CN103037608A

CN103037608A - X射线源中的电子束操控系统和方法

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Publication number: CN103037608A
Application number: CN2012103141854A
Authority: CN
Inventors: A.蔡亚发
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2011-08-31
Filing date: 2012-08-30
Publication date: 2013-04-10
Anticipated expiration: 2032-08-30
Also published as: US20130051532A1; US8712015B2; JP2013055052A; JP6081739B2; CN103037608B; DE102012108060A1

Abstract

本发明名称为“X射线源中的电子束操控系统和方法”。本文公开的实施例涉及X射线的受控发生，以及更具体来说，涉及用于使用一个或多个电子束操控线圈来产生X射线的电子束的控制。例如，提供用于驱动电子束操控线圈的装置和方法以及使用这些装置的系统。系统一般配置成使用第一电压源(242)来保持通过电子束操控线圈(294)的第一电流，并且使用第二电压源(244)将第一电流切换到第二电流。

Description

X射线源中的电子束操控系统和方法

背景技术

在无创成像系统中，X射线管在多种X射线系统和计算机断层摄影(CT)系统中用作X射线辐射源。辐射在检查或成像序列期间响应控制信号而发射。通常，X射线管包括阴极和阳极。阴极内的发射器可响应经由热离子效应从所施加电流产生的热量和/或从所施加电压产生的电场而向发射器前面的适当成形的金属板发射电子流。阳极可包括由电子流碰撞的靶。靶可由于电子束的碰撞而产生X射线辐射和热量。

在这类成像系统中，辐射经过感兴趣受检者、例如患者、包裹或制造产品，并且辐射的一部分碰撞其中收集图像数据的数字探测器或照相底板。在一些X射线系统中，照相底板则经过显影以产生图像，图像可由质量控制技术人员、安全人员、放射科医生或主治医生用于进行诊断。在数字X射线系统中，光电探测器产生表示碰撞到探测器表面的分立元件的辐射的量或强度的信号。然后可处理信号，以便生成可显示供审查的图像。在CT系统中，包括一系列探测器元件的探测器阵列当台架围绕患者旋转时通过多种位置产生相似信号。在某些配置中，一系列这些信号可用于生成体积图像。一般来说，体积图像的质量取决于X射线源和X射线探测器在台架上旋转时快速生成数据的能力。

在诸如用于肿瘤辐射治疗的系统之类的其它系统中，X射线源可用于将电离辐射定向到目标组织。在一些辐射治疗配置中，源还可包括X射线管。用于进行辐射治疗的X射线管还可包括热离子发射器以及生成X射线的靶阳极，如上所述。这类X射线管或源还包括将发射的X射线聚焦或限制到预期尺寸或形状的射束中的一个或多个准直特征。X射线源可绕目标组织位移(例如，绕其旋转)，同时将X射线束的焦点保持在感兴趣组织上，这允许基本上恒定X射线通量被提供给目标组织，同时使对无关组织的X射线曝光为最小。

发明内容

在一个实施例中，提供具有控制电路的控制器。控制电路包括适合接收X射线发生系统的电子束操控(manipulation)线圈的接口。该电路还包括：第一开关装置，其耦合到第一电压源并配置成创建朝电子束操控线圈的具有第一电压源的第一电流通路；第二开关装置，其耦合到第二电压源并配置成创建朝电子束操控线圈的具有第二电压源的第二电流通路；以及第三开关装置，其耦合到接口的第一侧并配置成当第三开关装置处于闭合位置时允许经由第一电流通路和第二电流通路的、到接口的电导(conductance)。第二开关装置和第三开关装置配置成当处于相应断开位置时创建具有第二电压源的第三电流通路，并且第三电路通路相对第二电路通路具有相反极性。

在另一个实施例中，提供一种X射线系统，其包括具有配置成发射电子束的阴极组装件以及配置成接收电子束的阳极组装件的X射线源。阳极适合响应接收的电子束而生成X射线，并且阴极组装件和阳极组装件设置在一外壳之内。源还包括：多个电磁线圈，其设置在外壳周围并且配置成通过改变由多个线圈所生成的双极或四极磁场来操控电子束；以及多个控制电路，其耦合到多个电磁线圈。各控制电路耦合到多个电磁线圈之一，以便独立地控制各线圈。各控制电路包括第一电压源和第二电压源。控制电路配置成使得第一电压源用于将通过各线圈的电流保持在预期范围之内以保持双极和四极磁场，并且第二电压源用于增加或降低通过线圈的电流以改变双极或四极磁场。

在进一步的实施例中，提供一种驱动电子束操控线圈的方法。该方法包括下列步骤：闭合第一开关装置，以便使第一极性的第一电流沿第一电流通路从第一电压源朝电子束操控线圈流动；闭合第二开关装置，以便允许第一电流流动到电子束操控线圈；在闭合第一开关装置和第二开关装置之后断开第一开关装置，以便停止第一电流流动到电子束操控线圈，并且形成配置成降低经过电子束操控线圈的电流的幅度的电流耗散回路；以及断开第二开关装置和第三开关装置，以便使第二极性的第二电流沿第二电流通路从第二电压源流动到电子束操控线圈。

