CN103858203A - 多x射线能量的生成 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在X射线管中生成多X射线能量。为了提供能够以最小化的设计设置和改进的切换能力来生成多能量X射线辐射的X射线管，一种多X射线管（10）包括阴极（12）、阳极（14）和电子制动设备（16）。所述阳极包括靶表面（18），所述靶表面被提供为由于电子的撞击而生成X射线。所述阴极被提供为朝向所述阳极发射电子（20、144、148、150）以撞击所述阳极的靶表面。所述电子制动设备能够被间断式地布置到从所述阴极到所述阳极的电子通路（22、144、148、150）内，并且被配置为使所述电子束的电子中的至少一部分减速，使得重新发射的电子的能量低于到来的电子的能量。

Description

多X射线能量的生成

技术领域

本发明涉及在X射线管中生成多X射线能量。具体而言，本发明涉及多能量X射线管、X射线成像***、用于生成多能量X射线辐射的方法、计算机程序单元和计算机可读介质。

背景技术

多能量X射线辐射提供了能够提供给用户的增强的对象信息。例如，采用多X射线光子能量，也被称为X射线颜色，可以增强（例如）患者的X射线图像的诊断价值。多X射线能量还可以提供用于材料检查目的或者物体检查目的的增强信息，例如，用于机场等安全相关点的行李筛查。为了生成具有不同的X射线能量的辐射，例如，可以采用多个X射线管。此外，可以为单个X射线管供应交替的管电压，以提供不同的X射线能量辐射。文献WO2011051860A3和WO2010061324A1描述了具有多光谱的X射线辐射（例如，双能量X射线）的生成。其他方法则基于使用具有多管电压的X射线管和X射线滤波器。但是，提供多个X射线管成本高昂、占用宝贵的构造空间并且还意味着相当复杂的***。借助交替的管电压而采用单个X射线管可能具有操作缓慢的缺点，例如，由于h/v电路（高电压电路）的大的电容。其他管类型可能只具有有限的额定功率。

发明内容

因而，需要提供一种能够以减小的设计设置和改进的切换容量生成多能量X射线辐射的X射线管。

本发明的目的是通过独立权利要求的主题而得以解决的，其中，在从属权利要求中并入了进一步的实施例。

应当指出，本发明的下述方面还适用于多能量X射线管、X射线成像***、用于生成多能量X射线辐射的方法以及计算机程序单元和计算机可读介质。

根据本发明的第一方面，提供了一种多能量X射线管，其包括阴极、阳极和电子制动设备。所述阳极包括靶表面，所述靶表面被提供为由于电子的撞击而生成X射线。所述阴极被提供为朝向所述阳极发射电子以撞击所述阳极的靶表面。所述电子制动设备能够被间断式地地布置到从所述阴极到所述阳极的电子通路内，并且被配置为使所述电子束中的至少一部分电子减速，使得重新发射的电子的能量低于到来的电子的能量。

术语“间断式地”一词是指在一个位置上布置到所述通路内，在另一个位置上布置到所述通路外，所述位置可以通过交替重复的方式提供。

根据本发明的示范性实施例，所述电子制动设备包括电子制动层，所述电子制动层能够布置到所述朝向阳极的电子通路内，使得所述电子中的至少一部分通过所述层。所述电子制动层被配置为使入射电子的至少一部分将其能量的至少一部分损失到电磁辐射、声子和/或其他电子当中。在所述电子制动层的尾侧，电子被作为出射电子朝向所述阳极释放，其能量低于入射电子。

根据本发明的另一示范性实施例，所述电子制动设备包括具有辅助靶表面的电子制动主体，其能够布置到朝向所述阳极的电子通路内，使得所述电子的至少部分撞击到所述辅助靶表面上。从这一表面将电子作为出射电子（例如，背散射电子）朝向阳极释放，其能量低于入射电子。

根据本发明的另一示范性实施例，提供电磁电子制动设备，其中，通过其的电子通过生成电磁辐射而损失能量。

例如，所述电磁电子制动设备可以被提供为波动器（undulator）或同步加速器设备。

根据本发明的示范性实施例，所述阴极被连接至第一电势，所述阳极被连接至第二电势，所述电子制动设备被连接至第三电势，所述第三电势的电压布置在所述第一电势和所述第二电势之间。在所述阴极和所述阳极之间提供第一有效管电压，在所述电子制动设备和所述阳极之间提供第二有效管电压，其中，所述第二有效管电压低于所述第一有效管电压。

根据本发明的示范性实施例，所述电子制动设备可在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置中，所述电子制动设备被布置到从所述阴极到所述阳极的所述靶的电子束通路之外，在第二位置中，所述电子制动设备被布置到所述电子束的通路内。

所述第二位置可以包括多个子位置，使得能够为命中所述靶的电子束提供不同等级的电子制动作用。

例如，所述电子制动设备包括多个电子制动部分，其与非制动部分间断式地布置在一起。所述电子制动设备可旋转，使得在旋转的时，所述电子制动部分被间断式地提供到所述电子通路内。

