Устройство рентгеновского излучения и кт-оборудование, содержащее его

Устройство рентгеновского излучения и кт-оборудование, содержащее его

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству для генерирования распределенного рентгеновского излучения и, в частности, к устройству распределенного рентгеновского излучения, оснащенному термоэлектронными катодами, предназначенному для генерирования рентгеновского излучения, изменяющегося в положениях фокальных точек в соответствии с заданной последовательностью, посредством управления сетками управления катодами расположенными снаружи несколькими независимыми блоками эмиссии электронов с термоэлектронными катодами, в одном оборудовании источника рентгеновского излучения, а также к КТ-оборудованию, содержащему указанное устройство.

Предпосылки изобретения

В общем, термин «источник рентгеновского излучения» означает оборудование, генерирующее рентгеновское излучение и обычно состоящее из рентгеновской трубки, системы питания и управления и охлаждающих, защитных и других вспомогательных устройств с рентгеновской трубкой как сердечником. Рентгеновская трубка обычно состоит из катода, анода и стеклянной или керамической оболочки (баллона). Катод, непосредственно нагреваемый спиральной вольфрамовой нитью накала, при работе нагревается электрическим током до высокотемпературного состояния, чтобы генерировать термоионный эмиссионный ток электронного пучка, и окружен металлической крышкой, которая имеет на переднем конце решетку канавок и вызывает фокусирование электронов. В торец медного блока как анода встроено вольфрамовое зеркало анода; при работе между катодом и анодом прикладывается высокое напряжение, и электроны, генерируемые катодом, под действием электрического поля движутся с ускорением для полета на анод и ударяются о поверхность зеркала анода, генерируя тем самым рентгеновское излучение.

Рентгеновское излучение широко применяется в таких областях, как неразрушающий контроль, проверка на безопасность и постановка диагноза и лечение в медицине. В частности, оборудование рентгеноскопической визуализации, в котором используется высокая проникающая способность рентгеновского излучения, играет важную роль в каждом аспекте повседневной жизни людей. На ранней стадии это оборудование представляет собой плоское оборудование рентгеноскопической визуализации пленочного типа, а в настоящее время эволюционирует в современное оборудование цифровой стереоскопической визуализации с несколькими углами зрения и высоким разрешением, такое как КТ (компьютерная томография), которое позволяет получать трехмерные изображения или изображения срезов с высокой четкостью и относится к усовершенствованным приложениям высшего класса.

В существующем КТ-оборудовании источник и детектор рентгеновского излучения должны перемещаться на коллекторном кольце и обычно имеют крайне высокую скорость движения, чтобы повысить скорость детектирования, что приводит в результате к снижению надежности и устойчивости всего оборудования, и, кроме того, ограниченная скоростью движения, ограничивается и скорость детектирования КТ. Следовательно, в КТ-оборудовании требуется источник рентгеновского излучения, способный создавать несколько углов зрения без движения в положении.

Для того чтобы решить проблемы надежности, устойчивости, а также скорости детектирования, создаваемые коллекторным кольцом, и проблемы термического сопротивления участка зеркала анода в нынешнем КТ-оборудовании, в имеющейся патентной литературе предложены некоторые способы. Например, в определенной степени решить проблемы перегрева зеркала анода может источник рентгеновского излучения с вращающимся анодом, который, однако, является сложным по конструкции и генерирует рентгеновское излучение с участком зеркала анода, который по-прежнему является определенным положением участка зеркала анода относительно всего источника рентгеновского излучения. Например, в некоторых технологиях для реализации нескольких углов зрения для иммобилизованного источника рентгеновского излучения несколько независимых обычных источников рентгеновского излучения жестко расположены на одной окружности, и хотя таким образом несколько углов зрения могут быть реализованы, стоимость высока, расстояние среди участков зеркала анода для разных углов зрения велико, и качество визуализации (стереоскопическое разрешение) очень низкое. Кроме того, в патентной литературе 1 (документ US4926452) предлагается источник излучения и способ для генерирования распределенного рентгеновского излучения, в которых зеркало анода является очень большим по площади, тем самым снижая проблему перегрева зеркала анода и, кроме того, для создания нескольких углов зрения изменяется положение участка зеркала по окружности. Согласно патентной литературе 1, требуется выполнять отклонение сканирования ускоренного электронного луча высокой энергии, и техническое решение в этой литературе имеет проблемы, связанные с огромной трудностью управления, не дискретным положением участка зеркала анода и низкой повторяемостью, но все же обеспечивает эффективный способ создания источника распределенного излучения. Кроме того, например, в патентной литературе 2 (документ US20110075802) и патентной литературе 3 (документ WO2011/119629) предлагаются источник излучения и способ генерирования распределенного рентгеновского излучения, в которых зеркало анода является очень большим по площади, тем самым снижая проблему перегрева зеркала анода и, кроме того, положения участков зеркала анода дискретно фиксированы в матричном расположении, что может создать несколько углов зрения. Кроме того, в качестве холодных катодов используются углеродные нанотрубки, расположенные матрицей, напряжение на сетках катодов используется для управления автоэлектронной (полевой) эмиссией, чтобы, таким образом, последовательно управлять каждым катодом для испускания электронов и их ударения об участки зеркала на аноде в соответствующей последовательности положений и получения источника распределенного рентгеновского излучения. Однако остаются не устраненными такие недостатки, как сложный технологический процесс производства, низкая эмиссионная способность и короткий срок службы нанотрубок.

Краткое изложение сущности изобретения

Предлагается решение вышеупомянутых проблем, и целью настоящего изобретения является создание устройства распределенного рентгеновского излучения, оснащенное снаружи термоэлектронными катодами, способного создать несколько углов зрения без движения источника излучения и обеспечить упрощение конструкции и повышение устойчивости и надежности системы, а также эффективности детектирования, а также создание КТ-оборудования, содержащего указанное устройство распределенного рентгеновского излучения, оснащенное снаружи термоэлектронными катодами.

Для достижения вышеупомянутой цели предлагается устройство распределенного рентгеновского излучения, оснащенное снаружи термоэлектронными катодами, отличающееся тем, что содержит вакуумную камеру, уплотненную по периферии и содержащую внутри высокий вакуум; несколько блоков эмиссии электронов, индивидуально независимых друг от друга и расположенных на боковой стенке вакуумной камеры в линейной матрице; анод, установленный в среднем положении внутри вакуумной камеры и параллельный направлению расположения блоков эмиссии электронов в направлении длины и образующий с плоскостью установки блоков эмиссии электронов угол заданной величины; и систему питания и управления, содержащую высоковольтный источник питания, соединенный с анодом, устройство управления эмиссией, соединенное с каждым из нескольких блоков эмиссии электронов, и систему управления, используемую для управления каждым источником питания, причем каждый из блоков эмиссии электронов содержит нить накала, катод, соединенный с нитью накала, выводы нити накала, выходящие от двух концов нити накала, изолирующий опорный элемент, окружающий нить накала и катод, фокусирующий электрод, предусмотренный в верхнем конце изолирующего опорного элемента так, чтобы находиться над катодом, и соединительный и фиксирующий элемент, предусмотренный над фокусирующим электродом и герметично соединенный со стенкой вакуумной камеры; и выводы нити накала проходят через изолирующие опорные элементы для соединения с устройством управления эмиссией.

Кроме того, предлагаемое устройство распределенного рентгеновского излучения, оснащенное снаружи термоэлектронными катодами, дополнительно содержит соединительное устройство высоковольтного источника питания, соединяющее анод с кабелем высоковольтного источника питания и установленное на боковой стенке в одном конце вакуумной камеры, ближнем к аноду; соединительные устройства для устройства управления эмиссией, использующиеся для соединения нитей накала и устройства управления эмиссией; источник вакуума, включенный внутри системы питания и управления; и вакуумное устройство, установленное на боковой стенке вакуумной камеры и работающее, используя источник вакуума для поддерживания высокого вакуума внутри вакуумной камеры.

Кроме того, в предлагаемом устройстве распределенного рентгеновского излучения, оснащенном снаружи термоэлектронными катодами, каждый из блоков эмиссии электронов дополнительно содержит сетку, установленную между катодом и фокусирующим электродом и вплотную прилегающую к катоду, и вывод сетки, соединенный с сеткой и проходящий через изолирующий опорный элемент для соединения с устройством управления эмиссией.

Кроме того, в предлагаемом устройстве распределенного рентгеновского излучения, оснащенном снаружи термоэлектронными катодами, каждый из блоков эмиссии электронов дополнительно содержит фокусирующую секцию, расположенную между фокусирующим электродом и соединительным и фиксирующим элементом; и фокусирующее устройство, выполненное окружающим фокусирующую секцию.

Кроме того, предлагаемое устройство распределенного рентгеновского излучения, оснащенное снаружи термоэлектронными катодами, дополнительно содержит источник питания фокусирования, включенный в систему питания и управления; и соединительные устройства фокусирующего устройства, используемые для соединения фокусирующих устройств и источника питания фокусирования.

Кроме того, в предлагаемом устройстве распределенного рентгеновского излучения, оснащенном снаружи термоэлектронными катодами, блоки эмиссии электронов установлены на двух противоположных боковых стенках вакуумной камеры в два ряда.

Кроме того, в предлагаемом устройстве распределенного рентгеновского излучения, оснащенном снаружи термоэлектронными катодами, вакуумная камера изготовлена из стекла или керамики.

Кроме того, в предлагаемом устройстве распределенного рентгеновского излучения, оснащенном снаружи термоэлектронными катодами, вакуумная камера изготовлена из металлического материала.

Кроме того, в предлагаемом устройстве распределенного рентгеновского излучения, оснащенном снаружи термоэлектронными катодами, несколько блоков эмиссии электронов расположены на прямой линии или сегментной прямой линии.

Кроме того, в предлагаемом устройстве распределенного рентгеновского излучения, оснащенном снаружи термоэлектронными катодами, несколько блоков эмиссии электронов расположены на дуге или сегментной дуге.

Кроме того, в предлагаемом устройстве распределенного рентгеновского излучения, оснащенном снаружи термоэлектронными катодами, несколько блоков эмиссии электронов расположены одинаковым интервалом.

Кроме того, в предлагаемом устройстве распределенного рентгеновского излучения, оснащенном снаружи термоэлектронными катодами, несколько блоков эмиссии электронов расположены неодинаковым интервалом.

Кроме того, предлагается КТ-оборудование, отличающееся тем, что используемый источник рентгеновского излучения представляет собой описанное выше устройство распределенного рентгеновского излучения, оснащенное снаружи термоэлектронными катодами.

Предлагается, главным образом, устройство распределенного рентгеновского излучения, оснащенное снаружи термоэлектронными катодами, для генерирования рентгеновского излучения, периодически изменяющегося в положениях фокальных точек в соответствии с определенной последовательностью в оборудовании источника излучения. По сравнению с другими конструкциями, блоки эмиссии электронов, использующие термоэлектронные катоды в соответствии с настоящим изобретением, обладают преимуществами большого тока эмиссии и продолжительного срока службы; несколько блоков эмиссии электронов, независимо отдельно закреплены на вакуумной камере, и небольшая диодная или триодная электронная пушка может использоваться непосредственно, следовательно, технология отработана, и достигаются низкая стоимость и гибкость применения; благодаря большой удлиненной конструкции анода эффективно снижается проблема перегрева анода, что является выгодным для повышения мощности источника излучения; блоки эмиссии электронов могут располагаться линейно для образования в целом линейного устройства распределения рентгеновского излучения и, кроме того, могут располагаться кольцеобразно для образования в целом кольцеобразного устройства распределения рентгеновского излучения, благодаря чему достигается гибкость применения; и благодаря конструкции фокусирующего электрода и внешнего фокусирующего устройства можно добиться очень малой фокальной точки для электронного пучка. По сравнению с другим оборудованием источника распределенного рентгеновского излучения, предлагаемое устройство распределенного рентгеновского излучения обладает преимуществами большого тока, пятна пучка на мишени малого диаметра, равномерного распределения и высокой повторяемости положений пятна пучка на мишени, высокой выходной мощности, простой конструкции, удобства управления и низкой стоимости.

Благодаря применению предлагаемого устройства распределенного рентгеновского излучения в КТ-оборудовании могут создаваться несколько углов зрения без движения источника излучения, следовательно, движение коллекторного кольца может быть упущено, что является выгодным для упрощения конструкции и повышения устойчивости и надежности системы, а также эффективности детектирования.

Краткое описание графического материала

На ФИГ. 1 приведено схематическое представление конструкции предлагаемого устройства распределенного рентгеновского излучения, оснащенного снаружи термоэлектронными катодами.

