阴极电子枪组件、X射线光源与CT设备的制作方法

本实用新型涉及一种x射线技术领域，尤其涉及一种阴极电子枪组件，以及包括该阴极电子枪组件的x射线光源，以及具有该x射线光源的ct设备。

背景技术：

x射线在工业无损检测、安全检查、医学诊断和治疗等领域具有广泛的应用。特别是，利用x射线的高穿透能力制成的x射线透视成像设备在人们日常生活的方方面面发挥着重要作用。这类设备早期的是胶片式的平面透视成像设备，目前的先进技术是数字化、多视角并且高分辨率的立体成像设备，例如ct(computedtomography)，可以获得高清晰度的三维立体图形或切片图像，是先进的高端应用。

在现有的ct设备中，x射线发生装置需要在滑环上运动，为了提高检查速度，通常x射线发生装置的运动速度非常高，导致设备整体的可靠性和稳定性降低，此外，受运动速度的限制，ct的检查速度也受到了限制，因此检查效率较低。另外，此类设备的x射线源在滑环上运动，导致等效的x射线源焦点变大，从而使得的成像的图片存在运动伪影，清晰度差，对一些较小的违禁品存在漏检的可能性。并且此类设备只能检查静止(或者缓慢运动)的物体，对于运动的物体，几乎无法成三维立体图。

分布式x射线源采用热阴极作为电子发射单元，并且对热阴极进行阵列排布，利用热阴极栅极间的电压控制电子的发射，从而控制每一个阴极按顺序发射电子，在阳极上按相应顺序位置轰击靶点。通过电控开关代替螺旋ct的机械旋转，可以在多个视角快速产生x射线源，从而从各个角度进行快速成像，该方法可大大提高检查效率；提高图像的清晰度；并且该方案结构简单、系统稳定、可靠性高。

为了提高分布式光源的成像质量，通常要求分布式光源中的光源数量在几十到几百个(根据需要确定)，这就意味着需要大量的阴极。现有的阴极组件的寿命较短，且安装、使用、更换等不方便。

技术实现要素：

本公开的一个目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。

根据本公开的一个方面的实施例，提供了一种阴极电子枪组件，包括壳体、安装在所述壳体上的栅控结构、位于所述壳体内的阴极电子枪；所述壳体的下端为连接端，所述壳体限定一腔体，所述腔体的开口位于所述壳体的上端，所述壳体内还设置有热屏蔽筒体，所述阴极电子枪固定在所述热屏蔽筒体的内部。

根据本公开的一个实施例，该阴极电子枪组件还包括分别与所述阴极电子枪和所述热屏蔽筒体连接的桥联结构，以将所述阴极电子枪固定在所述热屏蔽筒体的中心处。

根据本公开的一个实施例，还包括位于所述腔体底部并用于支撑所述热屏蔽筒体的筒状的基座，所述基座的外侧壁上形成有第一台阶，所述热屏蔽筒体固定在所述第一台阶处。

根据本公开的一个实施例，还包括供所述阴极电子枪的阴极表面引线引出的第三通道，所述第三通道依次穿过所述热屏蔽筒体、所述基座和所述壳体的下端。

根据本公开的一个实施例，所述栅控结构包括栅网、可伐环以及均压环，所述壳体的上端的外侧壁上形成有第二台阶，所述可伐环固定在所述第二台阶处，所述栅网容置在所述可伐环内并与所述壳体的顶面贴合，所述均压环容置在所述可伐环内并抵接在所述栅网上，以将所述栅网夹持在所述均压环和所述壳体的顶面之间。

