[发明专利]一种用于CT成像系统的整体封装碳纳米射线源

说明书

技术领域

本发明涉及医疗成像设备领域，尤其涉及基于固定阳极的碳纳米CT(Computed Tomography，计算机断层扫描)成像系统。

背景技术

通常，螺旋CT成像系统包括：X射线管、高压发生器、探测器、转换器、机壳和计算机系统等部件，其工作原理为：高压发生器激发X射线管发出X射线，X射线穿过人体后被探测器接收，计算机系统连接探测器显示被测部位图像。其中，X射线管主要包括阴极和阳极，当阴极产生高速电子轰击阳极时，只有小于1％的能量转化为X射线，而超过99％的能量转化成热能聚集在阳极耙面上，由于阳极耙面的承热能力是有限的，如果热能不能被及时传导出去，当热能累积量超过X射线管阳极的承热能力时，阳极耙面就会被损毁，从而导致X射线管的损坏，所以，X射线管阳极耙面的传热性能决定了X射线管的质量和使用寿命。

目前，螺旋CT成像成像系统主要以旋转阳极作为X射线管的阳极，通过旋转阳极的高速旋转避免阳极靶面由于局部高温导致的损坏，但是旋转阳极仍不能从根本上解决X射线管的散热问题。主要原因为：X射线管的内部与外界隔绝，旋转阳极的主轴在真空玻璃管内高速旋转，热量不能通过主轴传导出去，同时，X射线管采用高真空的玻璃管，也不能与外界环境进行对流传热，旋转阳极只能等待阳极耙面温度升高后，通过热辐射将阳极靶面的热能辐射到X射线管的玻璃管壁，再通过玻璃管壁传导至外界环境，以至于旋转阳极的导热效率极低。另外，虽然旋转阳极的阳极耙面承热能力高，可以避免阳极靶面的局部损坏问题，但是，没有及时传导出去的热量随着工作时间的增加，热量累积会不断加大，当热量累积到一定程度时CT成像系统就会开启自我保护，自动停机，防止CT设备损坏，所以，采用旋转阳极的X射线管的CT成像系统连续工作时间较短。

此外，采用旋转阳极的X射线管的CT成像系统由于自身特性还存在以下问题：首先，高速电子在轰击高速旋转的旋转阳极耙面时，由于旋转阳极产生圆周力，产生的部分X射线也会随着阳极耙面旋转方向发生偏转，使X射线能量减弱，均匀性降低，从而使成像质量下降；其次，由于采用旋转阳极的X射线管结构复杂，导致控制X射线管的方法也较为复杂，在使用过程中容易损坏、故障率较高、可靠性较差以及使用寿命较短；最后，采用旋转阳极的X射线管制造工艺较为复杂，生产成本较高，生产难度大，以国内目前的制造工艺方法中较难生产出质量优秀的旋转阳极，在同等情况下，采用旋转阳极的X射线管的CT成像系统实用性较差。另外，目前的传统碳纳米射线源普遍存在寿命低的缺点，特别是在碳纳米射线源使用寿命的中后期，碳纳米射线源的性能下降很快，严重影响了CT成像系统的性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于CT成像系统的整体封装碳纳米射线源，解决传统碳纳米射线源寿命低的缺点，在保证X射线管散热性能的基础上，延长CT成像系统的连续工作时间，保证CT成像系统的成像质量，提高CT成像系统的可靠性，延长CT成像系统的使用寿命。

为了达到上述发明创造目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种用于CT成像系统的整体封装碳纳米射线源，至少包括机壳、阳极和阴极，其中，所述阳极的数量在50个至90个之间，所述阴极的数量在50个至90个之间，所述阳极和阴极均呈环形阵列对应设置在所述机壳内部，所述阳极为固定阳极，所述阴极为碳纳米管阴极。

进一步地，机壳包括激发端和放射端，所述激发端和放射端分别位于所述机壳两侧，所述阳极固定在所述激发端，所述阴极固定在所述放射端。

进一步地，所述阳极至少包括激发面，所述阴极至少包括放射面，所述激发面为斜面，所述放射面为凸形曲面，所述阴极用于在外加电场下产生电子，所述放射面的凸形曲面用于聚焦电子形成电子束，并发射电子束轰击所述阳极的激发面以产生X射线。

进一步地，所述机壳内部设有栅极和聚焦极，所述栅极和聚焦极位于所述阳极与所述阴极之间。

进一步地，所述栅极位于所述阴极一侧，呈圆环状，栅极的表面设有栅极孔，用于在外加电场作用下使电子加速，产生电子束一次聚焦。

进一步地，所述聚焦极位于所述阳极一侧，呈圆环状，聚焦极的表面设有聚焦孔，用于形成电子束二次聚焦，增加轰击所述阳极的电子数量。

进一步地，所述激发面的倾斜角度为7度至25度之间。

进一步地，所述激发面的倾斜角度为10度。

进一步地，所述阴极的数量为60个，所述阳极的数量为60个，每一个所述阳极的激发面的材料为钨或者钎焊石墨。