專利名稱:手提式袖珍x光透視儀的制作方法
本實用新型是一種用于醫(yī)療診斷的小型化手提式X光透視儀。
已有技術中，美國專利文獻4142101描述了一種小型的X光透視儀(目前美國已有產(chǎn)品出售，商標號為LiXi)，主要由X射線源，X射線轉換器和圖象增強器組成。其特征是X射線源采用，129I放射性同位素、轉換器是平板型的，像增強器是近貼聚焦式的。這種結構的X光透視儀具有體積小，結構簡單，攜帶方便的優(yōu)點，但也還存在下列缺點。
1.作為X射線源的129I放射性同位素，它的半衰期僅僅是六十天，對于500毫居里的劑量，也只能使用四至八個月，否則分辨率和亮度變差，圖象不清晰。這種放射源不論使用或者存放均是不停的衰變，所以它的壽命短，需要經(jīng)常換源，從而帶來了換源繁瑣，成本高的問題。這種放射性材料對環(huán)境有污染，對于保管、運輸以及回收均帶來許多煩雜的工作。
2.因為轉換器是平板型的，為了提高轉換效率，獲得大的圖象視場，則要求大尺寸的轉換屏(此屏是沉積在纖維板上閃爍體材料的平板)，與此相應的微通道板(MCP)也需要是大面積的，然而，制造這種大面積的符合要求的微通道板是很困難的。用小面積的微通道板，難以保證圖象所要求的視場。
3.采用近貼聚焦式的像增強器，它要求光電陰極與微通道板之間的距離是0.1至0.2毫米，微通道板與熒光屏之間的距離小于1毫米，對于這樣小的距離和精度要求其制造工藝復雜而困難，因為光電陰極與微通道板之間的距離很近，為避免場致發(fā)射，所加電壓限制在低電壓上(通常在200伏至400伏之間)，這就降低了電子到達微通道板的能量，也就限制了像增強器的增益。由于電子橫向發(fā)散，加上陰極與熒光屏之間的空間很小，光和離子反饋比較嚴重。因為空間小，不能加入保持真空度的吸氣劑，所以管內真空度不能長時間地保持高真空度(要求真空度于10－6托以上)，由上述各種原因，看出這種像增強器要求加工精度高，難度大，壽命短。
本實用新型的目的為了克服上述缺點，改進X射線源，轉換器和像增強器，提供一臺既是體積小，使用方便，又具有壽命長，圖象清晰，沒有使用放射性同位素材料所帶來的麻煩，價格便宜的手提式X光透視儀。
本實用新型的手提式X光透視儀，由X射線源、轉換器，像增強器，光學放大系統(tǒng)和電源組成。其特征在于X射線源是小焦點的X射線管，轉換器和像增強器分別是光錐型和靜電聚焦式的。
所說的小焦點X射線管，是用鎢絲繞成筒狀螺旋形作為熱陰極，和靶板的陽極以及聚焦電子的聚焦罩一起封于高真空(真空度為10－6托以上)的玻璃管內。其中聚焦罩將熱陰極產(chǎn)生的電子束會聚成一焦斑上。為了獲得清晰的圖象，要求此焦斑小于1毫米，傾角小于12°。本新型的X射線管直徑小于φ30毫米，長度小于75毫米，燈絲電壓小于3伏，電流小于2A，管壓是30KV至40KV，管流為60微安至100微安，因為管流小，避免了由于X射線引起的燒傷。使用壽命長于1萬小時。
所說的光錐型轉換器是由X射線輸入窗、閃爍體材料層，光錐耦合器和可見光增透層組成。輸入窗采用對X射線損耗小，透過率高而對可見光起屏蔽作用的材料制成，如低原子系數(shù)的鋁箔、鈦箔。
閃爍體材料層也稱為轉換屏，它將吸收的每一個X射線的量子轉換成大量(103)的可見光光子，通常使用的閃爍體材料有鎢酸鈣(CaWO44)，碘化銫(〔CsI(Na)〕，碘化鈉(NaI(TL))。轉換屏的轉換效率與轉換屏上閃爍體材料涂層的厚度有關。為了獲得高的轉換效率和清晰的圖象，閃爍體材料層的厚度要選擇適當(一般選為200微米至600微米之間)。轉換屏是光錐耦合器的大端面，光錐耦合器的小端面是可見光增透層。此增透層只允許透過一定波長的可見光(如4200A)對于其他波長的光大部分被濾掉。這個增透層與像增強器的輸入纖維光學面板之間實現(xiàn)緊密的光學耦合。在大端面和小端面之間有光纖，為了提高分辨率，選擇光纖的直徑要足夠小，通常小于25微米。這種結構的光錐耦合器避免了來自轉換屏外的入射光所產(chǎn)生的橫向散射，從而增加了發(fā)光強度。
