[發明專利]具有液體金屬陽極的生成X射線的裝置

無效

• 申請號: 201410262040.3
• 申請日: 2014-06-13
• 公開（公告）號: CN104319216A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: G.哈丁
• 申請（專利權）人: 莫福探測儀器有限責任公司
• 主分類號: H01J35/00
• 分類號: H01J35/00;H01J35/08;H01J35/18
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 易皎鶴;劉春元

技術領域

本文描述的實施例大體上涉及用于生成X射線的裝置，并且更特定地涉及對于液體-金屬陽極X射線（LIMAX）源（其包括彎曲的電子窗口）的陽極模塊。

背景技術

至少一些已知的X射線裝置使用液體金屬陽極來生成X射線束，其生成光子用于X射線衍射成像（XDI）。該技術叫作LIMAX（液體-金屬陽極X射線）。在生成X射線束時，用由陰極生成的通過電子窗口（其限定電子焦點的區域）的電子束來轟擊液體金屬陽極。許多已知的電子窗口包括薄金屬箔或金剛石膜，其如此地薄使得電子僅失去其中它們的動能的小部分。因此，電子的動能的顯著部分沉積在焦點區域處的液體-金屬陽極中并且生成廢熱。因此，液體-金屬陽極趨于使溫度增加并且從電子焦點的區域去除生成的熱以便液體金屬陽極不超出溫度參數。使用液體金屬的熱傳遞機制包括至少一些湍急質量傳輸的對流、傳導和電子擴散過程。液體金屬接收在陽極內生成的熱并且循環通過包括流體輸送裝置和熱交換裝置的線路。

XDI的檢測性能（如在這樣的參數中表達為假警報率（FAR）和檢測率）隨著在測量中采集的光子的數量的增加而提高使得光子噪聲成比例地減小。為了使檢測的光子的數量增加同時使預定測量時間維持恒定，使輻射源的輻射增加（即，使每秒、每球面度、每單位投射源面積的發射光子的值增加），這是必要的。這樣的增加輻射通過使沉積在固定陽極中的電子束的功率密度增加而實現。然而，這樣的已知X射線裝置中的許多由于與用于去除在陽極中生成的熱的熱傳遞裝置關聯的限制而在X射線束的強度上受到限制。這樣的限制包括作為X射線束的向上可伸縮性的函數的液體-金屬陽極的結構完整性。例如，陽極的電子窗口部分是具有大約幾十微米厚度的金屬箔，其經受退化和機械不穩定。在X射線裝置的功率密度增加時，液體金屬-陽極的電子窗口部分的結構完整性必須增加。

發明內容

在一個方面中，提供用于生成X射線的裝置。該裝置包括用于發射電子束的至少一個電子源，該電子束限定平面，所述平面具有在寬度維度上的預定寬度值和在長度維度上的預定長度值。該寬度維度大致上與長度維度垂直。裝置還包括至少一個窗口框，其至少部分限定至少一個液體金屬流徑。裝置進一步包括至少一個電子窗口，其耦合于該至少一個窗口框。該至少一個電子窗口安置在至少一個液體金屬流徑內并且配置成接收電子束。至少一個電子窗口響應于其上的電子入射而發射X射線。至少一個電子窗口包括在寬度維度和長度維度中的至少一個中彎曲的表面。

在另一個方面中，提供對于液體-金屬陽極X射線（LIMAX）源的陽極模塊。該陽極模塊包括窗口框，其至少部分限定至少一個液體金屬流徑和耦合于該窗口框的電子窗口。電子窗口安置在液體金屬流徑內并且配置成接收電子束。電子窗口配置成響應于其上的電子入射而發射X射線。電子窗口包括在至少一個維度中彎曲的表面。電子束限定平面，所述平面具有在寬度維度上的預定寬度值和在長度維度上的預定長度值。該寬度維度大致上與長度維度垂直。

附圖說明

圖1-3示出本文描述的系統和方法的示范性實施例；

圖1是用于生成X射線的示范性裝置的示意橫截面側視圖；

圖2是可與在圖1中示出的裝置一起使用并且在區域2處采取的示范性陽極模塊的示意橫截面側視圖；以及

圖3是可與在圖2中示出的陽極模塊一起使用并且在區域3處采取的示范性電子窗口的示意橫截面側視圖。

具體實施方式

對于包括液體-金屬陽極X射線（LIMAX）源的X射線裝置的陽極模塊提供用于生成X射線的成本有效的方法。具體地，LIMAX源包括陽極模塊，其包括配置有在兩個維度中彎曲的表面來限定大致上雙曲拋物面表面的彎曲電子窗口。更具體地，表面彎曲配置成接收由電子源發射的電子束。該電子束限定平面，所述具有預定寬度值和預定長度值，寬度維度垂直于長度維度。本文描述的實施例包括彎曲的電子窗口，其耦合于窗口框使得它們合作來限定液體金屬流徑。電子窗口結合液體金屬響應于其上的電子入射而發射X射線。彎曲的電子窗口促進到液體金屬流內的熱傳遞以通過誘發液體金屬的湍流并且促進關聯的機械穩定性增加而冷卻電子窗口。因此，本文描述的實施例通過促進增加的電子通量和隨后的增加的X射線通量而提高X射線裝置的性能，由此使假警報的可能性減小并且使假警報率減小。