專利名稱：X射線源和包含這種x射線源的x射線設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種χ射線源和一種包含有上述X射線源的X射線設(shè)備，其中所述X 射線源包括復(fù)數(shù)個(gè)在一個(gè)縱向上彼此間隔開(kāi)的電子源。
背景技術(shù)：
X射線斷層成像方法是從不同方向照射待檢對(duì)象，這種方法例如用于材料無(wú)損檢 驗(yàn)，特別適用于醫(yī)療領(lǐng)域。在通過(guò)這種方式獲得的各個(gè)投影的基礎(chǔ)上計(jì)算出待檢對(duì)象的三 維圖像?？赏ㄟ^(guò)移動(dòng)X射線源來(lái)實(shí)現(xiàn)從不同方向照射待檢對(duì)象的目的。舉例而言，醫(yī)用計(jì) 算機(jī)斷層攝影(CT)是用圍繞患者旋轉(zhuǎn)的X射線源照射患者。斷層合成攝影術(shù)是另一種醫(yī) 療檢查方法，用于獲取待檢對(duì)象(即胸部)的三維圖像。這種特殊形式的乳房X射線攝影 術(shù)從限定在一定角度范圍內(nèi)的復(fù)數(shù)個(gè)方向照射胸部。即使在斷層合成攝影術(shù)中也需使X射 線源進(jìn)行相對(duì)于待檢對(duì)象的運(yùn)動(dòng)。然而，X射線源的運(yùn)動(dòng)總會(huì)引起技術(shù)問(wèn)題。舉例而言，高速運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)高慣性力， X射線源的機(jī)械結(jié)構(gòu)必須能承受這種慣性力。通常情況下必須為X射線源供給電能和冷卻 水；這兩種供給線必須跟隨X射線源運(yùn)動(dòng)，或者通過(guò)采取相應(yīng)較為復(fù)雜的技術(shù)措施(例如設(shè) 置滑動(dòng)觸點(diǎn)或旋轉(zhuǎn)傳輸套管(Drehdurchfuehrungen))來(lái)使上述供給線能夠適應(yīng)X射線源 的運(yùn)動(dòng)。為了避免X射線源運(yùn)動(dòng)，J.Zhang等人于2006年發(fā)表了 “Amulti-beamx-ray imaging system based on carbon nanotube field emitters，，( 一禾中基于碳納米管場(chǎng)發(fā) 射體的多束X射線成像系統(tǒng))，醫(yī)學(xué)成像第6142卷，614204，文中提出應(yīng)用一種靜止式X射 線源，這種X射線源具有復(fù)數(shù)個(gè)X射線發(fā)射體(簡(jiǎn)稱發(fā)射體)。借助這種X射線源(亦稱 “多焦點(diǎn)X射線源”)可獲取斷層圖像數(shù)據(jù)集，而無(wú)需X射線源做機(jī)械運(yùn)動(dòng)。通過(guò)先后激發(fā) 多焦點(diǎn)X射線源的各發(fā)射體進(jìn)行發(fā)射，以達(dá)到用X射線束從不同方向照射待檢對(duì)象的目的。 在檢查過(guò)程中，先后或同時(shí)激發(fā)各發(fā)射體發(fā)射一定劑量的X射線。如果這種系統(tǒng)采用可快 速讀取數(shù)據(jù)的檢測(cè)器，就可以縮短掃描時(shí)間。為了以較短掃描時(shí)間對(duì)待檢對(duì)象進(jìn)行高分辨率的X射線成像，需要采用大功率X 射線源。但是，現(xiàn)有的多焦點(diǎn)X射線源的功率受其耐熱性的限制。一旦超過(guò)這個(gè)耐熱性的 限制，就可能造成(例如)陽(yáng)極表面熔化。為了防止發(fā)生這種情況及其他由熱過(guò)載引起的 后果，傳統(tǒng)X射線源只能采用低X射線輻射功率的發(fā)射體。因此，傳統(tǒng)的多焦點(diǎn)X射線源只 能采用較小的電流強(qiáng)度和較短的發(fā)射時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種X射線源和包含有這種X射線源的X射線設(shè)備，所述 X射線源適用于發(fā)射復(fù)數(shù)個(gè)X射線束且其X射線輻射功率得到了改進(jìn)。在X射線源方面，本發(fā)明通過(guò)一種具有權(quán)利要求1所述特征的X射線源來(lái)達(dá)成上 述目的。
