[发明专利]X射线源

说明书

技术领域

本发明涉及一种X射线源、一种成像设备以及一种控制X射线源中的X射线束的能级的方法。本发明能够被应用于计算机断层摄影设备，并且包括谱计算机断层摄影设备。

背景技术

当使用X射线对对象或患者进行成像时，最终图像的质量主要取决于所使用的X射线的能量。

事实上，越多的光子能够通过待成像的对象或患者到达探测器，图像噪声越低。取决于对象或患者的某些参数，例如其厚度，将需要不同量的能量以允许光子通过。然而，通常被更强吸收的低能量光子携带更重要的对比度信息。在厚对象中，低能量光子的损失可能变得太高(射束硬化)并且可能需要谱中的更多高能量光子来达到可接受的图像噪声水平。理想的X射线能量分布当然取决于待成像的对象或患者(在下文中，术语“X射线谱”将无差别地用于指代X射线能量分布，因为每个波长对应于能量值)。

发明内容

本发明的目的是提供一种X射线源和方法，其能够静态或动态地对所使用的X射线束进行塑形。

根据本发明的第一方面，该目的通过一种用于成像设备的X射线源来实现，其包括：

-至少三个电极，

-电源，其被配置为在所述至少三个电极之中的第一电极与第二电极之间提供初级间隙电压，所述初级间隙电压具有AC分量，引起从所述第一电极朝向所述第二电极的电子的传输，以及

-控制器，其被配置为在所述至少三个电极之中的第三电极上供应可变电势，

其中，所述X射线源被配置为基于所述第一电极与所述第二电极之间的电压差来生成具有能谱的X射线束，

并且其中，所述控制器被配置为每当预定条件被满足时，将所述第三电极上的所述可变电势设置为引起所述电子的传输的至少部分阻挡的值。

第一电极通常被称为“阴极”，第二电极通常被称为“阳极”。第三电极通常被称为“网格”，尽管它不一定具有网格形状。第三电极实际上能够是网格形状的，但它可以具有不会完全阻挡第一电极与第二电极之间的电子的传输的任何适当的形状。第三电极优选被定位在第一电极与第二电极之间，但它也可以被定位在其他位置，只要X射线源的实际布局不妨碍其实现其功能。

根据本发明的X射线源通常具有三个电极，但是它也可以具有更大量的电极。特别地，第一电极、第二电极和/或第三电极中的任何可以被一起协作以实现相同功能的多个电极替代。这在“网格”的情况下尤其有用，因为这能够允许更复杂的形状和提高的效率。X射线源可以包括其他电极，例如基电极或栅电极。

第一电极和第二电极可以由相同材料或不同材料制成。它们优选由金属材料制成，金属材料例如为选自钨、钼或铜的材料。该材料能够是复杂的组合物或合成物，例如被设计为抗高温的复杂组合物或合成物，例如钼芯上的钨-铼靶。

第一电极和第二电极可以具有任何形状。优选地，第二电极具有圆形对称的形状并且可旋转。

由初级间隙电压引起的第一电极与第二电极之间的电子的传输是电流。其值取决于初级间隙电压、阴极的电子发射率以及填充第一电极与第二电极之间的空间的材料。优选地，所有电极被定位在填充有适当的材料的外壳中，适当的材料例如为非常低压的惰性气体，其甚至可以认为是真空。这允许电极之间的电子的最佳传输。从第一电极传输的电子最终将与第二电极碰撞，将其部分能量从其金属结构转移到其他电子，并将其能量的剩余部分转换成X射线辐射。

被定位在X射线生成器外部的X射线探测器基于所选择的探测器技术在预定周期上来检测由所述碰撞生成的光子。在本发明的背景下，探测器可以是技术人员已知的任何适当的类型。

输出谱取决于初级间隙电压的值：输出谱是kVp相关的。

如果第三电极被设置为合适的值，例如绝对值大的负值，则来自阴极的所有电子都不能通过第三电极，从而有效地停止X射线发射。

在优选实施例中，第三电极被设计为使得电子不会撞击第三电极。如果第三电极的电势为负的，则电子被阻挡，而如果它为正的，则总电场将电子朝向向阳极引导。

通过将第三电极重置为其初始值，电子的传输朝向第二电极重新开始并且再次从源发射X射线辐射。

要务必注意的是，必须选择施加到第三电极(“网格”)的电势的初始值，使得避免朝向它的任何不想要的泄漏电流。优选地，施加到第三电极的电势的初始值高于施加到第一电极(即“阴极”)的电势。

上述布局因此允许X射线源的非常快速的接通和断开。