例如，所述阳极是旋转阳极，所述电子制动设备以分离的方式耦合至所述阳极。

根据本发明的示范性实施例，所述电子制动设备被布置到从所述阴极到所述阳极的电子束直接通路之外，并且其中，提供偏转器件以使电子束发生偏转，使得电子束在命中所述靶表面之前命中所述电子制动设备。

根据本发明的示范性实施例，提供聚焦布置以将重新发射的电子聚焦。

根据本发明的示范性实施例，为所述未经制动的高能电子束生成的X射线辐射提供X射线滤波器。

根据本发明的示范性实施例，按行提供至少两个电子制动设备。

根据本发明的第二方面，提供了一种X射线成像***，其包括根据上文提到的示范性实施例和方面中的一个所述的多X射线管、X射线探测器、用于接收对象的支撑体以及处理设备。所述多X射线管被提供为生成具有至少两个不同的X射线谱的X射线辐射。所述X射线探测器被提供为接收对所述对象进行辐照之后的所述多能量X射线辐射。所述处理设备被提供为对所述电子制动设备加以控制。

根据本发明的第三方面，提供了一种用于生成多能量X射线辐射的方法，其包括下述步骤：a）向阴极提供高电压管电流，以在朝向阳极的靶表面的电子通路上发射具有第一能量的电子；并且b）将电子制动设备以间断的方式布置到所述通路内，使得所述电子束的电子的至少一部分减速，使得重新发射的电子的能量低于到来的电子的能量。未经制动的电子生成具有第一能量的第一X射线束，重新发射的电子生成具有第二能量的第二X射线束，所述第二能量低于所述第一能量。

根据本发明的一方面，提供了具有电子制动设备的X射线管，所述电子制动设备又被称为电子制动器（e-brake）或止动设备，其目的在于将具有（例如）几十keV的能量的电子放慢到几eV的低能量。可以将所述电子制动设备有选择地放置到所述电子通路内或者放置到电子束之外。在电子通过所述设备时，所述设备强烈地降低所述电子的能量。入射电子将其大部分能量损失到电磁辐射、声子和/或其他电子中。多次散射电子会以相当低的能量被释放回真空当中。因而，能够观测到高度散射电子产出。之后，电子在所述电子制动设备的后面被重新加速，其命中靶并生成X射线，所述X射线的最大能量低于初级射束生成的最大能量。因此，提供了短的用于改变X射线管的X射线谱的过渡时间。具体而言，不需要管电压的交替，因而避免了与高电压电路的大电容相关的缺陷。

参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得显而易见并得以阐述。

附图说明

在下文中，将参考以下附图详细说明本发明的示范性实施例。

图1示出了根据本发明的多X射线能量管的范例。

图2示出了作为根据本发明的X射线成像***的范例的CT***。

图3示出了作为根据本发明的X射线成像***的范例的行李检查设备。

图4示出了根据本发明的电子制动设备的范例。

图5示出了与根据本发明的多能量X射线管的另一范例相关的各个方面。

图6A至6B示出了根据本发明的电子制动设备的范例。

图7A至7B示出了根据本发明的电子制动设备的另一范例。

图8A至8B示出了根据本发明的电子制动设备的另一范例。

图9示出了根据本发明的电子制动设备的另一范例。

图10示出了多能量X射线管的另一范例。

图11示出了根据本发明的多能量X射线管的另一个范例。

图12至15示出了根据本发明的多能量X射线管的其他范例。

图16示出了根据本发明的多能量X射线管的范例的另一方面。

图17示出了根据本发明的示范性实施例的用于生成多能量X射线辐射的方法的基本步骤。

具体实施方式

图1示出了具有阴极12和阳极14的多能量X射线管10。此外，提供了通过虚线示出的电子制动设备16，下文将对其予以进一步的说明。阳极14包括为生成X射线而提供的靶表面18，所述X射线的生成是由于电子的碰撞而实现的。提供用于发射电子的阴极12，所述电子朝向阳极14发射，从而撞击到阳极14的靶表面18上。采用箭头20指示电子的发射，所述箭头之一是采用直通线表示的，另一个是采用虚线表示的，下文还将对其进行说明。

X射线管10还包括用附图标记11指示的真空壳体。应当指出，真空壳体仅在图1中示意性示出，并没有结合图4到11示出。

电子制动设备16能够间断式地布置到从阴极12到阳极14的电子通路22内，并且被配置为使所述电子束的电子的至少一部分减速，使得重新发射的电子的能量低于到来的电子的能量。