本發(fā)明的X射線源具有一種共用陽(yáng)極和復(fù)數(shù)個(gè)在縱向上彼此間隔開(kāi)的電子源，該 共用陽(yáng)極布置在所述電子源對(duì)面且同樣沿縱向延伸。所述電子源所發(fā)射的電子在彼此間隔 開(kāi)的復(fù)數(shù)個(gè)位置上擊中所述陽(yáng)極，并以這種方式產(chǎn)生復(fù)數(shù)個(gè)各對(duì)應(yīng)于一個(gè)電子源的分離發(fā) 射中心。所述X射線源的陽(yáng)極可圍繞一個(gè)沿縱向定向的軸線旋轉(zhuǎn)。在具有上述特征的X射線源中，擊中所述陽(yáng)極的電子在彼此間隔開(kāi)的復(fù)數(shù)個(gè)位置 上產(chǎn)生復(fù)數(shù)個(gè)位于所述陽(yáng)極上的發(fā)射中心。根據(jù)上述原理可設(shè)計(jì)出可以發(fā)射復(fù)數(shù)個(gè)X射線 束但僅具有一個(gè)陽(yáng)極的X射線源。為了應(yīng)對(duì)經(jīng)常出現(xiàn)在多焦點(diǎn)X射線管上的熱負(fù)荷問(wèn)題， 該共用陽(yáng)極采用可旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)。當(dāng)X射線源工作時(shí)，擊中旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極的電子束所產(chǎn)生的是一個(gè) 焦點(diǎn)軌跡(Brermfleclibahn)，而不是一個(gè)焦斑，該焦點(diǎn)軌跡沿陽(yáng)極周邊延伸。這個(gè)焦點(diǎn)軌跡 的面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于產(chǎn)生于靜止式陽(yáng)極上的焦斑。所述陽(yáng)極經(jīng)電子撞擊而受熱使其體積相應(yīng)變 大。借此可將輸入陽(yáng)極材料的熱功率分布到更大體積中去。與采用靜止式陽(yáng)極的傳統(tǒng)X射 線源相比，本發(fā)明X射線源的陽(yáng)極材料表面相對(duì)更大，得到加熱的陽(yáng)極材料相對(duì)更多，這就 可以實(shí)現(xiàn)更有效的散熱。因此，本發(fā)明的X射線源具有更好的耐熱性。這種效果特別有利 于具有復(fù)數(shù)個(gè)發(fā)射中心的X射線源。所述陽(yáng)極的旋轉(zhuǎn)軸沿所述X射線源的縱向延伸。彼此間隔開(kāi)的電子源同樣沿這個(gè) 縱向布置。這些電子源所發(fā)射的電子在同一個(gè)陽(yáng)極上產(chǎn)生復(fù)數(shù)個(gè)沿縱向彼此間隔開(kāi)的發(fā)射 中心。這種幾何結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)X射線源具有復(fù)數(shù)個(gè)分離發(fā)射中心，同時(shí)允許使用一個(gè)旋轉(zhuǎn) 陽(yáng)極。由于僅需使用一個(gè)帶有單個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的共用陽(yáng)極來(lái)產(chǎn)生復(fù)數(shù)個(gè)分離發(fā)射中心，所以所 述X射線源具有機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)非常簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)。根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，所述陽(yáng)極是一種旋轉(zhuǎn)體；優(yōu)選為圓柱形。當(dāng)X射線源工 作時(shí)，該陽(yáng)極一般以高頻率進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。將所述陽(yáng)極設(shè)計(jì)為旋轉(zhuǎn)體可有利地防止其失衡。此 外，旋轉(zhuǎn)體通常都易于制造且抗離心力(慣性力)能力很強(qiáng)。所述X射線源的陽(yáng)極需要承受多種負(fù)荷。其中一種是上述作用于陽(yáng)極材料的高離 心力，另一方面，所述陽(yáng)極會(huì)因電子撞擊而劇烈受熱。特別是基于這個(gè)原因，焦點(diǎn)軌跡所在 區(qū)域內(nèi)的陽(yáng)極部分必須由與期望X射線發(fā)射相匹配的材料構(gòu)成。下文中，能夠引發(fā)期望X射線發(fā)射的材料也稱作“陽(yáng)極材料”。例如鎢就是這樣一 種陽(yáng)極材料。一般情況下采用包含有與材料相關(guān)的特征性X射線譜線的韌致輻射譜作為X 射線發(fā)射(R0ntgenemission)。采用相應(yīng)過(guò)濾器可將該韌致輻射譜的低能部分濾除。