CN103108479A - X射线产生器和x射线拍摄设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种X射线产生器和X射线拍摄设备，X射线拍摄设备包括产生特征X射线的X射线产生器。X射线产生器包括：电子束发射单元，发射电子束；电子束引导单元，电子束发射单元设置在电子束引导单元中，电子束引导单元用于会聚电子束并使电子束沿预定方向行进；靶单元，被设置为面向电子束引导单元，并且当电子束与靶单元碰撞时释放X射线。

Description

X射线产生器和X射线拍摄设备

本申请要求于2011年11月15日提交到韩国知识产权局的第10-2011-0119128号韩国专利申请的较早申请日的权益和优先权，所述韩国专利申请的公开内容通过引用被全部包含于此。

技术领域

本发明涉及一种发射特征X射线的X射线产生器以及包括该X射线产生器的X射线拍摄设备。

背景技术

X射线用于执行非破坏性的检查、材料的结构属性和物理属性检查、图像诊断、在工业、科学和医疗领域中的安全检查。通常，使用X射线的拍摄设备包括：发射X射线的X射线产生器以及用于检测通过物体的X射线的检测单元。

这里，X射线产生器通过产生从阳极发射的电子束并利用阴极碰撞这样的电子束来产生X射线。X射线可以由轫致辐射X射线和特征X射线构成，所述轫致辐射X射线主要通过电子束的减速来发射，所述特征X射线从靶材料的能级发射。

轫致辐射X射线表示宽范围的光谱，因此可被称为多色X射线。因此，当使用轫致辐射X射线时，产生X射线图像，在该X射线图像中材料的吸收系数混合，因此在将多色X射线图像与使用作为单色X射线的特征X射线时产生的图像相比时，多色X射线图像的对比度特性劣化。因此，在使用多色X射线成像时，难以将靶中的材料彼此区分。

另外，当将轫致辐射X射线投射到人体上时，它们大多数被人体吸收，因此增加人体被曝露的辐射量。因此，当执行成像诊断时，由铝或铜形成的滤波器通常被设置成去除低能级区域的X射线并因而防止人体暴露于这样的低能级X射线。

因此，由于需要在使靶(例如，人体)在X射线中的暴露最小化的同时获得高品质的X射线图像，所以关于使用特征X射线以获得如此高品质X射线图像或执行成像诊断的研究正在进行。

发明内容

本发明提供一种发射特征X射线的X射线产生器和包括该X射线产生器的X射线拍摄设备。

根据本发明的方面，提供一种X射线产生器，所述X射线产生器包括：电子束发射单元，发射电子束；电子束引导单元，电子束发射单元设置在电子束引导单元中，电子束引导单元用于会聚电子束并使会聚的电子束沿预定方向行进；靶单元，被设置为面向电子束引导单元，并且当电子束与靶单元碰撞时释放X射线。

靶单元可垂直于电子束的行进方向设置。

电子束引导单元可包括：电子束聚集单元，电子束发射单元设置在电子束聚集单元中，电子束聚集单元用于聚集从电子束发射单元发射的电子束；电子束会聚单元，用于会聚电子束；电子束入射单元，用于使会聚的电子束入射到靶单元中。

电子束聚集单元、电子束会聚单元和电子束入射单元可从电子束发射单元侧朝着靶单元侧顺序地布置。

电子束聚集单元、电子束会聚单元和电子束入射单元中的至少一个可以是分立的和独立的组件。

电子束聚集单元的截面面积可大于电子束入射单元的截面面积。

电子束会聚单元的截面面积可从电子束聚集单元侧向电子束入射单元侧逐渐减小。

电子束入射单元可被设置为面向靶单元。

施加到电子束聚集单元的电压、施加到电子束会聚单元的电压、施加到电子束入射单元的电压可以彼此不同。

施加到电子束入射单元的电压可大于施加到电子束聚集单元的电压和施加到电子束会聚单元的电压。

电子束发射单元可以被是形成开口的灯丝。

靶单元是可旋转的。

靶单元可释放彼此具有不同光谱的多种特征X射线。

所述多种特征X射线可逐一顺序地释放。

靶单元可包括多个靶区域，所述多个靶区域由彼此不同的原子形成，靶单元还可包括：靶支撑件，支撑靶单元；靶驱动单元，用于移动靶支撑件，从而所述多个靶区域可被选择性地定位在电子束的行进方向上。

