專(zhuān)利名稱(chēng):用于電磁可控x射線管中的提高的瞬態(tài)響應(yīng)的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明的實(shí)施例大體上涉及診斷成像,并且更加具體地涉及用于電磁可控X射線管中的提高的瞬態(tài)響應(yīng)的設(shè)備和方法。
背景技術(shù):
X射線系統(tǒng)典型地包括X射線管、檢測(cè)器和用于該X射線管和該檢測(cè)器的支撐結(jié)構(gòu)。在操作中,成像臺(tái)架(對(duì)象安置在其上)位于該X射線管和該檢測(cè)器之間。該X射線管典型地朝該對(duì)象發(fā)射例如X射線等輻射。該輻射典型地通過(guò)在該成像臺(tái)架上的該對(duì)象, 并且撞擊該檢測(cè)器。當(dāng)輻射通過(guò)該對(duì)象時(shí),該對(duì)象的內(nèi)部結(jié)構(gòu)引起該檢測(cè)器處接收的輻射中的空間變化。該檢測(cè)器然后傳送接收的數(shù)據(jù),并且該系統(tǒng)將這些輻射變化轉(zhuǎn)換成圖像,其可用于評(píng)價(jià)該對(duì)象的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到該對(duì)象可包括但不限于在醫(yī)療成像程序中的患者和如在例如在X射線掃描儀或計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)包裹掃描儀中的包裹中的無(wú)生命對(duì)象。X射線管包括旋轉(zhuǎn)靶結(jié)構(gòu)以便將焦斑處產(chǎn)生的熱進(jìn)行分布。該靶典型地由具有嵌入懸臂軸(其支撐圓盤(pán)型的靶)內(nèi)的圓柱形轉(zhuǎn)子和具有銅繞組(其環(huán)繞該X射線管的拉長(zhǎng)的頸部)的鐵定子結(jié)構(gòu)的感應(yīng)馬達(dá)來(lái)旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)靶組件的該轉(zhuǎn)子由該定子驅(qū)動(dòng)。本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到本文中描述的操作不必限于單個(gè)X射線管配置,而適用于任何X射線管配置。例如,在一個(gè)實(shí)施例中,X射線管的靶和框架可保持在地電勢(shì)并且陰極可維持在期望的電勢(shì)差,而在另一個(gè)實(shí)施例中,X射線管可采用雙極設(shè)置(其具有施加到陰極的負(fù)電壓和施加到陽(yáng)極的正電壓)來(lái)操作。X射線管陰極提供電子束,其使用跨陰極到靶的真空間隙而施加的高電壓來(lái)被加速以當(dāng)與靶撞擊時(shí)產(chǎn)生X射線。該電子束撞擊靶的區(qū)域通常稱(chēng)為焦斑。典型地,作為示例, 陰極包括一個(gè)或多個(gè)安置在杯內(nèi)用于提供電子束來(lái)產(chǎn)生高功率的大焦斑或高分辨率的小焦斑的圓柱形線圈或扁平燈絲。可設(shè)計(jì)成像應(yīng)用,其包括取決于應(yīng)用選擇具有特定形狀的或小或大的焦斑。典型地,電阻發(fā)射器或燈絲安置在陰極杯內(nèi),并且電流通過(guò)電阻發(fā)射器或燈絲,從而當(dāng)在真空中時(shí)引起該發(fā)射器溫度增加并且發(fā)射電子。發(fā)射器或燈絲的形狀和陰極杯(燈絲安置在其內(nèi))的形狀影響焦斑。為了實(shí)現(xiàn)期望的焦斑形狀,可考慮燈絲和陰極杯的形狀來(lái)設(shè)計(jì)陰極。然而,對(duì)于圖像質(zhì)量或熱焦斑負(fù)載沒(méi)有典型地優(yōu)化燈絲的形狀。由于制造和可靠性的原因,常規(guī)的燈絲主要成形為卷曲的或螺旋狀的鎢絲。備選的設(shè)計(jì)選項(xiàng)可包括例如卷曲的D形燈絲等替換設(shè)計(jì)輪廓。