本發(fā)明涉及一種陰極組件，本發(fā)明還涉及具有該陰極組件的X射線光源及CT設(shè)備。

背景技術(shù)：

X射線在工業(yè)無損檢測、安全檢查、醫(yī)學(xué)診斷和治療等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。特別是，利用X射線的高穿透能力制成的X射線透視成像設(shè)備在人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷姘l(fā)揮著重要作用。這類設(shè)備早期的是膠片式的平面透視成像設(shè)備，目前的先進技術(shù)是數(shù)字化、多視角并且高分辨率的立體成像設(shè)備，例如CT(computed tomography)，可以獲得高清晰度的三維立體圖形或切片圖像，是先進的高端應(yīng)用。

在現(xiàn)有的CT設(shè)備中，X射線發(fā)生裝置需要在滑環(huán)上運動，為了提高檢查速度，通常X射線發(fā)生裝置的運動速度非常高，導(dǎo)致設(shè)備整體的可靠性和穩(wěn)定性降低，此外，受運動速度的限制，CT的檢查速度也受到了限制，因此檢查效率較低。另外，此類設(shè)備的X射線源在滑環(huán)上運動，導(dǎo)致等效的X射線源焦點變大，從而使得的成像的圖片存在運動偽影，清晰度差，對一些較小的違禁品存在漏檢的可能性。并且此類設(shè)備只能檢查靜止(或者緩慢運動)的物體，對于運動的物體，幾乎無法成三維立體圖。

采用熱陰極作為電子發(fā)射單元，并且對熱陰極進行陣列排布，利用熱陰極柵極間的電壓控制電子的發(fā)射，從而控制每一個陰極按順序發(fā)射電子，在陽極上按相應(yīng)順序位置轟擊靶點，成為分布式X射線源。通過電控開關(guān)代替螺旋CT的機械旋轉(zhuǎn)，可以在多個視角快速產(chǎn)生X射線源，從而從過個角度進行快速成像，該方法可大大的提高檢查效率；提高圖像的清晰度；并且該方案結(jié)構(gòu)簡單、系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠性高。

為了提高分布式光源的成像質(zhì)量，通常要求分布式光源中的光源數(shù)量在幾十到幾百個(根據(jù)需要確定)，這就意味著需要大量的陰極。目前的設(shè)計方案是將陰極、束流控制電極(柵網(wǎng))、補償聚焦電極為一體，如果其中一個陰極(或者陰極組件)出現(xiàn)異常，需要拆卸和更換是非常麻煩的。現(xiàn)在的設(shè)計方案在設(shè)備的維護與更換方面是非常不方便的。

在所述背景技術(shù)部分公開的上述信息僅用于加強對本發(fā)明的背景的理解，因此它可以包括不構(gòu)成對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種更換方便的陰極組件，本發(fā)明的另一目的在于提供具有該陰極組件的X射線光源以及CT設(shè)備。

本發(fā)明的額外方面和優(yōu)點將部分地在下面的描述中闡述，并且部分地將從描述中變得顯然，或者可以通過本發(fā)明的實踐而習(xí)得。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種陰極組件，包括陶瓷插頭及陶瓷插座；陶瓷插頭具有相對設(shè)置的第一端和第二端，所述第一端的外端面上設(shè)有四個接線端子，且第一端的外周面上設(shè)有外凸的定位部，所述陶瓷插頭內(nèi)部形成一內(nèi)腔，所述內(nèi)腔的開口位于所述第二端，所述內(nèi)腔內(nèi)設(shè)置有陰極，所述陰極具有燈絲，所述燈絲具有正極引線和負極引線，所述第二端的端面上設(shè)有柵網(wǎng)，所述柵網(wǎng)具有柵壓信號線，所述陰極具有陰極表面引線，所述正極引線、負極引線、柵壓信號線和陰極表面引線分別電性連接于其中一個所述接線端子；陶瓷插座具有四個接線筒子，所述陶瓷插座能夠與所述陶瓷插頭的第一端相接觸，四個所述接線筒子能夠與四個所述接線端子電性連接。

