CN103119686B

CN103119686B - 用于透射x射线管的厚标靶

Info

Publication number: CN103119686B
Application number: CN201180041159.2A
Authority: CN
Inventors: 王家琦; 布鲁斯·布莱恩·帕森斯
Original assignee: GAMC BIOTECH DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: GAMC BIOTECH DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2010-08-25
Filing date: 2011-08-23
Publication date: 2016-09-14
Anticipated expiration: 2031-08-23
Also published as: US20120051496A1; WO2012025830A3; WO2012025830A4; DE112011102783B4; US8406378B2; JP2013541803A; JP5901028B2; WO2012025830A2; DE112011102783T5; TW201209847A; CN103119686A

Abstract

本发明提供一种用于透射x射线管的厚标靶。其涉及50微米以及更厚的厚标靶材料在x射线透射管上的使用；涉及可能的标靶材料组成，包含各种元素以及其合金、共晶合金、化合物或金属间化合物；以及涉及利用此类厚标靶透射x射线管的应用。所述标靶中有至少一部分的厚度是50微米或更大。所述标靶可任选地附接到衬底端窗上，所述衬底端窗基本上可透过x射线，或足够厚而无需此种衬底。应用包含产生高百分比的所述厚标靶的单色线发射x射线，以在剂量减少的医疗成像以及其他非破坏性测试应用中使用。

Description

用于透射X射线管的厚标靶

技术领域

本发明涉及一种从透射x射线管产生x射线的改进方法，所述方法显著减少不合意的低能量x射线，同时又相应地增强来自标靶的较高能量特性线发射。尤其涉及使用大于约50微米的厚透射标靶。本发明包含本发明在各种医疗和齿科成像、荧光检查以及非破坏性测试应用中的各种应用。

背景技术

日期注明为2007年2月20日的美国专利7,180,981揭示了靶箔最厚达41微米的端窗x射线管(end window x-ray tube)，所述专利以引用方式全文并入本文中。41微米的标靶材料可以滤除在低能量范围中产生的一些x射线，具体取决于所使用的标靶材料。不过，低能量x射线的产生仍然很多，会造成患者在医疗x射线中经历的剂量仍然过多，或者提供在许多应用中必须被移除的不合意的低能量x射线，这些应用例如使用x射线管进行x射线显微镜检查、x射线荧光或x射线衍射，其中必须将较低x射线移除。

在美国专利7,180,981中，展示了关于透射管中的两个不同标靶厚度的银标靶的数据，其中一个是25微米厚且一个是41微米厚。将关于来自25微米厚的银标靶的频谱的图5A到图5D与关于41微米厚的银标靶的图17a到图17d进行比较，来自25微米标靶的输出通量大大高于来自41微米厚的银标靶的数据。因此，来自现有技术的数据教示了所属领域的技术人员所公认的事实，那就是随着透射标靶厚度增加，较厚的标靶会吸收在电子最初进入标靶时所产生的x射线。因此，41微米厚的银标靶产生的通量大大弱于25微米的标靶产生的通量。尽管来自41微米厚的标靶的数据包含在所述专利中，但是完全没有提到此种标靶可能会面向的市场。从所述数据中清楚知道，25微米厚的银标靶产生优良的频谱数据。

本领域的专家一般都知道大多数x射线是由电子在进入标靶材料中的前几微米内产生的，并且较厚的透射标靶将会使所产生的x射线束的质量降级，这是因为已经产生的x射线在穿过标靶时会被吸收。因此，在市售的x射线管中，透射管的厚度大体上限制在8微米或更薄，其中这些透射管大多数是使用钨标靶。

放在位于法国的OECD核能署处的PENELOPE是广泛用于在电子进入x射线管时模拟电子和光子迁移的通用蒙特卡洛软件工具。受详细模拟检验的实验环境是涉及到具有低初始动能(高达约100kVp)的电子源或者例如撞击到薄箔片上的电子束等特殊几何形态的那些实验环境。对于较大的初始能量或厚的几何形态，电子在实际停下之前所经历的碰撞的平均次数变得非常大，并且详细模拟的效率非常低。因此，在涉及到厚的透射标靶时或者在用于所述撞击电子的加速电压超过100kVp时，PENELOPE不能够提供可靠的模拟。因此，没有可靠的模拟工具可以预测使用厚透射标靶的结果，尤其是在这些标靶可能会使用高于约100kVp的加速电压时。虽然在文献中已经提到了其他的模拟程序包，但是对它们在生成输出频谱时所使用的假设还是一无所知。

在应用物理快报90，183109_2007_中发表的题为“使用碳纳米管场致发射体的透射型显微测焦X射线管(Transmission-type Microfocus X-rayTube Using Carbon Nanotube Field Emitters)的论文中，作者揭示了“......随着标靶材料的厚度增加，在x射线穿过标靶期间x射线的衰减变得很明显。基于计算结果，将Be窗上W的涂层厚度确定为1.1微米以在40keV电子能量下产生最大的x射线强度”。这支持了所属领域的技术人员关于透射标靶应为薄箔片的看法。

x射线有许多的应用，其中低能量x辐射是在产生较高能量的有用x射线的过程中产生的不合意副产品，成像、x射线衍射分析或x射线显微镜检查都需要较高能量。在医疗应用中，低能量x辐射被患者吸收了，但又不能产生出有用的图像，因此成为不合意的额外剂量。

单色x射线(Monochromatic x-ray)通常是使用来自工业上常规使用的来源的x射线产生。不过，用常规的反射和透射x射线管源产生的宽能带x射线的单色分量需要相当多的努力以及费用才能转换成有用的单色x射线。此类单色x射线通常用于晶体衍射以及x射线显微镜检查。当存在大量的低能量x辐射时，产生单色x射线能量的成本增加。

在使用不合意的反射型x射线管的医疗成像应用中，可以通过放在x射线管外部的滤光片来滤除低能量x射线。此类滤光片相应地使低能量x射线比较高能量的有用x射线减少更多，然而，在可获得的焦点大小以及可从射束撞击到的标靶上的点移除的能量的量对标靶造成损害之前可以滤除的x射线的量是有限制的。另外，众所周知的是，对于相同量的管电流和管电压，透射管所产生的总的有用x射线比反射型管所产生的多很多倍。

需要一种方法，所述方法能减少患者经历的剂量，但又不会降低医疗成像x辐射产生的图像的质量或实际上是改进医疗成像x辐射产生的图像的质量。需要一种常规的x射线源，所述x射线源产生大量的特性x辐射以便进一步被转换成高强度的准单色x射线，以用于许多工业和医疗应用。

发明内容

揭示一种端窗、透射型x射线管，所述x射线管包括：排空的管壳体；安置在所述壳体中的端窗阳极，所述阳极具有一个或多个箔片标靶；安置在所述壳体中的阴极，所述阴极发射能量在10kVp到500kVp的电子束，所述电子束沿着射束路径前进，撞击阳极上的一点且产生一束x射线，该束x射线透过端窗离开所述壳体。电源连接到所述阴极，提供可选电子束能量以产生具有厚靶箔的至少一个预选能量特性的一束明亮的x射线。至少一个所述靶箔的厚度大于约50微米且可以厚达200微米或更多。当标靶和端窗使用了相同的材料时，标靶/端窗的总厚度可以高达500微米。

标靶是通过扩散结合、热压或热等静压(hot isostatic pressing)将厚箔片附接到衬底上来形成。所述衬底材料实质上可透过x射线，且选自铍、铝、铜、锂、硼或其合金。

或者，靶箔可由两种或两种以上元素的合金、共晶合金(eutecticalloy)、化合物或金属间化合物制成，所述元素中有至少一种元素能产生有用的特性x射线线发射。x射线标靶所用的材料可含有以下一种元素：钪、铬、锑、钛、铁、镍、钇、钼、铑、钯、钆、铒、镱、铜、镧、锡、铥、钽、钨、铼、铂、金以及铀。