可在靶支撑件上将所述多个靶区域布置为圆形，靶驱动单元可以使靶支撑件以摆动方式旋转或移动。

根据本发明的另一方面，提供一种X射线拍摄设备，所述X射线拍摄设备包括：如上所述的X射线产生器；X射线检测器，用于检测从X射线产生器释放以穿过物体的X射线。

X射线检测器可设置在与入射到靶单元中的电子束的行进方向相同的线上。

电子束发射单元可设置在靶单元和X射线检测器之间。

电子束引导单元可包括开口。

靶单元可设置在电子束发射单元与X射线检测器之间。

X射线检测器可检测特征X射线。

附图说明

通过参照附图对本发明的示例性实施例进行的详细描述，本发明的上述和其他特点和优点将会变得更加清楚，附图中：

图1是根据本发明的示例性实施例的X射线产生器的示意性截面图；

图2是图1的电子束引导单元的透视图；

图3是根据本发明的示例性实施例的用于发射多种特征X射线的图1的X射线产生器的靶部分的主视图；

图4是根据本发明的示例性实施例的X射线拍摄设备的框图；

图5是示出轫致辐射X射线的空间分布的示图；

图6是示出根据本发明的示例性实施例的X射线产生器和X射线检测器的布置的示图；

图7是示出根据本发明的另一示例性实施例的X射线产生器和X射线检测器的布置的示图。

具体实施方式

以下，将通过参照附图解释本发明的优选实施例来详细描述本发明。在附图中相同的标号表示相同的元件。然而，本发明可以以许多不同的形式来实现，并且不应被解释为局限于这里阐述的示例性实施例。在下面的描述中，可以省略对已知的相关功能和构造的详细解释，以避免不必要地使本发明的主题晦涩。另外，这里描述的考虑本发明的功能而定义的术语可以根据使用者和操作者的意图以及实践来被不同地实现。因此，应当基于整个说明书中的公开内容来理解术语。在不脱离本发明的范围的情况下，可以在变型的和许多实施例中采用本发明的原理和特征。

此外，虽然附图表示本发明的示例性实施例，但是附图不一定按比例绘制，且特定的特征可被夸大或省略，以更加清楚地示出和解释本发明。

当在元件的列表之前时，诸如“至少一个”的表述改变元件的整个列表并不改变列表的单独的元件。

如图1-2中所示，图1是根据本发明的示例性实施例的X射线产生器100的示意性剖视图，如图1-2中所示，X射线产生器100具有沿x-y平面定向的剖视图。参照图1，X射线产生器100包括：电子束发射单元10，发射电子束；电子束引导单元20，在电子束引导单元20内设置电子束发射单元10，电子束引导单元20会聚电子束，以使电子束沿预定方向(例如，与图1中示出的x轴大体平行，即，与x轴所成的角度在一定范围内的方向)行进，其中，电子束引导单元20可包括开口11；靶单元30，面向电子束引导单元20的端部并发射通过电子束与靶单元30的碰撞而产生的X射线。

电子束发射单元10产生并发射电子束。电子束发射单元10可包括通过使用由例如钨构成的线圈而形成的灯丝。当电流流过灯丝时，灯丝被加热且被加热的灯丝在所有方向上释放电子束。代替灯丝或者除了灯丝之外，在可选择的实施例中，电子束发射单元10可包括可发射电子束的光电阴极和/或场发射型的电子束发射装置。另外，电子束发射单元10可包括碳纳米产生器。当使用碳纳米产生器时，电子束可以在室温下放电，因此X射线源的寿命极大地增加。另外，在使用碳纳米产生器时，释放电子束的效率很优良，因此，可以以相对高的亮度和高的效率发射X射线。在从电子束发射单元10发射的电子束大体平行于x轴朝着靶单元30行进的同时，从电子束发射单元10发射的电子束被加速，因此，电子束的速度充分地高，以在与靶单元30碰撞时发射X射线。