在图1中，通过以上文提到的虚线示出所述电子制动设备16象征性地指示电子制动设备16的间断式布置。

例如，电子制动设备16可以被布置到电子的通路22之外，从而将电子从阴极12直接发射至阳极14，如直通线箭头24所示。

电子制动设备16也可以被布置到通路22内，使得从阴极12朝向阳极14发射的电子首先必须经过电子制动设备16，如虚线箭头26所示。如第一括弧28所示的处于电子制动设备16之上的虚线箭头26的部分指示到来的电子，而如第二括弧30所示的虚线箭头26的下方部分则指示重新发射的电子，所述重新发射的电子具有比到来的电子更低的能量。当然，词语“上”和“下”是指示出图1的图纸上的特定布置。这些术语并不指使用过程中的相对于X射线管实际位置。

还应当指出，尽管为了更好地理解在并排布置示中出了直通线箭头24和虚线箭头26，但是它们都表示并涉及通路22。换言之，它们的并排布置不代表按照这一特定方式布置相应的电子路径。

此外，采用两条边线34指示第一X射线射束32，采用两条虚边线38表示第二X射线束36。因而，应当指出不受电子制动设备16影响而撞击阳极14的未制动电子生成具有第一能量的第一X射线辐射，并且源于使电子的至少一部分放慢的电子制动设备16的重新发射的电子生成具有第二X射线能量第二X射线辐射，其中，所述第二X射线能量低于或者小于所述第一X射线能量。

所述电子制动设备16又被称为电子制动器，e-制动器或者电子止动设备，其使电子在从阴极12朝向阳极14的路径上减速或者停止，并且所述电子制动设备再重新朝向阳极14发射电子。所述电子制动设备16在电子通过它时降低电子的能量。在所述电子制动设备后面，电子被重新加速，其中，被重新加速的电子是被释放的电子，其生成的X射线的最高能量低于来自阴极12的不受电子制动设备影响因而直接命中靶的未制动电子。

未受制动的撞击靶表面的电子提供高能电子束，从电子制动设备重新发射的电子提供低能电子束。

在进一步解释根据本发明的多能量X射线管之前，还参考图2和图3，示出了X射线成像***的两个不同范例。

图2示出了作为根据本发明的X射线成像***的范例的CT***40。提供根据上文提及的范例的以及根据下文描述的示范性实施例的多X射线管10以及X射线探测器42。在机架44上提供所述X射线管和探测器，所述机架将提供所述管和探测器的旋转运动。此外，还提供支撑体46，其用于接收诸如患者48的对象。此外，还示出了处理设备50。提供所述多X射线管，以生成具有至少两个不同的能量的X射线辐射，为了简单起见，采用线52表示所述辐射，并且所述X射线辐射具有至少两个不同的X射线能量。提供X射线探测器42接收对对象48进行辐射之后的所述多能量X射线辐射52。提供处理设备50，以控制所述电子制动设备16（未进一步详细示出）。

此外，还示出了显示设备54以及接口设备56。用户能够采用连接至处理设备50的接口单元56控制所述X射线成像***。显示设备54起着用于控制X射线成像***40以及用于显示X射线探测器42采集的图像结果的信息源的作用。

根据另一实施例，提供了未示出的C型臂***而不是CT***，在C型臂***中在C型臂结构的相对端上提供所述多X射线管10和探测器42。因而，除了围绕患者的旋转运动之外，其他用于采集诸如患者的对象的图像数据的轨迹也是可能的。

根据本发明，还提供了其他医学X射线成像***（但未示出），例如，具有固定安装的X射线源的***。

图3示出了作为根据本发明的X射线成像***的另一范例的行李检查设备58。行李检查设备58被示为具有主壳体60，传送带62通过所述主壳体以提供对所述行李检查设备所要检查的接收对象的支撑，例如，所述对象为手提箱等。当然，也可以提供其他允许所要检查的行李滑动的设备。此外，还示出了处于主壳体60的外侧的显示设备64和接口单元66。当然，也可以在布置在所述X射线成像***的附近的单独壳体内提供这样的显示设备64以及接口单元66，例如，键盘。此外，在所述主壳体60内，提供了根据上文提及的范例以及根据下文所述的示范性实施例之一的多X射线管以及X射线探测器42。此外，也没有示出，提供用于对所述***进行控制的处理设备。所述多X射线管生成具有至少两个不同的X射线能量的X射线辐射，所述X射线探测器接收对诸如手提箱的对象进行了辐射之后的多能量X射线辐射。

例如，可以将所述行李检查设备提供为随身行李或手提行李或手提箱检查设备，可以从机场的安全检查点了解到所述设备。但是，也可以提供具有大尺寸检查设备的形式的行李检查设备，所述设备被提供为（例如）检查集装箱或其他将通过（例如）飞机、火车、汽车或船运输的大件装置。

重新参考图1，电子制动设备16提供电子制动，或者使经过所述电子制动设备的电子减速（未进一步示出）。

根据另一范例（也未示出），电子制动设备16是基于经过所述电子制动设备的电子的电磁制动的。根据另一范例（也未示出），所述电子制动设备16是基于经过所述电子制动设备的电子的静电制动的。