可以通过聚焦机构将电子束聚焦在标靶上方、下方或其上。标靶可附接到不同材料如铍、铝、铜或其合金的端窗上。

使用上述透射管的应用包含使用管来获得齿科CT图像、医疗图像、计算机断层摄影图像、x射线衍射图、C型臂图像、荧光检查图像以及x射线显微镜检查。

上述技术的两个应用是x射线成像以及荧光分析，利用了x射线的准直来指明x射线到待检查物体的路径。

放在端窗旁的单个玻璃毛细管或玻璃毛细管束可用以将输出x射线的一部分引导向所述毛细管或毛细管束以便用在荧光检查以及工业成像应用中。

具有厚靶箔的透射管的另一个应用是通过在线、自动材料装卸设备来检查物体。

附图说明

图1是本发明的透射x射线管的示意性、正面的、横截面表示。

图2是反射型x射线管的示意性、正面的、横截面表示。

图3是三个不同x射线管中的每一者中产生的光子数的图形表示，这三个x射线管中一个是反射型的且两个是标靶配置不同的透射型的。

图4是四个透射管的频谱的图形比较，这些透射管中有三个是属于本发明的。

图5是在与中心线成不同角度处来自单个透射型x射线管的频谱的图形表示，其中所述x射线管具有4微米厚的钽标靶。

图6是在与中心线成不同角度处来自单个透射型x射线的频谱的图形表示，但所述x射线具有2微米厚的钽标靶。

图7是玻璃毛细管的示意性、正面的、横截面表示，所述玻璃毛细管是用以捕获来自本发明的管的光子且将其聚焦在空间中的不同位置。

图8是使用单个毛细管或成束的毛细管对来自本发明的管的x射线的输出进行引导的图示。

图9是本发明的x射线管用以使用自动材料装卸系统对物体执行在线检查的示意性表示。

图10A和图10B是在中心线处以及在与中心线成60度处来自具有25微米厚的钼标靶的透射x射线管的相同数据的两个不同表示。

图11是将来自本发明的x射线管的输出频谱进行比较的图形表示，所述管具有130微米厚的钽标靶且使用了2mm的铝端窗以及1mm的铍端窗。

图12是来自透射管的在中心线处、在10度处、在20度处以及在30度处所获取的一连串频谱，所述透射管具有25微米厚的钽标靶附接到6.35铝端窗上，其中所有频谱都叠置起来。

具体实施方式

敞开式透射管通常用于电子电路的成像以及其他高分辨率应用，且可或者在物体的图像需要高倍增因数(multiplication factor)时用作x射线源。封闭式管密封了真空，而敞开式或“抽气式”管在使用时通常不断地附接有真空泵(vacuum pump)用于抽成真空，以便可以频繁地更换在操作中易于发生故障的管部分。为实现本发明的目的，透射管包含敞开式以及封闭式透射型管，但另有规定时除外。

除非另外指明，否则x射线管的频谱数据是使用具有1mm厚的CdTe传感器以及10密耳的Be滤光片的Amptek型号XR-100来获取的。传感器放置在离x射线管1米处，且具有100μm直径的准直器孔的钨准直器放置在传感器前面。使用各种管电流以及曝露时间，但是比较数据已经被正规化到50微安的管电流以及60秒的集电时间(collection time)。

为实现本发明的目的，电子加速电压的单位是kVp且范围是10kVp到500kVp。还未曾尝试包含超过500kVp的电子加速电压。另外，x射线光子的能量的单位是kev，千电子伏特。

图1中本发明的透射管(项7)包括排空的壳体(项9)，且端窗阳极(项1)安置在壳体末端处并曝露于大气下。x射线靶箔(项2)沉积在端窗阳极上。受电激励的阴极(项3)发射电子，所述电子沿着电子束路径(项4)加速且撞击阳极标靶，从而产生x射线(项8)。电源(项6)连接在阴极与阳极之间，为电子束提供加速力。所产生的x射线透过端窗离开x射线管。端窗材料通常选自以下一项：铍、铝、铜、锂、硼以及其合金，但是也存在所属领域的技术人员所熟知的替代的低端窗材料。端窗材料的厚度可针对特定应用而定制。通常经电偏置的可选聚焦杯(项5)将电子束聚焦到标靶上方、下方或其一点上。标靶表面上的点的最大尺寸被称作焦点大小或点大小。输出x射线含有轫致辐射(或制动辐射)以及标靶材料特有的特性线辐射。现有技术指明标箔的厚度可厚达41微米。在本发明的一个优选实施例中，透射型x射线管利用了大大厚于先前所揭示厚度的靶箔，厚于50微米且厚达200微米。

图2提供用来参考且示意地呈现了包括排空的壳体的反射管，阴极(项12)以及阳极(项14)位于所述壳体中。阳极(项14)包括沉积到衬底上的x射线标靶，所述衬底移除了在x射线撞击阳极时产生的热。电子以所属领域的技术人员已知的任何方式从阴极发出。电源(项6)连接在阴极与阳极之间以提供电场，所述电场使来自阴极的电子沿着电子束路径(项10)加速且撞击阳极(项14)上的一点，从而产生一束x射线(项13)，所述x射线随后透过侧窗(项11)离开所述管。反射管在电子束发生撞击的同一标靶侧截获了所产生的x射线。

