CN101536134A - 具有多电子束操作单元的多焦斑x射线管 - Google Patents

Abstract

多焦斑X射线管(100)包括适于生成电子束(106)的电子源(105)和阳极(110)，所述阳极布置在电子束(106)内并且包括第一焦斑部分(120)和第二焦斑部分(130)，其中第二焦斑部分(130)在空间上与第一焦斑部分(120)分离。X射线管(100)还包括当电子束(106)撞击在第一焦斑部分(120)上时，适于与电子束(106)相互作用的第一电子束操作单元(125)，以及当电子束(106)撞击在第二焦斑部分(130)上时，适于与电子束(106)相互作用的第二电子束操作单元(135)。通过将一个电子束操作单元(125，135)分配至每一个焦斑部分(120，130)，可以为X射线管(100)的每一个焦斑单独地实现X射线束的准确聚焦。优选地，第一和第二焦斑部分沿旋转阳极的轴具有一定距离。

Description

具有多电子束操作单元的多焦斑X射线管

技术领域

本发明涉及通过X射线管生成X射线的领域。具体而言，本发明涉及一种X射线管，其适于生成能够连续地并且周期地从至少两个不同焦斑位置起始的X射线束。这种类型的X射线管被称为多焦斑X射线管。

本发明还涉及X射线系统，具体而言，涉及医学X射线成像系统，其中X射线系统包括如上提及的X射线管。

另外，本发明涉及一种生成X射线的方法，具体而言，所述X射线用于医学X射线成像。X射线通过以上提及的X射线管生成。

背景技术

计算机断层扫描(CT)是一种标准的用于放射学诊断的成像技术。但是，使用仅包括单一焦斑的X射线管有时引起重建问题，特别是当检查大物体时。因此，对于某一视角而言，物体的边缘区域可能不位于起始于单一焦斑并且撞击在探测器上的X射线束内。这具有的影响是对于这些边缘区域而言，仅可获得数量减少了的投影视图，从而使得所检查的物体的三维(3D)重建质量下降。具体而言，可能生成错误地指示了实际中不存在的结构的重建伪影。

为了同样在边缘区域提高可获得的投影视图的数量，可以使用双焦斑X射线管。因此，对于包括了X射线源和X射线探测器的CT扫描单元的每一个视角可以生成两个代表了两个不同投影角度的二维(2D)X射线衰减数据集。当然，两个焦斑之间的空间距离限定了这两个2D X射线衰减数据集之间的角度差异。

US 2005/0063514 A1公开了一种延伸的多斑CT X射线源。所描述的X射线源包括能够产生多个电子束的电子枪，每一电子束聚焦在预定的距离并且对准预定的方向。所描述的X射线源还包括定位为接收所述电子束并且生成响应所述电子束的X射线的多个靶，其中每一靶包括在其上的预定焦斑。每一个电子束同步地在合适的时间冲击包括其上的预定焦斑的预定靶。

US 2005/0053189 A1公开一种能够基于多个能量级的X射线对对象成像的X射线CT设备。所述CT设备包括可从不同3D位置处的多个焦斑点基于时间划分顺序地生成X射线的X射线管。提供可实现单独地对从焦斑点单独生成的X射线进行滤波的多个滤波器。X射线管的阳极具有多个撞击部分，在所述撞击部分处由X射线管阴极释放的电子基于时间划分顺序地撞击在电子轨迹上的多个位置处。

US 6,282,263 B1公开一种X射线发生器，所述发生器包括真空的并且密封的X射线管、电子枪、X射线靶、内部电子罩，以及包括了低X射线吸收和高机械强度的薄管材料的X射线窗。所述发生器优选地包括用于聚焦并且导引电子束至X射线靶的系统，用于冷却靶材料的冷却系统，允许准确并且可重复装配X射线装置以聚焦X射线束的运动支撑，以及具有不同构造和方法的X射线聚焦装置。

US 6,778,633 B1公开了一种包括了真空并且密封的X射线管的X射线发生器。X射线管包括电子枪和X射线靶。电子束由包括了正好在Wehnelt栅极孔径内的细丝的电子枪产生。Wehnelt栅极相对于所述细丝向负极偏置。将在两个平面内采用的两组射束偏转线圈安装在电子枪的阳极和聚焦镜之间以集中所述射束。在聚焦镜和靶之间的是空心四极磁体，由于所述空心四极磁铁将所述射束的圆形截面变成细长的截面，因此所述空心四极磁铁起到象散校正装置的作用。

US 6,895,079，B2公开了一种多焦斑X射线检测系统，所述X射线检测系统包括具有生成限定检测平面的多于一个射束的机构的X射线源，所述射束基本上彼此平行。X射线检测系统还包括具有多个探测阵列的X射线探测器，每一个所述X射线探测器阵列与所述射束中的一个对准。生成多于一个射束的机构可以包括电子枪以及导引由所述枪生成的电子束至靶上的多焦斑处的机构。

US 6,252,935 B1公开了一种具有偏转布置的X射线管的X射线辐射器，所述偏转布置可根据控制信号偏转X射线管的电子束，从而使得阳极上焦斑的位置对应于随时间变化的参考位置。探测器获取焦斑的实际位置并且向控制单元提供实际值信号和参考信号，所述控制单元生成控制信号。所描述的X射线辐射器所具有的缺点为(特别是)当各种焦斑位置之间的空间距离相当大时，电子束准确的聚焦变得相当困难。

