[發(fā)明專利]電子光學設備、X射線發(fā)射裝置及產生電子束的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310056578.4
• 申請日: 2007-10-08
• 公開（公告）號: CN103177919A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發(fā)明（設計）人: S·胡特曼;W·馬林;S·霍爾茨阿普費爾
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦電子股份有限公司
• 主分類號: H01J35/14
• 分類號: H01J35/14
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 王英;劉炳勝

本申請是2007年10月8日提交的申請?zhí)枮?00780037971.1、名稱為“電子光學設備、X射線發(fā)射裝置及產生電子束的方法”的分案申請。

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于產生電子束的電子光學設備、一種X射線發(fā)射裝置以及一種產生電子束的方法。

背景技術

未來有關X射線源的高端計算機斷層攝影（CT）和心血管（CV）成像要求（1）更高的功率/管電流，（2）與對焦斑的尺寸、比率和位置實施主動控制的能力相結合的更小的焦斑，（3）用于冷卻的以及與CT相關的更短的時間，（4）更短的掃描架旋轉時間。除此之外，管設計在長度和重量方面受到限制，從而針對CV應用實現(xiàn)容易的操縱，針對CT應用獲得可實現(xiàn)的掃描架設置。

采用X射線管內的復雜的熱管理原理給出了實現(xiàn)更高的功率和更快的冷卻的一個關鍵。在常規(guī)的雙極X射線管中，靶的熱負荷的大約40%都是由于從靶反向散射的電子導致的，所述電子被朝向所述靶重新加速，并在焦斑之外再次擊中所述靶。因而，這些電子促使靶的溫度升高，并且導致離焦輻射。因此，當前開發(fā)的新一代X射線管的一個關鍵部件就是設置于靶前面的散射電子收集器（SEC）。如果兩種元件，即靶和SEC都處于相同的電位上，那么通過與單極管設置相結合引入這一部件（SEC）能夠在靶的上方建立無電場區(qū)域。在這種情況下，靶的熱負荷僅由為管的X射線輸出做出貢獻的電子決定。反向散射的電子將在集成到了管的冷卻系統(tǒng)當中的SEC處釋放其能量。

就常規(guī)而言，這一包括SEC的設置增加了陽極和陰極之間的距離，但是卻沒有為聚焦元件留下空間。與現(xiàn)有的X射線管相比，這將使電子束路徑急劇擴大，從而使電子束的聚焦更加提前（advanced）。

用于醫(yī)療檢查的新的高端X射線管的一個主要目標在于，在高電壓范圍為U=60-150kV且管電流高達I=2A的范圍內提供可變的小的焦斑尺寸和位置。此外，必須考慮光程l<130mm的情況下管尺寸的限制。

CT或CV成像中的圖像質量問題要求具備在圖像獲取過程中對焦斑尺寸進行主動控制的可能性。此外，CT中的有助于提高空間分辨率或者減少偽影的新的成像模態(tài)，例如，動態(tài)焦斑（在切向方向和徑向方向上發(fā)生偏轉）還需要對焦斑位置實施主動控制的能力。

為了滿足上述和其他要求，可能需要一種改進的用于產生電子束的電子光學設備、一種改進的X射線發(fā)射裝置和一種改進的用于產生電子束的方法。

發(fā)明內容

可以通過根據獨立權利要求的主題滿足這一需求。在從屬權利要求中描述了本發(fā)明的有利實施例。

根據本發(fā)明的第一方面，提供了一種電子光學設備，其包括下述優(yōu)選按照所指示的順序沿光軸布置的部件：包括發(fā)射器的陰極，所述發(fā)射器具有用于發(fā)射電子的平坦表面；用于在基本沿所述光軸的方向上對所發(fā)射的電子進行加速的陽極；用于使經過加速的電子發(fā)生偏轉的并且具有第一磁軛的第一磁四極透鏡；用于使經過加速的電子進一步發(fā)生偏轉的并且具有第二磁軛的第二磁四極透鏡；以及用于使經過加速的電子進一步發(fā)生偏轉的磁偶極透鏡。

本發(fā)明的這一方面是以這樣一種思路為基礎的，即，將由第一磁四極透鏡和第二磁四極透鏡構成的雙四極透鏡的優(yōu)點與無結構的或只有略微結構的薄的扁平發(fā)射器的優(yōu)點結合到電子光學設備當中。所述的雙四極透鏡提供了卓越的聚焦特性。具有用于發(fā)射電子的平坦表面的扁平發(fā)射器使得所發(fā)射的電子的側向能量分量得到降低，由此還有助于實現(xiàn)所述電子光學設備的卓越的聚焦特性。此外，為了實現(xiàn)所要求的可變焦斑位置，提供了用于使所發(fā)射的電子在橫向方向和徑向方向上偏轉的磁偶極透鏡。

在下文中，將詳細說明根據第一方面的電子光學設備的特征和優(yōu)點。

本文，將電子設備定義為既包括具有作為自由電子源的發(fā)射器的陰極和用于對所提供的自由電子進行加速從而產生電子束的陽極，又包括用于使經過加速的自由電子發(fā)生偏轉從而使電子束發(fā)生聚焦和/或偏轉的電子光學器件。將自由電子被陽極加速到其內的主方向定義為電子光學設備的光軸。

發(fā)射器具有用于發(fā)射電子的基本平坦的表面。本文，“基本平坦”是指所述表面不包括顯著的彎曲、開口或突起，其基本是扁平的、光滑的，而且基本上是無結構的。但是，在所述平坦表面內可能存在精細的結構，例如，溝槽或凹陷。這樣的結構的深度可以顯著小于所述表面的尺寸。例如，所述結構的深度可以小于所述表面的長度的10%，優(yōu)選小于其1%。所述發(fā)射器可以具有扁平箔的形式。可以采用諸如鎢或鎢合金的難熔導電材料制備所述發(fā)射器。