專利名稱：X射線產(chǎn)生器和x射線拍攝設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)射特征X射線的X射線產(chǎn)生器以及包括該X射線產(chǎn)生器的X射線拍攝設(shè)備。
背景技術(shù)：
X射線用于執(zhí)行非破壞性的檢查、材料的結(jié)構(gòu)屬性和物理屬性檢查、圖像診斷、在工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療領(lǐng)域中的安全檢查。通常，使用X射線的拍攝設(shè)備包括:發(fā)射X射線的X射線產(chǎn)生器以及用于檢測通過物體的X射線的檢測單元。這里，X射線產(chǎn)生器通過產(chǎn)生從陽極發(fā)射的電子束并利用陰極碰撞這樣的電子束來產(chǎn)生X射線。X射線可以由軔致輻射X射線和特征X射線構(gòu)成，所述軔致輻射X射線主要通過電子束的減速來發(fā)射，所述特征X射線從靶材料的能級發(fā)射。軔致輻射X射線表示寬范圍的光譜，因此可被稱為多色X射線。因此，當(dāng)使用軔致輻射X射線時，產(chǎn)生X射線圖像，在該X射線圖像中材料的吸收系數(shù)混合，因此在將多色X射線圖像與使用作為單色X射線的特征X射線時產(chǎn)生的圖像相比時，多色X射線圖像的對比度特性劣化。因此，在使用多色X射線成像時，難以將靶中的材料彼此區(qū)分。另外，當(dāng)將軔致輻射X射線投射到人體上時，它們大多數(shù)被人體吸收，因此增加人體被曝露的輻射量。因此，當(dāng)執(zhí)行成像診斷時，由鋁或銅形成的濾波器通常被設(shè)置成去除低能級區(qū)域的X射線并因而防止人體暴露于這樣的低能級X射線。因此，由于需要在使靶(例如，人體)在X射線中的暴露最小化的同時獲得高品質(zhì)的X射線圖像，所以關(guān)于使用特征X射線以獲得如此高品質(zhì)X射線圖像或執(zhí)行成像診斷的研究正在進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種發(fā)射特征X射線的X射線產(chǎn)生器和包括該X射線產(chǎn)生器的X射線拍攝設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的方面，提供一種X射線產(chǎn)生器，所述X射線產(chǎn)生器包括:電子束發(fā)射單兀，發(fā)射電子束；電子束引導(dǎo)單兀，電子束發(fā)射單兀設(shè)置在電子束引導(dǎo)單兀中，電子束引導(dǎo)單元用于會聚電子束并使會聚的電子束沿預(yù)定方向行進(jìn)；靶單元，被設(shè)置為面向電子束引導(dǎo)單元，并且當(dāng)電子束與靶單元碰撞時釋放X射線。靶單元可垂直于電子束的行進(jìn)方向設(shè)置。電子束引導(dǎo)單元可包括:電子束聚集單元，電子束發(fā)射單元設(shè)置在電子束聚集單元中，電子束聚集單元用于聚集從電子束發(fā)射單元發(fā)射的電子束；電子束會聚單元，用于會聚電子束；電子束入射單元，用于使會聚的電子束入射到靶單元中。電子束聚集單元、電子束會聚單元和電子束入射單元可從電子束發(fā)射單元側(cè)朝著靶單元側(cè)順序地布置。電子束聚集單元、電子束會聚單元和電子束入射單元中的至少一個可以是分立的和獨(dú)立的組件。電子束聚集單元的截面面積可大于電子束入射單元的截面面積。電子束會聚單元的截面面積可從電子束聚集單元側(cè)向電子束入射單元側(cè)逐漸減小。電子束入射單元可被設(shè)置為面向靶單元。施加到電子束聚集單元的電壓、施加到電子束會聚單元的電壓、施加到電子束入射單元的電壓可以彼此不同。施加到電子束入射單元的電壓可大于施加到電子束聚集單元的電壓和施加到電子束會聚單元的電壓。電子束發(fā)射單元可以被是形成開口的燈絲。靶單元是可旋轉(zhuǎn)的。靶單元可釋放彼此具有不同光譜的多種特征X射線。所述多種特征X射線可逐一順序地釋放。靶單元可包括多個靶區(qū)域，所述多個靶區(qū)域由彼此不同的原子形成，靶單元還可包括:靶支撐件，支撐靶單元；靶驅(qū)動單元，用于移動靶支撐件，從而所述多個靶區(qū)域可被選擇性地定位在電子束的行進(jìn)方向上?？稍诎兄渭蠈⑺龆鄠€靶區(qū)域布置為圓形，靶驅(qū)動單元可以使靶支撐件以擺動方式旋轉(zhuǎn)或移動。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種X射線拍攝設(shè)備，所述X射線拍攝設(shè)備包括:如上所述的X射線產(chǎn)生器；χ射線檢測器，用于檢測從X射線產(chǎn)生器釋放以穿過物體的X射線。X射線檢測器可設(shè)置在與入射到靶單元中的電子束的行進(jìn)方向相同的線上。電子束發(fā)射單元可設(shè)置在靶單元和X射線檢測器之間。電子束引導(dǎo)單元可包括開口。靶單元可設(shè)置在電子束發(fā)射單元與X射線檢測器之間。X射線檢測器可檢測特征X射線。


