CN1879187B - 模块化的x射线管以及制造这种模块化的x射线管的方法 - Google Patents

Abstract

模块化的X射线管(10)以及制造这种X射线管的方法，其中阳极(20)和阴极(30)在真空内腔(40)中彼此相对地布置，其中电子(e^-)在阴极(30)上产生，X射线(γ)在阳极(20)上产生。根据本发明所述的X射线管(10)包括若干互相补充的加速模块(41，...，45)，并且每一个加速模块(41，...，45)包括至少一个承载电位的加速电极(20/30/423/433/443)。在此第一加速模块(41)包括阴极(30)，第二加速模块(45)包括阳极(20)。该X射线管(10)附加地由至少一个另外的加速模块(42，...，44)构成。根据本发明所述的X射线管特别地可以具有可重复关断的真空阀，由此管(10)的单个有缺陷的部件可以被简单地更换或者该管(10)可以被模块化地改变。

Description

模块化的X射线管以及制造这种模块化的X射线管的方法

技术领域

本发明涉及用于高剂量率(Dosisleistungen)的X射线管、用于以X射线管产生高剂量率的相应的方法以及用于制造相应的X射线装置的方法，在该方法中阳极和阴极在真空化的内腔中彼此相对地布置，其中电子借助可施加的高压被向该阳极加速。

背景技术

X射线管的使用在科学和技术应用中被广泛地推广。X射线管不仅应用在医药中，例如在诊断系统中或在治疗系统中用于照射患病组织，而且例如还用于物质如血液或食品的杀菌，或者用于生物如昆虫的杀菌(使无繁殖能力)。其它应用领域此外在传统的X射线技术中例如行李和/或集装箱透视或者例如工件如钢筋混凝土的无破坏检查等。在现有技术中说明了用于X射线管的不同的方法和装置。它们涵盖从晶体管壳体形式的小型化的管直到具有直到450千伏的加速电压的高功率管。尤其在最近时期，付出了很多工业和技术开销和辛劳，用于改善照射系统的功率和/或效率和/或寿命和/或维修可能性。这些努力特别通过在安全系统中、如例如在航空交通运输中的大宗货物集装箱透视中等，和类似装置中的新要求而引起。

传统的在工业环境中应用的X射线管类型或者由玻璃或者由金属陶瓷复合结构构成。图1示意性地示出由玻璃复合结构构成的这种传统X射线管的一个例子。图2和图3示出由金属陶瓷复合结构构成的传统X射线管。在这些X射线管中，在真空化的管中的电子穿过电场。在这种情况下，这些电子被向其终端能量加速，并在对阴极表面上将该能量转化为X射线。也就是说，X射线管包括阳极和阴极，它们在真空化的内腔中被彼此相对地布置，并且它们在金属陶瓷管中由圆筒形的金属部件(图2/3)包围，而在玻璃管中由玻璃圆筒(图1)包围。在玻璃管中，该玻璃作为绝缘体子(Isolator)起作用。而在这些金属陶瓷管中，阳极和/或阴极通常借助陶瓷绝缘体电绝缘，其中该或这些陶瓷绝缘体轴向朝向金属圆筒地设置在阳极和/或阴极的后面并在各自的末端上封闭该真空腔。这些陶瓷绝缘体典型地被圆盘形(环形)或锥形地实施。原则上，在该管类型中可能是任意的绝缘体几何形状，其中在高压时必须考虑场超高(Feldueberhoehungen)。通常，陶瓷绝缘体在中间具有开口，开口中真空密封地设置有用于阳极或阴极的高压供给。这种类型的X射线管在现有技术中也被称为两极或双极X射线管(图3)。所谓的单极装置(图2)与此不同，其中阳极，也就是对阴极，被设置到地电位上。在这些双极系统中，电子源(阴极)被置于负高压上，而对阴极(阳极)置于正高压上。然而在现有技术的所有构造形式中，用于电子加速的全部加速电压(单级地)紧靠近阳极和阴极之间。也必须注意，存在这样的解决方案，方案中位于地电位上的挡板(中间挡板)安装在阳极和阴极之间。该中间挡板一方面可用作电子光学的透镜，但也作为用于由对阴极反向散射的电子的机械挡板起作用。