图2是根据本发明的示例性实施例的图1的X射线产生器的电子束引导单元20的透视图，为清楚起见，部件是分离的。当电子束发射单元10全方向地发射电子束时，电子束发射单元10可包括开口，电子束可透射通过所述开口。例如，如果电子束发射单元10包括灯丝，则灯丝全方向地发射电子束。为了聚集发射的电子束并使电子束沿预定方向(即，朝着靶单元30)行进，沿各个方向(包括与预定方向相反的方向)发射的电子束穿过开口并沿大体平行于x轴的预定方向且朝着靶单元30行进。因此，开口的中心轴可平行于预定方向，即，平行于x轴。为了形成所述开口，电子束发射单元10可被形成为具有中空的中心部分的环。另外，可通过结合多个环形来形成电子束发射单元10。如图2中所示，环可以是具有平行于y-z平面的圆形环或多边形环，或可选择地，可以是具有平行于y-z平面的不规则的截面的环。可选择地，当电子发射单元10基本沿预定方向发射电子束时，开口可以不是必须的。

电子束引导单元20引导从电子束发射单元10发射的电子束，从而电子束可以到靶单元30的靶区域。靶单元30垂直于大量电子束的行进方向而设置和定向。这里，垂直方向不仅仅表示根据其数学含义的精确的直角，而且包括包含由X射线产生器的安装和制造引起的误差的大致直角。即，靶单元30具有平行于图2中示出的y-z平面而定向的至少一个表面，其接收大体平行于x轴且朝着靶单元30行进的电子束。因此，电子束可以基本垂直地入射到靶单元30的靶区域中。电子束引导单元20可被形成为包括这样的路径的壳，电子束可在其中通过该路径传输。

如图2中所示，电子束引导单元20包括：电子束聚集单元22，电子束聚集单元22聚集从电子束发射单元10发射的电子束；电子束会聚单元24，会聚被聚集的电子束；电子束入射单元26，将电子束引导为入射到靶单元30中。如图1-2中所示，电子束聚集单元22、电子束会聚单元24和电子束入射单元26可沿着x轴从电子束发射单元10到靶单元30顺序布置。另外，电子束聚集单元22、电子束会聚单元24和电子束入射单元26可以是装配在一起的分立的和独立的组件。在可选择的实施例中，这样的组件22、24和26的至少一对可被制造为单片的或一体的组件。然而，为了讨论清楚的目的，在这里描述具有分立的且独立地制造的组件22、24和26的示例性实施例。

在图2中更加详细地示出，电子束发射单元10可被设置在电子束聚集单元22内。另外，电子束聚集单元22聚集从电子束发射单元10发射的电子束。电子束聚集单元22可被形成为柱面，且电子束发射单元10可设置在电子束聚集单元22的内侧端部上。另外，提供阻挡电子束在相反方向上沿x轴远离靶单元30释放的电子束屏蔽单元23，电子束屏蔽单元23设置在电子束聚集单元22的一端，电子束聚集单元22的另一端可面向电子束会聚单元24。如图2中所示，电子束发射单元10设置在电子束屏蔽单元23与电子束会聚单元24之间。电子束屏蔽单元23可被形成为包括开口的环形平板，或者可选择地，可被形成为不具有开口的平板。在示例性实施例中，图2中示出的电子束屏蔽单元23被形成为具有基本平行于y-z平面的环形部分的环形平板。然而，本发明不限于此，可使用本领域中的电子束屏蔽单元23的已知的不同的和可选择的构造。

电子束会聚单元24会聚从电子束发射单元10发射的电子束。电子束会聚单元24可被形成为具有平行于x轴的圆锥轴的截顶圆锥，并具有中空的内部空间，以使电子可在其中行进。另外，电子束会聚单元24的一端面向电子束聚集单元22的另一端，电子束会聚单元24的另一端可面向电子束入射单元26的一端。在示例性实施例中，如图1中所示，电子束会聚单元24沿着x轴朝着电子束入射单元26和靶单元30逐渐变细，从而电子束会聚单元24基本平行于y-z平面的截面面积可从电子束发射单元22侧朝着靶单元30侧逐渐减小，截面被定向为基本平行于y-z平面且也平行于靶单元30的大体平坦的表面。例如，在电子束会聚单元24的一端的截面面积可对应于电子束聚集单元22的沿y-z平面的截面面积，在电子束会聚单元24的另一端的截面面积可对应于电子束入射单元26的沿y-z平面的截面面积。在图2中，电子束会聚单元24的沿y-z平面的截面面积从电子束发射单元10侧朝着靶单元30侧连续地减小；然而，本发明不限于此。即，电子束会聚单元24沿y-z平面的截面面积可以不连续地减小。另外，图2中示出的电子束会聚单元24的被定向为基本平行于y-z平面的截面是圆形；然而，本发明不限于此，即，电子束会聚单元24的与y-z平面基本平行的截面可具有多边形的形状或不规则的形状。

电子束入射单元26使得会聚的电子束入射到靶单元30中。电子束入射单元26的一端面向电子束会聚单元24的另一端，电子束入射单元26的另一端可面向靶单元30。具体地，电子束入射单元26可平行于靶单元30设置。即，考虑制造、实现和安装误差，电子束入射单元26的另一端的截面和靶单元30的大体平坦的表面可彼此基本平行，进而基本平行于y-z平面。当电子束入射单元26的另一端与靶单元30的大体平坦的表面平行地面向靶单元30时，如图1中所示，从电子束入射单元26输出的电子束可以沿着x轴垂直地入射到靶单元30。另外，当电子束沿着x轴垂直地入射到靶单元30时，可以容易地预测从靶单元30释放的X射线的辐射类型。在图2中，电子束入射单元26的基本平行于y-z平面的截面具有圆形；然而，本发明不限于此，即，电子束入射单元26可具有与y-z平面基本平行的多边形截面或不规则的截面。

由于电子束引导单元20不仅防止电子束沿着x轴方向远离靶单元30向外释放，而且控制电子束的行进方向，因此电子束引导单元20可以可选择地包括电子透镜。另外，电子束引导单元20可以由电极或线圈形成。因此，电子束引导单元20通过使用电场或磁场来控制电子束的运动。具体地说，当电子束引导单元20包括电极时，施加到电子束聚集单元22上的电压、施加到电子束会聚单元24上的电压以及施加到电子束入射单元26上的电压可以彼此不同，这样的电压向这些单元22、24、26提供操作电压。例如，施加到电子束聚集单元22、施加到电子束会聚单元24的电压和施加到电子束入射单元26的电压可以是增加的数值数列。如上所述，当将电压施加到电子束引导单元20时，即使在供应到电子束发射单元10的电流不增加时，也产生可以以高速入射到靶单元30的电子束。

电子束引导单元20可包括导电材料，例如，金属、导电聚合物或者导电氧化物材料。例如，电子束引导单元20可由Cu、Al、Au、Ag、Cr、Ni、Mo、Ti、Pt或它们的合金组成，可由噻吩或聚(3，4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)形成，并且可由TiO₂或IrO_x形成。

在本发明的示例性实施例中，如这里所描述的，电子束引导单元20的电子束聚集单元22、电子束会聚单元24和电子束入射单元26是分立的和独立的组件；然而，本发明不限于此。例如，电子束聚集单元22、电子束会聚单元24和电子束入射单元26中的至少两个可一体形成和/或一起制造。

如上所述，由于电子束引导单元20将从电子束发射单元10发射的电子束会聚并使得电子束入射到靶单元30中，所以大量的电子束可入射到靶单元30中，以产生大量的X射线。

另一方面，当电子束与靶单元30碰撞时，靶单元30释放X射线。靶单元30可由可释放X射线的金属材料(例如，铜、钼、钨或铝)形成。从靶单元30释放的X射线可包括轫致辐射X射线和特征X射线中的至少一种。这里，由于在原子的内层部分中包括的电子被释放然后另一电子从释放第一电子的位置进入所述内层部分时的能量差，使得释放特征X射线。因此，特征X射线由每个原子自身的线光谱或其一部分构成。因此，靶单元30可根据包括在靶单元30的组分中的原子的种类来释放与原子对应的独有的特征X射线。

X射线产生器100还可包括驱动或者移动靶单元30的靶驱动单元(未示出)，以改变靶单元30的靶区域。当电子束入射到靶单元30的特定区域时，靶单元30可变热，因此会减小X射线产生器100的工作寿命。因此，靶驱动单元移动靶单元30，并因此移动电子束入射到靶单元30上的入射区域，从而电子束可均匀地入射到靶单元30的表面上。例如，当将靶单元30形成为盘形时，如这里所描述的，靶驱动单元可旋转靶单元30，电子束引导单元20偏离盘形的靶单元的中心，以将入射的电子束引导到从盘形靶单元30的中心辐射地布置的靶单元的靶区域中。

另一方面，靶单元30可由基本一致的成分的金属材料形成，从而可释放特定种类的特征X射线。另外，靶单元30可由多种金属材料或其他已知的材料形成，从而可释放具有不同光谱的多种特征X射线，以精确地分析物体。

图3是根据本发明的示例性实施例的X射线产生器100的靶单元30的主视图，靶单元30释放多种特征X射线。如图3中所示，靶支撑件40可具有大体圆形的形状，框架42和构件44、46形成窗口48、50、52、54。根据本实施例的X射线产生器100的靶单元30可包括多个靶区域30a、30b、30c、30d，靶区域30a、30b、30c、30d具有通过靶支撑件40的窗口48、50、52和54暴露的表面。如这里所描述的，由于靶区域30a、30b、30c、30d中的每个靶区域随着靶单元30旋转而暴露于电子束，靶区域30a、30b、30c、30d可以由多种不同的金属(例如，W、Mo、Cu和Ta)构成，当靶区域30a、30b、30c、30d中的每个靶区域随着靶单元30旋转而暴露于电子束时，所述多种不同的金属释放具有不同的波长和光谱的特征X射线。另外，以圆形布置多个靶区域30a、30b、30c、30d，从而多个靶区域30a、30b、30c、30d由于靶支撑件40例如沿由图3中示出的箭头所表示的顺时针方向的旋转而可被选择性地移动成被电子束路径入射。

如图3的示例性实施例中所示，靶支撑件40支撑靶单元30和其靶区域30a、30b、30c、30d，从而靶区域30a、30b、30c、30d暴露于入射的电子束。在示例性实施例中，靶单元30可被固定在靶支撑件40上。另外，靶支撑件40可由不影响从靶单元30释放的特征X射线的材料(例如，Be、Zr或Al)形成。靶驱动单元(未示出)将各个靶区域30a、30b、30c、30d移动成处于电子束的行进方向的路径上，从而电子束可选择性地与所述多个靶区域30a、30b、30c、30d中的一个碰撞。为此，靶驱动单元移动靶支撑件40，靶单元30固定在靶支撑件40上。在图3中示出的示例性实施例中，靶驱动单元沿顺时针方向60旋转靶单元30。

因此，可选择性地或顺序地释放特征X射线。当靶驱动单元旋转靶支撑件40时，随着靶区域30a、30b、30c、30d中的每个靶区域暴露于电子束，顺序地释放所述多种特征X射线，因此顺序产生并逐一释放多个特征X射线。在可选择的实施例中，当靶驱动单元以摆动方式将臂(未示出)上的靶支撑件40围绕枢转点移动一定角度(例如，90度)时，仅仅释放一种特征X射线。例如，可将靶支撑件40安装在臂上，所述臂围绕枢转点摆动，以按摆动(pendulum motion)方式摆动(swing)通过所述角度。根据将被释放的X射线的种类或类型，靶支撑件40以摆动方式旋转或运动。

如上描述了X射线产生器100的结构。以下，将描述包括X射线产生器100的X射线拍摄设备1000。

图4是根据本发明的示例性实施例的X射线拍摄设备1000的框图。

X射线拍摄设备1000包括X射线产生器100、输入单元200、控制单元300、X射线检测器400、图像数据产生器500、存储器600和输出单元700。

X射线产生器100将X射线释放到如上所述的物体。在示例性实施例中，考虑到X射线将被传输到物体(例如，包括病人的人类对象)的辐射量，X射线以适当的量被释放合适的次数。另外，可根据物体释放不同种类的特征X射线。

输入单元200从用户(例如，医学专家)接收用于X射线拍摄操作的命令。关于用于改变X射线产生器100的X射线发射的方向和位置的命令、用于释放X射线的命令、用于调节参数以改变X射线的光谱的命令、用于使X射线拍摄设备1000或X射线产生器100的主体旋转的命令、从用户输入的命令的信息被传递到控制单元300。控制单元300根据用户的输入命令控制X射线拍摄设备1000中的组件。

