CN102246256B - 为旋转阳极型x射线管补偿阳极摆动 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于产生X射线扇形射束的旋转阳极型X射线管。更具体而言，本发明涉及一种系统和方法，用于补偿焦斑位置FS对旋转阳极的靶标区域的一类系统相关干扰，尤其用于补偿上述类型的X射线管XT中的阳极摆动，发生的这种摆动是阳极盘的旋转平面相对于理想旋转平面(z＝0)的周期性摆动倾斜角，理想旋转平面的取向与转轴S的旋转轴z正交，阳极盘RA由于其生产过程中不精确而倾斜安装于转轴上。为此目的，引导由管阴极C的热离子或其他类型电子发射体产生的电子束，从而引导在阳极盘的X射线产生表面(阳极靶标)上的焦斑位置FS，使得焦斑FS停留在中央X射线扇形射束CXB的平面PCXB之内。

Description

为旋转阳极型X射线管补偿阳极摆动
技术领域
本发明涉及用于产生X射线扇形射束的旋转阳极型X射线管。更具体而言，本发明涉及一种系统和方法，用于补偿焦斑位置对旋转阳极的靶标区域的一类系统相关干扰，尤其用于补偿上述类型的X射线管中的阳极摆动，发生的这种摆动是阳极盘的旋转平面相对于理想旋转平面的周期性摆动倾斜角，理想旋转平面的取向与转轴的旋转轴正交，阳极盘由于其生产过程中不精确而倾斜安装于转轴上。为此目的，引导由管阴极的热离子或其他类型电子发射体产生的电子束，从而引导在阳极盘的X射线产生表面的靶标区域(阳极靶标)上的焦斑位置，使得焦斑停留在中央X射线扇形射束的平面之内。
背景技术
用于大功率运行的常规X射线管通常包括真空室(管壳)，其容纳阴极丝，加热电流或灯丝电流通过阴极丝流动。在电子发射阴极和管阳极之间施加高电压电势，其通常介于40kV和160kV之间。这种电压电势使得阴极发射的电子在阳极方向上被加速。发射的电子束然后以充分高动能撞击阳极表面上的小区域(焦斑)，以产生由高能光子构成的X射线束，然后能够将射线束例如用于医疗成像或材料分析。
旋转阳极型X射线管最早是在二十世纪三十年代制成的。与固定阳极相比，旋转阳极的优点是能够在焦点环(也称为“焦点轨道”)的更大表面上分布沉积到阳极靶标焦斑上的热能。这样使得短运行时间内的功率增大成为了可能。不过，由于现在阳极盘是在真空中旋转，向管壳外部传导热能不如固定阳极中使用的液体冷却有效。于是，设计旋转阳极，以在焦点轨道下方实现高的热存储容量，在阳极盘和管壳之间实现良好的辐射交换。需要80和240mm之间的阳极盘最小直径，这样会导致最大约0.05mm的轻微摆动。对于小到0.15mm的光学焦斑尺寸(在投影图中，如从包括所述X射线管的X射线系统的X射线探测器看到的)而言，这是很大的摆动。
发明内容
在当前市上出售的旋转阳极型常规X射线管中，由于生产过程期间的机械公差和不精确性，绝不会在阳极轴上笔直安装旋转阳极。因此，通常会有一些摆动效应，从而导致焦斑在阳极靶标上的位置周期性变化。结果，焦斑可能变得模糊。因而，本发明的目的就是要克服该问题。
鉴于这个目的，本申请的第一示范性实施例涉及一种用于测量并补偿电子束焦斑的实际位置与期望位置的再现偏差的系统，所述电子束是由X射线管的阴极的电子发射体在所述X射线管的旋转阳极盘的靶标区域上发射的，其中，所述系统包括用于检测其至少一个周期期间的再现偏差的位置传感器，用于基于从所述位置传感器获得的测量结果使所述电子束偏转的具有集成控制器的射束偏转单元。
根据本实施例的优选方面，所述系统尤其可以适于测量并补偿X射线管的旋转阳极盘相对于理想旋转平面的倾斜角的周期性摆动，所述理想旋转平面的取向与转轴正交，所述旋转阳极盘由于其生产过程中的不精确性而倾斜安装于所述转轴上，其中，所述位置传感器适于检测所述倾斜角随时间的偏差。
根据所提出的本发明，尤其可以提出所述位置传感器包括位置感测模块，所述位置感测模块用于检测所述焦斑的位置沿所述旋转阳极盘的转轴的旋转轴的方向偏离的偏差幅度。就此而言，所述位置传感器可以被实现为电容式传感器或光学传感器，其提供用于导出所述焦斑的偏差幅度的信息。作为其备选方案，所述位置传感器也可以被实现为电流传感器，所述电流传感器用于测量通过所述传感器的孔隙飞过的散射电子的数目，然后从该数目可以导出所述焦斑的偏差幅度。根据第三备选方案，所述位置传感器可以被配置成通过比较所述X射线管所属的X射线系统产生的每幅X射线图像与固定安装的照相机的至少一幅照相机图像来导出所述偏差幅度，从所述照相机能够拍摄所述焦斑的偏差幅度。