通過參照附圖對本發(fā)明的示例性實(shí)施例進(jìn)行的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將會變得更加清楚，附圖中:圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的X射線產(chǎn)生器的示意性截面圖；圖2是圖1的電子束引導(dǎo)單元的透視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的用于發(fā)射多種特征X射線的圖1的X射線產(chǎn)生器的靶部分的主視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的X射線拍攝設(shè)備的框圖；圖5是示出軔致輻射X射線的空間分布的示圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的X射線產(chǎn)生器和X射線檢測器的布置的示圖；圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的X射線產(chǎn)生器和X射線檢測器的布置的不圖。
具體實(shí)施例方式以下，將通過參照附圖解釋本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例來詳細(xì)描述本發(fā)明。在附圖中相同的標(biāo)號表示相同的元件。然而，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實(shí)現(xiàn)，并且不應(yīng)被解釋為局限于這里闡述的示例性實(shí)施例。在下面的描述中，可以省略對已知的相關(guān)功能和構(gòu)造的詳細(xì)解釋，以避免不必要地使本發(fā)明的主題晦澀。另外，這里描述的考慮本發(fā)明的功能而定義的術(shù)語可以根據(jù)使用者和操作者的意圖以及實(shí)踐來被不同地實(shí)現(xiàn)。因此，應(yīng)當(dāng)基于整個說明書中的公開內(nèi)容來理解術(shù)語。在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以在變型的和許多實(shí)施例中采用本發(fā)明的原理和特征。此外，雖然附圖表示本發(fā)明的示例性實(shí)施例，但是附圖不一定按比例繪制，且特定的特征可被夸大或省略，以更加清楚地示出和解釋本發(fā)明。當(dāng)在元件的列表之前時，諸如“至少一個”的表述改變元件的整個列表并不改變列表的單獨(dú)的元件。如圖1-2中所示，圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的X射線產(chǎn)生器100的示意性剖視圖，如圖1-2中所示，X射線產(chǎn)生器100具有沿x-y平面定向的剖視圖。參照圖1，X射線產(chǎn)生器100包括:電子束發(fā)射單兀10,發(fā)射電子束；電子束引導(dǎo)單兀20,在電子束引導(dǎo)單元20內(nèi)設(shè)置電子束發(fā)射單元10，電子束引導(dǎo)單元20會聚電子束，以使電子束沿預(yù)定方向(例如，與圖1中示出的X軸大體平行，即，與X軸所成的角度在一定范圍內(nèi)的方向)行進(jìn)，其中，電子束引導(dǎo)單元20可包括開口 11 ;靶單元30，面向電子束引導(dǎo)單元20的端部并發(fā)射通過電子束與靶單元30的碰撞而產(chǎn)生的X射線。電子束發(fā)射單元10產(chǎn)生并發(fā)射電子束。電子束發(fā)射單元10可包括通過使用由例如鎢構(gòu)成的線圈而形成的燈絲。當(dāng)電流流過燈絲時，燈絲被加熱且被加熱的燈絲在所有方向上釋放電子束。代替燈絲或者除了燈絲之外，在可選擇的實(shí)施例中，電子束發(fā)射單元10可包括可發(fā)射電子束的光電陰極和/或場發(fā)射型的電子束發(fā)射裝置。另外，電子束發(fā)射單元10可包括碳納米產(chǎn)生器。當(dāng)使用碳納米產(chǎn)生器時，電子束可以在室溫下放電，因此X射線源的壽命極大地增加。另外，在使用碳納米產(chǎn)生器時，釋放電子束的效率很優(yōu)良，因此，可以以相對高的亮度和高的效率發(fā)射X射線。在從電子束發(fā)射單元10發(fā)射的電子束大體平行于X軸朝著靶單元30行進(jìn)的同時，從電子束發(fā)射單元10發(fā)射的電子束被加速，因此，電子束的速度充分地高，以在與靶單元30碰撞時發(fā)射X射線。