图3说明了三个不同x射线管的频谱输出。所有三个管已经被正规化到在临界x射线能量40kev与70kev之间相同数目的光子计数且通过滤光片来进行过滤，这通常用在齿科CT成像市场中，但还是非常类似于包含C型臂仪器的用于医疗成像中的其他应用的管。在C型臂仪器中，x射线源以及图像接收器沿x射线管的中心线的方向处于彼此相向的相对末端处。在患者通常被x射线辐射长时间段的C型臂应用中，本发明的低剂量尤其具有吸引力。项15表示使用钨标靶材料的、在3毫安管电流以及120kVp管电压下操作的反射型x射线管的输出频谱。项17表示在1.2毫安的管电流下操作的、具有25微米厚的钽箔片的现有技术透射型管的输出频谱。项16表示在1.35毫安的管电流下操作的、具有50微米厚的钽箔片的本发明透射型管的输出。正如所料，对于相同的管电流，来自透射型管的计数数目大大高于反射型管的。对在10kev与40kev之间x射线不合意的总剂量的检查展示了，对于具有钨标靶的反射型x射线管来说，在10kev与40kev之间的总光子计数是52,763个。对于具有25微米厚的钽标靶的透射管来说，相同量的总光子计数是在10kev与40kev之间的47,740个，表示了低能量x射线减少了9.5％。检查钽标靶是50微米厚时总计数的量展示了在与反射型管相比时的减少，10kev到40kev的光子能量中的通量减少了21.8％，优于反射型x射线管。对于所有三个管来说，过滤都是相同的。

图4展示了使用本发明的x射线管来获得医疗和齿科图像以及其他非破坏性测试应用的显著优点，所述x射线管使用了25微米厚(项24)、50微米厚(项25)、65微米厚(项26)以及130微米厚(项27)的钽标靶且在120kVp的管电压下操作。所有数据都已经经过正规化。在40kev与70kev之间的总通量已被设为等于具有50微米厚的标靶材料的钽管的所述总通量。实际上，这等效于改变管电流，直到每个管的通量都等于具有50微米厚的标靶的管的通量为止。随着标靶厚度增加，40kev以下的剂量的量因较厚标靶而急剧减少。同时，高能量辐射(从约70kVp到120kVp)并不会实质上增加且在大多数情况下甚至降低。如所属领域的技术人员将显而易见的，这在医疗成像、齿科计算机断层摄影(CT)成像、医疗CT成像以及C型臂成像市场中尤其有用。尽管优选实施例使用钽作为标靶材料，但是也可以使用其他标靶材料，只要它们能按需要为本发明的特定应用提供不同的频谱特性。40kev以下的x辐射的减少将减少某些x射线的量，这些x射线在医疗成像应用中被人体吸收、会造成组织损伤但又不会提高x射线图像的质量。标靶较厚的标靶材料的k线特性能量与k边之间的额外辐射量将随着标靶变厚而大大地提高图像质量。此数据清楚地展示了使用50微米厚且更厚的标靶的优点。

标靶材料/厚度	与中心线所成的角度	计数的总数
			2Ta60kVp50微安	0度	228,673
2Ta60kVp50微安	60度	192,064
			2Ta60kVp50微安	80度	123,670
4Ta60kVp50微安	0度	167，290
			4Ta60kVp50微安	60度	113,417
4Ta60kVp50微安	80度	53,872

表1

图5说明了来自具有4微米厚的钽标靶的透射管的输出通量，其中x射线通量是在中心线处(0度)(项18)、在与中心线成60度处(项19)以及在与中心线成80度处(项20)测量的。在0度处钽标靶的厚度是4微米，在60度处厚度明显增加到80微米，且在80度处增加到20微米以上。图6是来自标靶厚度为2微米的透射管的、在中心线处(项21)、在60度处(项22)以及在80度处(项23)测量到的输出通量的图形表示。表1展示了将厚度为2微米与4微米的钽标靶进行比较的相关x射线通量。两个薄透射标靶的此有限数据支持了以下普遍看法：随着标靶厚度增加，被新增厚度吸收的x射线的量剧增。因此，当所属领域的工程师可以在透射标靶与反射标靶之间进行选择时，他们会小心避免将大于约8微米厚的标靶厚度用于透射标靶。不是仅查看所产生光子的数目，而且还必须检查所述光子的质量。只是观察图5和图6就能清楚看出，处于40kev以及以上的通量之间的差异在与中心线成较高角度处不会实质上减少。在曲线的1线发射部分处通量的吸收在较低能量处明显远高于较高能量处。在大多数实际的医疗成像以及非破坏性x射线管应用中，不需要或不使用1线。

