[發(fā)明專利]大區(qū)域可單獨尋址的多束x射線系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810215733.1
• 申請日: 2003-01-09
• 公開（公告）號: CN101352353A
• 公開（公告）日: 2009-01-28
• 發(fā)明（設計）人: 周子剛;盧健平;邱齊
• 申請（專利權）人: 北卡羅來納－查佩爾山大學
• 主分類號: A61B6/03
• 分類號: A61B6/03;H05G1/00;H01J35/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 趙華偉

關于聯(lián)邦政府資助的研發(fā)的聲明

本發(fā)明的至少一些方面是在no.N00014-98-1-0597的合同下由政府支持進行。政府對本發(fā)明具有一定的權力。

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于產生和控制x射線輻射的方法和裝置。例如，本發(fā)明涉及一種從發(fā)射器陣列或者矩陣產生電子發(fā)射的方法和裝置。發(fā)射的電子直接撞擊大區(qū)域靶上的不同位置，以從不同的源產生多個x射線束，從而提供改進的成像能力，包括動態(tài)成像。

背景技術

在下面的本發(fā)明的背景技術的描述中，參考某些結構和方法，然而，這樣的參考沒有必要解釋為承認這些結構和方法在可應用的法定規(guī)定下有資格作為現(xiàn)有技術。申請人保留權力來證明，任何參考的主題相對于本發(fā)明不夠成現(xiàn)有技術。

術語“納米結構的”或者“納米結構”材料由那些熟悉該領域的人來用于表示包括具有小于100nm的顆粒尺寸的納米顆粒的材料，諸如納米管(例如，碳納米管)。這些類型的材料表現(xiàn)為顯示在多種應用中具有上升的興趣的某些特性。

目前的x射線管包括具有單個(或者兩個)焦點的靶(其中，電子轟擊靶，且產生x射線)，單個陰極或者兩個陰極。電子通常從陰極熱電子發(fā)射，且聚焦為撞擊靶上的小區(qū)域。為了在大區(qū)域上成像或者診斷的目的，物體或者x射線管(或者兩者)必須在該區(qū)域上移動。

這樣的x射線使用的一個例子包括計算機斷層(CT)。圖1(a-d)描繪了CT掃描器100的總的結構，其中，x射線源102(通常x射線管)圍繞要被成像的物體104旋轉(由箭頭所示的方向)。數據可以由與x射線源102協(xié)調移動的單個檢測器106(如圖1a所示)、與x射線源102協(xié)調移動的多個檢測器106(如圖1b和1c所示)，或者多個固定的檢測器106(如圖1d所示)來采集。目前的CT設計的結果為，掃描器通常較大，具有復雜的機械系統(tǒng)。掃描器可以由x射線管的旋轉速度和設備的尺寸和重量來限制。這最后的限制可以反作用于諸如跳動的心臟之類的運動部分的清晰圖像的捕獲。

動態(tài)三維(3D)圖像可以通過所謂的“第五代CT掃描器”來獲得。第五代CT掃描器200的一個例子在圖2中顯示。電子束202由真空系統(tǒng)206中的固定的電子槍204產生。電子束202由聚焦線圈208聚焦，且由偏轉線圈210掃描，以便應用的磁場越過幾個固定的金屬靶環(huán)212中的任何一個來定位電子束202，x射線從這些固定的金屬靶環(huán)發(fā)射。發(fā)射的x射線214朝著要被成像的目標216投射，且由固定的檢測器218檢測，以及由數據采集系統(tǒng)220處理。盡管這樣的系統(tǒng)能夠產生動態(tài)3D圖像，但是掃描器200很大，且制造昂貴。

除了目前的CT掃描器的設計限制以外，目前的x射線源使用加熱的金屬絲作為電子源。由于熱電子發(fā)射機理，所以要求很高的工作溫度，通常在1000-1500℃的量級。該高的工作溫度導致諸如金屬絲的短的使用壽命、慢的響應時間(即，在發(fā)射前加熱金屬絲的時間)、高能耗和大裝置尺寸之類的問題。

此外，由于熱電子發(fā)射機理的基本物理現(xiàn)象，電子是在各個方向上發(fā)射的。在x射線管應用中，可以應用額外的電場來使電子在靶上聚焦，但是具有伴隨的復雜性和成本。此外，這樣的聚焦電子束的傳統(tǒng)技術具有某些缺點，諸如對聚焦點的均勻性和尺寸的限制。

碳納米管材料已經顯示為是極好的電子場致發(fā)射材料。在這個方面，尤其是當與其它傳統(tǒng)的電子發(fā)射材料相比時，碳納米管材料已經顯示為具有低的電子發(fā)射域值應用場值，以及高的發(fā)射的電子電流密度能力。

共同擁有的美國專利No._____(序列號No.09/296572，題目為“Device?Comprising?Carbon?Nanotube?Field?Emitter?Structureand?Process?for?Forming?Device”)整個披露了一種基于碳納米管的電子發(fā)射器結構，該美國專利的披露物通過引證在此引入。

共同擁有的美國專利No._____(序列號No.09/351537，題目為“Device?Comprising?Thin?Fil?mCarbon?Nanotube?Electron?FieldEmitter?Structure”)整個披露了一種具有高的發(fā)射的電流密度的碳納米管場致發(fā)射器結構，該美國專利的披露物通過引證在此引入。

題目為“Method?for?Fabrication?of?Patterned?Carbon?NanotubeFilms”的共同擁有的美國專利No.6277318整個披露了一種將附著的構圖碳納米管薄膜制造在基片上的方法，該美國專利的披露物通過引證在此引入。