CN104347334B - 单极x射线发射器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种单极X射线发射器，包括发射器壳体，其中设置具有真空壳体和驱动马达的X射线管，在真空壳体中设置产生电子射束的阴极和旋转阳极，电子射束在聚焦轨迹上撞击旋转阳极，真空壳体具有驱动侧的壳体壁和阳极侧的壳体壁，旋转阳极抗扭地保持在阳极管上，该阳极管能转动地支承在与驱动马达耦连的转子轴的静止部件上，其特征在于：‑转子轴的静止部件通过环形固定装置与阳极侧的壳体壁相连，‑阳极管包含温度补偿元件，‑转子轴的旋转部件的轴承装置设置在阳极管的内部，‑真空壳体相对发射器壳体电绝缘地布置，‑聚焦轨迹设置在旋转阳极的背对阳极侧的壳体壁的侧面上。本发明的X射线发射器可以紧凑地构造并且具有更好的成像属性。

Description

单极X射线发射器

技术领域

本发明涉及一种单极X射线发射器，包括发射器壳体，在所述发射器壳体中设置具有真空壳体和驱动马达的X射线管，其中在所述真空壳体中设置产生电子射束的阴极和旋转阳极，电子射束在聚焦轨迹上撞击旋转阳极，并且其中，所述真空壳体具有驱动侧的壳体壁和阳极侧的壳体壁，并且所述旋转阳极抗扭地保持在阳极管上，该阳极管能转动地支承在与驱动马达耦连的转子轴的静止部件上。

背景技术

这种X射线发射器例如由专利申请US2012/0114104A1已知。已知的X射线发射器包括发射器壳体，其中设置具有真空壳体和驱动马达的X射线管。在真空壳体中设置用于产生电子射束的阴极和旋转阳极，电子射束在聚焦轨迹上撞击旋转阳极。真空壳体具有驱动侧的壳体壁和阳极侧的壳体壁。旋转阳极抗扭地保持在阳极管上，该阳极管可转动地支承在与驱动马达耦连的转子轴的静止部件上。

在已知的情况中，轴承装置、转子轴和旋转阳极径向上下相叠地布置并且几何上没有相互分离。转子轴设计为空心圆柱并且包围轴的固定的部件。阴极控制装置(高电压和电流)轴线平行地布置。旋转阳极在此离真空壳体的阳极侧的壳体壁相对更远，由此X射线管和X射线发射器具有相应较大的结构空间。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种具有改进的成像属性的紧凑的X射线发射器。

所述技术问题按照本发明通过一种X射线发射器解决，其包括发射器壳体，其中设置具有真空壳体和驱动马达的X射线管，其中在真空壳体中设置产生电子射束的阴极和旋转阳极，电子射束在聚焦轨迹上撞击旋转阳极，并且其中，真空壳体具有驱动侧的壳体壁和阳极侧的壳体壁，并且旋转阳极抗扭地保持在阳极管上，该阳极管可转动地支承在与驱动马达耦连的转子轴的静止部件上。按照本发明转子轴的静止部件通过环形的固定装置与真空壳体的阳极侧的壳体壁相连，其中阳极管包含温度补偿元件并且转子轴的旋转部件的轴承装置设置在阳极管的内部，并且其中真空壳体相对发射器壳体电绝缘地布置，并且聚焦轨迹设置在旋转阳极的背对真空壳体的阳极侧的壳体壁的侧面上。

按照本发明的X射线发射器涉及的是一种单极X射线发射器，也就是X射线管的真空壳体和阳极位于相同的电势上。与此相对地，在两极结构中X射线管的真空壳体相对阳极和阴极是绝缘的(阳极例如处于比处于地电势的真空壳体更高的电势上)。

在按照本发明的解决方案中，通过转子轴的静止部件通过环形固定装置与真空壳体的阳极侧的壳体壁相连，则将抗扭地保持在可旋转支承的阳极管上的旋转阳极可以靠近真空壳体地设置。因此在聚焦点停留区域(其在旋转阳极上构成聚焦轨迹)和真空壳体的外侧之间形成更小的间距。此外通过转子轴的静止部件与真空壳体的阳极侧的壳体壁的环形固定，用于单极性所需的在旋转阳极和真空壳体之间的电势连接被保证。

在按照本发明的X射线发射器中，通过阳极管包含温度补偿元件并且转子轴与阳极侧的壳体壁相连，转子轴的热条件下的长度膨胀通过阳极管的温度补偿元件被补偿。因此，旋转阳极在运行中具有几乎恒定的轴向位置，并且因此具有相对阴极的几乎恒定的间距。电子射束的不可避免的热漂移相应地被减小，因此可以保证聚焦点几乎恒定的位置。基于几乎恒定的聚焦点位置，则在X射线发射器的整个运行时长中得到保持相同高效的X射线拍摄。

