專利名稱：用于電子束的磁控制的設備和方法
技術領域：
一般來說，本發(fā)明的實施例涉及診斷成像，更具體來說，涉及用于磁控制電子束 (e-beam)的設備和方法。
背景技術：
χ射線系統(tǒng)通常包括χ射線管、檢測器以及用于χ射線管和檢測器的支承結構。在操作中，成像臺架位于X射線管與檢測器之間，在成像臺架上定位對象。X射線管通常向對象發(fā)出諸如X射線之類的輻射。輻射通常經(jīng)過成像臺架上的對象并照射到檢測器上。當輻射通過對象時，對象的內(nèi)部結構引起在檢測器接收的輻射的空間變化。然后，檢測器發(fā)射所接收的數(shù)據(jù)，并且系統(tǒng)將輻射變化轉換為圖像，這可用于評估對象的內(nèi)部結構。本領域的技術人員會知道，對象可包括但不限于醫(yī)療成像過程中的患者以及例如X射線掃描儀或計算機斷層掃描(CT)包裹掃描儀中的包裹中的無生命對象。χ射線管包括旋轉陽極結構，用于分配在焦斑產(chǎn)生的熱量。陽極通常通過感應電動機來旋轉，感應電動機具有內(nèi)置于支承盤形陽極靶的懸軸中的鼓形轉子以及帶有圍繞X射線管的伸長頸的銅繞組的鐵定子結構。旋轉陽極組件的轉子由定子驅動。χ射線管陰極提供電子束，電子束使用施加于陰極到陽極的真空間隙上的高電壓來加速，從而在與陽極碰撞時產(chǎn)生X射線。電子束撞擊陽極的區(qū)域往往稱作焦斑。通常，陰極包括定位在杯內(nèi)的一個或多個圓柱的或扁平的燈絲，用于提供電子束以創(chuàng)建例如高功率大焦斑或者高分辨率小焦斑?？稍O計成像應用，包括根據(jù)應用來選擇具有特定形狀的小或大焦斑。通常，電阻發(fā)射器或燈絲定位在陰極杯內(nèi)，并且電流流經(jīng)其中，因而引起發(fā)射器溫度增加，并且在處于真空中時發(fā)射電子。發(fā)射器或燈絲的形狀影響焦斑。為了實現(xiàn)預期焦斑形狀，可考慮燈絲的形狀來設計陰極。但是，通常沒有為圖像質(zhì)量或者為焦斑熱加載優(yōu)化燈絲的形狀。由于制造和可靠性原因，常規(guī)燈絲主要成形為盤繞的或螺旋狀的鎢絲。備選設計選項可包括諸如盤繞D形燈絲之類的替換設計剖面。因此，當考慮電阻材料作為發(fā)射器源時，用于從發(fā)射器形成電子束的設計選項的范圍可能受燈絲形狀限制。電子束(e-beam)擺動常常用于增強圖像質(zhì)量。通常，擺動使用靜電e-beam偏轉來實現(xiàn)。但是，更高的圖像質(zhì)量能夠通過使用磁偏轉來實現(xiàn)。經(jīng)由磁偏轉的擺動可通過確保電子束在停留于預期位置而沒有漂移的同時從一個位置通常盡快移動到下一個位置，來實現(xiàn)高圖像質(zhì)量。但是，執(zhí)行磁擺動的已知系統(tǒng)使用往往包括笨重且昂貴的高電壓部分的復雜拓撲，并且沒有實現(xiàn)為增強圖像質(zhì)量所預期的快速穩(wěn)定的磁擺動。由于各X射線管不是一致地制造的，所以擺動可能對于不同的管有所不同。此外，對這類系統(tǒng)中的擺動的量值的調(diào)整難以控制。因此，希望開發(fā)克服上述缺點并且實現(xiàn)快速、穩(wěn)定并且可調(diào)的e-beam磁控制的用于磁偏轉的設備和方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施例針對用于磁控制電子束(e-beam)的設備和方法。因此，按照本發(fā)明的一個方面，一種用于χ射線產(chǎn)生系統(tǒng)的電子束操縱線圈的控制電路包括第一低壓源和第二低壓源?？刂齐娐愤€包括第一開關裝置，第一開關裝置與第一低壓源串聯(lián)耦合，并且配置成在處于閉合位置時與第一低壓源創(chuàng)建第一電流通路；以及第二開關裝置，第二開關裝置與第二低壓源串聯(lián)耦合，并且配置成在處于閉合位置時與第二低壓源創(chuàng)建第二電流通路。控制電路還包括電容器，電容器與電子束操縱線圈并聯(lián)耦合，并且沿第一和第二電流通路定位；以及電流源電路，電流源電路電耦合到電子束操縱線圈，并且構造成在第一和第二電流通路中產(chǎn)生偏移電流。按照本發(fā)明的另一個方面，一種用于驅動電子束操縱線圈的方法包括下列步驟 (A)閉合第一開關裝置，以便使第一極性的第一電流通過諧振電路并且通過第一能量存儲裝置沿第一電流通路流動，諧振電路包括電子束操縱線圈和諧振電容器；以及⑶在閉合第一開關裝置之后斷開第一開關裝置，從而發(fā)起諧振電路中的第一諧振循環(huán)。該方法還包括下列步驟(C)在已經(jīng)發(fā)起第一諧振循環(huán)之后閉合第二開關裝置，以便使第二極性的第二電流通過諧振電路并且通過第二能量存儲裝置沿第二電流通路流動；以及(D)控制電流源電路的開/關，以便引起第一電流的移位和第二電流的移位，使得移位的第一電流和移位的第二電流的平均值為非零的。按照本發(fā)明的另一個方面，CT系統(tǒng)包括掃描架，其中具有用于接納待掃描對象的開口 ；臺架，定位在可旋轉掃描架的開口內(nèi)，并且可移動通過開口 ；以及X射線管，耦合到可旋轉掃描架，并且配置成向靶發(fā)射電子流，該靶定位成將X射線束導向檢測器。CT系統(tǒng)還包括安裝在X射線管上并且定位成使電子流偏轉的偏轉線圈?？刂齐娐冯婑詈系狡D線圈?？刂齐娐钒ǖ谝坏蛪涸?，定制為提供第一極性的穩(wěn)態(tài)電流；以及第二低壓源，定制為提供與第一極性相反的第二極性的穩(wěn)態(tài)電流?？刂齐娐愤€包括第一開關，第一開關耦合到第一低壓源，并且配置成在第一開關閉合時與第一低壓源創(chuàng)建第一電流通路；以及第二開關，第二開關耦合到第二低壓源，并且配置成在第二開關閉合時與第二低壓源創(chuàng)建第二電流通路。諧振電容器與偏轉線圈并聯(lián)耦合，并且沿第一和第二電流通路定位。電流移位電路電耦合到偏轉線圈，并且配置成在第一和第二電流通路中注入電流偏移?？刂破麟婑詈系娇刂齐娐?，并且被編程為控制第一開關和第二開關的開/關。通過以下詳細描述和附圖，使其它各種特征和優(yōu)點顯而易見。


附圖示出當前考慮用于執(zhí)行本發(fā)明的優(yōu)選實施例。附圖中圖1是成像系統(tǒng)的繪畫視圖。圖2是圖1所示系統(tǒng)的示意框圖。圖3是按照本發(fā)明的一個實施例并且可與圖1所示成像系統(tǒng)配合使用的χ射線管組件的截面圖。圖4是按照本發(fā)明的一個實施例、結合理想電流源電路的諧振電路的電路圖。圖5是按照本發(fā)明的一個實施例、結合實際電流源電路的諧振電路的電路圖。
圖6是圖5的實際電流源電路的電路圖。圖7是按照本發(fā)明的另一個實施例、結合實際電流源電路的諧振電路的電路圖。圖8是圖7的實際電流源電路的電路圖。圖9是使用圖5-8的電路的負載中所形成的電流的示范圖表。圖10是圖7的諧振電路中可使用的備選實際電流源電路的電路圖。圖11是按照本發(fā)明的一個實施例、結合實際電流源電路的諧振電路的電路圖。圖12是圖11的實際電流源電路的電路圖。圖13是使用圖10-12的電路的負載中所形成的電流的示范圖表。圖14是按照本發(fā)明的一個實施例、結合雙向電流源電路的諧振電路的電路圖。圖15是圖14的雙向電流源電路的電路圖。圖16是使用圖14-15的電路的負載中所形成的電流的示范圖表。圖17是按照本發(fā)明的一個實施例的諧振電路的電路圖。圖18是按照本發(fā)明的另一個實施例的諧振電路的電路圖。圖19是按照本發(fā)明的一個實施例、與非侵入式包裹檢查系統(tǒng)配合使用的χ射線系統(tǒng)的繪畫視圖。圖20是按照本發(fā)明的另一個實施例的諧振電路的電路圖。
具體實施例方式針對64-切片計算機斷層掃描(CT)系統(tǒng)來描述本發(fā)明的實施例的操作環(huán)境。但是，本領域的技術人員會理解，本發(fā)明的實施例同樣可適合與其它多切片配置配合使用。此外，將針對X射線的檢測和轉換來描述本發(fā)明的實施例。但是，本領域的技術人員還會理解，本發(fā)明的實施例同樣可適用于其它高頻電磁能量的檢測和轉換。本發(fā)明的實施例將針對“第三代” CT掃描儀來描述，但是同樣可適用于其它CT系統(tǒng)、外科C臂系統(tǒng)和其它X射線斷層掃描系統(tǒng)，以及諸如X射線或乳房X射線照相系統(tǒng)之類的實現(xiàn)X射線管的許多其它醫(yī)療成像系統(tǒng)。圖1是按照本發(fā)明的實施例、設計成獲取原始圖像數(shù)據(jù)以及處理該圖像數(shù)據(jù)以供顯示和/或分析的成像系統(tǒng)10的一個實施例的框圖。本領域的技術人員會理解，本發(fā)明的實施例可適用于諸如X射線或乳房X射線照相系統(tǒng)之類的實現(xiàn)X射線管的許多醫(yī)療成像系統(tǒng)。諸如計算機斷層掃描系統(tǒng)和數(shù)字放射線照相系統(tǒng)之類的獲取體積的三維圖像數(shù)據(jù)的其它成像系統(tǒng)也獲益于本發(fā)明的實施例。對χ射線系統(tǒng)10的以下論述只是一種這類實現(xiàn)的示例，而不是要在醫(yī)療器械方面進行限制。參照圖1，計算機斷層掃描(CT)成像系統(tǒng)10被示為包括代表“第三代” CT掃描儀的掃描架12。掃描架12具有χ射線管組件或χ射線源組件14，它向掃描架12的相對側的檢測器組件或準直儀16投射χ射線的錐形束?，F(xiàn)在參照圖2，檢測器組件16由多個檢測器 18和數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)(DAQ 20構成。多個檢測器18感測經(jīng)過內(nèi)科病人M的所投射χ射線 22，并且DAS 20將數(shù)據(jù)轉換成數(shù)字信號以供后續(xù)處理。各檢測器18產(chǎn)生模擬電信號，該信號表示照射χ射線束以及當它經(jīng)過患者M時由此產(chǎn)生的衰減射束的強度。在獲取χ射線投影數(shù)據(jù)的掃描期間，掃描架12和其上安裝的部件繞旋轉中心沈旋轉。掃描架12的旋轉和χ射線源組件14的操作由CT系統(tǒng)10的控制機構28來管理?？刂茩C構觀包括x射線控制器30，它向χ射線源組件14提供電力和定時信號；以及掃描架電動機控制器32，它控制掃描架12的轉速和位置。圖像重構器34從DAS 20接收經(jīng)過抽樣和數(shù)字化的χ射線數(shù)據(jù)，并且執(zhí)行高速重構。重構圖像作為輸入施加到計算機36，計算機36將圖像存儲在大容量存儲裝置38中。計算機36還具有存儲在其中的與電子束定位和磁場控制對應的軟件，下面詳細描述。計算機36還經(jīng)由控制臺40接收來自操作員的命令和掃描參數(shù)，控制臺40具有諸如鍵盤、鼠標、語音激活控制器或者任何其它適當?shù)妮斎朐O備之類的某種形式的操作員接口。關聯(lián)的顯示器42允許操作員觀看來自計算機36的重構圖像和其它數(shù)據(jù)。操作員提供的命令和參數(shù)由計算機36用于向DAS 20,χ射線控制器30和掃描架電動機控制器32提供控制信號和信息。另外，計算機36操作臺架電動機控制器44，臺架電動機控制器44控制電動臺架46以定位患者M和掃描架12。具體來說，臺架46使患者M移動從而整個地或部分地通過圖1的掃描架開口 48。圖3示出按照本發(fā)明的一個實施例的χ射線管組件14的截面圖。χ射線管組件14 包括其中包含真空室或框架52的χ射線管50，真空室或框架52具有定位在其中的陰極組件M和靶或旋轉陽極56。陰極組件M由多個分開的元件組成，包括陰極杯(未示出)，陰極杯支承燈絲(未示出)，并且用作把從加熱燈絲發(fā)射的電子束58聚焦到靶56的表面60 的靜電透鏡。偏轉線圈62安裝在χ射線管組件14中靠近電子束58的通路的位置。按照一個實施例，偏轉線圈62卷繞成螺線管，并且定位在真空室52上方和周圍，使得所創(chuàng)建的磁場處于電子束58的通路中。偏轉線圈62產(chǎn)生作用于電子束58的磁場，使電子束58偏轉并且在一對焦斑或位置64、66之間移動。電子束58的移動方向由通過偏轉線圈62的電流的方向來確定，偏轉線圈62經(jīng)由耦合到偏轉線圈62的控制電路68來控制，這會針對圖3-4 更詳細地描述。圖4示出用于χ射線管組件的控制電路70，例如圖3的χ射線管組件14中設置的控制電路68?？刂齐娐?0包括第一低壓源或電源72和第二低壓源或電源74?？刂齐娐?70還包括一對二極管76和78以及諧振電路80，諧振電路80包括與諸如例如圖3的偏轉線圈62之類的負載84并聯(lián)的諧振電容器82。在控制電路70中還設置可閉合以形成第一電流通路88的第一開關86以及可閉合以形成第二電流通路92的第二開關90。按照一個實施例，第一和第二低壓電源72、74被構造成提供大約RX I伏特的電壓，其中R表示控制電路和負載84的總寄生電阻，并且I表示提供給負載84的預期穩(wěn)態(tài)電流。但是，本領域的技術人員會知道，電壓源72、74可基于所施加電流的預期量值來選擇。按照各種實施例之一，電源72、74的量值可按照預期電流移位來獨立調(diào)整。在操作中，開關86、90選擇性地斷開和閉合，以便在線圈84中產(chǎn)生磁場以控制電子束的偏轉。最初，第一開關86閉合而第二開關90保持斷開，從而產(chǎn)生通過負載84的第一電流Ihigh。當?shù)谝婚_關86斷開時，諧振電容器82中存儲的能量開始放電。當諧振電容器82放電時，電壓和電流下降，并且諧振在諧振電容器82與負載84之間形成。在諧振循環(huán)期間，諧振電容器82恢復一些電荷。第二開關90基于預期電壓條件而閉合，例如當諧振電容器82兩端的電壓變?yōu)樨摰臅r閉合。在第二開關90閉合并且諧振電容器82兩端的電壓等于電壓電源74之后，諧振循環(huán)結束，從而產(chǎn)生通過負載84的第二電流IlOT。當?shù)诙_關88重新斷開時，諧振電容器82中存儲的能量開始放電，觸發(fā)第二諧振循環(huán)。在電壓變?yōu)檎闹螅谝婚_關86閉合，并且開/關循環(huán)重復。按照一個實施例，開/關時間固定在大約10微秒。開/關時間與諧振電容器82的值和負載84的電感相關。因此，控制電路70通過利用當電容器與偏轉線圈并聯(lián)連接時并且當一對開關被控制成在電壓和電流圖上的指定點斷開和閉合時觸發(fā)的諧振循環(huán)，使用低壓源來實現(xiàn)快速電流倒置(current inversion)。此外，控制電路70能夠以受控或最小化的電阻損耗來實現(xiàn)快速電流倒置。在電流倒置期間開/關損耗因諧振換向而是有限的，并且總傳導損耗是有限的，因為在控制電路中僅使用兩個開關。此外，在負載84中形成的電壓是非常正弦的， 從而引起低電磁干擾(EMI)。另外，線圈電流具有極少變化(例如小于1%)，這在數(shù)據(jù)收集期間產(chǎn)生非常穩(wěn)定的擺動和恒定的e-beam位置?？刂齐娐?0還包括理想電流源94，理想電流源94從點N 96到點0 98連接于負載84兩端。理想電流源94能夠在電流上引入正或負移位，因而增加或減小平均線圈(負載)電流。因此，理想電流源94的添加在操作期間將偏移IshiftW至負載電流。例如，假定第一低壓電源72經(jīng)過選擇，使得負載電流在開關86閉合時具有值Ihigh,并且第二低壓電源 74經(jīng)過選擇，使得負載電流在開關90閉合時具有值I1ot，理想電流源94將偏移電流注入電路，這在開關86閉合的時間期間將負載電流從Ihigh變?yōu)镮high+Ishift以及在開關90閉合的時間期間將負載電流從I1ot變?yōu)镮lM+Ishift。按照一個實施例，電流移位Ishift的絕對值可大于Ihigh或Ilmt的絕對值，從而在線圈84中產(chǎn)生全正或全負電流。例如，在電源72、74經(jīng)過選擇而使得Ihigh為4安培而Ilw為-4安培的一個實施例中，2安培的電流移位Ishift會分別在第一和第二電流通路88、92中產(chǎn)生6安培和-2安培電流。將理想電流源94添加到控制電路70具有多個優(yōu)點。第一，理想電流源94可在χ 射線管的初始安裝或維護期間用于校準目的。例如，理想電流源94可配置成使電流移位， 以便校正給定χ射線管中的偏移。另外，通過允許掃描參數(shù)的快速簡便調(diào)整，包含理想電流源94對整個成像系統(tǒng)添加可調(diào)整性要素。例如，只是通過改變掃描之間的電流移位量，同一 χ射線管可按照包括不同偏轉量值或聚焦變化的兩種連續(xù)掃描協(xié)議來操作。按照一個實施例，控制電路70的操作基于對諸如圖2的操作員控制臺40之類的操作員控制臺的輸入來確定。基于所執(zhí)行檢查的類型，加載到諸如圖2的計算機36之類的計算機的軟件確定電子束的預期焦斑位置，并且計算將電子束導向預期焦斑位置將要施加的磁場。諸如圖2的控制器32之類的控制器被編程為向控制電路70傳送開/關命令，以便產(chǎn)生預期磁場。現(xiàn)在參照圖5，按照一個備選實施例示出結合實際電流源電路102的控制電路 100。除了實際電流源電路102之外，控制電路100按照與電路70相似的方式來配置。因此，除了實際電流源電路102之外，控制電路100還包括一對電壓電源72和74、一對開關 86和90、一對二極管76和78以及與負載84并聯(lián)的諧振電容器82。如圖所示，實際電流源電路102從點N 96到點0 98連接于負載84兩端并且從點P1 104到點N 96連接于低壓電源72兩端。實際電流源電路102由低壓電源72供電，這會針對圖6詳細地描述。圖6中詳細示出實際電流源電路102。電路102是單向電路，因此，當按照圖5所示方式耦合時，僅在正方向(從點0 98到點N 96)產(chǎn)生電流移位。如圖所示，電路102包括二極管106、電感器108和如與控件112并聯(lián)設置的電阻器RsenseIlO之類的電流監(jiān)測裝置?？丶?12基于通過電阻器110的電流斷開和閉合開關114。本領域的技術人員會知道，圖6 僅示出單向電路的許多可能實現(xiàn)其中之一。共同參照圖5和圖6，當開關114閉合時，第一低壓電源72使電流流經(jīng)電感器108 和負載84并對電感器108充電。當開關114斷開時，電流繼續(xù)流經(jīng)電感器108和負載84， 從而使電流流經(jīng)電阻器110和二極管106。控件112經(jīng)由電阻器110來監(jiān)測或感測電流，并且當通過電感器108和電阻器110的電流下降到低于預期電流偏移而使得電阻器110兩端的電壓下降到低于閾值時，控件112發(fā)送閉合開關114的開/關命令以便對電感器108再充電。在一個實施例中，控件112使開關114閉合預定時間段，諸如例如5微秒。在那個時間段之后，開關114被斷開，并且控件112重新檢查電阻器110兩端的電壓。如果電壓沒有達到預期電平，則使開關114再次閉合預定時間段。這個過程重復進行，直到通過電阻器110 的電流使電阻器110兩端的電壓達到預期電平。因此，控件112操作開關114，以便近似保持線圈電流的穩(wěn)態(tài)移位。備選地，控件112可配置成測量定位在AP1 104與開關114之間的可選第二電阻器116(以虛線示出)兩端的電壓，以便確定斷開開關114以及因此停止對電感器108充電的時間。包含實際電流源電路102將正電流偏移加入通過線圈84的電流。 電流偏移的預期電平或閾值可由諸如計算機36 (圖1)之類的計算機來設置，或者例如可由操作員經(jīng)由控制臺40的用戶接口來設置。圖20示出包括代替電阻器作為電流監(jiān)測裝置的電流探頭117的實際電流源電路 102的一個備選實施例。本領域的技術人員會知道，電流探頭117可包括任何數(shù)量的電流監(jiān)測裝置，諸如例如磁探頭或者霍耳效應探頭。圖7示出按照本發(fā)明的另一個實施例、結合實際電流源電路120的控制電路118。 如圖所示，實際電流源電路120從點N 96到點0 98連接于負載84兩端。除了實際電流源電路120的組件之外，控制電路118包含與控制電路70相同的組件。現(xiàn)在參照圖8，詳細示出實際電流源電路120。與實際電流源電路102相似，實際電流源電路120包括阻塞二極管122、電感器124和控件126，控件126與電阻器
并聯(lián)連接并且配置成控制開關130。實際電流源電路120還包括獨立低壓電源132。因此， 實際電流源電路120由獨立電源132供電。控件1 按照與控件112(圖6)相似的方式操作，基于通過電阻器128的電流向開關130發(fā)送開/關命令。實際電流源電路102的操作在通過線圈84的電流中注入正移位。本領域的技術人員會知道，電流感測電阻器能夠由任何電流感測探頭取代。按照一個實施例，獨立電源132是具有與電源72、74的量值無關的量值的低電源。 將獨立電源132包含在電路120中將線圈電流中可注入的可能電流移位量增加到高于如以上針對圖5和圖6所述的單獨基于電源72可注入的量。因此，獨立電源132可基于設計規(guī)范來定制，以便提供任何預期的電流偏移量。圖9是按照本發(fā)明的實施例的負載84中可能的電流的示范圖表134。沒有流經(jīng)負載84的偏移電流的線圈電流在圖9中示為曲線136。如圖所示，交變線圈電流關于零對稱。 因此，曲線136的給定周期138中的平均電流近似為零。具有小于曲線136相對于零的量值的流經(jīng)負載84的正偏移電流的線圈電流在圖9中示為曲線140。如圖所示，正電流偏移具有使曲線136向上移位的效果，使得曲線140的周期138具有非零平均值。曲線140所示的電流偏移可由電路102(圖6)或電路120(圖8)產(chǎn)生。具有大于曲線136相對于零的量值的流經(jīng)負載84的正偏移電流的線圈電流在圖9中示為曲線142。如圖所示，負責曲線 142的電流偏移在任一個交變循環(huán)期間僅產(chǎn)生流經(jīng)負載84的正電流，使得最小電流和最大電流具有相同極性。曲線142所示的電流偏移可由電路120產(chǎn)生。圖10示出能夠作為實際電流源電路120(圖7和圖8)的替代電路結合到圖7的控制電路118中的實際電流源電路144。實際電流源電路144采用與電路120相似的組件來構成，并且包括阻塞二極管146、電感器148和電阻器150，電阻器150與向開關154發(fā)送信號的控件152并聯(lián)連接。實際電流源電路144還包括獨立低壓電源156。因此，實際電流源電路144由獨立電源156供電。二極管146定位在與二極管122(圖8)相反的方向，并且獨立電源156的極性與獨立電源132(圖8)的極性相反，因為電路120(圖8)中的電流 (即，從點N 96到點0 98)與電路144中的電流(即，從點0 98到點N 96)的方向相反。 因此，實際電流源電路144將負電流移位注入控制電路118(圖7)?，F(xiàn)在參照圖11，按照一個備選實施例示出結合注入負電流移位的單向實際電流源電路160的控制電路158?？刂齐娐?58按照與控制電路70 (圖4)相似的方式配置有諧振電容器82、負載84、電壓源72和74、二極管76和78以及開關86和90。實際電流源電路 160從點N 96到點0 98連接于負載84兩端，并且從點N 96到點P2 162連接于第二低壓電源74兩端。圖12詳細示出實際電流源電路160。與電路102(圖6)相似，實際電流源電路160 是單向電路，它包括二極管164、電感器166和電阻器168，電阻器168按照與針對電路102 所述的方式相似的方式連接到向開關172發(fā)送信號的控件170。但是，與使電流在正方向移位的電路102不同，實際電流源電路160產(chǎn)生負方向的電流偏移。因此，二極管164在與圖 6的二極管106相反的方向定位，以便允許電流從點0 98流到點N 96，并且阻塞相反方向的電流。參照圖13，示出示范圖表174，說明按照本發(fā)明的實施例的負載84中可能的電流。 沒有流經(jīng)負載的偏移電流的線圈電流示為曲線176。如圖所示，交變線圈電流關于零對稱。 具有小于曲線176相對于零的量值的流經(jīng)負載84的負偏移電流的線圈電流示為曲線178。 曲線176所示的電流偏移可由電路144(圖10)或電路160(圖12)產(chǎn)生。具有大于曲線176 相對于零的量值的流經(jīng)負載84的負偏移電流的線圈電流在曲線180上示出。如圖所示，負責曲線180的電流偏移在任一交變循環(huán)期間僅產(chǎn)生流經(jīng)負載84的負電流，使得最小電流和最大電流具有相同的極性。曲線180所示的電流偏移可由電路144產(chǎn)生。參照圖14，按照又一個實施例示出控制電路182?？刂齐娐?82包括一對電壓電源72和74、一對開關86和90、一對二極管76和78以及與負載84并聯(lián)的諧振電容器82， 與圖4相似。雙向電流源電路184也包含在控制電路182中，以便在通過負載84的電流中產(chǎn)生正和負電流移位。電流源電路184連接于點0 98并且在AP1 104和點P2 162連接于電壓電源72、74兩端。在圖15中提供雙向電流源電路184的電路圖。如圖所示，實際電流源電路184包括與第一開關188并聯(lián)的第一二極管186、與第二開關192并聯(lián)的第二二極管190、電阻器 194、電感器196和控件198，控件198連接于電阻器194兩端并且配置成控制第一和第二開關188、192的斷開和閉合。在操作中，控件198根據(jù)預期電流移位的符號來產(chǎn)生接通開關 188、192其中之一的信號。例如，對于預期正電流移位的應用，控件198按照與針對電流控
9制電路102(圖6)所述方式相似的方式來操作開關188。另一方面，對于預期負電流移位的應用，控件198監(jiān)測電阻器194，并且選擇性地斷開和閉合開關192，以便保持電感器196中的預期電荷。圖16包括從諸如電路184(圖14)之類的雙向電流源電路的操作產(chǎn)生的諸如圖14 的負載84之類的負載中可能的電流的示范圖表200。沒有流經(jīng)負載的偏移電流的線圈電流在曲線202中示出。雙向電路可被控制以使線圈電流在正方向或者在負方向移位。因此， 雙向電路可被控制以產(chǎn)生小于曲線202相對于零的量值的正電流偏移，如曲線204上所示， 或者產(chǎn)生量值近似等于曲線204相對于零的幅度的正電流，使得線圈電流完全為正的，如曲線206上所示。同樣，雙向電路可被控制以產(chǎn)生小于曲線202的幅度的負電路偏移，如曲線208上所示，或者產(chǎn)生使線圈電流在負方向移位的偏移電流，使得線圈電流完全為負的， 如曲線210上所示。圖17示出按照本發(fā)明的另一個實施例、用于χ射線管組件的控制電路212?？刂齐娐?12包括電壓源214，電壓源214將電源電壓提供給第一電容器或低壓電源216以及第二電容器或低壓電源218。阻塞二極管220定位在電壓源214與第一低壓源216之間， 以便防止電流逆流到電壓源214中?？刂齐娐?12還包括第一和第二二極管222、224以及諧振電路226，諧振電路2 包括與負載230并聯(lián)定位的諧振電容器228。在控制電路212 中還設置可閉合以形成第一電流通路234的第一開關232以及可閉合以形成第二電流通路 238的第二開關236?？刂齐娐?12還包括單向實際電流源電路M0，它配置成注入正電流偏移，與針對圖5和圖6所述的實際電流源電路102相似?，F(xiàn)在參照圖18，按照本發(fā)明的一個備選實施例示出控制電路對2?？刂齐娐穼? 包括第一電壓電源對4、阻塞二極管M6、第二電壓電源M8、電容器250、與線圈2M并聯(lián)的諧振電容器252、一對二極管256和258以及一對開關260和沈2。因此，控制電路242與圖17的控制電路212的不同之處在于，圖17的兩個串聯(lián)電容器216、218其中之一由低壓電源248取代?？刂齐娐?42還包括單向實際電流源電路沈4，它配置成注入正電流偏移， 與針對圖5和圖6所述的實際電流源電路102相似。雖然圖17和圖18被描述為包括注入正電流偏移的單向實際電流源電路，但是本領域的技術人員會知道，控制電路212和控制電路242可易于配置成包括注入負電流偏移的單向電路，與實際電流源電路120(圖7和圖8)、實際電流源電路160(圖11和圖12)或者實際電流源電路144(圖10)相似。備選地，例如，控制電路212、242可修改成包括能夠注入正和負電流偏移的雙向實際電流源電路，比如實際電流源電路184(圖14和圖15)。以上所述的本發(fā)明的實施例使用單個偏轉線圈和對應控制電路使電子束在兩個焦斑之間偏轉。本領域的技術人員易于理解，這種配置可用于使電子束相對于陽極沿預期方向在分隔了預期距離的兩個焦斑之間偏轉。例如，耦合到偏轉線圈的控制電路可配置成使電子束沿χ軸(即，在χ方向)在兩個點之間偏轉。按照本發(fā)明的另一個實施例，χ射線管組件可包括多個偏轉線圈，各偏轉線圈具有其自己的控制電路。在這種多偏轉線圈實施例中，兩個或更多偏轉線圈及其相應控制電路可配置成使電子束在多個方向偏轉。例如，第一偏轉線圈/控制電路組件可使電子束在第一方向(例如沿X軸)在兩個點之間偏轉，而第二偏轉線圈/控制電路組件可使電子束在第二方向(例如沿ζ軸)在兩個點之間偏轉。
本文所述的本發(fā)明的實施例還可在控制電路中用于采用聚焦線圈對電子束進行動態(tài)磁聚焦。當諸如例如在雙能量成像中，陰極與靶之間的加速電壓在兩個值之間迅速改變時，使用動態(tài)磁聚焦。當加速電壓迅速改變時，電子束理想地保持聚焦在靶上，而不改變焦斑的幾何特征。為了保持焦斑的幾何特征，在兩個值、即用于低電壓的值和用于高電壓的值之間調(diào)整聚焦磁場，并且從而調(diào)整通過聚焦線圈的電流?，F(xiàn)在參照圖19，包裹/行李檢查系統(tǒng)266包括可旋轉掃描架沈8，其中具有開口 270，包裹或各件行李可通過其中。可旋轉掃描架268容納高頻電磁能源272以及具有與圖2所示的那些檢測器相似的檢測器的檢測器組件274。還提供傳送系統(tǒng)276，傳送系統(tǒng) 276包括由結構280支承的傳送帶278，以便自動且連續(xù)地使包裹或各件行李282通過開口 270，以便進行掃描。對象觀2由傳送帶278饋送而通過開口 270，然后獲取成像數(shù)據(jù)，并且傳送帶278以受控且連續(xù)的方式從開口 270移出包裹觀2。因此，郵政檢查人員、行李處理人員和其它安全人員可以非侵入式地檢查包裹282的內(nèi)含物中是否有炸藥、刀、槍支、違禁
P AjV PF[寸 ο所公開的方法和設備的一個技術貢獻在于，它提供用于磁控制e-beam的計算機實現(xiàn)的設備和方法。因此，按照一個實施例，一種用于χ射線產(chǎn)生系統(tǒng)的電子束操縱線圈的控制電路包括第一低壓源和第二低壓源?？刂齐娐愤€包括第一開關裝置，所述第一開關裝置與第一低壓源串聯(lián)耦合，并且配置成在處于閉合位置時與第一低壓源創(chuàng)建第一電流通路；以及第二開關裝置，所述第二開關裝置與第二低壓源串聯(lián)耦合，并且配置成在處于閉合位置時與第二低壓源創(chuàng)建第二電流通路?？刂齐娐愤€包括電容器，所述電容器與電子束操縱線圈并聯(lián)耦合，并且沿第一和第二電流通路定位；以及電流源電路，所述電流源電路電耦合到電子束操縱線圈，并且構造成在第一和第二電流通路中產(chǎn)生偏移電流。按照另一個實施例，一種用于驅動電子束操縱線圈的方法包括下列步驟(A)閉合第一開關裝置，以便使第一極性的第一電流通過諧振電路并且通過第一能量存儲裝置沿第一電流通路流動，諧振電路包括電子束操縱線圈和諧振電容器；以及⑶在閉合第一開關裝置之后斷開第一開關裝置，從而發(fā)起諧振電路中的第一諧振循環(huán)。該方法還包括下列步驟(C)在已經(jīng)發(fā)起第一諧振循環(huán)之后閉合第二開關裝置，以便使第二極性的第二電流通過諧振電路并且通過第二能量存儲裝置沿第二電流通路流動；以及(D)控制電流源電路的開/關以引起第一電流的移位和第二電流的移位，使得移位的第一電流和移位的第二電流的平均值為非零的。按照又一個實施例，CT系統(tǒng)包括掃描架，其中具有用于接納待掃描對象的開口 ； 臺架，定位在可旋轉掃描架的開口內(nèi)，并且可移動通過開口 ；以及χ射線管，耦合到可旋轉掃描架，并且配置成向靶發(fā)射電子流，該靶定位成將χ射線束導向檢測器。CT系統(tǒng)還包括安裝在X射線管上并且定位成使電子流偏轉的偏轉線圈?？刂齐娐冯婑詈系狡D線圈?？刂齐娐钒ǘㄖ茷樘峁┑谝粯O性的穩(wěn)態(tài)電流的第一低壓源；以及定制為提供與第一極性相反的第二極性的穩(wěn)態(tài)電流的第二低壓源?？刂齐娐愤€包括第一開關，所述第一開關耦合到第一低壓源，并且配置成在第一開關閉合時與第一低壓源創(chuàng)建第一電流通路；以及第二開關，所述第二開關耦合到第二低壓源，并且配置成在第二開關閉合時與第二低壓源創(chuàng)建第二電流通路。諧振電容器與偏轉線圈并聯(lián)耦合，并且沿所述第一和第二電流通路定位。電流移位電路電耦合到偏轉線圈，并且配置成在第一和第二電流通路中注入電流偏移?？刂破麟婑詈系娇刂齐娐罚⑶冶痪幊虨榭刂频谝缓偷诙_關的開/關。
本書面描述使用示例來公開本發(fā)明，其中包括最佳模式，并且還使本領域的技術人員能夠實施本發(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何結合的方法。本發(fā)明的可專利范圍由權利要求來定義，并且可包括本領域的技術人員想到的其它示例。如果這類其它示例具有與權利要求的文字語言完全相同的結構要素，或者如果它們包括具有與權利要求的文字語言的非實質(zhì)差異的等效結構要素，則它們意在落入權利要求的范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種用于X射線產(chǎn)生系統(tǒng)的電子束操縱線圈(62)的控制電路(68)，包括 第一低壓源(72)；第二低壓源(74)；第一開關裝置(86)，所述第一開關裝置(86)與所述第一低壓源串聯(lián)耦合，并且配置成在處于閉合位置時與所述第一低壓源創(chuàng)建第一電流通路(88)；第二開關裝置(92)，所述第二開關裝置(9 與所述第二低壓源(74)串聯(lián)耦合，并且配置成在處于閉合位置時與所述第二低壓源(74)創(chuàng)建第二電流通路(90)；電容器(82)，所述電容器(82)與電子束操縱線圈(62)并聯(lián)耦合，并且沿所述第一電流通路和第二電流通路(88，90)定位；以及電流源電路(70)，所述電流源電路(70)電耦合到所述電子束操縱線圈(62)，并且構造成在所述第一電流通路和第二電流通路(88，90)中產(chǎn)生偏移電流。
2.如權利要求1所述的控制電路(68)，其中，所述電流源電路(70)包括可配置成在所述第一電流通路和第二電流通路(88，90)中注入正電流偏移和負電流偏移其中之一的雙向電路。
3.如權利要求1所述的控制電路(68)，其中，所述電流源電路(70)包括配置成在所述第一電流通路和第二電流通路(88，90)中注入正電流偏移和負電流偏移其中之一的單向電路。
4.如權利要求3所述的控制電路(68)，其中，所述電流源電路(70)包括 第一偏移開關(114)；與所述第一偏移開關(114)串聯(lián)耦合的電感器(124)； 電耦合到所述電感器(124)的電流監(jiān)測裝置(110)；以及電耦合到所述電流監(jiān)測裝置(110)的控件(112)，所述控件(11 配置成監(jiān)測所述電流源電路(70)中的電流，并且基于所監(jiān)測電流向所述第一偏移開關(114)傳送開/關信號。
5.如權利要求4所述的控制電路(68)，其中，所述控件配置成在所監(jiān)測電流小于閾值時閉合所述第一偏移開關(114)。
6.如權利要求4所述的控制電路(68)，其中，所述控件配置成在預定時間段之后斷開所述第一偏移開關(114)。
7.如權利要求4所述的控制電路(68)，其中，所述控件配置成在所監(jiān)測電流大于閾值時斷開所述第一偏移開關(114)。
8.如權利要求4所述的控制電路(68)，其中，所述電流源電路(70)還包括配置成向所述電感器(108)充電的獨立電源(132)。
9.如權利要求4所述的控制電路(68)，其中，所述電流源電路(70)還包括第二偏移開關(192)；以及其中所述控件(198)配置成向所述第一偏移開關(188)傳送開/關信號以注入所述正電流偏移；以及向所述第二偏移開關(19 傳送開/關信號以注入所述負電流偏移。
10.如權利要求1所述的控制電路(68)，其中，所述第一低壓源和第二低壓源(72，74) 構造成提供大約RXI伏特的電壓，其中R表示所述控制電路(68)的總寄生電阻，并且I表示提供給所述電子束操縱線圈(6 的預期穩(wěn)態(tài)電流。
全文摘要
用于電子束的磁控制的設備和方法包括具有第一低壓源(72)和第二低壓源(74)的控制電路(68)。控制電路(68)還包括第一開關裝置(86)，與第一低壓源(72)串聯(lián)耦合，并且配置成在處于閉合位置時與第一低壓源(72)創(chuàng)建第一電流通路(88)；以及第二開關裝置(92)，與第二低壓源(74)串聯(lián)耦合，并且配置成在處于閉合位置時與第二低壓源(74)創(chuàng)建第二電流通路(90)?？刂齐娐?68)還包括電容器(82)，與電子束操縱線圈(62)并聯(lián)耦合，并且沿第一和第二電流通路(88，90)定位；以及電流源電路(70)，電耦合到電子束操縱線圈(62)，并且構造成在第一和第二電流通路(88，90)中產(chǎn)生偏移電流。
文檔編號H01J35/30GK102347189SQ201110221949
公開日2012年2月8日 申請日期2011年7月28日 優(yōu)先權日2010年7月28日
發(fā)明者A·凱亞法, J·L·雷諾, M·H·托多羅維克 申請人:通用電氣公司