專(zhuān)利名稱：多x射線生成設(shè)備和x射線攝像設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在使用x射線源的醫(yī)療設(shè)備和工業(yè)設(shè)備的 領(lǐng)域中的非破壞性射線照相、診斷等的多x射線生成設(shè)備，以 及使用該多x射線生成設(shè)備的x射線攝像設(shè)備。
背景技術(shù)：
通常，X射線管4吏用熱離子源(thermion source)作為電子源， 將來(lái)自加熱至高溫的細(xì)絲的熱離子發(fā)送至維納爾電極(Wehnelt electrode)、 引出電才及(extraction electrode)、力口速電才及和透4竟電 極，并將電子束加速成高能量電子束。在將電子束成形(shaping) 為期望的形狀之后，X射線管通過(guò)利用電子束照射金屬制成的X 射線靶(target)而生成X射線。
近來(lái)，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了冷陰極(cold cathode)電子源作為替代熱 離子源的電子源，并將冷陰極電子源作為與平板檢測(cè)器(FPD) 組合的應(yīng)用而廣泛研究。作為典型的冷陰極，已知有Spindt型 電子源，其通過(guò)向幾十納米大小的針尖施加高電場(chǎng)來(lái)引出電子。 可利用的還有，例如，使用碳納米管(CNT)作為材料的電子發(fā) 射器，以及通過(guò)在玻璃基板的表面上形成納米(nm)級(jí)的微結(jié)構(gòu) 來(lái)發(fā)射電子的表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子源。
作為這些電子源的應(yīng)用，日本特開(kāi)平09-180894和日本特開(kāi) 2004-329784提出了通過(guò)使用Spindt型電子源或碳納米管型電子 源形成單個(gè)電子束來(lái)引出X射線的技術(shù)。日本特開(kāi)平08-264139 和Applied Physics Letters 86, 184104 (2005)， J. Zhang "Stationary scanning x-ray source based on carbon nanotube field emitters"公開(kāi)了通過(guò)利用來(lái)自使用多個(gè)冷陰極電子源的多電子
4源的電子束來(lái)照射x射線靶從而生成x射線的技術(shù)。
另外，日本特開(kāi)2007-265981公開(kāi)了將來(lái)自多X射線源的多 個(gè)X射線束形成為無(wú)任何相互干擾的、具有優(yōu)良特性的多X射線 束的X射線設(shè)備。
可以利用旋轉(zhuǎn)靶型X射線源作為傳統(tǒng)的單焦點(diǎn)X射線源。已 有通過(guò)使用這種X射線源來(lái)生成具有不同的輻射質(zhì)(radiation quality)的X射線的方法。作為該方法的具體例子，日本特開(kāi)平 05-028939和05-036368公開(kāi)了利用電子束分別照射》文置在一個(gè) 旋轉(zhuǎn)靶101上的兩種類(lèi)型的靶材料102和102a的方法，如在圖13 中所示。另外，日本特開(kāi)平01-2046497>開(kāi)了通過(guò)在一個(gè)旋轉(zhuǎn)靶 的兩個(gè)表面上布置不同的靶材料來(lái)生成具有不同的輻射質(zhì)的X 射線的方法及其應(yīng)用方法。
在作為單焦點(diǎn)X射線源的代表性旋轉(zhuǎn)靶型X射線源中，由于 在電子源的形狀、靶結(jié)構(gòu)等方面的限制，從一個(gè)管可以獲得的 輻射質(zhì)的類(lèi)型的數(shù)量受限為約兩個(gè)。另外，由于X射線源的焦 點(diǎn)的數(shù)量也受限為約兩個(gè)，因此難以才艮據(jù)械j聶體的身體部位及 其形狀調(diào)整輻射質(zhì)和劑量條件并且難以獲得高質(zhì)量的X射線圖 像。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述問(wèn)題已經(jīng)作出本發(fā)明。本發(fā)明的典型實(shí)施例提 供了通過(guò)增加選擇X射線源中的輻射質(zhì)和照射位置的自由度，
從而能夠高速地以低劑量地獲得具有高對(duì)比度的x射線圖像的 x射線生成設(shè)備和x射線攝像設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種多x射線生成設(shè)備，