因此,當(dāng)考慮電阻材料作為發(fā)射器源時(shí),用于形成來(lái)自發(fā)射器的電子束的設(shè)計(jì)選項(xiàng)的范圍可受燈絲形狀限制。電子束(e_束)擺動(dòng)常常用于提高圖像質(zhì)量。擺動(dòng)可使用靜電電子束偏轉(zhuǎn)或磁偏轉(zhuǎn)(即,空間調(diào)制)來(lái)實(shí)現(xiàn),其利用快速變化的磁場(chǎng)來(lái)控制該電子束。同樣,快速變化的磁場(chǎng)可用于快速改變?cè)撾娮邮木劢?即,在寬度和長(zhǎng)度方向上改變?cè)撾娮邮臋M截面大小)。 典型地,一對(duì)四極磁體用于實(shí)現(xiàn)電子束在寬度和長(zhǎng)度方向上的聚焦。對(duì)于例如快速kV調(diào)制或所謂的雙能掃描等的某些掃描模式,快速調(diào)節(jié)聚焦磁場(chǎng)的能力有利于維持焦斑大小在kV 水平之間不變。這樣的電磁電子束控制可通過(guò)確保電子束盡快地從一個(gè)位置移動(dòng)到下一個(gè)或重新聚焦同時(shí)停留在期望的位置或期望的聚焦處且沒(méi)有雜散來(lái)實(shí)現(xiàn)高圖像質(zhì)量。然而, 當(dāng)電磁體中的電流快速地變化來(lái)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)時(shí),渦流在對(duì)抗X射線管內(nèi)部的磁場(chǎng)滲透的真空容器壁中產(chǎn)生。這些渦流增加磁場(chǎng)在X射線管的喉道內(nèi)部的上升時(shí)間,這減慢電子束的偏轉(zhuǎn)或重新聚焦時(shí)間。因此,設(shè)計(jì)具有最小化渦流損耗的喉道部的X射線管來(lái)優(yōu)化電子束處產(chǎn)生的瞬態(tài)磁場(chǎng),這將是可取的。X射線管喉道的配置受到許多設(shè)計(jì)約束。例如,在操作期間,喉道在X射線管環(huán)境中經(jīng)受由于來(lái)自靶的背散射電子引起的可觀的熱通量。此外,喉道應(yīng)該易于制造并且易于與接口部件聯(lián)接,同時(shí)仍能夠維持密封的真空并且耐受大氣壓力。因此,設(shè)計(jì)滿足上文描述的設(shè)計(jì)約束并且克服前面提到的缺陷的用于提高電磁可控X射線管中的瞬態(tài)響應(yīng)的設(shè)備和方法,這將是可取的。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面,X射線管組件包括真空罩,其具有陰極部、靶部和喉道部, 該喉道部具有在其中形成的多個(gè)凹陷以中斷該喉道部中產(chǎn)生的渦流。該喉道部具有耦合于該陰極部的上游端和耦合于該靶部的下游端。該X射線管組件還包括安置在該真空罩的靶部?jī)?nèi)的靶,和安置在該真空罩的陰極部?jī)?nèi)的陰極。該陰極配置成通過(guò)該喉道部朝該靶發(fā)射電子流。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面,X射線管組件包括外殼,其具有在其中形成的真空。該外殼具有陰極部、靶部和耦合該陰極部與該靶部的喉道部。該喉道部包括金屬壁,其具有在其中形成的切口圖案。該X射線管組件還包括安置在該外殼的靶部中的靶,和安置在該外殼的陰極部中來(lái)引導(dǎo)電子流通過(guò)該喉道部朝向該靶的陰極。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面,成像系統(tǒng)包括在其中具有用于收容要掃描的對(duì)象的開(kāi)口的可旋轉(zhuǎn)機(jī)架、安置在該可旋轉(zhuǎn)機(jī)架的該開(kāi)口內(nèi)并且可移動(dòng)通過(guò)該開(kāi)口的臺(tái)架,和耦合于該可旋轉(zhuǎn)機(jī)架的X射線管。該X射線管包括真空室,其具有容置靶的靶部、容置陰極的陰極部和包括容易渦流產(chǎn)生的第一磁場(chǎng)段的喉道部。