如前所述，陽(yáng)極為此需要同時(shí)滿足盡可能多的要求。特別是可承受機(jī)械負(fù)荷并提 供期望的X射線發(fā)射。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，所述X射線源按如下方式改進(jìn)所述陽(yáng)極是一個(gè) 由基體和覆蓋層構(gòu)成的復(fù)合陽(yáng)極，該覆蓋層用作陽(yáng)極材料。該基體和該覆蓋層具有不同的 材料成分。可視具體的負(fù)荷情況靈活地決定這種復(fù)合陽(yáng)極的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和所選材料成分。所 述覆蓋層優(yōu)選占據(jù)所述陽(yáng)極的側(cè)面的至少一個(gè)分區(qū)。這個(gè)分區(qū)同樣優(yōu)選沿所述陽(yáng)極的周邊 延伸。當(dāng)然也可以使覆蓋層覆蓋陽(yáng)極的整個(gè)側(cè)面。根據(jù)另一實(shí)施例，該覆蓋層以復(fù)數(shù)個(gè)區(qū)段的形式沿所述陽(yáng)極的周邊延伸，這些區(qū) 段沿縱向彼此間隔距離。該覆蓋層的各區(qū)段分別對(duì)應(yīng)一個(gè)發(fā)射中心，即，每個(gè)電子源的電子 束所產(chǎn)生的焦點(diǎn)軌跡分別位于一個(gè)區(qū)段上。一般而言，所述覆蓋層的陽(yáng)極材料的價(jià)格高于 可用于陽(yáng)極基體的材料的價(jià)格。據(jù)此，本發(fā)明提出一種針對(duì)覆蓋層陽(yáng)極材料的經(jīng)濟(jì)節(jié)約型 方案。通過(guò)將這些優(yōu)選呈環(huán)形的區(qū)段安裝到所述基體上或所述基體內(nèi)，僅需使用足以產(chǎn)生期望X射線發(fā)射的陽(yáng)極材料就可以了。對(duì)基體材料的要求與對(duì)傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極的要求類似。 通常要求基體材料具有高熱容性和良好的導(dǎo)熱性，以便可靠地散發(fā)輸入陽(yáng)極材料的熱量。 而陽(yáng)極材料則主要根據(jù)所需要的X射線發(fā)射來(lái)加以選擇。為了能夠達(dá)到高的X射線發(fā)射功 率，所述陽(yáng)極材料通常具有高的熔化溫度。根據(jù)所述X射線源的應(yīng)用方式，通常需要采用不同的波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍作為X射線 發(fā)射。一般通過(guò)更換陽(yáng)極材料來(lái)改變X射線的發(fā)射。為此，傳統(tǒng)X射線設(shè)備更多的是采取 更換整個(gè)X射線源這一極其復(fù)雜的措施。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，采用按本發(fā)明的X射 線源就不必再進(jìn)行這種改裝，因?yàn)檫@種射線源本身就包含兩種不同的陽(yáng)極材料，它們分別 用于實(shí)現(xiàn)兩種不同的X射線發(fā)射。這種X射線源具有一個(gè)帶一種覆蓋層的陽(yáng)極，所述覆蓋 層分成復(fù)數(shù)個(gè)分屬第一區(qū)段組和第二區(qū)段組的區(qū)段。第一區(qū)段組的每個(gè)區(qū)段均與第二區(qū)段 組中的一個(gè)相應(yīng)區(qū)段沿縱向成對(duì)并排布置。第一區(qū)段組的區(qū)段和第二區(qū)段組的區(qū)段具有不 同的材料成分。即所述區(qū)段成對(duì)布置在陽(yáng)極上，其中，每個(gè)區(qū)段對(duì)均由第一區(qū)段組的一個(gè) 區(qū)段與第二區(qū)段組的一個(gè)區(qū)段組合而成。這些區(qū)段以分屬不同區(qū)段組的區(qū)段直接相鄰的方 式進(jìn)行布置。采用上述實(shí)施例的X射線源可對(duì)兩種不同材料的X射線發(fā)射加以利用，而不必更 換對(duì)X射線源本身。根據(jù)所需要的X射線發(fā)射，將電子束相應(yīng)選擇性地對(duì)準(zhǔn)第一區(qū)段組的 區(qū)段或第二區(qū)段組的區(qū)段。既可通過(guò)移動(dòng)所述電子束也可通過(guò)移動(dòng)所述陽(yáng)極來(lái)轉(zhuǎn)換所述陽(yáng)極材料。由于任一 區(qū)段對(duì)的區(qū)段均沿縱向彼此間隔開(kāi)布置，因此上述移動(dòng)也是沿縱向進(jìn)行。