[发明专利]用于产生伦琴辐射的伦琴射线源和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种伦琴射线源，所述伦琴射线源具有：可抽成真空的外壳体，所述外壳体具有至少一个伦琴射线束可穿透的射束出射窗口；用于发射电子射束的电子源和用于产生伦琴辐射的阳极。此外，本发明涉及一种用于产生伦琴辐射的方法，其中阳极通过与电子射束的相互作用发射伦琴辐射。

背景技术

在已知的伦琴射线源中，在可抽成真空的外壳体——所谓的伦琴射线管内将电子朝着阳极加速，所述阳极的材料适合用于将经加速的电子的能量转换为伦琴辐射。通过伦琴射线束可穿透的出射窗，伦琴辐射从伦琴射线源耦合输出。在应用在成像系统中的情况下，然后通常使辐射朝待检查的对象定向并且接着借助成像伦琴射线探测器测量所述辐射。主要在医学成像中，这样的系统的应用广泛流行。对于人的身体部分的诊断性检查而言一般值得期望的是，以尽可能低的伦琴射线剂量实现尽可能高的图像质量。为此，尽可能单色的伦琴辐射是有利的，其中所述辐射基本上由独特的伦琴辐射组成并且仅仅在尽可能小的部分上由分布在宽的能量范围上的轫致辐射组成。

在US7436931B2中描述了一种用于产生单色伦琴辐射的伦琴射线源。在此应用很薄的阳极，其施加在由具有低的原子核电荷数的材料制成的阳极载体上。由此实现了，通过阳极层基本上形成在窄的能量范围中的独特的伦琴辐射。此外，通过阳极的低的层厚度并且通过载体的低的原子核电荷数少地发射轫致辐射，使得由该源仅仅产生小份额的、宽带的伦琴辐射。在此公开的解决方案的一个缺点是在阳极层中和在阳极载体中的高的放热。在这样的伦琴射线源中，在阳极中的放热通常对于电子射束的功率密度和因此也对于由伦琴射线源发射的射束功率而言是限制性的。另一个缺点是薄的阳极层的低的机械强度和与此相关的高的磨损。

发明内容

本发明的任务是，说明一种用于产生尽可能单色的伦琴辐射的伦琴射线源，所述伦琴射线源避免了上述缺点。本发明的另一个任务是，说明一种用于产生伦琴辐射的方法。

这些任务通过在权利要求1中描述的伦琴射线源和在权利要求10中描述的方法解决。

根据本发明的伦琴射线源包括可抽成真空的外壳体、用于发射电子射束的电子源和用于产生伦琴辐射的阳极，所述外壳体具有至少一个伦琴射线束可穿透的射束出射窗口。阳极在所述伦琴射线源运行的情况下以蒸气相存在，其中所述蒸气态阳极能够通过以冷凝相存在的阳极材料储备的通过电子射束作用的蒸发来产生。

根据本发明的伦琴射线源能够实现：通过应用蒸气态阳极产生具有高份额的、基本上单色的独特的辐射的伦琴辐射。蒸气态阳极的直接在电子射束中的动态产生直接在应用的位置处提供为此所应用的蒸气阳极。通过阳极以蒸气态的存在，自动地以对于产生单色辐射而言有利的少的材料量提供阳极材料。通过少的可供相互作用使用的材料量，仅仅产生小份额的、宽带的轫致辐射和高份额的、单色的独特的伦琴辐射。

此外，根据本发明的伦琴射线源能够实现在电子射束的特别高的功率密度的情况下的运行，因为通过蒸发材料储备中的阳极材料连续地重新形成蒸气态阳极。因此，不出现通过材料磨损引起的问题。此外，不必采取用于使阳极散热的特殊措施，因为通过与电子射束相互作用在蒸气阳极中形成的热通过蒸气的扩散和流动连续地从形成伦琴辐射的位置处运离。因此，相比在具有固体阳极层的伦琴射线源的情况下，可以使用具有显著更高的功率密度的电子射束。即使在使用快速转动的阳极——所谓的旋转阳极的情况下，阳极层在与电子射束相互作用的区域中的散热对于常规伦琴射线源的全部射束功率而言是限制性的因素。

恰恰对于单色伦琴辐射的产生而言，具有高功率的电子射束的应用是特别重要的，因为在与少量阳极材料相互作用的情况下也仅仅可以将小份额的电子射束功率转化成伦琴辐射。因此，为了实现对于不同成像方法所需的最小辐射功率，所应用的电子射束的功率相比于在使用具有较高层厚度和较高转化份额的常规固体阳极的情况下还必须明显更高。除了电子射束的高的绝对功率之外，电子射束的在与阳极材料相互作用的位置处的高的功率密度也是重要的。如果电子射束可以聚焦到具有相应高的功率密度的很小的区域上，则可以产生在空间上特别良好地限定的伦琴辐射，借助所述伦琴辐射能够实现特别高的位置分辨率的伦琴射线图像的拍摄。

在根据本发明的方法中，在伦琴射线源的可抽成真空的外壳体内通过以电子射束轰击以冷凝相存在的阳极材料连续地形成蒸气态阳极。所述蒸气态阳极通过与所述电子射束的相互作用发射伦琴辐射。根据本发明的用于产生伦琴辐射的方法的优点与根据本发明的伦琴射线源的优点相似地得出。