真空壳体相对发射器壳体的电绝缘布置通过在发射器壳体中循环的冷却绝缘介质(绝缘油)得到保证。

按照本发明的X射线发射器基于其紧凑的构造方式理想地适用于胸透设备。这种胸透设备例如在公开文献“High-resolution spiral CT of the breast at very lowdose:concept and feasibility considerations”[W.Kalender et al.,in Eur Radiol(2012)22:1至8页]中被描述。

按照本发明的X射线发射器的特别紧凑的实施形式在一种结构造型中给出。通过在阳极侧的壳体壁的外侧设置冷却结构，可以减小在真空壳体的阳极侧的壳体壁和发射器壳体的相邻的壁之间的间距，由此实现X射线发射器被进一步减小的结构大小。

在X射线发射器一种优选的结构造型中，阴极包括定义了电子的发射方向的第一轴线，和定义了高压输入装置的第二轴线，其中，第一轴线和第二轴线相互垂直地布置。由此获得了紧凑的阴极组件，其相应地要求较少的结构空间，因此X射线发射器的结构大小被进一步降低。

在X射线发射器一种特别优选的结构造型中，阴极包括定义了电子的发射方向的第一轴线，和定义了高压输入装置的第二轴线，其中，第一轴线和第二轴线相互歪斜相错地布置。也就是两个轴线不会相交也不是相互平行。两个轴线的最小间距大于阳极管和聚焦头的半径的和。通过这种措施可以将结构大小进一步地减小。

按照本发明的单极X射线发射器适用于单极X射线发射器的所有类型。在一种X射线发射器中，驱动马达设置在发射器壳体中并且具有设置在发射器壳体外部的高压生成单元。在另一种X射线发射器中，驱动马达连同高压生成单元设置在发射器壳体中(所谓的一体柜)。

附图说明

以下结合附图进一步阐述本发明的示意示出的实施例，但是本发明并不局限于此。在附图中：

图1以纵截面示出按照本发明的单极X射线发射器的实施形式，

图2以立体图示出具有高压绝缘器的阴极组件的第一实施形式，其适合安装在按照图1的X射线发射器中，

图3以立体图示出具有高压绝缘器的阴极组件的第二实施形式，其同样适合安装在按照图1的X射线发射器中。

具体实施方式

在图1中示出单极X射线发射器，其包括发射器壳体1。在发射器壳体1中设置具有真空壳体2和驱动马达3的X射线管。

真空壳体2具有驱动侧的壳体壁21和阳极侧的壳体壁22，并且按照本发明相对射线壳体壁1电绝缘地设置。

驱动马达3包括定子31，其设置在真空壳体2的外部和射线壳体1的内部，以及包括位于真空壳体2的内部的转子32。

在真空壳体2内设置阴极4，其包括聚焦头41，并且电子射束从该聚焦头中射出(在图1中未显示)。

阴极4设计为阴极组件并且通过高压绝缘体42相对真空壳体2绝缘地布置。在图2和3中分别示出阴极组件的一种实施形式。

此外在真空壳体2中设置旋转阳极5，其包括阳极体51以及安置在阳极体51上的阳极层52。在阳极层52中在遇到电子射束时可以形成X射线(在图1中未示出)，该X射线通过在真空壳体中的射出窗和通过在射线壳体中的射出窗从X射线发射器中射出，并且用于检查的目的。在图1中看不到射出窗。

电子射束汇集在阳极层52上的聚焦点，其中聚焦点的停留区域在旋转阳极5的阳极层52上构成聚焦轨迹。聚焦轨迹在此按照本发明设置在旋转阳极5的侧面上，该侧面背对真空壳体2的阳极侧的壳体壁22。

旋转阳极5抗扭地保持在阳极管6上，该阳极管与转子轴8的旋转部件82刚性地相连。转子轴8的旋转部件82部分地伸入转子轴8的静止部件81中，并且通过轴承装置7、优选借助球轴承可转动地支承在静止部件81上，因此阳极管6可转动地布置。

单侧支承的转子轴8通过连接元件23与驱动马达3的转子32相连。

按照本发明，转子轴8的静止部件81通过环形固定装置9与真空壳体2的阳极侧的壳体壁22相连，这种连接在所示实施例中借助焊接实现。

此外，阳极管6包含温度补偿元件10，其在图1所示的单极X射线发射器的构造中通过在阳极管6的径向外部区域中减小的壁厚实现。作为备选或补充，温度补偿元件10在本发明的范围中也可以由不同于阳极管6的其他材料制成。

由于转子轴8的静止部件81通过环形固定装置9与真空壳体2的阳极侧的壳体壁22相连，则抗扭地保持在可旋转支承的阳极管6上的旋转阳极5可以靠近真空壳体2设置。因此在聚焦点停留区域(其在旋转阳极5上构成聚焦轨迹)和真空壳体2的外侧之间形成更小的间距。此外通过转子轴8的静止部件81在真空壳体2的阳极侧的壳体壁22上的环形固定装置9，用于单极性所需的在旋转阳极5和真空壳体2之间的电势连接被保证。