圖2是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的圖1的X射線產(chǎn)生器的電子束引導(dǎo)單元20的透視圖，為清楚起見，部件是分離的。當(dāng)電子束發(fā)射單元10全方向地發(fā)射電子束時，電子束發(fā)射單元10可包括開口，電子束可透射通過所述開口。例如，如果電子束發(fā)射單元10包括燈絲，則燈絲全方向地發(fā)射電子束。為了聚集發(fā)射的電子束并使電子束沿預(yù)定方向(即，朝著靶單元30)行進(jìn)，沿各個方向(包括與預(yù)定方向相反的方向)發(fā)射的電子束穿過開口并沿大體平行于X軸的預(yù)定方向且朝著靶單元30行進(jìn)。因此，開口的中心軸可平行于預(yù)定方向，即，平行于X軸。為了形成所述開口，電子束發(fā)射單元10可被形成為具有中空的中心部分的環(huán)。另外，可通過結(jié)合多個環(huán)形來形成電子束發(fā)射單元10。如圖2中所示，環(huán)可以是具有平行于y-z平面的圓形環(huán)或多邊形環(huán)，或可選擇地，可以是具有平行于y-z平面的不規(guī)則的截面的環(huán)?？蛇x擇地，當(dāng)電子發(fā)射單元10基本沿預(yù)定方向發(fā)射電子束時，開口可以不是必須的。電子束引導(dǎo)單元20引導(dǎo)從電子束發(fā)射單元10發(fā)射的電子束，從而電子束可以到靶單元30的靶區(qū)域。靶單元30垂直于大量電子束的行進(jìn)方向而設(shè)置和定向。這里，垂直方向不僅僅表示根據(jù)其數(shù)學(xué)含義的精確的直角，而且包括包含由X射線產(chǎn)生器的安裝和制造引起的誤差的大致直角。即，靶單元30具有平行于圖2中示出的y-z平面而定向的至少一個表面，其接收大體平行于X軸且朝著靶單元30行進(jìn)的電子束。因此，電子束可以基本垂直地入射到靶單元30的靶區(qū)域中。電子束引導(dǎo)單元20可被形成為包括這樣的路徑的殼，電子束可在其中通過該路徑傳輸。如圖2中所示，電子束引導(dǎo)單元20包括:電子束聚集單元22，電子束聚集單元22聚集從電子束發(fā)射單元10發(fā)射的電子束；電子束會聚單元24，會聚被聚集的電子束；電子束入射單元26，將電子束引導(dǎo)為入射到靶單元30中。如圖1-2中所示，電子束聚集單元22、電子束會聚單元24和電子束入射單元26可沿著X軸從電子束發(fā)射單元10到靶單元30順序布置。另外，電子束聚集單元22、電子束會聚單元24和電子束入射單元26可以是裝配在一起的分立的和獨(dú)立的組件。在可選擇的實(shí)施例中，這樣的組件22、24和26的至少一對可被制造為單片的或一體的組件。然而，為了討論清楚的目的，在這里描述具有分立的且獨(dú)立地制造的組件22、24和26的示例性實(shí)施例。在圖2中更加詳細(xì)地示出，電子束發(fā)射單元10可被設(shè)置在電子束聚集單元22內(nèi)。另外，電子束聚集單元22聚集從電子束發(fā)射單元10發(fā)射的電子束。電子束聚集單元22可被形成為柱面，且電子束發(fā)射單元10可設(shè)置在電子束聚集單元22的內(nèi)側(cè)端部上。另外，提供阻擋電子束在相反方向上沿X軸遠(yuǎn)離靶單元30釋放的電子束屏蔽單元23，電子束屏蔽單元23設(shè)置在電子束聚集單元22的一端，電子束聚集單元22的另一端可面向電子束會聚單元24。如圖2中所示，電子束發(fā)射單元10設(shè)置在電子束屏蔽單元23與電子束會聚單元24之間。電子束屏蔽單元23可被形成為包括開口的環(huán)形平板，或者可選擇地，可被形成為不具有開口的平板。在示例性實(shí)施例中，圖2中示出的電子束屏蔽單元23被形成為具有基本平行于y-z平面的環(huán)形部分的環(huán)形平板。然而，本發(fā)明不限于此，可使用本領(lǐng)域中的電子束屏蔽單元23的已知的不同的和可選擇的構(gòu)造。電子束會聚單元24會聚從電子束發(fā)射單元10發(fā)射的電子束。電子束會聚單元24可被形成為具有平行于X軸的圓錐軸的截頂圓錐，并具有中空的內(nèi)部空間，以使電子可在其中行進(jìn)。另外，電子束會聚單元24的一端面向電子束聚集單元22的另一端，電子束會聚單元24的另一端可面向電子束入射單元26的一端。在示例性實(shí)施例中，如圖1中所示，電子束會聚單元24沿著X軸朝著電子束入射單元26和靶單元30逐漸變細(xì)，從而電子束會聚單元24基本平行于y-z平面的截面面積可從電子束發(fā)射單元22側(cè)朝著靶單元30側(cè)逐漸減小，截面被定向?yàn)榛酒叫杏趛-z平面且也平行于靶單元30的大體平坦的表面。