一种X射线球管的制作方法

一种x射线球管
技术领域
1.本实用新型涉及成像设备技术领域，具体涉及一种x射线球管。


背景技术：

2.图像引导放射治疗(image guided radiation therapy，igrt)技术是在分次治疗摆位时和(或)治疗中采集图像，利用这些图像引导此次治疗和(或)后续分次治疗。在每次分次治疗过程中，通过成像装置获取摆位后患者的图像，将该图像与治疗计划系统中的参考图像(如利用计算机断层扫描ct图像生成的数字重建射线图像drr)进行融合配准，得到摆位误差，再根据摆位误差对患者位置进行调整，以实现对患者病灶的精确治疗。
3.目前的igrt系统仅能产生单一能量级x射线进行成像。对于高能量级(100kv-6mv)的x射线，其穿透能力较强，对骨骼等密度较大的目标能够形成较清晰的图像，而对于软组织等密度较小的目标，成像效果较差。相反，对于低能量级(50-100kv)的x射线，其穿透能力较弱，对于软组织等密度较小的目标能够形成较清晰的图像。为此，相关技术中有多种方式以产生不同能量的x射线，例如，利用光子技术探测器通过能谱通道接收不同能量的光子、对x射线球管的电压进行切换，利用多层探测器接收x射线等，但这些实现方式对硬件的改进相对复杂，成本较高。
4.也即，相关技术的x射线球管发射不同强度能量x射线较为复杂，成本较高。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种x射线球管，旨在解决相关技术中x射线球管发射不同强度能量x射线较为复杂，成本较高的问题。
6.为解决以上技术问题，本实用新型提供一种x射线球管，所述x射线球管包括壳体，设置于所述壳体内部的电子束产生装置和阳极靶，其中，
7.所述阳极靶上设有至少两个靶区域，所述至少两个靶区域的靶材不同；
8.所述电子束产生装置用于产生不共线的至少两束电子束，所述至少两束电子束分别轰击所述至少两个靶区域中不同靶区域，产生不同能量级的x射线。
9.其中，所述电子束产生装置包括第一阴极灯丝和电子束位置控制装置，所述第一阴极灯丝用于发射电子束，所述电子束位置控制装置用于调节电子束的出射角度，以使所述电子束产生装置产生不共线的所述至少两束电子束。
10.其中，所述电子束产生装置包括发射控制装置和至少两个第二阴极灯丝，所述第二阴极灯丝用于发射电子束，各个所述第二阴极灯丝发射的电子束不共线，所述发射控制装置用于控制所述至少两个第二阴极灯丝轮流发射电子束。
11.其中，所述x射线球管还包括靶驱动组件，所述靶驱动组件与所述阳极靶连接，用于驱动所述阳极靶绕第一旋转轴转动。
12.其中，所述至少两个靶区域中的至少一个沿所述第一旋转轴延伸方向上的投影为圆环。
13.其中，所述靶区域表面设有围绕所述第一旋转轴依次设置的多个子区域，相邻两个所述子区域的靶材不同。
14.其中，所述壳体设有出射窗，所述出射窗与所述第一旋转轴垂直，用于出射不同能量级的x射线。
15.其中，所述x射线球管还包括x射线滤波器，所述x射线滤波器设置于所述壳体内，所述不同能量级的x射线中的至少一个能量级的x射线经所述x射线滤波器射出。
16.其中，所述x射线球管还包括连接杆和第二旋转轴，所述x射线滤波器为圆环状滤波器，所述x射线滤波器沿其周向表面设有至少两个滤波区，所述至少两个滤波区用于过滤不同能量的x射线；所述第二旋转轴的一端转动连接于所述壳体上，所述连接杆的一端连接于所述第二旋转轴的侧壁，所述连接杆的另一端连接于所述x射线滤波器，所述第二旋转轴转动，以使所述x射线穿过不同的滤波区。
17.其中，所述阳极靶为圆锥、圆台状或者圆柱。
18.其中，所述阳极靶为圆柱，所述至少两个靶区域位于所述阳极靶的底面。
19.本实用新型提供一种x射线球管，该x射线球管包括壳体，设置于壳体内部的电子束产生装置和阳极靶，其中，阳极靶上设有至少两个靶区域，至少两个靶区域的靶材不同；电子束产生装置用于产生不共线的至少两束电子束，至少两束电子束分别轰击至少两个靶区域中不同靶区域，产生不同能量级的x射线。由于电子束打在阳极靶上的不同部位，本实用新型将阳极靶上不同部位的靶区域设置成不同的靶材，这样，电子束轰击阳极靶上不同部位的靶区域就可以产生不同能量级的x射线，x射线球管结构简单，成本较低。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1是本实用新型实施例所提供的x射线球管一实施例的结构示意图；