該喉道部的第一磁場(chǎng)段具有在其中形成的第一多個(gè)凹陷。該喉道部在該陰極部和該靶部之間形成用于從該陰極發(fā)射的電子流的通道。該成像系統(tǒng)還包括配置成在該喉道部?jī)?nèi)產(chǎn)生第一磁場(chǎng)來(lái)操縱其中的電子流的第一電子操縱線圈。該第一電子操縱線圈安裝在該X射線管上并且與該喉道部的該第一磁場(chǎng)段對(duì)齊使得該第一多個(gè)凹陷中斷由該第一磁場(chǎng)產(chǎn)生的渦流。通過(guò)下列詳細(xì)說(shuō)明和圖將使各種其他特征和優(yōu)勢(shì)明顯。
附示目前預(yù)想用于執(zhí)行本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。在附圖中圖I是成像系統(tǒng)的示圖。圖2是在圖I中圖示的系統(tǒng)的框示意圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例并且可與在圖I中圖示的成像系統(tǒng)一起使用的X射線管組件的剖視圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖3的X射線管組件的喉道的放大部。圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的圖3的X射線管組件的喉道的放大部。圖6是根據(jù)本發(fā)明的再另一個(gè)實(shí)施例的圖3的X射線管組件的喉道的放大部。圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的圖3的X射線管組件的喉道的剖視圖。圖8是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于與非侵入式包裹檢查系統(tǒng)一起使用的X射線系統(tǒng)的示圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施例的操作環(huán)境關(guān)于計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)系統(tǒng)描述。本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將意識(shí)到本發(fā)明的實(shí)施例同樣適用于與任何多切片配置一起使用。此外,本發(fā)明的實(shí)施例將關(guān)于X射線的檢測(cè)和轉(zhuǎn)換描述。然而,本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將進(jìn)一步意識(shí)到本發(fā)明的實(shí)施例同樣適用于其他高頻電磁能的檢測(cè)和轉(zhuǎn)換。本發(fā)明的實(shí)施例將關(guān)于“第三代”CT掃描儀描述,但與其他CT系統(tǒng)、手術(shù)C型臂系統(tǒng)和其他X射線斷層攝影系統(tǒng),以及例如X射線或乳房攝影系統(tǒng)等很多實(shí)現(xiàn)X射線管的其他醫(yī)療成像系統(tǒng)一起同樣適用。圖I是根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)成采集原始圖像數(shù)據(jù)并且處理該圖像數(shù)據(jù)用于顯示和/或分析的成像系統(tǒng)10的實(shí)施例的框圖。本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將意識(shí)到本發(fā)明適用于例如X射線或乳房攝影系統(tǒng)等很多實(shí)現(xiàn)X射線管的醫(yī)療成像系統(tǒng)。例如計(jì)算機(jī)斷層攝影系統(tǒng)和數(shù)字射線攝影系統(tǒng)等其他成像系統(tǒng)(其采集體積的圖像三維數(shù)據(jù))也受益于本發(fā)明。