例如，在電子束會聚單元24的一端的截面面積可對應(yīng)于電子束聚集單元22的沿y-z平面的截面面積，在電子束會聚單元24的另一端的截面面積可對應(yīng)于電子束入射單元26的沿y-z平面的截面面積。在圖2中，電子束會聚單元24的沿y-z平面的截面面積從電子束發(fā)射單元10側(cè)朝著靶單元30側(cè)連續(xù)地減??；然而，本發(fā)明不限于此。即，電子束會聚單元24沿y-z平面的截面面積可以不連續(xù)地減小。另外，圖2中示出的電子束會聚單元24的被定向?yàn)榛酒叫杏趛-z平面的截面是圓形；然而，本發(fā)明不限于此，即，電子束會聚單元24的與y-z平面基本平行的截面可具有多邊形的形狀或不規(guī)則的形狀。電子束入射單元26使得會聚的電子束入射到靶單元30中。電子束入射單元26的一端面向電子束會聚單元24的另一端，電子束入射單元26的另一端可面向靶單元30。具體地，電子束入射單元26可平行于靶單元30設(shè)置。即，考慮制造、實(shí)現(xiàn)和安裝誤差，電子束入射單元26的另一端的截面和靶單元30的大體平坦的表面可彼此基本平行，進(jìn)而基本平行于y-z平面。當(dāng)電子束入射單元26的另一端與靶單元30的大體平坦的表面平行地面向靶單元30時，如圖1中所示，從電子束入射單元26輸出的電子束可以沿著X軸垂直地入射到靶單元30。另外，當(dāng)電子束沿著X軸垂直地入射到靶單元30時，可以容易地預(yù)測從靶單元30釋放的X射線的輻射類型。在圖2中，電子束入射單元26的基本平行于y-z平面的截面具有圓形；然而，本發(fā)明不限于此，即，電子束入射單元26可具有與y-z平面基本平行的多邊形截面或不規(guī)則的截面。由于電子束引導(dǎo)單元20不僅防止電子束沿著X軸方向遠(yuǎn)離靶單元30向外釋放，而且控制電子束的行進(jìn)方向，因此電子束引導(dǎo)單元20可以可選擇地包括電子透鏡。另外，電子束引導(dǎo)單元20可以由電極或線圈形成。因此，電子束引導(dǎo)單元20通過使用電場或磁場來控制電子束的運(yùn)動。具體地說，當(dāng)電子束引導(dǎo)單元20包括電極時，施加到電子束聚集單元22上的電壓、施加到電子束會聚單元24上的電壓以及施加到電子束入射單元26上的電壓可以彼此不同，這樣的電壓向這些單元22、24、26提供操作電壓。例如，施加到電子束聚集單元22、施加到電子束會聚單元24的電壓和施加到電子束入射單元26的電壓可以是增加的數(shù)值數(shù)列。如上所述，當(dāng)將電壓施加到電子束引導(dǎo)單元20時，即使在供應(yīng)到電子束發(fā)射單元10的電流不增加時，也產(chǎn)生可以以高速入射到靶單元30的電子束。電子束引導(dǎo)單元20可包括導(dǎo)電材料，例如，金屬、導(dǎo)電聚合物或者導(dǎo)電氧化物材料。例如，電子束引導(dǎo)單元20可由Cu、Al、Au、Ag、Cr、N1、Mo、T1、Pt或它們的合金組成,可由噻吩或聚(3，4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)形成，并且可由TiO2或IrOx形成。在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，如這里所描述的，電子束引導(dǎo)單元20的電子束聚集單元22、電子束會聚單元24和電子束入射單元26是分立的和獨(dú)立的組件；然而，本發(fā)明不限于此。例如，電子束聚集單元22、電子束會聚單元24和電子束入射單元26中的至少兩個可一體形成和/或一起制造。如上所述，由于電子束引導(dǎo)單元20將從電子束發(fā)射單元10發(fā)射的電子束會聚并使得電子束入射到靶單元30中，所以大量的電子束可入射到靶單元30中，以產(chǎn)生大量的X射線。另一方面，當(dāng)電子束與靶單元30碰撞時，靶單元30釋放X射線。靶單元30可由可釋放X射線的金屬材料(例如，銅、鑰、鎢或鋁)形成。從靶單元30釋放的X射線可包括軔致輻射X射線和特征X射線中的至少一種。這里，由于在原子的內(nèi)層部分中包括的電子被釋放然后另一電子從釋放第一電子的位置進(jìn)入所述內(nèi)層部分時的能量差，使得釋放特征X射線。因此，特征X射線由每個原子自身的線光譜或其一部分構(gòu)成。因此，靶單元30可根據(jù)包括在靶單元30的組分中的原子的種類來釋放與原子對應(yīng)的獨(dú)有的特征X射線。X射線產(chǎn)生器100還可包括驅(qū)動或者移動靶單元30的靶驅(qū)動單元(未示出)，以改變靶單元30的靶區(qū)域。當(dāng)電子束入射到靶單元30的特定區(qū)域時，靶單元30可變熱，因此會減小X射線產(chǎn)生器100的工作壽命。