基于碳纳米管场致发射阴极的可变焦X射线管

发布时间：2021-11-18 05:57

　　移动数字化X射线摄影（Digital Radiography,DR）是目前医疗成像领域的热点研究方向,为更好地适用于移动DR设备研制了一种新型X射线管。为了解决热阴极射线管启动慢和无效辐射剂量大等问题,使用碳纳米管阴极代替传统热阴极,并通过主动聚焦机制实现焦斑大小的灵活调整,以便满足不同的临床应用需求。通过设计阶段的数值模拟和设计样品的实际测试,研制的X射线管实现了最大阳极电压110 kV,最大阳极电流70mA,焦斑大小调整范围0.9～1.9（IEC标准焦斑值）的指标,同时给出了4种不同临床应用场景下对应射线管的不同的工作参数。该射线管具有启动快、功耗低、无效辐射剂量小、应用场景广泛等特点,非常适合应用于移动DR设备中。 

【文章来源】：核技术. 2020,43(03)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

X射线源系统的结构

对5种不同情况下的焦斑大小进行测试，以Va=75 kV、Vf=1 250 V情况为例，首先将狭缝平行于Y轴摆放来测量焦斑长度L，在探测器上得到如图6(a）所示的图像，然后根据图像得到长度方向上的灰度值分布，以灰度最大值的15%为焦斑边缘计算焦斑大小，然后根据每个像素点的大小和放大倍数，计算出焦斑长度L=1.72 mm。然后再将狭缝平行于Z轴摆放来测量焦斑宽度W，在探测器上得到如图6(b）所示的图像，计算出焦斑宽度W=1.62 mm。类似地，测量出其他几种情况下的焦斑尺寸。结果总结在表2中，实测结果与模拟结果大致符合。此外，根据实测焦斑大小和IEC 60336标准，给出了5种情况下对应的IEC焦斑尺寸。但是在各种不同阳极高压和聚焦电压状态下，实际测试结果均比模拟计算结果略为偏大，回顾设计阶段完成的模拟计算，和封管后的实测结果，考虑加工与装配时的精度控制，这种单向偏离的原因，分析可能的因素包括：（1）阴极发射体的实际尺寸比设计尺寸略大；（2）聚焦极的加工精度或安装精度与理想值有偏差。

图7给出的是X射线管的实物图。表4是射线管主要指标参数，列出了射线管的尺寸、重量、关键部件的材料、以及各种特征参数的具体可调范围。表5给出了是建议的4种典型医疗应用场景下的射线管工作参数，主要包括新生儿ICU检查、骨盆检查、腹部检查、胸部检查。4 结语

【参考文献】：
期刊论文
[1]具有七个焦点的碳纳米管阴极分布式X射线源[J]. 唐华平,陈志强,秦占峰,张庆辉,李猛.  真空科学与技术学报. 2019(05)
[2]可视化无线移动DR与传统移动DR的临床应用价值对比[J]. 彭涛,李真林.  放射学实践. 2019(01)
[3]场发射阴极及其应用的回顾与展望[J]. 李兴辉,白国栋,李含雁,丁明清,冯进军,廖复疆.  真空电子技术. 2015(02)
[4]移动DR和CR床旁胸部摄影临床应用对比研究[J]. 赵文前,岳莉,任勇刚,李欢迎,李勇.  中国医学影像学杂志. 2009(06)



本文编号：3502344