На ФИГ. 2 приведено схематическое представление относительного положения анода и блоков эмиссии электронов в соответствии с настоящим изобретением.

На ФИГ. 3 приведено схематическое представление конструкции предлагаемого блока эмиссии электронов.

На ФИГ. 4 приведено схематическое представление конструкции предлагаемого блока управления эмиссией.

На ФИГ. 5 приведено схематическое представление конструкции предлагаемого блока эмиссии электронов с сеткой и фокусирующим устройством.

На ФИГ. 6 приведено схематическое представление конструкции предлагаемого блока эмиссии электронов с управлением сеткой.

На ФИГ. 7 приведено схематическое представление конструкции еще одного предлагаемого блока эмиссии электронов.

ФИГ. 8 представляет собой вид сверху конструкций цилиндрического блока эмиссии электронов; на ФИГ. 8(А) показана конструкция с круглым отверстием сетки, на ФИГ. 8(В) показана конструкция с прямоугольным отверстием сетки.

На ФИГ. 9 представляет собой вид сверху конструкции предлагаемого кубовидного блока эмиссии электронов; на ФИГ. 9(А) показана конструкция с круглым отверстием сетки, на ФИГ. 9(В) показана конструкция с прямоугольным отверстием сетки.

На ФИГ. 10 приведено схематическое представление конструкций предлагаемых катодов; на ФИГ. 10(А) показан плоский круглый катод, на ФИГ. 10(В) показан плоский прямоугольный катод, на ФИГ. 10(С) показан сферический дугообразный катод, и на ФИГ. 10(D) показан цилиндрический катод с выпуклой поверхностью.

На ФИГ. 11 приведено схематическое представление предлагаемых собственно сеток; на ФИГ. 11(A) показана плоская собственно сетка, на ФИГ. 11(В) показана сферическая собственно сетка, и на ФИГ. 11(С) показана U-образная собственно сетка.

На ФИГ. 12 приведено схематическое представление автоматической фокусировки, выполняемой с использованием управления сетками в соответствии с настоящим изобретением.

На ФИГ. 13 приведено схематическое представление конструкции устройства распределенного рентгеновского излучения, оснащенного снаружи термоэлектронными катодами с линейным встречным двухрядным расположением, в соответствии с настоящим изобретением.

На ФИГ. 14 приведено схематическое представление конструкции устройства распределенного рентгеновского излучения, оснащенного снаружи термоэлектронными катодами, с дугообразным встречным двухрядным расположением, в соответствии с настоящим изобретением.

На ФИГ. 15 приведено схематическое представление основной конструкции двумерного устройства распределенного рентгеновского излучения в соответствии с настоящим изобретением.

ФИГ. 16 представляет собой вид снизу конструкции анода двумерного устройства распределенного рентгеновского излучения в соответствии с настоящим изобретением.

На ФИГ. 17 приведено схематическое представление матрицы блоков эмиссии электронов с разделенными сетками и катодами в соответствии с настоящим изобретением; ФИГ. 17 (A) – вид сбоку, ФИГ. 17(B) – вид сверху каждой сетки в режиме независимого управления, и ФИГ. 17(C) – вид сверху матрицы блоков эмиссии электронов с сетками в межсоединении в режиме управления катодом.

На ФИГ. 18 показано устройство распределенного рентгеновского излучения с последовательно соединенными нитями накала в соответствии с настоящим изобретением.

На ФИГ. 19 приведено схематическое представление конструкции предлагаемого устройства распределенного рентгеновского излучения с матрицей с криволинейной поверхностью.

На ФИГ. 20 приведено схематическое представление торца конструкции предлагаемого устройства распределенного рентгеновского излучения с матрицей с криволинейной поверхностью.

На ФИГ. 21 приведено схематическое представление разных конструкций предлагаемых анодов.

На ФИГ. 22 приведено схематическое представление взаимного расположения блоков эмиссии электронов и анода предлагаемого кольцевого устройства распределенного рентгеновского излучения.