根据另一范例（也未示出），电子制动设备16设有电子制动辅助靶表面，该表面被布置到朝向所述阳极的电子通路内，使得所述电子的至少一部分撞击到所述辅助靶表面上。在撞击后，电子从电子制动辅助靶表面作为出射电子朝向阳极释放，其能量低于入射电子的能量。例如，所述电子制动辅助靶表面被布置到直接路径连接的旁边。通过使所述电子束发生偏转，电子以倾斜的方式命中所述电子制动辅助靶表面，继而产生至少部分朝向所述阳极靶移动的重新发射电子。可以提供聚焦器件，以支持所述重新发射的电子撞击到阳极上，即阳极的靶上。因而，电子作为用于X射线生成的释放电子撞击到电子制动辅助靶表面的同一侧上。

根据另一范例（也未示出），电子制动设备16是电磁电子制动设备，其生成电子，所述电子通过所述电子制动设备，通过生成电磁辐射而损失其能量的至少一部分。例如，可以将这样的电磁电子制动设备提供为波动器或同步加速器设备。

根据图4所示的范例，所述电子制动器或电子制动设备16包括可布置到通过附图标记70指示的电子通路内的电子制动层68，所述电子通路通往所述阳极（图4未示出），使得所述电子路径的至少一部分通过所述层。所述电子制动层68被配置为使通过附图标记72指示的入射电子的至少一部分将其能量的至少一部分损失到电磁辐射、声子和/或其他电子中。在所述电子制动层的背面，通过附图标记74指示的电子被作为出射电子朝向所述阳极释放，其能量低于入射电子72。采用虚线75指示通过电子制动设备16。其既指示实际通过所述层并在所述背面离开所述电子制动设备的那些电子，又指示所谓的被所述电子制动设备吸收但由此产生了在所述背面发射的电子的那些电子。

例如，所述电子制动层68是金刚石层76。所述电子制动层也可以由金属构成，例如，氧化铝，在被电子命中时，其在一定程度上变得导电或者至少可传送电。所述电子制动层也可以由氮化铝、碳化硅或者包括（例如）碳纳米管的碳以及其他具有高电子产出率的，尤其是具有负电子亲和势的材料构成。

参考图5，根据范例，阴极12被连接至第一电势78，阳极14被连接至第二电势80。再次以虚线表示的电子制动设备16被连接至第三电势82，其具有布置于所述第一电势78和第二电势80之间的电压。因而，在所述阴极12和阳极14之间提供采用第一电压括弧V1指示的第一有效管电压。在电子制动设备16和阳极14之间提供采用第二电压括弧V2指示的第二有效管电压。第二有效管电压V2低于第一有效管电压V1。

例如，将阴极12接地，并为阳极14提供高电压，其中，将电子制动设备16连接至处于所述高压电势和地之间的电势。在另一个范例中，将阳极14接地，并为阴极12提供高电压，其中，将所述电子制动设备连接至地和所述高压电势之间的电势。

例如，在双极实施例中，向阴极提供（例如）-60kV，向阳极提供+80kV。将电子制动设备连接至处于-20kV到+20kV的范围内的优选约为0kV的电压。

所述电子制动层可以是电偏置电子过滤器。例如，所述电子制动层可以是电连接至过滤器电势的电子过滤器。所述电子制动层可以是电浮置电子过滤器，其相对于所述阴极电势、阳极电势和地电势分离。所述电子制动器或电子制动设备的电势可以是基本上根据产出率对电势特征而自控制的。

根据本发明的另一方面，可以将所述电子制动设备有选择地放置到所述电子束或电子通路内，以提供所述间断式布置。

根据另一实施例，所述电子制动设备16和电子束20可相对于彼此移动，在下文中将针对不同的实施例对此予以说明。

如图6A和6B所示，电子制动设备16可在第一位置P1和图6B所示的第二位置P2之间移动，在所述第一位置P1内，所述电子制动设备被布置到从阴极12到阳极14的靶18的电子束通路84以外，在所述第二位置P2内，电子制动设备16被布置到所述电子束通路内，该通路在制动设备16之前采用第一箭头86指示，在电子制动设备16之后通过虚线所示的第二箭头88指示。通过双箭头90指示电子制动设备16的可移动性。

因而，图6A的通过附图标记84指示的电子束导致了第一X射线束92的生成。采用虚线箭头88指示的受到电子制动设备16影响的电子导致了第二X射线束94的生成，其中，第二X射线束92的能量低于X射线束92的能量。

