本发明专利技术涉及一种具有改进的额定功率的用于成像应用的Ｘ射线管，尤其涉及一种基于利用旋转阳极型Ｘ射线源的扫描系统的Ｘ射线多段阳极靶（１０２’），所述旋转阳极型Ｘ射线管包括具有阳极靶（１０２’）的旋转支撑的大体盘型的旋转阳极（１０２），所述阳极靶用于当暴露于入射到所述阳极靶（１０２’）的表面上的电子束（１０５ａ）时发射Ｘ辐射，所述旋转阳极盘（１０２）被分成至少两个阳极盘段（１０２ａ和１０２ｂ），每个所述阳极盘段具有圆锥表面，所述圆锥表面以相对于所述旋转阳极盘（１０２）的旋转轴线（１０３ａ）的法平面不同的锐角（α）倾斜，每个所述阳极盘段因而具有各自的焦点轨迹宽度。设置有用于使电子束（１０５ａ）脉冲的控制单元，以使电子束具有工作循环，所述工作循环仅当电子束撞击到具有给定角度范围内的倾斜角（α）的可选择阳极盘段（１０２ａ或１０２ｂ）、或撞击到这些阳极盘段（１０２ａ或１０２ｂ）的可选择组中任一个上时才置于接通状态。控制电子束的脉冲序列，因此允许根据所需的视场的角度大小（β）选择具有最小可能倾斜角（α）的焦点轨迹（１０６ｂ）的最佳段，且帮助获得焦斑（１０６）的最大亮度和最大额定功率。本发明专利技术的优点在于相对于现有技术中已知的传统旋转阳极改善了成像质量。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种具有改进的额定功率的用于成像应用的χ射线管，尤其涉及一种 基于利用旋转阳极型X射线源的扫描系统的X射线多段阳极靶，其中，所述阳极靶被分成两 个或多个阳极盘段，每个所述阳极盘段都具有各自相对于旋转阳极的旋转轴线的法平面的 倾斜角。入射到旋转阳极的倾斜面的电子束受脉冲作用，因此当具有较小倾斜角的阳极盘 段经过所述电子束时，该电子束被置于接通状态。反之，当具有较大倾斜角的阳极盘段经过 所述电子束时，所述电子束处于切断状态。
技术介绍
传统的高功率X射线管典型地包括容纳经过热量或灯丝电流的阴极丝的真空腔 室。通常在100KV和200KV之间的数量级的高压电势施加于阴极和阳极之间，该阳极也位 于该真空腔室内。这种电压电势使管电流或电子束通过真空腔室内部的真空区域从阴极流 到阳极。该电子束随后以充足的能量撞击阳极的焦斑或一小块区域来产生X射线。阳极典 型地由金属例如钨、钼、钯、银或铜制成。当这些电子到达阳极靶时，它们的大部分能量转化 成了热量。一小部分能量转换成X射线光子，然后从阳极靶辐射出同时形成X射线束。今天，对于高功率X射线源的最重要的功率制约因素之一是它们的阳极材料的融 化温度。同时，小的焦斑对于成像系统的高空间分辨率是必需的，这导致在焦斑上产生很高 的能量密度。令人遗憾的是，施加到这种X射线源上的大部分功率都被转化成了热量。从电 子束功率到X射线功率的转换效率最多在大约和2%之间，且多数情况下更低。因此， 高功率X射线源的阳极承担着极高的热负荷，尤其在焦斑(大约几平方毫米范围内的区域) 之内，如果不采取特殊的热管理措施，这将会导致管的损坏。有效的散热因此成为当前的高 功率X射线源的发展所面临的最大挑战。对于X射线阳极通常采用的热管理技术包括一采用能够承受非常高的温度的材料；一采用能够存储大量热量的材料，因为难于将热量输送到真空管外；一利用小的阳极角度在不扩大光学焦斑的情况下扩大热有效焦斑面积；以及—通过旋转阳极扩大热有效焦斑面积。除了具有高冷却能力的高功率X射线源之外，采用具有移动靶(例如，旋转阳极) 的X射线源是非常有效的。与固定阳极相比，旋转阳极型X射线源具有将产生在焦斑上的 热能快速散去的优点，因此对阳极材料的损坏(例如融化或破裂)可以被避免。这允许功 率在短的扫描时间内增高，这段时间由于探测器更宽的覆盖率，在现代CT系统已经从典型 的30秒降到了 3秒。焦点轨迹相对于电子束的速度越高，电子束将其功率沉积到相同小的 材料体积内的时间越短，因而所引起的峰值温度就越低。通过将阳极设计为具有大半径(例如IOcm)的旋转盘并以高频率(例如，超过 150hz)旋转该盘来实现高焦点轨迹速度。然而，由于阳极现在是在真空中旋转，热能经过到管封壳的外部很大程度上取决于辐射，而辐射不像在固定阳极中采用的液体冷却那样有 效。旋转阳极因此设计为高热存储容量以及可在阳极和管封壳之间进行良好的辐射交换。 与旋转阳极相关的另一难点在于支撑系统在真空中的操作和为抵抗阳极高温的损坏力而 对这一系统的保护。在旋转阳极X射线源的早期，阳极的有限热存储容量是高管性能的主 要障碍。随着新技术的引入，这种情况得到了改观。例如，可以预见的是钎焊到阳极上的石 墨块可显著地提高热存储容量和散热，液体阳极支撑系统(滑动支座)可提供与周围冷却 油的热传导，且提供旋转封壳管以实现对旋转阳极的后侧的直接液体冷却。如果X射线成像系统用于描绘快速运动的对象，那么典型地需要高速图像生成， 以避免出现运动伪影。