[發明專利]用于在外磁場中產生X射線輻射的設備

在審

• 申請號: 201680007531.0
• 申請日: 2016-01-18
• 公開（公告）號: CN107210174A
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: O.海德;A.蓋斯勒;S.戈斯曼
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: H01J35/06
• 分類號: H01J35/06;H01J35/10
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 李雪瑩,宣力偉

技術領域

本發明涉及一種用于在外磁場中產生X射線輻射（R?ntgenstrahlung）的設備，所述外磁場可以通過磁場裝置產生。

背景技術

用于產生X射線輻射的設備包括用于產生電子束的陰極以及用于使電子束的電子減速（Abbremsen）并且用于產生X射線束的陽極。所述設備此外包括用于產生由陰極朝陽極的方向指向的電場的裝置。

X射線輻射在這種設備中通過在原子或分子的電子殼層中的能級躍遷（energetische überg?nge）以及通過帶電粒子本身的速度變化形成。在所述設備中，由陰極發射的電子首先通過所施加的電場加速并且然后撞擊到陽極上，在所述陽極中所述電子被強烈地減速。在此形成X射線輻射和熱量，其中通過電子和光子相互作用將電子從原子的殼層中擊出。殼層中的空穴通過另外的電子填充，其中尤其形成獨特的X射線輻 射。疊加在該X射線輻射上的是所謂的軔致輻射（Bremsstrahlung），所述軔致輻射通過由于與陽極的相互作用而導致的電子的單純的速度改變引起。

利用X射線輻射可以例如透視人體，其中主要是骨頭、但內部器官也變得可見。在醫療診斷領域中存在將X射線成像與基于磁場的另外的成像方法相組合的期望。例如，用于X射線成像的設備可以與核磁共振（MRT）組合。在血管造影術、繪制血管和淋巴管的醫療成像法中，同樣可以出現用于引導導管的磁場。

用于產生X射線束的醫療設備經常使用熱陰極。如果熱陰極遭受由磁場裝置、如MRT或血管造影系統引起的強大的磁感應，那么可實現的電子流減小。同樣地，由熱陰極輸出的電子束的聚焦受到由電場表征的光學器件負面影響。因此在陽極上得到與X射線設備相比在沒有外磁場的情況下明顯更小的電子流密度（縮寫：流密度）。然而，特定的、預定的流密度需要用于以對于醫療應用來說充分的強度產生X射線束。對減小的流密度的補償可以通過熱陰極的更高的加熱溫度實現。然而，加熱溫度的這種提高負面地影響了熱陰極和進而X射線管的使用壽命。

發明內容

因此，本發明的任務在于說明一種用于產生X射線輻射的設備，其可以在外磁場中運行并且可以產生高的電子流，而不存在損壞陰極或減少陰極的使用壽命的危險并且不會損害圖像質量。

該任務通過根據專利權利要求1的特征的設備解決。有利的設計方案由從屬的專利權利要求得到。

為了解決上面的任務提出一種用于在外磁場中產生X射線輻射的設備，所述外磁場可以通過磁場裝置產生。所述設備包括用于產生電子束的陰極、用于使電子束的電子減速并且用于產生X射線束的陽極以及用于產生電場的裝置，所述電場從陽極朝陰極的方向指向并且與外磁場基本上共線。陰極包括冷陰極作為電子發射體，所述冷陰極無源地借助場致發射（Feldemission）提供自由電子。

“基本上共線的電場”系指不必完全平行于磁場的電場。電子跟隨磁場（在充足的強度的情況下），對電場關于其取向的要求因此在這些前提條件下得到減弱。在常規的情況下，電場必須以使得電子束聚焦到陽極上的方式形成。

這種布置能夠通過使用冷陰極實現產生高的電子流（即帶有大量電子的電子束），而不存在撕裂或損壞陰極的危險。因為在之前提到的前提條件下沒有發生電子束通過電場的聚焦，所以發射流減少例如在熱陰極的情況下不能夠借助更大的細絲（Filament）在不增大焦點的情況下補償。在該常規的情況下，射束點面積根據投影的細絲大小而增大，由此，關于射束點大小的要求不能夠得到遵守。通過使用冷陰極，特定于材料的流密度盡可能保持不受影響。

射束點大小描述了撞擊在陽極上的電子束的區域，其通過陰極的大小和造型以及兩個場的走向來影響。射束點理想地應該是點形的，由此接近點形的X射線源的X射線輻射的產生。

根據有利的設計方案，電子發射體線形地構造。“線形的電子發射體”系指在其整個長度上沿一個方向延伸的，即筆直的、非螺旋形的電子發射體。

電子發射體有利地在橫截面中相對于軸向的延伸方向具有凸形的表面，其中凸形的表面僅朝向陽極延伸并且代表電子發射體。與熱陰極的細絲相比，隨之發生電子發射體的發射面的減小。這伴隨著沒有通過外磁場干擾的朝陽極方向的電子流，這是因為確保了：電子僅可以朝陽極方向從電子發射體中逸出。與熱陰極的細絲相比，尤其也避免了發射面的減小，這是因為僅電子發射體的前側有助于電子流。