这些通过单级的构造而产生的问题或缺点在于，在升高的施加电压中，干扰的物理效应的可能性同时也上升。这些问题目前在单极管中将现有技术的X射线管限制在最大大约200到300kV的施加电压，并且在双极装置中限制在最大大约450kV的施加电压。如刚才提到的，除了期望的X射线的生成之外，在X射线管工作时产生其它物理效应，如例如场致发射、二次电子发射和光电效应，它们限制了管的功能能力。然而，这些效应不仅干扰X射线管的功能，而且能导致材料损害并因此导致部件过早疲劳。特别是二次电子发射以损害X射线管工作而出名。在二次电子发射中，在电子射线撞击到阳极上时，除了X射线外，还产生了并不期望的、但不可避免的二次电子，它们在X射线管内部，在相应于电力线(Fieldlinie)的轨道上前进。这些二次电子能通过各种不同的散射过程和碰撞过程(Stossprozesse)到达绝缘体表面上，并在那里降低HV绝缘性能。然而，二次电子也通过这种途径产生，即在阳极和/或阴极附近，绝缘体在工作时被不可避免的场致发射电子打中，并在那里引发二次电子。在阳极和阴极上接通高压时，也就是说，在X射线管工作时，在内腔和面向内腔的表面中产生电场。这也包括绝缘体表面。X射线管越短且陶瓷绝缘体越长，二次电子和/或场致发射电子击中陶瓷部件的可能性就越大。这导致了装置的高压稳定性和寿命以并不期望的方式下降。因此在圆盘状的绝缘体中，由现有技术，例如由DE2855905已公开，采用所谓的屏蔽电极。这些屏蔽电极例如能成对地使用，其中，它们在旋转对称的X射线管构型中大多数情况下同轴地以确定的距离布置，以最佳地阻止二次电子扩散。然而如已表明的，这些装置在很高的电压时不再能使用。此外，与只有绝缘体的X射线管相比，在这种构造中的材料开销和制造开销更大，现有技术的另一种可能性例如在DE6946926中示出。为了减小加工表面，在这些解决方案中采用了锥形的陶瓷绝缘体。该陶瓷绝缘体具有基本上恒定的壁厚并且例如覆盖有硫化橡胶层。该层应该有助于二次电子较少地产生。如所提到的，在真空腔内部的电场也遍及绝缘体表面。特别在锥形的绝缘体中，通过该场，击中绝缘体的电子或由撞击电子引发的散射电子从表面离开被向阳极方向加速。原则上，绝缘锥体这样形成，使得电场的法向量将电子从绝缘体面加速离开(wegbeschleunigen)。若阳极侧的绝缘体如同阴极侧的绝缘体一样作为伸入内腔中的截顶锥体构建，则击中绝缘体的(例如从金属棒(Metallkolben)中被引发的)电子同样朝向阳极被加速。绝缘体的阳极侧的锥体例如被这样形成，使得法向量由表面指向离开。在阳极侧，电子顺着运动到绝缘体表面上，因为没有由绝缘体面指向离开的电场作用在电子上。跑过一定的距离后，这种电子具有了足够的能量，以引发其它的电子，这些其它的电子在它们那方面又引发电子，这样导致在绝缘体表面上奔向阳极的电子雪崩，该电子雪崩能够引起显著的干扰，也可能引起气体逸出甚或绝缘体的击穿。电压越高，该效应就越显著。在电压很高的情况下，这种类型的绝缘体因此就不能再被使用。此外必须注意到，几何长度随着增加的被施加电场而增加。电子根据能量和出射角也能够在阴极方向上运动，特别是在散射电子的情况下。然而在阴极侧，上面描述的效应产生得较小，因为在阴极侧到达绝缘体表面上或从绝缘体表面中引发的电子，在金属圆筒的方向上穿过真空，并且不沿着绝缘体表面运动。为了避开这个缺点，在现有技术中公开了不同的解决方案，例如在公开文献DE2506841中提出，在阴极侧这样地构建绝缘体，使得在绝缘体和管之间出现锥形的空腔。例如在专利文献EP0215034中示出了现有技术的另一种解决方案，其中，圆盘状绝缘体相对于金属圆筒被阶梯状地分层次。然而已表明，在高压情况下，即例如在150kV以上，现有技术示出的所有解决方案都具有干扰，这些干扰此外能够导致材料的过早老化并能产生气体逸出和/或绝缘体击穿。由此现有技术中已公开的X射线管对于很多现代的具有非常高的电压(＞400kV)的应用来说只能不好地被使用甚至不能使用。

