專利名稱：具有二次放電衰減的x射線管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文公開(kāi)的發(fā)明主題涉及X射線管，以及具體來(lái)說(shuō)涉及用于X射線管內(nèi)的X射線二次放電的衰減特征。
背景技術(shù)：
在無(wú)創(chuàng)成像系統(tǒng)中，X射線管作為X射線輻射源在熒光、投射X射線、斷層攝影合成和計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)系統(tǒng)中使用。通常，X射線管包括陰極和靶。響應(yīng)施加的電流所產(chǎn)生的熱，陰極內(nèi)的熱離子絲極向靶發(fā)射電子流，其中這些電子最終撞擊靶。一旦以電子流轟擊靶，則靶產(chǎn)生在焦點(diǎn)上的和偏離焦點(diǎn)的(off focal)X射線輻射。在焦點(diǎn)上的X射線輻射穿過(guò)感興趣的受檢者(例如，人類患者)，并且一部分輻射撞擊在其中收集圖像數(shù)據(jù)的照相底片或檢測(cè)器。一般地，差異性地吸收或衰減穿過(guò)感興趣的受檢者的X射線光子流的組織會(huì)在所得到的圖像中產(chǎn)生對(duì)比。在一些X射線系統(tǒng)中，然后將照相底片顯影以產(chǎn)生可供放射科醫(yī)師或主治醫(yī)師用于診斷目的使用的圖像。在數(shù)字 X射線系統(tǒng)中，數(shù)字檢測(cè)器產(chǎn)生表示撞擊檢測(cè)器表面離散像素區(qū)域的、接收的X射線輻射的信號(hào)。然后，可以處理這些信號(hào)以生成可顯示以用于復(fù)查的圖像。在CT系統(tǒng)中，隨著將臺(tái)架環(huán)繞患者移位，包括一系列檢測(cè)器元件的檢測(cè)器陣列產(chǎn)生穿過(guò)多種部位的相似信號(hào)。盡管電子流與適合位置中的靶碰撞，但一些X射線未穿過(guò)窗口射出，而是穿過(guò)X射線管投射回去，并且可能導(dǎo)致二次輻射。必須將X射線管中生成的偏離焦點(diǎn)的X射線輻射包含在單元內(nèi)，以使X射線不會(huì)射出到環(huán)境中。傳統(tǒng)方式下，通過(guò)使用沿著管單元外周設(shè)置的鉛襯套來(lái)提供X射線衰減。環(huán)境意識(shí)以及規(guī)章使得這些技術(shù)并不令人滿意。而且，完全封閉屏蔽可能是龐大的，這需要大量屏蔽材料。因此，需要X射線管中改進(jìn)的偏離焦點(diǎn)的X 射線屏蔽。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施例中，提供一種X射線管。該X射線管包括配置成輸出電子束的陰極和配置成接收該電子束并生成X射線的靶。此外，X射線管包括設(shè)在陰極和靶之間的磁焦斑控制單元。該磁焦斑控制單元可以生成電磁場(chǎng)以影響電子束。該磁焦斑控制單元包括裝入在以X射線衰減材料填充的樹(shù)脂中的至少一個(gè)電磁體。在另一個(gè)實(shí)施例中，提供一種用于X射線管的電磁體。該電磁體包括用于磁焦斑控制單元的電磁體組件，其中磁焦斑控制單元設(shè)計(jì)為設(shè)在X射線管的陰極和靶之間。該電磁體組件可以生成電磁場(chǎng)以影響電子束。此外，將該電磁體裝入在以X射線衰減材料填充的樹(shù)脂中。在另外的實(shí)施例中，提供一種形成電磁體的方法。該方法一般包括通過(guò)X射線衰減材料摻雜樹(shù)脂，圍繞磁芯纏繞線圈，以及將磁芯和線圈裝入在填充的樹(shù)脂中。


當(dāng)參考附圖閱讀下文詳細(xì)描述時(shí)，將更好地理解本發(fā)明的這些和其他特征、方面和優(yōu)點(diǎn)，在所有附圖中，相似的符號(hào)表示相似部件，在附圖中圖I是根據(jù)本發(fā)明的當(dāng)前實(shí)施例的X射線管的透視圖；圖2是圖I描繪的X射線管的一部分的截面?zhèn)纫晥D；圖3是描繪電磁體的多種特征的磁體組件的一部分的透視圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明途徑旨在一種用于衰減X射線管中產(chǎn)生的、偏離焦點(diǎn)的X射線的系統(tǒng)和方法。例如，在其中存在磁焦斑控制單元的X射線管的實(shí)施例中，磁焦斑控制單元內(nèi)圍繞電磁體的衰減材料可以提供包含偏離焦點(diǎn)的或二次X射線所需的衰減。本文論述的二次放電衰減技術(shù)可以應(yīng)用于X射線管中，例如應(yīng)用于投影X射線成像系統(tǒng)、熒光成像系統(tǒng)、CT成像系統(tǒng)等的X射線管中。圖I圖示用于獲取對(duì)成像系統(tǒng)有用的X射線的X射線管10，成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)成獲取X射線數(shù)據(jù)以基于該數(shù)據(jù)重構(gòu)圖像，并處理該圖像數(shù)據(jù)供顯示和分析。在圖I所示的實(shí)施例中，X射線管10包括陰極組件12。陰極組件12將通過(guò)X射線管10 (包括通過(guò)磁焦斑控制單元14)的電子流加速，該磁焦斑控制單元14設(shè)計(jì)成控制電子流的方向操縱(steering)和大小。該磁焦斑控制單元可以包括具有多個(gè)四極和雙極磁體的兩個(gè)子組件，其配置成提供電子流的方向操縱和擺動(dòng)能力。由于X射線管10內(nèi)電子的碰撞，產(chǎn)生X射線。在焦點(diǎn)上的X射線輻射通過(guò)窗口 16發(fā)射，其中它在獲取X射線成像數(shù)據(jù)中是有用的。X射線管10內(nèi)的電子流碰撞還可能導(dǎo)致X射線管內(nèi)發(fā)生偏離焦點(diǎn)的X射線輻射。為了降低X射線系統(tǒng)操作員暴露于非必要輻射以及降低與使用在焦點(diǎn)上的X射線輻射的X射線成像系統(tǒng)的干擾，必須將偏尚焦點(diǎn)的X射線福射包含在X射線管10內(nèi)。如上所述，本發(fā)明實(shí)施例旨在衰減X射線管10內(nèi)產(chǎn)生的偏離焦點(diǎn)的X射線輻射。 根據(jù)本文公開(kāi)的實(shí)施例，可以通過(guò)將衰減材料置于磁焦斑控制單元14內(nèi)來(lái)執(zhí)行衰減。圖2 描繪了圖I的X射線管實(shí)施例的截面圖，以更清晰地解釋當(dāng)前技術(shù)。正如先前論述的，陰極組件12可以將通過(guò)X射線管10中的公共孔的電子流18加速。電子流18可以通過(guò)磁焦斑控制單元14的喉部20。隨著電子流18通過(guò)喉部20，磁焦斑控制單元14可以提供通過(guò)電磁體22的電磁場(chǎng)，從而控制電子流18的大小和位置。因此，磁焦斑控制單元14提供電子流的方向操縱以及快速地更改電子流的位置(例如，擺動(dòng))的能力。電磁體22可以包括樹(shù)脂裝入體，該樹(shù)脂裝入體產(chǎn)生圍繞磁焦斑控制單元14的喉部20的路徑以及提供與磁組件的機(jī)械整體性。此外，正如下文更詳細(xì)地描述的，該樹(shù)脂可以配置成提供X射線管10內(nèi)的X 射線衰減特征。接下來(lái)，該電子流可以通過(guò)電子收集器24并與靶26碰撞。電子流18與靶的碰撞可導(dǎo)致電子反彈回X射線管。如圖所示，電子收集器24可以設(shè)為與靶26成面對(duì)關(guān)系，從而使得電子收集器24能夠捕獲從靶26反彈的電子并將其包含在電子收集器24中。 此外，該碰撞可產(chǎn)生結(jié)果的X射線輻射。產(chǎn)生在焦點(diǎn)上的X射線輻射并通過(guò)窗口 16發(fā)射。 可以將偏離焦點(diǎn)的X射線輻射28向內(nèi)引導(dǎo)通過(guò)X射線管10返回，以達(dá)到磁焦斑控制單元 14。正如下文將更詳細(xì)地論述的，磁焦斑控制單元14內(nèi)的電磁體22可以配置成衰減偏離焦點(diǎn)的X射線輻射，以使X射線輻射不會(huì)穿過(guò)支撐基座30，更確切地來(lái)說(shuō)穿過(guò)支撐基座30 的外表面32。
在一些實(shí)施例中，磁焦斑控制單元14內(nèi)的電磁體22可以形成在磁組件中。圖3圖示磁組件36的一個(gè)實(shí)施例的局部截面圖，可以將其并入磁焦斑控制單元14中。圖3描繪了電磁體22的一半。在一些實(shí)施例中，磁組件36可以包括一對(duì)基本相同的電磁體22。磁組件36可包括框體38，其能夠?qū)⒋沤M件36的多種元件合并。正如電磁體中常見(jiàn)的,磁組件36可以包含磁芯40?？梢酝ㄟ^(guò)放置在巢42上來(lái)將磁芯40包含在磁組件36內(nèi)。繞組 44可以在芯的多個(gè)不同位置中環(huán)繞磁芯40。當(dāng)電流流經(jīng)繞組44時(shí)，芯40變成磁性，并形成電磁場(chǎng)。