因此，靶驅(qū)動單元移動靶單元30，并因此移動電子束入射到靶單元30上的入射區(qū)域，從而電子束可均勻地入射到靶單元30的表面上。例如，當(dāng)將靶單元30形成為盤形時，如這里所描述的，靶驅(qū)動單元可旋轉(zhuǎn)靶單元30，電子束引導(dǎo)單元20偏離盤形的靶單元的中心，以將入射的電子束引導(dǎo)到從盤形靶單元30的中心輻射地布置的靶單元的靶區(qū)域中。另一方面，靶單元30可由基本一致的成分的金屬材料形成，從而可釋放特定種類的特征X射線。另外，靶單元30可由多種金屬材料或其他已知的材料形成，從而可釋放具有不同光譜的多種特征X射線，以精確地分析物體。圖3是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的X射線產(chǎn)生器100的靶單元30的主視圖，靶單元30釋放多種特征X射線。如圖3中所示，靶支撐件40可具有大體圓形的形狀，框架42和構(gòu)件44、46形成窗口 48、50、52、54。根據(jù)本實(shí)施例的X射線產(chǎn)生器100的靶單元30可包括多個靶區(qū)域30a、30b、30c、30d，靶區(qū)域30a、30b、30c、30d具有通過靶支撐件40的窗口
48、50、52和54暴露的表面。如這里所描述的，由于靶區(qū)域30a、30b、30c、30d中的每個靶區(qū)域隨著靶單元30旋轉(zhuǎn)而暴露于電子束，靶區(qū)域30a、30b、30c、30d可以由多種不同的金屬(例如，W、Mo、Cu和Ta)構(gòu)成，當(dāng)祀?yún)^(qū)域30a、30b、30c、30d中的每個祀?yún)^(qū)域隨著祀單元30旋轉(zhuǎn)而暴露于電子束時，所述多種不同的金屬釋放具有不同的波長和光譜的特征X射線。另夕卜，以圓形布置多個革巴區(qū)域30a、30b、30c、30d,從而多個革巴區(qū)域30a、30b、30c、30d由于革巴支撐件40例如沿由圖3中示出的箭頭所表示的順時針方向的旋轉(zhuǎn)而可被選擇性地移動成被電子束路徑入射。如圖3的示例性實(shí)施例中所示，靶支撐件40支撐靶單元30和其靶區(qū)域30a、30b、30c、30d,從而靶區(qū)域30a、30b、30c、30d暴露于入射的電子束。在示例性實(shí)施例中，靶單元30可被固定在靶支撐件40上。另外，靶支撐件40可由不影響從靶單元30釋放的特征X射線的材料(例如，Be、Zr或Al)形成。靶驅(qū)動單元(未示出)將各個靶區(qū)域30a、30b、30c、30d移動成處于電子束的行進(jìn)方向的路徑上，從而電子束可選擇性地與所述多個靶區(qū)域30a、30b、30c、30d中的一個碰撞。為此，靶驅(qū)動單元移動靶支撐件40，靶單元30固定在革巴支撐件40上。在圖3中示出的示例性實(shí)施例中,祀驅(qū)動單元沿順時針方向60旋轉(zhuǎn)革巴單元30。因此，可選擇性地或順序地釋放特征X射線。當(dāng)靶驅(qū)動單元旋轉(zhuǎn)靶支撐件40時，隨著靶區(qū)域30a、30b、30c、30d中的每個靶區(qū)域暴露于電子束，順序地釋放所述多種特征X射線，因此順序產(chǎn)生并逐一釋放多個特征X射線。在可選擇的實(shí)施例中，當(dāng)靶驅(qū)動單元以擺動方式將臂(未示出)上的靶支撐件40圍繞樞轉(zhuǎn)點(diǎn)移動一定角度(例如，90度)時，僅僅釋放一種特征X射線。例如，可將靶支撐件40安裝在臂上，所述臂圍繞樞轉(zhuǎn)點(diǎn)擺動，以按擺動(pendulum motion)方式擺動(swing)通過所述角度。根據(jù)將被釋放的X射線的種類或類型，靶支撐件40以擺動方式旋轉(zhuǎn)或運(yùn)動。如上描述了 X射線產(chǎn)生器100的結(jié)構(gòu)。以下，將描述包括X射線產(chǎn)生器100的X射線拍攝設(shè)備1000。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的X射線拍攝設(shè)備1000的框圖。X射線拍攝設(shè)備1000包括X射線產(chǎn)生器100、輸入單元200、控制單元300、X射線檢測器400、圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生器500、存儲器600和輸出單元700。X射線產(chǎn)生器100將X射線釋放到如上所述的物體。在示例性實(shí)施例中，考慮到X射線將被傳輸?shù)轿矬w(例如，包括病人的人類對象)的輻射量，X射線以適當(dāng)?shù)牧勘会尫藕线m的次數(shù)。另外，可根據(jù)物體釋放不同種類的特征X射線。輸入單元200從用戶(例如，醫(yī)學(xué)專家)接收用于X射線拍攝操作的命令。