发明内容

本发明的任务在于，提出一种新的X射线管和相应的用于制造这种X射线管的方法，其不具有上面所述的缺点。尤其应该提出一种X射线辐射器，其可以实现比传统的X射线辐射器高出数倍的电功率。同样这些管应该可模块化安装，并且能够被简易且成本低廉地制造。此外，该X射线管可能的有缺陷的部件应该可被更换，而不必更换整个X射线管。

根据本发明，该目的特别通过独立权利要求所述的元件实现。此外，其它的有利的实施形式由附属权利要求和说明得出。

这些目的由本发明特别通过如下方式实现，即在X射线管中，阳极和阴极在真空化的内腔中彼此相对地布置，其中在阴极中产生电子，借助于可施加的高压被向阳极加速，X射线在阳极中借助于电子被生成，其中该X射线管包括若干互相补充的加速模块，这些加速模块分别包括至少一个承载电位(potentialtragend)的电极，其中，第一加速模块包括具有原始电子生成的阴极，其中最后的加速模块包括具有X射线生成的阳极，并且其中该X射线管包括至少另外一个带有承载电位的电极的加速模块，该电极的用于加速电子的加速模块可以任意地经常重复地串联接上，并且其中X射线管可以被模块化地构建。该阳极可以包括具有出射窗口的用于产生X射线的对阴极或作为传输阳极(Transmissionsanode)构建，它将X射线管的真空化的内腔向外封闭。这些电极中的至少一个可以包括球形或锥形地构造的末端，以将每一个电极上的场超高降低或减到最小。这些电极例如能够借助电位接头例如可接在高压级联上。此外，本发明的优点在于，可以产生非常高功率的X射线，其中相比于现有技术的管，该X射线管的几何结构尺寸小。同时本发明能够实现一种X射线管，它可在很宽的电平范围上稳定地工作，而功率特性不改变。此外，本发明的另一个优点是通过电场的小得多的绝缘体负载。这特别是与传统的圆盘绝缘体相比适用。根据本发明的X射线管例如能在单级真空焊接过程中被制造，其中在单级真空焊接过程中实现全部管的焊接。这特别具有如下优点，即X射线管的紧接着的借助高真空泵的抽真空能够被取消。另外一个优点是，根据本发明的X射线管通过其简单的、模块化的结构特别适合于一次性方法，因为该管内部的场比在传统的管中小得多，并且根据本发明的管由此较不容易受污染和/或未密封的部位的损坏。

在一种实施变形方案中，相邻加速模块的每两个承载电位的电极之间的电位差对于所有的加速模块都选为恒定，其中被加速的电子的终端能量是加速模块能量的整数多倍。此外该实施变形方案具有如下优点，即绝缘体的负载在该段距离上恒定且没有能对管的运行能力产生不利影响的场超高出现。

在另外一种实施变形方案中，加速模块中的至少一个具有可重复关断的真空阀。这些加速模块在此可以单面地或双面地设置有真空密封物(Vakuumdichtung)，以允许在单个加速模块之间的气密的闭合。该实施变形方案此外具有如下优点，即可以借助真空阀来代替X射线管的单个部件，而无需如在传统的X射线管中那样必须同时替换整个管。因为该管被模块化地构造，所以通过代替其它的加速模块或去除现有模块，管可以事后地毫无问题地与被改变的工作前提相匹配。这在现有技术的管中不会如此可行。

