專利名稱：醫(yī)用k熒光增強(qiáng)型x線管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種醫(yī)用X線管的改進(jìn)。
X線自發(fā)現(xiàn)100年來一直被用在醫(yī)學(xué)診斷影像技術(shù)中。由于X線對人體有一定生物效應(yīng)，在保證影像質(zhì)量前題下如何降低受檢查照射量一直是醫(yī)學(xué)物理的重要課題。近年來隨著數(shù)字化影像技術(shù)的發(fā)展，圖像信噪比已被公認(rèn)為衡量影像質(zhì)量的客觀指標(biāo)。研究表明，對任何診斷對象—接收系統(tǒng)，其圖像信噪比皆正比于X線照射量，而得到同樣信噪比所需照射量又隨入射光子能量不同而變化。對于常見患體結(jié)構(gòu)—常用接收系統(tǒng)，當(dāng)入射光子能量為37.5至50keV時(shí)(對乳腺診斷22-35keV)所需照射量最小。而對于能量低于或高于上述數(shù)值的光子，所需照射量都會顯著增加。例如，用鎢酸鈣屏作鋇餐透照時(shí)，要獲得同樣圖像信噪比所需30keV光子、60keV光子的照射量分別為40keV光子照射量的44和4倍。而作碘造影時(shí)，上述倍數(shù)分別為75和4.6倍。對乳腺照像，所需17keV和50keV光子照射量分別為25keV光子照射量的8.7和5.7倍。
目前醫(yī)用診斷X線管均用鎢靶陽極，產(chǎn)生連續(xù)能譜光子。某些乳腺專用X線管采用鉬靶，產(chǎn)生K特征光子。但其能量(17.5keV)太低，故該種管子在國外已很少應(yīng)用。迄今醫(yī)學(xué)物理界做的最優(yōu)化研究都是基于鎢靶X線管的輸出，探尋最優(yōu)化的管電壓和過濾條件來改變光譜形狀以提高圖像信噪比和降低照射量。如Zammenhof的結(jié)果表明，對脂肪、鈣化和碘造影—CsI屏系統(tǒng)，最優(yōu)化條件是管電壓60-70keV和盡可能厚的鋁過濾。而在實(shí)用中因管子功率所限，人們無法采用上述最優(yōu)化條件，往往需要更高電壓。致使照射量遠(yuǎn)高于理論最佳值。
本實(shí)用新型目的是，克服常規(guī)醫(yī)用診斷X線管在增加圖像信噪比和避免提高對病人照射量及管功率負(fù)荷所面臨的困難，提供一種在光譜中帶有很強(qiáng)的某種K熒光成份，其能量恰巧為醫(yī)學(xué)診斷的最佳能量，可以在較小的照射量和管功率負(fù)荷下提供較高的圖像信噪比和醫(yī)用K熒光增強(qiáng)型X線管。
本實(shí)用新型是由絕緣體、陰極組裝體、陽極組裝體、管殼、冷卻裝置組成，X線管的固定式K熒光增強(qiáng)陽極的靶層由厚度為3μm至15μm的金屬材料鎢或金沉積在厚度為80μm至250μm的金剛石或石墨導(dǎo)熱層的膜片上，由稀土元素制成的K熒光層位于透射導(dǎo)熱層的下面，上述復(fù)合靶片通過靶壓板(柱)壓在陽極體上，靶壓板(柱)上加工有電子束入射孔和X線出射孔，該陽極體與管殼密封，陽極體背面設(shè)置有散熱片，陽極體背面還設(shè)置有水冷帽；X線管的旋轉(zhuǎn)式K熒光增強(qiáng)陽極的靶層由鎢沉積在旋轉(zhuǎn)陽極體的靶面上，其中部下面為50μm至200μm的石墨透射導(dǎo)熱層環(huán)，在其下面焦點(diǎn)環(huán)位置設(shè)置有K熒光層環(huán)，K熒光層環(huán)由稀土元素或其高熔點(diǎn)化合物制成；X線出射方向與電子束入射方向夾角為105°至125°；X線對靶面出射角為15°至25°。