附图说明

通过参照附图阅读以下详细描述，将会更好地理解本发明的实施例的这些及其它特征和方面，附图中，相似符号在附图中通篇表示相似部件，附图包括：

图1是示出使用能够从多个透射方位(perspective)和/或以多个能量来发射X射线的X射线源的系统的一实施例的框图；

图2是示出使用能够从多个透射方位和/或以多个能量来发射X射线的X射线源的X射线成像系统的一实施例的框图；

图3是配置成从多个透射方位发射X射线的X射线管的一实施例的示意图；

图4是配置成以多种能量发射X射线的X射线管的一实施例的示意图；

图5是设置在X射线管的外壳周围的电子束操控线圈的布置的一实施例的示意图；

图6是由束操控线圈所操控的电子束处于第二能量的图5的布置的实施例的示意图；

图7是沿图5所示实施例的一部分的线条7-7所截取的端视图；

图8是沿图5所示实施例的一部分的线条8-8所截取的端视图；

图9是示出用于驱动电子束操控线圈的控制电路的一实施例的电路图；

图10是示出作为时间函数的通过电子束操控线圈的电流分布的一实施例的绘图以及与通过电子束操控线圈的平均电流的保持对应的绘图的一部分的展开图；

图11是按照使第一电流经过电子束操控线圈的配置的、图9的控制电路的一实施例的示意图；

图12是示出作为时间函数的通过电子束操控线圈的电流分布的一实施例的绘图以及与通过电子束操控线圈的平均电流的保持对应的绘图的一部分的展开图；

图13是按照使形成电流耗散回路以使通过电子束操控线圈的电流缓慢耗散的配置的、图9的控制电路的一实施例的示意图；

图14是示出作为时间函数的通过电子束操控线圈的电流分布的一实施例并且涉及从全局平均最大电流到全局平均最小电流的转变的绘图；

图15是按照使第二电流经过电子束操控线圈的配置的、图9的控制电路的一实施例的示意图；

图16是示出作为时间函数的通过电子束操控线圈的电流分布的一实施例并且涉及从全局平均最小电流到全局平均最大电流的转变的绘图；

图17是按照使第三电流经过电子束操控线圈的配置的、图9的控制电路的一实施例的示意图；

图18是控制逻辑装置的一实施例的示意图，该装置配置成控制图9的控制电路中的开关装置的操作；

图19是图9的控制电路的操作期间的控制逻辑信号的绘图的一实施例的图示；

图20是示出作为时间函数的通过电子束操控线圈的电流分布的一实施例的绘图，该分布具有全局平均最小电流与全局平均最大电流的值之间的多个电流电平；

图21是示出用于驱动电子束操控线圈的控制电路的另一个实施例的电路图；

图22是示出用于驱动电子束操控线圈的控制电路的另一个实施例的电路图；

图23是示出图21的电路的一备选实施例的电路图；以及

图24是示出图22的电路的一备选实施例的电路图。

具体实施方式

在诸如计算机断层摄影(CT)、X射线荧光透视和/或投影成像、X射线辐射治疗等的成像和治疗模态中，使用X射线产生源所执行的检查/治疗过程的质量可至少取决于X射线源按照受控方式来产生X射线的能力。在某些X射线源中，碰撞到靶阳极以产生X射线的电子束可使用施加在X射线源周围的四极磁场来聚焦。这种聚焦可实现可变能量X射线发射的聚焦，这能够用于对不同类型的组织进行成像并且用于提供变化的能量等级(例如，在辐射治疗过程中)。此外，使用双极磁场来操纵(steer)电子束可允许X射线源从阳极上的基本上恒定或变化位置发射X射线，例如以便生成立体和/或体积图像。在期望从阳极上的变化位置发射X射线和/或以不同能量聚焦电子束的配置中，位置变化之间的时间延迟或者焦点保持可至少部分取决于操纵和/或聚焦电子束以改变其幅度(例如，取向)并且与电子束进行交互的磁场的能力。

为了产生和改变这些磁场，电流通常经由控制电路经过电子束操控线圈。控制电路改变流经线圈的电流，这又影响由各线圈所产生的磁场。不幸的是，一些控制电路遭受电流之间的缓慢转变，这能够引起磁场幅度变化的滞后并且因此引起聚焦强度和/或定向操纵能力的滞后。此外，典型控制电路可控制串联的多个电子束操控线圈，这不允许各线圈被单独寻址。这些缺点可引起非最佳电子束操纵，这能够影响X射线发射并且因而影响辐射治疗或生成图像的质量。

本文所述方式提供用于快速改变通过电子束操控线圈的电流幅度的实施例。例如，按照某些当前实施例，提供一种控制电路，其中包括较低电压源(例如，1至20伏(V))和较高电压源(例如，100至300 V)。控制电路包括使用低电压源来保持通过线圈的平均电流的多种特征以及用于使用高电压源在电流电平之间快速切换的多种特征。另外，某些公开的实施例提供用于调节控制电路的操作的控制逻辑。控制逻辑可包括用于调节控制电路的基本操作频率的特征，其中通过电子束操控线圈的电流从较低电流电平改变成较高电流电平以及从高电流电平到低电流电平。另外，控制逻辑包括用于调节通过电子束操控线圈的电流保持的特征。相应地，当前实施例可提供优于典型方式的某些技术优点，其中包括对各电子束操控线圈的更大控制、更快的切换时间、可靠的X射线发射以及更少的成像伪影。

本文所述方式可在上述上下文中使用，这能够包括无创成像、手术导航、辐射治疗等。相应地，图1和图2提供可包括按照当前方式的控制电路和控制逻辑的系统的非限制性示例。具体来说，图1是示出将X射线辐射源12用于执行质量控制、安全、医疗成像、手术和/或治疗过程的一般系统10的框图。X射线辐射源12可包括一个或多个X射线管，一个或多个X射线管各具有用于按照上述受控方式从一个以上透射方位产生X射线辐射和/或产生一个以上能量的X射线辐射的特征。因此，X射线源12产生被定向到感兴趣受检者16的一个或多个X射线辐射流14。感兴趣受检者可以是包裹、行李、制造产品、感兴趣组织和/或患者。将X射线14定向到感兴趣受检者16，其中X射线辐射经衰减以产生衰减的X射线束18。衰减的X射线束18由反馈生成系统20来捕获，以便产生表示可用于执行过程的图像或者其它信息的信号。此外，在反馈生成系统20所产生的数据可包括从来自源12的各X射线管的多种位置和/或能量的接收X射线所产生的数据。

系统控制器22命令系统10的操作，以便运行检查、治疗和/或校准协议，并且处理反馈。针对X射线源12，系统控制器22提供X射线检查序列的功率、焦斑位置、焦斑大小、控制信号等。例如，系统控制器22可提供由X射线源12的X射线发射的焦斑大小和/或位置。另外，在一些实施例中，反馈生成系统20耦合到系统控制器22，系统控制器22命令反馈的采集。下面将更详细地论述，系统控制器22还可控制用于移动系统10的组件和/或受检者16的定位系统24的操作。系统控制器22可包括信号处理电路及关联存储器电路。在这类实施例中，存储器电路可存储由系统控制器22运行以操作包括X射线源12的一个或多个特征的系统10并且处理由生成系统20所采集的反馈的程序、例程和/或编码算法。在一个实施例中，系统控制器22可实现为诸如通用或专用计算机系统之类的基于处理器的系统的全部或部分。

源12可由系统控制器22中包含或者连接到系统控制器22的X射线源控制器26来控制。X射线控制器26配置成向源12提供功率和定时信号。在一些实施例中，X射线源控制器26可配置成有选择地激活源12，使得系统10内不同位置处的管或发射器可彼此同步或者彼此无关地来操作。此外，按照本公开的一个方面，X射线源控制器26可包括多个控制电路，其中各控制电路连接到相应电子束操控线圈，以便激励系统10中的X射线管附近的线圈。激励线圈的控制电路可使各管从多个透射方位和/或多个能量使用双极或四极磁场来发射X射线辐射。下面将详细论述，某些实施例可使用双极磁场来改变发射X射线的透射方位，而其它实施例可使用四极磁场来控制变化能量的电子束的焦斑大小(例如，以便改变发射的X射线的能量)。

如上所述，由X射线源控制器26控制的X射线源12由定位系统24定位在感兴趣受检者16周围。如图所示，定位系统24还连接到反馈生成系统20。但是，在其它实施例中，定位系统24可以不连接到反馈生成系统20。定位系统24可使X射线源12和反馈生成系统20的任一个或两者位移，以便允许源12从多种位置对感兴趣受检者16进行成像或治疗。作为一个示例，在辐射治疗过程中，定位系统24可基本上连续地使X射线源12绕可以是感兴趣组织的感兴趣受检者16位移，同时改变发射到感兴趣组织的X射线辐射14的能量。此外，X射线辐射14的聚焦区可使用四极和/或双极磁场来保持。这样，感兴趣组织提供有基本上连续的X射线辐射通量，同时使对无关组织的X射线暴露为最小。此外，虽然一些系统可以不产生患者的诊断图像，但是反馈生成系统20可生成与诸如手术工具之类的X射线源12或其它特征相对于感兴趣组织的位置相关的数据，例如图像和/或图。这种数据可使临床医生或其它健康护理提供者能够确保X射线辐射14和/或手术工具相对感兴趣组织适当地定位。反馈生成系统20可包括诸如二极管阵列之类的探测器或者监测源12和/或手术工具相对于感兴趣受检者16的位置的系统。实际上，在某些实施例中，反馈生成系统20可包括还直接或间接地向定位系统24提供反馈的探测器和位置监测特征。

