[發(fā)明專利]為旋轉(zhuǎn)陽極型X射線管補(bǔ)償陽極擺動(dòng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980149182.6
• 申請(qǐng)日: 2009-12-01
• 公開（公告）號(hào): CN102246256A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: R·K·O·貝林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 皇家飛利浦電子股份有限公司
• 主分類號(hào): H01J35/10
• 分類號(hào): H01J35/10;H01J35/14;H05G1/30
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 王英;劉炳勝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于產(chǎn)生X射線扇形射束的旋轉(zhuǎn)陽極型X射線管。更具體而言，本發(fā)明涉及一種系統(tǒng)和方法，用于補(bǔ)償焦斑位置對(duì)旋轉(zhuǎn)陽極的靶標(biāo)區(qū)域的一類系統(tǒng)相關(guān)干擾，尤其用于補(bǔ)償上述類型的X射線管中的陽極擺動(dòng)，發(fā)生的這種擺動(dòng)是陽極盤的旋轉(zhuǎn)平面相對(duì)于理想旋轉(zhuǎn)平面的周期性擺動(dòng)傾斜角，理想旋轉(zhuǎn)平面的取向與轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)軸正交，陽極盤由于其生產(chǎn)過程中不精確而傾斜安裝于轉(zhuǎn)軸上。為此目的，引導(dǎo)由管陰極的熱離子或其他類型電子發(fā)射體產(chǎn)生的電子束，從而引導(dǎo)在陽極盤的X射線產(chǎn)生表面的靶標(biāo)區(qū)域(陽極靶標(biāo))上的焦斑位置，使得焦斑停留在中央X射線扇形射束的平面之內(nèi)。

背景技術(shù)

用于大功率運(yùn)行的常規(guī)X射線管通常包括真空室(管殼)，其容納陰極絲，加熱電流或燈絲電流通過陰極絲流動(dòng)。在電子發(fā)射陰極和管陽極之間施加高電壓電勢(shì)，其通常介于40kV和160kV之間。這種電壓電勢(shì)使得陰極發(fā)射的電子在陽極方向上被加速。發(fā)射的電子束然后以充分高動(dòng)能撞擊陽極表面上的小區(qū)域(焦斑)，以產(chǎn)生由高能光子構(gòu)成的X射線束，然后能夠?qū)⑸渚€束例如用于醫(yī)療成像或材料分析。

旋轉(zhuǎn)陽極型X射線管最早是在二十世紀(jì)三十年代制成的。與固定陽極相比，旋轉(zhuǎn)陽極的優(yōu)點(diǎn)是能夠在焦點(diǎn)環(huán)(也稱為“焦點(diǎn)軌道”)的更大表面上分布沉積到陽極靶標(biāo)焦斑上的熱能。這樣使得短運(yùn)行時(shí)間內(nèi)的功率增大成為了可能。不過，由于現(xiàn)在陽極盤是在真空中旋轉(zhuǎn)，向管殼外部傳導(dǎo)熱能不如固定陽極中使用的液體冷卻有效。于是，設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)陽極，以在焦點(diǎn)軌道下方實(shí)現(xiàn)高的熱存儲(chǔ)容量，在陽極盤和管殼之間實(shí)現(xiàn)良好的輻射交換。需要80和240mm之間的陽極盤最小直徑，這樣會(huì)導(dǎo)致最大約0.05mm的輕微擺動(dòng)。對(duì)于小到0.15mm的光學(xué)焦斑尺寸(在投影圖中，如從包括所述X射線管的X射線系統(tǒng)的X射線探測(cè)器看到的)而言，這是很大的擺動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容

在當(dāng)前市上出售的旋轉(zhuǎn)陽極型常規(guī)X射線管中，由于生產(chǎn)過程期間的機(jī)械公差和不精確性，絕不會(huì)在陽極軸上筆直安裝旋轉(zhuǎn)陽極。因此，通常會(huì)有一些擺動(dòng)效應(yīng)，從而導(dǎo)致焦斑在陽極靶標(biāo)上的位置周期性變化。結(jié)果，焦斑可能變得模糊。因而，本發(fā)明的目的就是要克服該問題。

鑒于這個(gè)目的，本申請(qǐng)的第一示范性實(shí)施例涉及一種用于測(cè)量并補(bǔ)償電子束焦斑的實(shí)際位置與期望位置的再現(xiàn)偏差的系統(tǒng)，所述電子束是由X射線管的陰極的電子發(fā)射體在所述X射線管的旋轉(zhuǎn)陽極盤的靶標(biāo)區(qū)域上發(fā)射的，其中，所述系統(tǒng)包括用于檢測(cè)其至少一個(gè)周期期間的再現(xiàn)偏差的位置傳感器，用于基于從所述位置傳感器獲得的測(cè)量結(jié)果使所述電子束偏轉(zhuǎn)的具有集成控制器的射束偏轉(zhuǎn)單元。

根據(jù)本實(shí)施例的優(yōu)選方面，所述系統(tǒng)尤其可以適于測(cè)量并補(bǔ)償X射線管的旋轉(zhuǎn)陽極盤相對(duì)于理想旋轉(zhuǎn)平面的傾斜角的周期性擺動(dòng)，所述理想旋轉(zhuǎn)平面的取向與轉(zhuǎn)軸正交，所述旋轉(zhuǎn)陽極盤由于其生產(chǎn)過程中的不精確性而傾斜安裝于所述轉(zhuǎn)軸上，其中，所述位置傳感器適于檢測(cè)所述傾斜角隨時(shí)間的偏差。

根據(jù)所提出的本發(fā)明，尤其可以提出所述位置傳感器包括位置感測(cè)模塊，所述位置感測(cè)模塊用于檢測(cè)所述焦斑的位置沿所述旋轉(zhuǎn)陽極盤的轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)軸的方向偏離的偏差幅度。就此而言，所述位置傳感器可以被實(shí)現(xiàn)為電容式傳感器或光學(xué)傳感器，其提供用于導(dǎo)出所述焦斑的偏差幅度的信息。作為其備選方案，所述位置傳感器也可以被實(shí)現(xiàn)為電流傳感器，所述電流傳感器用于測(cè)量通過所述傳感器的孔隙飛過的散射電子的數(shù)目，然后從該數(shù)目可以導(dǎo)出所述焦斑的偏差幅度。根據(jù)第三備選方案，所述位置傳感器可以被配置成通過比較所述X射線管所屬的X射線系統(tǒng)產(chǎn)生的每幅X射線圖像與固定安裝的照相機(jī)的至少一幅照相機(jī)圖像來導(dǎo)出所述偏差幅度，從所述照相機(jī)能夠拍攝所述焦斑的偏差幅度。

所述射束偏轉(zhuǎn)單元的集成控制器優(yōu)選可以被配置成引導(dǎo)所述電子束，使得所述旋轉(zhuǎn)陽極盤的X射線產(chǎn)生表面上靶標(biāo)區(qū)域中的電子束焦斑保持在中央X射線扇形射束的平面之內(nèi)，其中，所述平面由基本與所述焦斑的時(shí)間平均位置所在的轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)軸正交的平面給出。

例如，射束偏轉(zhuǎn)單元的集成控制器可以被配置成引導(dǎo)所述電子束，使得電子束的焦斑軌道描繪出橢圓跡線。根據(jù)其備選方案，所述控制器可以被配置成引導(dǎo)所述電子束，使得所述電子束的焦斑軌道描繪出可預(yù)定義的跡線，以便除了補(bǔ)償所述旋轉(zhuǎn)陽極盤的傾斜角的周期性擺動(dòng)之外還補(bǔ)償支架振動(dòng)和陽極盤彎曲效應(yīng)。

與補(bǔ)償基本垂直于陽極盤表面(因而基本平行于陽極轉(zhuǎn)軸的對(duì)稱軸z)指向的焦斑位置的分量以類似方式，也可以通過測(cè)量與陽極盤相切指向(即在方位角方向取向)的焦斑位置的干擾的那些分量并在相應(yīng)的切線方向中偏轉(zhuǎn)電子束來補(bǔ)償這些分量。