Перечень позиций на фигурах:

1 - блок эмиссии электронов; 2 - анод; 3 - вакуумная камера; 4 - соединительное устройство высоковольтного источника питания; 5 - соединительное устройство устройства управления эмиссией; 6 - соединительное устройство фокусирующего устройства; 7 - система питания и управления; 8 - вакуумное устройство; E - ток электронного пучка; X – рентгеновское излучение; O – центр круга дуги; 101 - нить накала; 102 - катод; 103 - изолирующий опорный элемент; 104 - фокусирующий электрод; 105 - соединительный и фиксирующий элемент; 106 - вывод нити накала; 107 - сетка; 108 - вывод сетки; 109 - фокусирующая секция; 110 - фокусирующее устройство; 701 - система управления; 702 - высоковольтный источник питания; 703 - устройство управления эмиссией; 704 - источник питания фокусирования; 70301 - модуль отрицательного высокого напряжения; 70302 - модуль постоянного тока; 70303 - высоковольтный изолирующий трансформатор; 70304 - модуль отрицательного напряжения; 70305 - модуль положительного напряжения; 70306 - модуль переключения; 801 вакуумный насос; 802 вакуумный клапан.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления

Далее приводится подробное описание настоящего изобретения со ссылками на графический материал.

На ФИГ. 1 приведено схематическое представление конструкции предлагаемого устройства распределенного рентгеновского излучения, оснащенного снаружи термоэлектронными катодами. Как показано на ФИГ. 1, предлагаемое устройство распределенного рентгеновского излучения, оснащенное снаружи термоэлектронными катодами, содержит несколько блоков 1 эмиссии электронов (числом по меньшей мере два, далее по тексту именуемых блоками 11, 12, 13, 14, … эмиссии электронов), анод 2, вакуумную камеру 3, соединительное устройство 5 высоковольтного источника питания, соединительные устройства 5 устройства управления эмиссией и систему 7 питания и управления. Кроме того, каждый из блоков 1 эмиссии электронов состоит из нити 101 накала, катода 102, изолирующего опорного элемента 103, фокусирующего электрода 104, соединительного и фиксирующего элемента 109, выводов 106 нити накала и т. п. Анод установлен в средине в вакуумной камере 2; а блоки 1 эмиссии электронов и устройство 4 высоковольтного источника питания установлены на стенке вакуумной камеры 3 и образуют с вакуумной камерой полностью герметичную конструкцию.

На ФИГ. 2 приведено схематическое представление относительного положения анода 2 и блоков 1 эмиссии электронов предлагаемого устройства распределенного рентгеновского излучения, оснащенное снаружи термоэлектронными катодами. Как показано на ФИГ. 2, несколько блоков эмиссии электронов расположены на прямой линии; анод 2 имеет удлиненную форму, соответствующую расположению блоков 1 эмиссии электронов, и параллелен прямой линии, образованной расположением нескольких блоков 1 эмиссии электронов в направлении длины; а в направлении ширины поверхность анода 2, обращенная к блокам 1 эмиссии электронов, образует с поверхностями блоков 1 эмиссии электронов, обращенными к аноду 2, угол заданной величины.

Блоки 1 эмиссии электронов используются для генерирования токов электронных пучков, как требуется, и установлены на боковой стенке вакуумной камеры 3 для образования с боковой стенкой вакуумной камеры 3 герметичной конструкции посредством соединительных и фиксирующих элементов 105; блоки 1 эмиссии электронов расположены полностью снаружи вакуумной камеры 3; и токи электронных пучков могут поступать вовнутрь вакуумной камеры 3 через отверстия в серединах соединительных и фиксирующих элементов 105. Кроме того, на ФИГ. 3 показана конструкция блока 1 эмиссии электронов; блок 1 эмиссии электронов содержит нить 101 накала, катод 102, сетку 103, изолирующий опорный элемент 103, фокусирующий электрод 104, соединительный и фиксирующий элемент 105 и выводы 106 нити накала. Катоды 102 соединены с нитями 101 накала – с вольфрамовой нитью накала, обычно используемой как нить 101 накала, и для катода 102 обычно используется материал с высокой способностью в части термоэлектронной эмиссии электронов, такие как оксид бария, соль скандия и гексаборид лантана. Изолирующие опорные элементы 103, окружающие нити 101 накала и катоды 102, эквивалентны частичным оболочкам блоков 1 эмиссии электронов, и для них используются изоляционные материалы, обычно представляющие собой керамику. Выводы 106 нити накала проходят через изолирующие опорные элементы 103 и выходят наружу блоков 1 эмиссии электронов, и между выводами 106 нити накала и изолирующими опорными элементами 103 присутствует герметичная конструкция. Каждый фокусирующий электрод 104 конической конструкции установлен на верхнем конце изолирующего опорного элемента 103 и имеет посредине отверстие, и центр отверстия вертикально выровнен с центром катода 102. Соединительные и фиксирующие элементы 105, используемые для герметичного соединения блоков 1 эмиссии электронов с вакуумной камерой 3, обычно представляют собой фланцы с ножевой опорой с отверстиями, выполненными посредине; и эти отверстия используются, чтобы позволить токам Е электронных пучков поступать в вакуумную камеру 3 из блоков 1 эмиссии электронов. Изолирующие опорные элементы 103, фокусирующие электроды 104 и соединительные и фиксирующие элементы 105 плотно соединены, образуя вакуумно-герметичную конструкцию среди частей блока 1 эмиссии электронов за исключением отверстий в центре соединительных и фиксирующих элементов 105.