22.图2是本实用新型实施例所提供的x射线球管另一实施例的结构示意图；
23.图3是本实用新型实施例所提供的x射线球管另一实施例中阳极靶和x射线滤波器的左视结构示意图；
24.图4是本实用新型实施例所提供的x射线球管另一实施例中阳极靶表面子区域划分的左视结构示意图；
25.图5是本实用新型实施例所提供的x射线球管又一实施例的结构示意图；
26.图6是本实用新型实施例所提供的x射线球管又一实施例的结构示意图；
27.图7是本实用新型实施例所提供的x射线球管又一实施例中阳极靶和x射线滤波器的仰视结构示意图；
28.图8是本实用新型实施例所提供的x射线球管又一实施例的结构示意图。
具体实施方式
29.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行
清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
31.在本实用新型中，“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本实用新型中被描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本实用新型，给出了以下描述。在以下描述中，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本实用新型。在其它实例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本实用新型的描述变得晦涩。因此，本实用新型并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本实用新型所公开的原理和特征的最广范围相一致。
32.本实用新型实施例提供一种x射线球管。以下进行详细说明。
33.首先，本实用新型实施例中提供一种x射线球管，该x射线球管包括壳体，设置于壳体内部的电子束产生装置和阳极靶，其中，阳极靶上设有至少两个靶区域，至少两个靶区域的靶材不同；电子束产生装置用于产生不共线的至少两束电子束，至少两束电子束分别轰击至少两个靶区域中不同靶区域，产生不同能量级的x射线。
34.参阅图1，图1是本实用新型实施例所提供的x射线球管一实施例的结构示意图。
35.如图1所示，本实用新型实施例中，x射线球管10包括壳体11，设置于壳体11内部的电子束产生装置12和阳极靶14。其中，阳极靶14上设有两个靶区域，分别为靶区域141a和靶区域141b，靶区域141a和靶区域141b的靶材不同。电子束产生装置12用于产生不共线的至少两束电子束，分别为电子束121a和电子束121b，电子束121a和电子束121b分别轰击靶区域141a和靶区域141b，分别产生不同能量级的x射线122a和x射线122b，x射线122a和x射线122b分别为低能量的x射线和高能量的x射线。本实施例中的x射线球管10结构简单，成本较低。
36.由于电子束121a和电子束121b打在阳极靶14上的不同部位，本实用新型将阳极靶14上不同部位的靶区域设置成不同的靶材，这样，电子束121a和电子束121b轰击阳极靶14上不同部位的靶区域就可以产生不同能量级的x射线。
37.以上以靶区域的数量为2个为例，当然，靶区域的数量也可以为3个、4个或者更多个，对应电子束的数量也可以为3个、4个或者更多个，相应的，可以产生3个、4个或者更多个能量级的x射线，根据具体情况设定即可。
38.其中，靶区域上的靶材包括钨、钼、铝、铜、钛以及镍中的至少一种，可根据具体选用。例如，靶区域的数量为两个时，靶区域141a的靶材为钨，靶区域141b的靶材为钼。
39.在一个具体的实施例中，利用飞焦点技术实现电子束产生装置12产生不共线的至少两束电子束，飞焦点技术是指在x射线产生的过程中，电子束在外力例如磁偏转线圈的作用下，轰击在阳极靶面的不同位置上，从而使得焦点在两个不同的靶面部位快速变换。