根据本公开的一个实施例，所述栅控结构还包括与所述栅网连接的栅网引线，所述壳体的侧壁内形成有供所述栅网引线引出的第一通道。

根据本公开的一个实施例，所述壳体的底部设置有分别供所述阴极电子枪的灯丝的正级引线和负级引线引出的第二通道。

根据本公开的一个实施例，还包括筒形的固定引脚，所述固定引脚设置在所述第二通道内，所述正级引线和所述负级引线分别穿过所述固定引脚引出。

根据本公开的一个实施例，还包括分别与所述正级引线和所述负级引线连接的外部引线，所述正级引线和所述负级引线分别和相对应的外部引线焊接在相对应的固定引脚的内壁处。

根据本公开的一个实施例，还包括固定底板，所述壳体可拆卸地固定在所述固定底板上。

根据本公开的一个实施例，所述固定底板的中心处形成有安装孔，所述安装孔的内侧壁形成有第三台阶，所述壳体的下端固定在所述第三台阶处。

根据本公开的一个实施例，所述固定底板上还设置有至少一个连接孔。

根据本公开另一方面的实施例，提供了一种x射线光源，包括：真空室；阳极靶，设置于所述真空室内；安装固定板，设置于所述真空室内并与所述阳极靶相间隔设置；以及多个如上所述的阴极电子枪组件，固定连接于所述安装固定板上。

根据本公开再一方面的实施例，提供了一种ct设备，包括如上所述的x射线光源。

根据本公开上述各种实施例所述的阴极电子枪组件、x射线光源以及ct设备，通过在将阴极电子枪和壳体之间增设热屏蔽筒体，以较少热量的损失，提高加热效率，从而可以减小加热功率，并在一定程度上增加了阴极电子枪的寿命。

附图说明

图1示出根据公开一个实施例的阴极电子枪组件的剖面示意图；

图2示出根据公开一个实施例的阴极电子枪组件的另一剖面示意图；

图3示出根据公开一个实施例的阴极电子枪组件的立体示意图，其中移除了固定底板；

图4示出根据公开一个实施例的阴极电子枪组件的另一立体示意图，其中移除了固定底板；

图5示出根据公开一个实施例的阴极电子枪组件的立体示意图；

图6示出根据公开一个实施例的阴极电子枪组件的另一立体示意图；以及

图7示出根据公开一个实施例的x射线光源的另一立体示意图。

具体实施方式

虽然将参照含有本发明的较佳实施例的附图充分描述本发明，但在此描述之前应了解本领域的普通技术人员可修改本文中所描述的发明，同时获得本发明的技术效果。因此，须了解以上的描述对本领域的普通技术人员而言为一广泛的揭示，且其内容不在于限制本发明所描述的示例性实施例。

另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。

根据本公开的总体上的发明构思，提供了一种阴极电子枪组件，其包括壳体、安装在所述壳体上的栅控结构、位于所述壳体内的阴极电子枪；所述壳体的下端为连接端，所述壳体限定一腔体，所述腔体的开口位于所述壳体的上端，所述壳体内还设置有热屏蔽筒体，所述阴极电子枪固定在所述热屏蔽筒体的内部。

根据本公开的另一总体上的发明构思，提供了一种x射线光源，包括：真空室；阳极靶，设置于所述真空室内；安装固定板，设置于所述真空室内并与所述阳极靶相间隔设置；以及多个如上所述的阴极电子枪组件，固定连接于所述安装固定板上。

根据本公开的再一总体上的发明构思，提供了一种ct设备，包括如上所述的x射线光源。

图1示出根据公开一个实施例的阴极电子枪组件的剖面示意图；图2示出根据公开一个实施例的阴极电子枪组件的另一剖面示意图；图3示出根据公开一个实施例的阴极电子枪组件的立体示意图，其中移除了固定底板；图4示出根据公开一个实施例的阴极电子枪组件的另一立体示意图，其中移除了固定底板；图5示出根据公开一个实施例的阴极电子枪组件的立体示意图；以及图6示出根据公开一个实施例的阴极电子枪组件的另一立体示意图。