所述射束偏转单元的集成控制器优选可以被配置成引导所述电子束，使得所述旋转阳极盘的X射线产生表面上靶标区域中的电子束焦斑保持在中央X射线扇形射束的平面之内，其中，所述平面由基本与所述焦斑的时间平均位置所在的转轴的旋转轴正交的平面给出。
例如，射束偏转单元的集成控制器可以被配置成引导所述电子束，使得电子束的焦斑轨道描绘出椭圆迹线。根据其备选方案，所述控制器可以被配置成引导所述电子束，使得所述电子束的焦斑轨道描绘出可预定义的迹线，以便除了补偿所述旋转阳极盘的倾斜角的周期性摆动之外还补偿支架振动和阳极盘弯曲效应。
与补偿基本垂直于阳极盘表面(因而基本平行于阳极转轴的对称轴z)指向的焦斑位置的分量以类似方式，也可以通过测量与阳极盘相切指向(即在方位角方向取向)的焦斑位置的干扰的那些分量并在相应的切线方向中偏转电子束来补偿这些分量。
本申请的第二示范性实施例涉及一种旋转阳极型X射线管，其包括上文参考所述第一示范性实施例所述的系统。
本申请的第三示范性实施例涉及一种用于测量并补偿电子束焦斑的实际位置与期望位置的再现偏差的方法，所述电子束是由X射线管的阴极的电子发射体在所述X射线管的旋转阳极盘的靶标区域上发射的，其中，所述方法包括检测其至少一个周期期间的再现偏差的步骤以及基于从所述测量步骤获得的测量结果使所述电子束偏转的步骤。
根据本实施例的优选方面，所述方法可以适于测量并补偿X射线管的旋转阳极盘相对于理想旋转平面的倾斜角的周期性摆动，所述理想旋转平面的取向与转轴正交，所述旋转阳极盘由于其生产过程中的不精确性而倾斜安装于所述转轴上，其中，所述检测步骤适于检测所述倾斜角随时间的偏差。
优选地，可以引导所述电子束，使得所述旋转阳极盘的X射线产生表面上靶标区域中的电子束焦斑保持在中央X射线扇形射束的平面之内，其中，所述平面由基本与所述焦斑的时间平均位置所在的转轴的旋转轴正交的平面给出。
由此可以引导所述电子束，使得所述电子束的焦斑轨道描绘出椭圆迹线。或者，可以引导所述电子束，使得所述电子束的焦斑轨道描绘出可预定义的迹线，以便除了补偿所述旋转阳极盘倾斜角的周期性摆动之外还补偿支架振动和阳极盘弯曲效应。
根据本发明，还可以提出在用于执行所述方法的系统的生产过程期间执行所述测量步骤，并在工作过程期间任选地重复所述测量步骤以能够重新校准所述系统。在所述测量步骤中，由此可以通过针对可能对摆动效应有影响的各种热状态的阳极相位解析的焦斑位置测量来检测焦斑位置在旋转阳极轴的旋转轴的方向上偏离的幅度。
最后，本申请的第四示范性实施例涉及一种软件程序产品，其在运行于参考所述第一示范性实施例所述的系统的处理单元上时，用于执行参考所述第三示范性实施例所述的方法。
附图说明
将参考下文所述的实施例并参考附图以举例方式阐述本发明的这些和其他有利方面。在附图中，
图1a  示出了用于现有技术已知的断层摄影X射线成像中的基于可移动C臂的旋转X射线扫描机系统的常规布置构造，
图1b  示出了现有技术已知的常规旋转阳极型X射线管的截面示意图，可以将其用作图1a中基于C臂的旋转X射线扫描机系统的X射线源，
图2a  在截面示意图中示范性示出了倾斜安装于其阳极轴上的常规X射线管的旋转阳极的两种旋转相位(摆动状态)，所述相位彼此偏移180°的旋转角，并以旋转阳极盘相对于旋转阳极的旋转平面的不同倾斜角为特征，该图示出，由于所述摆动效应的原因，撞击阳极盘的X射线发射表面上锥状倾斜靶标区域上的电子束焦斑位置随着旋转相位连续变化，
图2b  示出了图2a中示为处于第一旋转相位中倾斜安装的旋转阳极的截面示意图，在第一旋转相位中阳极盘相对于旋转阳极的旋转平面向左倾斜，使得撞击到阳极盘的X射线发射表面的靶标区域上的电子束焦斑位置位于中央X射线扇形射束的平面中，
图2c  示出了图2a中示为处于第二旋转相位中倾斜安装的旋转阳极的截面示意图，这是在旋转阳极盘绕其转轴的旋转轴旋转一半圈或其奇数倍之后获得的，其示出，阳极盘相对于旋转阳极的旋转平面向右倾斜，使得撞击到阳极盘的X射线发射表面的靶标区域上的电子束焦斑位置不再位于中央X射线扇形射束的平面中，
图3a  示出了用于测量并补偿阳极盘相对于其旋转平面的倾斜角的周期性摆动的系统，针对图2a中所示常规X射线管的倾斜安装的旋转阳极的上述两种旋转相位进行了示范性例示，