一个例子是人心肌的CT扫描(心脏CT)在这种情况下，希望在不 到例如IOOms的时间内以高分辨率和高覆盖率执行对心脏的全CT扫描，这意味着在心脏周 期过程中当心肌处于静止状态时的时间间隔内。然而，高速图像生成需要相应X射线源的 高峰值功率性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新型旋转阳极设计理念，其有助于根据所需的视场的角 度大小来优化传统的旋转阳极型X射线管的可获得的额定功率，以观察待检查的所关注区 域。为了实现该目的，本专利技术的第一示范性实施例是一种旋转阳极型X射线管，包括 具有阳极靶的旋转支撑的大体盘型的旋转阳极，所述阳极靶用于当暴露于入射到所述阳极 靶的表面上的电子束时发射X辐射，所述旋转阳极盘被分成至少两个阳极盘段，每个所述 阳极盘段具有圆锥表面，所述圆锥表面以相对于所述旋转阳极盘的旋转轴线的法平面不同 的锐角(这里称为“倾斜角”或“阳极角”)倾斜，每个所述阳极盘段因而具有各自的焦点轨 迹宽度。优选地，可预见地举例来说，旋转阳极盘被分成多个相等角度大小的阳极盘段。当被应用于需要观测快速移动对象的X射线或CT成像应用的领域时，需要使由旋 转阳极型X射线管发射的X射线束脉冲以冻结该对象的运动。因此，脉冲持续时间Tp(要 求Tp = 3. . . 7ms)通常短于旋转阳极的旋转周期Tk的一半，后者典型地在15ms的范围内。 根据本专利技术的X射线管，因此可以包括控制单元，所述控制单元用于使电子束脉冲，以使电 子束具有工作循环，所述工作循环仅当电子束撞击到具有给定角度范围内的倾斜角的可选 择阳极盘段、或撞击到这些阳极盘段的可选择组中任一个上时才置于接通状态。换句话说， 电子束只有在通过选择的阳极段时才起作用。可以提供一种同步装置，用于使阳极旋转相 位与用于使所述电子束脉冲的脉冲序列同步。根据本专利技术，上述X射线管还可以包括用于使所述电子束聚焦在所述X射线管的 旋转阳极盘的阳极靶上的焦斑的位置上的至少一个聚焦单元；和用于调整所述焦斑的聚焦 以使焦斑的大小相对于给定的标定焦斑大小的偏差被补偿的聚焦控制单元。另外，所述X射线管可以包括用于产生电场和/或磁场以使所述电子束在旋转阳 极盘的径向方向偏转的至少一个偏转单元；和偏转控制单元，所述偏转控制单元用于调整 电场和/或磁场的强度和/或代数符号，以使焦斑位置相对于给定宽度的圆形焦点轨迹上 的标定焦斑位置的偏差被补偿，所述宽度取决于各个阳极盘段的倾斜角。有利的是，所述控制单元适于使所述电子束脉冲，以使根据被观测的所关注区域的大小，只有具有完整地辐射所述所关注区域所需的最小的可能倾斜角的阳极盘段(且因 此该阳极盘段产生最高的可能额定功率)暴露于所述电子束。控制电子束的脉冲序列，因此允许根据所需的视场的角度大小选择具有最小的可 能倾斜角的焦点轨迹的最佳段，且帮助获得最大磁通量(因此产生焦斑的最大亮度)和最 大额定功率。本专利技术的优点在于相对于现有技术中已知的传统旋转阳极改善了成像质量。本专利技术的第二实施例涉及一种旋转阳极型X射线管，包括当暴露于入射到多个不 同阳极靶中相应一个的表面上的电子束中时发射X辐射的旋转支撑的多靶阳极，其中，所 述多靶阳极的几何形状由包括多个圆锥形阳极段的多段结构的旋转体给出，所述多个圆锥 形阳极段以相对于所述旋转阳极的旋转轴线的法平面的不同倾斜角倾斜，以使每个阳极靶 具有各自的焦点轨迹宽度、且发射具有各自大小的视场的扇形X射线束，视场的各自大小 由圆锥形阳极段的各自倾斜角和所述X射线束的开度角所决定。与所述第一示范性实施例类似，所述X射线管包括用于使所述电子束聚焦在所述 X射线管的旋转多靶阳极的阳极靶上的焦斑的位置上的至少一个聚焦单元；和用于调整所 述焦斑的聚焦以使焦斑大小本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种旋转阳极型Ｘ射线管，包括具有阳极靶（１０２’）的旋转支撑的大体盘型的旋转阳极（１０２），所述阳极靶用于当暴露于入射到所述阳极靶（１０２’）的表面上的电子束（１０５ａ）时发射Ｘ辐射，所述旋转阳极盘（１０２）被分成至少两个阳极盘段（１０２ａ和１０２ｂ），每个所述阳极盘段具有圆锥表面，所述圆锥表面以相对于所述旋转阳极盘（１０２）的旋转轴线（１０３ａ）的法平面不同的锐角（α）倾斜，每个所述阳极盘段因而具有各自的焦点轨迹宽度。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·K·O·贝林，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL
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