在本公开的一种示例性实施例中，如图1至图6所示，该阴极电子枪组件100包括壳体1、安装在壳体1上的栅控结构以及阴极电子枪8，壳体1由陶瓷材料制成(例如氧化铝陶瓷)，该壳体1的下端为连接端，壳体1限定一适用于容置阴极电子枪8的腔体17，该腔体17的开口位于壳体1的上端，壳体1内还设置有例如由金属钽材料制成的热屏蔽筒体5，该热屏蔽筒体5的内径稍大于阴极电子枪8的外径，以将阴极电子枪8固定在热屏蔽筒体5的内部。该阴极电子枪组件100通过在阴极电子枪8和壳体1之间增设热屏蔽筒体5，以较少热量的损失，提高加热效率，从而可以减小加热功率，并在一定程度上增加了阴极电子枪8的寿命。

在本公开的一种示例性实施例中，如图1和图2所示，该阴极电子枪组件100还包括分别与阴极电子枪8和热屏蔽筒体5连接(例如通过焊接)的桥联结构6，以将阴极电子枪8固定在热屏蔽筒体5的中心处。

在本公开的一种示例性实施例中，如图1和图2所示，该阴极电子枪组件100还包括位于腔体17底部并用于支撑热屏蔽筒体5的筒状的基座7，该基座7例如可以采用高熔点金属(例如镍)制成，该基座7的外侧壁上形成有第一台阶，热屏蔽筒体5例如通过焊接的方式固定在该第一台阶处，并使得热屏蔽筒体5的内侧壁和基座7的第一台阶处的外侧壁贴靠在一起。

在本公开的一种示例性实施例中，如图1至图3所示，栅控结构用于控制阴极电子枪8是否发射电子，其包括栅网4、栅网引线11、可伐环2以及均压环3，壳体1的上端的外侧壁上形成有第二台阶16，可伐环2位于第二台阶16处并与壳体1连接(例如通过焊接)，可伐环2的下端面与第二台阶16贴合并且可伐环2的内侧壁与第二台阶16的外侧壁贴合，栅网4容置在可伐环2内并与壳体1的顶面贴合，均压环3容置在可伐环2内且均压环3抵接至栅网4以便将栅网4夹持在均压环3和壳体1的顶面之间，栅网引线11与可伐环2连接(例如焊接)，进而与栅网4连接，栅网引线11上具有栅压信号，通过调节栅压信号来实现电子束的控制。当栅网引线11上施加负偏压时，阴极电子枪8不发射电子，当栅网引线11施加正偏压时，阴极电子枪8可以发射电子。

在本公开的一种示例性实施例中，如图1所示，壳体1的侧壁内上形成有供栅网引线11穿过的第一通道12。

在本公开的一种示例性实施例中，如图1至图6所示，阴极电子枪8还具有灯丝，灯丝具有正极引线9和负极引线19，该阴极电子枪组件100还包括筒形的固定引脚15，该固定引脚15例如可以是镍管，其上端膨大，下端直径例如可以在0.5mm-1mm，在壳体1的下端设置有供固定引脚15穿过的第二通道18，固定引脚15的外侧壁紧贴在该第二通道18的内壁上，并通过金属化焊接的方式固定在该第二通道18的内壁上，阴极电子枪8的正级引线9和负级引线19分别穿过一个固定引脚15引出，这样可以避免由于正级引线9和负级引线19太细而在使用过程中损坏。需要说明的是，本领域的技术人员应当理解，在本公开的其它一些实施例中，正级引线9和负级引线19也可以分别直接穿过相应的第二通道18引出。

在本公开的一种示例性实施例中，如图1至图6所示，该阴极电子枪组件100还包括分别与正级引线9和负级引线19连接的外部引线10，正级引线9和负级引线19分别和相对应的外部引线10焊接在相对应的固定引脚15的内壁处。