包括多電子源，其包括二維布置的多個(gè)電子源，并通過(guò)根據(jù) 所提供的驅(qū)動(dòng)信號(hào)選擇性地驅(qū)動(dòng)所述多個(gè)電子源而輸出來(lái)自所驅(qū)動(dòng)的電子源的電子；以及耙單元，其包括以與所述多個(gè)電子 源相對(duì)的方式二維布置的多個(gè)靶，根據(jù)從所述多電子源輸出的 電子的照射來(lái)生成X射線，并根據(jù)X射線的生成位置來(lái)輸出具有 不同輻射質(zhì)的X射線，其中，通過(guò)所述多電子源中電子源的選 擇性驅(qū)動(dòng)來(lái)控制來(lái)自所述靶單元的X射線的生成位置和輻射 質(zhì)。
此外，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種X射線攝像設(shè) 備，包括所述多X射線生成設(shè)備；二維X射線檢測(cè)器，其生成 與從所述多X射線生成設(shè)備輸出并且已經(jīng)到達(dá)^r測(cè)面的X射線 的劑量相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)；以及驅(qū)動(dòng)部件，用于根據(jù)驅(qū)動(dòng)條件生 成驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并通過(guò)向所述多電子源提供所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng) 各電子源。
根據(jù)以下參考附圖對(duì)典型實(shí)施例的說(shuō)明，本發(fā)明的其它特 征將變得清楚。


圖1是示出根據(jù)第 一 實(shí)施例的多X射線生成設(shè)備的結(jié)構(gòu)的 示例的圖2是元件基板的平面圖3A是示出作為電子發(fā)射元件的例子的Spindt型元件的結(jié) 構(gòu)的示例的圖3B是示出作為電子發(fā)射元件的例子的碳納米管型元件 的結(jié)構(gòu)的示例的圖3C是示出作為電子發(fā)射元件的例子的表面?zhèn)鲗?dǎo)型元件 的結(jié)構(gòu)的示例的圖4是示出多電子發(fā)射元件的電壓電流特性的圖5A是示出使用多靶的透射靶的結(jié)構(gòu)的示例的平面圖；圖5B是示出使用多靶的透射靶的結(jié)構(gòu)的示例的截面圖； 圖6是示出多靶方案中的X射線光鐠的示例的圖； 圖7A是示出使用多濾波器的透射靶的結(jié)構(gòu)的示例的平面
圖7B是示出使用多濾波器的透射靶的結(jié)構(gòu)的示例的截面
圖8是示出由使用多濾波器的透射靶所獲得的X射線光譜 的示例的圖9是示出根據(jù)第三實(shí)施例的透射靶的結(jié)構(gòu)的示例的圖； 圖IO是示出根據(jù)第三實(shí)施例的X射線攝像設(shè)備的結(jié)構(gòu)的示 例的圖ll是用于解釋根據(jù)第三實(shí)施例的X射線攝像設(shè)備的照射 單元的圖12是示出根據(jù)第四實(shí)施例的多X射線攝像設(shè)備的整體結(jié) 構(gòu)的示例的圖13是示出可以生成具有不同的輻射質(zhì)的X射線的X射線 生成設(shè)備的傳統(tǒng)例子的圖；以及
圖14是用于解釋由第四實(shí)施例中的控制單元進(jìn)行的射線照 相處理的流程圖。
具體實(shí)施例方式
參考附圖，以下將說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。 第一實(shí)施例
圖1是示出作為多X射線源的多X射線生成設(shè)備10的結(jié)構(gòu)的
示例的圖。參考圖l，真空室ll包含作為多電子源的多電子束生
成單元12和作為多X射線源的透射靶13。多電子束生成單元12 包括元件基板14和排列有多個(gè)電子發(fā)射元件15的元件陣列16。電子發(fā)射元件15用作電子源。驅(qū)動(dòng)單元17控制電子發(fā)射元件15 的驅(qū)動(dòng)。設(shè)置有固定至絕緣體18的透4竟電極19和陽(yáng)極電才及 (anode electrode) 20,以控制從電子發(fā)射元件15發(fā)射出的電子束 e。經(jīng)由高壓引入部21和22將高壓施加至透鏡電極19和陽(yáng)極電極 20。
所生成的電子束e撞擊的透射靶13根據(jù)電子束e離散布置。 在透射靶13上設(shè)置由重金屬制成的真空室X射線屏蔽板47。真 空室X射線屏蔽板47具有X射線引出部24。與X射線引出部24相 對(duì)的真空室11的壁部25設(shè)置有包括X射線透射膜26的X射線引 出窗27。
從電子發(fā)射元件15發(fā)射出的電子束e接收透鏡電極19的透 鏡效應(yīng)，并且通過(guò)陽(yáng)極電極20的透射耙13部分被加速至最終電 位。由透射靶13所生成的X射線束x通過(guò)X射線引出部24,并經(jīng) 由X射線引出窗27而被引出至大氣。
