本发明关于一种冷阴极X射线机，特别是指一种以冷阴极为X射线电子束产生器，操作界面简单的手持式冷阴极X光机。
背景技术：
一X射线电子束产生器根据场电子发射量子理论产生场发射电子。场发射电子的基本原理为，于不施加电场时，一导体的电子必须具有足够的能量方能有机会穿过势能垒(potential energy barrier)而到达真空侧。当施加一电场时，能带(energy band)发生弯曲，使得电子无需具有巨大能量便可穿过势能垒而到达真空侧。当所施加的电场增大时，电子所要穿过的势能垒减小，且所产生电流的强度增大。根据电磁理论，一物体的一尖端相较该物体的一钝端积聚更多的电荷。换言之，一物体的一尖端相较该物体的一钝端具有一更强的电场。因此，一场发射阴极(即X射线电子束产生器)的电子发射部被设计成尖端形状，进而无需施加高电压便可产生一较强的电场。
目前，X射线电子束产生器通常于一微波组件、传感器、面板显示器等等中用作一电子来源。电子发射的效率主要取决于一场发射阴极(即X射线电子束产生器)的组件结构、材质以及形状。场发射阴极是由诸如硅、金刚石及碳纳米管(carbon nano tube)等材料制成。这些材质当中，碳纳米管尤其重要，原因在于碳纳米管的开口极细且稳定、具有低的传导场及高的发射电流密度、并且非常稳定。由于具有此等特性，碳纳米管非常适用于场发射阴极。因此，碳纳米管将极有可能取代其它材料而成为下一代场发射材料。
场发射阴极可用作一X射线电子束产生器(例如X射线管)的一阴极。一X射线电子束产生器系封装一阴极、一电磁透镜光圈(electromagnetic-lens aperture)以及一阳极靶于一玻璃容器内。现有的热离子阴极氖管(thermionic cathode neon tube)可由碳纳米管取代。当于一X射线电子束产生器中利用一热离子阴极氖管时，约99％的电能被转变成热量。因此，须以冷却水冷却热离子阴极氖管。相反，碳纳米管可于较小的电场强度下发射电子束，因而将电能转变成电子束的效率高于热离子阴极氖管。另外，当于一X射线电子束产生器中使用碳纳米管时，无需使用冷却过程。
现有阴极发出冷电子X射线产生器首推Zhou等人所提交的美国专利第6,533,096号。Zhou等人利用具纳米结构的材料作为阴极场发射的一发射源。此外，据Zhou等人宣称，可获得4A/cm2的电流密度。不过，该专利技术的起始电场约至3-5V/μm，在电流密度高于30mA/cm2时不稳定。
而，现有可携式X光机，则首推ARIBEX公司所制造的Nomad pro 2手携式X光机，请参照美国专利第7,496,178。或如图4所示，这款轻巧型的X光机为热电子型阴极，以手枪造型X光机10，前方有一铅质防辐射挡板80，后方有LCD面板60，手把15的下方可以放电池40以供应机壳20内的倍压电路(未图标)及X光产生器(未图示)电力。这款X光机，每次发射的时间低于一秒，且不能连续发射，至少得中断1分钟以上，又铅质防辐射挡板也会妨碍操作者瞄准照射部位。
有鉴于前述，本发明将提供一技术以克服前述的问题。
技术实现要素：
本发明的一目的是提供一轻巧型手持式冷阴极X光机，电流低，免冷却，可连续发射X射线。
本发明的再一目的是提供能够在使用一段时间(次数)仍保有如初的真空洁净度，而利于维持由X射线机所拍摄的照片质量。
本发明的又一目的是提供操作者容易瞄准预定的照射部位。
本发明的技术解决方案是：
手持式冷阴极X光机，包含:
一照相机造型外壳的机身连接一炮筒，该炮筒是X光出光口被以铅薄壳包覆，该机身内包含以高压绝缘胶及铅薄壳包覆的倍压电路与玻璃球管的封装体，该倍压电路的输出端与玻璃球管的冷阴极引脚及阳极引脚连接，该封装体中包含一裸露X射线出光口对应于该炮筒形X光出光口；