X射線系統(tǒng)10的下列討論僅是一個(gè)這樣的實(shí)現(xiàn)的示例并且從形態(tài)方面來(lái)說(shuō)不意為限制性的。參照?qǐng)D1,計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)成像系統(tǒng)10示出為包括代表“第三代”CT掃描儀的機(jī)架12。機(jī)架12具有X射線管組件或X射線源組件14,其將X射線的錐形束朝檢測(cè)器組件或準(zhǔn)直儀16投影在該機(jī)架12的對(duì)邊上?,F(xiàn)在參照?qǐng)D2,檢測(cè)器組件16由多個(gè)檢測(cè)器 18和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS) 20形成。該多個(gè)檢測(cè)器18感測(cè)通過(guò)醫(yī)療患者24的投影的x射線 22,并且DAS 20將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)用于后續(xù)處理。每個(gè)檢測(cè)器18產(chǎn)生模擬電信號(hào),其代表碰撞X射線束的強(qiáng)度以及因此代表當(dāng)它通過(guò)該患者24時(shí)的衰減束的強(qiáng)度。在掃描來(lái)采集X射線投影數(shù)據(jù)期間,機(jī)架12和安裝在其上的部件繞著旋轉(zhuǎn)中心26旋轉(zhuǎn)。機(jī)架12的旋轉(zhuǎn)和X射線源組件14的操作由CT系統(tǒng)10的控制機(jī)構(gòu)28管理??刂茩C(jī)構(gòu)28包括x射線控制器30,其向X射線源組件14提供電力和定時(shí)信號(hào);和機(jī)架馬達(dá)控制器32,其控制機(jī)架12的轉(zhuǎn)速和位置。圖像重建器34從DAS 20接收采樣的和數(shù)字化的 X射線數(shù)據(jù)并且進(jìn)行高速重建。重建的圖像應(yīng)用為對(duì)計(jì)算機(jī)36 (其將該圖像存儲(chǔ)在大容量存儲(chǔ)裝置38中)的輸入。計(jì)算機(jī)36還具有存儲(chǔ)在其上的對(duì)應(yīng)于電子束定位和磁場(chǎng)控制的軟件,如在下文詳細(xì)描述的。計(jì)算機(jī)36還經(jīng)由控制臺(tái)40從操作者接收命令和掃描參數(shù),該控制臺(tái)40具有例如鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、語(yǔ)音激活的控制器或任何其他合適的輸入設(shè)備等某個(gè)形式的操作者接口。關(guān)聯(lián)的顯示器42允許該操作者觀察來(lái)自計(jì)算機(jī)36的重建的圖像和其他數(shù)據(jù)。該操作者供應(yīng)的命令和參數(shù)被計(jì)算機(jī)36使用來(lái)向DAS 20,X射線控制器30和機(jī)架馬達(dá)控制器32提供控制信號(hào)和信息。另外,計(jì)算機(jī)36操作臺(tái)架馬達(dá)控制器44,其控制電動(dòng)臺(tái)架46來(lái)安置患者24 和機(jī)架12。特別地,臺(tái)架46使患者24全部或部分移動(dòng)通過(guò)圖I的機(jī)架開(kāi)口 48。
圖3圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的X射線管組件14的剖視圖。X射線管組件14包括X射線管50,其包括真空室或罩52,真空室或罩52具有安置在其陰極部56中的陰極組件54。旋轉(zhuǎn)靶58安置在真空罩或外殼52的靶部60中。陰極組件54包括許多單獨(dú)元件, 其包括陰極杯(未示出),該陰極杯支撐燈絲62并且充當(dāng)將從加熱的燈絲62發(fā)射的電子束64朝靶58的表面66聚焦的靜電透鏡。X射線流68從靶58的表面66發(fā)射并且被引導(dǎo)通過(guò)真空罩52的窗口 70。