CN108777248A - 一种扫描式x射线源及其成像*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种扫描式X射线源及其成像***。该扫描式X射线源包括真空腔体，真空腔体内设置有一个阴极与多个阳极靶结构，真空腔体内靠近阴极的位置设置有栅极，真空腔体内靠近栅极的位置设置有聚焦极，真空腔体的外周并靠近栅极的位置设置有偏转线圈。本扫描式X射线源通过采用一个阴极产生电子束，并通过栅极控制电子束的通断，以及偏转线圈对电子束运动方向的控制，从而实现按照预设规则逐个轰击对应的靶面，以完成多焦点之间的切换，不仅提高了本扫描式X射线源的效率，还满足了成像***对扫描式X射线源及获取多个投照角度的图像的需求，并解决了采用运动机构实现X射线源旋转或平移时产生机械运动伪影的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种扫描式X射线源，同时也涉及包括该扫描式X射线源的成像***，属于辐射成像技术领域。
背景技术
在传统辐射成像领域中，通常需要获得多个角度的投照图，如TOMO(Tomothynthesis，X射线体层摄影)成像***、反向几何成像***(Inversion Geometry)、CT(Computed Tomography，计算机断层扫描)成像***等。
不同的成像***都有其不同的方式来实现获取多个投照角度的图像。例如TOMO成像***，采用将X射线源旋转或平移，实现在不同的角度或者位移上曝光以获得多个投照角度的图像。反向几何成像***则是使用面阵多焦点X射线源来获得不同角度的投影图像。主流的CT成像***则是将X射线源和探测器高速旋转以获得多个角度的投影图像。而新一代的静态CT成像***则是使用了探测器环和射线源环的双环结构，在射线源环上均匀分布多个X射线源，每个X射线源对应了一个角度的投影图。
因此,在多个投照角度图像的应用场景下，***设计上仍然以移动X射线源的方式居多。不难发现，多焦点X射线源的方式具备更明显的优势；并且，使用移动式X射线源获得多个投照角度的图像时，需要采用运动机构实现X射线源旋转或平移，从而容易产生机械运动伪影，影响重建图像的质量。
发明内容
本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种扫描式X射线源。
本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种包括上述的扫描式X射线源的成像***。
为了实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
根据本发明实施例的第一方面，提供一种扫描式X射线源，包括真空腔体，所述真空腔体内设置有一个阴极与多个阳极靶结构，所述真空腔体内靠近所述阴极的位置设置有栅极，所述真空腔体内靠近所述栅极的位置设置有聚焦极，所述真空腔体的外周并靠近所述栅极的位置设置有偏转线圈；
所述控制栅极将所述阴极产生的电子束依次经过所述聚焦极的聚焦、所述偏转线圈的运动方向控制后，按照预设规则逐个轰击对应的所述阳极靶结构的靶面，并从所述靶面的轰击侧产生X射线，形成按照预设排列形状排布的多个焦点。
其中较优地，当采用至少一个所述阳极靶结构产生并出射窄束X射线，且所述阳极靶结构采用整体式反射靶时，所述整体式反射靶的上表面设置有散热块，所述散热块的上表面设置有钢板，所述钢板上按照线阵形式排布有多个准直孔，所述准直孔对应于一个铍窗，形成多个X射线的出射口。