在另外的一种实施变形方案中，这些加速模块包括圆筒状的绝缘陶瓷。该实施变形此外具有如下优点，即在通过该电场的适当的负载的情况下机械结构上的开销是小的，其中可获得特别高的功率特性。

在又另外一种实施变形方案中，该绝缘陶瓷具有高阻的内涂层。该实施变形方案此外具有如下优点，即避免了通过被散射的电子的干扰的充电，这些电子一方面通过绝缘体材料中根据场的条件下的过程引起，另一方面通过由阳极对阴极反向散射的二次电子以及通过场致发射电子而引起。由此X射线管的寿命和/或在单个加速电极之间的电位差被附加地提高。

在一种实施变形方案中，该绝缘陶瓷53包括肋状外部结构。通过绝缘陶瓷53的该形状，在绝缘体外侧(大气侧)上的绝缘距离可以被延长。该实施变形方案此外具有如下优点，即其具有相应于高压形成的外部结构。该外部结构附加地允许了X射线管改善的更有效率的冷却。

在一种另外的实施变形方案中，这些加速模块的电极包括屏蔽，以抑制到绝缘陶瓷上的散射电子流。屏蔽中的至少一个可以包括球形或锥形地构造的末端，以将在每一个屏蔽上的场超高降低或减到最小。此外该实施变形方案具有如下优点，即这些屏蔽形成对绝缘陶瓷的附加保护。由此X射线管的寿命和/或在单个加速电极之间的电位差可以附加地被提高。

在一种实施变形方案中，根据本发明的X射线管在一次性方法中被制造。另外这具有如下优点，即X射线管10的接下来的借助于高真空泵的抽真空能够被取消。此外，一次性方法-即在真空中通过管的整体焊接的单级制造方法(一次性方法)-的另外一个优点是，人们有独特的制造过程，且不像传统的三步：1.组件焊接/2.将组件连接在一起(例如钎焊或熔焊)/3.借助真空泵将管抽真空。因此单级制造方法更有经济效益、更省时间并且更便宜。同时在该方法中，在合适的过程导向(Prozessfuehrung)中，对管的污染可以被减到最小。然而当这些管已经尽可能地免受污染时是有利的，该污染在通常情况下将绝缘陶瓷的耐压强度减到最小。在大多数情况下，对管10的真空密封性的要求在一次性方法中与在多级制造方法中相同。

在这里要理解，除了根据本发明的方法外，本发明也涉及用于实施该方法的装置以及用于制造这种装置的方法。特别地还涉及照射系统，这些系统包括至少一个根据本发明的X射线管，其具有一个或多个高压级联用于至少一个X射线管的电压供应。

附图说明

接下来借助例子说明本发明的实施变形方案。实施例通过以下附图说明。

图1示出了一个结构图，它示意性地示出由现有技术的玻璃复合结构构成的X射线管10结构图。其中电子e-由阴极30发射且X射线γ由阳极20通过窗口201被放射。50是圆筒形的玻璃管，其中玻璃用作绝缘体。

图2示出了一个结构图，它示意性地示出由现有技术的金属陶瓷复合结构构成的单极X射线管10结构图。51是陶瓷绝缘体，52是设置在地面上的金属圆筒。其中电子e-由阴极30发射且X射线γ由阳极20通过窗口201放射。

图3示出了一个结构图，它示意性地示出同样由现有技术的金属陶瓷复合结构构成的双极X射线管10结构图。51是陶瓷绝缘体，52是设置在地面上的金属圆筒。其中电子e-由阴极30发射且X射线γ由阳极20通过窗口201放射。

图4示出了一个结构图，其示意性地示出根据本发明的X射线管10的外视图的一个例子。

图5示出了一个结构图，它示意性地示出根据本发明的X射线管10的一个实施变形方案结构图。其中电子e-由阴极30发射且X射线γ由阳极20放射。该X射线管10包括若干互相补充的加速模块41，...，45且每一个加速模块41，...，45包括至少一个承载电位的电极20/30/423/433/443。