Кроме того, система 7 питания и управления содержит систему 701 управления, высоковольтный источник 702 питания, устройство 703 управления эмиссией и т. п. Высоковольтный источник 702 питания соединен с анодом 2 посредством соединительного устройства 4 высоковольтного источника питания, установленного на стенке вакуумной камеры 3. Устройство 703 управления эмиссией соответственно соединено с выводами 106 нити накала каждого блока 1 эмиссии электронов посредством соединительных устройств 5 устройства управления эмиссией, и обычно предусмотренное число блоков управления эмиссией является таким же, как число блоков 1 эмиссии электронов. На ФИГ. 4 показана конструкция блока управления эмиссией, в котором устройство 703 управления эмиссией содержит несколько блоков управления эмиссией, каждый из которых состоит из модуля 70301 отрицательного высокого напряжения, модуля 70302 постоянного тока низкого напряжения и высоковольтного изолирующего трансформатора 70303. В соответствии с настоящим изобретением, каждый модуль 70301 отрицательного высокого напряжения используется для генерирования отрицательного импульса высокого напряжения под управлением системы 701 управления, и выход модуля 70301 отрицательного высокого напряжения соединен с первичной стороной соответствующего высоковольтного изолирующего трансформатора 70303; и каждый модуль 70302 постоянного тока низкого напряжения используется для генерирования тока для питания и нагрева нитей 103 накала, и выходы модулей 70302 постоянного тока низкого напряжения соединены с низковольтными концами двух вторичных параллельно соединенных сторон высоковольтного изолирующего трансформатора 70303 и выведены на выводы 106 нити накала с высоковольтных концов двух вторичных параллельно соединенных сторон через обмотку трансформатора. Соединительные устройства 5 устройства управления эмиссией, как правило, представляют собой кабели, и их число такое же, как число блоков 1 эмиссии электронов. Кроме того, система 701 управления управляет рабочими состояниями высоковольтного источника 702 питания и устройства 703 управления эмиссией.

Кроме того, вакуумная камера 3 представляет собой оболочку полости, уплотненную по периферии и содержащую внутри высокий вакуум, и указанная оболочка может изготавливаться из изолирующего материала, такого как стекло или керамика. Несколько блоков 1 эмиссии электронов установлены на боковой стенке вакуумной камеры 3 (см. ФИГ. 1), и расположены прямой линией; и внутри вакуумной камеры 3 предусмотрен удлиненный анод 2, параллельный направлению расположения блоков 1 эмиссии электронов. Пространство внутри вакуумной камеры 3 достаточно для движения токов электронных пучков в электрических полях без создания каких-либо препятствий. Высокий вакуум внутри вакуумной камеры 3 получают отжигом выпуска в высокотемпературной вытяжной печи со степенью вакуума типично выше 10^-3Па, и рекомендуется, чтобы степень вакуума была выше 10^-5Па.

Кроме того, рекомендуется, чтобы оболочка вакуумной камеры 3 была из металлического материала; в случае если принят металлический материал, блоки 1 эмиссии электронов соединены со стенкой вакуумной камеры 3 посредством их соединительных и фиксирующих элементов105 с уплотнением фланцем с ножевой опорой; анод 2 жестко устанавливается в вакуумной камере 3 с использованием изолирующего опорного материала; и между анодом 2 и оболочкой вакуумной камеры 3 поддерживается расстояние, достаточное, чтобы не могло вызываться высоковольтное искрение.