X射线检测器400检测已经穿过物体的X射线。X射线检测器400可检测特征X射线。每当X射线产生器100释放X射线时，X射线检测器400检测已经穿过物体并到达X射线检测器400的X射线。X射线检测器400可由多个单元的组合来形成，每个单元感测或另外检测X射线。另外，通过每个单元感测的X射线信号通过所述感测单元被转换成电信号。平板检测器可用作X射线检测器400。图像数据产生器500接收与X射线检测器400检测的X射线对应的电信号。图像数据产生器500产生包括来自接收的电信号的关于物体中的截面的信息的数字数据。产生的数据是关于物体中的截面的数据，因此，被称为截面数据。一旦释放X射线，则产生包括关于物体的截面的信息的单组截面数据。当X射线产生器100在改变其位置的同时释放X射线多次时，产生包括关于物体的不同截面的信息的多组截面数据。当包括邻近的截面的多组截面数据积累时，可获得三维地示出物体的三维体数据。

存储器600包括至少一个存储器装置并存储图像数据产生器500产生的截面数据。另外，存储器600还存储通过图像数据产生器500产生的三维体数据。根据用户的请求，存储器600将存储的截面数据或三维体数据发送到输出单元700。

如上所述，从对象单元30释放的X射线可包括轫致辐射X射线和特征X射线。轫致辐射X射线和特征X射线可具有不同的辐射类型。

图5是示出在电子束与靶单元30碰撞时轫致辐射X射线的空间分布的示图，电子束沿着图5中的箭头指示的方向行进。行进方向在这里也被称为入射方向，入射方向是电子束入射到靶单元30的电子束的方向。参照图5，在电子束行进的方向上或者在与行进方向相反的方向上，轫致辐射X射线的分布极大地减小。然而，特征X射线可以沿恒定方向(例如，与电子束的行进方向平行)分布。因此，当X射线检测器400沿着入射到靶单元30上的电子束的行进方向(例如，沿着图1-2中示出的x轴方向)设置时，特征X射线可被容易地检测，而不受到产生的轫致辐射X射线的干扰。

图6是根据本发明的示例性实施例的X射线检测器400的布置和X射线产生器100的布置之间的关系。

如图6中所示，在电子束发射单元10被设置在X射线检测器400与靶单元30之间的同时，X射线检测器400可具有被定向为面向靶单元30的检测区域。由于轫致辐射X射线的分布在电子束的入射方向和与入射方向相反的方向上极大地减小，入射方向是产生的X射线的行进方向，所以X射线检测器400可容易地检测特征X射线，而不受到所产生的轫致辐射X射线的干扰。在另一实施例中，电子束发射单元10具有产生的X射线穿过的开口，电子束引导单元20具有壳的构造，因此，X射线可行进而没有任何干扰且被X射线检测器400检测。

图7是示出根据本发明的另一示例性实施例的X射线产生器100的布置与X射线检测器400的布置之间的关系的示图。

如图7中所示，在靶单元30设置在X射线检测器400与电子束发射单元10之间的同时，X射线检测器400可具有被定向为面向电子束发射单元10的检测区域。由于轫致辐射X射线的分布在电子束的入射方向上极大地减小，所以以靶单元30在X射线检测器与电子束发射单元10之间的方式设置的X射线检测器400可检测特征X射线，而不受到所产生的轫致辐射X射线的干扰。在可选择的实施例中，由于在从靶单元30释放的特征X射线通过靶单元30的同时，X射线检测器400检测从靶单元30释放的特征X射线，所以电子束发射单元10不一定需要包括开口。

如上所述，X射线检测器400相对于其他X射线组件设置在或布置在特征X射线可被容易地检测而不受所产生的轫致辐射X射线的干扰的区域，因此X射线拍摄设备1000可不包括或不需要用于去除轫致辐射X射线的滤波器，或者可包括用于去除可朝着X射线检测器400引导的任意的轫致辐射X射线的最小的滤波器。另外，由于通过使用特征X射线来分析数据，所以可获得具有高清晰度和高对比度的X射线图像，这是由于来自成像工艺上所产生的轫致辐射X射线的干扰的负面效应被减少和/或消除。

根据本发明的X射线产生器，大量的电子束可被会聚并入射到靶单元30中，因此可产生大量的特征X射线。

另外，由于X射线检测器400在入射方向(即，电子束的行进方向)上沿着X轴与X射线产生器100平行地布置，所以X射线检测器400可容易地检测特征X射线，可极大减少物体不必要地暴露于X射线。