其中较优地，当采用至少一个所述阳极靶结构产生并出射窄束X射线，且所述阳极靶结构以阵列形式排布时，所述阳极靶结构采用独立个体式反射靶，所述独立个体式反射靶的上表面设置有散热块，所述散热块的上表面设置有钢板，所述钢板上对应于所述独立个体式反射靶设置有准直孔，所述准直孔对应于一个铍窗，形成多个X射线的出射口。
其中较优地，所述准直孔内嵌于所述钢板，所述铍窗内嵌于所述散热块和所述钢板上并贯穿对应的所述准直孔。
其中较优地，当采用至少一个所述阳极靶结构产生并出射宽束X射线，且所述阳极靶结构采用整体式反射靶时，所述整体式反射靶的下表面设置有散热块，所述整体式反射靶的上表面设置有钢板，所述钢板上按照线阵形式排布有多个准直孔，所述准直孔对应于一个铍窗，形成多个X射线的出射口。
其中较优地，当采用至少一个所述阳极靶结构产生并出射宽束X射线，且所述阳极靶结构以阵列形式排布时，所述阳极靶结构采用独立个体式反射靶，所述独立个体式反射靶的上表面设置有钢板，所述独立个体式反射靶的下表面设置有钢板，所述钢板上对应于所述独立个体式反射靶设置有准直孔，所述准直孔对应于铍窗，形成多个X射线的出射口。
其中较优地，所述准直孔内嵌于所述钢板，所述铍窗内嵌于所述钢板上并贯穿对应的所述准直孔。
其中较优地，所述扫描式X射线源配设有栅控开关，所述栅控开关通过支架与所述真空腔体固定，所述栅控开关的输出端通过导线连接至所述栅极，所述栅控开关与栅控电源连接，所述栅控电源与外部高压电源连接。
其中较优地，所述偏转线圈包括X方向偏转线圈和Y方向偏转线圈，所述X方向偏转线圈和所述Y方向偏转线圈分别设置有控制接口，所述控制接口分别与主控电路连接，所述主控电路对所述X方向偏转线圈和所述Y方向偏转线圈的所述控制接口分别施加预设的电压波形，实现控制所述阴极产生的电子束的运动方向。
其中较优地，当采用一个所述阳极靶结构产生并出射X射线，且所述阳极靶结构采用整体式反射靶时，所述阴极发射出的电子束正对所述整体式反射靶的靶面；
其中较优地，当采用多个以线阵形式排布的所述阳极靶结构产生并出射X射线，且所述阳极靶结构采用独立个体式反射靶时，所述阴极发射出的电子束正对所述独立个体式反射靶的靶面。
根据本发明实施例的第二方面，提供一种成像***，成像***包括有上述的扫描式X射线源。
本发明所提供的扫描式X射线源通过阴极产生电子束，并通过栅极控制电子束的通断，以及偏转线圈对电子束运动方向的控制，实现按照预设规则逐个轰击对应的靶面，以完成多焦点之间的切换。这种方式不仅提高了本扫描式X射线源的效率，还满足了成像***对扫描式X射线源及获取多个投照角度的图像的需求，并解决了采用运动机构实现X射线源旋转或平移时产生机械运动伪影的问题。另外，本扫描式X射线源还具有更大的功率和热容量，并具有体积小、焦点密度高的特点。
附图说明
图1为本发明所提供的扫描式X射线源的结构示意图；
图2为本发明所提供的扫描式X射线源中，阳极靶结构的一种结构示意图；
图3为本发明所提供的扫描式X射线源中，阳极靶结构的另一种结构示意图；
图4为本发明所提供的扫描式X射线源中，阳极靶结构的另一种结构的放大示意图；
图5为本发明所提供的扫描式X射线源中，阳极靶结构的俯视图；
图6为本发明实施例所提供的扫描式X射线源中，以一个10x10阵列排布的扫描式X射线源的结构示意图；
图7为本发明实施例所提供的扫描式X射线源中，以线阵排布的扫描式X射线源的一种结构示意图；
图8为本发明实施例所提供的扫描式X射线源中，调整施加给偏转线圈的电压波形以控制电子束运动方向的示意图；
图9为本发明所提供的成像***中，成像***采用反向几何成像***的一种布局结构示意图；
图10和图11为本发明所提供的成像***中，成像***采用数字TOMO***的一种布局结构示意图；