Кроме того, соединительное устройство 4 высоковольтного источника питания используется для соединения анода 2 с кабелем высоковольтного источника 702 питания и установлено на боковой стенке вакуумной камеры. Соединительное устройство 4 высоковольтного источника питания типично имеет коническую керамическую конструкцию с предусмотренной внутри металлической колонкой и имеет один конец, соединенный с анодом 2, и другой конец, плотно соединенный со стенкой вакуумной камеры 3 для образования с ней вакуумно-герметичной конструкции. Металлическая колонка внутри соединительного устройства 4 высоковольтного источника питания используется, чтобы позволить аноду 2 и кабельному соединителю высоковольтного источника 702 питания образовать соединение цепи. Обычной практикой является использование штепсельной конструкции между соединительным устройством 4 высоковольтного источника питания и кабельными соединителями.

Кроме того, в предлагаемом устройстве распределенного рентгеновского излучения, оснащенном снаружи термоэлектронными катодами, каждый из блоков 1 эмиссии электронов может дополнительно содержать сетку 107 и вывод 108 сетки. На ФИГ. 5 показана конструкция блока 1 эмиссии электронов с сеткой и фокусирующим устройством. Как показано на ФИГ. 5, сетка 107 предусмотрена между катодом 102 и фокусирующим электродом 104 и вплотную прилегает к катоду 102; сетка 107 типично имеет ячеистую структуру и наружную форму, типично такую же, как форма катода 102; вывод 108 сетки соединен с сеткой 107 и проходит через изолирующий опорный элемент 103, чтобы выйти наружу блока 1 эмиссии электронов; вывод 108 сетки и изолирующий опорный элемент 103 герметично соединены; и вывод 108 сетки соединен с устройством 703 управления эмиссией посредством соединительного устройства 5 устройства управления эмиссией.

Кроме того, в предлагаемом устройстве распределенного рентгеновского излучения, оснащенном снаружи термоэлектронными катодами, каждый из блоков управления эмиссией устройства 703 управления эмиссией может дополнительно содержать модуль 70304 отрицательного напряжения смещения, модуль 70305 положительного напряжения смещения и селекторный переключатель 70306. На ФИГ. 6 показана конструкция блока управления эмиссией с управлением сеткой. Как показано на ФИГ. 6, модуль 70301 отрицательного высокого напряжения используется для генерирования отрицательного высокого напряжения, и выход модуля 70301 отрицательного высокого напряжения соединен с первичной стороной высоковольтного изолирующего трансформатора 70303; и сетевой источник питания соединен с низковольтными концами двух групп вторичных сторон, в параллельном соединении, высоковольтного изолирующего трансформатора 70303 и подает питание, подвешивающее на высоком напряжении, с концов высокого напряжения двух групп вторичных сторон в параллельном соединении через обмотку трансформатора, и источник питания соответственно подает питание модулю 70302 постоянного тока, модулю 70304 отрицательного напряжения смещения и модулю 70305 положительного напряжения смещения. Модуль 70302 постоянного тока генерирует ток для питания и нагрева нитей 101 накала; модуль 70304 отрицательного напряжения смещения и модуль 70305 положительного напряжения смещения соответственно генерируют отрицательное напряжение и положительное напряжение для подачи на два входных конца селекторного переключателя 70306; и селекторный переключатель 70306 под действием системы 701 управления выбирает одно напряжение для подачи на выводы 108 сетки, чтобы в конечном итоге приложить его к сеткам 107.

Кроме того, в предлагаемом устройстве распределенного рентгеновского излучения, оснащенном снаружи термоэлектронными катодами, каждый из блоков 1 эмиссии электронов может дополнительно содержать фокусирующую секцию 109 и фокусирующее устройство 110. Как показано на ФИГ. 5, фокусирующая секция 109 подключена между фокусирующей секцией 104 и соединительным и фиксирующим элементом 105; фокусирующий электрод 104, фокусирующая секция 109 и соединительный и фиксирующий элемент 105 могут полностью изготавливаться механической обработкой из металлической заготовки или изготавливаться сваркой и соединением трех металлических компонентов; снаружи фокусирующей секции 109 установлено фокусирующее устройство 110; и фокусирующее устройство 110 обычно представляет собой фокусирующую катушку. Фокусирующее устройство 110 соединено с источником 704 питания фокусирования посредством соединительного устройства 6 фокусирующего устройства и работает от источника 704 питания фокусирования; и рабочее состояние состояния фокусирования управляется системой 7 питания и управления. Соответственно, устройство распределенного рентгеновского излучения, оснащенное снаружи термоэлектронными катодами, дополнительно содержит соединительное устройство 6 фокусирующего устройства; и система 7 питания и управления дополнительно содержит источник 704 питания фокусирования.