許多電子72從靶58背散射并且撞擊和加熱真空罩52的內(nèi)表面 74。冷卻劑沿真空罩52的外表面76循環(huán)(如由箭頭78、80圖示的)來(lái)減輕由背散射的電子72在真空罩52中產(chǎn)生的熱。磁組件82安裝在X射線管組件14中在真空罩52的喉道部84內(nèi)的電子束64的路徑附近的位點(diǎn)處,該喉道部84在陰極部56的下游并且在靶部60的上游。磁組件82包括第一線圈組件86。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例,線圈86纏繞為四極和/或偶極磁組件并且安置在真空室52的喉道部84上且圍繞喉道部84,使得由線圈86產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)電子束64起作用,引起電子束64沿X和/或y方向偏轉(zhuǎn)并且移動(dòng)。電子束64的移動(dòng)方向由流過(guò)線圈86的電流的方向確定,電流方向通過(guò)I禹合于線圈86的控制電路88而被控制。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例, 線圈86配置成控制焦斑大小或幾何形狀??蛇x地,第二線圈組件90(虛線示出)也可被包括在磁組件82中,如在圖3中示出的。根據(jù)各種實(shí)施例并且基于期望的電子束控制,線圈組件86、90可具有偶極和/或四極配置。本文闡述的本發(fā)明的實(shí)施例減少與線圈組件86、90對(duì)齊的X射線管喉道84段內(nèi)的渦流的產(chǎn)生,其允許期望的磁場(chǎng)更快地產(chǎn)生。每當(dāng)磁場(chǎng)在大小、空間或時(shí)間上變化時(shí),渦流在喉道段84中產(chǎn)生。當(dāng)磁場(chǎng)不變化時(shí)渦流不存在。因此,本文闡述的實(shí)施例針對(duì)減少渦流產(chǎn)生(這會(huì)在具有均勻的橫截面厚度和體積的基準(zhǔn)金屬喉道段中發(fā)生),而同時(shí)維持喉道段84的期望的設(shè)計(jì)規(guī)范。這樣的設(shè)計(jì)規(guī)范可以是例如喉道段84是密封的、在結(jié)構(gòu)上是魯棒的來(lái)抵抗大氣壓力和其他作用力、對(duì)于主要由背散射電子引起的加熱在熱方面是魯棒的、在內(nèi)表面上導(dǎo)電來(lái)向收集的電荷提供傳導(dǎo)路徑,并且可聯(lián)接到真空罩52的陰極段56和靶段60。圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的圖3的分部92的放大圖,喉道部84的壁94由金屬形成并且具有沿著它的長(zhǎng)度98近似不變的厚度96。線圈組件86與壁94的磁場(chǎng)段100 對(duì)齊,壁94的磁場(chǎng)段100具有在其中形成的凹陷或切口 102的圖案。在一個(gè)實(shí)施例中,切口 102垂直于喉道84的中心軸103形成。切口 102減少渦流在其中產(chǎn)生的電流通路并且以便中斷渦流。從而,切口 102減少渦流產(chǎn)生同時(shí)允許壁94的磁場(chǎng)段100維持它的結(jié)構(gòu)完整性。因此,壁94通過(guò)中斷渦流通路同時(shí)保留結(jié)構(gòu)上穩(wěn)固的喉道部84來(lái)減少渦流產(chǎn)生。此外,喉道部84的熱質(zhì)量從背散射電子104吸收熱。當(dāng)切口 102不出為具有相等長(zhǎng)度時(shí),切口長(zhǎng)度可變化以控制壁94的剛度。此外,根據(jù)各種實(shí)施例,切口 102可形成為通過(guò)壁94的內(nèi)或外表面。壁94的第一和第二部106、108 (其鄰近磁場(chǎng)段100)由固體金屬形成。壁94的第一部106的上游端110聯(lián)接磁場(chǎng)段100與真空室52的陰極部56(圖3)。