图12和图13为本发明所提供的成像***中，成像***采用静态CT***的一种布局结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容做进一步的详细说明。
如图1所示，本发明所提供的扫描式X射线源包括真空腔体1，在真空腔体1内设置有1个阴极2与多个阳极靶结构3，在真空腔体1内靠近阴极2的位置设置有栅极4，在真空腔体1内靠近栅极4的位置设置有聚焦极5，在真空腔体1的外周并靠近栅极4的位置设置有偏转线圈6。通过控制栅极4，使得阴极产生的电子束依次经过聚焦极5的聚焦、偏转线圈6的运动方向控制，从而按照预设规则逐个扫描轰击对应的阳极靶结构3的靶面，并从靶面的轰击侧产生X射线，形成按照预设排列形状排布的多个焦点。其中，焦点排布的预设排列形状可以根据成像***需求而定。
具体的，真空腔体1用于使阴极2与多个阳极靶结构3处于高真空环境下，一方面使得阴极2产生的电子束可以顺利到达对应的阳极靶结构3，而不会因为与空气分子碰撞而损失掉；另一方面真空的绝缘特性使得阳极靶结构3可以处于相对阴极2的高电压状态，而不会轻易产生击穿打火。
阴极2可以采用阴极灯丝，将阴极灯丝与灯丝电源连接，而灯丝电源与外部高压电源连接，通过外部高压电源控制灯丝电源的电流大小，在灯丝电源的作用下，将阴极灯丝加热到预设温度(如2000℃～3000℃)，使得阴极灯丝表面产生满足预设数量的电子(足够多活跃的电子)，形成电子束(电子束的大小与需要阴极灯丝发射的电子束流大小有关)。其中，阴极灯丝可以由高熔点的钨丝制成。
如图2和图3所示，每个阳极靶结构3包括反射靶301、散热块302、钢板303、铍窗304及准直孔305；阳极靶结构3可以产生并出射窄束X射线或宽束X射线。如图2所示，当采用至少一个阳极靶结构3产生并出射窄束X射线(X射线的出射角较小)，且每个阳极靶结构3采用整体式反射靶301时，该整体式反射靶301的上表面设置有散热块302，实现对整体式反射靶301的散热。在散热块302的上表面设置有钢板303，该钢板303既可以作为铍窗304和准直孔305的载体，又可以用来屏蔽不需要的散射线，同时也起到一定的散热作用。根据所运用的成像***需求的X射线出射位置，可以在钢板303上按照线阵形式(准直孔305的行数(Y方向)为1)排布多个准直孔305，各准直孔305内嵌于钢板303上；每个准直孔305对应于一个铍窗304，每个铍窗304内嵌于散热块302和钢板303上并贯穿对应的准直孔305，从而实现对准直孔305的密封，并形成多个X射线的出射口。
需要强调的是，当采用多个由整体式反射靶301组成阳极靶结构时，相邻两个阳极靶结构上排布的多个准直孔305可以一一对应；或者相邻两个阳极靶结构上排布的多个准直孔305也可以不一一对应，即所有准直孔305排布后可以组成圆面、矩形面等异形面；每个准直孔305对应于一个铍窗304，每个铍窗304内嵌于散热块302和钢板303上并贯穿对应的准直孔305，从而实现对准直孔305的密封，并形成多个X射线的出射口；多个出射口对准整体式反射靶301电子轰击的靶面，使得阴极灯丝产生的大量电子轰击整体式反射靶301的靶面后，该靶面直接产生X射线，并从与该靶面对应的出射口出射X射线。
当采用至少一个阳极靶结构3产生并出射窄束X射线，且阳极靶结构3以阵列形式(包括面阵形式和线阵形式)排布时，每个阳极靶结构3可以采用独立个体式反射靶301，该独立个体式反射靶301的上表面设置有散热块302，在散热块302的上表面设置有钢板303，钢板303上对应于独立个体式反射靶301设置有1个准直孔305，准直孔305内嵌于钢板303上；每个准直孔305对应于一个铍窗304，每个铍窗304内嵌于散热块302和钢板303上并贯穿对应的准直孔305，从而实现对准直孔305的密封，并形成多个X射线的出射口。同样，多个出射口对准独立个体式电子的轰击靶面，使得阴极灯丝产生的大量电子轰击独立个体式反射靶301的靶面后，该靶面直接产生X射线，并从与该靶面对应的出射口出射X射线。