需要提供一种允许对分配给不同焦斑位置的不同电子束进行简单并且可靠的聚焦的多焦斑X射线管。

发明内容

这一需求可以通过根据独立权利要求的主题得以实现。通过从属权利要求描述了本发明的有利实施例。

根据本发明的第一个方面提供了一种X射线管。所述X射线管包括(a)电子源，其适于生成电子束，(b)阳极，其布置在电子束内并且其包括第一焦斑部分以及第二焦斑部分，其中第二焦斑部分与第一焦斑部分在空间上分离，(c)第一电子束操作单元，当电子束撞击在第一焦斑部分上时，所述第一电子束操作单元适于与电子束相互作用，以及(d)第二电子束操作单元，当电子束撞击在第二焦斑部分上时，所述第二电子束操作单元适于与电子束相互作用。

本发明的这一方面所基于的思路是在考虑阳极靶上的空间位置的同时可以单独地优化用于调制分别撞击在第一和第二焦斑部分上的电子束的参数。换言之，可以分开地为每一个焦斑部分调整可最佳地操作电子束的参数。

在这方面，“电子束操作”一词包括电子束分别与第一和第二电子束操作单元的各种不同的相互作用。例如，电子束操作单元可以改变由撞击在阳极上的电子生成的焦斑的精确位置。因此，电子束操作单元适于至少轻微地偏转电子束。另外，电子束操作单元还可以适于通过(例如)向相应电子束操作单元的电极处施加合适(高)的电压水平，而改变电子束强度。因此，可以相应地操作所生成的X射线束的强度。通过暂时地在最大值与零值之间改变电子束强度，可以以受控制的方式开启和关闭所生成的X射线束。这意味着所述射束操作单元可以起到在电子光学领域内广为熟知的栅极开关的作用。

根据本发明一个实施例(a)阳极可围绕z轴旋转，并且(b)第二焦斑部分沿平行于z轴定向的z方向在空间上与第一焦斑部分分离。这可以提供的优势为可以极大地减少阳极的热负荷浓度，这是因为即使当电子束仅生成两个离散焦斑时，由高能量电子束生成的热负荷也分布于阳极表面相当广阔的区域上。

根据本发明另一个实施例(a)第一电子束操作单元是第一电子束聚焦和/或偏转单元，并且/或者(b)第二电子束操作单元是第二电子束聚焦和/或偏转单元。这提供的优势是X射线管可以允许单个电子束分别聚焦为在第一焦斑部分处生成的第一焦斑以及由第二焦斑部分处生成的第二焦斑。因此，分别地，第一电子束的聚焦可以位于第一焦斑部分附近处，以及/或者第二电子束的聚焦可以位于第二焦斑部分附近处。因此，电子束的聚焦可以在相应焦斑附近完成，从而使得可以在近距离内忽略固有的电子束自散焦，这是因为电子束聚焦单元和相应的焦斑之间的电子束路径是相当短的。

第一和第二电子束聚焦单元可以允许电和/或磁聚焦。因此，可以采用电和/或磁多极布置。对于磁聚焦，优选地使用磁四极或甚至更高的多极。对于电聚焦，可以使用可包括相对于周围表面或相对于阳极表面处于不同电位的空心圆柱的电子镜。

特别当使用磁聚焦时，上述的单个电子束操作分别聚焦可允许在第一和第二焦斑之间更快的切换。这是由于与仅使用一个电子束聚焦单元相比，单独电子束聚焦单元的聚焦参数通常不必要如此过度地改变。因此，最佳地调整聚焦参数所需的时间不再是远远长于两个焦斑之间所期望的转换时间。这可能特别有利于在所采用的X射线管中具有大面积探测器和多个焦斑的计算机断层扫描。因此，仅在CT扫描架整个旋转周期持续时间的某一时期使用每一个焦斑，所述CT扫描架支持围绕所检查物体旋转的X射线管和X射线探测器两者。所提及的对应于一个投影视图的某一时期通常持续100μs至1ms。

所描述的单独电子束聚焦还具有的优势为在不同z位置处生成的焦斑可以以不同方式聚焦，从而使得为了补偿不同阳极角度的重聚焦是可能的，所述阳极角度即在从其处X射线束出现的靶表面与z方向之间的角度。在这一方面需要提及的是对于z方向上探测器的完全覆盖，阳极角度需要取决于焦斑的z位置。当然这一事实也适用于具有在z方向上分离的多焦斑的管。

另外，CT系统的空间分辨率由物体可看到的表观光学焦斑尺寸确定，即投影至与用于连接焦斑和位于物体内的给定体素的线垂直的平面的焦斑尺寸。因此，阳极角度越大，物理焦斑应该越短。因此，为了保持光学X射线焦斑不变并且与此同时允许靶表面上不同的阳极角度，需要调整物理焦斑，所述物理焦斑即为由e束(e-beam)击中的面积。第一和第二聚焦机构可以处理这种调整，从而使得可以为所有焦斑提供合适的焦斑尺寸和焦斑形状。