图6示出了一个结构图，它示意性地示出根据本发明的X射线管10的另外的一个实施变形方案的结构结构图。该X射线管10与图3相同包括若干互相补充的具有承载电位电极20/30/423/433/443的加速模块41，...，45。这些加速模块附加地包括电极屏蔽422/432/442，以抑制到绝缘陶瓷上的散射电子流。

图7同样示出了一个结构图，它示意性地示出根据本发明的X射线管10的另外一种实施变形方案结构图。该X射线管10与图3相同包括若干互相补充的具有载电位电极20/30/423/433/443的加速模块41，...，45。这些加速模块41，...，45中的至少一个附加地包括可重复关断的真空阀531。

图8示出根据本发明的X射线管10的剖面图，其示意性地示出根据图3的一个实施变形方案的结构。

图9示出根据本发明的X射线管10的另一个剖面图。加速模块41，...，45附加地包括屏蔽423，...，443的可能的实施形式，以抑制到绝缘陶瓷上的散射电子流。此外该实施变形方案具有如下优点，即这些屏蔽形成对绝缘陶瓷的附加保护。由此X射线管的寿命和/或在单个加速电极之间的电位差可以被附加地提高。图9的可能的实施形式示出电极423/433/443和/或屏蔽412，...，452的球形或锥形地构造的末端，以将在每一个电极423/433/443和/或屏蔽412，...，452上的场超高降低或减到最小。电极423/433/443例如能够通过电位接头连接至高压级联上。

图10示出模块化的金属陶瓷管的加速级的原理构造，该金属陶瓷管具有带有两个加速模块42/43的模块化的两级加速级，两个加速模块42/43具有绝缘陶瓷50、加速电极423/433和电位接头421/431。

图11示意性地示出具有800kV管的实施例的、在根据本发明的模块化的X射线管10中的电位分布。

图12示意性地示出具有根据本发明的X射线管10的照射系统60。该照射系统60包括用于X射线管10的电压供应的高压级联62、高压变压器63以及用于从屏蔽壳体65出去的X射线γ的出射窗口61。

图13示出三个加速模块42/43/44的另外一个实施变形方案，三个加速模块42/43/44具有绝缘陶瓷51、电子屏蔽422/432/442和加速电极423/433/443。

具体实施方式

图4至10示出了如何能用于实现本发明的结构。在这些用于模块化的X射线管10的实施例中，阳极20和阴极30在被真空化的内腔40中被彼此相对地布置，电子e-在阴极30中产生，其中阴极30用作电子发射器。由此阴极30一方面用于产生电场E，但另一方面也用于产生电子。因此原则上所有能发射电子e-的材料都适合于该应用。该过程可以通过热发射，但也可以通过场致发射(冷发射器)来实现。作为冷发射器例如可以使用各种类型的大多数具有类金刚石结构的微尖阵列(Mikrotiparray)，或者例如也使用纳管(Nanoroehrchen)。自然，在该管类型中的冷发射也可以通过使用在合适地成型的金属上的彭宁效应(Penningeffekt)而被使用。例如可使用在该发射器草案中也可使用的热发射器，如例如钨(W)、镧六硼(LaB6)、储备式阴极(La in W)和/或氧化物阴极(例如ZrO)。电子e-借助可施加的高压被向阳极20加速，并在阳极20的对阴极表面上产生X射线γ。阳极20完成X射线管10中的两个功能。一方面，它们用作正电极20以产生用于加速电子e-的电场E。另一方面，阳极20或装入阳极20中的对阴极材料用作电子能量转换为X射线γ之处。该转换一方面依赖于粒子能量，但也依赖于对阴极材料的核电荷数。在第一近似中，根据贝蒂公式，粒子的能量损耗与对阴极材料的核电荷数Z平方相关。