根據(jù)本發(fā)明的一實施方式，所述陶瓷插頭的外表面上設(shè)有容納所述柵壓信號線的溝槽。

根據(jù)本發(fā)明的一實施方式，所述定位部為環(huán)形臺階。

根據(jù)本發(fā)明的一實施方式，所述陶瓷插頭的第一端的端面上設(shè)有沉孔，所述沉孔內(nèi)固定設(shè)置金屬固定環(huán)，所述陰極具有多個支撐腿，所述支撐腿固定連接于所述金屬固定環(huán)，所述金屬固定環(huán)與其中一個所述接線端子相連接，形成所述陰極表面引線。

根據(jù)本發(fā)明的一實施方式，所述金屬固定環(huán)為具有開口的彈性環(huán)，且所述金屬固定環(huán)上具有向外彎折的卡合部，所述沉孔的內(nèi)壁上設(shè)有環(huán)形卡槽，所述卡合部卡合于所述環(huán)形卡槽，所述金屬固定環(huán)焊接于所述沉孔內(nèi)。

根據(jù)本發(fā)明的一實施方式，所述沉孔內(nèi)設(shè)有位于所述燈絲與支撐腿之間的陶瓷絕緣環(huán)。

根據(jù)本發(fā)明的一實施方式，陰極焊接于所述內(nèi)腔內(nèi)。

根據(jù)本發(fā)明的一實施方式，所述陶瓷插座上設(shè)有用于排出所述陶瓷插頭內(nèi)的空氣的透氣孔。

根據(jù)本發(fā)明的一實施方式，所述陶瓷插頭為圓柱形，所述第一端的外端面上還設(shè)有一定位孔，四個所述接線端子以及所述定位孔沿陶瓷插頭的軸線呈圓周均布。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一種X射線光源，包括：

真空室；

陽極靶，設(shè)置于所述真空室內(nèi)；

安裝固定板，設(shè)置于所述真空室內(nèi)并與所述陽極靶相間隔設(shè)置，所述安裝固定板上設(shè)有多個安裝孔；

聚焦電極，設(shè)置于所述陽極靶與安裝固定板之間，所述聚焦電極上設(shè)有多個供電子通過的并且與所述安裝孔相重合的聚焦貫通孔；

補償電極，設(shè)置于所述聚焦電極與安裝固定板之間，所述補償電極上設(shè)有多個供電子通過的補償貫通孔，所述補償貫通孔與所述聚焦貫通孔位置相重合，以使電子依次穿過補償貫通孔和聚焦貫通孔；

多個上述的陰極組件，可拆卸地固定連接于所述安裝孔內(nèi)，其中所述陰極組件的陶瓷插頭的定位部與所述安裝孔相配合以定位陰極組件。

根據(jù)本發(fā)明的一實施方式，所述聚焦電極與補償電極之間設(shè)有陶瓷壓板。

根據(jù)本發(fā)明的一實施方式，所述安裝固定板上設(shè)有用于鎖緊所述陰極組件的鎖緊裝置。

根據(jù)本發(fā)明的一實施方式，所述鎖緊裝置包括：

第一卡座，固定設(shè)置于所述安裝固定板；

第二卡座，固定設(shè)置于所述安裝固定板并與所述第一卡座分別位于安裝孔的兩側(cè)；

壓板，其一端樞接于所述第一卡座，所述壓板能夠處于一鎖緊狀態(tài)以及一解鎖狀態(tài)，壓板處于鎖緊狀態(tài)時，該壓板的另一端能夠與所述第二卡座相卡合，且壓板能夠壓觸所述陰極組件的陶瓷插座，壓板處于解鎖狀態(tài)時，該壓板與第二卡座相脫離并遠離所述陶瓷插座。

根據(jù)本發(fā)明的一實施方式，所述壓板為框架型結(jié)構(gòu)，所述陶瓷插座具有環(huán)形凸緣，所述壓板能夠套設(shè)于所述陶瓷插座并壓觸所述環(huán)形凸緣。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一種CT設(shè)備，包括上述的X射線光源。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果在于：

本發(fā)明的陰極組件，通過將陶瓷插頭與陶瓷插座相插接即可完成組裝，在更換陰極組件時，可以直接將其從X射線光源上取下，無需對X射線光源的聚焦電極和補償電極進行操作，安裝更換過程方便快捷，減少了安裝更換所需的人工成本，便于設(shè)備的維護和更換。

附圖說明

通過參照附圖詳細描述其示例實施方式，本發(fā)明的上述和其它特征及優(yōu)點將變得更加明顯。

圖1是本發(fā)明一實施方式的陰極組件的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖2是圖1中陶瓷插頭的后視圖；

圖3是圖1中陶瓷插座的后視圖；

圖4是圖1中的陶瓷插頭從另一角度剖切時的剖面示意圖；

圖5是本發(fā)明另一實施方式的陰極組件中的陶瓷插頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明一實施方式的X射線光源的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是圖6中陰極組件的安裝示意圖；

圖8是組件安裝固定后的后視示意圖。

圖中：1、陶瓷插頭；10、定位部；11、接線端子；12、柵網(wǎng)；13、溝槽；14、柵壓信號線；15、沉孔；17、內(nèi)腔；18、陰極；181、燈絲；182、正極引線；183、負極引線；184、支撐腿；185、陶瓷絕緣環(huán)；186、金屬固定環(huán)；187、卡合部；19、定位孔；2、陶瓷插座；21、接線筒子；22、透氣孔；23、環(huán)形凸緣；3、真空室；4、陽極靶；5、安裝固定板；51、安裝孔；6、聚焦電極；61、聚焦貫通孔；7、補償電極；71、補償貫通孔；81、第一卡座；82、第二卡座；83、壓板；84、固定螺絲；91、高壓連接裝置；92、高壓連接裝置；93、高壓電源；94、補償聚焦電源；100、陰極組件。

具體實施方式

現(xiàn)在將參考附圖更全面地描述示例實施方式。然而，示例實施方式能夠以多種形式實施，且不應(yīng)被理解為限于在此闡述的實施方式；相反，提供這些實施方式使得本發(fā)明將全面和完整，并將示例實施方式的構(gòu)思全面地傳達給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同或類似的結(jié)構(gòu)，因而將省略它們的詳細描述。

參見圖1至圖4，本發(fā)明實施方式公開了一種陰極組件100，該陰極組件100應(yīng)用于X射線光源以及具有該光源的CT設(shè)備中。陰極組件100為熱陰極，通電加熱后，能夠發(fā)射電子，并通過其發(fā)生的電子產(chǎn)生X射線。本實施方式的陰極組件100包括陶瓷插頭1以及陶瓷插座2。陶瓷插頭1和陶瓷插座2是相互分離的獨立部件，兩者可以插裝在一起。

如圖1至圖3所示，在本實施方式中，陶瓷插頭1具有相對的第一端和第二端，該第一端和第二端分別為陶瓷插頭1的尾部及頭部。在第一端的外端面上設(shè)有四個接線端子11，在第一端的外周面上還設(shè)有外凸的定位部10，在本實施方式中的定位部10為環(huán)形臺階，但不以此為限，例如也可為外凸的非連續(xù)性的突出部等結(jié)構(gòu)。該陶瓷插頭1的內(nèi)部形成一內(nèi)腔17，該內(nèi)腔17的開口位于第二端，在內(nèi)腔17內(nèi)設(shè)有陰極18，該陰極18具有燈絲181，燈絲181用于加熱陰極18，燈絲181具有正極引線182和負極引線183。陰極18還具有固定支撐腿184，用于焊接于定位環(huán)186上從而固定陰極18，陰極支撐腿184與陰極發(fā)射面是電氣連接的，同時將陰極支撐腿184的引線引出，形成陰極表面引線。在第二端的端面上設(shè)有柵網(wǎng)12，該柵網(wǎng)12具有柵壓信號線14。正極引線182、負極引線183、柵壓信號線14和陰極表面引線分別電性連接于其中一個接線端子11上。

該柵網(wǎng)12用于控制陰極18是否發(fā)射電子。當(dāng)柵網(wǎng)12處于負偏壓時，陰極18截止，不發(fā)射電子，當(dāng)柵網(wǎng)12處于正偏壓時，陰極18可以發(fā)射電子。

進一步而言，如圖2所示，該陶瓷插頭1為圓柱形，在第一端的外端面上還設(shè)有一個定位孔19，這四個接線端子11與該定位孔19共同沿著陶瓷插頭1的軸線成圓周分布。該定位孔19可以用于陶瓷插頭1和陶瓷插座2之間的定位。

如圖1及圖2所示，該陶瓷插座2具有四個接線筒子21，這四個接線筒子21的位置與四個接線端子11的位置相對應(yīng)，該陶瓷插座2能夠與陶瓷插頭1的第一端相接觸，當(dāng)兩者接觸時，這四個接線端子11能夠插入到接線筒子21中，從而使得接線端子11和接線筒子21電性連接，接線筒子21連接外界電線后，該陰極組件就可以開始工作。在陶瓷插座2上也可以設(shè)置與陶瓷插頭1上位置相同的定位孔，從而避免兩者連接時插錯。在陶瓷插座2上還可以設(shè)置透氣孔22，該透氣孔22貫通陶瓷插座2并垂直與第一端的外端面。在抽氣時，可以通過透氣孔22將陶瓷插頭1內(nèi)的空氣盡快排空。

如圖4所示，該陶瓷插頭1的外表面上可以開設(shè)有容納柵壓信號線14的溝槽13，該溝槽13可以在陶瓷插頭1上直接磨制而成，溝槽13的深度只需要保證容納柵壓信號線14即可。柵壓信號線14位于溝槽13之后，可以對該柵壓信號線14進行電器隔離，同時保護柵壓信號線，避免其受到磕碰。

參見圖1及圖4，在陶瓷插頭1的第一端端面上設(shè)有一個沉孔15，該沉孔15內(nèi)固定設(shè)置有一個金屬固定環(huán)186，該陰極18可以具有多個支撐腿184，該支撐腿184從內(nèi)腔17延伸至沉孔15中之后，再固定連接在該金屬固定環(huán)186上。該金屬固定環(huán)186可連接至其中任意一個接線端子11上。通過調(diào)節(jié)支撐腿184的長度，可以改變陰極18在內(nèi)腔17中的高度，從而調(diào)節(jié)陰極到柵網(wǎng)之間的距離。

進一步而言，在本實施方式中，該金屬固定環(huán)186是焊接在沉孔15內(nèi)的。在焊接時，首先使沉孔15的內(nèi)壁金屬化，然后將金屬固定環(huán)186與沉孔15進行焊接。其中，本實施方式的金屬固定環(huán)186還可以進一步為具有開口的彈性環(huán)，而在該金屬固定環(huán)186上再設(shè)置向外彎折的卡合部187，而在沉孔15內(nèi)部則設(shè)置有環(huán)形卡槽。該金屬固定環(huán)186放入沉孔15之后，能夠在自身彈力的作用下擴張，使得金屬固定環(huán)的卡合部187與環(huán)形卡槽相卡合，然后即可完成金屬固定環(huán)186的焊接工作，從而使得金屬固定環(huán)固定更可靠。如此一來，即使金屬固定環(huán)186焊接部位由于高溫熔化失效，該金屬固定環(huán)186仍然會留在沉孔15中，保證系統(tǒng)的可靠性。

由圖1、圖2及圖4可知，在沉孔15還還可以設(shè)置位于燈絲181與支撐腿184之間的陶瓷絕緣環(huán)185，該陶瓷絕緣環(huán)185能夠間隔開燈絲181和支撐腿184，防止兩者發(fā)生短路，如此一來可以減小燈絲181與支撐腿184之間的間隙，使兩者靠的比較近，有利于減小沉孔15的尺寸。由于支撐腿184穿過陶瓷后達到沉孔15，然后焊接到固定環(huán)上，由于支撐腿細小，熱傳導(dǎo)速率較慢，陰極工作起來后通過支撐腿傳遞到定位環(huán)上的熱量也較低，可以保證陰極工作起來后固定支撐腿與定位環(huán)的溫度較低，極大地提高了系統(tǒng)的可靠性。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，該陰極18連接與陶瓷插頭1的方式并不限制，也可以不存在支撐腿184。如圖5所示為本發(fā)明另一實施方式的陰極組件，該實施方式中，陰極18直接焊接在內(nèi)腔17中。

本發(fā)明的陰極組件100結(jié)構(gòu)簡單緊湊，在維修更換時，拆裝比較方便，僅拆裝陰極組件即可，不需要對X射線光源的補償電極和聚焦電極做任何拆卸。顯著地降低了維護及安裝成本，提高了維護便利性，延長了設(shè)備的使用壽命。

如圖6所示為本發(fā)明一實施方式的X射線光源的結(jié)構(gòu)示意圖。該X射線光源是分布式光源，除了包括多個本發(fā)明實施方式的陰極組件100之外，還包括真空室3、陽極靶4、安裝固定板5、聚焦電極6和補償電極7。

陽極靶4、陰極組件100、安裝固定板5、聚焦電極6和補償電極7均設(shè)置在該真空室3中，陽極靶4和安裝固定板5大致相平行，安裝固定板5與陽極靶4呈間隔設(shè)置。聚焦電極6位于安裝固定板5和陽極靶4之間，而補償電極7則位于聚焦電極6與安裝固定板5之間，陽極靶4、聚焦電極6、補償電極7以及安裝固定板5之間的相互間隔的距離可以根據(jù)需要進行調(diào)整，在補償電極7和聚焦電極6之間可以設(shè)置陶瓷壓板以實現(xiàn)補償電極7和聚焦電極6的定位。陽極靶4通過高壓連接裝置91與真空室3外部的高壓電源93相連接，而聚焦電極6和補償電極7通過高壓連接裝置92連接至位于真空室3外部的補償聚焦電源94。

在安裝固定板5上設(shè)有多個安裝孔51，在聚焦電極6上設(shè)有多個供電子通過的并且與所述安裝孔51同軸的聚焦貫通孔61，在補償電極7上設(shè)有多個供電子通過的補償貫通孔71，補償貫通孔71與聚焦貫通孔61是同軸的，以使電子依次穿過補償貫通孔71和聚焦貫通孔61。

陰極組件100可拆卸地固定連接于安裝孔51內(nèi)，當(dāng)連接陰極組件100時，在陰極組件100的陶瓷插頭1上的定位部10與安裝孔51相配合，從而達到定位陰極組件100的目的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，該陰極組件100連接至安裝孔51內(nèi)的方式并不限制。在本實施方式中，該安裝固定板5上設(shè)有用于鎖緊陰極組件100的鎖緊裝置。該鎖緊裝置包括第一卡座81、第二卡座82以及壓板83。

第一卡座81和第二卡座82通過固定螺絲84固定設(shè)置與安裝固定板5上，并且，該第一卡座81和第二卡座82分別位于安裝孔51的兩側(cè)，該壓板83的一端樞接與第一卡座81上，并且，該壓板83能夠處于一鎖緊狀態(tài)以及一解鎖狀態(tài)。當(dāng)壓板83處于鎖緊狀態(tài)時，該壓板83的另一端能夠與第二卡座82相卡合，此時，壓板83能夠壓觸陰極組件100的陶瓷插座2，從而將陰極組件100固定連接在安裝固定板5上。而當(dāng)壓板83處于解鎖狀態(tài)時，壓板83與第二卡座82相脫離并遠離陶瓷插座2，這樣就可以將陰極組件100從安裝固定板5上取下。

進一步而言，在本實施方式中，該壓板83為框架型結(jié)構(gòu)，而在陶瓷插座2上具有環(huán)形凸緣23，該壓板83能夠套設(shè)于陶瓷插座2上并壓觸該環(huán)形凸緣23。

本發(fā)明實施方式的X射線光源在使用時，陰極18處于地電位，柵網(wǎng)12、聚焦電極6、補償電極7處于低正壓，在補償電極7上施加合適的電壓用于調(diào)整柵網(wǎng)12兩端的電場強度，從而保證電子穿過柵網(wǎng)12后具有最小的發(fā)射度增長，使得束流的聚焦更加容易，通過適當(dāng)?shù)奶岣哐a償電極7的電壓還可以減小柵網(wǎng)12對電子的俘獲率，提高電子利用率。通過調(diào)整聚焦電極的電壓，可以將束流聚焦到合適的尺寸。該陰極18發(fā)射的電子依次穿過柵網(wǎng)12、補償電極7上的補償貫通孔71以及聚焦電極6上的聚焦貫通孔61，最后到達陽極靶4。該陽極靶4處于正高壓，電子的能量在陽極靶4處轉(zhuǎn)換為X射線。

如果要更換陰極組件100，只需要將鎖緊裝置的壓板83解鎖，此時即可將陰極組件100從安裝固定板5上取下，然后更換新的陰極組件，在此過程中不需要對聚焦電極和補償電極做任何改動，安裝更換過程方便快捷，減少了安裝更換所需的人工成本，便于設(shè)備的維護和更換。

本發(fā)明還公開了一種CT設(shè)備，該CT設(shè)備包括本發(fā)明實施方式的X射線光源。

以上具體地示出和描述了本發(fā)明的示例性實施方式。應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于所公開的實施方式，相反，本發(fā)明意圖涵蓋包含在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的各種修改和等效布置。