TWI620470B - 改善用電子聚焦 x 射線管 - Google Patents

Abstract

本發明係揭露一種能夠有效地引導燈絲釋放的熱電子移動到X射線照射口的靶，且減少燈絲吸附不純物的比重的改善用電子聚焦X射線管。本發明提出的改善用電子聚焦X射線管是一種包含形成主體且中空的非導電性的軟管、遮蔽軟管的上部，對置在上部的靶照射X射線的X射線照射口、遮蔽上述軟管下部的密封部、由密封部的外側延伸至軟管內側，並供應所定的負高壓的複數個金屬絲、連在延伸至上述軟管內部的金屬絲之間，釋放熱電子的燈絲、以及為了聚集上述燈絲釋放的上述熱電子的包裹上述燈絲的第一聚焦管；本發明還具備包裹軟管外表面的導電性材質的遮蔽外殼，且遮蔽外殼所帶的電壓與供應在上述金屬絲的負高壓為同一電壓。本發明提出的改善用電子聚焦X射線管具備以下優點：1、給X射線照射口下部追加提供聚焦管，使從燈絲釋放的熱電子有效地移動到靶。2、軟管內部的負高壓供應到遮蔽外殼，使從靶脫離轉化為液態的不純物被軟管內壁吸收，減少聚焦管內部燈絲(-電壓)吸附的幾率，從而改善燈絲壽命。3、第一聚焦管形成遮蔽翼部，把軟管內部空間分為兩個，改善從燈絲釋放的熱電子移動至X射線照射口的幾率。

Description

改善用電子聚焦X射線管

本發明關於一種改善用電子聚焦X射線管，具體地說，是關於一種能夠有效地引導燈絲釋放的熱電子移動到X射線照射口的靶，且減少燈絲吸附不純物的比重的改善用電子聚焦X射線管。

一般，根據物質的穿透性，在稀薄的空氣層也容易被吸收的穿透性低的放射線叫做軟X射線，用於倫琴等穿透性高的放射線叫做硬X射線。

軟X射線的能量比硬X射線的能量小數十分之一，根據實際調查的影響同樣更少。

區分軟X射線和硬X射線的特性的說明，如下列表格1所示。

眾所周知，軟X射線產生器所產生的軟X射線是在加速的 電子撞到金屬靶(Be)時產生的，所以軟X射線產生器由加速電子的高電壓發生裝置和靶組成。

施加於電極的電壓叫做加速電壓(target voltage)的話，衝撞時電子的運動能量E由以下方程式表示。

E=eV=(1/2)mv²

此時，e：電荷量(-1.602 X 10^-19C)

m：電子質量(9.109^-31kg)

V：加速電壓

v：電子的速度

正如我們熟知的一樣，電子的運動能量撞擊靶時，大部分被轉換為熱量，只有約1%左右的能量以軟X射線散發。軟X射線發生效率的方程式如下：發生效率=1.1 X 10^-9ZV

此時，Z是目標物質的原子序數。

這種軟X射線照射式根據中和帶電體需要的離子及電子帶電物體周圍的氣體分子及原子的光子吸收生成例子的方式形成，這種軟X射線照射式的特點是能夠生成高濃度的離子及電子，所以可以短時間內消除靜電，而且殘留電壓幾乎可以維持在0V，在大氣狀態的不活性液態下也能夠消除靜電的優點，廣泛用於消除靜電。

眾所周知，電暈放電式靜電消除裝置為了傳送離子，需要另外裝備送風裝置，而軟X射線照射式靜電消除裝置，有著在無風狀態 下也能消除靜電的優點。

圖1表示了申請人生產並在市中販賣的在離子中與高壓電發生器連接，照射軟X射線的X射線管(X-ray tube)的一例。

圖2及圖3分別追加示表出圖1所示的X射線管的正面和背面圖。(作為參考產生聚焦管作用的圓筒形負極內部存在與柯伐絲連接的燈絲，但是在圖式並未示出)

如圖1所示，X射線管包含玻璃管100、玻璃管一側尾部連接的X射線放射部200(包含Be及被其塗抹的W等金屬目標，稱為X射線照射口)，以及玻璃管100另一側頂部接合的玻璃或具有與其相似的物理化學性質的材質(以下均稱為玻璃材質)的密封部300。