图3b  示出了图3a中示为处于第一旋转相位中倾斜安装的旋转阳极的截面示意图，在第一旋转相位中阳极盘相对于旋转阳极的旋转平面向左倾斜，使得撞击到阳极盘的X射线发射表面的靶标区域上的电子束焦斑位置位于中央X射线扇形射束的平面中，以及
图3c  示出了图3a中示为处于第二旋转相位中倾斜安装的旋转阳极的截面示意图，这是在旋转阳极盘绕其转轴的旋转轴旋转一半圈或其奇数倍之后获得的，其示出，阳极盘相对于旋转阳极的旋转平面向右倾斜，使得必须要根据位置传感器检测到的输出信号向左偏转电子束，以使撞击到阳极盘的X射线发射表面的靶标区域上的电子束焦斑位置位于中央X射线扇形射束的平面中。
附图标记列表：
AB    阳极主体(衬底)，由耐熔金属(例如SiC层)制成
AT    阳极靶标，由耐熔金属(例如SiC层)制成
B     球轴承
BD    射束偏转单元
C     电子发射丝状阴极
CA    C臂
CAA   水平C臂轴，垂直于螺旋桨轴PA
CH    真空室
CS    X射线管外壳(管壳)
CoS   冷却系统
CU    控制单元
CXB   中央X射线扇形射束CXB
D     X射线探测器
EB    电子束
FS    焦斑(也称为焦斑位置)
HVG   高电压发生器
IC    C臂组件的等中心
LA    L臂
LAA   L臂轴
LSH   铅屏蔽
M     C臂安装件
MF    机械固定
O     油
OC    油连接
P     高电压插头
PA    水平螺旋桨轴
PCXB  中央X射线扇形射束CXB的平面
PT    患者台
RA    旋转阳极(这里也称为阳极盘)，其包括所述阳极主体AB和阳极靶标AT
RO    转子
S     转轴
SO    X射线源
ST    定子
VC    真空
W     窗口
WS    位置传感器
XB    X射线束
XT    X射线管
h     轴S在平面PCXB上突出的高度
Δl   焦斑FS的投影直径，在z方向上按透视法绘制，例如在图2a和3a中所示阳极盘RA右侧从位于中央X射线束CXB的平面PCXB中的观察点观看
z     旋转轴(＝旋转阳极RA的对称轴)
Δz   由于旋转阳极盘RA的摆动效果，焦斑位置FS在±z方向上的再现偏差(偏差幅度)
旋转阳极盘RA的旋转角(正或负)
给定的旋转相位(其中
θ1   关于直角坐标轴x、y和z跨越的静止3D笛卡尔坐标系的y轴的旋转角
θ2   关于静止3D笛卡尔坐标系的z轴的旋转角
x     静止3D笛卡尔坐标系的x轴，表示C臂轴CAA的方向
y     静止3D笛卡尔坐标系的y轴，表示L臂轴LAA的方向
z     静止3D笛卡尔坐标系的z轴，表示螺旋桨轴PA的方向
具体实施方式
在下文中，将更详细地参考附图解释要解决的问题和本发明的优选实施例。
在图1a中，示出了从相关现有技术已知的(例如，US 2002/0168053A1中公开的)用于断层摄影X射线成像中的基于可移动C臂旋转X射线扫描机系统的常规布置构造。图示的CT系统包括布置于C臂CA相对端的X射线源SO和X射线探测器D，C臂绕枢轴安装，以便可以利用C臂安装件M绕水平螺旋桨轴PA和垂直于所述螺旋桨轴的水平C臂轴CAA旋转，从而允许所述X射线源和X射线探测器绕直角坐标轴x、y和z跨越的静止3D笛卡尔坐标系的y和/或z轴旋转一旋转角(分别为θ1或θ2)，其中，x轴具有C臂轴CAA的方向，y轴是与患者台的平面(z-x平面)正交的垂直轴，z轴具有螺旋桨轴PA的方向。由此，沿与图平面(y-z平面)正交的方向指向的C臂轴CAA通过C臂组件的等中心IC。X射线源SO的焦斑位置和X射线探测器D的中心位置之间的直连接线在等中心IC的坐标处与螺旋桨轴PA和C臂轴CAA相交。利用L臂LA绕枢轴转动C臂CA，以便可以绕L臂轴LAA旋转，L臂轴LAA具有y轴的方向并在等中心IC的坐标处与螺旋桨轴PA和C臂轴CAA相交。提供控制单元CU以连续控制至少两个电动机的工作，至少两个电动机用于沿绕着感兴趣对象的指定迹线移动X射线源SO和X射线探测器D，在绕L臂轴LAA或螺旋桨轴PA旋转时，感兴趣对象被放在C臂CA覆盖的球形轨道(检查范围)之内的等中心IC区域中。从图1a容易看出，可以绕C臂轴CAA旋转具有X射线探测器D和X射线源SO的C臂CA，同时，绕螺旋桨轴PA旋转C臂安装件M，并采集待检查的感兴趣对象的投影图像。
图1b中示出了从现有技术知道的常规旋转阳极型X射线管的示意截面图。X射线管包括玻璃或金属-玻璃管壳给出的真空室CH之内的固定阴极C以及固定附接于转轴S的旋转支撑的阳极靶标AT。在暴露于阳极靶标倾斜表面上的焦点轨道区域上入射的充分高能量的电子束EB时，由于阴极和所述阳极之间施加的高电压，从阳极靶标材料喷射所述电子，由旋转阳极靶标AT产生锥形X射线束XB并通过包含真空室的外壳CS的窗口W发射出去。
上文已经解释了，由于生产过程期间的机械公差和不精确性，旋转阳极绝不会笔直安装在阳极轴上。因此，通常会有一些摆动效应，从而导致焦斑在阳极靶标上的位置周期性变化，进而使得焦斑可能变模糊。图2a在截面示意图中示范性示出了倾斜安装于其旋转阳极轴S上的常规X射线管的旋转阳极RA的两个不同的旋转相位。如这幅图中所示，这些旋转相位彼此偏移180°的旋转角，并以旋转阳极盘RA相对于旋转阳极的旋转平面的不同倾斜角为特征。由此，图2a示出，由于所述摆动效应的原因，撞击在阳极盘的X射线发射表面上的锥形倾斜靶标区域AT上的电子束EB的焦斑位置FS随着旋转相位而连续变化。在焦斑FS的径向尺寸小的情况下，摆动幅度的绝对值至少是其很大部分(尤其对于大阳极盘而言)，曝光时间在阳极旋转周期的范围内或更长。因此，焦斑FS变得模糊，使得获得的图像质量受到影响，或者必须要相应地减小额定功率和电子束的光学尺寸(这指的是焦斑FS的直径)，以使时间平均的焦斑FS的尺寸保持在预定义的设计极限之内。
在图2b中，图2a中所示的倾斜安装的旋转阳极RA的截面示意图被示为在旋转角(其中)处于第一旋转相位中(也称为“第一摆动状态”)，在第一旋转相位中阳极盘相对于旋转阳极RA的旋转平面向左倾斜，使得撞击到阳极盘的X射线发射表面的靶标区域AT上的电子束EB的焦斑FS位于中央X射线扇形射束CXB的平面PCXB中，平面PCXB由基本与阳极转轴S的旋转轴正交的平面给出，焦斑FS的时间平均位置位于其中。理想地，能够由阳极盘旋转平面的Hessian正规形式z＝0表示PCXB。与此相反，图2c示出了图2a中示为在旋转角(其中k∈/)处于第二旋转相位(“第二摆动状态”)中的倾斜安装的旋转阳极RA的截面示意图，这表示在旋转阳极盘RA绕其转轴S的旋转轴旋转一半圈或其奇数倍之后。在这幅图中，阳极盘RA相对于旋转阳极的旋转平面向右倾斜，使得撞击到阳极盘的X射线发射表面的靶标区域AT上的电子束EB的焦斑位置FS不再位于中央X射线扇形射束CXB的平面PCXB中。
如果在或方向上将旋转阳极盘RA旋转180°，从图2b中所示的情形到图2c中所示的情形，就将焦斑FS在阳极靶标AT的X射线发射表面上的位置沿-z方向偏离了偏差幅度Δz，z表示阳极轴的旋转轴的方向。反之，如果在或方向上将旋转阳极盘RA旋转180°，从图2c中所示的情形到图2b中所示的情形，就将焦斑FS在阳极靶标AT的X射线发射表面上的位置沿+z方向偏离了偏差幅度Δz。这是因为旋转阳极被倾斜安装到阳极盘的旋转平面(旋转平面的取向与旋转阳极轴S的旋转轴z正交)上，电子束EB通常平行于这个旋转轴。
由此，偏差幅度Δz可以介于30μm(对于新管)和约一百微米(对于旧管)之间。如果Δz达到投影焦斑直径Δl的很大部分，投影焦斑直径是在z方向上按透视法绘制的，例如在图2a所示的阳极盘RA的右侧从位于中央X射线束CXB的平面PCXB中的观察点观看，并且如果X射线脉冲长度大约为半个阳极旋转周期或更长，则X射线图像变模糊。为了避免这种模糊效应，必须要减小焦斑尺寸，这导致额定功率降低。
根据本发明，通过在撞击旋转阳极盘的靶标区域AT上之前沿径向偏转由管阴极C的热离子或其他类型电子发射体产生的电子束EB，来补偿所述摆动效应。为此目的，引导所述电子束EB，使得位于阳极靶标AT的X射线产生(通常锥形倾斜)表面上的其焦斑FS的位置保持在中央X射线扇形射束CXB的平面PCXB之内。通常这会导致焦斑轨道的椭圆迹线形状。不过，还可以引导电子束EB，使其遵循任何其他焦点轨道迹线，以便补偿除连续改变倾斜安装的旋转阳极盘RA的倾斜角导致的周期性摆动效应之外的任何其他机械扭曲。
如图3a中所示，本发明由此提供了一种用于测量并补偿阳极盘相对于其旋转平面(旋转平面的取向与转轴S的旋转轴正交)的倾斜角的周期性摆动的系统，针对如图2a中所示的常规X射线管的倾斜安装的旋转阳极的上述两种选择相位示范性示出了这种系统。可以由位置传感器WS在生产过程期间执行所述测量并在X射线管XT工作过程期间(任选地)重复，由此将其实现为可以针对可能对扭曲的摆动效应(例如通过阳极盘弯曲)有影响的各种热状态的阳极相位解析的焦斑位置测量。基于这种测量，将从所述位置传感器WS的测量结果导出的控制数据供应给所述X射线管XT的集成射束偏转单元BD，其中，所述射束偏转单元用于相应地引导由管阴极的热离子或其他类型电子发射体发射的电子束EB。在工作期间，然后可以重复所述测量，以便重新校准所述系统。除了上述摆动效应之外，通过应用所主张的系统和方法也至少可以部分补偿其他与系统相关的扭曲(例如，支架振动和阳极盘弯曲)。
为了例示所主张的方法，图3b示出了在被示为处于上述第一旋转相位时图3a中倾斜安装的旋转阳极RA的截面示意图，在第一旋转相位中阳极盘相对于旋转阳极RA的旋转平面向左倾斜，使得撞击到阳极盘的X射线发射表面的靶标区域AT上的电子束EB的焦斑位置FS位于中央X射线扇形射束的平面PCXB中。从这幅图可以看出，在这种理想情况下，焦斑位置FS的偏差幅度Δz等于零。
作为对比，图3c示出了图3a中示为上述第二旋转相位中的倾斜安装的旋转阳极RA的截面示意图，这是在旋转阳极盘绕其转轴S的旋转轴旋转一半圈或其奇数倍之后获得的。由此，图3c示出，阳极盘相对于旋转阳极RA的旋转平面向右倾斜，使得必须要根据所述位置传感器WS检测到的输出信号向左偏转由管阴极的热离子或其他类型电子发射体发射的电子束EB，以使撞击到阳极盘的X射线发射表面的靶标区域AT上的电子束EB的焦斑位置FS位于中央X射线扇形射束CXB的平面PCXB中。
于是，所提出的系统和方法使得功率负载和焦斑位置的精确度得到改善并使得图像质量增强。另一方面，应当指出，上述补偿仅在中央X射线扇形射束CXB中精确地工作。不过，通常针对这个方向指定焦斑FS，X射线图像的最重要区域通常是其中心。
本发明的应用
在基于X射线的医疗和非医疗应用中使用时，尤其可以将本发明应用于旋转阳极型的X射线管中，其中，必须要产生图像质量增强且功率负载改进的X射线图像。此外，可以在上述类型的那些X射线管中有利地应用本发明，其中，焦斑的模糊是由阳极摆动效应和诸如支架振动和阳极盘弯曲的机械扭曲导致的，这由可以导致所获得图像质量的显著恶化。
尽管在附图和前述说明中对本发明给出了详细的图示和说明，但是应当将这样的图示和说明看作是说明性的或者示范性的，而非限定性的，这意味着本发明不局限于所公开的实施例。通过研究附图、说明书和所附权利要求，本领域技术人员能够在实践所要求保护的本发明的过程当中理解并实施针对所公开的实施例的其他变型。在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，单数冠词不排除复数。此外，要指出，权利要求中包含的任何附图标记都不应被理解为限制本发明的范围。

Claims (12)

1.一种用于测量并补偿X射线管的电子束焦斑(FS)的实际位置与期望位置的再现偏差(Δz)的系统，所述电子束(EB)是由X射线管的阴极(C)的电子发射体在所述X射线管的旋转阳极盘(RA)的靶标区域(AT)上发射的，其中，所述系统包括适于检测其至少一个周期期间的所述再现偏差的位置传感器(WS)，适于基于从所述位置传感器(WS)获得的测量结果使所述电子束(EB)偏转从而使得所述电子束的焦斑轨道描绘出可预定义的迹线的具有集成控制器的射束偏转单元(BD)，所述系统适于测量并补偿X射线管的旋转阳极盘(RA)相对于理想旋转平面的倾斜角的周期性摆动，所述理想旋转平面的取向与转轴(S)正交，所述旋转阳极盘(RA)由于其生产过程中的不精确性而倾斜安装于所述转轴上，其中，所述位置传感器(WS)适于检测所述倾斜角随时间的偏差，
其中，所述位置传感器(WS)包括位置感测模块，所述位置感测模块用于检测所述焦斑(FS)的位置沿所述旋转阳极盘的转轴(S)的旋转轴(z)的方向偏离的偏差幅度(Δz)。
2.根据权利要求1所述的系统，
其中，所述位置传感器(WS)被实现为电容式传感器或光学传感器，其提供用于导出所述焦斑(FS)的所述偏差幅度(Δz)的信息。
3.根据权利要求1所述的系统，
其中，所述位置传感器(WS)被实现为电流传感器，所述电流传感器用于测量通过所述传感器的孔隙飞过的散射电子的数目，然后从该数目可以导出所述焦斑(FS)的所述偏差幅度(Δz)。
4.根据权利要求1所述的系统，
其中，所述位置传感器(WS)被配置成通过比较所述X射线管(XT)所属的X射线系统产生的每幅X射线图像与固定安装的照相机的至少一幅照相机图像来导出所述偏差幅度(Δz)，从所述照相机能够拍摄所述焦斑(FS)的所述偏差幅度(Δz)。
5.根据权利要求1到4中的任一项所述的系统，
其中，所述射束偏转单元(BD)的所述集成控制器被配置成引导所述电子束(EB)，使得所述旋转阳极盘(RA)的X射线产生表面上靶标区域中的电子束焦斑(FS)保持在中央X射线扇形射束(CXB)的平面(PCXB)之内，其中，所述平面由基本与所述焦斑(FS)的时间平均位置所在的所述转轴(S)的所述旋转轴正交的平面给出。
6.一种旋转阳极型的X射线管(XT)，包括根据权利要求1到5中的任一项所述的系统。
7.一种用于测量并补偿X射线管的电子束焦斑(FS)的实际位置与期望位置的再现偏差(Δz)的方法，所述电子束(EB)是由X射线管的阴极(C)的电子发射体在所述X射线管的旋转阳极盘(RA)的靶标区域(AT)上发射的，其中，所述方法包括借助于位置传感器(WS)检测其至少一个周期期间的所述再现偏差的步骤以及基于从所述检测的步骤获得的测量结果使所述电子束(EB)偏转从而使得所述电子束的焦斑轨道描绘出可预定义的迹线的步骤，所述位置传感器(WS)包括位置感测模块，所述位置感测模块用于检测所述焦斑(FS)的位置沿所述旋转阳极盘的转轴(S)的旋转轴(z)的方向偏离的偏差幅度(Δz)，
所述方法适于测量并补偿X射线管的旋转阳极盘(RA)相对于理想旋转平面的倾斜角的周期性摆动，所述理想旋转平面的取向与转轴(S)正交，所述旋转阳极盘(RA)由于其生产过程中的不精确性而倾斜安装于所述转轴上，其中，所述检测步骤适于检测所述倾斜角随时间的偏差。
8.根据权利要求7所述的方法，
其中，引导所述电子束(EB)，使得所述旋转阳极盘(RA)的X射线产生表面上靶标区域中的电子束焦斑(FS)保持在中央X射线扇形射束(CXB)的平面(PCXB)之内，其中，所述平面由基本与所述焦斑(FS)的时间平均位置所在的所述转轴(S)的所述旋转轴正交的平面给出。
9.根据权利要求8所述的方法，
其中，引导所述电子束(EB)，使得所述电子束的焦斑轨道描绘出椭圆迹线。
10.根据权利要求8所述的方法，
其中，引导所述电子束(EB)，使得所述电子束的焦斑轨道描绘出可预定义的迹线，以便除了补偿所述旋转阳极盘的倾斜角的所述周期性摆动之外还补偿支架振动和阳极盘弯曲效应。
11.根据权利要求7到10中的任一项所述的方法，
其中，在用于执行所述方法的系统的生产过程期间执行所述测量步骤，并在工作过程期间任选地重复所述测量步骤以能够重新校准所述系统。
12.一种计算机程序产品，其在运行于根据权利要求1到5中的任一项所述的系统的处理模块上时，用于实施根据权利要求7到11中的任一项所述的方法。
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5134606B2 (ja) * 2009-09-28 2013-01-30 株式会社日立メディコ Ｘ線ｃｔ装置
JP5694558B2 (ja) * 2010-12-22 2015-04-01 エクシルム・エービーＥｘｃｉｌｌｕｍ ＡＢ Ｘ線源での電子ビームの整列および合焦
DE102012213605B4 (de) * 2012-08-01 2015-09-10 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum asynchronen Betrieb einer Drehanode mit reduziertem Brennfleckwackeln und zugehörige Röntgenstrahleranordnung
US20140177794A1 (en) * 2012-12-24 2014-06-26 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University System and method for focal spot deflection
DE102013107736A1 (de) * 2013-07-19 2015-01-22 Ge Sensing & Inspection Technologies Gmbh Röntgenprüfvorrichtung für die Materialprüfung und Verfahren zur Erzeugung hochaufgelöster Projektionen eines Prüflings mittels Röntgenstrahlen
