用於每個陽極盤段具有各自相對於旋轉陽極的旋轉軸線法平面的陽極傾斜角的旋轉陽極...的製作方法

2023-05-20 06:00:36

專利名稱：用於每個陽極盤段具有各自相對於旋轉陽極的旋轉軸線法平面的陽極傾斜角的旋轉陽極 ...的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有改進的額定功率的用於成像應用的χ射線管，尤其涉及一種 基於利用旋轉陽極型X射線源的掃描系統的X射線多段陽極靶，其中，所述陽極靶被分成兩 個或多個陽極盤段，每個所述陽極盤段都具有各自相對於旋轉陽極的旋轉軸線的法平面的 傾斜角。入射到旋轉陽極的傾斜面的電子束受脈衝作用，因此當具有較小傾斜角的陽極盤 段經過所述電子束時，該電子束被置於接通狀態。反之，當具有較大傾斜角的陽極盤段經過 所述電子束時，所述電子束處於切斷狀態。
背景技術：
傳統的高功率X射線管典型地包括容納經過熱量或燈絲電流的陰極絲的真空腔 室。通常在100KV和200KV之間的數量級的高壓電勢施加於陰極和陽極之間，該陽極也位 於該真空腔室內。這種電壓電勢使管電流或電子束通過真空腔室內部的真空區域從陰極流 到陽極。該電子束隨後以充足的能量撞擊陽極的焦斑或一小塊區域來產生X射線。陽極典 型地由金屬例如鎢、鉬、鈀、銀或銅製成。當這些電子到達陽極靶時，它們的大部分能量轉化 成了熱量。一小部分能量轉換成X射線光子，然後從陽極靶輻射出同時形成X射線束。今天，對於高功率X射線源的最重要的功率制約因素之一是它們的陽極材料的融 化溫度。同時，小的焦斑對於成像系統的高空間解析度是必需的，這導致在焦斑上產生很高 的能量密度。令人遺憾的是，施加到這種X射線源上的大部分功率都被轉化成了熱量。從電 子束功率到X射線功率的轉換效率最多在大約和2%之間，且多數情況下更低。因此， 高功率X射線源的陽極承擔著極高的熱負荷，尤其在焦斑(大約幾平方毫米範圍內的區域) 之內，如果不採取特殊的熱管理措施，這將會導致管的損壞。有效的散熱因此成為當前的高 功率X射線源的發展所面臨的最大挑戰。對於X射線陽極通常採用的熱管理技術包括一採用能夠承受非常高的溫度的材料；一採用能夠存儲大量熱量的材料，因為難於將熱量輸送到真空管外；一利用小的陽極角度在不擴大光學焦斑的情況下擴大熱有效焦斑面積；以及—通過旋轉陽極擴大熱有效焦斑面積。除了具有高冷卻能力的高功率X射線源之外，採用具有移動靶(例如，旋轉陽極) 的X射線源是非常有效的。與固定陽極相比，旋轉陽極型X射線源具有將產生在焦斑上的 熱能快速散去的優點，因此對陽極材料的損壞(例如融化或破裂)可以被避免。這允許功 率在短的掃描時間內增高，這段時間由於探測器更寬的覆蓋率，在現代CT系統已經從典型 的30秒降到了 3秒。焦點軌跡相對於電子束的速度越高，電子束將其功率沉積到相同小的 材料體積內的時間越短，因而所引起的峰值溫度就越低。通過將陽極設計為具有大半徑(例如IOcm)的旋轉盤並以高頻率(例如，超過 150hz)旋轉該盤來實現高焦點軌跡速度。然而，由於陽極現在是在真空中旋轉，熱能經過到管封殼的外部很大程度上取決於輻射，而輻射不像在固定陽極中採用的液體冷卻那樣有 效。旋轉陽極因此設計為高熱存儲容量以及可在陽極和管封殼之間進行良好的輻射交換。 與旋轉陽極相關的另一難點在於支撐系統在真空中的操作和為抵抗陽極高溫的損壞力而 對這一系統的保護。在旋轉陽極X射線源的早期，陽極的有限熱存儲容量是高管性能的主 要障礙。隨著新技術的引入，這種情況得到了改觀。