根據(jù)另一實(shí)施例，所述電子源中的至少一個(gè)電子源如此設(shè)計(jì)，使得該電子源所發(fā) 射的電子以某個(gè)方向擊中陽(yáng)極表面，這個(gè)方向與所述陽(yáng)極在這些電子的撞擊點(diǎn)上的表面法 線不一致。換言之，如果從一個(gè)包含陽(yáng)極旋轉(zhuǎn)軸且基本上垂直于電子束輻射方向的平面觀 察，那么該電子源所發(fā)射的電子束是在陽(yáng)極邊緣和陽(yáng)極旋轉(zhuǎn)軸之間的區(qū)域內(nèi)擊中陽(yáng)極。通 過(guò)在這樣一個(gè)非中心區(qū)域內(nèi)激發(fā)陽(yáng)極材料，可以使所產(chǎn)生的X射線以較短路徑穿過(guò)陽(yáng)極材 料，從而有利地使X射線僅受到輕微衰減。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，為了更有效地激發(fā)所述陽(yáng)極材料，所述至少一個(gè)電子 源經(jīng)設(shè)計(jì)使所述電子以一個(gè)至少基本上垂直于該陽(yáng)極縱向的方向擊中該陽(yáng)極。為了改變所述X射線源的發(fā)射特征，需要使電子束在陽(yáng)極表面形成的焦斑大小 具有可調(diào)性。有鑒于此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，至少一個(gè)電子源和所述陽(yáng)極可以某 種方式相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使得被發(fā)射的電子擊中陽(yáng)極表面時(shí)的方向在一個(gè)橫向上具有可調(diào)性 (verstellbar)，該橫向既垂直于所述縱向也垂直于所述電子的方向。根據(jù)本發(fā)明的一種替 代實(shí)施方案，所述至少一個(gè)電子源設(shè)計(jì)為可相對(duì)于所述陽(yáng)極沿一橫向移動(dòng)(verstellbar)。根據(jù)上述兩種實(shí)施方案，通過(guò)調(diào)節(jié)所述電子束和/或移動(dòng)所述陽(yáng)極可以改變焦斑 大小。焦斑的大小對(duì)X射線源所能達(dá)到的物理空間分辨率有直接影響。特別小的焦斑具有 較高的物理空間分辨率，但其缺點(diǎn)在于，陽(yáng)極受到的熱負(fù)荷極高。大焦斑雖能減輕陽(yáng)極的熱 負(fù)荷，卻降低了物理空間分辨率。通過(guò)本發(fā)明的方案，使用者可自由改變焦斑大小，舉例而 言，如果所需的X射線功率較低，使用者就可調(diào)低焦斑大小來(lái)提高空間分辨率。反之，如果 需要使用特別高的X射線發(fā)射功率，此時(shí)空間分辨率降為次要目標(biāo)，使用者就可通過(guò)增大 焦斑大小來(lái)防止X射線源熱過(guò)載。
在X射線設(shè)備方面，本發(fā)明通過(guò)一種具有權(quán)利要求14所述特征的X射線設(shè)備來(lái)達(dá) 成上述目。本發(fā)明的X射線設(shè)備具有一個(gè)根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的X射線源。所述X 射線設(shè)備從復(fù)數(shù)個(gè)不同的照射方向?qū)σ粋€(gè)待檢對(duì)象進(jìn)行照射，其中，所述照射方向分別對(duì) 應(yīng)于所述X射線源的一個(gè)發(fā)射中心。上述X射線源適用于產(chǎn)生較高的發(fā)射功率，因此，本發(fā) 明的X射線設(shè)備可以在保持高分辨率、同時(shí)又使用靜止式X射線管的情況下實(shí)現(xiàn)較短的曝 光時(shí)間。本發(fā)明的X射線源和X射線設(shè)備的其他有利設(shè)計(jì)方案由上文未提及的從屬權(quán)利要 求給出。


下面借助附圖所示的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，其中圖1和圖2各為一個(gè)X射線源的縱向剖面圖；圖3為圖1所示X射線源的橫截面圖；圖4為所述X射線源的陽(yáng)極的橫截面圖；以及圖5為一臺(tái)乳房X射線攝影設(shè)備。
具體實(shí)施例方式圖1是一種X射線源2，舉例而言，該X射線源可在乳房X射線攝影設(shè)備中用于產(chǎn) 生斷層合成圖像數(shù)據(jù)集。X射線源2也可以相同方式應(yīng)用于需要從復(fù)數(shù)個(gè)不同方向照射待 檢對(duì)象的其他X射線設(shè)備。X射線源2包括復(fù)數(shù)個(gè)在X射線源2的縱向3上并排布置的電 子源I至4n。電子源I至4n各包括一個(gè)基于碳納米管的陰極，但也可以相同方式采用傳 統(tǒng)的熱陰極。為清楚起見(jiàn)，這里未對(duì)射束成形組件(例如維納爾圓柱(Wehneltzylinder)) 進(jìn)行圖示?？梢詫?duì)在縱向3上并排布置成一陣列的電子源I至4n實(shí)施單獨(dú)控制，以便其單 獨(dú)或成組發(fā)射電子束6” . k，所述電子束對(duì)準(zhǔn)在X射線源2工作期間不斷旋轉(zhuǎn)的陽(yáng)極8的 表面。大致呈圓柱形的陽(yáng)極8通過(guò)軸9以可圍繞軸線A旋轉(zhuǎn)的方式固定在X射線源2的外 殼10內(nèi)。陽(yáng)極8是一個(gè)由一種基體12和一種覆蓋層構(gòu)成的復(fù)合陽(yáng)極，該覆蓋層由復(fù)數(shù)個(gè)在 縱向3上彼此間隔開(kāi)的區(qū)段H1至14n構(gòu)成。每個(gè)電子源I至4n各對(duì)應(yīng)于一個(gè)位于其對(duì)面 的區(qū)段H1至14n。S卩，電子源I所發(fā)射的電子束對(duì)準(zhǔn)區(qū)段Hi。區(qū)段H1至14n的材料決定了 X射線源2的X射線發(fā)射方式。在圖1所示的實(shí)施 例中，覆蓋層的區(qū)段H1至14n由鉬構(gòu)成。這個(gè)X射線源2適用于按照電子源I至4n和區(qū)段H1至14n的數(shù)量同時(shí)或先后發(fā) 射相應(yīng)的η個(gè)X射線束。這通過(guò)對(duì)電子源‘至宄實(shí)施相應(yīng)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。與區(qū)段^工至丄宄 相對(duì)應(yīng)，電子擊中區(qū)段H1至14η后所產(chǎn)生的發(fā)射中心也是在縱向3上彼此間隔距離。通過(guò) 上述方式，X射線源2就可在不同方向上發(fā)射X射線束。由于陽(yáng)極8在X射線源2工作期 間圍繞軸線A旋轉(zhuǎn)，這就在陽(yáng)極8的周向上沿區(qū)段14工至14 形成一個(gè)被相關(guān)電子束6工至 k加熱的焦點(diǎn)軌跡。優(yōu)選使區(qū)段H1至14 的寬度基本等于這個(gè)焦點(diǎn)軌跡的寬度。輸入陽(yáng) 極8的熱量主要以輻射形式重新得到釋放。但也可以在陽(yáng)極8內(nèi)部貫穿設(shè)置冷卻通道，由此可通過(guò)一種冷卻媒介對(duì)所述陽(yáng)極實(shí)施主動(dòng)冷卻，例如可通過(guò)陽(yáng)極8的軸9來(lái)輸送這種冷 卻媒介?；w12和區(qū)段H1至14n由不同材料制成。區(qū)段H1至14n的材料決定了 X射線 源2的X射線發(fā)射方式，基體12則主要用于散發(fā)由電子束至、輸入?yún)^(qū)段H1至14n的熱 量?；谶@個(gè)原因，區(qū)段H1至14 嵌入基體12的表面，所述基體由石墨制成，因石墨具備 良好的導(dǎo)熱性。占據(jù)基體12部分側(cè)面的區(qū)段H1至14n沿基體12的周邊延伸且優(yōu)選設(shè)計(jì) 成條形或環(huán)形。X射線源2的發(fā)射取決于所述區(qū)段的材料，該材料具有與傳統(tǒng)X射線源的陽(yáng)極材料 相同的功能和作用。因此，區(qū)段H1至14n的材料也稱作陽(yáng)極材料。圖2是另一種X射線源2，其具有兩種不同的陽(yáng)極材料。該X射線源2適用于輸出 兩種不同的X射線譜(一般稱作兩種不同的X射線發(fā)射)。陽(yáng)極8包括區(qū)段14la、llb至14na、14nb，這些區(qū)段分成兩個(gè)分別用a和b表示的區(qū) 段組。區(qū)段組a的區(qū)段14la至14na由鉬構(gòu)成，區(qū)段組b的區(qū)段至14nb由鎢構(gòu)成。區(qū)段 ^^^讓至^吣丨‘成對(duì)組合，每?jī)蓚€(gè)區(qū)段14ia、llb對(duì)應(yīng)于一個(gè)電子源4”為了產(chǎn)生不同的X射線發(fā)射，借助多個(gè)偏轉(zhuǎn)線圈16選擇性地使X射線源4i所發(fā) 射的電子束6i作為電子束6ia對(duì)準(zhǔn)鉬制區(qū)段14ia或者作為電子束6ib對(duì)準(zhǔn)鎢制區(qū)段14ib。這 樣就可使所有電子源I至4n的電子束G1至k要么對(duì)準(zhǔn)鉬制區(qū)段14la至14na，要么對(duì)準(zhǔn)鎢 制區(qū)段14lb至14nb。