辐射物理学中已受到很多关注的一个领域是关于物质中的电子-光子迁移。PENELOPE是用于模拟电子和光子迁移的现代的通用蒙特卡洛工具，它适用于任意材料且处于宽能量范围中。它放在位于法国的OECD核能署处。PENELOPE对许多实际情况以及技术提供了定量指导，所述实际情况以及技术包含电子和x射线光谱学、电子显微镜检查以及微量分析、生物物理学、剂量测定、医疗诊断以及放射治疗，以及辐射损伤和屏蔽。

受详细模拟检验的实验环境是涉及到具有低初始动能(高达约100kVp)的电子源或者例如撞击到薄箔片上的电子束等特殊几何形态的那些实验环境。对于较大的初始能量或厚的几何形态，电子在实际停下之前所经历的碰撞的平均次数变得非常大，并且详细模拟的效率非常低。因此，甚至用于预测在电子撞击透射标靶时的x射线产生的最尖端模拟软件都无法解决厚标靶或约100kVp以上的高电子能量的问题。

在大卫伯纳德所著且在2002年9月发表在SMTA国际会议录中的题为“关于BGA/CSP X射线检查的X射线管选择准则(X-ray Tube SelectionCriteria for BGA/CSP X-ray Inspection)”的论文中，揭示了“这对于透射标靶来说特别重要，因为需要进行折衷以为商业应用提供良好的x射线通量(即，长的使用期限)，而同时，在x射线穿过(标靶)时不会自吸收过多的x射线”。极为重要的是要清楚标靶越薄，标靶对标靶内部产生的x射线的吸收就越少。

在应用物理快报90，183109_2007_中发表的题为“使用碳纳米管场致发射体的透射型显微测焦X射线管(Transmission-type Microfocus X-rayTube Using Carbon Nanotube Field Emitters)的另一份论文中，作者揭示了，“如果标靶材料的厚度小于入射电子的范围，那么电子可以穿过标靶，只使电子能量的一部分转换成x射线。因此，增加电子能量到x射线能量的转换效率，需要足够厚的标靶材料。然而，随着标靶材料的厚度增加，在x射线穿过标靶期间x射线的衰减变得很明显。这表明了存在能针对给定射束电流产生最大x射线强度的最佳标靶厚度，且所述最佳厚度取决于入射电子能量。使用粒子迁移码_MCNPX来计算随W厚度而变的x射线强度。基于计算结果，将Be窗上W的涂层厚度确定为1.1微米以在40keV电子能量下产生最大的x射线强度”。没有尝试过分析输出x射线的频谱组成(spectral composition)。

在物理研究中的核仪器和方法B264(2007)371-377(NuclearInstruments and Methods in Physics Research B264(2007)371-377)中发表的题为“对于高亮度显微测焦X射线管的X射线标靶参数的优化(Optimization of X-ray target parameters for a high-brightness microfocusX-ray tube)”的又一份论文中，作者在这份论文的图2中做出的结论是，对于管电压为30kVp的透射钨透射标靶来说最佳厚度是在150kVp的管电压下钨从1约1微米增加到8微米。这再次呈现了近来发布的关于为透射型x射线管选择最佳标靶厚度的一般看法。

所属领域的技术人员的一般看法是，随着透射标靶的标靶厚度增加，所产生的x辐射的量减少，因为较厚的标靶材料会吸收在标靶内部产生的x射线，从而减少从标靶的另一侧离开的辐射的量且使x射线管无法使用。没有考虑到的是，所吸收能量的量与光子能量有很大的关系，且在轫致辐射穿过厚标靶时，大量的轫致辐射被转换成有用的特性辐射。可能还有尚未说明的其他现象能在标靶材料变厚时使有用x辐射增加。PENELOPE或任何其他出版的文献都不能提供很多的帮助，因为它们限制于低电子能量和/或薄标靶。

下表2说明了x射线在穿过50微米和100微米厚的钽箔片时被吸收的能量的比率。I/I₀是穿过50微米厚的钽薄片以及100微米厚的钽薄片的x射线光子通量(I)与进入箔片的x射线的量(I₀)相比较的度量。