類(lèi)似地,壁94的第二部108的下游端112聯(lián)接磁場(chǎng)段100至真空室52的靶部60(圖3)??蛇x地,第二線圈組件90 (虛線示出)可鄰近線圈組件86安置并且與磁場(chǎng)段100 對(duì)齊(如在圖4中示出的)用于在長(zhǎng)度和寬度方向聚焦電子束并且使電子束沿兩個(gè)軸線偏轉(zhuǎn)?,F(xiàn)參照?qǐng)D5,根據(jù)備選實(shí)施例示出圖3的分部92的放大圖,其中喉道部84構(gòu)造成具有近似沿著喉道部84的整個(gè)長(zhǎng)度延伸的許多切口 114。線圈組件86與喉道部84對(duì)齊。 盡管圖5描述為包括一個(gè)線圈組件,本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到其實(shí)施例可修改成具有一對(duì)或多個(gè)采用與關(guān)于圖4描述的相似的方式的線圈組件的X射線管組件。圖6是根據(jù)再另一個(gè)實(shí)施例的圖3的分部92的放大圖。如示出的,喉道部84包括具有在其中以圖案形成的許多切口 118的第一磁場(chǎng)段116和具有在其中以圖案形成的許多切口 122的第二磁場(chǎng)段120。如示出的,線圈組件86與第一磁場(chǎng)段116對(duì)齊并且第二線圈組件90與第二磁場(chǎng)段120對(duì)齊。喉道部84的固體壁段124聯(lián)接第一磁場(chǎng)段116和第二磁場(chǎng)段120。同樣,固體上游段126聯(lián)接第一磁場(chǎng)段116與真空室52的陰極部56 (圖3)并且固體下游段128聯(lián)接第二磁場(chǎng)段120與真空室52的靶部60 (圖3)?,F(xiàn)在參照?qǐng)D7,根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例示出圖3的分部92的剖視圖。如示出的,喉道 84具有多個(gè)切口部130,其包含形成為通過(guò)喉道84的外表面134的切口 132的圖案。切口 132沿著該喉道84的中心軸136取向。通過(guò)使切口 132沿著中心軸132取向,切口 132形成額外的冷卻片,其增加流動(dòng)跨過(guò)喉道84的外表面134的冷卻劑的傳熱速率。切口 132可形成為具有變化的長(zhǎng)度138、140 (如示出的)或基于設(shè)計(jì)規(guī)范具有相等的長(zhǎng)度。如在圖7 中圖示的,喉道84的切口部130具有固體材料厚度142,其明顯薄于喉道84的全壁厚144。 從而,切口 132的長(zhǎng)度可選擇成最小化固體材料厚度142同時(shí)維持喉道84的結(jié)構(gòu)完整性。 與在具有全壁厚144的喉道壁中形成渦流相比,這些切口 132和較薄的壁厚142的組合減少在切口部132中形成渦流,并且對(duì)于X射線管的熱環(huán)境和大氣壓力在熱結(jié)構(gòu)上是魯棒的。 從而,喉道84的切口部130表現(xiàn)得像滿足熱結(jié)構(gòu)要求的厚壁,同時(shí)表現(xiàn)得像針對(duì)渦流產(chǎn)生的薄壁。圖7圖示實(shí)施例,其中切口 132在靠近例如線圈組件86等線圈組件的獨(dú)立極146 的喉道部84上的位置處在許多獨(dú)立段中形成。然而,切口 132還可在喉道部84的整個(gè)外表面134周?chē)鷪D案化。在一個(gè)實(shí)施例中,切口 132近似沿著喉道部84的整個(gè)長(zhǎng)度延伸。備選地,切口 132短于喉道部84的長(zhǎng)度并且與線圈組件的獨(dú)立極146對(duì)齊?,F(xiàn)在參照?qǐng)D8,包裹/行李檢查系統(tǒng)148包括可旋轉(zhuǎn)機(jī)架150,其具有在其中的開(kāi)口 152,包裹或多件行李可通過(guò)該開(kāi)口 152。該可旋轉(zhuǎn)機(jī)架150容置高頻電磁能源154以及檢測(cè)器組件156,其具有和在圖2中示出的那些相似的檢測(cè)器。