如图3和图4所示，当采用至少一个阳极靶结构3产生并出射宽束X射线(X射线的出射角较大)，且每个阳极靶结构3采用整体式反射靶301时，该整体式反射靶301的下表面设置有散热块302，不仅可以实现对反射靶301的散热，还可以给准直孔305的设计留出更多的空间。在每个整体式反射靶301的上表面设置有钢板303，该钢板303既可以作为铍窗304和准直孔305的载体，又可以用来屏蔽不需要的散射线，同时也起到一定的散热作用。根据所运用的成像***需求的X射线出射位置，可以在每个钢板303上按照线阵形式(准直孔305的行数(Y方向)为1)排布多个准直孔305，各准直孔305内嵌于钢板303上；每个准直孔305对应于一个铍窗304，每个铍窗304内嵌于钢板303上并贯穿对应的准直孔305，从而实现对准直孔305的密封，并形成多个X射线的出射口。
需要强调的是，当采用多个由整体式反射靶301组成的阳极靶结构3时，相邻两个阳极靶结构3上排布的多个准直孔305可以一一对应；或者相邻两个阳极靶结构3上排布的多个准直孔305也可以不一一对应，所有准直孔305排布后可以组成圆面、矩形面等异形面；每个准直孔305对应于一个铍窗304，每个铍窗304内嵌于钢板303上并贯穿对应的准直孔305，从而实现对准直孔305的密封，并形成多个X射线的出射口；多个出射口对准整体式反射靶301电子轰击的靶面，使得阴极灯丝产生的大量电子轰击整体式反射靶301的靶面后，该靶面直接产生X射线，并从与该靶面对应的出射口出射X射线。
当采用至少一个阳极靶结构3产生并出射宽束X射线，且阳极靶结构3以阵列形式(包括面阵形式和线阵形式)排布时，每个阳极靶结构3可以采用独立个体式反射靶301，每个独立个体式反射靶301的上表面均设置有钢板303，在每个独立个体式反射靶301的下表面设置有散热块302，每个钢板303上对应于独立个体式反射靶301设置有1个准直孔305，准直孔305内嵌于钢板303上；每个准直孔305对应于一个铍窗304，每个铍窗304内嵌于钢板303上并贯穿对应的准直孔305，从而实现对准直孔305的密封，并形成多个X射线的出射口。同样，多个出射口对准独立个体式电子的轰击靶面，使得阴极灯丝产生的大量电子轰击独立个体式反射靶301的靶面后，该靶面直接产生X射线，并从与该靶面对应的出射口出射X射线。
其中，上述几种阳极靶结构3中，每个准直孔305及与其对应的铍窗304的位置根据所运用的成像***需求的X射线出射位置而定。为了保证阳极靶结构3与真空腔体1之间能够更好的接合，并且保证真空腔体1的密封效果，多个阳极靶结构3可以共用同一张整体式钢板303，即本扫描式X射线源的所有准直孔305及与其对应的铍窗304内嵌于同一张整体式钢板303上。例如，如图6所示，以一个10x10阵列的扫描式X射线源为例，在钢板303上内嵌有以10x10阵列排布的多个准直孔305及与其对应的铍窗304，从而形成多个X射线的出射口306。
上述几种阳极靶结构3的散热块302上均匀分布有预设数量的散热管道3020，该散热管道3020内灌注有冷却剂，从而实现对反射靶301的散热。冷却剂可以是可流动的高压绝缘材料，例如变压器油(高压绝缘油)；散热块302可以采用铜等热传导系数高的金属或金属合金材料制成，并且散热块302的形状和尺寸可以根据反射靶301的形状、X射线出射位置及散热效果而定。根据所运用的成像***的实际需求(如X射线焦点形状和尺寸、成像***所需的出线角度)，调整上述几种阳极靶结构3准直孔305的出射面形状、尺寸(如圆锥形、多面锥形体)和出射角度。例如，如图5所示，当所运用的成像***需要使本扫描式X射线源出射矩形X射线焦点时，准直孔305的出射面形状可以为矩形，准直孔305立体表现为四面锥形体。