dW/dx≈Z²

在该过程中，阳极20被热加载。该阳极或对阴极材料也必须能够经受住该热负载。由此得出，对阴极材料的蒸汽压力在对阴极的工作温度情况下应该足够小，以便不会对X射线管10工作所必需的真空产生不利的影响。因此例如可以优选地使用耐高温或可被良好地冷却的对阴极材料。此外对阴极材料例如可以嵌入至能良好导热的材料(例如铜)中，该材料可被良好地冷却，即良好地导热。因此例如可以使用尽可能重且耐热的材料作为阳极(对阴极)20。例如如钨(W，Z＝74)和/或铀(U，Z＝92)和/或铑(Rh，Z＝45)和/或银(Ag，Z＝47)和/或钼(Mo，Z＝42)和/或钯(Pd，Z＝46)和/或铁(Fe，Z＝26)和/或铜(Cu，Z＝29)的材料特别适合于此。选择这些对阴极材料时特别有利的是，例如在分析的应用中，要考虑到，特性曲线(Kα)适合于特殊的应用目的。

该X射线管10还包括若干互相补充的加速模块41，...，45。每一个加速模块41，...，45包括至少一个具有相应的电位接头421/431/441的承载电位的电极20/30/423/433/443。第一加速模块41包括具有产生电子e-，即具有电子发射器的阴极30。第二加速模块45包括具有X射线γ的阳极20。X射线管包括至少另外一个具有承载电位的电极423/433/443的加速模块42，...，44。真空化的内腔40例如可以借助绝缘陶瓷51被向外封闭。对于根据本发明的发射器草案，例如可以使用满足X射线管10的电要求(场强)的绝缘材料。对于相应的实施例，这些绝缘材料也应该适合于制造金属陶瓷复合结构。此外应该可使用用于高真空应用的陶瓷。由此合适的材料例如是纯氧化物陶瓷，如氧化铝、氧化镁、氧化铍和氧化锆。原则上单晶的Al₂O₃(蓝宝石)也是合适的。此外所谓的玻璃陶瓷，如例如Macor或类似材料也是可想象的。特别是混合陶瓷(例如掺杂的Al₂O₃)，如果它们具有相应的特性，自然也是合适的。绝缘陶瓷51例如能向外以肋状或类似形状实施，以便延长绝缘外壳51的绝缘段，其中该绝缘外壳51不在真空侧，即例如也位于绝缘油中。以同样的方式，绝缘陶瓷51的每一种另外的扩展方案，例如纯圆筒形，也是可想象的，而不影响到本发明的实质。绝缘陶瓷51例如也可以附加地具有高阻的内涂层，以便将可能的可通过各种不同的电过程引起的充电引开(ableiten)，其中同时确保可施加加速电压。图8示出两个这种另外的加速模块42/43的一种模块化的金属陶瓷管的原理构造，两个加速模块42/43具有绝缘陶瓷51、加速电极423/433和电位接头421/431。此处所说明的、用于构造例如由金属陶瓷复合结构构成的X射线管10的原理，根据本发明能任意地经常重复地串联接上并因此用于电子e-的加速(多级加速)。加速结构的最后的承载电位的电极是用于生产所必需的阳极20。相反，产生电子所必需的阴极30是加速结构的第一电极。这在图4至9的实施例中示出。在电极合适的布置和选择的情况下，X射线管10能以直到800千伏或更多的总能量来构建(例如图5)。与此相反，传统的X射线管至今最大能以200到450千伏的总能量来制造。该草案的一个主要的优点是，在小的构造形式的同时获得很大的能量。相对于现有草案的另一个优点是，绝缘陶瓷51的各段的通过电场几乎均匀的负载。这此外有如下优点，即通过分段X射线管10可以这样构建，使得绝缘陶瓷51的根据场的负载保持在对于高压飞弧必需的极限值之下。图9示意性地示出具有800kV管的实施例的根据本发明的模块化的X射线管10中的电平分布。与此相反，在现有技术中所使用的X射线管中，绝缘陶瓷具有很大的径向负载，因为这些管基本上类似于圆筒聚光器(Zylinderkondensator)来安装。这些径向的场在绝缘体内径和轴向布置的的加速电极(阳极、阴极)之间的交接处导致很高的场强。通过在所谓的三相点(绝缘体-电极-真空)上的巨大的场超高产生电子的场致发射，它能产生高压飞弧且可导致管的毁坏，如上面已经描述的那样。图1示意性地示出了现有技术的这种传统的X射线管10的结构。在此，电子e-由电子发射器、即阴极20，在通常情况下是热的螺旋状钨丝，来发射，通过被施加的高压向对阴极加速，其中X射线γ由对阴极、即阳极30通过窗口301被放射。在此，三相点(导致e-的场致发射的场超高)不仅在阴极侧而且在阳极侧出现。

