[发明专利]X射线源和包含这种X射线源的X射线设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种X射线源和一种包含有上述X射线源的X射线设备，其中所述X射线源包括复数个在一个纵向上彼此间隔开的电子源。

背景技术

X射线断层成像方法是从不同方向照射待检对象，这种方法例如用于材料无损检验，特别适用于医疗领域。在通过这种方式获得的各个投影的基础上计算出待检对象的三维图像。可通过移动X射线源来实现从不同方向照射待检对象的目的。举例而言，医用计算机断层摄影(CT)是用围绕患者旋转的X射线源照射患者。断层合成摄影术是另一种医疗检查方法，用于获取待检对象(即胸部)的三维图像。这种特殊形式的乳房X射线摄影术从限定在一定角度范围内的复数个方向照射胸部。即使在断层合成摄影术中也需使X射线源进行相对于待检对象的运动。

然而，X射线源的运动总会引起技术问题。举例而言，高速运动时会出现高惯性力，X射线源的机械结构必须能承受这种惯性力。通常情况下必须为X射线源供给电能和冷却水；这两种供给线必须跟随X射线源运动，或者通过采取相应较为复杂的技术措施(例如设置滑动触点或旋转传输套管(Drehdurchfuehrungen))来使上述供给线能够适应X射线源的运动。

为了避免X射线源运动，J.Zhang等人于2006年发表了“Amulti-beamx-ray imaging system based on carbon nanotube field emitters”(一种基于碳纳米管场发射体的多束X射线成像系统)，医学成像第6142卷，614204，文中提出应用一种静止式X射线源，这种X射线源具有复数个X射线发射体(简称发射体)。借助这种X射线源(亦称“多焦点X射线源”)可获取断层图像数据集，而无需X射线源做机械运动。通过先后激发多焦点X射线源的各发射体进行发射，以达到用X射线束从不同方向照射待检对象的目的。在检查过程中，先后或同时激发各发射体发射一定剂量的X射线。如果这种系统采用可快速读取数据的检测器，就可以缩短扫描时间。

为了以较短扫描时间对待检对象进行高分辨率的X射线成像，需要采用大功率X射线源。但是，现有的多焦点X射线源的功率受其耐热性的限制。一旦超过这个耐热性的限制，就可能造成(例如)阳极表面熔化。为了防止发生这种情况及其他由热过载引起的后果，传统X射线源只能采用低X射线辐射功率的发射体。因此，传统的多焦点X射线源只能采用较小的电流强度和较短的发射时间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种X射线源和包含有这种X射线源的X射线设备，所述X射线源适用于发射复数个X射线束且其X射线辐射功率得到了改进。

在X射线源方面，本发明通过一种具有权利要求1所述特征的X射线源来达成上述目的。

本发明的X射线源具有一种共用阳极和复数个在纵向上彼此间隔开的电子源，该共用阳极布置在所述电子源对面且同样沿纵向延伸。所述电子源所发射的电子在彼此间隔开的复数个位置上击中所述阳极，并以这种方式产生复数个各对应于一个电子源的分离发射中心。所述X射线源的阳极可围绕一个沿纵向定向的轴线旋转。

在具有上述特征的X射线源中，击中所述阳极的电子在彼此间隔开的复数个位置上产生复数个位于所述阳极上的发射中心。根据上述原理可设计出可以发射复数个X射线束但仅具有一个阳极的X射线源。为了应对经常出现在多焦点X射线管上的热负荷问题，该共用阳极采用可旋转设计。当X射线源工作时，击中旋转阳极的电子束所产生的是一个焦点轨迹(Brennfleckbahn)，而不是一个焦斑，该焦点轨迹沿阳极周边延伸。这个焦点轨迹的面积远远大于产生于静止式阳极上的焦斑。所述阳极经电子撞击而受热使其体积相应变大。借此可将输入阳极材料的热功率分布到更大体积中去。与采用静止式阳极的传统X射线源相比，本发明X射线源的阳极材料表面相对更大，得到加热的阳极材料相对更多，这就可以实现更有效的散热。因此，本发明的X射线源具有更好的耐热性。这种效果特别有利于具有复数个发射中心的X射线源。

所述阳极的旋转轴沿所述X射线源的纵向延伸。彼此间隔开的电子源同样沿这个纵向布置。这些电子源所发射的电子在同一个阳极上产生复数个沿纵向彼此间隔开的发射中心。这种几何结构可以实现X射线源具有复数个分离发射中心，同时允许使用一个旋转阳极。由于仅需使用一个带有单个旋转轴的共用阳极来产生复数个分离发射中心，所以所述X射线源具有机械结构设计非常简单的优势。

根据本发明的第一实施例，所述阳极是一种旋转体；优选为圆柱形。当X射线源工作时，该阳极一般以高频率进行旋转。将所述阳极设计为旋转体可有利地防止其失衡。此外，旋转体通常都易于制造且抗离心力(惯性力)能力很强。