上述几种阳极靶结构3的铍窗304可以采用原子序数小的轻质铍材料，其对X射线基本无衰减。同样，根据所运用的成像***的实际需求(如X射线焦点形状和尺寸)，调整铍窗304的形状和尺寸。例如，如图5所示，当所运用的成像***需要使本扫描式X射线源出射矩形X射线焦点时，铍窗304的出射面形状可以为矩形。并且，反射靶301可以采用金属钨、钼、铼钨合金等原子序数高、熔点高的金属材料或金属合金材料制成。
并且，当阳极靶结构3采用独立个体式反射靶301时，阴极灯丝产生的电子束逐行(X方向)逐个扫描轰击独立个体式反射靶301的靶面的过程中，只有电子束到达独立个体式反射靶301靶面的位置时，才会产生X射线，并通过铍窗304和准直孔305所形成的出射***出。当阳极靶结构3采用整体式反射靶301时，阴极灯丝产生的电子束逐行(X方向)逐个扫描轰击整体式反射靶301的靶面的过程中，整体式反射靶301靶面始终会产生X射线，但是只有铍窗304和准直孔305所形成的出射口才会射出X射线。作为一种选择，使用栅极4可以控制电子束发射状态(通断)的特性，可以将栅控开关的控制状态与电子束逐行(X方向)逐个扫描同步，即：当电子束到达与X射线出射口位置对应的靶面时，将栅控开关关闭，电子束可以正常发射并轰击靶面，从而使得X射线从出射***出；当电子束离开与X射线出射口位置对应的靶面时，将栅控开关开启，电子束受栅极开关控制不能正常发射而无法轰击靶面，从而X射线停止发射。
本扫描式X射线源配设有栅控开关(图中未示出)，栅控开关通过支架与真空腔体1固定，并且，栅控开关的输出端通过导线连接至本扫描式X射线源的栅极4，从而对本扫描式X射线源的阴极灯丝发射电子束的通断(通过或闸断)进行控制，实现对本扫描式X射线源放线的控制。具体的，将栅控开关与栅控电源连接，而栅控电源与外部高压电源连接，通过栅控电源3控制栅控开关处于导通或断开状态，从而对本扫描式X射线源的通断进行控制，实现对放线的控制。
以本扫描式X射线源的多个阳极靶结构3接地为例，当栅控电源控制栅控开关处于导通状态时，并且通过栅控电源可以给栅极4施加一个负高压(如负高压为-130KV)，栅极4被施加的负高压的绝对值大于本扫描式X射线源的阴极2的负高压(如阴极的负高压为-120KV)的绝对值，使得栅极4与阴极2之间形成负电场，从而抑制阴极灯丝表面产生的满足预设数量的电子飞向阳极靶结构3的靶面，实现对阴极灯丝发射电子的闸断。当栅控开关被施加的负高压足够大时，阴极灯丝表面产生的电子会全部被抑制在阴极灯丝表面而不能飞向阳极靶结构3的靶面。当栅控电源控制栅控开关处于断开状态时，栅控开关被施加的负高压消失，使得阳极靶结构3与阴极2之间形成压差，此时阴极灯丝表面产生的大量电子会在较大的电势能作用下形成电子束飞向阳极靶结构3的靶面，产生X射线，并从对应的出射口出射X射线，从而形成一个焦点。
本扫描式X射线中，聚焦极5用于聚焦阴极灯丝产生的电子束，限制电子束的发散，从而约束电子束，以在阳极靶结构3上获得适度尺寸的焦斑。具体的，将聚焦极5与外部主控电路连接，从阴极灯丝发出的电子束，通过主控电路控制聚焦极5对电子束进行聚焦。聚焦的效果会影响电子束轰击阳极靶结构3的靶面的斑面的大小。聚焦极5的聚焦分为电场聚焦和磁场聚焦，是电子学常用手段，在此不在具体说明。