而且，圖1表示的X射線管還包括：把從燈絲(未圖示，附設在聚焦管內部)釋放出的熱電子聚集作用的圓筒形陰極110(也稱作聚焦管)、供應高電壓發生器(圖未示)輸出的約-1K~-60KV的電壓的導電鋼絲120(柯伐絲(kovar wire))、連接***玻璃管100內部的導電鋼絲120的玻璃材質的夾子130、一側附著於圓筒形狀的陰極110外側另一側緊貼於玻璃管內壁，支撐陰極110的導向彈簧140、維持玻璃管100內部真空狀態的吸氣劑150(getter)等類似結構，X射線管內部維持著根據直接真空排氣的方式控制的所定真空強度。

這種X射線管為了將燈絲釋放的熱電子有效地移動至X射線放射口200，一般使用圖1至圖3所示的圓筒形結構的聚焦管110。

但是，具備這種結構的迄今為止的X射線管，具有下面幾種問題點：

1、儘管配有聚焦管，燈絲釋放的熱電子對靶產生的效率還 是低。

2、因熱電子與靶碰撞，所以從靶脫離，變成液化形態的不純物，與其他熱電子碰撞，轉帶陽離子，這種帶陽離子的不純物被吸附於聚焦管內部的燈絲(-電壓)，降低燈絲壽命。

先前技術文獻

專利文獻

(專利文獻0001)1.專利申請號：第10-2013-0047924號，發明名稱："X射線管軟管結構"

本發明是為了解決迄今為止的問題點而提出，其目的是為了提供一種能夠有效地引導燈絲釋放的熱電子移動到X射線照射口的靶，且減少燈絲吸附不純物的比重的改善用電子聚焦X射線管。

本發明提出的改善用電子聚焦X射線管，包含：形成主體且中空的非導電性的軟管；遮蔽軟管上部的X射線照射口，其中對置在其中的靶發射熱電子，使其照射出X射線；遮蔽軟管下部的密封部；由密封部的外側延伸至軟管內側並供應所定的負高壓的複數個金屬絲；連在延伸至軟管內部的金屬絲之間且釋放熱電子的燈絲；為了聚集上述燈絲釋放的熱電子的包裹燈絲的第一聚焦管；以及包裹軟管外表面的導電性材質的遮蔽外殼。遮蔽外殼所帶的電壓與供應在金屬絲的負高壓為同 一電壓。

根據本發明的改善用電子聚焦X射線管，還包含在軟管內側與第一聚焦管相對，設在上述X射線照射口下部，為了把從第一聚焦管釋放到X射線照射口的靶的熱電子，再次聚集的第二聚焦管。

根據本發明的改善用電子聚焦X射線管，第一聚焦管為了內藏上述燈絲，內部是中空的圓筒形，第一聚焦管的外圍與軟管的內壁以所定距離相隔。

根據本發明的改善用電子聚焦X射線管，第一聚焦管為了內藏燈絲中空的第一聚焦管的外圍形成的遮蔽翼部，以放射形延長與軟管內壁相接，而且軟管的內部空間被遮蔽翼部分為，以遮蔽翼部的上部空間為一號空間和下部空間為二號空間。

根據本發明的改善用電子聚焦X射線管，燈絲與燈絲相對的軟管，以垂直的水平方向延長。

使用根據本發明提出的改善用電子聚焦X射線管的情況，有以下幾種優點。

1、在X射線照射口下部提供另一個聚焦管，使從燈絲釋放的熱電子有效地移動到靶。

2、降低因熱電子與靶碰撞，所以從靶脫離，變成液化形態的不純物被吸附於聚焦管內部的燈絲(-電壓)的幾率，改善燈絲壽命，從而延長X射線管的使用壽命。

100‧‧‧軟管

110‧‧‧圓筒形陰極

120‧‧‧導電鋼絲

130‧‧‧夾子

140‧‧‧導向彈簧

150‧‧‧吸氣劑

200‧‧‧X射線照射口

300‧‧‧密封部

400‧‧‧金屬絲

500‧‧‧燈絲

600‧‧‧第一聚焦管

700‧‧‧遮蔽外殼

800‧‧‧第二聚焦管

圖1至圖3是迄今為止的X射線管的一例之示意圖。

圖4至圖6分別是本發明提出的改善用電子聚焦X射線管的第一實施例至第三實施例之示意圖。

下面將參照圖式對本發明進行詳細地說明。

作為參考，在本發明使用的技術用語中X射線照射口是指當業界體現的軟管和上部金屬靶，不銹鋼材質的法蘭，以及金屬法蘭依次相互結合的一般的組成要素的統稱。

而且，本發明說明的X射線管基本由平板圓形結構的玻璃材質的密封部和貫穿玻璃材質密封部的邊緣的複數個金屬絲、連接在金屬絲之間起到釋放熱電子作用的燈絲、為了將燈絲釋放的熱電子聚集的圓筒形聚焦管、以及接合聚焦管外側的吸氣劑，X射線管還包含與玻璃材質密封部一體化的中空的圓筒形的軟管。記述之前先確認下這種結構在研究開發X射線管的業界是眾所周知的。

同時，用於本發明燈絲的金屬材料可包含W、W和Re(錸)的合金，W和ThO₂(二氧化釷)的合金等。這是考慮到熱電子釋放效率，燈絲的耐久性。

而且，本發明使用的玻璃材質的密封部和圓筒形軟管的材料，可包含峰矽酸、SiO₂(石英玻璃)、UV Glass或類似物等。

以上說明的這些X射線管，由於通常使用廣泛，追加說明加以省略。以下對本發明的實施例進行說明。

圖4是根據本發明的改善用電子聚焦X射線管提出的第一 實施例之示意圖。

如圖所示，根據本發明的第一實施例的改善用電子聚焦X射線管包含：形成主體且中空的非導電性的軟管100；遮蔽軟管上部的X射線照射口200，其中對置在其中的靶發射熱電子，使其照射出X射線；以及遮蔽軟管下部的密封部300。

根據本發明第一實施例的改善用電子聚焦X射線管，還包含：由密封部300的外側延伸至軟管100內側，並供應所定的負高壓的複數個金屬絲400、連在延伸至軟管100內部的上述金屬絲400之間，釋放熱電子的燈絲500、以及包裹軟管的導電材質圓筒形遮蔽外殼700。

作為參考，遮蔽外殼700至少具有包裹密封部300和第一聚焦管600的長度。

根據本發明的第一實施例，第一聚焦管600為了內藏燈絲，內部是中空的圓筒形，第一聚焦管600的外圍與軟管的內壁以所定距離相隔。

根據本發明的第一實施例的步驟如下。

燈絲釋放的熱電子射向X射線照射口與X射線照射口靶碰撞。

這時，因熱電子與靶碰撞，所以從靶脫離，變成液化形態的不純物生成於軟管內部。這樣的不純物與燈絲等釋放的其他熱電子碰撞後攜帶陽離子。攜帶陽離子的不純物的一部分會吸附在攜帶負高壓的燈絲上。本發明的情況，包裹軟管外側的具有導電材質的圓筒形遮蔽外殼也攜帶維持負高壓狀態(與金屬絲相同電壓)。所以陽離子的不純物中一部分會被與遮蔽外殼相貼的軟管內壁吸收。

跟著，與迄今為止沒有遮蔽外殼的通常X射線管相比，可減少吸附在燈絲的不純物的量。其結果改善了燈絲的使用壽命。

圖5是根據本發明的改善用電子聚焦X射線管提出的第二實施例之示意圖。

如圖所示，根據本發明的改善用電子聚焦X射線管提出的第二實施例與第一實施例相同，也基本包含了形成主體且中空的非導電性的軟管100；遮蔽軟管上部的X射線照射口200，其中對置在其中的靶發射熱電子，使其照射出X射線的；和遮蔽軟管下部的密封部300。

根據本發明第二實施例的改善用電子聚焦X射線管，包含：密封部300的外側延伸至軟管100內側，並供應所定的負高壓的複數個金屬絲400、連在延伸至軟管100內部的金屬絲400之間，釋放熱電子的燈絲500、為了聚集燈絲500釋放的熱電子的包裹燈絲的第一聚焦管600、在軟管100內側與第一聚焦管600相對，設在上述X射線照射口200下部，為了把從第一聚焦管600釋放到X射線照射口200射向靶的述熱電子，再次聚集的圓筒形第二聚焦管800、還有包裹軟管的導電材質圓筒形遮蔽外殼700。作為參考，上述遮蔽外殼700至少具有包裹密封部300和第一聚焦管600的長度。