根据另一示范性实施例，如图7A至7B所示，电子制动设备16被布置到从阴极12到阳极的靶表面18的电子束96的直接通路之外。提供偏转器件98，使得所述电子束偏转，由此使所述电子的至少一部分在命中靶表面18之前命中电子制动设备16。因而，如图7A所示，提供所述电子束的相对于所述电子制动设备的第一位置。在偏转器件98使电子束偏转时，采用上方箭头100指示的所述电子的至少一部分命中所述电子制动设备16，之后如虚线箭头102所示在背面，即相对于图示在所述电子制动设备16的下面重新朝向阳极14发射。因而，与图6A至6B类似，可以生成采用附图标记92指示第一X射线束以及采用附图标记94指示的第二X射线束，其中，第二X射线束94的能量低于第一位置的X射线束92的能量。

例如，按照间断式方式提供电子束的偏转，使之命中电子制动设备16。可以将从阴极朝向靶表面的电子称为初级电子束，可以将从电子制动设备朝向靶表面的电子束称为次级电子束。

参考图6A至6B，应当指出，其只是示意性地示出了电子制动设备16的移动。例如，可以通过电子制动设备的实际滑动提供这样的移动。根据另一个范例，可以通过电子制动设备16的旋转运动提供电子制动设备向所述电子路径内的移动，所述电子制动设备具有多个电子制动器部分，它们按照间断式方式与不起着电子制动器的作用的部分布置在一起。例如，按照与相应的切***替的方式布置布置包括多个起着电子制动器部分的作用的凸起的齿状结构，使得电子通过这些切口部分。因而，通过旋转运动，能够将电子制动器部分移到电子路径内，因而以交替的方式提供第一位置和第二位置。

在图8A和8B中，示出了另一个范例，其中，阳极14是旋转阳极104，其可围绕旋转轴106旋转。电子制动设备16被提供为旋转盘108，其包括多个在图8A中采用虚线110指示的凸起，它们按照交替的方式与在图8A中采用附图标记112指示的切口布置在一起。凸起110起着电子制动器部分114的作用，如图8B中所示。切口112不影响所述电子束，如按照直接方式从阴极12引向阳极14的箭头113所指示，因而生成第一X射线束。采用环形箭头符号116指示阳极104的旋转，采用第二旋转箭头符号118指示电子制动设备16的旋转运动。

图8A至8B所示的范例示出了可围绕旋转阳极104的旋转轴106旋转的电子制动设备16。但是，根据本发明，也可以使电子制动设备16围绕未按照同心方式布置的旋转轴旋转，如图8A至8B所示。

还应当指出，图8A至8B仅针对电子制动设备16的左侧部分和右侧部分示出了切口或凸起。但是，围绕盘状旋转电子制动设备按照圆周方式提供了多个这样的凸起和切口。

图8B示出的情况中，凸起114被布置到电子的通路内，因而对采用第一箭头120指示的到来电子进行制动或者至少使其减速并产生之后将生成第二X射线束的重新发射电子122。

图9示出了另一方面，其中，提供聚焦装置124，从而对所述重新发射电子聚焦，采用虚线箭头126指示所述重新发射电子。

例如，在所述电子制动设备16之下提供一对电磁器件128。作为一对电磁器件的替代，也可以提供三个、四个或更多电磁器件，或者提供起着电磁器件的作用的环形装置。

根据另一范例（未示出），聚焦布置124包括静电器件、其同样可以是一对、三个、四个或者更多静电器件，或者可以是具有其他结构的静电器件。

根据另一实施例,假设所述电子制动设备16如结合图8A至8B所提到地包括多个制动器部分，那么为每一制动器部分提供次级聚焦元件。

如图10所示，根据另一示范性实施例，为采用附图标记132指示的未经制动的高能电子束所生成的X射线辐射提供X射线滤波器130。虚线结构134指示，在X射线滤波器130被布置到X射线束的通路内时电子制动设备16不提供任何电子制动作用。例如，所述X射线滤波器130被布置到管壳体内。所述滤波器可以对高能X射线束进行滤波，以滤除具有较低能量的辐射，从而实现对X射线谱的更好的分离。因电子制动设备而减速的较低能量电子所生成的X射线辐射则不受滤波或者受到较低程度的滤波。

根据另一实施例，X射线滤波器130被提供为附着到管的X射线窗口上，例如在内侧，甚至在外侧。

根据另一实施例，的X射线滤波器130提供于紧密靠近X射线管壳体的外侧。

例如，使所述滤波器与所述电子制动设备的激活同步。

根据图11所示的另一示范性实施例，按行136提供至少两个电子制动设备16。布置在箭头136内的电子制动设备能够被间断式地地布置到从阴极12到阳极14的电子通路内。图11示出了电子制动设备16作用于所述通路内的电子的情况。第一箭头138指示从阴极12出来的具有所谓的满能量的电子。如从第一电子制动设备16引向下一电子制动设备16的箭头140所示，电子的能量因经过所述至少两个电子制动设备中的第一电子制动设备16而降低。后一电子制动设备进一步降低所述电子束的能量，从而得到采用虚线箭头142指示的另一电子束部分。因而，所述电子束正在生成具有降低的X射线能量的X射线束。因而，通过提供一连串的电子制动设备，每一电子制动设备只需承担降低的制动负荷，因为将电子制动划分成了各子部分。例如，这提供了尤其是就能量（热量）消散而言的优点。

根据本发明的另一方面，可以与电子制动设备16的激活同步地为阴极12提供至少两个不同的管电压。例如，为了提供至少两个不同的在其X射线谱内具有充足的△的X射线能量，有可能提供两个不同的管电压，在仅采用这两个电压时不足以提供X射线束的X射线谱的预期或所需分离，将这两个电压与根据本发明的具有制动作作用的电子制动设备组合，所述电子制动设备在单独采用时也不足以提供所述X射线谱的相应分离。由于所述结合的原因能够提供相应的分离。

当然，也可以通过使所述电子制动设备与不同的管电压结合而提供作为更大的分离的进一步分离。

还应当指出，也可以提供具有不同的电子制动特征的不同部分，以获得两个以上的具有不同X射线能量的不同X射线束。

当然，可以组合多个不同种类的电子制动器。

根据又一范例，例如，通过按照接连重复的顺序布置具有第一制动特征的部分和具有第二特征的部分以及跟随其后的非电子制动部分提供至少两种电子制动特征。

与两个或更多不同的管电压相组合有可能提供多个不同的X射线能量。

根据另一范例（未示出），为电子制动设备提供散热装置。例如，使所述电子制动设备旋转，以获得更好的散热。

根据另一范例，提供带鳍的或者通道状金属冷却主体结构，从而进行电子制动设备的热管理，即所谓的将电子能量的至少部分转换成热能。局部涂覆的部分可以设有散射电子释放层。例如，采用金刚石层涂覆带鳍铜（Cu）结构。此外，可以为所述电子制动设备提供冷却装置，例如，液态金属冷却。

图12示出了另一示范性实施例，其中，将电子制动设备16布置到阴极12和阳极14的靶表面18之间的直接通路之外，其中，所述阳极被提供为旋转阳极。靶表面18又被称为焦斑。未经偏转的电子束144指示以第一能量撞击到焦斑上以生成第一X射线束153的电子。通过激活偏转设备146，提供命中电子制动设备16的偏转射束148，之后所述电子制动设备16提供重新发射电子的射束150。聚焦元件152提供对重新发射电子的重新聚焦，使得其撞击到焦斑上。结果，所述重新发射电子150生成第二X射线束154。

例如，为阴极提供-60kV的第一电压78，为阳极提供+80kV的电压。为电子制动设备16提供0V的第三电压，如采用通往壳体11的连接线所指示。为了提供阳极14的旋转移动，在所述壳体之外提供定子156，在所述壳体之内提供作为电动机驱动的部分的转子158并将其耦合至阳极14。将转子158与阳极盘隔开。阳极的电压源设有固定轴160，其也处于+80kV上。此外，提供用于阳极连接和阴极连接的高电压绝缘体162。此外，提供阳极轴承161。

例如，第一X射线束具有140keV的最大值，第二X射线束154具有80keV的最大值。

管壳体又被称为管框架，其处于0V上。

图13所示的范例指示耦合至旋转阳极14的电子制动设备16。采用环形箭头符号164指示耦合旋转运动。还应当指出，对于类似的路径采用类似的附图标记。

在图13所示的范例中，从上面为所述旋转轴提供第二电压80，其中，在旋转轴160的下边缘提供旋转绝缘体166。为了向电子制动设备16提供第三电压，例如，0V，在其与转子158之间提供连接168，通过下方高电压绝缘将所述转子连接至管框架或壳体11，使得地电势与电子制动设备16连接。将阳极14电连接至电压源80，其具有被象征性地示为通往所述旋转轴的连接170的形式。

如已经结合图8A和8B所讨论的，通过使电子制动设备与所述阳极一起旋转，有可能在又被称为电子发射器的阴极和焦斑或靶表面18之间的通路内提供电子制动部分。

两个箭头172指示初级电子束，其在图13所示的位置上命中电子制动设备16。结果，重新发射的电子174离开电子制动设备16前往焦斑。一对聚焦元件176提供对重新发射的电子174的聚焦。与图12所示类似，能够生成第一X射线束178和第二X射线束180。

图14中的范例示出了耦合至旋转阳极14的电子制动设备16的另一实施例。电子制动设备16可以具有与周围的辅助电流接触182，例如，通过通往壳体或真空机壳11的球轴承。绝缘体184提供电子制动设备16和阳极14之间的耦合，其仍然允许向电子制动设备16和阳极14提供两个不同的电势。主阳极轴承，例如，处于阳极盘下面的轴承可以是热传导螺旋槽轴承。球轴承182还可以为电子的制动以及电子能量的降低所生成的热量提供更好的散热。