为了向没有与反馈生成系统20直接连接或关联的系统10的特征提供反馈，反馈生成系统20向反馈采集和处理系统28提供数据信号。反馈采集和处理系统28可包括用于从反馈生成系统20接收反馈的电路以及用于操控所接收数据的处理电路。例如，处理电路可包括信号转换器(例如，A/D转换器)、装置驱动程序、处理芯片、存储器等。在一些实施例中，反馈采集和处理系统28将从反馈生成系统20所接收的模块信号转换为能够由系统控制器22的一个或多个处理电路(例如，基于计算机的处理器)进一步处理的数字信号。

系统10的一个实施例如图2所示，图2是诸如CT或其它射线照相成像系统之类的X射线成像系统30的实施例的框图。系统30包括用于采集和处理投影数据的成像系统控制器32。成像系统控制器32还包括或者操作地连接到按如上所述进行操作的X射线源控制器26。如上所述，X射线源控制器26还可操作地连接到设置在源12的X射线管附近的多个磁性线圈。此外，控制器26包括多个控制电路，控制电路各向磁性线圈提供一系列电压脉冲，以便操纵或聚焦X射线管中产生的电子束，这允许X射线以多种能量生成或者在X射线管的靶阳极上的变化聚焦区中生成。

一般来说，系统30将患者34定位成使得由源12所产生的X射线束14被患者34(例如，多种感兴趣解剖)衰减，以便产生衰减的X射线18，衰减的X射线18可由照相底板或数字探测器36来接收。在某些实施例中，患者34可按照这种方式使用与可控地连接到成像系统控制器32的C型臂或台架38相结合的患者台来定位。一般来说，成像系统控制器32可将诸如来自源12的发射之类的某些成像序列参数与源12和探测器36围绕台架的旋转速率同步。

如上所述，向诸如所示数据采集系统(DAS)40之类的处理特征提供当接收到衰减的X射线18时在探测器36生成的数据。DAS 40一般将从探测器36所接收的数据转换为能够在成像系统控制器32(或其它基于计算机的处理器)处进行处理的信号。作为举例，探测器36可在接收到衰减的X射线18时生成模拟数据信号，并且DAS 40可将模拟数据信号转换成数字数据信号供在成像系统控制器32处进行处理。数据可用于生成患者34体内的多种解剖的一个或多个体积成像。

所产生体积图像的质量可至少部分取决于X射线源12按照受控方式发射X射线的能力。例如，X射线源12在来自不同透射方位或者以不同能量的发射X射线之间快速(例如，按毫秒或微秒时标)改变的能力可实现如下体积图像的形成：其具有比这种功能性不存在时产生的图像更少的伪影和更高的分辨率。例如，第一图像可使用第一能量的X射线来生成，并且第二图像可使用第二能量的X射线来生成。以不同能量所收集的第一图像和第二图像可进一步处理，例如以便得到软组织信息、骨组织信息等。在某些实施例中，例如当源12围绕患者旋转时，可期望尽可能快地以第一能量和第二能量来捕获X射线衰减数据，以便提供两个所产生图像或衰减数据集合之间的更准确比较。实际上，按照当前实施例的成像系统控制器32和X射线源控制器22可配置成生成彼此在大约1至大约1000微秒之内的X射线的多个集合(例如，来自不同透射方位或以不同能量)。实际上，当前实施例可实现彼此在大约1至大约750微秒、大约1至大约500微秒、大约10至大约250微秒、大约10至100微秒或者大约20至大约50微秒之内的以多个能量的X射线发射。

有鉴于以上所述，图3示出包括配置成使用双极磁场从多个透射方位来提供X射线发射的特征的X射线管50的实施例。具体来说，图3示出X射线管50从第一透射方位发射X射线辐射，其中具有从第二透射方位发射X射线辐射的能力。如上所述，当前实施例可适用于配置成改变电子束的大小(例如，直径)的四极磁场的上下文，这针对图4-8来描述。现在参照图3，X射线管50包括阳极组装件52和阴极组装件54。由限定与环境相比较低压力(例如，真空)的区域的导电或非导电壳体56中的阳极组装件和阴极组装件来支承X射线管50。例如，壳体56可包括玻璃、陶瓷或不锈钢或者其它适当材料。

阳极组装件52一般包括用于在操作期间引起阳极60的旋转的旋转特征58。旋转特征58可包括用于驱动旋转的转子和定子62以及支承旋转中的阳极60的轴承64。轴承64可以是滚珠轴承、螺旋橡胶轴承或类似轴承。一般来说，轴承64包括固定部分66以及阳极60与其附连的旋转部分68。

阳极60的前部形成为靶盘，其上形成了靶或焦曲面70。按照本公开的一个方面，焦曲面70由电子束72在离阳极60的中心区域74的变化距离处撞击。在图3所示的实施例中，焦曲面70可被认为在第一位置76被撞击，同时当改变双极磁场时在第二位置78被撞击，下面进行论述。

阳极60可由任何金属或合成物来制造，例如钨、钼、铜或者在用电子轰击时有助于韧致辐射(即，减速辐射)的任何材料。阳极的表面材料通常选择成具有较高耐火率，以便耐受由电子碰撞阳极60所生成的热量。阴极组装件54和阳极60之间的空间可排空，以便使与其它原子的电子碰撞为最小以及使阴极与阳极之间的电位为最大。此外，这种排空可有利地允许磁通量与电子束72快速交互(即，操纵或聚焦)。在一些X射线管中，超过20 kV的电压在阴极组装件54与阳极60之间创建，从而使阴极组装件54发射的电子变成吸引到阳极60。

控制信号经由引线81从诸如X射线控制器26之类的控制器84传送给阴极82。控制信号使阴极82的热离子灯丝发热，这产生电子束72。射束72在第一位置76撞击焦曲面70，这引起X射线辐射86的第一集合的生成，X射线辐射86的第一集合转向离开X射线管50的X射线孔径88。X射线辐射86的第一集合可被认为具有相应第一方向或者在其它上下文中具有相应第一能量，下面详细论述。X射线辐射86的第一集合的方向、取向和/或能量可受到电子束72碰撞焦曲面70的角度、放置、聚焦直径和/或能量影响。

这些参数的部分或全部可由壳体56内、在X射线管50外部产生的磁场90来影响和/或控制。例如，设置在X射线管壳体56外部的第一磁体和第二磁体92、94可产生双极磁场90。在所示实施例中，第一磁体和第二磁体92、94各连接到相应控制器96、98。控制器96、98各向第一磁体和第二磁体92、94提供电流，并且可包括或者作为以上在图1和图2所述的系统控制器22或X射线控制器26的一部分。当电流经过第一磁体和第二磁体92、94时，产生相应第一磁场和第二磁场10、102。第一磁场和第二磁场100、102均有助于壳体56内的双极磁场90。

因此，可形成图1和图2的X射线束18的全部或者一部分的X射线辐射86的第一集合离开管50，并且一般在检查和/或治疗过程期间从第一透射方位定向到感兴趣受检者。如上所述，切换跨过管50施加的外部生成磁场90的幅度(例如，强度、取向)可改变从X射线管50发射X射线的方向或聚焦强度。图4示出阴极组装件54配置成以变化能量产生电子束110的X射线管50的实施例。第一能量的电子束具有直径112。电子束110的直径112可至少部分确定采用电子束110来轰击的阳极60的聚焦区114。当电子束110的直径112改变时，靶阳极114上的聚焦区114可发生变化。但是，在一些实施例中，可期望保持电子束110的直径。相应地，X射线管50的所示实施例包括用于保持电子束110的直径112的特征，以便保持阳极60上的聚焦区114。