如在圖2中所示，將電子發(fā)射元件15 二維地排列在元件陣列 16上。隨著納米技術(shù)的最新進(jìn)展，可以通過(guò)器件工藝在預(yù)定位 置形成具有納米(nm)尺寸的微細(xì)結(jié)構(gòu)。通過(guò)納米技術(shù)制造電子 發(fā)射元件15。通過(guò)經(jīng)由驅(qū)動(dòng)單元17的驅(qū)動(dòng)信號(hào)S1和S2(后面要說(shuō) 明)單獨(dú)地控制電子發(fā)射元件15的電子發(fā)射量。即，通過(guò)使用驅(qū) 動(dòng)信號(hào)S1和S2作為矩陣信號(hào)(matrix signal)來(lái)單獨(dú)地控制元件 陣列16上的電子發(fā)射元件15的電子發(fā)射量，使得可以對(duì)各個(gè)X 射線束進(jìn)行開(kāi)/關(guān)控制。
些例子的圖。圖3A是示出以Spindt型電子源為代表的具有錐形 針的電子發(fā)射元件15的結(jié)構(gòu)的圖。絕緣體32和引出電極33設(shè)置 在由Si制成的元件基板31上。通過(guò)使用器件制造工藝在電極的 中心處iim尺寸的溝槽中形成由金屬或半導(dǎo)體材料制成并且具有幾十納米的尖端直徑的各個(gè)錐形發(fā)射器34。
圖3B是示出碳納米管型電子發(fā)射元件15的結(jié)構(gòu)的圖。作為 發(fā)射器35的材料，使用了具有幾十納米的微細(xì)結(jié)構(gòu)的碳納米管。 發(fā)射器35形成在元件基板31上的引出電極36的中心處。
當(dāng)向Spindt型元件的引出電極33和碳納米管型元件的引出 電極36施加幾十至幾百伏的電壓時(shí)，發(fā)射器34和35的尖端施加 有高電場(chǎng)，從而通過(guò)場(chǎng)發(fā)射現(xiàn)象發(fā)射電子束e。
圖3C是示出表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射元件15的結(jié)構(gòu)的圖。在形 成在玻璃元件基板3 9上的薄膜電極3 7中的間隙處形成作為發(fā)射 器38的具有納米粒子的微細(xì)結(jié)構(gòu)。當(dāng)在表面?zhèn)鲗?dǎo)型元件的電極 之間施加十幾伏的電壓時(shí)，由電極之間的微細(xì)粒子形成的微細(xì) 間隙施加有高電場(chǎng)。這就生成了傳導(dǎo)電子。同時(shí)，在真空中發(fā) 射電子束e,并且能夠以相對(duì)低的電壓控制電子發(fā)射。
圖4示出當(dāng)使用如上參考圖3A 3C所述的Spindt型元件、碳 納米管型元件和表面?zhèn)鲗?dǎo)型元件中的 一 些時(shí)，它們的電壓電流 特性之間的差異的圖。為了從多個(gè)電子發(fā)射元件均獲得恒定發(fā) 射電流，向電子發(fā)射元件15施加通過(guò)利用校正電壓△ V校正平均 驅(qū)動(dòng)電壓Vo所獲得的電壓作為驅(qū)動(dòng)電壓。這能夠校正來(lái)自電子 發(fā)射元件15的發(fā)射電流中的變化。
注意，電子發(fā)射元件的結(jié)構(gòu)不限于上述結(jié)構(gòu)。例如，作為 除上述電子發(fā)射元件以外的生成多X射線束的電子源，可以使 用MIM (Metal Insulator Metal,金屬-絕全彖體-金屬)型元件和MIS (Metal Insulator Semiconductor,金屬-絕緣體-半導(dǎo)體)型元件。 另外，可以使用如半導(dǎo)體PN結(jié)電子源、肖特基結(jié)(Schottky junction)型電子源和由碳納米纖維制成的碳基薄膜電子源等任 意類(lèi)型的冷陰極電子源作為用于生成多X射線束的電子源。備，通過(guò)在室溫下向電子發(fā)射元件施加電壓來(lái)發(fā)射電子，而無(wú)
需加熱陰極。因此，該設(shè)備無(wú)需生成x射線的等待時(shí)間。另夕卜， 由于不需要加熱陰極的電力，因此甚至可以通過(guò)使用多x射線
源來(lái)制造低功耗的X射線源。由于可以通過(guò)使用驅(qū)動(dòng)電壓的高
速驅(qū)動(dòng)操作來(lái)對(duì)來(lái)自這些電子發(fā)射元件的電流進(jìn)行開(kāi)/關(guān)控制， 因此可以制造能夠選擇性地驅(qū)動(dòng)電子發(fā)射元件并進(jìn)行高速響應(yīng) 操作的多陣列型x射線源。
本實(shí)施例中的透射靶13包括根據(jù)從作為多電子源的多電子 束生成單元12輸出的電子的照射而生成X射線的多個(gè)靶，并且 用作根據(jù)X射線的生成位置而輸出具有不同的輻射質(zhì)的X射線 的靶單元。圖5A和5B是用于具體解釋多X射線生成設(shè)備10中允 許選擇要生成的X射線的輻射質(zhì)的多X射線源(靶單元)的結(jié)構(gòu) 的圖。