正如先前論述的，電磁焦斑控制單元14內(nèi)的電磁體可以衰減偏離焦點(diǎn)的X射線輻射28。在磁焦斑控制單元14內(nèi)提供衰減，這可以由于在更大通量的范圍處衰減偏離焦點(diǎn)的 X射線，以提供比X射線管外部的屏蔽更有效率的X射線屏蔽。電磁體22以及最終電磁體組件36的衰減特征可以通過(guò)提供電磁體22的樹(shù)脂裝入體來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中以X射線衰減材料填充該樹(shù)脂46。并入樹(shù)脂46中的X射線衰減材料可以由具有低磁導(dǎo)率的高密度、非磁性材料組成。此外，還可以期望這些衰減材料具有很小到?jīng)]有的導(dǎo)電性，因?yàn)閷?dǎo)電性材料可能影響電磁體22生成的電磁場(chǎng)。例如，鎢雖然是高密度且能夠?qū)崿F(xiàn)X射線衰減，但也是導(dǎo)電的， 并因此可能與電磁體22產(chǎn)生的電磁場(chǎng)相干擾。幾個(gè)適合的衰減材料的示例可以包括氧化鉍、氧化鉛或硫酸鋇。樹(shù)脂46與衰減材料的比率可以影響電磁體22的衰減特性。增加衰減材料的體積百分比可以增加樹(shù)脂的衰減能力。而且，可以基于以衰減材料填充的樹(shù)脂46 的期望厚度或基于裝入的電磁體22所期望的衰減量來(lái)控制衰減材料的體積百分比。例如， 在一個(gè)實(shí)施例中，該樹(shù)脂可以具有9mm的厚度。在9mm厚度水平，為了獲得完全衰減，對(duì)于樹(shù)脂46，包含至少約50%體積百分比的氧化鉍會(huì)是有益的。如果無(wú)需完全衰減，則可降低體積百分比。例如，如果完全衰減并非必需的，則可以將氧化鉍的量降低到約40%體積百分比，從而提供約99%的衰減。本書面描述使用示例來(lái)公開(kāi)包括最佳模式的本發(fā)明，以及還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能實(shí)踐本發(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)及執(zhí)行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明可取得專利的范圍由權(quán)利要求確定，且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它示例。如果此類其它示例具有與權(quán)利要求字面語(yǔ)言無(wú)不同的結(jié)構(gòu)要素，或者如果它們包括與權(quán)利要求字面語(yǔ)言無(wú)實(shí)質(zhì)不同的等效結(jié)構(gòu)要素，則它們規(guī)定為在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種X射線管，包括陰極，其配置成輸出電子束；靶，其配置成接收所述電子束并生成X射線；磁焦斑控制單元，其設(shè)在所述陰極與所述靶之間并配置成生成電磁場(chǎng)以影響所述電子束，所述磁焦斑控制單元包括裝入在以X射線衰減材料填充的樹(shù)脂中的至少一個(gè)電磁體。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的X射線管，包括電子收集器，其設(shè)為與所述靶成面對(duì)關(guān)系， 并設(shè)在所述磁焦斑控制單元與所述靶之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的X射線管，其中，所述磁焦斑控制單元和所述電子收集器定義公共孔，在操作期間所述電子束通過(guò)所述公共孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的X射線管，其中，以所述X射線衰減材料填充的所述樹(shù)脂呈現(xiàn) X射線必須穿透才能射出所述X射線管的至少約9mm的厚度。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的X射線管，其中，所述X射線衰減材料包括高密度非磁性材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的X射線管，其中，所述X射線衰減材料包括氧化鉍。