關(guān)于用于改變X射線產(chǎn)生器100的X射線發(fā)射的方向和位置的命令、用于釋放X射線的命令、用于調(diào)節(jié)參數(shù)以改變X射線的光譜的命令、用于使X射線拍攝設(shè)備1000或X射線產(chǎn)生器100的主體旋轉(zhuǎn)的命令、從用戶輸入的命令的信息被傳遞到控制單元300?？刂茊卧?00根據(jù)用戶的輸入命令控制X射線拍攝設(shè)備1000中的組件。X射線檢測器400檢測已經(jīng)穿過物體的X射線。X射線檢測器400可檢測特征X射線。每當(dāng)X射線產(chǎn)生器100釋放X射線時，X射線檢測器400檢測已經(jīng)穿過物體并到達(dá)X射線檢測器400的X射線。X射線檢測器400可由多個單元的組合來形成，每個單元感測或另外檢測X射線。另外，通過每個單元感測的X射線信號通過所述感測單元被轉(zhuǎn)換成電信號。平板檢測器可用作X射線檢測器400。圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生器500接收與X射線檢測器400檢測的X射線對應(yīng)的電信號。圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生器500產(chǎn)生包括來自接收的電信號的關(guān)于物體中的截面的信息的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。產(chǎn)生的數(shù)據(jù)是關(guān)于物體中的截面的數(shù)據(jù)，因此，被稱為截面數(shù)據(jù)。一旦釋放X射線，則產(chǎn)生包括關(guān)于物體的截面的信息的單組截面數(shù)據(jù)。當(dāng)X射線產(chǎn)生器100在改變其位置的同時釋放X射線多次時，產(chǎn)生包括關(guān)于物體的不同截面的信息的多組截面數(shù)據(jù)。當(dāng)包括鄰近的截面的多組截面數(shù)據(jù)積累時，可獲得三維地示出物體的三維體數(shù)據(jù)。存儲器600包括至少一個存儲器裝置并存儲圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生器500產(chǎn)生的截面數(shù)據(jù)。另外，存儲器600還存儲通過圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生器500產(chǎn)生的三維體數(shù)據(jù)。根據(jù)用戶的請求，存儲器600將存儲的截面數(shù)據(jù)或三維體數(shù)據(jù)發(fā)送到輸出單元700。如上所述，從對象單元30釋放的X射線可包括軔致輻射X射線和特征X射線。軔致輻射X射線和特征X射線可具有不同的輻射類型。圖5是出在電子束與祀單兀30碰撞時韌致福射X射線的空間分布的圖，電子束沿著圖5中的箭頭指示的方向行進(jìn)。行進(jìn)方向在這里也被稱為入射方向，入射方向是電子束入射到靶單元30的電子束的方向。參照圖5，在電子束行進(jìn)的方向上或者在與行進(jìn)方向相反的方向上，軔致輻射X射線的分布極大地減小。然而，特征X射線可以沿恒定方向(例如，與電子束的行進(jìn)方向平行)分布。因此，當(dāng)X射線檢測器400沿著入射到靶單元30上的電子束的行進(jìn)方向(例如，沿著圖1-2中示出的X軸方向)設(shè)置時，特征X射線可被容易地檢測，而不受到產(chǎn)生的軔致輻射X射線的干擾。圖6是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的X射線檢測器400的布置和X射線產(chǎn)生器100的布置之間的關(guān)系。如圖6中所示，在電子束發(fā)射單元10被設(shè)置在X射線檢測器400與靶單元30之間的同時，X射線檢測器400可具有被定向?yàn)槊嫦虬袉卧?0的檢測區(qū)域。由于軔致輻射X射線的分布在電子束的入射方向和與入射方向相反的方向上極大地減小，入射方向是產(chǎn)生的X射線的行進(jìn)方向，所以X射線檢測器400可容易地檢測特征X射線，而不受到所產(chǎn)生的軔致輻射X射線的干擾。在另一實(shí)施例中，電子束發(fā)射單元10具有產(chǎn)生的X射線穿過的開口，電子束引導(dǎo)單元20具有殼的構(gòu)造，因此，X射線可行進(jìn)而沒有任何干擾且被X射線檢測器400檢測。圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的X射線產(chǎn)生器100的布置與X射線檢測器400的布置之間的關(guān)系的示圖。