换言之，为每一焦斑位置提供专用电子束聚焦单元为单独地调整每一焦斑的尺寸与形状提供了额外的自由度。这允许通过考虑特定焦斑的阳极角度而进行单独的射束尺寸调整。

根据本发明另一个实施例(a)阳极包括圆柱形阳极体，(b)第一焦斑部分是至少部分地沿圆柱体周长布置的第一突出物，以及(c)第二焦斑部分是至少部分地沿圆柱体周长布置的第二突出物。因此，圆柱形阳极体对准z轴。这意味着阳极能够围绕圆柱形阳极体的对称轴旋转。

突出物可以从圆柱形阳极体以相对于z轴的主要径向方向延伸。所述突出物可以优选地为或多或少的、由通常用作阳极材料的诸如钨或包括钨和铼的合成的材料制成的厚叶片。为了抵御通常由撞击电子产生的非常大的热负荷，叶片可以包括两层，第一层用于将减速电子转换成X辐射以及第二层用于提供热膨胀补偿或热存储。

可以使叶片的上表面相对于垂直于旋转轴定向的平面成角度。优选地，所生成的第一和第二焦斑各自具有伸长的方形。由于在焦斑内生成的X射线以径向方向从旋转轴向外发射，因此焦斑垂直于所发射的X射线方向的投影会更小，因而导致了相当小的焦斑尺寸，所述相当小的焦斑尺寸反过来增加了X射线投影图像的清晰度。优选地，在这个投影中第一和第二焦斑分别具有方形的形状。

根据本发明的另一个实施例，第一突出物包括至少一个第一断路器，从而使得(a)主要平行于z轴传播的电子束在阳极的第一角位置处撞击在第一突出物上，以及(b)主要平行于z轴传播的电子束在阳极的第二角位置处撞击在第二突出物上。这种第一和第二突出物的布置可以允许沿z轴以准确并且离散的方式轻易地使有效焦斑的位置移位。因此，离散移位的长度由第一和第二突出物的间距确定。

所描述的阳极的几何形状代表一个为了离散地在两个的焦斑位置之间使焦斑移位的简单的解决方法，所述两个焦斑位置很远地彼此分离。当然，焦斑移位的频率与阳极的旋转相位是同步的。这意味着必须准确地控制阳极的旋转，从而使得当采用所生成的X射线束时总是清楚实际X射线束起始于哪个焦斑。但是，在多焦点X射线管技术领域中，存在实现阳极的准确旋转控制的各种方式。这种控制可以是开环控制或者闭环控制。

通过分别地选择断路器的尺寸以及断路器的角范围，可以确定在其期间X射线束起始于第二焦斑的时间片。当然，当第一突出物包括两个或更多个断路器时，在阳极的一个旋转时期内存在两个或更多个时间片，在所述时间片期间第二焦斑是有效的。这意味着在一个阳极回旋内X射线束上的源在位于第一突出物的第一焦斑与位于第二突出物的第二焦斑之间来回切换几次。

必须提及的是，第二突出物还可以包括以一个角偏移相对于第一断路器布置的第二断路器。这可以允许在阳极体上分别地提供另一个第三突出物，从而使得可以离散地在三个空间上分离的焦斑位置之间使有效焦斑移位。

根据本发明另一个实施例(a)撞击在第一焦斑部分上的电子束横穿第一射束操作单元的第一相互作用区域，以及(b)撞击在第二焦斑部分上的电子束横穿第一射束操作单元的第一相互作用区域以及第二射束操作单元的第二相互作用区域。这意味着对撞击在第二焦斑部分上的电子束的聚焦可以通过第一和第二射束操作单元完成。与其相比之下，对撞击在第一焦斑部分上的电子束的聚焦可以仅通过第一射束操作单元完成。在这方面相互作用区域一词由空间区域限定，在所述空间区域中力，特别电和/或磁力，可以施加到电子束的电子上，从而使得改变电子束的传播方向和/或强度分布。

这个实施例可以允许对所述X射线管所使用的所有组件特别简单的机械以及几何设置。具体而言，不需要提供适于选择性地引导电子束至第一射束操作单元或至第二射束操作单元的射束切换元件。

根据本发明另一个实施例，X射线管还包括与第一射束操作单元和第二射束操作单元耦合的控制单元。因此，(a)控制单元适于以这样一种方式控制第一射束操作单元，即在电子束撞击在第一焦斑部分上时仅第一射束操作单元是有效的，以及(b)控制单元适于以这样一种方式控制第二射束操作单元，即在电子束撞击在第二焦斑部分上时仅第二射束操作单元是有效的。这可以提供的优势为，分别用于控制第一和第二射束操作单元的参数可以基本上不变或仅缓慢地随时间改变。这使得准确地将电子束聚焦至指定的焦斑部分变得更加容易。

根据本发明另一个实施例，X射线管还包括(a)第三焦斑部分，其在阳极处形成并且在空间上与第一焦斑部分和第二焦斑部分分离，以及(b)第三电子束操作单元，当电子束撞击在第三焦斑部分上时，所述第三电子束操作单元适于与电子束相互作用。这可以提供的优势为，有效的焦斑可以离散地在三个不同焦斑位置之间移位。

第三焦斑部分以及第三电子束操作单元可以根据上述的任何实施例中的一个实现。特别地第三电子束操作单元可以是第三射束聚焦单元。

需要提及的是，为了使有效的焦斑离散地在各种不同的焦斑位置之间移位，还可以提供另外的焦斑部分以及相应的另外的电子束操作单元。

根据本发明另一个实施例，X射线管还包括(a)另一电子源，其适于生成另一电子束，(b)另一第一焦斑部分以及另一第二焦斑部分，这两者都在阳极处形成，(c)另一第一电子束操作单元，当所述另一电子束撞击在所述另一第一焦斑部分上时，所述另一第一电子束操作单元适于与所述另一电子束相互作用，以及(d)另一第二电子束操作单元，当另一电子束撞击在所述另一第二焦斑部分上时，所述另一第二电子束操作单元适于与所述另一电子束相互作用。因此，所述另一电子束以及所述电子束从不同的方向撞击在阳极。

这可以提供的优势为，可以激活两个独立的焦斑部分对。因此，生成两个不同的有效焦斑是可能的，其中所述两个焦斑均可以离散地在两个焦斑位置之间移位。

这种双电子源实施例还可以提供的优势在于，与其中四个焦斑部分顺序地由一个仅从单一电子源发射的电子束照明的结构相比，从电子源和对应焦斑部分之间延伸的电子束路径的平均长度可以减少。这使得更加容易地在每一个焦斑部分上调整最佳表观焦斑尺寸。

根据本发明另一个实施例，所述另一电子束与所述电子束从相反的方面撞击至阳极。这可以提供的优势在于，两个电子源均可以相对于阳极横向布置，从而使得对于四个不同电子束操作单元的布置不存在或者至少仅有较小的空间限制。因此，可以有效地避免这些组件与各种所生成的X射线束的碰撞。

根据本发明另一个实施例，提供了一种X射线系统，具体而言，一种如计算机断层扫描系统的医学X射线成像系统。根据上述实施例中的任何一个所提供的X射线系统包括至少一个X射线管。

本发明的这一方面所基于的思路是上述X射线管可以用于各种X射线系统，特别是可用于医学诊断。

人们可以从使用两组不同的X射线束来照明所检查物体而受益，其中所述两个X射线组以至少略微不同的照明角度穿透物体。当使用探测器阵列以感测已经横穿物体的X射线束时，人们可以设计X射线系统，从而使得应用所谓的交错技术。因此，在仅使用一个焦斑的情况下，起始于不同焦斑的相邻X射线彼此分离一个距离，该距离是相邻X射线之间的距离的一半。这所具有的优势在于，当分配至所述两个焦斑的两个X射线获取以一种合适的方式结合时，可以提升X射线系统的空间分辨率。在最优情况下空间分辨率可以增加一倍。

所描述方法的另一个优势可以在检查相当大的物体时在计算机断层扫描(CT)中得以开发。通过在相对于CT扫描单元的旋转轴的轴向方向上切换有效焦斑的位置，可为扫描单元的每一个视角生成额外的投影视图，所述扫描单元包括X射线管以及相应的X射线探测器。这将在没有如下缺点的情况下允许采用更小的X射线探测器，该缺点即对于某一视角，所检查物体的边缘区域不位于起始于单焦点X射线管并且撞击在X射线探测器的锥形或扇形X射线束之内。

必须提及的是所描述的X射线系统还可以用于其它除医学成像以外的目的。例如可以在诸如行李检测设备的安全系统中采用所述X射线系统。

根据本发明另一方面提供一种用于生成X射线的方法，具体而言，用于生成在诸如计算机断层扫描的医学X射线成像中使用的X射线。所提供的方法包括使用根据上述X射线管的实施例中的任何一个的X射线管。

必须注意的是，已经参考不同的主题描述了本发明的实施例。具体而言，已经参考设备类型权利要求描述了一些实施例，而参考方法类型权利要求描述了其它实施例。但是，本领域技术人员从以上以及以下的描述中将领会到，除非其它通告，除了属于一类型主题的特征的任何结合以外，关于不同主题的多个特征之间的结合，特别是设备类型权利要求的特征和方法类型权利要求的特征之间的任何结合同样被视为由本申请公开。

本发明以上限定的方面以及此外的方面从以下即将描述的实施例的例子中是显而易见的，并且参考实施例的例子得以解释。将在以下通过参考实施例的例子更加详细地描述本发明，但是所述实施例的例子并非用于限制本发明。

附图说明

图1示出了包括分别沿圆柱形阳极体的圆周布置的两个焦斑部分的双焦点X射线管的截面视图；

图2a和图2b示出了说明在两个不同旋转状态下的阳极的两个透视图；

图3示出了包括沿圆柱形阳极体的圆周布置的四个焦斑部分的多焦点X射线管的截面视图；

图4示出了包括两个电子源和四个焦斑部分的多焦点X射线管的截面视图，其中两个焦斑部分各自分别分配至电子源中的一个；

图5示出了根据本发明实施例的计算机断层扫描(CT)的简化了的示意性表示，其中CT系统配备有一个多焦点X射线管。

参考标记：

100 X射线管

105 电子源

106 电子束

110 阳极

111 阳极体

112 阳极轴

113 旋转轴/z轴

114 旋转运动

120 第一焦斑部分/第一突出物

121 靶层/钨-铼层

122 热补偿层

124 断路层

125 第一电子束操作单元

126 第一电子束路径

128 第一X射线束(无效)

130 第二焦斑部分/第二突出物

131 靶层/钨-铼层

132 热补偿层

135 第二电子束操作单元

136 第二电子束路径

138 第二X射线束(有效)

160 控制单元

206 电子束

210 阳极

212 阳极轴

220 第一焦斑部分/第一突出物

224 断路器

228 第一X射线束(有效)

230 第二焦斑部分/第二突出物

238 第二X射线束(有效)

300 X射线管

306 电子束

310 阳极

311 阳极体

312 阳极轴

313 旋转轴/z轴

314 旋转运动

320 第一焦斑部分/第一突出物

321 靶层/钨-铼层

322 热补偿层

324 断路器

325 第一电子束操作单元

326 第一电子束路径

328 第一X射线束(无效)

330 第二焦斑部分/第二突出物

334 断路器

335 第二电子束操作单元

336 第二电子束路径

338 第二X射线束(无效)

340 第三焦斑部分/第三突出物

344 断路器

345 第三电子束操作单元

346 第三电子束路径

348 第三X射线束(无效)

350 第四焦斑部分/第四突出物

355 第四电子束操作单元

356 第四电子束路径

358 第四X射线束(无效)

400 X射线管

405 电子源

405a 另一电子源

406 电子束

406a 另一电子束

410 阳极

411 阳极体

412 阳极轴

413 旋转轴/z轴

414 旋转运动

420 第一焦斑部分/第一突出物

420a 另一第一焦斑部分/另一第一突出物

421 靶层/钨-铼层

422 热补偿层

424 断路层

424a 另一断路层

425 第一电子束操作单元

425a 另一第一电子束操作单元

426 第一电子束路径

426a 另一第一电子束路径

428 第一X射线束(无效)

428a 另一第一X射线束(无效)

430 第二焦斑部分/第二突出物

430a 另一第二焦斑部分/另一第二突出物

435 第二电子束操作单元

435a 另一第二电子束操作单元

436 第二电子束路径

436a 另一第二电子束路径

438 第二X射线束(有效)

438a 另一第二X射线束(有效)

570 医学X射线成像系统/计算机断层扫描设备

571 扫描架

572 旋转轴

573 马达

575 X射线源/X射线管

576 孔径系统

577 辐射束

580 感兴趣物体/患者

580a 感兴趣区域/患者的头部

582 台

583 马达

585 X射线探测器

585a 探测器元件

587 旋转方向

588 脉冲鉴别器单元

590 马达控制单元

595 数据处理装置(包括重建单元)

596 监测器

597 打印机

598 图像存档和通信系统(PACS)

具体实施方式

附图中的说明是示范性的。注意的是在不同的图示中，对相似或相同的元件提供相同的参考标记，所述参考标记仅在第一位数字不同于相应的参考标记。

图1示出了双焦点X射线管100的截面视图。X射线管包括适于生成沿传播轴投影的电子束106的电子源105。根据这里描述的实施例，电子源105包括热阴极或者场发射阴极。

X射线管100还包括布置在电子束106内的阳极110。阳极106包括基本上圆柱形的、由阳极轴112在未示出的轴承内支撑的阳极体111。轴承允许阳极110围绕与z轴对准的旋转轴113做旋转运动114。

阳极110包括第一焦斑部分120，所述第一焦斑形成了部分地沿圆柱形阳极体111的圆周布置的第一突出物120。第一突出物120包括由钨/铼合成物制成的厚度约为1mm的靶层121。第一突出物120还包括直接布置于靶层121之下的热补偿层122。

阳极110还包括第二焦斑部分130，所述第二焦斑部分形成了沿圆柱形阳极体111的圆周布置的第二突出物130。第二突出物130对应于第一突出物120。因此，第二突出物130同样包括靶层131和热补偿层132。

第一突出物120包括多个断路器124，其中在所描述的截面视图中仅可看到一个断路器124。断路器124沿圆柱形阳极体111的圆周分布。因此，根据阳极110的角位置，电子束106沿第一电子束路径126撞击在第一突出物120的靶层121上或者沿第二电子束路径136撞击在第二突出物130的靶层131上。在电子束106撞击在第一突出物120上的情况下，生成第一X射线束128。在电子束106撞击在第二突出物130上的情况下，生成第二X射线束138。在图1所描述的角度状态下，将第二X射线束138生成为有效的。因此第一X射线束128仅以虚线示出。

为了允许电子束106单独分别聚焦在第一突出物120和第二突出物130上，提供两个电子束操作单元，第一电子束操作单元125和第二电子束操作单元135。根据这里所述的实施例，电子束操作单元125、135用于聚焦电子束106，从而使得在突出物120和130上均可以生成具有合适斑尺寸的焦斑。

两个电子束操作单元125、135与控制单元160耦合，所述控制单元适于以这样一种方式控制第一射束操作单元125，即当电子束106撞击在第一焦斑部分120上时，仅第一射束操作单元125是有效的。另外，所述控制单元160适于以这样一种方式控制第二射束操作单元135，即当电子束106撞击在第二焦斑部分135上时，仅第二射束操作单元135是有效的。这所提供的优势在于，用于控制两个射束操作单元125、135的参数基本上不变或者仅缓慢地随时间变化。这使得将电子束准确聚焦至指定焦斑部分更加容易，即使两个焦斑之间的切换频率相对大时也如此。

如从图1还可以看到的，将第一射束操作单元125既布置于第一电子束路径126上也布置于第二电子束路径138上。因此，第一射束操作单元125可用于与电子束106相互作用而与电子束106的目的地无关。与之相比之下，第二射束操作单元135仅可用于分别地偏转和聚焦通过第一射束操作单元125修改之后的第二电子束106。但是，如上所述，以这样一种方式控制两个射束操作单元125、135，即所述两个单元以一种交替方式向分别沿第一电子束路径126和第二电子束路径136传播的电子束提供聚焦。这意味着当第二射束操作单元135开启时重复地关闭第一射束操作单元125。这同样适用于加以适当变动的情况，即当第一射束操作单元125开启时重复地关闭第二射束操作单元135。

或者，可以将第二射束操作单元135理解为是一种对使沿第二射束路径136传播的电子束最佳地聚焦的补偿，以使得在第二突出物130上生成合适的焦点尺寸。在此背景下，优化了经常被激活而与阳极110的实际角位置无关的第一射束操作单元125，以使沿第一射束路径126传播的电子束聚焦。第二射束操作单元135用于使沿第二X射线束路径136传播的电子束106聚焦，其中考虑到了先前通过第一射束操作单元125进行的聚焦。这意味着第二射束操作单元135同样可以永久地开启。

根据这里描述的实施例，包括了第一和第二突出物的阳极110可以具有在大约15cm至大约40cm范围内的直径。阳极体的高度为大约15cm。第一和第二突出物沿z轴的距离大约为10至14cm。但是必须指出的是，当然其它尺寸可能同样适用于实现本发明。

图2a和图2b示出了说明阳极210处于两个不同旋转状态的两个透视图。阳极210包括两个焦斑部分，第一焦斑部分220和第二焦斑部分230。阳极210还包括容纳于允许阳极210的旋转运动的未示出轴承内的阳极轴212。第一焦斑部分220包括多个断路器224，其用于当阳极210处于一角位置时允许电子束206朝向第二焦斑230通过，从而使得电子束不撞击在第一焦斑部分220上。

图2a示出了处于旋转状态的阳极210，其中电子束通过断连器224。相应地，将会生成起始于第二突出物230的第二X射线束238。图2b示出了处于旋转状态的阳极210，其中电子束撞击在位于两个相邻断路器224之间的突出部分上。相应地，将会生成起始于第一突出物220的第一X射线束228。

图3示出了多焦点X射线管300的截面视图。根据示于图1中的X射线管100，X射线管300包括阳极310，所述阳极本身包括圆柱形阳极体311以及阳极轴312，从而使得阳极310可围绕与z轴对准的旋转轴313旋转。阳极310的旋转方向由箭头314示出。

与示于图1的阳极110相比，阳极310配备有四个焦斑部分，第一焦斑部分320，第二焦斑部分330，第三焦斑部分340以及第四焦斑部分350。每一个焦斑部分320、330、340、350包括由钨/铼合成物制成的靶层321以及热合成层322。

所述第一焦斑部分320、第二焦斑部分330以及第三焦斑部分330分别配备有断路器324、334以及344。以这样一种方式，相对于彼此布置断路器324、334以及344，即当阳极310旋转时，引导至阳极310的电子束306顺序地撞击在(a)第一焦斑部分320上，(b)第二焦斑部分330上，(c)第三焦斑部分340上以及(d)第四焦斑部分上。因此电子束306将会顺序地沿(a)终止于第一突出物320的第一电子束路径326，(b)终止于第二路径330的第二电子束路径336，(c)终止于第三突出物340的第三电子束路径346以及(d)终止于第四突出物350的第四电子束束路径356传播。结果，将会按顺序的方式生成(a)第一X射线束328，(b)第二X射线束338，(c)第三X射线束348以及(d)第四X射线束358。

图3描述了处于旋转位置的阳极310，其中第四X射线束358是开启的。相应地，第一X射线束328，第二X射线束338以及第三X射线束348是关闭的。因此，这些X射线束328、338、348由虚线示出。

为了允许将电子束306准确聚焦至所有突出物320、330、340以及350，X射线管包括四个电子束操作单元，第一电子束操作单元325、第二电子束操作单元335、第三电子束操作单元345以及第四电子束操作单元355。因此，将第一电子束操作单元325分配至第一突出物320，将第二电子束操作单元335分配至第二突出物330，将第三电子束操作单元345分配至第三突出物340以及将第四电子束操作单元355分配至第四突出物350。如果将各自的电子束操作单元布置在相应突出物的附近，可以实现对电子束306的特别准确并且可靠的聚焦。

图4示出了根据按照本发明另一个实施例的多焦点X射线管400的截面视图。X射线管400包括两个电子源，生成电子束406的第一电子源405以及生成另一电子束406a的另一电子源405a。将两个电子束406、406a引导至阳极410。如从图4中可看到的，将另一电子束406a以相对于电子束406基本相反的方向引导至阳极410。

根据参考图1和3所描述的实施例，阳极410还包括阳极体411以及阳极轴412。阳极410围绕平行于z轴定向的旋转轴413旋转。旋转运动由箭头414指示。

根据图3中所示的阳极310，阳极410还配备有四个焦斑部分。但是，将这些焦斑部分中的两个，第一焦斑部分420和第二焦斑部分430，分配至电子源405。将这些焦斑部分中的其它两个，另一第一焦斑部分420a和另一第二焦斑部分430a，分配至另一电子源405a。

每一个焦斑部分420、430、420a以及420b包括由钨/铼合成物制成靶层421以及热合成层422。如从图4看到的，焦斑部分420a和430b相对于焦斑部分420和430定向为颠倒的。这种定向保证了电子束406和另一电子束406均撞击在靶层421上而不撞击在热补偿层422上。

第一焦斑部分420包括多个断路器424，从而使得当阳极410旋转时电子束406以顺序的方式撞击在第一焦斑部分420上以及撞击在第二焦斑部分430上。因此，电子束406将顺序地沿终止于第一突出物420的第一电子束路径426和终止于第二突出物430的第二电子束路径436传播。结果，将会以顺序的方式生成第一X射线束428和第二X射线束438。

这同样地适用于另一第一焦斑部分420a，所述另一第一焦斑部分同样包括多个另外的断路器424a，从而使得另一电子束406a以顺序的方式撞击在另一第一焦斑部分420a上以及撞击在另一第二焦斑部分430a上。因此，另一电子束406a将顺序地沿终止于另一第一突出物420a的另一第一电子束路径426a和终止于另一第二突出物430a的另一第二电子束路径436a传播。结果，将会以顺序的方式生成另一第一X射线束428a和另一第二X射线束438a。

换言之，X射线管400允许两个X射线束的同时生成。因此，这些X射线束的第一个的焦斑位置可以以周期的方式在第一突出物420和第二突出物430之间移位。这些X射线束的第二个的焦斑位置可以以周期的方式在另一第一突出物420a和另一第二突出物430a之间移位。

图4描述了处于旋转位置的阳极410，其中第二X射线束438与另一第二X射线束438a是开启的。相应地，第一X射线束428以及另一第一X射线束438是关闭的。因此，第一X射线束428以及另一第一X射线束438以虚线指示。

必须提及的是，电子源405以及另一电子源405还可以以一种交替的方式操作，例如，通过采用已知的栅极开关。因此，可以意识到，在任何时间仅有X射线束428、438、428a以及438a中的一个是开启而其它X射线束是关闭的。

为了允许将电子束406和电子束406a分别准确聚焦至突出物420和430以及突出物420a和430a，X射线管400包括四个射束操作单元，第一射束操作单元425，第二射束操作单元435，另一第一射束操作单元425a以及另一第二射束操作单元425a。因此，将所述第一射束操作单元425分配至第一突出物420，将所述第二射束操作单元435分配至第二突出物430，将所述另一第一射束操作单元425a分配至另一第一突出物420a以及将另一第二射束操作单元435a分配至另一第二突出物430a。如果将各自的射束操作单元布置在相应突出物的附近，可以实现对电子束406以及另一电子束406a特别准确并且可靠的各自聚焦。

图5示出了计算机断层扫描设备570，所述设备还被称为CT扫描仪。所述CT扫描仪570包括可围绕旋转轴572旋转的扫描架571。扫描架571通过马达573驱动。

参考数字575指定了诸如X射线管的发射多色辐射577的辐射源。CT扫描仪570还包括孔径系统576，所述孔径系统使由X射线管575发射的X辐射形成了辐射束577。

引导可以为锥形或扇形束577的辐射束577使得其可以穿透感兴趣区域580a。根据这里所述的实施例，感兴趣区域是患者580的头部580a。

将患者580置于台582上。将患者头部580a布置在扫描架571的代表了CT扫描仪570的检查区域的中心区域。在穿透感兴趣区域580a之后，辐射束577撞击在辐射探测器585上。为了能够抑制被患者的头部580a散射并且以一斜角撞击在X射线探测器585上的X辐射，提供了一种未示出的防散射格栅。优选地将所述防散射格栅直接置于探测器585之前。

将X射线探测器585布置在扫描架571上与X射线管575相对处。探测器585包括多个探测器元件585a，其中每一探测器元件585a能够探测已经通过患者580的头部580a的X射线光子。

在扫描感兴趣区域580a期间，X射线源585，孔径系统576以及探测器585一起同扫描架571以箭头587所指示的旋转方向旋转。对于扫描架571的旋转而言，马达573连接至其本身连接至数据处理装置595的马达控制单元590。数据处理装置595包括通过硬件和/或通过软件实现的重建单元。重建单元适于为基于多个在各种观察角度下获得的2D图像重建3D图像。

另外，数据处理装置595同样起到与马达控制单元590通信以使扫描架571的运动与所述台582的运动相协同的控制单元的作用。所述台582的线性位移由同样与马达控制单元590连接的马达583实现。

在CT扫描仪570操作期间，扫描架571旋转，同时使所述台582平行于旋转轴572线性移位，从而使得执行对感兴趣区域580a的螺旋扫描。应该注意的是，执行在平行于旋转轴572的方向上没有位移，但仅有扫描架571围绕旋转轴572的旋转的圆形扫描也是可能的。因此，可以以高准确度测量头部580a的各层。通过以离散的步骤顺序地平行于旋转轴572移动所述台582可以在为每一个离散的台位置至少执行半个扫描架旋转之后获得更大的患者头部的三维表示。

探测器585与其本身与数据处理装置595耦合的前级放大器588耦合。处理装置595能够基于在不同投影角度获得的多个不同X射线投影数据集来重建患者头部580a的3D表示。

为了观察所重建的患者头部580a的3D表示，提供与数据处理装置595耦合的显示器596。另外，3D表示的透视图的任意层还可以由同样与数据处理装置595耦合的打印机597打印出来。另外，数据处理装置595还可以与图像存档和通信系统598(PACS)耦合。