本實(shí)用新型具有通過改變陽極結(jié)構(gòu)和材料來改變產(chǎn)生的光子能譜，使其在最佳能量處得到特別增強(qiáng)，影像效率顯著提高，對受檢者照射量顯著降低等特點(diǎn)。
附


圖1為本實(shí)用新型固定式K熒光增強(qiáng)陽極X線管結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2為本實(shí)用新型旋轉(zhuǎn)式K熒光增強(qiáng)陽極X線管結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖3為本實(shí)用新型旋轉(zhuǎn)式K熒光增強(qiáng)陽極X線管的陽極放大斷面圖。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述，靶層1由厚度為3μm至15μm的金屬材料薄層(金或鎢)，沉積在厚度為80μm至250μm的金剛石或石墨膜透射導(dǎo)熱層2之上，透射導(dǎo)熱層的材料由低原子序數(shù)，高導(dǎo)熱性材料，其溶點(diǎn)或可工作溫度應(yīng)與靶層材料的溶點(diǎn)相匹配，最佳材質(zhì)為金剛石，其次為石墨，透射導(dǎo)熱層的厚度應(yīng)為靶層厚度的5至10倍，方可將其后面的溫度分布降至熒光層材料可耐受的程度，由于金剛石的導(dǎo)熱生為金的4至5倍和鎢的12至15倍，上述組合可使有效導(dǎo)熱生(當(dāng)焦點(diǎn)尺寸遠(yuǎn)大于靶層厚度時(shí))為金的2至6倍和鎢的6至10倍。K熒光層3的材料，根據(jù)所要增強(qiáng)的K熒光光子能量選擇某種金屬元素或稀土元素，靶壓板(柱)4和陽極水冷散熱體結(jié)構(gòu)，對于固定陽極K熒光增強(qiáng)管，陽極組裝體必須采用直接水冷，為了提高水冷效率，復(fù)合靶片被一個(gè)特制的靶壓板(柱)緊緊壓在銅質(zhì)的陽極體5上，靶壓板(柱)本身亦為銅制，在電子入射孔6內(nèi)壁可鍍金以提高原子序數(shù)，增加對電子散射率，靶壓板(柱)上還加工有X線出射孔7，陽極體與管殼8密封焊為一體，在組合靶片壓合位置，其厚度很薄，陽極體背面設(shè)置有散熱片9，陽極體背面還設(shè)置有水冷帽10。對于X線管的旋轉(zhuǎn)增強(qiáng)陽極，因其靶膜，透射導(dǎo)熱層和K熒光層較難用機(jī)械壓緊等方式裝配，上述各層需要綜合采用電鍍，真空沉積等工藝逐層加工而成，旋轉(zhuǎn)陽極設(shè)有水冷機(jī)制，整個(gè)陽極需耐受更高溫度，所以只有鎢膜適合作為靶層材料，石墨膜適合作為透射導(dǎo)熱層環(huán)材料，適合K熒光層環(huán)，材料為Gd，Tb，等，旋轉(zhuǎn)陽極體可由鎢或鉬，或石墨等組合而成，本實(shí)用新型采用大于90°的輻射角(指出射線與入射電子束夾角)，最佳輻射角約120°，而射線出射靶角(X線對靶面出射角)為15°左右。較大的輻射角，可以減少輸出輻射中硬光子成份，有利于減少受檢者劑量。
