[发明专利]紧凑型电离射线生成源、包括多个源的组件以及用于生产该源的方法

说明书

本发明涉及一种用于生成电离辐射并且特别是X射线的源，涉及一种包括多个源的组件，并且涉及一种用于生产该源的方法。所述源包括：真空腔室(12)；阴极，其能够向所述真空腔室(12)中发射电子束(18)，所述电子束(18)在轴线(19)周围发展；以及阳极(76)，其接收所述电子束(18)并且包括靶(20)，所述靶(20)能够从自所述电子束(18)接收的能量生成电离辐射(22)；所述电离辐射(22)是朝向所述真空腔室(12)的外部生成的；所述阳极(76)包括腔穴(80)，所述电子束(18)意在穿透到所述腔穴(80)中以到达所述靶(20)，并且所述腔穴(80)的壁(88、90)形成阻挡寄生离子(91)的法拉第笼，所述寄生离子(91)可以由所述靶(20)发射到所述真空腔室(12)的内部中；并且与所述腔穴(80)的壁(88、19)分开并且意在捕获所述寄生离子(91)的至少一个吸气物(92)放置在所述腔穴(80)中。

技术领域

本发明涉及一种用于生成电离辐射并且特别是X射线的源，涉及一种包括多个源的组件，并且涉及一种用于生产该源的方法。

背景技术

目前，X射线特别是在成像和放射治疗中具有许多用途。X射线成像得到了广泛的应用，特别是在医学领域、用于执行无损检测的工业中、以及用于检测危险材料或物体的安全领域中。

从X射线产生图像已取得很大进展。最初仅使用光敏膜。后来，出现了数字检测器。这些与软件包相关联的检测器允许借助扫描仪快速重构二维或三维图像。

相反，自1895年伦琴发现X射线以来，X射线发生器的变化很小。第二次世界大战后出现的同步加速器允许生成强烈且聚焦良好的发射。发射是由于带电粒子的加速或减速引起的，该粒子可选地在磁场中运动。

线性加速器和X射线管实现了轰击靶的加速电子束。由于靶的核的电场而引起的束的减速允许生成韧致辐射X射线。

X射线管通常由在其中产生真空的泡组成。泡由金属结构和通常由氧化铝或玻璃制成的电绝缘体形成。两个电极放置在此泡中。偏置到负电位的阴极电极配备有电子发射器。相对于第一电极偏置到正电位的阳极第二电极与靶相关联。通过两个电极之间的电位差加速的电子会在他们撞击靶时通过减速而产生电离辐射(轫致辐射)的连续谱。金属电极必须具有大尺寸并具有大的曲率半径，以使表面上的电场最小化。

根据X射线管的功率，X射线管可以配备有固定阳极或使得其可以分散热功率的旋转阳极。固定阳极管具有几千瓦的功率，并且特别是用于低功率医学、安全和工业应用中。旋转阳极管可能超过100千瓦，并且主要用于医学领域，用于需要高X射线通量的成像，允许提高对比度。举例来说，工业管的直径在450kV下为约150mm，在220kV下为约100mm，并且在160kV下为约80mm。指示的电压对应于两个电极之间施加的电位差。对于医学旋转阳极管，直径从150到300mm变化，取决于要消耗在阳极上的功率。

因此，已知的X射线管的尺寸仍然大，约为几百毫米。成像系统已经出现了具有越来越快速和高性能的3-D重构软件包的数字检测器，而与此同时，X射线管技术实际上已经保持未变化达一个世纪之久，并且这是对X射线成像系统的主要技术限制。

数个因素是当前X射线管小型化的障碍。

电绝缘体的尺寸必须足够大，以确保针对30kV至300kV的高电压具有良好的电绝缘性。通常用于生产这些绝缘体的烧结氧化铝典型地具有约18MV/m的介电强度。

金属电极的曲率半径不能太小，以使施加到表面的静电电场保持在可接受的极限以下，典型地为25MV/m。在此之上，通过隧穿效应进行的寄生电子的发射变得难以控制，并导致对壁的加热、不期望的X射线的发射和微放电。因此，在高电压下，诸如在X射线管中遇到的电压下，阴极电极的尺寸大，以限制电子的寄生发射。

热离子阴极通常用于常规管中。这类阴极的尺寸及其工作温度(典型地高于1000℃)导致膨胀问题，并导致导电元素(诸如钡)的蒸发。这使得与电介质绝缘体接触的这种类型的阴极的小型化和集成变得困难。