应该注意的是，监测器596，打印机597和/或其它在CT扫描仪570内提供的装置可以布置到计算机断层扫描设备570的本地。或者，这些组件可以远离CT扫描仪570，例如在公共机构或者医院内的其它地方，或者在与CT扫描仪570通过一个或多个诸如Internet、虚拟专用网等的可配置网络相连的完全不同的位置。

应该注意的是，“包括”一词不排除其它元件或者步骤并且单数冠词不排除多个。同样与不同实施例相关联而描述的元件可以结合。还应该注意的是在权利要求中的参考标记不应解释为限制权利要求的范围。

Claims (12)

1、一种X射线管，其包括

电子源(105)，其适于生成电子束(106)，

阳极(110)，其布置在所述电子束(106)内并且其包括第一焦斑部分(120)和第二焦斑部分(130)，其中，所述第二焦斑部分(130)在空间上与所述第一焦斑部分(120)分离，

第一电子束操作单元(125)，当所述电子束(106)撞击在所述第一焦斑部分(120)上时，所述第一电子束操作单元适于与所述电子束(106)相互作用，以及

第二电子束操作单元(135)，当所述电子束(106)撞击在所述第二焦斑部分(130)上时，所述第二电子束操作单元适于与所述电子束(106)相互作用。

2、根据权利要求1所述的X射线管，其中

所述阳极(110)可围绕z轴(113)旋转，并且其中

所述第二焦斑部分(130)沿平行于所述z轴(113)定向的z方向在空间上与所述第一焦斑部分(120)分离。

3、根据权利要求2所述的X射线管，其中

所述第一电子束操作单元是第一电子束聚焦和/或偏转单元(125)，以及/或者

所述第二电子束操作单元是第二电子束聚焦和/或偏转单元(135)。

4、根据权利要求2所述的X射线管，其中

所述阳极(110)包括圆柱形阳极体(111)，

所述第一焦斑部分是至少部分地沿所述圆柱形体(111)的圆周布置的第一突出物(120)，以及

所述第二焦斑部分是至少部分地沿所述圆柱形体(111)的圆周布置的第二突出物(130)。

5、根据权利要求2所述的X射线管，其中

所述第一突出物(120，220)包括至少一个第一断路器(124，224)，从而使得

主要平行于所述z轴(113)传播的电子束(106，206)在所述阳极(110，210)的第一角位置处撞击在所述第一突出物(120，220)上，并且

主要平行于所述z轴(113)传播的所述电子束(106，206)在所述阳极(110，210)的第二角位置处撞击在所述第二突出物(130，230)上。

6、根据权利要求1所述的X射线管，其中

撞击在所述第一焦斑部分(120)上的所述电子束(106)横穿所述第一射束操作单元(125)的第一相互作用区域，以及

撞击在所述第二焦斑部分(130)上的所述电子束(106)横穿所述第一射束操作单元(125)的所述第一相互作用区域以及所述第二射束操作单元(135)的第二相互作用区域。

7、根据权利要求6所述的X射线管，还包括

控制单元(160)，其与所述第一射束操作单元(125)和所述第二射束操作单元(135)耦合，

其中，所述控制单元(160)适于以这样一种方式控制所述第一射束操作单元(125)，即当所述电子束(106)撞击在所述第一焦斑部分(120)上时仅所述第一射束操作单元(125)是有效的，以及

其中，所述控制单元(160)适于以这样一种方式控制所述第二射束操作单元(135)，即当所述电子束(106)撞击在所述第二焦斑部分(130)上时仅所述第二射束操作单元(135)是有效的。

8、根据权利要求1所述的X射线管，还包括

第三焦斑部分(340)，其在所述阳极(310)处形成并且在空间上与所述第一焦斑部分(320)和所述第二焦斑部分(330)分离，以及

第三电子束操作单元(345)，当所述电子束(306)撞击在所述第三焦斑部分(340)上时，所述第三电子束操作单元适于与所述电子束(306)相互作用。

9、根据权利要求1所述的X射线管，还包括

另一电子源(405a)，其适于生成另一电子束(406a)，

另一第一焦斑部分(420a)以及另一第二焦斑部分(430a)，这两者都在阳极(410)处形成，

另一第一电子束操作单元(425a)，当所述另一电子束(406a)撞击在所述另一第一焦斑部分(420)上时，所述另一第一电子束操作单元适于与所述另一电子束(406a)相互作用，

另一第二电子束操作单元(435a)，当所述另一电子束(406a)撞击在所述另一第二焦斑部分(430a)上时，所述另一第二电子束操作单元适于与所述另一电子束(406a)相互作用，

其中，所述另一电子束(406a)以及所述电子束(406)从不同方向撞击在所述阳极(410)上。

10、根据权利要求9所述的X射线管，其中

所述另一电子束(406a)以及所述电子束(406)从相反方向撞击在所述阳极(410)上。

11、一种X射线系统，具体而言，一种如计算机断层扫描系统(570)的医学X射线成像系统，所述X射线系统包括

根据权利要求1所述的至少一个X射线管(100，300，400，575)。

12、一种用于生成X射线的方法，具体而言，一种用于生成如计算机断层扫描成像的医学X射线成像所使用的X射线的方法，所述方法包括

使用根据权利要求1所述的X射线管(100，300，400，575)。

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