如圖7中所示，在靶單元30設(shè)置在X射線檢測器400與電子束發(fā)射單元10之間的同時，X射線檢測器400可具有被定向?yàn)槊嫦螂娮邮l(fā)射單元10的檢測區(qū)域。由于軔致輻射X射線的分布在電子束的入射方向上極大地減小，所以以靶單元30在X射線檢測器與電子束發(fā)射單元10之間的方式設(shè)置的X射線檢測器400可檢測特征X射線，而不受到所產(chǎn)生的軔致輻射X射線的干擾。在可選擇的實(shí)施例中，由于在從靶單元30釋放的特征X射線通過靶單元30的同時，X射線檢測器400檢測從靶單元30釋放的特征X射線，所以電子束發(fā)射單元10不一定需要包括開口。如上所述，X射線檢測器400相對于其他X射線組件設(shè)置在或布置在特征X射線可被容易地檢測而不受所產(chǎn)生的軔致輻射X射線的干擾的區(qū)域，因此X射線拍攝設(shè)備1000可不包括或不需要用于去除軔致輻射X射線的濾波器，或者可包括用于去除可朝著X射線檢測器400引導(dǎo)的任意的軔致輻射X射線的最小的濾波器。另外，由于通過使用特征X射線來分析數(shù)據(jù)，所以可獲得具有高清晰度和高對比度的X射線圖像，這是由于來自成像工藝上所產(chǎn)生的軔致輻射X射線的干擾的負(fù)面效應(yīng)被減少和/或消除。根據(jù)本發(fā)明的X射線產(chǎn)生器，大量的電子束可被會聚并入射到靶單元30中，因此可產(chǎn)生大量的特征X射線。另外，由于X射線檢測器400在入射方向(即，電子束的行進(jìn)方向)上沿著X軸與X射線產(chǎn)生器100平行地布置，所以X射線檢測器400可容易地檢測特征X射線，可極大減少物體不必要地暴露于X射線。另外，由于在不受到所產(chǎn)生的軔致輻射X射線的干擾的情況下，通過檢測特征X射線來獲得X射線圖像，所以圖像的對比度高到足以區(qū)分所述材料或者足以執(zhí)行診斷。此外，通過在最小化來自所產(chǎn)生的軔致輻射X射線對物體的輻射的同時將電子束聚焦和隨后產(chǎn)生特征X射線，物體(例如，病人)的暴露于大劑量X射線的量被最小化，以提高患者的X射線拍攝過程的安全性?？梢砸杂布?、固件來實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的上面描述的設(shè)備和方法，或者根據(jù)本發(fā)明的上面描述的設(shè)備和方法可以被實(shí)現(xiàn)為能存儲在諸如CD ROM、RAM、軟盤、硬盤或磁光盤中的計(jì)算機(jī)代碼或軟件、或者通過網(wǎng)絡(luò)下載的初始存儲在遠(yuǎn)程記錄介質(zhì)或非易失性機(jī)器可讀介質(zhì)上且將存儲在本地記錄介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)代碼，從而這里描述的方法可以以利用通用計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ锰幚砥鳌⒒蚩删幊痰幕驅(qū)Ｓ玫挠布?例如，ASIC或FPGA)存儲在記錄介質(zhì)上的這樣的軟件實(shí)現(xiàn)。如本領(lǐng)域?qū)⒗斫獾?，?jì)算機(jī)、處理器、微處理器控制器或可編程硬件包括存儲器組件(例如，RAM、ROM、Flash等)，所述存儲器組件可存儲或接收軟件或計(jì)算機(jī)代碼，當(dāng)軟件或計(jì)算機(jī)代碼被計(jì)算機(jī)、處理器或硬件訪問時執(zhí)行這里描述的處理方法。另外，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識，當(dāng)通用計(jì)算機(jī)訪問這里示出的用于執(zhí)行進(jìn)程的代碼時，代碼的執(zhí)行將通用計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)變成用于執(zhí)行這里示出的進(jìn)程專用計(jì)算機(jī)。
雖然已經(jīng)參照本發(fā)明的示例性實(shí)施例具體示出并描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，在不脫離由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可在這里對形式和細(xì)節(jié)作出各種修改。
權(quán)利要求
