[发明专利]旋转阳极X射线辐射器和X射线系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有用于产生X射线的X射线管的旋转阳极X射线辐射器，以及一种X射线系统。

背景技术

在医学X射线成像时，尤其使用具有旋转阳极的X射线辐射器产生X射线。大多圆盘形的旋转阳极被加速到高的旋转频率以及在阴极中产生的电子的焦点（Brennfleck）下方转过。在这里，旋转阳极在电子束下方运动越迅速，焦点可能的表面负荷越大。为了能提高图像质量，有一个可能性是提高脉冲功率，和有另一个可能性是减小焦点。在当代的旋转阳极X射线辐射器中，旋转阳极以约150Hz至200Hz旋转。相应地需要强力驱动，以便能加速大质量（数公斤重）的旋转阳极。

图1表示已知的旋转阳极的X射线辐射器1，包括具有旋转阳极3的X射线管2。在X射线管2真空容器外部（但在旋转阳极的X射线辐射器1外壳内部）的定子6产生交变电磁场。转子5处于旋转阳极3的旋转轴上，定子6使之旋转运动。阴极4，例如有文纳尔电极的热阴极，产生向旋转阳极加速的电子束。由此在明中点上产生X射线9，X射线9可通过射线出口窗7离开旋转阳极的X射线辐射器1，接着例如通过光阑8聚束成形。

定子6一般用交流电工作和需要达数千瓦的电功率。但定子6强的交变电磁场对于电子的轨迹干扰极大。电子在交变场作用下偏转，从而干扰在旋转阳极上聚焦。这导致焦点以驱动器的频率跳跃。在借助X射线产生的X射线图像中，焦点位置的这种变更由于图像边缘的晃动被放得很大并能看到。这种干扰效应称为“聚焦摇摆”。

按目前的技术水平有一些至少部分减少聚焦摇摆的可能性。例如可以在定子与旋转阳极背侧之间安装软磁合金屏蔽。软磁合金有抑制电磁场的性质。因为电子在旋转阳极上的聚焦不是通过静电而是通过有源元件如线圈实现的，所以存在可能性，通过改变聚焦的电磁场影响电子轨迹。当然这种方法成本很高。此外，定子驱动器还能与图像频率同步化。若例如以30fps进行照相，则定子驱动器可以用8乘30Hz，亦即240Hz驱动。因此驱动器相位与每张照片相同，以及可以将聚焦摇摆减少到最低程度。当然，在旋转阳极的X射线辐射器噪声发展时，这种方法产生其他干扰效应。所有已知的方法仅能部分减少聚焦摇摆。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种旋转阳极X射线辐射器，它能进一步减小X射线管的聚焦摇摆。此外，本发明所要解决的技术问题是，提供一种具有旋转阳极X射线辐射器的X射线系统。

上述技术问题按照本发明通过一种具有产生X射线的X射线管的旋转阳极X射线辐射器，以及一种X射线系统得以解决。

通过按照本发明的旋转阳极X射线辐射器，能够实现主动和以简单而便宜的方式明显减少或几乎彻底消除聚焦摇摆，这种旋转阳极X射线辐射器具有产生X射线的X射线管，包括设在真空容器内可旋转的旋转阳极，旋转阳极有旋转轴、安装在旋转轴上的转子和定子，定子至少部分设在真空容器外部，其中，定子产生用于驱动转子的交变电磁场，以及其中，定子有至少一个定子线圈用于产生交变电磁场，以及包括阴极用于产生可以朝旋转阳极加速的电子束，其中，在阴极、焦点和/或电子束的区域内设至少一个反向线圈，用于补偿所述至少一个定子线圈的交变电磁场。这只须一个或多个相对于一个或多个定子线圈反向定位或相应地接线的线圈。反向线圈通过其补偿杂散场，保证减小或消除定子线圈的交变电磁场，从而不再发生电子束偏转。由此可以显著改善X射线图像的图像质量。有利的是，反向线圈非常靠近阴极或焦点定位，以补偿在最有助于聚焦摇摆的区域内的交变电磁场。

在多个定子线圈的情况下合理的是，同样设置多个反向线圈，例如为每个定子线圈设置一个反向线圈。按本发明的一种扩展设计，所述至少一个反向线圈与所述至少一个有相反电流方向的定子线圈串联。以此方式，只要适当选择反向线圈尺寸和位置，便能自动产生对定子线圈交变电磁场补偿的反向杂散场。

按本发明的另一项扩展设计，所述至少一个反向线圈设置为可以沿X射线管的纵轴线机械移动。通过这种配置在需要时可以改变和调整反向线圈补偿杂散场的位置和强度，以获得对定子交变场恰当的补偿。上述移动可借助能自动或手动控制的小型驱动器实施。

按本发明的另一项扩展设计，所述至少一个反向线圈具有匝间抽头，它们为了改变补偿杂散场的强度可以连接。在这里也可以在需要时通过相应地连接所述匝间抽头或取消连接，调整补偿杂散场的强度。为了多级调整补偿杂散场的强度，可以提供多种连接可能性。