在本公开的一种示例性实施例中，如图1和图2所示，阴极电子枪8容置在壳体1的腔体17中，阴极电子枪8还具有阴极表面引线13。该阴极电子枪组件100还包括供阴极电子枪8的阴极表面引线13引出的第三通道14，该第三通道14依次穿过热屏蔽筒体5、基座7和壳体1的下端。

在本公开的一种示例性实施例中，如图1、图2、图5和图6所示，该阴极电子枪组件100还包括例如由不锈钢制成的固定底板20，壳体1可拆卸地固定在固定底板20上。具体地，在该实施例中，固定底板20的中心处形成有一个例如圆形的安装孔22，该安装孔22的内侧壁上形成有第三台阶，壳体1的下端例如可通过金属化焊接的方式固定在安装孔22的第三台阶处，壳体1的底面紧贴第三台阶处，壳体1的外侧壁紧贴安装孔22的内侧壁。然而需要说明的是，本领域的技术人员应当理解，在本公开的其它一些实施例中，壳体1也可以通过其它方式可拆卸地固定在固定底板20上，例如螺纹连接等。

在本公开的一种示例性实施例中，如图1、图2、图5和图6所示，固定底板20上还设置有对称分布的两个连接孔21，例如螺纹孔，用来将阴极电子枪组件100固定在所需要工作的位置，例如固定安装板203上。如果要更换阴极电子枪组件100，只需要将连接孔21的螺钉拧下来即可实现对阴极电子枪组件100的拆卸和更换，安装拆卸方便快捷，便于设备的维护和更换。然而需要说明的是，连接孔21的数量和位置均不限于此。

图7示出根据公开一个实施例的x射线光源的另一立体示意图。该x射线光源是分布式光源，除了包括多个本实用新型实施方式的阴极电子枪组件100之外，还包括真空室201、阳极靶202、安装固定板203、聚焦电极204和补偿电极205。

阳极靶202、阴极电子枪组件100、安装固定板203、聚焦电极204和补偿电极205均设置在该真空室201中，阳极靶202和安装固定板203大致相互平行，安装固定板203与阳极靶202呈间隔设置。聚焦电极204位于安装固定板203和阳极靶202之间，补偿电极205则位于聚焦电极204与安装固定板203之间，阳极靶202、聚焦电极204、补偿电极205以及安装固定板203之间的相互间的距离可以根据需要进行调整，在补偿电极205和聚焦电极204之间可以设置陶瓷压板以实现补偿电极205和聚焦电极204的定位。阳极靶202通过高压连接装置206与真空室201外部的高压电源207相连接，而聚焦电极204通过高压连接装置208连接至位于真空室201外部的聚焦电源210，补偿电极205通过高压连接装置209连接至位于真空室201外部的补偿电源211。

在安装固定板203上设有多个固定孔214，在聚焦电极204上设有多个供电子通过的并且与固定孔214同轴的聚焦贯通孔212，在补偿电极205上设有多个供电子通过的补偿贯通孔213，补偿贯通孔213与聚焦贯通孔212是同轴的，以使电子依次穿过补偿贯通孔213和聚焦贯通孔212。

阴极电子枪组件100可拆卸地固定连接于固定孔214内，当连接阴极电子枪组件100时，例如将螺钉穿过固定底板20上的连接孔21，并与安装固定板203螺接，以将阴极电子枪组件100固定在安装固定板203上。本领域技术人员应当理解的是，该阴极电子枪组件100连接至安装孔51内的方式并不限制。

本实用新型还公开了一种ct设备，该ct设备包括如上所述的x射线光源。

本领域的技术人员可以理解，上面所描述的实施例都是示例性的，并且本领域的技术人员可以对其进行改进，各种实施例中所描述的结构在不发生结构或者原理方面的冲突的情况下可以进行自由组合。

在详细说明本发明的较佳实施例之后，熟悉本领域的技术人员可清楚的了解，在不脱离随附权利要求的保护范围与精神下可进行各种变化与改变，且本发明亦不受限于说明书中所举示例性实施例的实施方式。