一振荡电路、一电池、一控制电路，该电池电力通过该振荡电路及倍压电路提供该玻璃球管40～70kV的高压；
一用户操作界面，连接于该控制电路，以提供用户依据被X光照射者的条件选择该操作界面的默认图像，默认图像包含默认X光照射预设秒数，当操作者在完成瞄准动作后，该操作界面的一安全钮作动，才启动该机身上的X光触发键，以发射X光。
本发明的另一技术方案是：
手持式冷阴极X光机，包含：一照相机造型外壳的机身连接一炮筒，炮筒是X光出光口，机身内包含以高压绝缘胶及铅薄壳包覆的倍压电路与玻璃球管的封装体，倍压电路的输出端与玻璃球管的冷阴极引脚及阳极引脚连接，炮筒形X光出光口被以铅薄壳包覆，封装体中包含一裸露X射线出光口对应于该炮筒形X光出光口；其中，封装体的电力是由一电池经振荡电路及控制电路输出至倍压电路，再由倍压电路提供玻璃球管40～70kV的高压，炮筒上表面设有一准直部以供瞄准预定的照射部位。
此外，机身背板还有一液晶显示模块及一些控制键连接于控制电路，以提供一操作者界面，以图像设定倍压电路输出的电压及操作秒数。当设定完成后，且以炮筒的准直部瞄准预定拍照位置后，操作安全钮，绿灯显示后，即可按压X光触发键，照射X光时，绿灯熄，另一黄灯亮，操作完成后，黄灯亦熄灭。
本发明的特点和优点是：
1.手持式X光机的X射线可连续发射，在高压下(65KV)具有很好的穿透力，现有的可携式X射线产生器不是冷阴极，既是可携式就没有冷却水，故只能自然的气冷，每使用1秒，得休息1分钟以上，以进行散热。本发明无此困扰。
2.手持式X光机100的玻璃球管内部是真正的高真空，因此，即便在使用过一段使用次数后，真度度不变，故拍摄质量一如往习，相对于玻璃球管内部没有钨丝协助的X射线产生器，使用约100次后，玻璃球管内部就会再次真空恶化导致质量低落的问题。
3.手持式X光机100剂量低，连续十秒也只和现有技术的剂量相同而已，因此，比传统技术更适用于人体胸腔、牙齿保健、骨骼拍摄，伤害低。
4.手持式X光机100的玻璃球管132及倍压模块145是以高压绝缘胶133先封住，再被铅薄壳134封住，不会有高压放电，及辐射外泄的问题。
5.手持式X光机100的X光出光口，连接炮筒120呈现，炮筒120本身有铅薄壳防辐射外泄，向下斜又有准直部125的设计，操作者容易对准预定拍摄的部位，且机身本身又是一道防辐射外泄的挡火墙。
附图说明
以下附图仅旨在对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围，其中：
图1示依据本发明实施例的手持式X光机的立体图。
图2A示依据本发明实施例，手持式X光机机身内部组件的示意图。
图2B示依据本发明实施例，手持式X光机机身内部玻璃球管与倍压模块的示意图。
图2C示现有手持式X光机用了两组倍压电路分别连接阳极及阴极的示意图。
图2D示本发明手持式X光机用了一组倍压电路，只连接于阳极的示意图。
图3示依据本发明实施例手持式X光机，机身背板及LCD显示屏的示意图。
图4显示现有可携式X光机。
附图标号说明：
10 X光机 20 机壳
15 手把 40 电池
60 LCD面板 80 铅质防辐射挡板
100 手持式X光机 110 机身
120 炮筒 122 铅薄壳
125 准直部 130 长方块
131 铅薄壳 132 玻璃球管
133 高压绝缘胶 134 铅薄壳
135 冷阴极引脚 135W 钨丝专用引脚
136 阳极引脚 140 X射线窗口
145 倍压电路
GND 接地 Vin 倍压电路电压输入端
150 电池 160 振荡电路
170 控制电路 185 LCD面板
180 后方背板 186 实体牙齿键
1861 臼齿 1863 犬齿
187 咬合态 188 人形键
188A 成人 188C 小孩
189 底片 194 7段显示数字
195G 绿灯(待命灯号) 195Y 黄灯(完成照射灯号)
190 上、下键 R 安全钮
117 X光触发键 1101 机身外壳的上表面
175 连接各模块的电源线及/或信号线 112 环扣
具体实施方式
请参考图1所示的手持式X光机立体图100及如图2A所示X光机机身110内部的示意图，如图1所示X光机机身110外壳为照像机造型。X光机机身110前方的镜头状炮筒120的内表面以一铅薄壳122为内衬或以一铅薄壳122包覆外表面。X光机机身110侧边另有环扣，可供背带或肩带穿越，以减轻操件者的负荷。所述镜头状炮筒120是一筒状X光引导出光口。机身110内部的主要部分为一长方块130，电池150、振荡电路160及控制电路170。其中，控制电路170包含一微处器配合一LCM驱动电路连接X光机机身110后方面板180为操作者界面，包含LCD面板185及灯号及复数个按键。另图号175表示连接各模块的电源线及/或信号线。
请参考图2B，而长方块130所指的是X光机机身110的最主要部分：包含一玻璃球管132及一倍压电路145。两者先被高压绝缘胶133封住，再以铅薄壳134包覆高压绝缘胶133。其中，玻璃球管132外露一冷阴极引脚135、一钨丝专用引脚135W及阳极引脚136。而，冷阴极引脚135及阳极引脚136分别连接一倍压电路145的输出端GND及Vout。依据本发明的一实施例，倍压电路145只要一组即其可，即由0V(接地)至目标电压，例如65～70kV。相较于现有技术得有两组的原因是因其要求的电流大，过量的倍压将使输出电流值变小(功率相同时，电压升高电流变小，本发明需要的电流量小，没有上述的问题)。请参见图2C的现有技术中，至少有两组，分别是由第一组电源供应-35kV-0V连接于阴极,另一组电源供应为0V-35kV连接于阳极。这两组高压的倍压电路之间还得另外绝缘。本发明只用一组倍压电路145的优点是减少占用的空间。因此更容易达成轻便的目的。本发明只有一组倍压电路连接于阳极，如图2D所示。
又，玻璃球管132内置一基座、冷阴极、一钨丝、一聚焦组件、一阳极靶材，该聚焦组件及该阳极靶材之间有一X射线窗口140。钨丝的一接脚与阴极共享。再有一钨丝专用引脚135W，延伸至玻璃球管外部。钨丝在玻璃球管132被抽真空的过程特别有用。抽完真空封管后，该钨丝专用引脚135W就没有用了，是一dummy组件。但，它不仅可以使得玻璃球管132抽真空的时间缩短，它尚可使得被抽真空的玻璃球管132真空度可保持更久。玻璃球管132的内请参考发明人的另一中国台湾申请案，申请号103140325号，申请日2014年11月20日。
长方块130预留了X射线窗口140。其中，X射线窗口140所在位置对应于炮筒120所在位置。为预防X射线的外泄，依照本发明的一实施例，一铅薄壳(131)先包覆玻璃球管132。其中，阳极引脚136、冷阴极引脚135、X射线窗口140例外。玻璃球管132及倍压电路145被高压绝缘胶133灌满后，再以一铅薄壳134包住。本发明还有一特色，即，炮筒120由机身外壳的上表面1101，向下斜一角度θ，约10-30°如图1所示，该角度是依据人体工学计算，使操作者更安全且容易瞄准目标部位。更进一步炮筒120上表面1101表面的最上方设有一准直部125。准直部125是由炮筒120表面顶部的一线段或一凸棱，或一小凹沟所组成。以提供操作者容易将X光的炮筒瞄准预计照射的部位。
本发明中，手持式X光机100，使用的是冷阴极，不需要冷却水，电流非常小，100-200微安培即可，且可以连续使用。传统的X射线得用冷却水。即便，ARIBEX公司所发表的手持式X光机也有工作周期(duty–cycle)的限制，例如，使用一秒，至少得休息1分钟。
请再同时参考图1及图3，机身110上方设有一X光触发键117。机身110后方背板180提供使用者一操作界面，包含一电源启动键181启动后LCD面板185开启就呈如图3所示的示意图。操作者可依据照射部分，例如，LCD面板185所示、呈现臼齿1861、犬齿1863，咬合态187、成人188A或小孩188C的图像(icon)，设定有不同的剂量(照射秒数)，操作者利用后方背板180的实体牙齿键186选择牙齿种类(臼齿1861、犬齿1863，咬合187)，人形键188选择成人188A或小孩188C。选好后，7段显示数字194会显示默认的照射秒数，必要时操作者可适病人情况，利用上、下键190再微调至适当的秒数，完成设定后，操作者利用手持式X光机100炮筒120上的准直部125瞄准。7段显示数字193为设计计数X光机使用次数，关乎维修保固用。平常为显示SEC的字样，只有进入内部设定时，才显示计数数字。
本发明的手持式X光机100并没有观景窗，准直部125可以提高操作者瞄准的精确度。在准备工作完成后，启动安全钮R，待绿灯(待命灯号)195G亮后，才能使X光触发键的按压作动。所述的绿灯表示，手持式X光机100已处于X光可发射的准备状态。因此，安全钮R又可称为READY钮。READY钮作动后，电池150的电力通过振荡线路160及倍压电路145升压至目标电压，待绿灯195G亮后，真正READY才能使X光触发键117的按压作动生效。正在发射X光时，绿灯(待命灯号)195G灭掉，黄灯195Y亮起，当黄灯195Y熄灭。表示照射结束，完成照射。
当然，在一实施例的变化型中，上述LCD面板旁的实体键也可以是触摸屏中的一软件按键，或一软件滑动键。例如，LCD面板是触控式面板，它就可以省略部分的实体键。
本发明提出的X射线产生器，使用时电流非常小，约为100～200微安培。如前所述，已知ARIBEX公司所制造的Nomad pro 2手携式X光机它不是冷电子，而是传统的钨丝型，它所需要的电流约为1mA以上，且不能连续使用，每使用1秒，就得休息一分钟以上，以冷却手提式X射线机。
本发明具有以下的优点:
1.本发明手持式X光机的X射线可连续发射，在高压下(65KV)本发明手持式X光机的X射线可连续发射，在高压下(65KV)具有很好的穿透力，现有，可携式X射线产生器不是冷阴极，既是可携式就没有冷却水，故只能自然的气冷，每使用1秒，得休息1分钟以上，以进行散热。本发明无此困扰。
2.本发明的手持式X光机100的玻璃球管内部是真正的高真空，因此，即便在使用过一段使用次数后，真度度不变，故拍摄质量一如往习，相对于玻璃球管内部没有钨丝协助的X射线产生器，使用约100次后，玻璃球管内部就会再次真空恶化导致质量低落的问题。
3.本发明的手持式X光机100剂量低，连续十秒也只和现有技术的剂量相同而已，因此，比传统技术更适用于人体胸腔、牙齿保健、骨骼拍摄，伤害低。
4.本发明的手持式X光机100的玻璃球管132及倍压模块145是以高压绝缘胶133先封住，再被铅薄壳134封住，不会有高压放电，及辐射外泄的问题。
5.本发明的手持式X光机100的X光出光口，连接炮筒120呈现，炮筒120本身有铅薄壳防辐射外泄，向下斜又有准直部125的设计，操作者容易对准预定拍摄的部位，且机身本身又是一道防辐射外泄的挡火墙。
以上所述仅为本发明的一较佳实施例而已，并非用以限定本发明的申请专利范围；凡其他未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在本申请专利范围内。