偏转线圈6包括X方向偏转线圈和Y方向偏转线圈，用于实现阴极灯丝产生的电子束在X、Y面上运动。通过偏转线圈6可以实现对阴极灯丝产生的电子束进一步聚焦，及控制电子束的运动方向。在X方向偏转线圈和Y方向偏转线圈设置有控制接口，该控制接口分别与主控电路连接，根据预设规则，主控电路中对应于X方向偏转线圈和Y方向偏转线圈预先设置有多种电压波形，通过主控电路可以对X方向偏转线圈和Y方向偏转线圈的控制接口分别施加预设的电压波形，即可控制电子束的运动方向。其中，预设规则指的是电子束的扫描控制方式，可以是逐行逐个扫描，即通过控制栅控开关及X方向偏转线圈和Y方向偏转线圈上被施加的电压波形，使得电子束逐行(X方向)逐个扫描轰击阳极靶结构3的靶面，产生X射线；还可以是逐列(Y方向)逐个扫描，即通过控制栅控开关及X方向偏转线圈和Y方向偏转线圈上被施加的电压波形，使得电子束逐列(Y方向)逐个扫描轰击阳极靶结构3的靶面，产生X射线；还可以按照预设排列形状排布的多个焦点的位置逐个扫描，即通过控制栅控开关及X方向偏转线圈和Y方向偏转线圈上被施加的电压波形，使得电子束按照预设排列形状排布的多个焦点的位置逐个扫描轰击对应的阳极靶结构3的靶面，产生X射线；电子束的扫描控制方式可根据实际应用方式做不同的控制方式设计。因此，通过偏转线圈6可以实现控制电子束完成多靶面之间的任意切换扫描，从而完成多焦点(X射线焦点)之间的切换，提高了本扫描式X射线源的效率。
在本发明的一个实施例中，当采用一个阳极靶结构3产生并出射X射线(宽束或窄束X射线)，且阳极靶结构3采用整体式反射靶301，在整体式反射靶301的钢板303上按照线阵形式(准直孔305的行数(Y方向)为1)排布多个准直孔305时，或者当采用多个以线阵形式排布的阳极靶结构3产生并出射X射线(宽束或窄束X射线)，且阳极靶结构3采用独立个体式反射靶301时，由于在电子束在Y方向上只扫描轰击一行阳极靶结构3的靶面，因此对Y方向偏转线圈给出一个固定的输入电平即可，该电平能保证阴极灯丝发射出的高速电子束在Y方向上能够轰击靶面所在位置。考虑一种更简化的设计，如图7所示，可以将本扫描式X射线源的阴极灯丝发射出的电子束与靶面所在位置正对，从而可以不需要Y方向偏转线圈，使得本扫描式X射线源体积更小巧。
下面结合图8，并以下面的几种电子束的扫描控制方式为例，详细说明对X方向偏转线圈和Y方向偏转线圈施加电压波形，如何控制电子束的运动方向。
如图8所示，出射面上的方框代表射线的出射口306，箭头表示电子束扫描轰击靶面的运动方向，出射面上方的曲线代表在X方向偏转线圈上施加的电压波形，出射面左方的曲线代表在Y方向偏转线圈上施加的电压波形，X方向偏转线圈和Y方向偏转线圈被施加的电压波形配合以使得电子束按照从左到右、从上到下的顺序逐个扫描轰击阳极靶结构3的靶面，产生X射线。
具体的，可以在X方向偏转线圈上施加三角波形电压后，电子束随着X方向偏转线圈上施加的三角波形电压的增加，在X方向上从左到右逐个扫描轰击阳极靶结构3的靶面，产生X射线；当X方向偏转线圈上施加的三角波形电压从最大变为最小时，电子束又重新回到最左边的起点开始新的一轮从左到右的扫描轰击阳极靶结构3的靶面过程。
同样，可以在Y方向偏转线圈上施加三角波形电压后，电子束随着Y方向偏转线圈上施加的三角波形电压的增加，在Y方向上从上到下逐个扫描轰击阳极靶结构3的靶面，产生X射线；当Y方向偏转线圈上施加的三角波形电压从最大变为最小时，电子束又重新回到最上边的起点开始新的一轮从上到下的扫描轰击阳极靶结构3的靶面过程。
当需要使电子束逐行(X方向)逐个扫描轰击阳极靶结构3的靶面时，可以在Y方向偏转线圈上施加台阶波电压，在X方向偏转线圈上施加三角波形电压；即Y方向偏转线圈上施加的台阶波电压保持不变保证电子束在Y方向上位置不变化，而电子束在X方向上能够从左到右逐个扫描轰击阳极靶结构3的靶面，产生X射线；当Y方向偏转线圈上施加的台阶波电压升高到与下一行电子束扫描位置对应的电压并保持时，电子束在X方向上开始新的一轮从左到右扫描轰击阳极靶结构3的靶面过程。以此类推，Y方向偏转线圈上施加的台阶波电压每升高一个台阶，电子束的就向下移动一行，从而实现电子束整个面的逐行逐列逐个扫描轰击阳极靶结构3的靶面。
当需要使电子束逐列(X方向)逐个扫描轰击阳极靶结构3的靶面时，可以在X方向偏转线圈上施加台阶波电压，在Y方向偏转线圈上施加三角波形电压；即X方向偏转线圈上施加的台阶波电压保持不变保证电子束在X方向上位置不变化，而电子束在Y方向上能够从上到下逐个扫描轰击阳极靶结构3的靶面，产生X射线；当X方向偏转线圈上施加的台阶波电压升高到与下一列电子束扫描位置对应的电压并保持时，电子束在Y方向上开始新的一轮从上到下扫描轰击阳极靶结构3的靶面过程。以此类推，X方向偏转线圈上施加的台阶波电压每升高一个台阶，电子束的就向右移动一列，从而实现电子束整个面的逐列逐行逐个扫描轰击阳极靶结构3的靶面。
本扫描式X射线源不仅可以适用于阳极接地型的X射线源，还可以适用于阴极接地型的X射线源或者中性点接地型的X射线源。在阴极接地型的X射线源的情况下，阴极被接地，且采用外部高压电源向每个阳极靶结构3施加正高电压。在中性点接地型的X射线源的情况下，向阴极施加负高电压，向每个阳极靶结构3施加正高电压。
本发明所提供的扫描式X射线源通过采用一个阴极产生电子束，并通过栅极控制电子束的通断，以及偏转线圈对电子束运动方向的控制，从而实现按照预设规则逐个轰击对应的靶面，以完成多焦点之间的切换，不仅提高了本扫描式X射线源的效率，还满足了成像***对扫描式X射线源及获取多个投照角度的图像的需求，并解决了采用运动机构实现X射线源旋转或平移时产生机械运动伪影的问题。另外，本扫描式X射线源还具有更大的功率和热容量，及具有体积小、焦点密度高的特点。
本发明还提供了一种成像***，该成像设备包含有上述的扫描式X射线源，不仅可以满足成像***对扫描式X射线源及获取多个投照角度的图像的需求，还避免了采用运动机构实现X射线源旋转或平移时容易产生机械运动伪影现象的发生，提高了成像***的成像质量。成像***的其它结构(除了本扫描式X射线源以外的结构)及工作原理为现有技术，在此不再赘述。
为了便于对本成像***的理解，下面结合图9～13，简单说明本成像***与本扫描式X射线源结合在一起的几种布局结构。
如图9所示，在反向几何成像***中，需要采用采用本扫描式X射线源的阳极靶结构3产生并出射窄束X射线，并且本扫描式X射线源分布在满足该反向几何成像***机架的平面上。
如图10和11所示，在数字TOMO***(如，乳腺TOMO功能)中，需要采用采用本扫描式X射线源的阳极靶结构3产生并出射宽束X射线，并且本扫描式X射线源分布在满足该数字TOMO***机架的弧面或直线面上。
如图12和图13所示，在静态CT***中需要采用本扫描式X射线源的阳极靶结构3产生并出射宽束X射线，并且本扫描式X射线源分布在满足该静态CT***机架的射线圆环上。例如，可以根据该静态CT***的设计需求将多个本扫描式X射线源分布在射线圆环上，每个扫描式X射线源独立控制；其中，每个扫描式X射线源的阳极靶结构3采用一个整体式反射靶，在整体式反射靶的钢板上按照线阵形式(准直孔的行数(Y方向)为1)排布多个准直孔；并且，每个扫描式X射线源的阴极灯丝发射出的电子束与靶面所在位置正对。
以上对本发明所提供的扫描式X射线源及其成像***进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将属于本发明专利权的保护范围。
Claims (12)