圖5A和5B是用于解釋根據(jù)第 一 實(shí)施例的透射靶13的結(jié)構(gòu) 的圖，并且示出多靶的例子。如在圖5A中所示，應(yīng)用了多靶的 透射靶13具有布置在與圖l中的電子發(fā)射元件15相對(duì)的位置處 的多個(gè)耙。這些靶根據(jù)用于耙A 41和靶B 42而由不同的材料制 成。圖5B是在圖5A中示出的透射靶13的截面圖?；?5上的靶 A 41和靶B 42夾持在X射線/反射電子束屏蔽板46和真空室X射 線屏蔽板47之間。以相互緊密接觸的方式將透射靶13夾持在X 射線/反射電子束屏蔽板46和真空室X射線屏蔽板47之間，能夠 有效地散去靶所產(chǎn)生的熱。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，指定從多個(gè)電子發(fā)射元件15發(fā)射出電子束e 的位置，可以根據(jù)靶的不同類(lèi)型來(lái)引出X射線。即，透射靶13 根據(jù)X射線的生成位置而輸出具有不同的輻射質(zhì)的X射線。本實(shí) 施例的多X射線生成設(shè)備10因此能夠在 一 個(gè)X射線管中生成具 有各種能量特性的X射線。圖6是以能量對(duì)劑量特性的形式示出通過(guò)使用本實(shí)施例中的多靶的多x射線生成方法所生成的x射
線光譜的圖。圖6示出從靶A41和靶B 42生成的X射線光諳。由 于靶材料之間的原子序數(shù)的不同導(dǎo)致特性X射線A在能量方面 與特性X射線B有所不同，因此，即使在電子束的加速電壓(最 大能量Eo)相同的情況下，也可獲得具有不同的有效能量的X射 線的輻射質(zhì)?？梢詠V人如Cu、 Mo、 Rh、 Pd、 Sn、 Ta、 W、 Pt和 Au等金屬元素的典型組合中選擇耙材料的組合。顯然，也可使 用其它元素或合金的組合。
與使用傳統(tǒng)X射線管的方法相比，由于上述根據(jù)第 一 實(shí)施 例的多X射線生成設(shè)備能夠容易地選4奪輻射質(zhì)，因此它可以容 易地獲得高質(zhì)量的X射線圖像。
第二實(shí)施例
在第一實(shí)施例中，由多靶來(lái)實(shí)現(xiàn)根據(jù)X射線的生成位置而 輸出具有不同的輻射質(zhì)的X射線的透射靶13。第二實(shí)施例例示 了由多濾波器實(shí)現(xiàn)此種透射靶的情況，在該多濾波器中布置有 相對(duì)于X射線具有不同的X射線吸收特性的多個(gè)濾波器。
圖7 A和7 B是示出根據(jù)第二實(shí)施例的透射靶13的結(jié)構(gòu)的例 子，并且示出使用多濾波器作為X射線吸收板的例子。如在圖 7A中所示，在透射靶13中，將濾波器獨(dú)立地布置在與電子發(fā)射 元件15相對(duì)的靶位置處。濾波器A43和濾波器B 44由不同的材 料制成。圖7B是透射靶13的截面圖。包括濾波器A43和濾波器 B 44的多濾波器布置在基板45的、與被電子束照射的靶基板48 相對(duì)的表面上，并且多濾波器直接夾持在真空室X射線屏蔽板 47和基板45之間。該結(jié)構(gòu)可以通過(guò)指定,人電子發(fā)射元件15發(fā)射 出電子束e的位置而從不同的濾波器位置引出X射線。因此，通 過(guò)使從同種類(lèi)型的靶所生成的X射線通過(guò)濾波器A 43和濾波器 B 44, —個(gè)X射線管可以獲得基于X射線吸收特性差異的不同的X射線光i普。
圖8示出通過(guò)使用該多濾波器所獲得的X射線光譜，并且更 具體地，示出通過(guò)濾波器A和濾波器B透射來(lái)的X射線的光譜。 圖8示出由濾波器A和濾波器B切割低能量側(cè)上的光譜的情況。 如在圖8中所示，可以獲得不同的有效能量作為透射來(lái)的X射線 的有效能量。如果將Mo和Cu設(shè)置為濾波器A和濾波器B的材料 的典型組合，則濾波器A切割接近特性X射線的較低能量側(cè)上的 劑量。相反，濾波器B從略遠(yuǎn)離特性X射線的位置切割劑量。由 于可以根據(jù)期望的光譜自由地選擇這些濾波器的材料和它們的 厚度，因此通過(guò)使用該多濾波器能夠自由地形成具有不同的有 效能量的X射線光譜。
可以自由地設(shè)置上述多靶和多濾波器的材^)"以及它們的組 合，并且優(yōu)選地根據(jù)射線照相條件來(lái)組合這些材料。另外，將 第一實(shí)施例中的多靶與第二實(shí)施例中的多濾波器組合，能夠生 成具有更多樣化的X射線光譜的X射線。
與使用傳統(tǒng)的X射線管的方法相比，上述根據(jù)第二實(shí)施例 的多X射線生成設(shè)備能夠容易地選擇具有不同的有效能量的X 射線(具有不同的輻射質(zhì)的X射線)，并因此能夠容易地獲得高質(zhì) 量的X射線圖像。
第三實(shí)施例