在相邻加速模块41，...，45的每两个承载电位的电极20/30/423/433/443之间的电位差例如对于所有的加速模块41，...，45也可以被选为恒定，其中被加速的电子(e-)的终端能量是加速模块41，...，45中之一的能量的整数多倍。这些加速模块41，...，45中的至少一个此外可以具有可重复关断的真空阀531。这有如下优点，即借助真空阀531可以更换X射线管10的单个部件，而不会如在传统的X射线管中那样，必须同时更换整个X射线管。因为根据本发明的管10被模块化地构造，所以通过使用另外的加速模块或将现有模块去除，由此管10也允许事后地毫无问题地与被改变的工作前提相匹配。这在现有技术中的管的情况下是不可能的。

重要地必需指出的是，在根据本发明的X射线管10中存在原则上的模块性，也就是说，X射线管10的辐射能量提高可以通过添加一个或多个加速段41，...，45或加速模块41，...，45来实现。其中加速模块41，...，45中的至少一个可以被这样构建，使得它具有可重复关断的真空阀531。加速模块41，...，45可以附加地在一侧或两侧包括真空密封物。这有如下优点，即通过借助于可重复关断的真空阀531将有缺陷的管10抽真空，将该有缺陷的加速模块41，...，45通过新的和/或正常工作的模块替换，并且通过可重复关断的真空阀531以相应的真空泵将管10再抽真空，可以将单个的有缺陷的加速模块41，...，45简单地更换和/或循环再利用。同样重要地必需指出的是，加速模块41，...，45的电极20/30/423/433/443可以包括屏蔽412，...，452以抑制到绝缘陶瓷51上的散射电子流(图6/13)。这有如下优点，即屏蔽形成对绝缘陶瓷51的附加保护。由此X射线管的寿命和/或在单个加速电极20/30/423/433/443之间的电位差可以附加地被提高。根据本发明的X射线管10的简单的、模块化的构造特别适合于在一次性方法中的制造方法，或者该构造方式才可以有效地实现一次性方法。在此在单级真空焊接过程中实现全部管的焊接。这此外有如下优点，即X射线管10的接下来的借助于高真空泵的抽真空能够被取消。此外，一次性方法、即通过在真空中管的全部焊接的单级制造方法(One-Shot-Verfahren)的另外一个优点是，有独特的制造过程，而不像传统的三步：1.组件焊接/2.将组件连接在一起(例如钎焊或熔焊)/3.借助于真空泵将管抽真空。因此单级制造方法更有经济效益、更省时间并且更便宜。同时在该方法中在合适的过程导向中，对管的污染可以被减到最小。然而当这些管已经尽可能地免受污染时，可以是有利的，该污染在通常情况下将绝缘陶瓷的耐压强度减到最小。在大多数情况下，对管10的真空密封性的要求在一次性方法中与在多级制造方法中相同。因为X射线管10内部的场比在传统的管中小得多，所以根据本发明的管10附加地较不容易受污染和/或未密封的部位的损坏。这使得根据本发明的X射线管10进一步适合于该一次性方法。根据本发明的X射线管10例如也可以出色地用于制造完整的照射系统和/或单个的照射装置60(见图12)。在这种照射装置60中，外壳65中的管10例如可以被放置在绝缘油中。该屏蔽外壳65可以包括用于X射线γ的出射窗口61。该照射装置60包括用于X射线管10的高压级联62，它例如具有配设的高压变压器63和朝外的电压接头64。这些照射装置60或者整块(Monoblock)60于是例如能够用于制造更大的照射系统。自然，对于本领域专业人员显然的是，根据本发明的没有对阴极或传输阳极的管10由于其简单的、模块化的构造及其高功率也出色地适合作为具有相应的工业应用领域的电子发射器和/或电子枪。