1.一種X射線產(chǎn)生器，包括: 電子束發(fā)射單元，發(fā)射電子束； 電子束引導(dǎo)單元，電子束發(fā)射單元設(shè)置在電子束引導(dǎo)單元中，電子束引導(dǎo)單元用于會聚電子束并使會聚的電子束沿預(yù)定方向行進(jìn)； 靶單元，具有沿電子束引導(dǎo)單元的方向暴露的用于接收會聚的電子束的靶區(qū)域，并用于在會聚的電子束與靶區(qū)域碰撞時釋放X射線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線產(chǎn)生器，其中，靶單元垂直于電子束的行進(jìn)方向設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線產(chǎn)生器，其中，電子束引導(dǎo)單元包括: 電子束聚集單元，電子束發(fā)射單元設(shè)置在電子束聚集單元中，電子束聚集單元用于聚集從電子束發(fā)射單元發(fā)射的電子束； 電子束會聚單元，用于會聚電子束； 電子束入射單元，用于使會聚的電子束入射到靶單元中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的X射線產(chǎn)生器，其中，電子束聚集單元、電子束會聚單元和電子束入射單元從電子束發(fā)射單元側(cè)朝著靶單元側(cè)順序地布置。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的X射線產(chǎn)生器，其中，電子束聚集單元的截面面積大于電子束入射單元的截面面積，或者， 電子束會聚單元的截面面積從電子束聚集單元側(cè)朝著電子束入射單元側(cè)逐漸減小。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的X射線產(chǎn)生器，其中，電子束入射單元被設(shè)置為朝著靶單元引導(dǎo)會聚的電子束。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的X射線產(chǎn)生器，其中，施加到電子束聚集單元的電壓、施加到電子束會聚單元的電壓和施加到電子束入射單元的電壓彼此不同。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線產(chǎn)生器，其中，電子束發(fā)射單元是形成開口的燈絲。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線產(chǎn)生器，其中，靶單元是可旋轉(zhuǎn)的。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線產(chǎn)生器，其中，靶單元釋放彼此具有不同光譜的多種特征X射線。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線產(chǎn)生器，其中，靶單元包括多個靶區(qū)域，所述多個靶區(qū)域由彼此不同的原子形成， 靶單元還包括:靶支撐件，支撐靶單元，并且靶支撐件是可運(yùn)動的，從而所述多個靶區(qū)域被選擇性地定位在電子束的行進(jìn)方向上。
12.—種X射線拍攝設(shè)備，包括: 根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線產(chǎn)生器； X射線檢測器，用于檢測從X射線產(chǎn)生器釋放以穿過物體的X射線。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的X射線拍攝設(shè)備，其中，X射線檢測器設(shè)置在與入射到靶單元中的電子束的行進(jìn)方向相同的線上。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的X射線拍攝設(shè)備，其中，電子束發(fā)射單元設(shè)置在靶單元和X射線檢測器之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的X射線拍攝設(shè)備，其中，電子束引導(dǎo)單元包括開口。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種X射線產(chǎn)生器和X射線拍攝設(shè)備，X射線拍攝設(shè)備包括產(chǎn)生特征X射線的X射線產(chǎn)生器。X射線產(chǎn)生器包括電子束發(fā)射單元，發(fā)射電子束；電子束引導(dǎo)單元，電子束發(fā)射單元設(shè)置在電子束引導(dǎo)單元中，電子束引導(dǎo)單元用于會聚電子束并使電子束沿預(yù)定方向行進(jìn)；靶單元，被設(shè)置為面向電子束引導(dǎo)單元，并且當(dāng)電子束與靶單元碰撞時釋放X射線。
文檔編號H05G1/08GK103108479SQ20121041151
公開日2013年5月15日 申請日期2012年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者金基如, 趙敏局, 崔炳善 申請人:三星電子株式會社