所說的靜電聚焦型的像增強器，是由輸入和輸出纖維光學面板，光電陰極、電子聚焦極、微通道板(MCP)和熒光屏，密封于圓柱形的高真空管內構成。
為了有利于減小像散和場曲、輸入纖維光學面板設計成平一凹結構，平面與光錐耦合器的小端面耦合，凹面的表面鍍(或沉積)有光電陰極材料，這種陰極材料的響應波長與光錐耦合器的可見光增透層的輸出波長相匹配。(應該是S－20或S－11)。由初始入射的每個X射線量子，通過光電陰極被轉變成大量的光電子。這些光電子通過電子聚焦極(也稱聚焦罩)聚焦並加速到微通道板的輸入端。當微通道板在非飽和狀態(tài)下(加10000伏電壓時)工作時，平均電子增益可以達到104倍，對于信息的損失概率幾乎為零。微通道板選擇直通道，或者選擇彎通道。
微通道板與熒光屏之間加有3500伏電壓的電場，電子被加速到熒光屏上。熒光屏對著微通道板的一面是鍍鋁磷光體層(如P－20〔ZnCdS(Ag)〕粉)的熒光面。為了防止可見光反饋到光電陰極上以及保護熒光面不受高能電子的轟擊，提高熒光屏的壽命，在熒光面上鍍一層鋁膜。
通過輸出纖維光學面板傳輸和顯示圖象。
X射線管的電源或是50周的交流電或是直流干電池，為了野外使用方便，可以采用直流干電池。此電源裝在機身內。整機的電源以直流低壓作為驅動源有自動亮度控制，輸出電壓分為高低四檔(如30KV至40KV、60KV、3.5KV和1KV)整個電源裝入橡膠或類似于橡膠的絕緣防護材料所做的外殼內，既可防磁、防電，又便于使用攜帶。
整機外形設計成手槍形狀，有手柄和支撐臂操作方便靈活。
本實用新型的優(yōu)點1.本新型的X射線源是X射線管、它除了具有體積小使用方便外，還具有壽命長，價格便宜，對環(huán)境沒有污染的優(yōu)點。它避免了使用放射性同位素做為X射線源所帶來的運輸、保管、回收等繁瑣的工作。同時可以避免由于X射線所引起的燒傷。
2.使用光錐耦合器作為轉換器，解決了使用平板型轉換器所帶來的需要大輸入視場與小面積的微通道板之間的矛盾。從而簡化了制造工藝，降低了成本。
3.使用靜電聚焦型的像增強器比使用近貼聚焦型的像增強器減小了電子在微通道板輸入端的橫向發(fā)散，提高了增強器的調制傳遞函數(shù)和極限分辨率。減少了光反饋和離子反饋，提高了增強器的增益，保證圖象質量。
4.本新型的X射線管的電源裝入整機內，為交直流電源兩用，這就方便了攜帶和使用。
5.整機電源使用低電壓驅動源，輸出的電壓分為四檔、高達6KV、電源的效率高，使用安全。
圖1，手提式袖珍X光透視儀結構示意圖。
1－X射線管，2－防護罩，3－X射線輸出口，4－X射線管電源，5－支撐臂，6－X射線轉換器，7－像增強器，8－光學放大系統(tǒng)，9－板機，10－按鈕開關，11－手柄，12－輸入線進口。
圖2，X射線管結構示意圖。
13－玻璃外殼，14－陽極，15－聚焦罩，16－陰極。
圖3，轉換器和像增強器剖視圖。
17－X射線輸入窗，18－閃爍體材料層，19－光錐耦合器，20－可見光增透層，21－輸入纖維光學面板，22－光電陰板，23－電子聚焦極，24－微通道板(MCP)，25－鍍鋁磷光體層，26－輸出纖維光學面板，27－像增強器管殼，28－光電陰極電源接線柱加電壓為－6KV，29－電子聚焦極電源接線柱，加電壓為－1KV，30－微通道板(MCP)電源接線柱為接地點，31－熒光面(鍍鋁磷光體層電源接線柱，加電壓為＋3.5KV。)本實用新型的實施例如圖1、2、3所示。