例如，可以預見的是釺焊到陽極上的石 墨塊可顯著地提高熱存儲容量和散熱，液體陽極支撐系統(滑動支座)可提供與周圍冷卻 油的熱傳導，且提供旋轉封殼管以實現對旋轉陽極的後側的直接液體冷卻。如果X射線成像系統用於描繪快速運動的對象，那麼典型地需要高速圖像生成， 以避免出現運動偽影。一個例子是人心肌的CT掃描(心臟CT)在這種情況下，希望在不 到例如IOOms的時間內以高解析度和高覆蓋率執行對心臟的全CT掃描，這意味著在心臟周 期過程中當心肌處於靜止狀態時的時間間隔內。然而，高速圖像生成需要相應X射線源的 高峰值功率性能。

發明內容
本發明的目的是提供一種新型旋轉陽極設計理念，其有助於根據所需的視場的角 度大小來優化傳統的旋轉陽極型X射線管的可獲得的額定功率，以觀察待檢查的所關注區 域。為了實現該目的，本發明的第一示範性實施例是一種旋轉陽極型X射線管，包括 具有陽極靶的旋轉支撐的大體盤型的旋轉陽極，所述陽極靶用於當暴露於入射到所述陽極 靶的表面上的電子束時發射X輻射，所述旋轉陽極盤被分成至少兩個陽極盤段，每個所述 陽極盤段具有圓錐表面，所述圓錐表面以相對於所述旋轉陽極盤的旋轉軸線的法平面不同 的銳角(這裡稱為「傾斜角」或「陽極角」)傾斜，每個所述陽極盤段因而具有各自的焦點軌 跡寬度。優選地，可預見地舉例來說，旋轉陽極盤被分成多個相等角度大小的陽極盤段。當被應用於需要觀測快速移動對象的X射線或CT成像應用的領域時，需要使由旋 轉陽極型X射線管發射的X射線束脈衝以凍結該對象的運動。因此，脈衝持續時間Tp(要 求Tp = 3. . . 7ms)通常短於旋轉陽極的旋轉周期Tk的一半，後者典型地在15ms的範圍內。 根據本發明的X射線管，因此可以包括控制單元，所述控制單元用於使電子束脈衝，以使電 子束具有工作循環，所述工作循環僅當電子束撞擊到具有給定角度範圍內的傾斜角的可選 擇陽極盤段、或撞擊到這些陽極盤段的可選擇組中任一個上時才置於接通狀態。換句話說， 電子束只有在通過選擇的陽極段時才起作用。可以提供一種同步裝置，用於使陽極旋轉相 位與用於使所述電子束脈衝的脈衝序列同步。根據本發明，上述X射線管還可以包括用於使所述電子束聚焦在所述X射線管的 旋轉陽極盤的陽極靶上的焦斑的位置上的至少一個聚焦單元；和用於調整所述焦斑的聚焦 以使焦斑的大小相對於給定的標定焦斑大小的偏差被補償的聚焦控制單元。另外，所述X射線管可以包括用於產生電場和/或磁場以使所述電子束在旋轉陽 極盤的徑向方向偏轉的至少一個偏轉單元；和偏轉控制單元，所述偏轉控制單元用於調整 電場和/或磁場的強度和/或代數符號，以使焦斑位置相對於給定寬度的圓形焦點軌跡上 的標定焦斑位置的偏差被補償，所述寬度取決於各個陽極盤段的傾斜角。有利的是，所述控制單元適於使所述電子束脈衝，以使根據被觀測的所關注區域的大小，只有具有完整地輻射所述所關注區域所需的最小的可能傾斜角的陽極盤段(且因 此該陽極盤段產生最高的可能額定功率)暴露於所述電子束。控制電子束的脈衝序列，因此允許根據所需的視場的角度大小選擇具有最小的可 能傾斜角的焦點軌跡的最佳段，且幫助獲得最大磁通量(因此產生焦斑的最大亮度)和最 大額定功率。本發明的優點在於相對於現有技術中已知的傳統旋轉陽極改善了成像質量。本發明的第二實施例涉及一種旋轉陽極型X射線管，包括當暴露於入射到多個不 同陽極靶中相應一個的表面上的電子束中時發射X輻射的旋轉支撐的多靶陽極，其中，所 述多靶陽極的幾何形狀由包括多個圓錐形陽極段的多段結構的旋轉體給出，所述多個圓錐 形陽極段以相對於所述旋轉陽極的旋轉軸線的法平面的不同傾斜角傾斜，以使每個陽極靶 具有各自的焦點軌跡寬度、且發射具有各自大小的視場的扇形X射線束，視場的各自大小 由圓錐形陽極段的各自傾斜角和所述X射線束的開度角所決定。與所述第一示範性實施例類似，所述X射線管包括用於使所述電子束聚焦在所述 X射線管的旋轉多靶陽極的陽極靶上的焦斑的位置上的至少一個聚焦單元；和用於調整所 述焦斑的聚焦以使焦斑大小相對於給定的標定焦斑大小的偏差被補償的聚焦控制單元。另外，還可以設置用以產生電場和/或磁場以使所述電子束在所述旋轉多靶陽極 的徑向方向偏轉的至少一個偏轉單元；和偏轉控制單元，所述偏轉控制單元用於調整電場 和/或磁場的強度和/或代數符號，以使焦斑位置相對於給定寬度的圓形焦點軌跡的標定 焦斑位置的偏差被補償，所述寬度取決於各個陽極段的傾斜角。所述至少一個聚焦單元和 所述至少一個偏轉單元分別地被實施成組合的多極聚焦和偏轉電極系統和/或組合的多 極聚焦和偏轉線圈或磁鐵系統。本發明的第三示範性實施例涉及一種包括參考上述第一或第二示範性實施例的 旋轉陽極型X射線管的X射線掃描系統。


本發明的這些以及其他有利特徵將通過參照下文描述例舉的實施例的和附圖的 方式得到說明。其中圖1示出了現有技術中已知的基於X射線管的傳統旋轉陽極的三維視圖；圖2示出的示意圖顯示了當旋轉陽極暴露於入射到所述陽極的X射線發射表面上 的陽極靶的焦斑上的X射線束中時，陽極傾斜角對旋轉陽極發射的X射線束的角向輻射場 大小的影響，所述陽極相對於入射電子束的方向的法平面傾斜；圖3包括兩個示意圖，說明了旋轉陽極的傾斜角對獲得的視場的角度大小、物理 焦點軌跡的寬度以及能達到的額定功率的影響；圖4示出了根據本發明的第一示範性實施例的X射線源的旋轉陽極，所述旋轉陽 極被分成了兩個或更多個陽極盤段，其中每個所述陽極盤段都具有相對於旋轉陽極的旋轉 軸線的法平面的各自傾斜角；以及圖5示出了根據本發明第二示例性實施例的X射線源的旋轉多靶陽極，所述旋轉 陽極的幾何形狀由包括多個圓錐形陽極段的多段結構的旋轉體所給出，所述多個圓錐形陽 極段以相對於所述旋轉陽極的旋轉軸線的法平面的不同傾斜角傾斜。
具體實施例方式在下文中，將相對於特殊的細化並參考附圖更加詳細地說明根據本發明示範性實 施例的X射線管的旋轉陽極靶。X射線管的陽極的焦斑將X射線發射入環繞陽極的半球中。如圖1所示，示出了現 有技術中已知的旋轉陽極型的傳統X射線管的三維視圖，其具有固定地結合在旋轉軸103 上的旋轉支撐的陽極，當旋轉陽極102暴露於陰極104發射的電子束中時由旋轉陽極102 的陽極靶發射的X射線束可能會受限於陽極陰影、X射線管的輻射口、管殼體101的輻射口 以及附加光圈的葉片。陽極傾斜角對發射的X射線束的輻射場的影響可從圖2中得到。如此圖所示，X射 線的光學焦斑106表現得更亮以減小視角ν。因此，視角ν和傾斜角α應該最小。半影 和射束硬化效應將可用輻射場角β限制到1°的最小角和5°的「預設」角Ψ。由於熱承 載能力和亮度與傾斜角間接成比例，因此X射線管的焦斑的熱承載能力和亮度的比率對於 最小的傾斜角α來說是最佳的。對於具有由獲得的視場的錐束角β所給出的角度範圍的 對稱輻射場來說，傾斜角α必須根據公式α = β/2+Ψ來設計。陽極傾斜角α對獲得的視場的角度大小β、物理焦點軌跡的寬度以及能達到的 額定功率的影響可從圖3描述的兩個說明性的框圖300a和300b中得到。鑑於小的傾斜角 α導致小的視場、寬的物理焦點軌跡和高額定功率，大的傾斜角α會對上述參數產生相反 影響。由於焦斑的亮度與視角間接地成比例，因此X射線的光學焦斑表現得更亮以減小視 角ν。因此X射線管的焦斑的熱承載能力和亮度的比率對於最小的陽極傾斜角α來說是 最佳的。由於此原因，α和ν應儘可能小。然而，在目前採用的具有不同視角的多靶結構 的旋轉陽極型X射線源中，陽極傾斜角並不都是最佳的。已知的現有技術的解決方案是使 管或其部分傾斜，但是在這種情況下需要額外的機械部件來實現這種傾斜運動。圖4示出了根據本發明的第一示範性實施例的X射線源的旋轉陽極102，它被分成 了兩個或更多個陽極盤段102a和102b，其中每個所述陽極盤段都具有相對於旋轉陽極的 旋轉軸線103a的法平面的各自的傾斜角。入射到旋轉陽極的傾斜面的電子束105a受脈衝 作用，使得當具有較小傾斜角的陽極盤段(也就是陽極盤段102b)經過所述電子束時，該電 子束被置於接通狀態。反之，當具有較大傾斜角的陽極盤段(也就是陽極盤段102a)經過 所述電子束時，所述電子束處於切斷狀態。在陽極靶102』的傾斜陽極表面上加粗的圓條段 因此表示所述陽極的焦點軌跡106b上的加熱區域。圖5中示出了根據本發明上述第二示例性實施例的X射線源的旋轉支撐的多靶陽 極108，所述旋轉陽極的幾何形狀由包括多個圓錐形陽極段的多段結構的旋轉體所給出，所 述多個圓錐形陽極段以相對於所述旋轉陽極的旋轉軸線的法平面的不同的傾斜角而傾斜。 通過採用這種系統結構，每個陽極靶(圖5中示例性地表示為在不同的陽極段的表面上的 兩個陽極靶108a和108b)都具有各自的焦點軌跡寬度(圖5中分別表示為Illa或Illb)， 且發射扇形的X射線束，該X射線束視場的各自大小由圓錐陽極段的各自傾斜角和所述X 射線束(分別地由參考標記112a和112b所表示)的開度角(opening angle)所決定。為 了將陰極104發射的電子束105聚焦在所述X射線管的旋轉多靶陽極108的陽極靶(例如 陽極靶108a或108b)上的焦斑的位置上(例如焦斑Illa或Illb的任何一個的位置上)， 採用聚焦單元110a。控制所述聚焦單元IlOa的操作的聚焦控制單元用於調整焦斑(Illa或111b)的聚焦，使得焦斑的大小相對於給定的標定焦斑的大小的偏差可以得到補償。所 述的系統結構可以進一步包括用以產生電場和/或磁場以使電子束105在旋轉多靶陽極 108的徑向方向偏轉的偏轉單元110b。控制所述偏轉單元IlOb的操作的偏轉控制單元被 用作調整電場和/或磁場的強度和/或代數符號，使得焦斑位置相對於給定寬度的圓形焦 點軌跡的標定焦斑位置的偏差可以得到補償，所述寬度取決於相應陽極段的傾斜角。至少 一個聚焦單元IlOa和至少一個偏轉單元IlOb可以因此分別地實施為組合的多極聚焦和偏 轉電極系統和/或組合的多極聚焦和偏轉線圈或磁鐵系統(例如，雙極或四極磁鐵)。通過 這種方式，物理焦點軌跡寬度被調整到所需光學焦斑的大小，所需光學焦斑的大小被投影 到已獲得的2D投影圖像的投影面。通過採用上述的聚焦單元，焦斑的長度和寬度能夠以連續方式被獨立地調整。上 述系統結構進一步允許通過所述偏轉單元自由地調整焦斑的徑向位置，這通過現有技術中 採用的靜電聚焦元件實際上是不可行的。本發明的應用本發明能夠應用於基於採用旋轉陽極型X射線管的X射線掃描系統的X射線成像 應用的任何領域，例如在層析X射線照相組合、X射線或CT應用的範圍。本發明尤其可用 於這些應用情景中，需要高峰值功率實現快速圖像獲取，例如基於X射線的材料檢查領域， 或尤其是心臟CT的醫學成像領域，或用於獲取快速移動對象(例如心肌層)的圖像數據的 其他高性能X射線成像應用。儘管這裡提出的X射線掃描裝置被描述為屬於醫學裝置，可 以預料的是，本發明的益處也可以產生在非醫學成像系統中，例如典型地應用在工業或運 輸裝置中的那些系統，諸如，例如但並不局限於，用於機場或任何其他種類的運輸中心的行 李掃描系統。儘管在附圖和前述說明中對本發明給出了詳細的圖示和說明，但是應當將這樣的 圖示和說明看作是說明性的或者示範性的而非限定性的，這意味著本發明不局限於所公開 的實施例。通過研究附圖、說明書和權利要求書，本領域技術人員能夠在實踐所要求保護的 本發明的過程當中理解並實施針對所公開的實施例的其他變形。在權利要求中，「包括」一 詞不排除其他元件或步驟，且不定冠詞「一」或「一個」不排除複數。另外，應該注意的是， 不應將權利要求中的任何附圖標記解釋為限制本發明的範圍。使用的參考標記列表100現有技術中已知的基於X射線管的傳統旋轉陽極的三維視圖IOlX射線管100的真空殼體102根據本發明的第一示範性實施例的旋轉陽極盤，其被分成了至少兩個陽極盤 段(102a和102b)，其中每個所述陽極盤段都具有圓錐表面，所述圓錐表面以相對於所述旋 轉陽極盤的旋轉軸線103a的法平面的不同銳角α傾斜102』旋轉陽極盤102的X射線發射表面(在這裡也指「陽極靶」)102a具有相對於旋轉陽極盤102的旋轉軸線103a的法平面的第一傾斜角的第一 陽極盤段(這裡兩個所述陽極盤段102a和102b中具有較大傾斜角的陽極盤段)102b具有相對於旋轉陽極盤102的旋轉軸線103a的法平面的第二傾斜角的第二 陽極盤段(這裡前面提及的兩個所述陽極盤段102a和102b中具有較小傾斜角的陽極盤 段)
103固定地結合有旋轉支撐的旋轉陽極盤102的旋轉軸103a旋轉陽極盤102的旋轉軸線104將發射陽極靶102』暴露於其中的電子束105的陰極104a用以將電子束105a聚焦到所述X射線管的旋轉陽極盤106的陽極靶102，上 的焦斑106的位置、和/或產生電場和/或磁場以使電子束105a在旋轉陽極盤102的徑向 方向偏轉的組合聚焦和偏轉單元105由陰極104發射的電子束105a由陰極104發射的電子束105的脈衝序列106所述X射線管的旋轉陽極盤102的陽極靶102，上的焦斑位置106a在所述兩個陽極盤段102a和102b中具有較大傾斜角的陽極盤段102a上的 不存在的焦點軌跡106b在所述兩個陽極盤段102a和102b中具有較小傾斜角的陽極盤段102a上的 圓弧形焦點軌跡107當被暴露於電子束105或脈衝序列中時，所述旋轉陽極盤102的陽極靶發射的 圓錐形X射線束，所述X射線束的視場的開度角取決於旋轉陽極102的傾斜角的大小108根據本發明第二示例性實施例的旋轉多靶陽極，所述旋轉陽極的幾何形狀由 包括任意多個圓錐形陽極段的多段結構的旋轉體所給出，所述多個圓錐形陽極段以相對於 所述旋轉陽極的旋轉軸線109的法平面的不同傾斜角而傾斜(作為借鑑的描述，旋轉陽極 具有五個圓錐形陽極段，每個都具有不同的傾斜角。)108a旋轉多靶陽極108的圓錐形陽極段的X射線發射表面(也指「陽極靶」)108b旋轉多靶陽極108的另一圓錐形陽極段的X射線發射表面(也指「另一陽極 靶」)109旋轉多靶陽極108的旋轉軸線110用以將電子束105聚焦到旋轉多靶陽極108的一個陽極靶(例如108a或 108b)上的焦斑(例如Illa或Illb)的位置、和/或產生電場和/或磁場以使電子束105 在旋轉多靶陽極108的徑向方向偏轉的組合聚焦和偏轉單元Illa旋轉多靶陽極108的陽極靶108a上的焦斑位置Illb旋轉多靶陽極108的陽極靶108b上的焦斑位置，其大小相當於焦斑位置 Illa和暴露於由陰極104發射的電子束的陽極表面上的所有其他焦斑位置的大小112a當暴露於電子束105時旋轉多靶陽極108的陽極靶108a發射的圓錐形X射 線束，所述X射線的視場的開度角取決於相應的陽極段的傾斜角的大小，旋轉多靶陽極108 的陽極靶108a定位於所述陽極段上112b當暴露於電子束105時旋轉多靶陽極108的陽極靶108b發射的圓錐形X射 線束，所述X射線的視場的開度角取決於相應的陽極段的傾斜角的大小，旋轉多靶陽極108 的陽極靶108b定位於所述陽極段上200說明了當暴露於入射到所述陽極的X射線發射表面102』上的陽極靶的焦斑 106上的電子束105時陽極傾斜角α對由旋轉陽極盤102發射的X射線束107的輻射場角 β的大小的影響的示意圖，所述陽極相對於入射電子束105的方向的法平面傾斜300a+b說明了旋轉陽極的傾斜角α對獲得的視場的角度β的大小、物理焦點軌跡的寬度以及能達到的額定功率的影響的兩個示意圖α旋轉陽極的X射線發射表面102』的傾斜角β由旋轉陽極盤102的陽極靶102』發射的圓錐形X射線束107的輻射場大小的 角ν X射線束107能夠被檢測到的視角φ當繞著旋轉軸線103a旋轉時旋轉陽極102的旋轉角度ψ所述視角ν的「預設」角
權利要求
1.一種旋轉陽極型X射線管，包括具有陽極靶(102』)的旋轉支撐的大體盤型的旋轉 陽極(102)，所述陽極靶用於當暴露於入射到所述陽極靶(102』)的表面上的電子束(105a) 時發射X輻射，所述旋轉陽極盤(10 被分成至少兩個陽極盤段(10 和102b)，每個所述 陽極盤段具有圓錐表面，所述圓錐表面以相對於所述旋轉陽極盤(102)的旋轉軸線(103a) 的法平面不同的銳角(α)傾斜，每個所述陽極盤段因而具有各自的焦點軌跡寬度。
2.根據權利要求1所述的X射線管，其特徵在於，還包括控制單元，所述控制單元用 於使電子束(105a)脈衝，以使電子束具有工作循環，所述工作循環僅當電子束撞擊到具有 給定角度範圍內的傾斜角(α)的可選擇陽極盤段(10 或102b)、或撞擊到這些陽極盤段 (10 或102b)的可選擇組中任一個上時才置於接通狀態。
3.根據權利要求2所述的X射線管，其特徵在於，還包括用於使陽極旋轉相位與用於使 所述電子束(105a)脈衝的脈衝序列同步的同步裝置。
4.根據權利要求1至3任一所述的X射線管，其特徵在於，所述旋轉陽極盤(102)被分 成多個相等角度大小的陽極盤段(10 或102b)。
5.根據權利要求1至4任一所述的X射線管，其特徵在於，還包括用於使所述電子束(105a)聚焦在所述X射線管的旋轉陽極盤(10 的陽極靶(102』) 上的焦斑(106)的位置上的至少一個聚焦單元(104a)；和用於調整所述焦斑(106)的聚焦以使焦斑的大小相對於給定的標定焦斑大小的偏差 被補償的聚焦控制單元。
6.根據權利要求1至5任一所述的X射線管，其特徵在於，還包括用於產生電場和/或磁場以使所述電子束(105a)在旋轉陽極盤(10 的徑向方向偏 轉的至少一個偏轉單元(104a)；和偏轉控制單元，所述偏轉控制單元用於調整電場和/或磁場的強度和/或代數符號，以 使焦斑位置(106)相對於給定寬度的圓形焦點軌跡上的標定焦斑位置的偏差被補償，所述 寬度取決於各個陽極盤段(10 或102b)的傾斜角(α)。
7.根據權利要求1至6任一所述的X射線管，其特徵在於，所述控制單元適於使所述電 子束(105a)脈衝，以使根據被觀測的所關注區域的大小，只有具有完整地輻射所述所關注 區域所需的最小的可能傾斜角的陽極盤段(10 或102b)暴露於所述電子束(105a)。
8.一種旋轉陽極型X射線管，包括當暴露於入射到多個不同陽極靶(108a，108b)中相 應一個的表面上的電子束(105a)中時發射X輻射的旋轉支撐的多靶陽極(108)，其中，所述 多靶陽極(108)的幾何形狀由包括多個圓錐形陽極段的多段結構的旋轉體給出，所述多個 圓錐形陽極段以相對於所述旋轉陽極的旋轉軸線(109)的法平面的不同傾斜角傾斜，以使 每個陽極靶具有各自的焦點軌跡寬度、且發射具有各自大小的視場的扇形X射線束，視場 的各自大小由圓錐形陽極段的各自傾斜角和所述X射線束的開度角所決定。
9.根據權利要求8所述的X射線管，其特徵在於，還包括用於使所述電子束(105)聚焦在所述X射線管的旋轉多靶陽極(108)的陽極靶(108a 或108b)上的焦斑(Illa或Illb)的位置上的至少一個聚焦單元(IlOa)；和用於調整所述焦斑(Illa或Illb)的聚焦以使焦斑大小相對於給定的標定焦斑大小的 偏差被補償的聚焦控制單元。
10.根據權利要求9所述的X射線管，其特徵在於，還包括用以產生電場和/或磁場以使所述電子束(10 在所述旋轉多靶陽極(108)的徑向方 向偏轉的至少一個偏轉單元(IlOb)；和偏轉控制單元，所述偏轉控制單元用於調整電場和/或磁場的強度和/或代數符號，以 使焦斑位置相對於給定寬度的圓形焦點軌跡的標定焦斑位置的偏差被補償，所述寬度取決 於各個陽極段的傾斜角。
11.根據權利要求10所述的X射線管，其特徵在於所述至少一個聚焦單元(IlOa)和所述至少一個偏轉單元(IlOb)分別地被實施成組合 的多極聚焦和偏轉電極系統和/或組合的多極聚焦和偏轉線圈或磁鐵系統。
12.—種X射線掃描系統，包括根據權利要求1至11任一所述的旋轉陽極型X射線管。
全文摘要
本發明涉及一種具有改進的額定功率的用於成像應用的X射線管，尤其涉及一種基於利用旋轉陽極型X射線源的掃描系統的X射線多段陽極靶(102』)，所述旋轉陽極型X射線管包括具有陽極靶(102』)的旋轉支撐的大體盤型的旋轉陽極(102)，所述陽極靶用於當暴露於入射到所述陽極靶(102』)的表面上的電子束(105a)時發射X輻射，所述旋轉陽極盤(102)被分成至少兩個陽極盤段(102a和102b)，每個所述陽極盤段具有圓錐表面，所述圓錐表面以相對於所述旋轉陽極盤(102)的旋轉軸線(103a)的法平面不同的銳角(α)傾斜，每個所述陽極盤段因而具有各自的焦點軌跡寬度。設置有用於使電子束(105a)脈衝的控制單元，以使電子束具有工作循環，所述工作循環僅當電子束撞擊到具有給定角度範圍內的傾斜角(α)的可選擇陽極盤段(102a或102b)、或撞擊到這些陽極盤段(102a或102b)的可選擇組中任一個上時才置於接通狀態。控制電子束的脈衝序列，因此允許根據所需的視場的角度大小(β)選擇具有最小可能傾斜角(α)的焦點軌跡(106b)的最佳段，且幫助獲得焦斑(106)的最大亮度和最大額定功率。本發明的優點在於相對於現有技術中已知的傳統旋轉陽極改善了成像質量。
文檔編號H01J35/10GK102124537SQ200980131548
公開日2011年7月13日 申請日期2009年8月6日 優先權日2008年8月14日
發明者R·K·O·貝林 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司