還提供傳送系統(tǒng)158并且其包括由結(jié)構(gòu)162支撐的傳送帶160以使包裹或行李件164自動(dòng)并且連續(xù)通過(guò)開(kāi)口 152來(lái)被掃描。對(duì)象164由傳送帶160饋送通過(guò)開(kāi)口 152,然后采集成像數(shù)據(jù),并且該傳送帶160采用可控并且連續(xù)的方式將這些包裹164從開(kāi)口 152移走。因此,郵政檢查員、行李搬運(yùn)人員和其他安全人員可非侵入式地對(duì)包裹164的包含物檢查爆炸物、刀、槍、違禁品等。因此,根據(jù)一個(gè)實(shí)施例,X射線管組件包括真空罩,其包括陰極部、靶部和喉道部, 該喉道部具有在其中形成以中斷在該喉道部中產(chǎn)生的渦流的多個(gè)凹陷。該喉道部具有耦合于該陰極部的上游端和耦合于該靶部的下游端。該X射線管組件還包括安置在該真空罩的靶部?jī)?nèi)的靶,和安置在該真空罩的陰極部?jī)?nèi)的陰極。該陰極配置成通過(guò)該喉道部朝該靶發(fā)射電子流。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例,X射線管組件包括外殼,其具有在其中形成的真空。該外殼包括陰極部、靶部和耦合該陰極部與該靶部的喉道部。該喉道部包括具有在其中形成的切口圖案的金屬壁。該X射線管組件還包括安置在該外殼的靶部中的靶,和安置在該外殼的陰極部中以引導(dǎo)電子流通過(guò)該喉道部朝向該靶的陰極。根據(jù)本發(fā)明的再另一個(gè)實(shí)施例,成像系統(tǒng)包括在其中具有用于收容要掃描的對(duì)象的開(kāi)口的可旋轉(zhuǎn)機(jī)架、安置在該可旋轉(zhuǎn)機(jī)架的該開(kāi)口內(nèi)并且可移動(dòng)通過(guò)該開(kāi)口的臺(tái)架,和耦合于該機(jī)架的X射線管。該X射線管包括真空室,其具有容置靶的靶部、容置陰極的陰極部和包括易于渦流產(chǎn)生的第一磁場(chǎng)段的喉道部。該喉道部的第一磁場(chǎng)段具有在其中形成的第一多個(gè)凹陷。該喉道部在該陰極部和該靶部之間形成用于從該陰極發(fā)射的電子流的通道。該成像系統(tǒng)還包括配置成在該喉道部?jī)?nèi)產(chǎn)生第一磁場(chǎng)來(lái)操縱其中的電子流的第一電子操縱線圈。該第一電子操縱線圈安裝在該X射線管上并且與該喉道部的該第一磁場(chǎng)段對(duì)齊使得該第一多個(gè)凹陷中斷由該第一磁場(chǎng)產(chǎn)生的渦流。該書(shū)面說(shuō)明使用示例來(lái)公開(kāi)本發(fā)明,其包括最佳模式,并且還使本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明,包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)和執(zhí)行任何包含的方法。本發(fā)明的專(zhuān)利范圍由權(quán)利要求限定,并且可包括本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員想到的其他示例。這樣的其他示例如果它們具有不與權(quán)利要求的書(shū)面語(yǔ)言不同的結(jié)構(gòu)元件,或者如果它們包括與權(quán)利要求的書(shū)面語(yǔ)言無(wú)實(shí)質(zhì)區(qū)別的等同結(jié)構(gòu)元件則規(guī)定在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種X射線管組件(14),其包括真空罩(52),其包括陰極部(56);靶部(60);和喉道部(84),其具有在其中形成的用于中斷在所述喉道部(84)中產(chǎn)生的渦流的多個(gè)凹陷(102),所述喉道部(84)具有耦合于所述陰極部(56)的上游端(110)和耦合于所述靶部(60)的下游端(112);安置在所述真空罩(52)的靶部(60)內(nèi)的靶(58);和安置在所述真空罩(52)的陰極部(56)內(nèi)的陰極(54),所述陰極(54)配置成通過(guò)所述喉道部(84)朝所述靶(58)發(fā)射電子流(68)。