图15示出了与相互耦合的旋转阳极和电子制动设备相关的另一方面。但是，应当指出，尽管是按照耦合的方式示出的，但是所述耦合并不是与下面的方面相关的必要部分。提供又被称为转向器件的偏转器件186，使得电子束的至少一部分从具有高次级电子产出率（使电势升高为正值）的区带转向到具有低电子产出率（将电势拉至负值）的区带内。采用小的双箭头188指示所述转向。例如，提供所述转向器件，使得电子束发生偏转，以命中反射表面190，因而只有所述电子束的一部分命中所述电子制动设备16。采用两个箭头中的第一个箭头对此予以指示，其命中反射表面190，造成反射电子束192，而两个初级电子束中的另一个则命中电子制动设备16。

例如，将第一电压78，例如，-60kV提供给阴极12，并向阳极提供第二电压80，例如，+80kV。

电子制动设备16被示为电浮置，例如，其具有0V的电势194。

所述电子制动设备的电浮置是可能的，因为能够使通往电子制动设备的净电流较小（进入电子减去出射电子）。其电势可以基本上是根据图16所示的产出率对电压特性而自控制的。水平线196指示进入电子的能量，垂直线198指示散射电子产出率。两个箭头200指示所谓的稳定最有效点（sweet spot）。

而且，参考图15，应当指出，可以通过如上文提到的使初级射束的部分暂时转向而支持初始（接通）充电或者较小的校正（老化、容差）。

图17示出了用于生成多能量X射线辐射的方法210的基本方法步骤，其包括下述步骤：在供电步骤212中，向阴极提供高电压管电流214，从而在电子通路上朝向阳极的靶表面发射具有第一能量的电子。在布置步骤216中，将电子制动设备以间断的方式布置到所述通路内，使得所述电子束的电子的至少部分减速，由此使所述重新发射的电子的能量低于到来电子的能量。因而，未经制动的电子在第一生成子步骤220中生成具有第一能量的第一X射线束218，重新发射的电子在第二生成子步骤224中生成具有第二能量的第二X射线束222，所述第二能量低于所述第一能量。供电步骤212又被称为步骤a），布置步骤步骤又被称为步骤b），其包括生成子步骤，如括弧226所示。此外，应当指出，生成子步骤220、224被安排为与布置步骤216同时，通过虚线所示的包围框对此予以指示。

在本发明的另一示范性实施例中，提供了一种计算机程序或计算机程序单元，其特征在于适于在适当的***上执行根据前述实施例之一所述的方法的方法步骤。

因此，可以将所述计算机程序单元存储在计算机单元上，所述计算机单元也可以是本发明的实施例的部分。这一计算单元可以适于执行上述方法的步骤或者引起所述步骤的执行。此外，其可以适于对上述装置的部件进行操作。所述计算单元能够适于自动运作和/或执行用户的命令。可以将计算机程序加载到数据处理器的工作存储器内。因而，可以将所述数据处理器配备为执行本发明的方法。

本发明的这一示范性实施例既覆盖了从一开始就使用本发明的计算机程序，又覆盖了通过更新将现有程序变为使用本发明的程序的计算机程序。

更进一步而言，所述计算机程序单元将能够提供完成上文所述的方法的示范性实施例的过程的所有必要步骤。

根据本发明的另一示范性实施例，提供了一种诸如CD-ROM的计算机可读介质，其中，所述计算机可读介质具有存储于其上的计算机程序单元，所述计算机程序单元如前面的部分所述。

可以将计算机程序存储在和/或使其发布在适当的介质上，例如，与其他硬件一起提供的或者作为其他硬件的部分提供的光存储介质或固态介质，也可以使其通过其他形式发布，例如，通过互联网或者其他有线或无线电信***。

不过，也可以在诸如万维网的网络上提供所述计算机程序，并可以从这样的网络向数据处理器的工作存储器中下载程序。根据本发明的另一示范性实施例，提供一种使计算机程序单元可供下载的介质，所述计算机程序单元被布置为执行根据本发明的前述实施例之一所述的方法。

必须要指出，本发明的实施例是参考不同主题描述的。具体而言，一些实施例是参考方法型权利要求描述的，而其他实施例是参考装置型权利要求描述的。不过，本领域的技术人员将从以上和下面的描述中了解到，除非另行指出，除了属于一种主题的特征的任何组合之外，涉及不同主题的特征之间的任何组合也被认为由本申请公开。不过，可以组合提供超过特征的简单加和的协同效应的所有特征。

尽管已经在附图和前面的描述中详细例示和描述了本发明，但这样的例示和描述被认为是例示性或示范性的而非限制性的。本发明不限于所公开的实施例。本领域的技术人员通过研究附图、公开和从属权利要求，在实践请求保护的本发明时能够理解和实现对所公开实施例的其他变型。

在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，词语“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以完成权利要求中记载的几个项目的功能。尽管在互不相同的从属权利要求中记载了特定措施，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。

Claims (15)