接著參考圖9 11,將說(shuō)明具有多輻射質(zhì)特性的X射線源的 應(yīng)用。圖9是示出根據(jù)第三實(shí)施例的透射靶13的圖。該實(shí)施例例 示了通過(guò)將在第 一 實(shí)施例中說(shuō)明的多靶與在第二實(shí)施例中說(shuō)明 的多濾波器組合來(lái)形成透射靶13的情況。
通過(guò)將多靶與多濾波器組合以匹配被攝體的照射條件，而 獲得第三實(shí)施例的透射靶13。在這種情況下，濾波器按X射線 的輻射質(zhì)的降序(有效能量的降序)，即按(3)、 (2)和(1)的順序排列。在靶組A、 B和C的各個(gè)組中，靶按輻射質(zhì)的降序(從c至a) 順次向上排列。即，在圖9中示出的透射靶13中，周期性地布置 多個(gè)不同類(lèi)型的革巴。注意，可以周期性地布置具有不同特性的 濾波器。例如，如在圖9中所示，靶組(l)、 (2)和(3)按輻射質(zhì)的 降序以(3)—(2)—(1)的順序布置。不同的濾波器可以按輻射質(zhì)的 降序以c—b—a的順序布置。以這種方式排列靶組中周期性地生 成不同的X射線的部分，能夠在根據(jù)X射線照射條件切換來(lái)自各 個(gè)X射線源的X射線的輻射質(zhì)時(shí)利用X射線照射被攝體。
可將具有上述結(jié)構(gòu)的多X射線生成設(shè)備10應(yīng)用于像在圖10 中示出的乳腺攝影(mammography)的X射線攝像設(shè)備。在該X射 線攝像設(shè)備中，在支撐底座57上安裝有具有在圖9中示出的透射 耙13的多X射線生成設(shè)備10、 二維X射線傳感器54和壓迫被攝體 55的壓迫槳(compression paddle)56。 二維X射線傳感器54是根據(jù) 經(jīng)由被攝體55到達(dá)檢測(cè)面的X射線的劑量來(lái)生成電信號(hào)的二維 X射線檢測(cè)器。被攝體55的X射線透射率在圖IO中從右向左增 加。因此，如果排列濾波器((3)—(l))以沿該方向縮減X射線的 有效能量，則可以利用最佳的X射線輻射質(zhì)對(duì)整個(gè)照射區(qū)域進(jìn) 行射線照相。以這種方式來(lái)利用最佳的X射線輻射質(zhì)對(duì)整個(gè)照 射區(qū)域進(jìn)行射線照相，在減少曝光劑量和獲得高對(duì)比度的X射 線圖像方面是有效的。
圖ll是從其它角度示出圖10中的X射線攝像設(shè)備的圖，并 且更具體地，示出使用多X射線生成設(shè)備的優(yōu)勢(shì)的通過(guò)利用來(lái) 自耙組B和C的不同角度的X射線進(jìn)行層析攝影(tomography)的 狀態(tài)。在這種情況下，對(duì)于靶組B和C，由于根據(jù)照射條件而利 用X射線傾斜地照射被攝體，因此優(yōu)選使用與為靶組A所選擇的 輻射質(zhì)不同的X射線輻射質(zhì)。根據(jù)本實(shí)施例的多X射線生成設(shè)備 可以容易地實(shí)現(xiàn)這種X射線照射。第四實(shí)施例
圖12是示出包括具有多輻射質(zhì)功能的多X射線生成設(shè)備IO 的多X射線攝像設(shè)備的結(jié)構(gòu)的示例的圖。在該攝像設(shè)備中，在 圖l中示出的多X射線生成設(shè)備10前面布置有包括X射線強(qiáng)度測(cè) 量單元71的透射型X射線4企測(cè)單元72。該設(shè)備還包括二維X射線 檢測(cè)器73 , 二維X射線檢測(cè)器73生成與從多X射線生成設(shè)備10 輸出的并且已經(jīng)經(jīng)由被攝體(未示出)到達(dá)檢測(cè)面的X射線的劑 量相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。每個(gè)X射線引出窗27設(shè)置有X射線強(qiáng)度測(cè)量 單元71。透射型X射線檢測(cè)單元72和二維X射線檢測(cè)器73分別經(jīng) 由X射線^r測(cè)信號(hào)處理單元74和75連接至控制單元76。控制單 元76的輸出經(jīng)由電子發(fā)射元件驅(qū)動(dòng)電路77連4妻至驅(qū)動(dòng)單元17。 控制單元7 6的輸出還分別經(jīng)由高壓控制單元7 8和7 9連接至透鏡 電極19和陽(yáng)極電極20的高壓引入部21和22。
經(jīng)由設(shè)置在壁部25中的X射線引出窗27將從透射靶13生成 的X射線束x作為多X射線束x引出至大氣。然后，X射線束x傳 播至X射線強(qiáng)度測(cè)量單元71。 X射線束x透射通過(guò)透射型X射線 檢測(cè)單元7 2的X射線強(qiáng)度測(cè)量單元71 ，然后利用該X射線束x照 射被攝體。二維X射線檢測(cè)器73檢測(cè)通過(guò)被攝體透射來(lái)的X射線 束x以獲得被攝體的圖像。