具体来说，图4所示的X射线管50的实施例包括与图3的X射线管50相同的管特征。但是，管50由第一磁体和第二磁体118、120包围，第一磁体和第二磁体118、120构成配置成产生四极磁场122的多个磁体(例如，四个或更多磁体)的一部分。四极磁场122可用于改变电子束110的直径112或者当电子束110的能量发生变化时使电子束110的直径112保持为基本上恒定。第一磁体和第二磁体118、120各连接到控制器122、124，控制器122、124实现相应磁场126、128的产生。针对图5-8来描述四极磁场122的操作。

具体来说，图5示出具有围绕壳体56以角布置所设置的第一多个磁体142和第二多个磁体144的磁体布置140的一个实施例。相应地，在一些实施例中，第一多个磁体和/或第二多个磁体142、144可围绕壳体56以整圆或部分圆设置。在所示实施例中，第一多个磁体和第二多个磁体142、144围绕壳体56同心地设置。这种布置可促进电子束110的直径112的操控。按照某些当前实施例，每个磁体可连接到控制电路，这允许独立控制各磁体的各电磁线圈。这种配置可以是预期的，以便允许制造容差、例如磁性不均匀性和极性失调。作为举例，第一磁体118包含在第一多个磁体142中，并且包括操作地连接到第一控制器122的第一磁性线圈146，如下面更详细论述，第一控制器122至少包括控制电路以及控制该控制电路的操作的控制逻辑。同样，第二磁体120示为第二多个磁体144之一，并且具有操作地连接到第二控制器124的第二磁性线圈148。如以上针对图4所述，由第一多多个磁体和第二多个磁体142、144生成的四极磁场(或多个磁场)进行操作以调整电子束110的直径112。

图5中，电子束110示为以第一能量来发射，这产生第一直径150。当电子束遇到由第一多个磁体142所生成的四极磁场时，在第一方向中压缩射束110。也就是说，沿例如x或z轴来压缩电子束110，其中射束110的y轴沿外壳56。在第一方向中压缩电子束110的程度至少取决于电子束110的第一能量、电子束110的强度和四极场的强度。类似地，当第二多个磁体144的四极场作用于射束110时，在第二方向中将电子束110压缩到预期直径112。

图6中，以第二能量来发射电子束110。在所示实施例中，电子束110的第二能量大于电子束110的第一能量，这产生第二直径162。由于第二能量大于第一能量，所以第二直径162不同于第一直径150。相应地，为了补偿能量变化以便以第二能量来生成预期直径112，改变由第一多个磁体和第二多个磁体142、144所生成的四极磁场。按照当前实施例，四极场的幅度使用连接到各磁性线圈的各控制电路来改变。相应地，由第一多个磁体142通过使用其相应控制电路改变提供给每个线圈的电流在第一方向中来压缩第二直径162。例如，为了提供更大的力以压缩更高能量电子束，更高电流可经过每个磁性线圈。然后在第二方向中来压缩电子束110，以便以第二能量来生成预期直径112。

应当注意，虽然在其能量增加时增加磁场强度以压缩电子束110的上下文中描述当前实施例，但是用于产生电子束的预期直径的磁场强度还可取决于电子束的强度以及电子束沿其在发射器与靶阳极之间传播的距离。因此，在某些实施例中，例如对于某些调焦距离和某些电子束强度，适合于以较高能量来压缩电子束的磁场可小于适合于以较低能量来压缩相同电子束的磁场。这种电子束操控可允许以基本上恒定焦点大小向感兴趣受检者提供变化能量的X射线，例如以便允许产生具有变化对比度和/或衰减的图像。此外，应当注意，虽然当前在各仅在一个方向中来压缩电子束110的上下文中论述围绕管50的第一多个磁体142和第二多个磁体144，但是在一些实施例中，可采用任意多个磁体142、144从两个方向压缩电子束110。

电子束110的定向压缩可参照图7和图8来进一步理解，图7和图8是分别来自图5的7-7和8-8的端视图。现在参照图7，来自图5和图6的第一多个磁体142的实施例示为被激励以生成第一四极场。如上所述，由第一多个磁体142所生成的第一四极场适合在第一方向(例如，x方向)中来压缩电子束110。如上所述，第一多个磁体142包括包围布置140的中心部分184的线圈170、172、174、176、178、180和182。各线圈146、170-182在操作地耦合到相应控制器122、184、186、188、190、192和194。各控制器122、184-194包括操作地耦合到控制逻辑装置的至少一个相应控制电路。

例如，第一线圈146示为耦合到控制器122，控制器122包括用于向线圈146提供电流和电压脉冲以生成预期磁场的控制电路198。控制电路198(例如，开关装置)内的某些特征的操作由控制逻辑200来控制。控制逻辑200产生一系列逻辑输出，以便调整控制电路198的操作以及因而调整由线圈146所生成的磁场的幅度。应当注意，虽然控制器122示为具有到第一线圈146的单个连接，但是控制器122的控制电路198可具有耦合到线圈146的两端的接口。下面针对图11、图13、图15和图17来论述这种配置。

图8中，第二多个磁体144示为生成第二四极场，以便在第二方向(例如，z方向)中来压缩电子束110。如图所示，多个包括第二线圈148以及线圈210、212、214、216、218、220和222。如以上针对第一多个磁体142所述，各线圈操作地耦合到相应控制器，各控制器包括操作地耦合到控制逻辑装置的至少一个控制电路。如上所述，各控制器一般配置成激励线圈以生成磁场。按照当前实施例，控制电路可适合改变通过线圈的电流，以便改变每个所生成的磁场。

图9是适合接收电子束操控线圈的控制电路240的一个实施例的电路图。例如，控制电路240可以是图7的控制电路198或者用于驱动通过电子束操控线圈的电流的任何控制电路。在一般意义上，控制电路240适合使用第一电压源242来保持通过电子束操控线圈的电流。控制电路240还适合使用第二电压源244来对流经线圈的电流进行调整，例如以便引起由线圈所产生的磁场的变化(例如，改变其幅度)。

控制电路240包括电耦合到电子束操控线圈的接口246，并且还包括设置在电压源242、244与接口246之间用于操控通过线圈的电流的一系列开关装置。具体来说，控制电路240包括耦合到并且处于第一电压源242电下游的第一开关装置248。在一般意义上，第一开关装置248在处于闭合位置时形成使第一电流朝接口246流动的第一电流通路。第一二极管250设置在第一开关装置248电下游，以便防止电路240的操作期间的电流回流。具体来说，第一二极管250防止能够损坏控制电路240的、从第二电压源244到第一电压源242的电流流动。

类似地，第二开关装置252耦合到并且设置在第二电压源244电下游。与第一开关装置248相似，第二开关装置252在处于闭合位置时形成使第二电流能够朝接口246流动的第二电流通路。下面将更详细地论述，第二二极管254设置成与第二开关装置252并联，以便允许沿与第二电流相比具有相反极性的电流通路的单向电流流动。

电路240还包括在接口246的相对侧上并联提供的第三开关装置和第四开关装置256、258。具体来说，第三开关装置256设置在接口246的第一侧260上，并且第四开关装置258设置在接口246的第二侧262上。第三开关装置256当处于闭合位置时实现通过第一开关248(当处于闭合位置)从第一电压源242并且到接口246的电导。另外，第三开关装置256当处于闭合位置时实现通过第二开关装置252(当处于闭合位置)从第二电压源244并且到接口246的电导。在一些实施例中，控制第一开关装置248和第二开关装置252的定时是使得在一个开关装置处于闭合位置时，另一个开关装置不处于闭合位置。但是，在其它实施例中可能不存在这种配置。

如下面参照电路240的操作更详细论述，电路240还包括第三二极管264，以便实现从第二电压源244到接口246的单向电流流动。电路240还包括第四二极管266，第四二极管266例如在电流降低过程期间实现从接口246并且到第二电压源244的单向流动。

图10示出作为时间函数的流经电子束操控线圈的电流的分布280的实施例。分布280包括表示为I₁的低电流电平以及表示为I₂的高电流电平。在该分布中，电流开始于I₂，并且使用电流保持过程来保持在全局平均最大电流，其中如下面所述，第一开关装置248在断开与闭合位置之间振荡。这使流经电子束操控线圈的电流能够比在第一开关装置248保持在闭合位置时原本得到的要低。然后，电流使用电流降低过程来降低到全局平均最小电流I₁并且使用电流增加过程来返回到I₂。如下面详细论述，电流降低和增加过程使用第二、第三开关装置和第四开关装置252、256、258来执行。下面针对图11-17并且参照分布280来论述控制电路240的操作。

框284的展开视图282也如图10所示。具体来说，展开视图突出显示由第一开关装置248所执行的电流保持过程期间的电流分布。如箭头286所示，电流保持过程包括流经电子束操控线圈的电流以第一速率增加的周期。这个周期期间的控制电路240的配置如图11所示。

具体来说，图11示出控制电路-线圈布置288，其中具有处于相应闭合位置的第一开关装置248、第三开关装置256和第四开关装置258。如上所述，第一开关装置248在其闭合位置创建第一电流通路290，第一电流通路290使第一电流292朝耦合到接口246的电子束操控线圈流动。第三开关装置和第四开关装置256、258的闭合位置使第一电流292流动到电子束操控线圈294。因此，在第一电压源242与电子束操控线圈294之间实现电导，从而形成第一电流回路。在所示实施例中，第一电流回路示为表示第一电流292的箭头。但是，应当注意，与预期值相比，进入电子束操控线圈的电流因电子束操控线圈294的寄生电阻、以及其它损耗机制(包括但不限于跨过开关装置的电压降)而可降低。因此，第一电压源242可以使得电压至少为R×I，这是通过线圈294的预期电流I和线圈294的寄生电阻R的乘积。按照某些实施例，第一电压源的电压可在大约1与20 V之间，例如在大约5与20 V之间或者大约8与18 V之间。实际上，由图10中的箭头286所表示的电流在电流保持周期期间上升的速率取决于第一电压源242的电压。例如，在一个实施例中，更高电压引起电流的更快增加，并且更低电压引起电流的更慢增加。实际上，如下面针对图14-17所述，利用相对第二电压源244的这种关系，以便快速改变通过线圈294的电流。

现在参照图12，展开视图282示出在电流保持过程期间的电流降低的周期，示为箭头300。这个周期期间的电路240的配置如图13所示。具体来说，图13示出处于其断开位置的第一开关装置248。相应地，没有电流能够从第一电压源242流动到线圈294。另外，第二开关装置252处于断开位置244，从而防止经由第二开关装置252从第二电压源244到线圈294的传导。不是在处于其闭合位置时允许从电压源242、244到线圈294的电导，在图13所示的配置中，第三开关装置和第四开关装置256、258形成电流耗散回路302，由此允许电流流经线圈294而无需遇到电源。相应地，至少因线圈294以及第三开关装置和第四开关装置256、258的寄生电阻，流经线圈的电流随时间而降低，并且引起以第二速率的电流降低，这由图12的箭头300示出。在一些实施例中，第二速率可至少取决于这些寄生电阻的幅度。

移动到图14所示的电流分布280，分布280示出在框284的电流保持周期之后在时帧312之内从平均全局最大电流I₂到平均全局最小电流I₁的降低310。参照图14可以理解，降低310处于使从I₂到I₁的降低比使用图13所示的电流耗散回路302原本得到的要快许多地发生。与降低310对应的电路240的配置如图15所示。

具体来说，图15示出处于其相应断开位置的全部有源开关装置、即装置248、252、256和258。由于第二、第三和第四二极管254、264和266的定位，仅按照使第二电流320经由第二电流通路322从第二电压源244流动到线圈294的方式来实现电导。在第二电流通路322中，第二电流320通过线圈294从第二电压源244的阳极并且流动到第二电压源244的阴极，这使流经线圈294的电流开始反转极性。这个反转表示为图14中的电流降低310。实际上，降低310的速率至少取决于由第二电压源244放置于电路240上的电位的幅度，这与第二电压源244的电压直接相关。这样，第二电压源244的电压能够影响降低310的速率(图14)。相应地，在可期望尽可能快地降低电流电平的实施例中，可期望在第二电压源244具有最高可能的电压。按照诸如电子束操控线圈298具有较小电感的实施例之类的某些实施例，第二电压源244的电压可以在大约50与200 V之间，例如在大约100与175 V之间或者在大约120与160 V之间。备选地，在电子束操控线圈298具有较大电感的实施例中，第二电压源244的电压可以在大约200与500 V之间，例如在大约250与450 V、275与400 V之间或者在大约300与375 V之间。

实际上，多个因素可影响电流从I₂降低到I₁的速率，这还能够影响什么电压对于第二电压源244可以是合乎需要的。例如，线圈294和二极管254、264、266的寄生电阻可影响在第二电压源244的速率和/或预期电压。实际上，图15所示配置的总寄生电阻可与将通过线圈294的电流从I₂改变成I₁的总时间相关联。例如，在一个实施例中，图15所示配置的寄生电阻可经由下式与电流320在其从第二电压源244传到线圈294时遇到的电压降相关联：

其中，Δt1_Fall是时帧312，L是线圈294的电感，I_H是第二电流，V_Average是图15中的配置的平均电压，以及Δ_Fall是当通过线圈294的电流从I₂切换到I₁时的配置中的电压的变化。在一个实施例中，V_Average使用等式(2)来计算：

其中，V_Diode是跨过各二极管的第二电流320所遇到的电压的变化，以及V_Switch是跨过各开关装置的第二电流320所遇到的电压的变化。另外，Δ_Fall使用等式(3)来计算：

其中，V_Delta是从I₂到I₁的电压的变化，以及R_p2是在图15的其配置中的电路240的寄生电阻。在一个实施例中，R_p2使用等式(4)来计算：

其中，R_L是线圈294的寄生电阻，以及3·Rd_Diode是第二电流320在流经三个二极管254、264和266时所遇到的总寄生电阻。使用上式1-4，当前实施例提供控制电路240保持在图15所示配置中的时帧312。使用上式的确定可提供关于给定时帧312的第二电压源244的适当电压的指示，或者可提供关于将产生于第二电压源244的给定电压的时帧312的指示。这样，电压或时间的任一个可以是固定的。

如图16所示，在通过线圈294的电流使用第二电压源244从I₂降低到I₁之后，控制电路240执行如针对图10-13所述的电流保持例程。但是，电流保持例程是对于较低电流电平、即在I₁所执行的第二电流保持例程330。因此，应当注意，第一开关装置248在其相应断开和闭合位置中在I₁所需的占空比或时间量可与在I₂的占空比不同。例如，在所示实施例中，由于I₁处于比I₂要低的电流电平，所以第一开关装置248闭合的周期可比对于I₂处于闭合位置中的周期要短。