1.一种扫描式X射线源，其特征在于包括真空腔体，所述真空腔体内设置有阴极与多个阳极靶结构，所述真空腔体内靠近所述阴极的位置设置有栅极，所述真空腔体内靠近所述栅极的位置设置有聚焦极，所述真空腔体的外周并靠近所述栅极的位置设置有偏转线圈；
所述控制栅极将所述阴极产生的电子束依次经过所述聚焦极的聚焦、所述偏转线圈的运动方向控制后，按照预设规则逐个轰击对应的所述阳极靶结构的靶面，并从所述靶面的轰击侧产生X射线，形成按照预设排列形状排布的多个焦点。
2.如权利要求1所述的扫描式X射线源，其特征在于：
当采用至少一个所述阳极靶结构产生并出射窄束X射线，且所述阳极靶结构采用整体式反射靶时，所述整体式反射靶的上表面设置有散热块，所述散热块的上表面设置有钢板，所述钢板上按照线阵形式排布有多个准直孔，所述准直孔对应于一个铍窗，形成多个X射线的出射口。
3.如权利要求1所述的扫描式X射线源，其特征在于：
当采用至少一个所述阳极靶结构产生并出射窄束X射线，且所述阳极靶结构以阵列形式排布时，所述阳极靶结构采用独立个体式反射靶，所述独立个体式反射靶的上表面设置有散热块，所述散热块的上表面设置有钢板，所述钢板上对应于所述独立个体式反射靶设置有准直孔，所述准直孔对应于一个铍窗，形成多个X射线的出射口。
4.如权利要求2或3所述的扫描式X射线源，其特征在于：
所述准直孔内嵌于所述钢板，所述铍窗内嵌于所述散热块和所述钢板上并贯穿对应的所述准直孔。
5.如权利要求1所述的扫描式X射线源，其特征在于：
当采用至少一个所述阳极靶结构产生并出射宽束X射线，且所述阳极靶结构采用整体式反射靶时，所述整体式反射靶的下表面设置有散热块，所述整体式反射靶的上表面设置有钢板，所述钢板上按照线阵形式排布有多个准直孔，所述准直孔对应于铍窗，形成多个X射线的出射口。
6.如权利要求1所述的扫描式X射线源，其特征在于：
当采用至少一个所述阳极靶结构产生并出射宽束X射线，且所述阳极靶结构以阵列形式排布时，所述阳极靶结构采用独立个体式反射靶，所述独立个体式反射靶的上表面设置有钢板，所述独立个体式反射靶的下表面设置有钢板，所述钢板上对应于所述独立个体式反射靶设置有准直孔；所述准直孔对应于铍窗，形成多个X射线的出射口。
7.如权利要求5或6所述的扫描式X射线源，其特征在于：
所述准直孔内嵌于所述钢板，所述铍窗内嵌于所述钢板上并贯穿对应的所述准直孔。
8.如权利要求1所述的扫描式X射线源，其特征在于：
所述扫描式X射线源配设有栅控开关，所述栅控开关通过支架与所述真空腔体固定，所述栅控开关的输出端通过导线连接至所述栅极，所述栅控开关与栅控电源连接，所述栅控电源与外部高压电源连接。
9.如权利要求1所述的扫描式X射线源，其特征在于：
所述偏转线圈包括X方向偏转线圈和Y方向偏转线圈，所述X方向偏转线圈和所述Y方向偏转线圈分别设置有控制接口，所述控制接口分别与主控电路连接，所述主控电路对所述X方向偏转线圈和所述Y方向偏转线圈的所述控制接口分别施加预设的电压波形，实现控制所述阴极产生的电子束的运动方向。
10.如权利要求1所述的扫描式X射线源，其特征在于：
当采用一个所述阳极靶结构产生并出射X射线，且所述阳极靶结构采用整体式反射靶时，所述阴极发射出的电子束正对所述整体式反射靶的靶面。
11.如权利要求1所述的扫描式X射线源，其特征在于：
当采用多个以线阵形式排布的所述阳极靶结构产生并出射X射线，且所述阳极靶结构采用独立个体式反射靶时，所述阴极发射出的电子束正对所述独立个体式反射靶的靶面。
12.一种成像***，其特征在于包括权利要求1～11中任意一项所述的扫描式X射线源。
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