這是一種X射線源2整體轉(zhuǎn)換X射線發(fā)射的情況。但也可以針對(duì)性地 只轉(zhuǎn)換I至4n中的個(gè)別電子源，這就產(chǎn)生了一種具有混合發(fā)射特征的X射線源2。如上所述，可以利用偏轉(zhuǎn)線圈16使電子束至k發(fā)生偏轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)X射線源2的 X射線發(fā)射轉(zhuǎn)換。作為替代方案，也可以使陽(yáng)極8在縱向3上移動(dòng)一定距離，從而使電子束 B1至6n(例如)擊中鎢制區(qū)段14lb至14nb，而不是原先的鉬制區(qū)段14la至14na。圖3是圖1所示X射線源2沿III-III剖切面的橫截面圖。電子源4n發(fā)射的電 子束k在區(qū)段14n區(qū)域內(nèi)擊中陽(yáng)極8，其中陽(yáng)極8在外殼10內(nèi)部圍繞軸線A旋轉(zhuǎn)。由于電 子轟擊，于是在區(qū)段14n的陽(yáng)極材料內(nèi)部產(chǎn)生一個(gè)發(fā)射中心18n。這個(gè)發(fā)射中心一般也稱作 “焦斑”。發(fā)射中心1 所發(fā)出的X射線20 離開(kāi)區(qū)段14n的材料且受到窗口 2 的限制。除 圖3所示的窗口 2 外，還可通過(guò)其他光學(xué)組件(例如準(zhǔn)直柵格，未圖示)來(lái)限制發(fā)射中心 18n所發(fā)出的X射線20n?？梢酝ㄟ^(guò)沿橫向M移動(dòng)電子源4n來(lái)改變X射線源2的發(fā)射特征， 橫向M基本上垂直于軸線A或圖3未示出的縱向3。此外，橫向M還基本上垂直于電子源 4 所發(fā)射的電子束^的方向。圖4為圖3所示X射線源2的細(xì)節(jié)示意圖，其中既示意了電子源4n如圖3所示的 位置，也示意了電子源4n沿橫向M移動(dòng)后的位置，此時(shí)，該電子源表示為4/。由于這一 移動(dòng)，電子束t以另一角度擊中陽(yáng)極8的表面，此時(shí)，該電子束表示為。下面以陽(yáng)極8的表面法線N或N'為參照，對(duì)電子源4n移動(dòng)前的電子束^和移動(dòng) 后的電子束的照射方向進(jìn)行觀察。電子源沿橫向M移動(dòng)后，電子束在更接近陽(yáng)極 旋轉(zhuǎn)軸線A的區(qū)域內(nèi)擊中陽(yáng)極8的表面。移動(dòng)前電子束k的照射方向與表面法線N之間 的角度大于移動(dòng)后電子束與表面法線N'之間的角度。電子束^的移動(dòng)引起發(fā)射中心 或焦斑18n的位置變化。如果電子束￠5/在軸線附近擊中陽(yáng)極8的表面，S卩，電子束的撞擊(Auftreffrichtung)方向與陽(yáng)極8的表面法線N'之間的角度小，就會(huì)形成小(kurzer)焦 斑18/。反之，如果電子束^在遠(yuǎn)離軸線的位置上擊中陽(yáng)極8，即，該電子束的撞擊方向與 表面法線N之間的角度大，就會(huì)形成沿陽(yáng)極8的周向拉長(zhǎng)的焦斑18n。小焦斑18n'能實(shí)現(xiàn) 較高的物理空間分辨率，但同時(shí)會(huì)增加陽(yáng)極材料即區(qū)段14n的熱負(fù)荷。大焦斑18 則可以使 電子束k在陽(yáng)極材料中受到制動(dòng)的電子的熱能分布到陽(yáng)極8的更大體積中去。這是以降 低物理空間分辨率為代價(jià)來(lái)減輕陽(yáng)極8的熱負(fù)荷。也可通過(guò)以下方式來(lái)說(shuō)明電子束k、6n‘沿橫向M的移動(dòng)弓丨入一個(gè)只是為了方 便理解的平面E，該平面E包含旋轉(zhuǎn)軸線A且基本上垂直于電子束^、6/定向。延長(zhǎng)電子 束、』/的方向至平面E，由此產(chǎn)生撞擊點(diǎn)(Auftreffpunkte)沈、26'。處于平面E中的 撞擊點(diǎn)沈、26'總是位于陽(yáng)極8的外緣與其軸線A之間。當(dāng)電子源沿橫向M移動(dòng)時(shí)，撞擊 點(diǎn)沈、26'選擇性地進(jìn)入陽(yáng)極8的近軸區(qū)域或者進(jìn)入靠近陽(yáng)極邊緣的區(qū)域。X射線源2可應(yīng)用于需要從不同方向照射待檢對(duì)象的X射線設(shè)備。在醫(yī)療技術(shù)領(lǐng) 域，這類設(shè)備例如有乳房X射線攝影設(shè)備、計(jì)算機(jī)斷層攝影設(shè)備(CT機(jī))或旋轉(zhuǎn)血管造影 設(shè)備。