在第二电流保持周期330之后，通过线圈294的电流则在电流增加332中从I₁又切换回到I₂。具体来说，电流在第二时帧334期间从I₁增加到I₂。在第二时帧334期间，第二电压源244经由第二开关装置252将电流传导到线圈294。电路240的这种配置如图17所示。在图17的布置288中，第二开关装置252处于其闭合位置中，这形成第三电流通路340。此外，由于第三开关装置256和第四开关装置258处于其相应闭合位置，所以在线圈294与第二电压源244之间形成电流回路。第三电流通路340使第三电流342能够从第二电压源244朝线圈294流动。由17中的箭头所示的电流回路使第三电流342能够流经第三开关装置256并且流动到线圈294。在图17所示的配置中，第三电流342从第二电压源244的阳极、经其阴极，流动到线圈294。因此，第三电流342具有与针对图15所述第二电流320的极性相反的极性。这样，第三电流342的极性执行相对图15的第二电流320相反的功能。

在其中电路240增加通过线圈294的电流、例如增加线圈294所生成的磁场的幅度的第二时帧334可取决于与以上针对时帧312所述相似的多个因素。例如，在图17的电路240的配置中，第三电流342流经第二、第三开关装置和第四开关装置252、256、258以及线圈294。虽然这些特征的电阻可帮助减小时帧312，因为它们促进电流降低阶段期间的电流的耗散，但是相同的耗散可起作用以降低电流在电流增加阶段期间增加的速率。

实际上，按照与以上对于时帧312所述相似的方式，线圈294和开关252、256、258的寄生电阻可影响在第二电压源244的速率和/或预期电压。因此，图17所示配置的总寄生电阻可与将通过线圈294的电流从I₁改变成I₂的总时间相关联(例如，增加)。例如，在一个实施例中，图17所示配置的寄生电阻可经由下式与电流342在其从第二电压源244传到线圈294时遇到的电压降相关：

其中，Δt1_Rise是第二时帧334，L是线圈294的电感，I_H是第二电压源244所生成的第三电流，V_Average是图17中的配置的平均电压，以及Δ_Rise是当通过线圈294的电流从I₁切换到I₂时的配置中的电压的变化。在一个实施例中，V_Average使用等式(6)来计算：

其中，V_Diode是跨过各二极管的第三电流342所遇到的电压的变化，以及V_Switch是跨过各开关装置的第三电流342所遇到的电压的变化。另外，Δ_Rise使用等式(7)来计算：

其中，V_Delta是从I₁到I₂的电压的变化，以及R_p1是在图17的其配置中的电路240的寄生电阻。在一个实施例中，R_p1使用等式(8)来计算：

其中，R_L是线圈294的寄生电阻，以及3·Rd_Switch是第三电流342在流经三个开关装置252、256和258时所遇到的总寄生电阻。使用上式5-8，当前实施例提供控制电路240保持在图17所示配置中的第二时帧334。使用上式的确定可提供关于给定第二时帧334的第二电压源244的适当电压的指示，或者可提供关于将产生于第二电压源244的给定电压的第二时帧334的指示。这样，电压或时间的任一个可以是固定的。应当注意，第一时帧312将因电路240中的多种寄生电阻而比第二时帧334要短。具体来说，寄生电阻促进电流降低，并且至少在某种程度上减轻电流增加。

这些时帧、即电流电平之间的延迟的计算可促进使用控制逻辑的逻辑电路240的控制。例如，这些延迟可集成到控制逻辑装置中，以便向控制电路240的开关装置提供定时信号和控制信号。这类定时信号和控制信号可用于改变流经线圈294的电流以及在电流电平之间进行切换时的变化磁场幅度的电压脉冲。这种控制逻辑装置350的实施例如图18所示。

控制逻辑装置350包括由一系列逻辑时钟354和逻辑门356来驱动的一系列逻辑输出352。应当注意，虽然逻辑门356示为特定类型的逻辑门，但是控制逻辑装置350可包括共同执行由所公开门所执行的操作的其它逻辑门。例如，被认为是通用门的NAND和NOR门可相结合以执行所示逻辑门的原始操作。实际上，当前考虑能够执行本文所述功能的逻辑门的任何组合。此外，本文所述的逻辑门可从任何适当装置来构成，例如使用互补金属氧化物半导体(CMOS)制造所构成的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件。此外，逻辑门可包括n型MOS(NMOS)逻辑、p型MOS(PMOS)逻辑或者它们的任何组合。在一些实施例中，本文所述的逻辑门可在现场可编程网格阵列(FPGA)上全部或部分实现。

逻辑输出352各向电路240的相应开关装置提供二进制信号(即，1或0)，以便在其断开与闭合位置之间开关装置。例如，在一个实施例中，“1”或“高”信号可产生闭合位置，而“0”或“低”信号可产生断开位置。逻辑输出352包括提供第一开关装置248的控制逻辑的第一逻辑输出358、提供第二开关装置252的控制逻辑的第二逻辑输出360以及提供同步操作的第三开关装置和第四开关装置256、258的控制逻辑的第三逻辑输出362。逻辑时钟354各控制经由逻辑输出352提供给开关装置的信号的定时。

逻辑时钟354包括第一时钟364、第二时钟366和第三时钟368。第一时钟364控制电路240的基本操作频率，即控制电路240从I₂切换到I₁并且从I₁切换到I₂的频率。由于第一时钟364控制基本操作频率，所以它向逻辑输出352的每个提供输入。例如当执行上述电流保持例程时，第二和第三时钟366、368控制第一开关装置248的占空比。具体来说，第二时钟366控制在I₂的占空比，以及第三时钟368控制在I₁的占空比。由于第二和第三时钟366、368控制占空比，所以它们仅向控制第一开关装置248的第一控制逻辑输出358提供输入。

在所示实施例中，第一开关装置248由时钟354的全部三个来控制。例如，第一逻辑输出358由第一AND门370来确定，第一AND门370组合来自第一时钟364以及第二和第三时钟366、368的组合的逻辑输出。具体来说，第一AND门370对于来自第一OR门372和XOR门374的输入进行操作。相应地，在高信号引起第一开关装置248的闭合位置的实施例中，第一OR门372和XOR门374的输出都必须为高电平。

第一OR门372包括两个输入，一个从第二时钟366来产生，而另一个从第三时钟368来产生。第一OR门372接收来自第二AND门376的输出，第二AND门376对来自第一和第二时钟364、366的输入进行操作。类似地，第一OR门372接收来自第三AND门378的另一个逻辑输出。第三AND门378对来自第三时钟368的输入以及对来自第一时钟364、使用第一NOT门380所反相的输入进行操作。实际上，这些逻辑门配置成使得对第一OR门372中的输入是互斥的。也就是说，在第一开关装置248按照第二时钟366进行操作的实施例中，它至少因第一NOT门380的存在而不按照第三时钟368进行操作。

XOR门374也包括两个输入，其中一个来自第二OR门382，而另一个来自第四AND门384。参照图18将会理解，第四AND门384构成控制第二开关装置252的第二逻辑输出360，并且第二OR门382构成控制第三开关装置和第四开关装置256、258的第三逻辑输出362。第二OR门382接收一对输入，一个直接来自第一时钟354，而另一个是来自第一时钟354、经过第二NOT门386所反相的输入。下面将详细论述，与第一延迟388对应地使从第二NOT门386到第二OR门382的反相输入延迟，第一延迟388可实现为计数器，例如实现为交错网格引脚阵列(SPGA)。在一个实施例中，第一延迟388对应于上述第一时帧312。

按照与第二OR门382相似的方式，第四AND门384也接收直接来自第一时钟364的输入。但是，来自第一时钟364的反相输入经过两次延迟。也就是说，第四AND门的另一个输入是经过第一延迟388、经过第二NOT门386以及经过也可以是计数器的第二延迟390的输入。下面将更详细地论述，在一个实施例中，第一延迟和第二延迟388、390的组合可对应于上述第二时帧334。

要记住上述控制电路240和控制逻辑装置350的配置，下面将参照图19来描述控制逻辑装置350的操作，图19是由第一、第二和第三时钟364、366、368所产生的逻辑信号的组合绘图400。绘图400包括基本操作频率时钟输出402、提供给第一开关装置的第一逻辑信号404、提供给第二开关装置的第二逻辑信号406、以及提供给第三开关装置和第四开关装置的第三逻辑信号408。如绘图400所示，同步提供被提供给电路240(图17)的有源开关的信号，这归因于图18中的第一时钟364以及第一延迟和第二延迟386、388所提供的基本操作频率。在连接到线圈294的电路240的上下文中，第一时钟364控制线圈294产生较低幅度磁场和较高幅度磁场的速率。

参照第一时钟364的输出，输出402示出高信号(例如，高电压)410或“1”的周期以及低(例如，低电压)412或“0”的周期的阶跃函数。这个二进制输出用于驱动控制逻辑装置350的数个逻辑门356。例如，当输出402产生第一高信号414时，连接到第一时钟364的逻辑门接收“1”。如输出406和408的伴随部分所示，第二开关装置的输出406为低，这使第二开关装置252保持在断开位置。相反，第三开关装置和第四开关装置的输出408为高，这使第三开关装置和第四开关装置256、258处于相应闭合位置。也就是说，这些信号一般根据第一开关装置248的占空比而产生图11或图13的任一个所示的电路240的配置。在第一高信号414的时间周期，第一开关装置248操作在高电流416、即I₂的占空比。

当信号402降低到第一低信号418时，连接到第一时钟364的逻辑门接收“0”。由于第一时钟与输出第三开关装置和第四开关装置256、258的逻辑控制的第二OR门382之间的第一延迟388的存在，第一低信号418最初引起由第二OR门382产生低信号420(即，“0”)。低信号420使第三开关装置和第四开关装置256、258断开等于第一延迟388的时间。电路240的伴随配置如图15所示，其中全部有源开关装置断开。

在如上所述等于从I₂到I₁的切换的时帧312的第一延迟388之后，已经延迟了第一延迟388的“0”由第一NOT门386来反相。将所产生高信号提供给第二OR门382，第二OR门382将控制信号发送给第三开关装置和第四开关装置256、258以便闭合。另外，在第一延迟388之后，第一开关装置248开始执行低电流422、即I₁的占空比。在这个配置中，第三时钟368控制第一开关装置248的操作。

在第一低信号418之后，第一时钟364产生第二高信号424。由于第一时钟364直接连接到第二OR门382，所以第三开关装置和第四开关装置256、258保持在其闭合位置。另外，第二高信号424停止第三时钟368对第一开关装置248的控制。由第二时钟366对第一开关装置248的控制至少由第一延迟和第二延迟388、390来延迟。第二开关装置252的操作由第四AND门384来控制，第四AND门384接收直接来自第一时钟的一个输入以及来自第二延迟390的另一个输入。应当注意，第一延迟和第二延迟390起作用以使第二NOT门386所产生的反相高信号延迟(即，使低信号的输出延迟)。相应地，在由第一延迟和第二延迟388、390所引起的等于第二时帧332的时间延迟期间，第四AND门384接收两个高输入，这因绘图406中表示为高信号426的高输入而使第二开关装置252闭合。与这些信号对应的配置成增加通过线圈294的电流的、电路240的配置如图17所示。上述过程可重复进行，以使得例如使用与上述控制电路和控制逻辑集成的一个或多个线圈来快速操控X射线源中的电子束。

在逻辑350的一个实施例中，占空比366和368以及延迟D1和D2的值由大型计算机基于系统寄生元件和预期电流值来计算。从预期磁场以及电子束操控线圈的尺寸/几何形状开始，来计算预期电流值。预期磁场基于将要执行的特定检查/分析以及用于检查/分析的电子束的几何形状、能量和强度来计算。时钟364的频率/周期基于检查/分析以及电子束的几何形状、能量和强度来计算。

虽然前面的描述将提供给电子束操控线圈的电流示为在两个电流值、例如I₁和I₂之间改变，但是本文所述的实施例也能够扩展到多个电流值。具体来说，本文所述的实施例可用于在图20所示的多种电流电平上来改变通过电子束操控线圈的电流，图20示出电流分布430。如图所示，电流分布430包括多个电流电平，例如全局最小电流电平432、全局最大电流电平434以及第一、第二和第三电流电平436、438、440。第一、第二和第三电流电平436、438和440各具有在全局最小432和全局最大434之间的电流幅度。在操作期间，例如，图9的控制电路240可用于使用图17所示的拓扑配置将提供给电子束操控线圈294的电流从较低电流调整到较高电流(例如，从全局最小432调整到全局最大434)。相反，电流可使用图15所示的拓扑配置从较高电流改变成较低电流(例如，从第一电流电平436改变成第二电流电平438)。在所示电平的每个的电流可通过适当占空比值来保持在预期平均电平。在一般意义上，适当占空比值对于较大电流是较大的而对于较小电流是较小的(即，对于第一电流电平436比对于第二电流电平438要大)。

按照上述某些实施例，图9的控制电路240可配置成执行电流保持例程(例如，通过采用第一开关装置248执行占空比)、快速电流增加例程(例如，使用第二电压源244和第二开关装置252)以及快速电流降低例程(例如，使用第二电压源244以及第三开关装置和第四开关装置256、258)。但是，在某些实施例中，它可适合通过使用与图13所示相似的拓扑向下循环电流，而不是通过执行上述快速电流降低过程，来降低通过电子束操控线圈294(图11)的电流。因此，在某些实施例中，可从电路中去除第四开关装置258。这种电路450的实施例如图21所示。具体来说，电路450能够执行上述电流增加和保持例程，并且还能够使用线圈450的寄生电阻和其它损耗机制来降低通过电子束操控线圈294(图11)的电流。

在对图21的电路450的备选方式中，可通过去除第三开关装置257而不是第四开关装置258来修改图9的电路240，它的一个实施例如图22所示。具体来说，图22是具有三个开关装置的电路460的实施例的电路图：第一、第二和第四开关装置248、252、258。如上所述，电路460能够执行多个电流修改例程，包括电流保持和快速电流增加例程。此外，电路460通过向下循环电流而不是通过使用第一或第二电压源242、244的任一个来降低通过电子束操控线圈294的电流。

因此，图21的电路450和图22的电路460一般配置成快速增加通过电子束操控线圈294的电流，保持通过电子束操控线圈294的电流，并且向下循环通过电子束操控线圈294的电流(与快速降低电流相反)。在某些实施例中，可期望放大电路450、460的任一个所遇到的损耗机制，以便增强电流降低速率。相应地，在这类实施例中，可去除图21和图22所示的二极管的一个或多个。例如，可去除电路450的第四二极管266(图21)，以便增强由电路450所遇到的损耗，同时向下循环通过电子束操控线圈294的电流。这种实施例在图23中示为电路470。同样，可去除图22的第三二极管264，以便类似地增强由图24中示为电路480的电路460所遇到的损耗。此外，修改可包括从电路470、480的任一个中去除某些开关装置。例如，可采用短接来取代图23的电路470的第三开关装置256。同样，可采用短接来取代图24的电路470的第四开关装置258。

有鉴于以上所述，应当注意，本文所示和所述的控制电路实施例是示例。因此，当前也考虑能够形成本文描述的、用于操控通过电子束操控线圈的电流的电流回路的其它配置。因此，其它配置可包括与当前所述实施例相同数量的电子组件(例如，开关装置、二极管)、比当前所述实施例更少的电子组件或者更多的电子组件。

本书面描述使用示例来公开包括最佳模式的本发明，并还使本领域技术人员能实践本发明，包括制作和使用任何装置或系统及执行任何结合的方法。本发明可取得专利的范围由权利要求定义，且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果此类其它示例具有与权利要求字面语言无不同的结构要素，或者如果它们包括与权利要求字面语言无实质不同的等效结构要素，则它们规定为在权利要求的范围之内。

元件表

。

Claims

1. 一种控制器，包括：

　　控制电路，包括：

　　　　接口(246)，其适合接收X射线发生系统的电子束操控线圈(294)；

　　　　第一开关装置(248)，其耦合到第一电压源(242)，并且配置成创建朝所述电子束操控线圈(294)的、具有所述第一电压源(242)的第一电流通路(290)；

　　　　第二开关装置(252)，其耦合到第二电压源(244)，并且配置成创建朝所述电子束操控线圈(294)的、具有所述第二电压源(244)的第二电流通路(340)；以及

　　　　第三开关装置(256)，其耦合到所述接口(246)的第一侧，并且配置成当所述第三开关装置(256)处于闭合位置时允许经由所述第一电流通路(290)和所述第二电流通路(340)的、到所述接口(246)的电导，其中所述第二(252)开关装置和第三开关装置(256)配置成当处于相应断开位置时创建具有所述第二电压源(244)的第三电流通路(322)，所述第三电流通路(322)相对所述第二电流通路(340)具有相反极性。

2. 如权利要求1所述的控制器，其中，所述控制电路(240)包括与所述第三开关装置(256)并联的、耦合到所述接口的第二侧的第四开关装置(258)。

3. 如权利要求2所述的控制器，其中，当所述第一开关装置(248)、所述第三开关装置(256)和所述第四开关装置(258)处于相应闭合位置并且所述第二开关装置(252)处于断开位置时，在所述第一电压源(242)与所述电子束操控线圈(294)之间创建第一电流回路(292)。

4. 如权利要求3所述的控制器，其中，所述第一开关装置(248)适合使用占空比将通过所述电子束操控线圈(294)的电流保持在预期范围之内，所述占空比包括所述第一开关装置(248)处于所述闭合位置的周期以及所述第一开关装置(248)处于断开位置的周期。

5. 如权利要求4所述的控制器，其中，所述第三(256)开关装置和第四开关装置(258)在整个所述占空比中处于相应闭合位置。

6. 如权利要求3所述的控制器，其中，所述第一电流回路(292)以第一速率将所述电子束操控线圈(294)中的电流增加到第一最大电流，所述第一速率和所述第一最大电流至少部分取决于所述第一电压源(242)的电压，所述占空比是可变的，以便在多个电流电平上将通过所述电子束操控线圈(294)的所述电流调整到所述第一最大电流，并且其中通过所述电子束操控线圈(294)的所述电流至少取决于其中所述第一开关装置(248)闭合的所述占空比的周期的持续时间相对其中所述第一开关装置(248)处于断开的所述占空比的周期的持续时间。

7. 如权利要求6所述的控制器，其中，当所述第二开关装置(252)、所述第三开关装置(256)和所述第四开关装置(258)处于相应闭合位置并且所述第一开关装置(248)处于断开位置时，在所述第二电压源(244)与所述电子束操控线圈(294)之间创建第二电流回路(342)。

8. 如权利要求7所述的控制器，其中，所述第二电流回路(342)以第二速率将所述电子束操控线圈(294)中的所述电流增加到所述第一最大电流，并且所述第二速率至少部分取决于所述第二电压源(244)的电压，以及所述第二电压源(244)的电压大于所述第一电压源(242)的电压。

9. 如权利要求7所述的控制器，其中，当所述第一(248)开关装置和第二开关装置(252)处于相应断开位置并且所述第三(256)开关装置和第四开关装置(258)处于相应闭合位置时，分别在所述第三开关装置(256)与所述电子束操控线圈(294)以及所述第四开关装置(258)与所述电子束操控线圈之间创建第三电流回路和第四电流回路(302)。

10. 如权利要求9所述的控制器，其中，所述第三电流回路和第四电流回路(302)没有包括电压源，使得通过所述电子束操控线圈(294)的所述电流以第三速率降低。

11. 一种驱动电子束操控线圈的方法，包括下列步骤：

　　闭合第一开关装置(248)，以便使第一极性的第一电流沿第一电流通路(290)从第一电压源(242)流向所述电子束操控线圈(294)；

　　闭合第二开关装置(256)，以便允许所述第一电流流动到所述电子束操控线圈(294)；

　　在闭合所述第一(248)开关装置和第二开关装置(256)之后断开所述第一开关装置(248)，以便停止所述第一电流流动到所述电子束操控线圈(294)，并且形成配置成降低通过所述电子束操控线圈(294)的电流的幅度的电流耗散回路(302)；以及

　　断开所述第二开关装置(256)和第三开关装置(258)，以便使第二极性的第二电流沿第二电流通路(320)从第二电压源(244)流动到所述电子束操控线圈(294)。

12. 如权利要求11所述的方法，包括重复执行如下步骤：闭合所述第一开关装置(248)并且断开所述第一开关装置(248)，以便将通过所述电子束操控线圈(294)的所述电流保持在低于从所述第一电压源(242)可得到的最大电流的平均幅度。

13. 如权利要求11所述的方法，包括下列步骤：闭合第四开关装置(252)以及所述第二(256)开关装置和第三开关装置(258)，以便使第三极性的第三电流沿第三电流通路(342)从所述第二电压源(244)流动到所述电子束操控线圈(294)，其中所述第一电流和第三电流增加通过所述电子束操控线圈(294)的所述电流，并且所述第二电流降低通过所述电子束操控线圈(294)的所述电流。

14. 如权利要求13所述的方法，包括执行下列步骤：断开所述第二开关装置(256)，以便以比在允许通过所述电子束操控线圈(294)的所述电流经由所述电流耗散回路(302)耗散时取得的要短的时间量、从通过所述电子束操控线圈(294)的平均全局最大电流转变到平均全局最小电流。

15. 如权利要求13所述的方法，包括执行下列步骤：闭合所述第四开关装置(252)，以便以比在通过所述电子束操控线圈(294)的所述电流经由所述第一电流来增加时取得的要短的时间量、从通过所述电子束操控线圈(294)的平均全局最小电流转变到平均全局最大电流。