包含于第二屏蔽部件的靶子側(cè)的孔徑邊緣的形狀內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求
2或權(quán)利要求
3的放射線產(chǎn)生裝置，其中，如果從與電子發(fā)射源相鄰的一側(cè)觀察第一屏蔽部件的靶子側(cè)的孔徑邊緣的形狀的質(zhì)心和第二屏蔽部件的靶子側(cè)的孔徑邊緣的形狀的質(zhì)心，那么第一屏蔽部件的靶子側(cè)的孔徑邊緣的形狀的質(zhì)心與第二屏蔽部件的靶子側(cè)的孔徑邊緣的形狀的質(zhì)心一致。
5.根據(jù)權(quán)利要求
I 4中的任一項的放射線產(chǎn)生裝置，其中，第一屏蔽部件的至少一部分與冷卻介質(zhì)接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5的放射線產(chǎn)生裝置，其中，冷卻介質(zhì)是空氣或電氣絕緣油。
7.根據(jù)權(quán)利要求
I 6中的任一項的放射線產(chǎn)生裝置，其中，第一屏蔽部件的孔徑隨著到電子發(fā)射源的距離的增加而逐漸擴大。
8.根據(jù)權(quán)利要求
I 7中的任一項的放射線產(chǎn)生裝置，其中，靶子至少包含可透過放射線的透射性基板和位于透射性基板的電子發(fā)射源側(cè)的靶子膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求
8的放射線產(chǎn)生裝置，其中，透射性基板是金剛石。
10.根據(jù)權(quán)利要求
I 9中的任一項的放射線產(chǎn)生裝置，其中，第一屏蔽部件的靶子側(cè)的孔徑邊緣的尺寸小于靶子的電子束照射區(qū)域。
11.根據(jù)權(quán)利要求
I 10中的任一項的放射線產(chǎn)生裝置，其中，靶子由具有大于或等于26的原子序數(shù)的金屬部件制成。
12.—種放射線產(chǎn)生裝置，包括多個在權(quán)利要求
I 11中的任一項中限定的放射線產(chǎn)生裝置的組合。
13.—種放射線成像系統(tǒng)，包括在權(quán)利要求
I 12中的任一項中限定的放射線產(chǎn)生裝置、驅(qū)動放射線產(chǎn)生裝置的控制電源、放射傳感器和能夠顯示捕獲的圖像數(shù)據(jù)并能夠分析圖像的計算機的組合。
14.一種放射線產(chǎn)生裝置，包括 電子發(fā)射源； 靶子，被配置為從接收從電子發(fā)射源發(fā)射的電子的入射表面產(chǎn)生電子的反射電子，并從面對入射表面的另一表面發(fā)射放射線；和 電子反射部件，被配置為如果反射電子與電子反射部件碰撞則向著靶子反射反射電子。
15.根據(jù)權(quán)利要求
14的放射線產(chǎn)生裝置，其中，電子反射部件包含與可使反射電子的強度最大化的方向垂直的反射表面。
16.根據(jù)權(quán)利要求
14或15的放射線產(chǎn)生裝置，還包括 聚焦電極，被配置為在用作靶子的焦點區(qū)域的預(yù)定區(qū)域處會聚從電子發(fā)射源發(fā)射的電子， 其中，電子反射部件包含球狀反射表面，該球狀反射表面具有位于焦點區(qū)域中的中心并覆蓋焦點區(qū)域，并且電子反射部件包含向著靶子的焦點區(qū)域引導(dǎo)從電子發(fā)射源發(fā)射的電子的孔徑。
17.根據(jù)權(quán)利要求
14 16中的任一項的放射線產(chǎn)生裝置，其中，在電子反射部件的與反射電子碰撞的表面上形成包含鉭、鎢、錸、鋨、銥、鉬、金或它們的合金的薄膜。
18.根據(jù)權(quán)利要求
14 16中的任一項的放射線產(chǎn)生裝置，還包括與靶子接合并能夠防止靶子的焦點區(qū)域以外的部分產(chǎn)生放射線的屏蔽部件。
19.根據(jù)權(quán)利要求
18的放射線產(chǎn)生裝置，其中，屏蔽部件與靶子的接收電子的表面接合，并且屏蔽部件具有形狀為截錐體并且其上表面沿焦點區(qū)域被定位的孔徑。
20.根據(jù)權(quán)利要求
18的放射線產(chǎn)生裝置，其中，屏蔽部件與靶子的發(fā)射放射線的表面接合，并且屏蔽部件具有截錐形的孔徑，該孔徑的斷面面積向著發(fā)射放射線的方向增加。
21.一種放射線產(chǎn)生裝置，包括 電子發(fā)射源； 靶子，被配置為從接收從電子發(fā)射源發(fā)射的電子的入射表面產(chǎn)生電子的反射電子，并從面對入射表面的另一表面發(fā)射放射線； 與入射表面接合的放射屏蔽部件，該放射屏蔽部件具有孔徑，該孔徑具有截錐形和位于靶子的入射表面上的上表面，并被配置為通過上表面調(diào)節(jié)靶子的電子入射區(qū)域；和 電子反射部件，被配置為如果反射電子與電子反射部件碰撞則向著靶子反射反射電子。
22.—種放射線成像系統(tǒng)，包括在權(quán)利要求
14 21中的任一項中限定的放射線產(chǎn)生裝置、驅(qū)動放射線產(chǎn)生裝置的控制電源、放射傳感器、和能夠顯示捕獲的圖像數(shù)據(jù)并且能夠分析圖像的計 算機的組合。
專利摘要
放射線產(chǎn)生裝置包括從電子發(fā)射源側(cè)依次設(shè)置的第二屏蔽部件、靶子和第一屏蔽部件。從靶子的最大放射強度部分到第一屏蔽部件的最短距離比從靶子的最大放射強度部分到第二屏蔽部件的最短距離短。
文檔編號G21K5/02GKCN102792782SQ201180010438
公開日2012年11月21日 申請日期2011年2月21日
發(fā)明者上田和幸, 佐藤安榮, 宮崎和也, 小倉孝夫, 田村美樹, 野村一郎, 青木修司 申請人:佳能株式會社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan