本公开的实施例涉及射线发生技术领域，特别涉及组合扫描x射线发生器。
背景技术：
x射线透射和背散射成像技术已经分别在安检领域获得广泛的应用。透射成像技术穿透性好，空间分辨率高，根据x射线穿过不同物质后衰减程度的不同，对铜铁等高原子序数物质反应灵敏，成像清晰，辩识效果较佳。背散射成像技术辐射量剂量低，安全性好，虽然穿透能力有限，但是对低原子序数物质更敏感，对于毒品、汽油和炸药等具有很好的探测效果；此外，背散射成像技术采用点束扫描方式，因此需要将常规x射线发生器所产生的扇形束或者锥形束调制成笔形束。
x射线透射和背散射两种技术单独使用时，因其固有缺陷，不可避免地会出现漏检现象。随着安全形势的日益严峻，对于安检设备的要求也越来越高，于是就有了x射线透射和背散射技术融合使用的需求；这样就可以扩大检测范围，提高检测性能。
技术实现要素：
根据本公开的一方面，本公开的实施例提供一种组合扫描x射线发生器，包括：外壳；阳极，设置在所述外壳内，阳极包括相对的阳极第一端和阳极第二端；笔形束辐射源，设置在所述阳极第一端，配置用以发射笔形x射线束，其中，笔形束辐射源包括第一阴极，所述第一阴极配置成在笔形束辐射源内朝向阳极第一端发射电子；扇形束辐射源，设置在所述阳极第二端，配置用以发射扇形x射线束，其中，扇形束辐射源包括第二阴极，所述第二阴极配置成在扇形束辐射源内朝向阳极第二端发射电子；其中，笔形束辐射源和扇形束辐射源能够独立操作。
第一阴极和第二阴极，所述第一阴极配置成朝向笔形束辐射源的阳极第一端发射电子，所述第二阴极配置成朝向扇形束辐射源的阳极第二端发射电子；第一高压电源和第二高压电源，所述第一高压电源施加于第一阴极和阳极第一端之间，所述第二高压电源施加于第二阴极和阳极第二端之间，或者，第一高压电源和第二高压电源可以为同一个高压电源。
在一个实施例中，阳极设置成阳极第一端和阳极第二端可以相对彼此转动。
在一个实施例中，笔形束辐射源包括第一靶，设置在阳极第一端端面，第一靶受到电子轰击后发射x射线；扇形束辐射源包括第二靶，设置在阳极第二端端面，第二靶受到电子轰击后发射x射线；
其中，第一端端面与阳极的长度延伸方向不垂直，第二端端面与阳极的长度延伸方向不垂直。
在一个实施例中，所述组合扫描x射线发生器配置成使得笔形束辐射源的第一靶和扇形束辐射源的第二靶能够同步地或不同步地发射x射线。
在一个实施例中，组合扫描x射线发生器配置成使得施加在第一阴极和阳极第一端之间的电压等于施加在第二阴极和阳极第二端之间的电压，从而产生的x射线能量相同。
在一个实施例中，组合扫描x射线发生器配置成使得施加在第一阴极和阳极第一端之间的电压不等于施加在第二阴极和阳极第二端之间的电压，从而产生的x射线能量不相同。
在一个实施例中，笔形束辐射源包括防护转筒，配置成将第一靶发射的x射线调制成笔形x射线束；和其中，扇形束辐射源包括准直器，配置成将第二靶发射的x射线调制成扇形x射线束。
在一个实施例中，防护转筒包围阳极第一端，允许电子穿过防护转筒轰击第一靶，并限制第一靶发射的x射线，使得第一靶发射的x射线仅能够从防护转筒出射孔射出，形成笔形x射线束。
在一个实施例中，笔形束辐射源还包括设置在所述阳极上靠近阳极第一端的电枢铁芯和围绕在电枢铁芯上的电枢绕组，以及对应电枢铁芯设置在防护转筒内壁上的多个永磁体，以便在电枢绕组形成变化的磁场时电枢绕组与多个永磁体相互作用而驱动防护转筒围绕所述阳极第一端转动。
在一个实施例中，准直器包围阳极第二端，允许电子穿过准直器轰击第二靶，并限制第二靶发射的x射线，使得第二靶发射的x射线仅能够从准直器出口射出，形成扇形x射线束。
在一个实施例中，防护转筒出射孔射出的笔形x射线束和准直器出口射出的扇形x射线束分别位于两个平行的平面内。
在一个实施例中，在沿阳极长度方向上看，防护转筒出射孔射出的笔形x射线束的扫描覆盖范围和准直器出口射出的扇形x射线束的覆盖范围不重叠、部分重叠或完全重合。
在一个实施例中，防护转筒出射孔射出的笔形x射线束的扫描范围的张角与准直器出口射出的扇形x射线束的张角相同。
在一个实施例中，防护转筒出射孔射出的笔形x射线束的扫描范围的张角与准直器出口射出的扇形x射线束的张角不相同。
在一个实施例中，所述阳极包括阳极柄，所述阳极柄与所述外壳连接用于将所述阳极固定在所述外壳内部。
在一个实施例中，所述阳极柄包括冷却通道，配置成用以流过冷却介质。
附图说明
图1示出本公开的一个实施例的组合扫描x射线发生器截面示意图；
图2示出本公开的一个实施例的密封接头的示意图；
图3示出本公开的实施例的组合扫描x射线发生器的阳极第一端的防护转筒的截面示意图；
图4示出本公开的实施例的组合扫描x射线发生器的阳极第二端的准直器的截面示意图；
图5示出本公开的实施例的组合扫描x射线发生器的两端处x射线束的示意图；
图6示出本公开的实施例的组合扫描x射线发生器的两端处x射线束的示意图；
图7示出本公开的实施例的组合扫描x射线发生器的两端处x射线束的位置关系示意图，其中，图7a是示出两端x射线束的示意图，图7b示出笔形x射线束扫描范围的张角和扇形x射线束张角的位置关系。
具体实施方式
尽管本公开的容许各种修改和可替换的形式，但是它的具体的实施例通过例子的方式在附图中示出，并且将详细地在本文中描述。然而，应该理解，随附的附图和详细的描述不是为了将本公开的限制到公开的具体形式，而是相反，是为了覆盖落入由随附的权利要求限定的本公开的精神和范围中的所有的修改、等同形式和替换形式。附图是为了示意，因而不是按比例地绘制的。
在本说明书中使用了“上”、“下”等术语，并不是为了限定元件的绝对方位，而是为了描述元件在视图中的相对位置，帮助理解。本说明书中“顶侧”和“底侧”是相对于一般情况下，物体正立的上侧和下侧的方位。
下面参照附图描述根据本公开的多个实施例。
参看图1，图1示出本公开的一个实施例的一种组合扫描x射线发生器，包括：外壳；阳极，设置在所述外壳内，阳极包括相对的阳极第一端和阳极第二端；笔形束辐射源，设置在所述阳极第一端，配置用以发射笔形x射线束，其中，笔形束辐射源包括第一阴极，所述第一阴极配置成在笔形束辐射源内朝向阳极第一端发射电子；扇形束辐射源，设置在所述阳极第二端，配置用以发射扇形x射线束，其中，扇形束辐射源包括第二阴极，所述第二阴极配置成在扇形束辐射源内朝向阳极第二端发射电子。在本实施例中，组合扫描x射线发生器可以发射两束x射线，实现单个x射线管实施两个物体的同时辐照，相对于现有技术需要使用两套x射线发生装置可以节省空间，对于一些场地有限的场合尤为有利。进一步，本实施例的组合扫描x射线发生器可以同时提供笔形x射线束和扇形x射线束，使得组合扫描x射线发生器的应用更广泛，适应性提高。在本实施例中，可以将笔形束辐射源和扇形束辐射源看作共用一个阳极。
进一步，笔形束辐射源1和扇形束辐射源2可以独立操作。例如，笔形束辐射源1和扇形束辐射源2可以同时操作，也可以按照一定时序操作，还可以分别发射相同能量的x射线束，也可以发射不同能量的x射线束，这些配置将使得组合扫描x射线发生器的使用更加灵活，适应不同的需求，真正通过一个组合扫描x射线发生器实现两个x射线发生装置的功能。
本发明的组合扫描x射线发生器的部件封装于一个外壳6内，也可以笔形束辐射源1和扇形束辐射源2分别封装于两个外壳部分内，这两个外壳部分分别与阳极柄5的两端部分密封连接。
在本公开的一个实施例中，第一阴极10可以看作笔形束辐射源1的一部分，第二阴极30可以看作扇形束辐射源2的一部分。第一阴极10包括第一灯丝11、第一聚焦罩12和第一灯丝引线13；第二阴极30包括第二灯丝31、第二聚焦罩32和第二灯丝引线33。第一灯丝引线13和第二灯丝引线33用于外接灯丝电源及高压电源的负极。在一个实施例中，第一灯丝11连接一个高压电源的负极和灯丝电源，用于发射电子；第二灯丝31连接同一个高压电源的负极和灯丝电源，用于发射电子。在另一实施例中，第一灯丝11连接一个高压电源的负极和灯丝电源，用于发射电子；第二灯丝31连接另外一个高压电源的负极和灯丝电源，用于发射电子，从而第一灯丝11和第二灯丝31的电压和电流可以单独控制，进而实现前述的笔形束辐射源1和扇形束辐射源2的独立工作。第一聚焦罩12和第二聚焦罩32可以聚焦电子，兼用作支撑阴极。第一聚焦罩12设置电子出射的开口，其他部分是密封的，电子不会散射到环境中，第二聚焦罩32类似。在一个实施例中，第一灯丝11、第二灯丝31、第一靶23和第二靶43的中心位于同一条水平直线上。如图1所示，外壳6的一端与第一聚焦罩12焊接，外壳6的另一端与第二聚焦罩32焊接。外壳6可以是硬质玻璃、波纹陶瓷或金属陶瓷等材质。在一个实施例中，为了降低x射线束的损耗，提高其输出效率和剂量性能，外壳6的用于透过x射线的部分可以嵌装铍窗。
根据本公开的实施例，笔形束辐射源1和扇形束辐射源2可以独立操作，由此，组合扫描x射线发生器发出的两个x射线束的能量可以单独控制。
例如，在一个实施例中，施加在第一阴极10和阳极第一端20之间的电压等于施加在第二阴极30和阳极第二端40之间的电压，从而笔形束辐射源1和扇形束辐射源2分别产生的x射线能量相同。
在另一个实施例中，组合扫描x射线发生器配置成使得施加在第一阴极10和阳极第一端20之间的电压不等于施加在第一阴极10和阳极第一端20之间的电压，从而笔形束辐射源1和扇形束辐射源2分别产生的x射线能量不相同。
例如，对于检测两个不同的物体的情形，一个物体进行背散射检测，另一个物体进行透射检测，本实施例的组合扫描x射线发生器能够同时出射两束不同能量的笔形x射线束和扇形x射线束完成检测，这提高了检测效率，增强了组合扫描x射线发生器的适应性，大大提高了设备的应用范围。
在本实施例中，笔形束辐射源1包括第一靶23，设置在阳极第一端20端面，第一靶23受到电子轰击后发射x射线；扇形束辐射源2包括第二靶43，设置在阳极第二端40端面，第二靶43受到电子轰击后发射x射线。在本实施例中，第一端端面与阳极的长度延伸方向不垂直，第二端端面与阳极的长度延伸方向不垂直。在本实施例中，笔形束辐射源1和扇形束辐射源2可以独立操作，从而使得第一靶23和第二靶43可以同步地或不同步地发射x射线。
在一个实施例中，笔形束辐射源1包括防护转筒211，配置成将第一靶23发射的x射线调制成笔形x射线束。扇形束辐射源2包括准直器41，配置成将第二靶43发射的x射线调制成扇形x射线束。
第一阴极10的电子轰击到第一靶23上时，第一靶23将生成x射线，在第一靶23前设置准直器可以将第一靶23发出的x射线限制在一定范围内。为了清楚，图1没有示出设置在第一靶23前的用以限制x射线出射范围的准直器。然而，应该知道，第一靶23出射的x射线可以是扇形x射线。准直器的张角决定了出射的扇形x射线的面束的张角。防护转筒211包围阳极第一端20，并允许电子穿过防护转筒211的端面，例如端面设置开口或孔，轰击第一靶23，并限制第一靶23发射的x射线，使得第一靶23发射的x射线仅能够从防护转筒出射孔212射出，形成笔形x射线束。防护转筒211配置成能够围绕所述阳极第一端20旋转，从而通过防护转筒出射孔212形成的笔形x射线束在一定角度范围内扫描。
如图3所示，笔形束辐射源1还包括设置在所述阳极上靠近阳极第一端20的电枢铁芯215和围绕在电枢铁芯215上的电枢绕组214，以及对应电枢铁芯215设置在防护转筒211内壁上的多个永磁体213，以便在电枢绕组214形成变化的磁场时电枢绕组214与多个永磁体213相互作用而驱动防护转筒211围绕所述阳极第一端20转动。
如图3所示，在一个实施例中，阳极第一端20远离第一靶23的部分开有走线管道51，驱动器217的一端通过线缆218与励磁绕组214连接，另一端的线缆219通过走线管道51与密封接头52的内侧连接。通电后，电枢绕组214不断地换相通电并形成旋转磁场，与多个永磁体213所产生的磁场相互作用，推动防护转筒211以阳极第一端20的中心线为轴线做圆周运动。如此通过防护转筒出射孔212的旋转运动将x射线扇形束调制成扫描状态的x射线笔形束。
在一个实施例中，组合扫描x射线发生器的阳极包括阳极柄5，所述阳极柄5与所述外壳6连接用于将所述阳极固定在所述外壳6内部。阳极柄5内可以设置走线通道51。阳极柄5包括密封接头52，结构如图2所示，由玻璃芯柱521和烧结密封于其中的导电引针522组成。玻璃芯柱521通过烧结等工艺与阳极柄5融为一个封闭的整体；导电引针522一端连接笔形束辐射源1内部导线，另一端连接到x射线管外部。这种引线方式保证了x射线管内部为真空状态。此外，也可为其它密封与固定样式，如法兰盘挤压o形圈密封等。
防护转筒211和外顶环223可以选用钨或钨合金材料，这样防护转筒211和外顶环223一起可以有效地实现x射线辐射防护。
在一个实施例中，阳极第一端20、套筒221和内顶环222优选紫铜或者铜合金材料，有利于散热，同时兼具一定的x射线辐射防护能力。
在一个实施例中，在阳极第一端20附近套装套筒221，轴承220套装在套筒221上，轴承220的内环的内壁套接套筒221。轴承220的内环通过套筒221的上肩和内顶环222限位，外环通过防护转筒211的凸沿和外顶环223限位。防护转筒211通过轴承220的外环的外壁安装。防护转筒211的内壁紧固若干个永磁体213，并且呈均匀分布状态。驱动器217置于电枢铁芯215的一侧，通过套环216固定在阳极第一端20上。靶点23的一侧开有走线孔51，驱动器217的一端通过线缆218与励磁绕组214连接，另一端的线缆219通过走线孔51与密封接头52的内侧连接。通电后，电枢绕组214不断地换相通电并形成旋转磁场，与永磁体213所产生的磁场相互作用，推动防护转筒211以第一阳极棒22的中心线为轴做圆周运动。如此通过防护转筒出射孔212的旋转运动将x射线扇形束调制成连续的x射线笔形束
防护转筒211、套筒221、外顶环223和第一阳极棒22组成一个近乎封闭的性能良好的x射线屏蔽室。
如图1所示，准直器41包围阳极第二端40，允许电子穿过准直器41轰击第二靶43，并限制第二靶43发射的x射线，使得第二靶43发射的x射线仅能够从准直器出口411射出，形成扇形x射线束。
图4示出准直器41的截面图。如图4所示，准直器41具有扇形的开口，即准直器出口411。准直器出口411的形状决定射出的x射线束的轮廓。准直器41的端面还设有允许电子射入准直器41内的开口或孔，电子从准直器41的端面上的开口或孔射入，轰击第二靶43，从而产生x射线。准直器41可以具有其他形状，然而，准直器41需要屏蔽散射电子和生成的x射线，不但防止电子和射线对周围环境的损伤，还用于生成想要的x射线束。准直器41可以由钨或钨合金材料制成，可以有效实现x射线的防护。
根据本公开的实施例，防护转筒211和准直器41可以分别调制从第一靶23和第二靶43发射的x射线，包括调制所形成的扇形x射线束的张角、发射方向等特征。应该知道，防护转筒211和准直器41控制的是x射线束的形状和方向，而x射线束的能量由阳极和阴极之间的高压电源来控制，当轰击到第一靶23上的电子能量高，则第一靶23射出的x射线能量高。由此，通过控制阳极和阴极之间的电压、设置防护转筒211和准直器41的结构和朝向，可以分别在组合扫描x射线发生器的两端获得想要的x射线束。在如图1所示的组合扫描x射线发生器中，阳极第一端20的第一靶23前可以设置第一准直器，第一准直器对第一靶23发射的x射线进行限制或塑形，例如形成第一扇形x射线束，而第一扇形x射线束再通过防护转筒211形成笔形x射线束，第一准直器的射线出口张角限定了笔形x射线束能够扫描的幅度。
在一个实施例中，防护转筒出射孔212射出的笔形x射线束和准直器出口411射出的扇形x射线束分别位于两个平行的平面内。如图5所示，阳极第一端20和阳极第二端40发射的x射线向下，并且位于两个平行的面内。应该知道，图5仅是为了图示说明，阳极第一端20和阳极第二端40发射的x射线可以同时向上，位于两个平行的面内。
在如图6所示的实施例中，阳极第一端20发射的x射线向上，阳极第二端40发射的x射线向下。在本实施例中，阳极第一端20端面和阳极第二端40端面的朝向相反，在图6中，左端端面朝向斜上方，右端端面朝向斜下方。
在一个实施例中，防护转筒出射孔212射出的笔形x射线束的扫描覆盖范围或扫描幅度和准直器出口411射出的扇形x射线束的覆盖范围在沿阳极长度方向上看时不重叠、部分重叠或完全重合。图7描述了防护转筒出射孔212射出的笔形x射线束的扫描覆盖范围和准直器出口411射出的扇形x射线束的覆盖范围的重叠关系。图7仅为了示意地表示组合扫描x射线发生器的两端处x射线束的位置关系，简化了视图中例如防护转筒、准直器等其他部件。
如图7a所示，假设第一靶23对应的防护转筒出射孔212射出的笔形x射线束的扫描范围或幅度的张角为α1，第二靶43对应的准直器出口411射出的扇形x射线束的张角为α2，两个x射线束张角范围的重叠部分的角度为α3，如图7b所示。则该具体实施例中的有效x射线束张角α不小于α1或α2，其对应关系为：
α＝α1+α2-α3
在上面的实施例中，防护转筒出射孔212射出的笔形x射线束的扫描范围或幅度的张角α1与准直器出口411射出的扇形x射线束的张角α2相同。在另一个实施例中，防护转筒出射孔212射出的笔形x射线束的扫描范围或幅度的张角α1与准直器出口411射出的扇形x射线束的张角α2不相同。
在一个实施例中，阳极柄5还可以设置成用于连接高压电源的正极，特别地，对于负高压电源可以直接接地。阳极柄5可以是阳极的一部分，换句话说，阳极是一体件。在另一实施例中，阳极柄5可以是连接至阳极的部件。
阳极和阳极柄5可以由紫铜或铜合金制成。这有利于导电，减小电阻；而且，有利于散热；此外，还具有一定的x射线辐射防护能力。
在本公开的一个实施例中，阳极由阳极第一端20和阳极第二端40构成，阳极第一端20和阳极第二端40可以相对于彼此转动。在本实施例中，通过阳极第一端20和阳极第二端40之间转动一定角度，使得防护转筒出射孔212和准直器出口411方向相对于原始设置错位一定角度。例如，在初始状态下，阳极第一端20的笔形束辐射源1和阳极第二端40的扇形束辐射源2分别发射的笔形x射线束和扇形x射线束分别位于两个平行的面内，且笔形x射线束的扫描范围和扇形x射线束在沿阳极中心轴线方向上重合。通过相对转动阳极第一端20和阳极第二端40，可以使得笔形x射线束的扫描范围和扇形x射线束在沿阳极中心轴线方向上错开一定角度。
应该知道，通过相对转动阳极第一端20和阳极第二端40可以随时根据实际需要改变组合扫描x射线发生器的笔形x射线束扫描范围和扇形x射线束的覆盖范围的重叠情形。
在本公开的一个实施例中，组合扫描x射线发生器的x射线管部件封装于一个外壳6内，也可以笔形束辐射源1和扇形束辐射源2分别封装于两个外壳，这两个外壳分别与阳极柄5的两端部分密封连接。
虽然本总体专利构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体专利构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本公开的范围以权利要求和它们的等同物限定。