下面借助圖5所示的乳房X射線攝影設(shè)備觀對(duì)X射線源2的使用進(jìn)行說(shuō)明。該 乳房X射線攝影設(shè)備具有一個(gè)如圖1所示的X射線源2。如圖所示，X射線源2包括復(fù)數(shù)個(gè) 沿X射線源2的縱向3延伸的X射線發(fā)射體至^n。每個(gè)X射線發(fā)射體29n均包 括至少一個(gè)電子源4和陽(yáng)極8上對(duì)應(yīng)于該電子源的區(qū)段14。通過(guò)激發(fā)X射線源2的不同X 射線發(fā)射體至29 進(jìn)行發(fā)射，可從不同照射方向36i至3 對(duì)胸部34進(jìn)行照射，其中胸 部34位于檢測(cè)器30和加壓固位板32之間。為此需要按時(shí)間順序依次激發(fā)各X射線發(fā)射 體至29n進(jìn)行發(fā)射。舉例而言，如果激發(fā)發(fā)射中心進(jìn)行發(fā)射，胸部34就會(huì)受到來(lái)自 于方向36i的照射。如果激發(fā)發(fā)射中心29 進(jìn)行發(fā)射，胸部34就會(huì)受到來(lái)自于方向3 的 照射。圖5所示的乳房X射線攝影設(shè)備觀適用于獲取斷層合成圖像數(shù)據(jù)集。參考符號(hào)表2 X射線源3 縱向4^ . 4n,4n'、4i 電子源6^ . 6n,6n'、6i、6la.』na、6ia、6lb. . 6nb、6ib 電子束8 陽(yáng)極9 軸10 夕卜殼12 基體H1. · 14η、14”14 3· · 14na、14ia、14lb. · 14nb、14ib 區(qū)段16 偏轉(zhuǎn)線圈18” . 18n 發(fā)射中心20n、20n' X 射線22n 窗口24 橫向26,26'撞擊點(diǎn)
28乳房X射線攝影設(shè)備29”.29η,29, X射線發(fā)射體30檢測(cè)器32加壓固位板34胸部36” .31、36^照射方向A軸線E平面N、N'表面法線
權(quán)利要求
1.一種X射線源(2)，包括一種共用陽(yáng)極(8)和復(fù)數(shù)個(gè)在一縱向(3)上彼此間隔開(kāi)的 電子源(4” 4n)，所述共用陽(yáng)極⑶布置在所述電子源對(duì)面且同樣沿所述縱向(3)延伸，其 中，由所述電子源(1..4J發(fā)射的電子在沿所述縱向(3)彼此間隔開(kāi)的復(fù)數(shù)個(gè)位置上擊中 所述陽(yáng)極(8)，以便產(chǎn)生分別對(duì)應(yīng)于每個(gè)電子源(4” · 4n)的分離發(fā)射中心(IS1. · 18n)，其中， 所述陽(yáng)極(8)能圍繞一沿所述縱向(3)定向的軸線(A)旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線源(2)，其中，所述陽(yáng)極(8)是一種旋轉(zhuǎn)體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的X射線源(2)，所述X射線源的可旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極(8)是一種 復(fù)合陽(yáng)極，所述復(fù)合陽(yáng)極由一種基體(12)和一種用作陽(yáng)極材料的覆蓋層構(gòu)成，其中，所述 基體(12)和所述覆蓋層具有不同的材料成分。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的X射線源(2)，其中，所述覆蓋層嵌入所述陽(yáng)極(8)的基體 (12)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的X射線源(2)，其中，所述覆蓋層細(xì)分成復(fù)數(shù)個(gè)沿所述陽(yáng) 極⑶的周邊延伸的區(qū)段(H1.. 14n)，這些區(qū)段在所述縱向(3)上彼此間隔距離。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的X射線源(2)，其中，所述覆蓋層再分成復(fù)數(shù)個(gè)屬于一第一區(qū) 段組的區(qū)段(14la. . 14na)和復(fù)數(shù)個(gè)屬于一第二區(qū)段組的區(qū)段(14lb. . 14nb)，其中，所述第一區(qū) 段組的每個(gè)區(qū)段(14ia)均與所述第二區(qū)段組中的一個(gè)相應(yīng)區(qū)段(14ib)沿所述縱向(3)成對(duì) 并排布置，其中，所述第一區(qū)段組的區(qū)段(14la. . 14J和所述第二區(qū)段組的區(qū)段(14lb. . 14nb) 具有不同的材料成分。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的X射線源(2)，其中，所述第一區(qū)段組的區(qū)段(14la..14na)主 要由鉬構(gòu)成，所述第二區(qū)段組的區(qū)段(14lb.. 14nb)主要由鎢構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求3至7中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的X射線源(2)，其中，所述陽(yáng)極(8)的 基體(12)主要由石墨構(gòu)成。
9.根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的X射線源(2)，其中，所述陽(yáng)極(8)為圓柱形，且至 少一個(gè)電子源(4i..4n)經(jīng)設(shè)計(jì)使得由其發(fā)射的電子在一個(gè)方向擊中所述陽(yáng)極(8)的表面， 該方向與這些電子的撞擊點(diǎn)上的表面法線(N)的方向不同。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的X射線源(2)，其中，所述電子源(4i..4n)經(jīng)設(shè)計(jì)使得所述 復(fù)數(shù)個(gè)電子在一個(gè)方向擊中所述陽(yáng)極(8)，該方向至少基本垂直于所述縱向(3)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的X射線源(2)，其中，所述至少一個(gè)電子源(4i..4n)和所述 陽(yáng)極(8)能相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以使所述電子擊中所述陽(yáng)極(8)表面時(shí)的方向在一橫向(24)上具有 可調(diào)性，該橫向(24)既垂直于所述縱向(3)也垂直于這些電子的方向。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的X射線源(2)，其中，所述至少一個(gè)電子源(4i..4n)能相對(duì) 于所述陽(yáng)極(8)沿所述橫向(24)移動(dòng)。
13.根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的X射線源(2)，其中，至少一個(gè)電子源(4i..4n)包 括一種基于碳納米管的陰極。
14.一種用于獲取斷層合成圖像數(shù)據(jù)集的乳房X射線攝影設(shè)備(28)，所述乳房X射線 攝影設(shè)備具有一種根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的X射線源(2)。
15.一種X射線設(shè)備(28)，其具有一種根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的X射線源 (2)，其中，從復(fù)數(shù)個(gè)不同方向(36i..36n)對(duì)一個(gè)待檢對(duì)象進(jìn)行照射，其中，所述照射方向 (36” · 36n)分別對(duì)應(yīng)于所述X射線源(2)的一個(gè)發(fā)射中心(IS1. · 18n)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種X射線源(2)，其包括一種共用陽(yáng)極(8)和復(fù)數(shù)個(gè)在一縱向(3)上彼此間隔開(kāi)的電子源(41..4n)，所述共用陽(yáng)極(8)布置在所述電子源對(duì)面且同樣沿所述縱向(3)延伸。由所述電子源(41..4n)發(fā)射的電子沿所述縱向(3)彼此間隔開(kāi)的復(fù)數(shù)個(gè)位置上擊中所述陽(yáng)極(8)，以便產(chǎn)生復(fù)數(shù)個(gè)分離的發(fā)射中心(181..18n)。所述陽(yáng)極(8)可圍繞一沿所述縱向(3)定向的軸線(A)旋轉(zhuǎn)。
文檔編號(hào)H01J35/10GK102099888SQ200980127866
公開(kāi)日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2009年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月15日
發(fā)明者威廉·漢克, 托馬斯·默特爾邁爾 申請(qǐng)人:西門子公司