根據本發明的第二實施例，第一聚焦管600為了內藏燈絲，內部是中空的圓筒形，第一聚焦管600的外圍與軟管的內壁以所定距離相隔。

作為參考，根據本發明的第二實施例因為設有第二聚焦管，所以軟管的長度要比第一實施例的長度較長。

根據本發明的第二實施例的步驟如下。

位於第一聚焦管內部的燈絲所釋放的熱電子通過第一聚焦管後，再通過與第一聚焦管相對且與其以所定距離相隔的第二聚焦管後，與位於第二聚焦管上部X射線照射口的靶碰撞。

這時，因熱電子與靶碰撞，所以從靶脫離，變成液化形態的不純物形成於軟管內部。這樣的不純物與燈絲等釋放的其他熱電子碰撞後攜帶陽離子。攜帶陽離子的不純物的一部分會吸附在攜帶負高壓的燈絲上。本發明的情況，包裹軟管外側的具有導電材質的圓筒形遮蔽外殼也攜帶維持負高壓狀態(與金屬絲相同電壓)。所以陽離子的不純物中一部分會被與遮蔽外殼相貼的軟管內壁吸收。

跟著，與傳統的沒有遮蔽外殼的通常X射線管相比，可減少吸附在燈絲的不純物的量。其結果改善了燈絲的使用壽命。

同時，根據本發明的第二實施例的情況，通過提供了第二聚焦管，經過第一聚焦管的熱電子，再通過第二聚焦管有效地傳達到X射線照射口，更加改善X射線管的X射線的照射能力。

圖6是根據本發明的改善用電子聚焦X射線管提出的第三實施例之示意圖。

如圖所示，根據本發明的改善用電子聚焦X射線管提出的第三實施例與第一實施例及第二實施例相同，也基本包含了形成主體且中空的非導電性的軟管100；遮蔽軟管上部的X射線照射口200，其中對置在其中的靶發射熱電子，使其照射出X射線；和遮蔽軟管下部的密封部300。

根據本發明第三實施例的改善用電子聚焦X射線管，包含由密封部300的外側延伸至軟管100內側，並供應所定的負高壓的複數個金屬絲400、連在延伸至軟管100內部的金屬絲400之間，釋放熱電 子的燈絲500、為了聚集燈絲500釋放的熱電子的包裹燈絲的第一聚焦管600、在軟管100內側與第一聚焦管600相對，設在X射線照射口200下部，為了把從第一聚焦管600釋放到X射線照射口200射向靶的熱電子，再次聚集的圓筒形第二聚焦管800，還有包裹軟管的導電材質圓筒形遮蔽外殼700。作為參考，上述遮蔽外殼700至少具有包裹密封部300和第一聚焦管600的長度。

根據本發明的第三實施例的燈絲的形狀與第一實施例及第二實施例的圓弧形狀不同，是左右延長的水平方向，是為了改善熱電子的直進性。這種結構也可用於第一實施例及第二實施例。

根據本發明的第三實施例，第一聚焦管與根據本發明說明的第一實施例及第二實施例中的不同，為了內藏燈絲中空的第一聚焦管的外圍形成的遮蔽翼部，以放射形延長，與軟管內壁相貼。

而且，根據第一聚焦管遮蔽翼部，軟管的第二聚焦管下部到第一聚焦管的遮蔽翼部上方之間被分為一號空間和第一聚焦管的遮蔽翼部下方到密封部之間被分為二號空間。以這種方式阻斷一號空間產生的熱電子移動到二號空間，改善一號空間的熱電子向X射線照射口移動的效率。