WO2015032664A1 (en) * 2013-09-05 2015-03-12 Koninklijke Philips N.V. X-ray detection
TWI483282B (zh) * 2014-02-20 2015-05-01 財團法人金屬工業研究發展中心 輻射產生設備
TWI480912B (zh) * 2014-02-20 2015-04-11 Metal Ind Res & Dev Ct 輻射產生設備
JP6452811B2 (ja) 2014-10-06 2019-01-16 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． Ｘ線発生装置のための修正構成、修正方法、ｘ線撮像用システム、コンピュータプログラム及びコンピュータ可読媒体
EP3217879B1 (en) * 2014-11-11 2020-01-08 Koninklijke Philips N.V. Source-detector arrangement
WO2016191274A1 (en) * 2015-05-22 2016-12-01 Empire Technology Development Llc X-ray imaging system
DE102017203932A1 (de) * 2017-03-09 2018-09-13 Siemens Healthcare Gmbh Röntgenstrahler und Verfahren zur Kompensation einer Brennfleckbewegung
EP3413691A1 (en) 2017-06-08 2018-12-12 Koninklijke Philips N.V. Apparatus for generating x-rays
CN110664420B (zh) * 2019-10-11 2023-04-07 上海联影医疗科技股份有限公司 焦点校正方法、装置、计算机设备和计算机可读存储介质
CN117174557B (zh) * 2023-11-03 2024-01-09 上海超群检测科技股份有限公司 高能微焦点x射线管

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5469429A (en) * 1993-05-21 1995-11-21 Kabushiki Kaisha Toshiba X-ray CT apparatus having focal spot position detection means for the X-ray tube and focal spot position adjusting means
US5581591A (en) * 1992-01-06 1996-12-03 Picker International, Inc. Focal spot motion control for rotating housing and anode/stationary cathode X-ray tubes
CN1612039A (zh) * 2003-10-29 2005-05-04 Ge医疗系统环球技术有限公司 用于z轴跟踪和校准的方法和设备

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3022968A1 (de) * 1980-06-19 1981-12-24 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Messgeraet fuer den optischen brennfleck
JPS5879900U (ja) * 1981-11-18 1983-05-30 株式会社東芝 回転陽極形ｘ線管装置
JPH0638956A (ja) * 1992-05-22 1994-02-15 Toshiba Corp Ｘ線ｃｔ装置