对于根据本发明的实施形式有意义的是，屏蔽422/432/442被这样形成，使得电子发射“看”不到绝缘体面51(图13)。通过施加加速电压可获得陶瓷绝缘体51的充电效应，它不必一定要通过散射电子发射和二次电子发射引起。通过在图3中所示的几何结构或类似的几何结构，这些充电效应被阻止或减到最小。绝缘陶瓷的涂层特别也可以用于电位供给被使用，如果例如在绝缘体上外部施加合适的导电层，则该层作为电位器起作用。对于真空内腔，合适的涂层也可以代替金属电极423/433/443。然而这也导致了不再有如图13中的屏蔽。作为实施例例如可能在绝缘陶瓷51的内侧(真空)上施加螺旋状的层，它作为电位器起作用并因此代替金属电极423/433/443的效果。

Claims (13)

1.一种X射线管(10)，其中阳极(20)和阴极(30)在真空化的内腔(40)中彼此相对地布置，其中电子在阴极(30)上产生，借助于施加的高压向阳极(20)加速并且X射线在阳极(20)上借助这些电子产生，其中该X射线管(10)包括若干互相补充的加速模块(41，...，45)，其中每个加速模块(41，...，45)包括至少一个承载电位的电极，其中第一加速模块(41)包括产生电子的阴极(30)，并且其中第二加速模块(45)包括产生X射线的阳极(20)，

所述X射线管(10)的特征在于，

该X射线管(10)包括带有承载电位的电极的至少一个另外的加速模块(42，...，44)，所述若干互相补充的加速模块(41，...，45)包括第一加速模块(41)、第二加速模块(45)和至少一个另外的加速模块(42，...，44)，其中用于加速电子的所述至少一个另外的加速模块(42，...，44)被任意地经常重复地串联接上，并且其中X射线管(10)被模块化地构建。

2.按照权利要求1所述的X射线管(10)，其特征在于，对于所有的加速模块(41，...，45)在相邻的加速模块(41，...，45)的每两个承载电位的电极之间的电位差都是恒定的，其中被加速的电子的终端能量是所有加速模块(41，...，45)中的一个加速模块的能量的整数多倍。

3.按照权利要求1或2所述的X射线管(10)，其特征在于，所有加速模块(41，...，45)中的至少一个具有可重复关断的真空阀(531)。

4.按照权利要求3所述的X射线管(10)，其特征在于，所有加速模块(41，...，45)中的至少一个在一侧或在两侧具有真空密封物。

5.按照权利要求1或2所述的X射线管(10)，其特征在于，所有加速模块(41，...，45)包括圆筒状的绝缘陶瓷。

6.按照权利要求5所述的X射线管(10)，其特征在于，绝缘陶瓷(53)具有高阻的内涂层。

7.按照权利要求5所述的X射线管(10)，其特征在于，绝缘陶瓷(53)包括肋状外部结构。

8.按照权利要求1或2所述的X射线管(10)，其特征在于，阳极(20)包括用以产生X射线的对阴极以及用于X射线的出射窗口(201)。

9.按照权利要求1或2所述的X射线管(10)，其特征在于，阳极(20)包括一个传输阳极，其中该传输阳极向外封闭被真空化的内腔(40)。

10.按照权利要求1或2所述的X射线管(10)，其特征在于，所有加速模块(41，...，45)的电极包括屏蔽(412，...，452)，以抑制到绝缘陶瓷上的散射电子流。

11.按照权利要求10所述的X射线管(10)，其特征在于，加速模块(41，...，45)的电极和/或屏蔽(412，...，452)中的至少一个包括球形或锥形构造的末端，以便将相应的电极和/或屏蔽(412，...，452)上的场超高降低或减到最小。

12.一种照射系统(60)，其特征在于，该照射系统(60)包括至少一个按照权利要求1至11之一所述的X射线管(10)，它具有高压级联(62)用于X射线管(10)的电压供应。

13.用于制造按照权利要求1至11之一所述的X射线管(10)的方法，其特征在于，该X射线管(10)在单级真空焊接过程中被制造。

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