為了減少X射線劑量并獲得高對(duì)比度的圖像，基于被攝體 信息來(lái)使X射線的輻射質(zhì)和劑量最優(yōu)化是有必要的?？刂茊卧?76保持多電子束生成單元12的驅(qū)動(dòng)信息，該驅(qū)動(dòng)信息用于基于 如圖4中所示電子發(fā)射元件15的電壓電流特性數(shù)據(jù)和被攝體的 身體部位的厚度來(lái)以低的劑量獲得最佳的對(duì)比度。控制單元76 通過(guò)在從輸入裝置(未示出)接收如用戶對(duì)身體部位的指定和身 體部位的厚度等信息時(shí)參考驅(qū)動(dòng)信息，來(lái)確定多電子束生成單電壓等)。然后，控制單元76根據(jù)所確定的驅(qū)動(dòng)條件控制電子發(fā) 射元件驅(qū)動(dòng)電路77。在控制單元76的控制下，電子發(fā)射元件驅(qū) 動(dòng)電路77生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)S1和S2并將它們提供給驅(qū)動(dòng)單元17。另 外，控制單元76通過(guò)使用X射線強(qiáng)度測(cè)量單元71和X射線檢測(cè)信 號(hào)處理單元74測(cè)量實(shí)際生成的X射線的強(qiáng)度，并校正各個(gè)電子 發(fā)射元件的驅(qū)動(dòng)電壓。這使得可以利用匹配最佳X攝像照射條 件的設(shè)置來(lái)拍攝被攝體的各個(gè)身體部位的X射線圖像。
控制單元76基于作為由X射線強(qiáng)度測(cè)量單元71所獲得的測(cè) 量結(jié)果的X射線的強(qiáng)度，對(duì)來(lái)自二維X射線檢測(cè)器73的各個(gè)信號(hào) 進(jìn)行校正。即，控制單元76基于由X射線強(qiáng)度測(cè)量單元71所獲 得的測(cè)量結(jié)果，通過(guò)對(duì)與具有不同的輻射質(zhì)的X射線的劑量相 對(duì)應(yīng)的電信號(hào)進(jìn)行數(shù)值處理來(lái)形成X射線圖像。當(dāng)利用不同的 輻射質(zhì)對(duì)均質(zhì)(homogeneous)被攝體進(jìn)行射線照相時(shí)，由于照射 被攝體的X射線具有不同的有效能量，因此觀察到所獲得的X 射線圖像為具有不同的對(duì)比度的圖像。由于該原因，該設(shè)備進(jìn) 行處理以校正(壓縮/放大)各個(gè)所獲取的圖像的對(duì)比度范圍，從 而即使在不同的輻射質(zhì)的情況下也可獲得具有相同對(duì)比度的圖 像。這使得可以消除X射線輻射質(zhì)的差異對(duì)X射線圖像的影響。 如果設(shè)備不具有透射型X射線檢測(cè)單元72,則控制單元76可以 基于由控制單元76自身指定的每個(gè)電子發(fā)射元件的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)、 各個(gè)電子發(fā)射元件的電壓對(duì)電流特性以及靶和濾波器的類(lèi)型， 來(lái)校正來(lái)自二維X射線檢測(cè)器73的各個(gè)信號(hào)。即，控制單元76 基于多電子源中各個(gè)電子源的驅(qū)動(dòng)條件，通過(guò)對(duì)與具有不同的 輻射質(zhì)的多個(gè)X射線劑量相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)進(jìn)行數(shù)值處理來(lái)形成 X射線圖像。
圖14是用于解釋由控制單元76進(jìn)行的射線照相處理的序列 的流程圖。在步驟S1401,控制單元76接收由用戶經(jīng)由操作單元(未示出)指定的身體部位。在步驟S1402,控制單元76通過(guò)參 考多電子束生成單元12的驅(qū)動(dòng)信息來(lái)設(shè)置多電子束生成單元12 的驅(qū)動(dòng)條件(驅(qū)動(dòng)模式)。將身體部位和驅(qū)動(dòng)條件(模式信息)成對(duì) 登記在驅(qū)動(dòng)信息表1400中。指定身體部位可以獲得相應(yīng)的驅(qū)動(dòng) 條件。驅(qū)動(dòng)條件包括多電子束生成單元12的多個(gè)電子發(fā)射元件 各自的開(kāi)/關(guān)信息、要施加的電壓(電流)和用于確定X射線的輻 射質(zhì)的靶/濾波器信息等。