40.具体的，电子束产生装置12包括第一阴极灯丝128和电子束位置控制装置129，第一阴极灯丝128用于发射电子束，电子束位置控制装置129用于调节电子束的出射角度，以使电子束位置控制装置129产生不共线的至少两束电子束，例如电子束121a和电子束121b。电子束位置控制装置129用于调节电子束的角度，以使至少两束电子束轰击相应不同靶区域形成不同飞焦点，如图2所示，电子束121a和电子束121b轰击靶区域141a和靶区域141b形成飞焦点142a和142b。
41.第一阴极灯丝128的可为钨、掺杂钨、钨合金或其他能够发射电子束的材料，包括但不限于热发射的热阴极、场致发射的冷阴极等，第一阴极灯丝128的形状可为螺旋线圈、平板型、d形或其他形状。优选地，在本实施例中，第一阴极灯丝128的材料为钨，第一阴极灯丝128的形状为螺旋线圈状。
42.其中，电子束位置控制装置129可以采用静电场方式或采用通电线圈形成的静磁场偏转电子束，实现快速切换以改变光焦点在阳极靶14上的位置。示例性的，电子束位置控制装置129偏转电子束以使电子束121a和电子束121b的光焦点在靶区域141a和靶区域141b上切换，以产生不同强度能量的x射线。
43.本实用新型实施例中，x射线球管还包括靶驱动组件，靶驱动组件与阳极靶14连接，用于驱动阳极靶14绕第一旋转轴15转动。具体的，第一旋转轴15的一端转动连接于壳体11内壁，第一旋转轴15的另一端连接于阳极靶14，第一旋转轴15转动以带动阳极靶14转动，第一旋转轴15可以由人工驱动。靶驱动组件可以包括电机，电机可以是伺服电机或步进电机，通过控制电机转动控制第一旋转轴15转动。
44.本实用新型实施例中，至少两个靶区域中的至少一个沿第一旋转轴15延伸方向上的投影为圆环。参阅图3，靶区域141a和靶区域141b沿第一旋转轴15延伸方向上的投影均为圆环。进一步的，阳极靶14绕第一旋转轴15转动，靶区域141a和靶区域141b中每个靶区域沿第一旋转轴15延伸方向上的投影为圆环，两个靶区域141a和靶区域141b沿第一旋转轴15延伸方向上的投影同心且不重合。
45.本实用新型实施例中，继续参阅图3，在靶区域141a和靶区域141b中，位于内侧的靶区域141a的外圆边缘与位于外侧的靶区域141b的内圆边缘重合。即靶区域141a和靶区域141b之间相互紧邻设置，可以避免靶区域141a和靶区域141b之间距离过远导致飞焦点142a和142b之间距离过大，从而可减小电子束位置控制装置129所需要偏转的角度，降低成本。
46.本实用新型实施例中，如图4所示，阳极靶14表面设有围绕第一旋转轴15依次设置的多个子区域，相邻两个子区域的靶材不同。具体的，阳极靶14表面设有围绕第一旋转轴15交替设置的多个第一子区域a和多个第二子区域b，第一子区域a和第二子区域b的靶材不同。当然，在其他实施中，子区域的种类也可以是3类、4类或者更多类，根据具体情况设置即可。在电子束121a和电子束121b不变的情况下，通过旋转阳极靶14，电子束可以射入同一阳极靶14上不同的子区域，进而产生不同能量的x射线，能够满足对不同能量x射线的需求。
47.需要说明的是，阳极靶14上至少两个靶区域中的至少一个沿第一旋转轴15延伸方向上的投影为圆环的情况，阳极靶14表面设有围绕第一旋转轴15依次设置的多个子区域，
相邻两个子区域的靶材不同的情况，可以组合使用。
48.示例性的，阳极靶14包括如图3所示的靶区域141a和靶区域141b，靶区域141a的表面也可以设有围绕第一旋转轴15依次设置的多个子区域，相邻两个子区域的靶材不同。同样，靶区域141b的表面也可以设有围绕第一旋转轴15依次设置的多个子区域，相邻两个子区域的靶材不同。当靶区域的数量超过两个时，类似的，每个靶区域的表面都可以设有围绕第一旋转轴15依次设置的多个子区域，相邻两个子区域的靶材不同。
49.本实用新型实施例中，如图2所示，壳体11的侧壁设有出射窗111，出射窗111用于出射x射线122a和x射线122b。出射窗111为壳体11上开设的开口。
50.本实用新型实施例中，继续参阅图2，x射线球管还包括x射线滤波器17，x射线滤波器17设置于壳体11内，不同能量级的x射线122a和x射线122b中的至少一个能量级的x射线经x射线滤波器17射出。x射线滤波器17可以是金属材料如锡、钼、铜、铝、铂、锌以及其合金，也可以是能够吸收低能x射线的陶瓷材料。通过x射线滤波器对从靶区域141b射出的x射线进行过滤，可以进一步改变从出射窗111出射的x射线的能量。