Кроме того, предлагаемое устройство распределенного рентгеновского излучения, оснащенное снаружи термоэлектронными катодами, может также содержать вакуумное устройство 8 и источник вакуума, причем вакуумное устройство 8 содержит вакуумный насос 801 и вакуумный клапан 802 и установлено на боковой стенке вакуумной камеры 3. Вакуумный насос 801 работает от источника 705 вакуума для поддерживания высокого вакуума внутри вакуумной камеры 3. Обычно при работе устройства распределенного рентгеновского излучения, оснащенного снаружи термоэлектронными катодами, ток электронного пучка ударяется об анод 2, который при этом нагревается и высвобождает небольшое количество газа, и этот газ с помощью вакуумного насоса 801 может быстро выводиться, благодаря чему внутри вакуумной камеры 3 поддерживается высокая степень вакуума. Предпочтительно, в качестве вакуумного насоса 801 используется вакуумный ионный насос. Как правило, в качестве вакуумного клапана 802 используется полностью металлический вакуумный клапан, способный выдерживать высокотемпературную сушку. Вакуумный клапан 802 обычно находится в выключенном состоянии. Соответственно, система 7 питания и управления устройства распределенного рентгеновского излучения, оснащенного снаружи термоэлектронными катодами, содержит также источник 705 вакуума (Vacc PS) вакуумного устройства 8.

Кроме того, в настоящем изобретении могут использоваться блоки эмиссии электронов и других конструкций. На ФИГ. 7 приведено схематическое представление конструкции еще одного блока эмиссии электронов, который может использоваться в настоящем изобретении. Как показано на ФИГ. 7, блок эмиссии электронов 4 состоит из нити 101А, катода 102A, сетки 103A, изолирующего и опорного элемента 104A, соединительного и фиксирующего элемента 190A и т. п.

Блок 1 эмиссии электронов образует со стенкой вакуумной камеры 3 полностью герметичную конструкцию, используя соединительный и фиксирующий элемент 109A; но этим решением настоящее изобретение не ограничивается, и могут использоваться и другие средства установки, при которых блок 1 эмиссии электронов может устанавливаться на стенке вакуумной камеры 3 и полностью находится снаружи вакуумной камеры 3 (то есть как катодный конец (включая нить 101А накала, катод 102A и сетку 103A) блока 1 эмиссии электронов, так и выводной конец (включая вывод 105А нити накала, вывод 108А сетки и соединительный и фиксирующий элемент 109A) блока 1 эмиссии электронов расположены снаружи вакуумной камеры 3). Блок 1 эмиссии электронов состоит из нити 101А накала, катода 102A, сетки 103A, изолирующего и опорного элемента 104A, выводов 105А нити накала и соединительного и фиксирующего элемента 109A, а сетка 103A состоит из каркаса 106A сетки, собственно сетки 107A и вывода 108А сетки. Катод 102A и нить 101А накала соединены, причем нить 101 накала обычно используется вольфрамовая нить, и для катода 102 обычно используется материал с высокой способностью в части термоэлектронной эмиссии электронов, такие как оксид бария, соль скандия и гексаборид лантана. Изолирующий опорный элемент 104A окружает нить 101А накала и катод 102A и эквивалентен оболочке блока 1 эмиссии электронов, и для изолирующего опорного элемента используется изоляционный материал, обычно представляющий собой керамику. Выводы 105А нити накала проходят через изолирующий опорный элемент 104A, выходят в нижний конец блока 1 эмиссии электронов (но настоящее изобретение этим не ограничивается, возможны и другие решения по выводу выводов нити накала наружу блоков 1 эмиссии электронов) и образуют с изолирующим опорным элементом 104А герметичную конструкцию. Сетка 103A установлена на верхнем конце изолирующего опорного эле