在步驟S1403,控制單元76控制電子發(fā)射元件驅(qū)動(dòng)電路77， 以在步驟S1402中獲取的驅(qū)動(dòng)條件下驅(qū)動(dòng)多電子束生成單元 12。在步驟S1404，控制單元76根據(jù)上述驅(qū)動(dòng)操作，獲取作為 由X射線強(qiáng)度測(cè)量單元71所獲得的測(cè)量結(jié)果的X射線強(qiáng)度分布。 在步驟S1405,控制單元76根據(jù)上述驅(qū)動(dòng)操作，從X射線檢測(cè)信 號(hào)處理單元75獲取X射線檢測(cè)信號(hào)作為由二維X射線檢測(cè)器73 所獲得的檢測(cè)結(jié)果。在步驟S1406,控制單元76通過(guò)使用X射線 強(qiáng)度分布對(duì)X射線檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行校正，并通過(guò)使用校正后的X 射線檢測(cè)信號(hào)生成X射線圖像數(shù)據(jù)。在步驟S1407,控制單元76 基于X射線強(qiáng)度分布，根據(jù)需要校正驅(qū)動(dòng)信息表1400中的驅(qū)動(dòng) 條件。如果例如，在測(cè)量出的X射線強(qiáng)度分布和指定的身體部 位所需要的X射線強(qiáng)度分布之間存在差異，則對(duì)驅(qū)動(dòng)條件進(jìn)行 才交正以消除該差異。
如上所述，使用根據(jù)第四實(shí)施例的多X射線生成設(shè)備IO的X 射線攝像設(shè)備根據(jù)被攝體及其身體部位的條件設(shè)置電子發(fā)射元 件驅(qū)動(dòng)電路77的驅(qū)動(dòng)條件和要驅(qū)動(dòng)的元件區(qū)域，從而生成最佳 的X射線光譜。即，可以提供這樣一種包括輻射質(zhì)可變型平板X(qián) 射線源的X射線攝像設(shè)備，該輻射質(zhì)可變型平板X(qián)射線源能夠根 據(jù)被攝體及其身體部位的條件指定電子發(fā)射元件的驅(qū)動(dòng)條件。
如上已經(jīng)所述，4艮據(jù)第三實(shí)施例和第四實(shí)施例，可以#^居針對(duì)被攝體的每個(gè)形狀信息和身體部位信息的x射線吸收條件 和照射角度，選擇具有最佳輻射質(zhì)的x射線并利用該x射線照射
被攝體。這使得可以提供能夠以低的劑量形成高對(duì)比度的X射
線圖像的x射線攝像設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明，可以增加在選擇x射線源中的輻射質(zhì)和照射
位置時(shí)的自由度。
盡管已經(jīng)參考典型實(shí)施例說(shuō)明了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解， 本發(fā)明不限于所公開(kāi)的典型實(shí)施例。所附權(quán)利要求書(shū)的范圍符 合最寬的解釋?zhuān)园羞@類(lèi)修改以及等同結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
1. 一種多X射線生成設(shè)備，包括多電子源，其包括二維布置的多個(gè)電子源，并通過(guò)根據(jù)所提供的驅(qū)動(dòng)信號(hào)選擇性地驅(qū)動(dòng)所述多個(gè)電子源而輸出來(lái)自所驅(qū)動(dòng)的電子源的電子；以及靶單元，其包括以與所述多個(gè)電子源相對(duì)的方式二維布置的多個(gè)靶，根據(jù)從所述多電子源輸出的電子的照射來(lái)生成X射線，并根據(jù)X射線的生成位置來(lái)輸出具有不同輻射質(zhì)的X射線，其中，通過(guò)所述多電子源中電子源的選擇性驅(qū)動(dòng)來(lái)控制來(lái)自所述靶單元的X射線的生成位置和輻射質(zhì)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多X射線生成設(shè)備，其特征在于， 所述多個(gè)靶包括至少兩種由不同材料制成的靶。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的多X射線生成設(shè)備，其特征在于， 在所述革巴單元中周期性地布置有由不同材料制成的靶。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所迷的多X射線生成設(shè)備，其特征在于， 所述革巴單元包括與所述多個(gè)耙相對(duì)應(yīng)的多個(gè)濾波器，并且所述 多個(gè)濾波器包括至少兩種相對(duì)于X射線具有不同特性的濾波 器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的多X射線生成設(shè)備，其特征在于， 所述多個(gè)濾波器包括具有不同特性且周期性地布置的濾波器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的多X射線生成設(shè)備， 其特征在于，所述多個(gè)電子源均包括冷陰極。