另外，由于在不受到所产生的轫致辐射X射线的干扰的情况下，通过检测特征X射线来获得X射线图像，所以图像的对比度高到足以区分所述材料或者足以执行诊断。此外，通过在最小化来自所产生的轫致辐射X射线对物体的辐射的同时将电子束聚焦和随后产生特征X射线，物体(例如，病人)的暴露于大剂量X射线的量被最小化，以提高患者的X射线拍摄过程的安全性。

可以以硬件、固件来实现根据本发明的上面描述的设备和方法，或者根据本发明的上面描述的设备和方法可以被实现为能存储在诸如CD ROM、RAM、软盘、硬盘或磁光盘中的计算机代码或软件、或者通过网络下载的初始存储在远程记录介质或非易失性机器可读介质上且将存储在本地记录介质上的计算机代码，从而这里描述的方法可以以利用通用计算机或专用处理器、或可编程的或专用的硬件(例如，ASIC或FPGA)存储在记录介质上的这样的软件实现。如本领域将理解的，计算机、处理器、微处理器控制器或可编程硬件包括存储器组件(例如，RAM、ROM、Flash等)，所述存储器组件可存储或接收软件或计算机代码，当软件或计算机代码被计算机、处理器或硬件访问时执行这里描述的处理方法。另外，应当认识，当通用计算机访问这里示出的用于执行进程的代码时，代码的执行将通用计算机转变成用于执行这里示出的进程专用计算机。

虽然已经参照本发明的示例性实施例具体示出并描述了本发明，但是本领域普通技术人员将理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可在这里对形式和细节作出各种修改。

Claims (15)

1.一种X射线产生器，包括：

电子束发射单元，发射电子束；

电子束引导单元，电子束发射单元设置在电子束引导单元中，电子束引导单元用于会聚电子束并使会聚的电子束沿预定方向行进；

靶单元，具有沿电子束引导单元的方向暴露的用于接收会聚的电子束的靶区域，并用于在会聚的电子束与靶区域碰撞时释放X射线。

2.根据权利要求1所述的X射线产生器，其中，靶单元垂直于电子束的行进方向设置。

3.根据权利要求1所述的X射线产生器，其中，电子束引导单元包括：

电子束聚集单元，电子束发射单元设置在电子束聚集单元中，电子束聚集单元用于聚集从电子束发射单元发射的电子束；

电子束会聚单元，用于会聚电子束；

电子束入射单元，用于使会聚的电子束入射到靶单元中。

4.根据权利要求3所述的X射线产生器，其中，电子束聚集单元、电子束会聚单元和电子束入射单元从电子束发射单元侧朝着靶单元侧顺序地布置。

5.根据权利要求3所述的X射线产生器，其中，电子束聚集单元的截面面积大于电子束入射单元的截面面积，或者，

电子束会聚单元的截面面积从电子束聚集单元侧朝着电子束入射单元侧逐渐减小。

6.根据权利要求3所述的X射线产生器，其中，电子束入射单元被设置为朝着靶单元引导会聚的电子束。

7.根据权利要求3所述的X射线产生器，其中，施加到电子束聚集单元的电压、施加到电子束会聚单元的电压和施加到电子束入射单元的电压彼此不同。

8.根据权利要求1所述的X射线产生器，其中，电子束发射单元是形成开口的灯丝。

9.根据权利要求1所述的X射线产生器，其中，靶单元是可旋转的。

10.根据权利要求1所述的X射线产生器，其中，靶单元释放彼此具有不同光谱的多种特征X射线。

11.根据权利要求1所述的X射线产生器，其中，靶单元包括多个靶区域，所述多个靶区域由彼此不同的原子形成，

靶单元还包括：靶支撑件，支撑靶单元，并且靶支撑件是可运动的，从而所述多个靶区域被选择性地定位在电子束的行进方向上。

12.一种X射线拍摄设备，包括：

根据权利要求1所述的X射线产生器；

X射线检测器，用于检测从X射线产生器释放以穿过物体的X射线。

13.根据权利要求12的X射线拍摄设备，其中，X射线检测器设置在与入射到靶单元中的电子束的行进方向相同的线上。

14.根据权利要求12所述的X射线拍摄设备，其中，电子束发射单元设置在靶单元和X射线检测器之间。

15.根据权利要求14所述的X射线拍摄设备，其中，电子束引导单元包括开口。

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