本實(shí)用新型的工作原理是這樣的，從陰極發(fā)射的電子束經(jīng)過高壓電場加速，轟擊陽極靶，全部電子束將被靶膜所阻止并產(chǎn)生輻射X線，該輻射X線除經(jīng)出射口射出成有用射線外，其強(qiáng)度與常規(guī)X線管大致相等，最強(qiáng)的X線輻射為向前方向，透過隔熱透射層照射K熒光增強(qiáng)層上，并在K熒光增強(qiáng)層上產(chǎn)生強(qiáng)的K熒光X線輻射。各向同性發(fā)射的K熒光，透過透射層和靶膜經(jīng)一定減弱，但仍可以在出射口出射的總X線能譜中增加極強(qiáng)的K熒光成份。本實(shí)用新型與常規(guī)X線管相比，在同樣管功率負(fù)荷下能多產(chǎn)生極強(qiáng)的K熒光輻射，其能量為醫(yī)用診斷的最佳能量，使X線管成份在作醫(yī)用診斷時(shí)，產(chǎn)生同樣圖像信噪比所需的照射量大為降低。
權(quán)利要求1.醫(yī)用K熒光增強(qiáng)型X線管，是由絕緣體、陰極組裝體、陽極組裝體、管殼、冷卻裝置組成，分為固定式陽極管和旋轉(zhuǎn)式陽極管兩種，其特征在于X線管的固定式K熒光增強(qiáng)陽極的靶層1由厚度為3μm至15μm的金屬材料鎢或金沉積在厚度為80μm至250μm的金剛石或石墨導(dǎo)熱層2的膜片上，由稀土元素制成的K熒光層3位于透射導(dǎo)熱層的下面，上述復(fù)合靶片通過靶壓板(柱)4壓在陽極體5上，靶壓板(柱)上加工有電子束入射孔6和X線出射孔7，該陽極體與管殼8密封，陽極體背面設(shè)置有散熱片9，陽極體背面還設(shè)置有水冷帽10。
2.按照權(quán)利要求1所述的醫(yī)用K熒光增強(qiáng)型X線管，其特征在于X線管的旋轉(zhuǎn)式K熒光增強(qiáng)陽極的靶層由鎢沉積在旋轉(zhuǎn)陽極體的靶面上，其中部下面為50μm至200μm的石墨透射導(dǎo)熱層環(huán)，在其下面焦點(diǎn)環(huán)位置設(shè)置有K熒光層環(huán)，K熒光層環(huán)由稀土元素或其高熔點(diǎn)化合物制成。
3.按照權(quán)利要求1所述的醫(yī)用固定陽極K熒光增強(qiáng)型X線管，其特征在于壓靶板(柱)把各層靶片壓在陽極體上，在銅陽極體背面加工有散熱導(dǎo)流片。
4.按照權(quán)利要求1所述的醫(yī)用K熒光增強(qiáng)型X線管(包括固定陽極管或旋轉(zhuǎn)陽極管)，其特征在于X線出射方向與電子束入射方向夾角為105°至125°。
5.按照權(quán)利要求1所述的醫(yī)用K熒光增強(qiáng)型X線管(包括固定陽極管或旋轉(zhuǎn)陽極管)，其特征在于X線對靶面出射角為15°至25°。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種醫(yī)用X線管的改進(jìn)，X線管固定式K熒光增強(qiáng)陽極的靶層由鎢或金沉積在金剛石或石墨導(dǎo)熱層的膜片上，由稀土元素制成的K熒光層位于透射導(dǎo)熱層的下面，上述復(fù)合靶片通過靶壓板(柱)壓在陽極體上，靶壓板(柱)上加工有電子束入射孔和X線出射孔，陽極體與管殼密封，陽極體背面設(shè)置有散熱片，陽極體背面還設(shè)置有水冷帽。X線管旋轉(zhuǎn)式K熒光增強(qiáng)陽極的靶膜、透射導(dǎo)熱層及K熒光層均為環(huán)形。本實(shí)用新型因?yàn)槟墚a(chǎn)生極強(qiáng)的K熒光譜射，且其能量為醫(yī)用診斷的最佳能量，具有影像效率高、對受檢者照射量低等特點(diǎn)。
文檔編號H01J35/00GK2242521SQ95232718
公開日1996年12月11日 申請日期1995年11月16日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月16日
發(fā)明者譚大剛 申請人:譚大剛