通过阳极管6包含温度补偿元件10并且转子轴8与阳极侧的壳体壁22相连，转子轴8的热条件下的长度膨胀通过阳极管6的温度补偿元件10被补偿。因此，旋转阳极5在运行中具有几乎恒定的轴向位置，并且因此具有相对阴极4的几乎恒定的间距。电子射束在阳极层52上的接触点(聚焦点的停留区域)的不可避免的热漂移相应地被减小，因此可以保证聚焦点几何恒定的位置。基于几乎恒定的聚焦点位置，则在X射线发射器的整个运行时长中得到保持相同高效的X射线拍摄。

此外，在图1所示的单极X射线发射器中，在阳极侧的壳体壁22的外侧上设置冷却结构24。因此尽管在阳极侧的壳体壁22和发射器壳体1的内侧之间的间距很小，但是也能保证冷却绝缘介质(绝缘油)良好的循环。因此可以保证真空壳体2相对发射器壳体1良好的电绝缘。

出于概括性的原因，没有示出发射器壳体1的铅罩以及用于驱动马达3的电源和用于阴极4的电流输入装置。

在图2中示出阴极组件，其包括具有聚焦头41的阴极4。聚焦头41具有圆柱形的基础形状。聚焦头41的其他基础形状也可以在本发明的范围内实现。

聚焦头41通过高压输入装置43保持在高压绝缘器42中(参见图1)。

在聚焦头41中在端侧设置发射器44，该发射器在所示的结构中设计为面发射器并且处于和聚焦头41相同的电势上。

聚焦头41在发射器44的两侧分别具有偏转电极45、46。

两个偏转电极45和46相对聚焦头41电绝缘，从发射器44射出的电子通过两个偏转电极被偏转和聚焦。

在图2中所示的阴极4包括第一轴线A1，其定义了由发射器44发射的电子的发射方向，并且具有第二轴线A2，其定义了用于阴极4的高压输入装置43。

基于聚焦头41和高压输入装置43的布置，第一轴线A1和第二轴线A2相互垂直地布置。

在图3中示出阴极组件，其又包括具有聚焦头41的阴极4。聚焦头41与按照图2的聚焦头相同地构造。

聚焦头41通过高压输入装置47保持在高压绝缘器42中(参照图1)。

在图3中所示的阴极4同样包括第一轴线A1，其定义了由发射器44发出的电子的发射方向，和包括第二轴线A2，其定义了用于阴极4的高压输入装置47。

基于聚焦头41和高压输入装置47的布置，第一轴线A1和第二轴线A2相互歪斜相错地布置。在此轴线A1和A2的最小间距大于阳极管6的半径和聚焦头41的半径之和。

在图2和图3中示出的阴极组件在于2012年6月29日提交的申请号102012211281.2的德国专利申请中被详细的描述。在本发明的范围中也可以实现聚焦头41的其他实施形式。因此发射器44例如也可以设计为螺旋形灯丝。

Claims (6)

1.一种单极X射线发射器，包括发射器壳体(1)，在所述发射器壳体中设置具有真空壳体(2)和驱动马达(3)的X射线管，其中在所述真空壳体(2)中设置产生电子射束的阴极(4)和旋转阳极(5)，电子射束在聚焦轨迹上撞击旋转阳极，并且其中，所述真空壳体(2)具有驱动侧的壳体壁(21)和阳极侧的壳体壁(22)，并且所述旋转阳极(5)抗扭地保持在阳极管(6)上，该阳极管能转动地支承在与驱动马达(3)耦连的转子轴(8)的静止部件(81)上，其特征在于以下特征：

-所述转子轴(8)的静止部件(81)通过环形的固定装置(9)与所述真空壳体(2)的阳极侧的壳体壁(22)相连，

-所述阳极管(6)包含温度补偿元件(10)，

-所述转子轴(8)的旋转部件(82)的轴承装置(7)设置在阳极管(6)的内部，

-所述真空壳体(2)相对发射器壳体(1)电绝缘地布置，

-所述聚焦轨迹设置在旋转阳极(5)的背对真空壳体(2)的阳极侧的壳体壁(22)的侧面上。

2.按照权利要求1所述的单极X射线发射器，其特征在于，在阳极侧的壳体壁(22)的外侧设置冷却结构(24)。

3.按照权利要求1所述的单极X射线发射器，其特征在于，所述阴极(4)包括定义了电子的发射方向的第一轴线(A1)，和定义了高压输入装置的第二轴线(A2)，其中，所述第一轴线(A1)和第二轴线(A2)相互垂直地布置。

4.按照权利要求1所述的单极X射线发射器，其特征在于，所述阴极包括定义了电子的发射方向的第一轴线(A1)，和定义了高压输入装置的第二轴线(A2)，其中，所述第一轴线(A1)和第二轴线(A2)相互歪斜相错地布置。

5.按照权利要求1所述的单极X射线发射器，其特征在于，所述驱动马达(3)设置在发射器壳体(1)中并且具有设置在发射器壳体(1)外部的高压生成单元。

6.按照权利要求1所述的单极X射线发射器，其特征在于，所述驱动马达(3)连同高压生成单元设置在发射器壳体(1)中。