1.一种多能量X射线管（10），包括：

-阴极（12）；

-阳极（14）；以及

-电子制动设备（16）；

其中，所述阳极包括靶表面（18），所述靶表面被提供为由于电子的撞击而生成X射线；

其中，所述阴极被提供为朝向所述阳极发射电子（20）以撞击所述阳极的所述靶表面；

其中，所述电子制动设备能够被间断式地布置到从所述阴极到所述阳极的电子通路（22）内，并且被配置为使电子束的电子的至少一部分减速，使得重新发射的电子的能量低于到来的电子的能量。

2.根据权利要求1所述的多能量X射线管，其中，所述电子制动设备包括电子制动层（68），所述电子制动层能够布置于朝向所述阳极的所述电子通路内，使得所述电子的至少一部分通过所述层；

其中，所述电子制动层被配置为使得入射电子的至少一部分将其能量的至少一部分损失到电磁辐射、声子和/或其他电子中；并且

其中，在所述电子制动层的后侧，电子被作为出射电子（74）朝向所述阳极释放，其能量低于所述入射电子（72）。

3.根据权利要求1或2所述的多能量X射线管，其中，所述电子制动设备包括电子制动辅助靶表面，所述电子制动辅助靶表面能够布置于朝向所述阳极的所述电子通路内，使得所述电子的至少一部分撞击到所述辅助靶表面上；

其中，电子从所述电子制动辅助靶表面作为出射电子朝向所述阳极释放，其能量低于所述入射电子。

4.根据前述权利要求中的一项所述的多能量X射线管，包括电磁电子制动设备；

其中，通过所述电磁电子制动设备的电子通过生成电磁辐射而损失能量。

5.根据前述权利要求中的一项所述的多能量X射线管，其中，所述阴极被连接至第一电势（78）；

其中，所述阳极被连接至第二电势（80）；

其中，所述电子制动设备被连接至第三电势（82），具有布置于所述第一电势和所述第二电势之间的电压；并且

其中，第一有效管电压被提供于所述阴极和所述阳极之间，并且第二有效管电压被提供于所述电子制动设备和所述阳极之间，其中，所述第二有效管电压低于所述第一有效管电压。

6.根据前述权利要求中的一项所述的多能量X射线管，其中，所述电子制动设备和所述电子束能够相对于彼此移动。

7.根据权利要求6所述的多能量X射线管，其中，所述电子制动设备能够在第一位置（P1）和第二位置（P2）之间移动，在所述第一位置上，所述电子制动设备被布置到从所述阴极到所述阳极的所述靶的电子束通路（84）之外，在所述第二位置上，所述电子制动设备被布置到所述电子束通路之内。

8.根据权利要求6或7所述的多能量X射线管，其中，所述阳极是旋转阳极（108），并且其中，所述电子制动设备通过分离的方式耦合至所述阳极；其中，所述电子制动设备包括多个电子制动部分（114）；并且其中，在所述阳极旋转时，所述电子制动部分被间断式地提供于所述电子通路内。

9.根据前述权利要求中的一项所述的多能量X射线管，其中，所述电子制动设备被布置到从所述阴极到所述靶表面的电子束直接通路之外，并且其中，偏转机构（98）被提供为使电子束发生偏转，使得所述电子束在命中所述靶表面之前命中所述电子制动设备。

10.根据前述权利要求中的一项所述的多能量X射线管，其中，所述电子制动设备被提供以散热装置。

11.根据前述权利要求中的一项所述的多能量X射线管，其中，至少两个电子制动设备被提供在行（136）中。

12.一种X射线成像***（40；58），包括：

-根据前述权利要求中的一项所述的多X射线管（10）；

-X射线探测器（42）；

-用于接收对象的支撑体（46）；以及

-处理设备（50）；

其中，所述多X射线管被提供为生成具有至少两个不同的X射线能量的X射线辐射；

其中，所述X射线探测器被提供为接收对对象进行辐照之后的多能量X射线辐射；并且

其中，所述处理设备被提供为对所述电子制动设备进行控制。

13.一种用于生成多能量X射线辐射的方法（210），包括以下步骤：

a）向阴极提供（212）高电压管电流（214），以在朝向阳极的靶表面的电子通路上发射具有第一能量的电子；并且

b）将电子制动设备以间断的方式布置（216）到所述通路内，使得所述电子束的电子的至少一部分减速，使得重新发射的电子的能量低于到来的电子的能量；

其中，未被制动的电子生成（220）具有第一能量的第一X射线束（218）；并且

其中，所述重新发射的电子生成（224）具有第二能量的第二X射线束（222），所述第二能量低于所述第一能量。

14.一种用于控制根据权利要求1至12中的一项所述的装置的计算机程序单元，所述计算机程序单元在由处理单元执行时适于执行根据权利要求13所述的方法的步骤。

15.一种存储了根据权利要求14所述的程序单元的计算机可读介质。

Images