圖1為透視儀整機結構示意圖。帶有X射線輸出口3的X射線防護罩2內有X射線管1、它豎立于支撐臂5上。X射線轉換器6，像增強器7和光學放大系統(tǒng)8成一水平方向排列在真空密封圓柱形管殼內。它橫放在豎立直握式手柄11上。其轉換器的X射線輸入窗17對準防護罩2上的X射線輸出口3。此輸出口的大小恰巧保證X射線束光滿轉換器的X射線輸入窗。支撐臂內部有X射線管電源4和X射線管的燈絲引線。直流電源通過輸入線進口12引進手柄11上有扣動板機9與按鈕開關10相連接。
X射線管1的結構如圖2所示。由陰極16、陽極14和電子聚焦罩15封于玻璃外殼13內組成。外殼內真空度為106托。外殼的直徑是φ25毫米，長度是70毫米，管子型號為XD101型，小焦點的尺寸僅為1.0毫米×1.0毫米。陰極傾角為12°，陰極固定。
轉換器和像增強器的結構如圖3所示。轉換器是光錐型的。鋁箔做成的X射線入射窗17緊貼在作為轉換屏的閃爍體材料層18上。兩者合在一起是光錐耦合器19的大端面。作為組成光錐耦合器的光纖直徑是25微米。光錐耦合器的小端面是可見光增透層20、此增透層緊貼在像增強器7的輸入纖維光學面板21的平面上(因為兩者緊貼，有時也把轉換器和像增強器統(tǒng)稱叫做像增強器)，輸入光學面板21的另一面為凹面，光電陰極材料就鍍在這個凹面上，作為像增強器的光電陰極22、通過接線柱28，加電壓－6KV，發(fā)射的光電子經(jīng)過喇叭形的電子聚焦極23，將電子聚焦到微通道板(MCP)24上。相離微通道板0.7毫米處平行于它放置一個熒光屏，熒光屏由鍍鋁磷光體層25和輸出纖維光學面板26組成。鍍鋁磷光體層這一面朝向微通道板(MCP)。其鍍鋁磷光體層的鋁膜厚度為0.05至0.1微米，熒光面31的涂層厚度為1.4至1.5毫克／平方厘米。光電陰極、電子聚焦極、微通道板(MCP)和鍍鋁磷光體層全部真空密封于像增強器管殼27內。輸入纖維光學面板和輸出纖維光學面板作為像增強器管殼的兩個密封端面。從像增強器管殼內有四條引出線分別接到外殼四個接線柱上。這四個接線柱是光電陰極接線柱28加電壓為－6KV，電子聚焦極電源接線柱29加電壓為＋1KV。微通道板(MCP)電源接線柱30為接地點。鍍鋁磷光體層電源接線柱31，加電壓為＋3.5KV。
整機電源裝在橡膠制成的防磁、防電的外殼內。驅動源的電壓即為一般的50周220伏的交流電，也可以用直流電。輸出電壓有－5KV～－6KV，－1KV和3.5KV四檔，通過上述四個接線柱接到透視儀上。
權利要求
1.一種用于醫(yī)療診斷的手提式袖珍X光透視儀，由外殼、支撐臂、手柄、X射線源、轉換器、像增強器、光學放大系統(tǒng)和電源所組成，其特征在于a、X射線源是由玻璃外殼、陰極、陽極和電子聚焦罩組成的小焦點的X射線管，b、X射線的轉換器是由大端面為X射線入射窗和閃爍體材料層、光錐耦合器和小端面為可見光增透層所組成的不錐型的轉換器。c、像增強器是由管殼、輸入纖維光學面板、光電陰極、電子聚焦極、微通道板和熒光屏所組成的靜電聚焦式的像增強器，d、整機電源是低電壓的驅動源，輸出電壓有高低四檔，有可以防磁防電的外殼。
專利摘要
本實用新型提供一種用于醫(yī)療診斷的手提式袖珍X光透視儀。它是由小焦點X射線管作為X射線源，光錐型轉換器，靜電聚焦型的像增強器，光學放大系統(tǒng)和以低電壓作為驅動源的電源組成。它具有體積小，結構簡單，使用方便，壽命長，圖象清晰，對于操作人員和周圍環(huán)境無害無污染，成本低廉，適宜大批量生產(chǎn)的優(yōu)點。
文檔編號A61B6/00GK87207274SQ87207274
公開日1988年3月9日 申請日期1987年7月7日
發(fā)明者于長海, 劉海清, 曹金洲, 余加進, 王黎君, 馮政新 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan