[发明专利]用于电磁可控x射线管中的提高的瞬态响应的设备和方法

说明书

技术领域

本发明的实施例大体上涉及诊断成像，并且更加具体地涉及用于电磁可控x射线管中的提高的瞬态响应的设备和方法。

背景技术

X射线系统典型地包括x射线管、检测器和用于该x射线管和该检测器的支撑结构。在操作中，成像台架(对象安置在其上)位于该x射线管和该检测器之间。该x射线管典型地朝该对象发射例如x射线等辐射。该辐射典型地通过在该成像台架上的该对象，并且撞击该检测器。当辐射通过该对象时，该对象的内部结构引起该检测器处接收的辐射中的空间变化。该检测器然后传送接收的数据，并且该系统将这些辐射变化转换成图像，其可用于评价该对象的内部结构。本领域内技术人员将认识到该对象可包括但不限于在医疗成像程序中的患者和如在例如在x射线扫描仪或计算机断层摄影(CT)包裹扫描仪中的包裹中的无生命对象。

X射线管包括旋转靶结构以便将焦斑处产生的热进行分布。该靶典型地由具有嵌入悬臂轴(其支撑圆盘型的靶)内的圆柱形转子和具有铜绕组(其环绕该x射线管的拉长的颈部)的铁定子结构的感应马达来旋转。旋转靶组件的该转子由该定子驱动。

本领域内技术人员将认识到本文中描述的操作不必限于单个X射线管配置，而适用于任何X射线管配置。例如，在一个实施例中，X射线管的靶和框架可保持在地电势并且阴极可维持在期望的电势差，而在另一个实施例中，X射线管可采用双极设置(其具有施加到阴极的负电压和施加到阳极的正电压)来操作。

x射线管阴极提供电子束，其使用跨阴极到靶的真空间隙而施加的高电压来被加速以当与靶撞击时产生x射线。该电子束撞击靶的区域通常称为焦斑。典型地，作为示例，阴极包括一个或多个安置在杯内用于提供电子束来产生高功率的大焦斑或高分辨率的小焦斑的圆柱形线圈或扁平灯丝。可设计成像应用，其包括取决于应用选择具有特定形状的或小或大的焦斑。典型地，电阻发射器或灯丝安置在阴极杯内，并且电流通过电阻发射器或灯丝，从而当在真空中时引起该发射器温度增加并且发射电子。

发射器或灯丝的形状和阴极杯(灯丝安置在其内)的形状影响焦斑。为了实现期望的焦斑形状，可考虑灯丝和阴极杯的形状来设计阴极。然而，对于图像质量或热焦斑负载没有典型地优化灯丝的形状。由于制造和可靠性的原因，常规的灯丝主要成形为卷曲的或螺旋状的钨丝。备选的设计选项可包括例如卷曲的D形灯丝等替换设计轮廓。因此，当考虑电阻材料作为发射器源时，用于形成来自发射器的电子束的设计选项的范围可受灯丝形状限制。

电子束(e-束)摆动常常用于提高图像质量。摆动可使用静电电子束偏转或磁偏转(即，空间调制)来实现，其利用快速变化的磁场来控制该电子束。同样，快速变化的磁场可用于快速改变该电子束的聚焦(即，在宽度和长度方向上改变该电子束的横截面大小)。典型地，一对四极磁体用于实现电子束在宽度和长度方向上的聚焦。对于例如快速kV调制或所谓的双能扫描等的某些扫描模式，快速调节聚焦磁场的能力有利于维持焦斑大小在kV水平之间不变。这样的电磁电子束控制可通过确保电子束尽快地从一个位置移动到下一个或重新聚焦同时停留在期望的位置或期望的聚焦处且没有杂散来实现高图像质量。然而，当电磁体中的电流快速地变化来产生变化的磁场时，涡流在对抗x射线管内部的磁场渗透的真空容器壁中产生。这些涡流增加磁场在x射线管的喉道内部的上升时间，这减慢电子束的偏转或重新聚焦时间。因此，设计具有最小化涡流损耗的喉道部的x射线管来优化电子束处产生的瞬态磁场，这将是可取的。

x射线管喉道的配置受到许多设计约束。例如，在操作期间，喉道在x射线管环境中经受由于来自靶的背散射电子引起的可观的热通量。此外，喉道应该易于制造并且易于与接口部件联接，同时仍能够维持密封的真空并且耐受大气压力。

因此，设计满足上文描述的设计约束并且克服前面提到的缺陷的用于提高电磁可控x射线管中的瞬态响应的设备和方法，这将是可取的。

发明内容

根据本发明的一个方面，x射线管组件包括真空罩，其具有阴极部、靶部和喉道部，该喉道部具有在其中形成的多个凹陷以中断该喉道部中产生的涡流。该喉道部具有耦合于该阴极部的上游端和耦合于该靶部的下游端。该x射线管组件还包括安置在该真空罩的靶部内的靶，和安置在该真空罩的阴极部内的阴极。该阴极配置成通过该喉道部朝该靶发射电子流。

根据本发明的另一个方面，x射线管组件包括外壳，其具有在其中形成的真空。该外壳具有阴极部、靶部和耦合该阴极部与该靶部的喉道部。该喉道部包括金属壁，其具有在其中形成的切口图案。该x射线管组件还包括安置在该外壳的靶部中的靶，和安置在该外壳的阴极部中来引导电子流通过该喉道部朝向该靶的阴极。