US5550889A (en) * 1994-11-28 1996-08-27 General Electric Alignment of an x-ray tube focal spot using a deflection coil
DE19611228C1 (de) 1996-03-21 1997-10-23 Siemens Ag Vorrichtung zur Bestimmung der Elektronenverteilung eines auf einen Brennfleck einer Anode eines Röntgenstrahlers konzentrierten Elektronenbündels
JP3754512B2 (ja) * 1996-12-11 2006-03-15 株式会社東芝 回転陽極型ｘ線管
DE19810346C1 (de) * 1998-03-10 1999-10-07 Siemens Ag Röntgenröhre und deren Verwendung
DE10063442A1 (de) * 2000-12-20 2002-07-04 Philips Corp Intellectual Pty Verfahren und Röntgeneinrichtung zur Ermittlung eines Satzes von Projektionsabbildungen eines Untersuchungsobjektes
US7286644B2 (en) * 2004-04-28 2007-10-23 Varian Medical Systems Technologies, Inc. Systems, methods and devices for x-ray device focal spot control
DE102004052911B4 (de) * 2004-11-02 2010-04-08 Siemens Ag Röntgenstrahler mit einem Strahlergehäuse, Röntgeneinrichtung mit einem derartigen Röntgenstrahler und Computertomographiegerät mit einer derartigen Röntgeneinrichtung
EP2018120A2 (en) 2006-05-05 2009-01-28 Philips Intellectual Property & Standards GmbH X-ray tube with oscillating anode
US7945024B2 (en) * 2006-08-16 2011-05-17 General Electric Company Method for reducing X-ray tube power de-rating during dynamic focal spot deflection

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5581591A (en) * 1992-01-06 1996-12-03 Picker International, Inc. Focal spot motion control for rotating housing and anode/stationary cathode X-ray tubes
US5469429A (en) * 1993-05-21 1995-11-21 Kabushiki Kaisha Toshiba X-ray CT apparatus having focal spot position detection means for the X-ray tube and focal spot position adjusting means
CN1612039A (zh) * 2003-10-29 2005-05-04 Ge医疗系统环球技术有限公司 用于z轴跟踪和校准的方法和设备

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Publication number Publication date
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