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的X射線管，其中，通過(guò)至少約40%體積百分比的氧化鉍摻雜所述樹(shù)脂。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的X射線管，其中，通過(guò)至少約50%體積百分比的氧化鉍摻雜所述樹(shù)脂。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的X射線管，其中，所述X射線衰減材料包括氧化鉛。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的X射線管，其中，所述X射線衰減材料包括硫酸鋇。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的X射線管，其中，所述磁焦斑控制單元包括一對(duì)基本相同的電磁體。
12.—種用于X射線管的電磁體,包括用于磁焦斑控制單元的電磁體組件，所述磁焦斑控制單元配置成設(shè)在X射線管的陰極與靶之間并配置成生成電磁場(chǎng)以影響所述電子束，所述電磁體被裝入在以X射線衰減材料填充的樹(shù)脂中。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電磁體，其中，所述X射線衰減材料包括高密度非磁性材料。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電磁體，其中，所述X射線衰減材料包括氧化鉍、氧化鉛和 /或硫酸鋇。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電磁體，其中，通過(guò)至少約40%體積百分比的氧化鉍摻雜所述樹(shù)脂。
16.—種形成電磁體的方法,包括通過(guò)X射線衰減材料摻雜樹(shù)脂；圍繞磁芯纏繞線圈；以及將所述磁芯和所述線圈裝入在所填充的樹(shù)脂中。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述X射線衰減材料包括高密度非磁性材料。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述X射線衰減材料包括氧化鉍。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，通過(guò)至少約40%體積百分比的氧化鉍摻雜所述樹(shù)脂。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，通過(guò)至少約50%體積百分比的氧化鉍摻雜所述樹(shù)脂。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述X射線衰減材料包括氧化鉛。
22.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述X射線衰減材料包括硫酸鋇。
23.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，將所述磁芯和線圈裝入在厚度為至少約9mm的所述填充的樹(shù)脂中。
24.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，包括基于期望的X射線衰減水平，調(diào)整填充在所述樹(shù)脂中的衰減材料的量。
25.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，包括基于所述樹(shù)脂的期望厚度，調(diào)整填充在所述樹(shù)脂中的衰減材料的量。
全文摘要
本發(fā)明名稱為“具有二次放電衰減的X射線管”。本發(fā)明的實(shí)施例涉及X射線管(例如，CT成像中使用的X射線管)內(nèi)的偏離焦點(diǎn)的X射線輻射衰減。在一個(gè)實(shí)施例中，提供一種用于偏離焦點(diǎn)的X射線輻射衰減的X射線管。該X射線管包括陰極、靶和磁焦斑控制單元，該磁焦斑控制單元具有裝入在以X射線衰減材料填充的樹(shù)脂中的至少一個(gè)電磁體。
文檔編號(hào)H01J35/14GK102592928SQ20121001189
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月7日
發(fā)明者E·J·韋斯特科特, K·科皮塞蒂, T·D·謝菲爾 申請(qǐng)人:通用電氣公司