7. —種X射線攝像設(shè)備，包括根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的多X射線生成設(shè)備；二維X射線檢測(cè)器，其生成與從所述多X射線生成設(shè)備輸出并且已經(jīng)到達(dá)檢測(cè)面的X射線的劑量相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)；以及 驅(qū)動(dòng)部件，用于才艮據(jù)驅(qū)動(dòng)條件生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并通過(guò)向所述多電子源提供所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)各電子源。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的X射線攝像設(shè)備，其特征在于， 還包括設(shè)置部件，所述設(shè)置部件用于基于要進(jìn)行射線照相的身 體部位的信息來(lái)設(shè)置所述多電子源中各電子源的驅(qū)動(dòng)條件，其中，所述驅(qū)動(dòng)部件根據(jù)由所述設(shè)置部件設(shè)置的驅(qū)動(dòng)條件 來(lái)驅(qū)動(dòng)所述多電子源中的各電子源。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的X射線攝像設(shè)備，其特征在于， 還包括測(cè)量部件，所述測(cè)量部件用于在所述多X射線生成設(shè)備 與被攝體之間測(cè)量從所述多X射線生成設(shè)備輸出的X射線的強(qiáng) 度，其中，所述驅(qū)動(dòng)部件基于由所述領(lǐng)量部件獲得的測(cè)量結(jié)果， 校正與要進(jìn)行射線照相的所述身體部位相對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)條件。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的X射線攝像設(shè)備，其特征在于， 還包括生成部件，所述生成部件用于從由所述二維X射線檢測(cè) 器所生成的電信號(hào)生成X射線圖像。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的X射線攝像設(shè)備，其特征在于， 還包括測(cè)量部件，所述測(cè)量部件用于在所述多X射線生成設(shè)備 與被攝體之間測(cè)量從所述多X射線生成設(shè)備輸出的X射線的強(qiáng) 度，其中，所述生成部件通過(guò)基于由所述測(cè)量部件獲得的測(cè)量 結(jié)果對(duì)與具有不同輻射質(zhì)的X射線的劑量相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)進(jìn)行 數(shù)值處理，來(lái)形成X射線圖像。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的X射線攝像設(shè)備，其特征在于， 所述生成部件通過(guò)基于所述多電子源中各電子源的驅(qū)動(dòng)條件對(duì) 與具有不同輻射質(zhì)的X射線的劑量相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)進(jìn)行數(shù)值處 理，來(lái)形成X射線圖像。
全文摘要
本發(fā)明涉及多X射線生成設(shè)備和X射線攝像設(shè)備。該多X射線生成設(shè)備包括多電子源，其包括二維布置的多個(gè)電子源，并通過(guò)根據(jù)所提供的驅(qū)動(dòng)信號(hào)選擇性地驅(qū)動(dòng)所述多個(gè)電子源而輸出來(lái)自所驅(qū)動(dòng)的電子源的電子；以及靶單元，其包括以與所述多個(gè)電子源相對(duì)的方式二維布置的多個(gè)靶，根據(jù)從所述多電子源輸出的電子的照射來(lái)生成X射線，并根據(jù)X射線的生成位置來(lái)輸出具有不同輻射質(zhì)的X射線，其中，通過(guò)所述多電子源中電子源的選擇性驅(qū)動(dòng)來(lái)控制來(lái)自所述靶單元的X射線的生成位置和輻射質(zhì)。
文檔編號(hào)H01J35/00GK101521136SQ20091011864
公開(kāi)日2009年9月2日 申請(qǐng)日期2009年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月28日
發(fā)明者奧貫昌彥, 小倉(cāng)隆, 清水英, 辻井修 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社