根據本發明的第三實施例的步驟如下。

位於第一聚焦管內部的燈絲所釋放的熱電子通過第一聚焦管後，再通過與第一聚焦管相對且與其以所定距離相隔的第二聚焦管後，與位於第二聚焦管上部X射線照射口的靶碰撞。

這時，因熱電子與靶碰撞，所以從靶脫離，變成液化形態的不純物形成於軟管內部。這樣的不純物與燈絲等釋放的其他熱電子碰撞後攜帶陽離子。攜帶陽離子的不純物的一部分會吸附在攜帶負高壓的 燈絲上。本發明的情況，包裹軟管外側的具有導電材質的圓筒形遮蔽外殼也攜帶維持負高壓狀態，所以陽離子的不純物中一部分會被與遮蔽外殼相貼的軟管內壁吸收。

跟著，與迄今為止沒有遮蔽外殼的通常X射線管相比，可減少吸附在燈絲的不純物的量。其結果改善了燈絲的使用壽命。

同時，根據本發明的第三實施例的情況，與第二實施例類似，通過提供了第二聚焦管，經過第一聚焦管的熱電子，再通過第二聚焦管有效地傳達到X射線照射口，更加改善X射線管的X射線的照射能力。

而且，根據本發明的第三實施例的情況，第一聚焦管外表面形成的遮蔽翼部以放射形式延長，與上述軟管內壁相貼，軟管被第一聚焦管的遮蔽翼部分為第一聚焦管的遮蔽翼部上部空間(一號空間)和遮蔽翼部下部空間(二號空間)，這種空間分離阻斷了燈絲釋放到一號空間的熱電子移動到二號空間，改善了第一空間的熱電子移動到X照射口的幾率。

而且根據本發明的第三實施例的情況，燈絲500以水平方向形成。

這裡的水平方向是指，與軟管或聚焦管的長度處於直角的水平方向的意思。

一般來講，燈絲以圓弧形，熱電子以放射形式釋放。但在本發明燈絲以水平方向形成，其目的是為了改善熱電子與靶子直接碰撞的幾率。

目前位置說明的根據本發明提出的改善用電子聚焦X射線 管，包含以下幾種優點：

1、給X射線照射口下部追加提供聚焦管，使從燈絲釋放的熱電子有效地移動到靶。

2、軟管內部的負高壓供應到遮蔽外殼，使從靶脫離轉化為液態的不純物被軟管內壁吸收，減少聚焦管內部燈絲(-電壓)吸附的幾率，從而改善燈絲壽命。

3、第一聚焦管形成遮蔽翼部，把軟管內部空間分為兩個，改善從燈絲釋放的熱電子移動至X射線照射口的幾率。

Claims (5)

1. 一種改善用電子聚焦X射線管，其包含：形成主體且中空的非導電性的軟管；遮蔽該軟管上部的X射線照射口，其中對置在其中的靶發射熱電子，使其照射出X射線；遮蔽該軟管下部的密封部；由該密封部的外側延伸至該軟管內側，並供應所定的負高壓的複數個金屬絲；連在延伸至該軟管內部的該金屬絲之間，釋放該熱電子的燈絲；以及為了聚集該燈絲釋放的該熱電子的包裹該燈絲的第一聚焦管；該改善用電子聚焦X射線管更包含包裹該軟管外表面的導電性材質的遮蔽外殼；其中，該遮蔽外殼所帶的電壓與供應在該金屬絲的負高壓為同一電壓。
2. 如申請專利範圍第1項所述之改善用電子聚焦X射線管，其更包含在該軟管內側與該第一聚焦管相對，設在該X射線照射口下部，為了把從該第一聚焦管釋放到該X射線照射***向靶的該熱電子，再次聚集的第二聚焦管。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述的改善用電子聚焦X射線管，其中該第一聚焦管為了內藏該燈絲，內部是中空的圓筒形，該第一聚焦管的外圍與該軟管的內壁以所定距離相隔。
4. 如申請專利範圍第1或2項所述之改善用電子聚焦X射線管，其中該第一聚焦管為空心，內藏該燈絲；該第一聚焦管的外圍形成一遮蔽翼部，而且該軟管的內部空間被該遮蔽翼部分為一號空間和二號空間，其中該遮蔽翼部的上部空間為該一號空間，該遮蔽翼部的下部空間為該二號空間。
5. 如申請專利範圍第4項所述之改善用電子聚焦X射線管，其中該燈絲與該燈絲相對的該軟管，以垂直的水平方向延長。