51.本实用新型实施例中，x射线球管10还包括连接杆162和第二旋转轴161，如图3所示，x射线滤波器17为圆环状滤波器，x射线滤波器17沿其周向表面设有至少两个滤波区171，至少两个滤波区171用于过滤不同能量的x射线；第二旋转轴161的一端转动连接于壳体11上，连接杆162的一端连接于第二旋转轴161的侧壁，连接杆162的另一端连接于x射线滤波器17，第二旋转轴161转动，以使电子束121b穿过不同的滤波区171。例如，滤波区171的数量为4个，4个滤波区171的材料分别为锡、钼、铜、铝。当然，滤波区171的数量也可以为2个、3个或者更多个，根据具体情况设定即可，本实用新型对此不作限定。通过切换不同滤波区171，可以使得电子束121从不同滤波器171射出，从而产生不同能量的射线，能够满足对不同能量x射线的需求。
52.本实用新型实施例中，阳极靶14为圆锥或者圆台状，靶区域141a和靶区域141b位于阳极靶14的侧面。出射窗111与第一旋转轴15平行设置，第二旋转轴161、第一旋转轴15以及x射线滤波器17同轴设置。
53.当然，阳极靶14也可以是阳极靶14为圆柱，靶区域141a和靶区域141b位于阳极靶14的底面，出射窗111与第一旋转轴15平行设置，第二旋转轴161、第一旋转轴15以及x射线滤波器17同轴设置，此时，出射窗111与第一旋转轴15倾斜设置即可。
54.进一步的，参阅图5，图5是本实用新型实施例所提供的x射线球管又一实施例的结构示意图。
55.在又一个实施方式中，电子束产生装置12包括发射控制装置127和至少两个第二阴极灯丝。以第二阴极灯丝126a和第二阴极灯丝126b为例，第二阴极灯丝126a和第二阴极灯丝126b分别用于发射电子束121a和电子束121b，第二阴极灯丝126a和第二阴极灯丝126b发射的电子束121a和电子束121b不共线，发射控制装置127用于控制第二阴极灯丝126a和第二阴极灯丝126b轮流发射电子束121a和电子束121b。具体的，发射控制装置127可以向第二阴极灯丝126a和第二阴极灯丝126b脉冲发送或者交替发送控制信号，以使第二阴极灯丝126a和第二阴极灯丝126b脉轮流发射发射电子束121a和电子束121b。优选地，第二阴极灯丝126a和第二阴极灯丝126b与靶区域141a和靶区域141b一一对应，至少两个第二阴极灯丝126a和第二阴极灯丝126b分别发射的电子束121a和电子束121b轰击各自对应的靶区域中。
56.进一步的，参阅图6和图7，图6是本实用新型实施例所提供的x射线球管又一实施例的结构示意图；图7是本实用新型实施例所提供的x射线球管又一实施例中阳极靶和x射线滤波器的仰视结构示意图。
57.本实施例与上一实施例的区别在于：
58.本实用新型实施例中，第一旋转轴15沿竖向设置，出射窗111(水平方向)与第一旋转轴15(竖直方向)垂直设置，第二旋转轴161与第一旋转轴15垂直设置，第二旋转轴161与x射线滤波器17同轴设置。
59.本实施例可以减小靶区域141a与出射窗111之间的倾斜角度，从而能够使更多有效的x射线自出射窗111穿出，增加辐射视野，以使探测器能够接收到更多有效的信息，增加待检测体曝光面；同时第一旋转轴15竖直放置，能够减小第一旋转轴15承受的应力，增加第一旋转轴15的使用寿命。
60.进一步的，参阅图8，图8是本实用新型实施例所提供的x射线球管又一实施例的结构示意图。
61.如图8所示，本实施例与图6和图7中的实施例的区别在于：阳极靶14为圆柱，靶区域141a和靶区域141b位于阳极靶14的底面。靶区域141a和靶区域141b为两个圆环。可以更进一步减小靶区域141a与出射窗111之间的倾斜角度，从而能够使更多有效的x射线自出射窗111穿出，增加辐射视野，以使探测器能够接收到更多有效的信息，增加待检测体曝光面。
62.以上对本实用新型实施例所提供的一种x射线球管进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。