2.如權(quán)利要求I所述的X射線管組件(14),其中所述喉道部(84)具有由所述上游端 (110)和所述下游端(112)之間的距離限定的長(zhǎng)度;并且其中所述多個(gè)凹陷(102)垂直于所述喉道部(84)的中心軸(103)取向并且安置在沿著所述喉道部(84)的長(zhǎng)度的多個(gè)位置處。
3.如權(quán)利要求I所述的X射線管組件(14),其中所述喉道部(84)進(jìn)一步包括上游段(106);下游段(108);和安置在所述上游段(106)和所述下游段(108)之間的磁場(chǎng)段(100),并且其中所述磁場(chǎng)段(100)具有在其中形成的所述多個(gè)凹陷(102)。
4.如權(quán)利要求3所述的X射線管組件(14),其中所述上游段(106)具有大致上等于所述真空罩(52)的陰極部(56)壁厚的壁厚;并且其中所述下游段(108)具有大致上等于所述真空罩(52)的靶部(60)壁厚的壁厚。
5.如權(quán)利要求I所述的X射線管組件(14),其中所述喉道部(84)包括非鐵磁性材料。
6.如權(quán)利要求I所述的X射線管組件(14),其中所述多個(gè)凹陷(102)平行于所述喉道部(84)的中心軸(103)取向。
7.如權(quán)利要求I所述的X射線管組件(14),其進(jìn)一步包括圍繞所述真空罩(52)的喉道部(84)設(shè)置并且與所述多個(gè)凹陷(102)對(duì)齊的第一電磁線圈(86),所述第一電磁線圈 (86)配置成產(chǎn)生第一磁場(chǎng),所述第一磁場(chǎng)使最大磁通密度發(fā)生在所述喉道部(84)的其中形成所述多個(gè)凹陷(102)的段中。
8.如權(quán)利要求7所述的X射線管組件(14),其進(jìn)一步包括圍繞所述真空罩(52)的喉道部(84)設(shè)置并且與所述多個(gè)凹陷(102)對(duì)齊的第二電磁線圈(90),所述第二電磁線圈 (90)配置成產(chǎn)生第二磁場(chǎng),所述第二磁場(chǎng)使最大磁通密度發(fā)生在所述喉道部(84)的其中形成所述多個(gè)凹陷(102)的段中。
9.如權(quán)利要求8所述的X射線管組件(14),其中所述第一電磁線圈(86)與所述多個(gè)凹陷(102)的第一分段對(duì)齊;并且其中所述第二電磁線圈(90)與所述多個(gè)凹陷(102)的第二分段對(duì)齊。
10.如權(quán)利要求I所述的X射線管組件(14),其中所述喉道部(84)其中形成有具有變化的長(zhǎng)度的多個(gè)凹陷(102)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于電磁可控x射線管中的提高的瞬態(tài)響應(yīng)的設(shè)備和方法。x射線管組件(14)包括真空罩(52),其包括陰極部(56)、靶部(60)和喉道部(84),該喉道部(84)具有在其中形成以中斷在該喉道部(84)中產(chǎn)生的渦流的多個(gè)凹陷(102)。該喉道部(84)具有耦合于該陰極部(56)的上游端(110)和耦合于該靶部(60)的下游端(112)。該x射線管組件(14)還包括安置在該真空罩(52)的靶部(60)內(nèi)的靶(58),和安置在該真空罩(52)的陰極部(56)內(nèi)的陰極(54)。該陰極(54)配置成通過(guò)該喉道部(84)朝該靶(58)發(fā)射電子流(68)。
文檔編號(hào)H01J35/02GK102543634SQ201110354650
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月26日
發(fā)明者C·S·羅杰斯, E·J·韋斯特科特, M·A·弗蘭特拉, P·A·扎沃德什基 申請(qǐng)人:通用電氣公司