钽作为厚标靶材料

表2

k边描述了在光子能量刚好高于与光子相互作用的原子的K层电子的结合能时发生的光子的衰减系数的突然增加。衰减突然增加的原因是光子的光电吸收。光电吸收是通过k线x射线的发射来抵消，所述k线x射线在x射线成像以及非破坏性测试应用中非常有用。

为了使此相互作用发生，光子所具有的能量必须多于K层电子的结合能。能量刚好高于电子的结合能的光子因此比能量刚好低于此结合能的光子更有可能被吸收。

在此表格中没有尝试预测额外量的k线和l线x射线，所述k线和l线x射线将会通过吸收能量高于钽的k边和l边的x射线而产生。该表只是根据x射线的输入能量(以kev为单位)以及箔片的厚度对将会穿过一片钽箔片的x辐射量以及将会被吸收的x辐射量进行预测。

这个表展示了一个重要发现，即，在标靶所产生的刚好低于k边的所有能量中，100微米厚的标靶所吸收的不大于35.7％。因此，用以产生x射线的管电流只增加25％便会使相同量的x射线离开50微米厚的靶箔。不过，就连这都是不需要的，因为刚好高于k边的相当大量的被吸收光子可供转换成k-α辐射。

对于元素钽，k边出现在67.46kev的光子能量处。在表2中，“67.46kev高”表示吸收系数刚好高于k边。“67.46kev lo”表示刚好低于k边的x射线能量的吸收。对于50微米厚的钽箔片，从标靶的另一侧出去的x射线能量(I)与进入箔片的x射线能量的量(I₀)相比较的比率展示为80.20％(刚好低于钽的k边)以及37.40％(刚好高于k边)。因此，对于50微米厚的钽标靶，刚好低于k边的能量中有80.20％可以穿过而没有被吸收，且因此提供有用的x射线用于成像以及非破坏性测试应用。然而，能量刚好高于k边的光子中有62.60％被钽箔片吸收。当箔片成为x射线管的标靶时，它在高于k边的x射线能量被吸收时会产生额外的k-α辐射，因此增加了有用x辐射的量。对于100微米厚的钽标靶，所穿过的能量的量是64.30％，但被K层电子吸收的能量的量增加到86％。当用作本发明的标靶时，额外的50微米增加了额外的材料，在所述额外材料中吸收了高能量x射线且产生了有用的k线x射线。

从表2中显而易见的是，100微米厚的标靶具有的主要优点是减少40kev以及更低的x辐射的量以及吸收较高百分比的高于k边的能量。这样提供了双重的优点，即，减少仅用以增加剂量而不会增加x射线管的成像能力的较低能量的x射线，并且吸收穿过较厚标靶材料从而产生额外k-α辐射的较高能量x射线。虽然钽在此处仅用于说明，但是对于每种标靶材料的k边差异，其他标靶元素都表现相同。

值得注意的是，刚好低于k边的被箔片吸收的总撞击能量的量对于50微米厚的箔片仅是19.8％且对于100微米厚的箔片是35.7％。100微米厚的标靶所吸收的高于k边值的能量大大多于50微米厚的标靶所吸收的。用于高于k边的能量的能量吸收机制包含另外产生k-α辐射。100微米厚的标靶与50微米厚的标靶相比，此额外k-α辐射将较高，增加了呈k-α辐射形式的有用x射线。此现象清楚地说明于图4中。随着标靶厚度从25微米厚的钽增加到130微米厚的钽，在55kev与60kev(钽的k_α是56.278kev)之间的x辐射的百分比在标靶变厚时稳定地增加。这可以用额外k-α辐射是由高于k边的能量产生来解释。虽然由标靶吸收的刚好低于k边的x辐射的量较小，但是在使用较厚标靶时，可能会需要额外的管电流来维持x射线应用所需的适当水平的x射线。如果管电流增加，那么要从标靶表面移除的热量也增加。因此，在x辐射的总输出通量的量至关重要的应用中，可能会需要额外的步骤来移除额外管电流产生的热。

为了移除过多的热，透射管可容易地利用将高压流体撞击到端窗的相对侧上这个操作，电子从所述相对侧撞击标靶。透射管特别适合于通过将液体湍流强行施加到端窗的表面上来将热移除。因为可以在极接近于产生热之处将热移除，所以标靶的真空侧上的温升(temperature rise)可以最小化。类似地，众所周知的是，就厚标靶管来说，撞击标靶的电子的热分布在电子进入厚标靶时会扩散开。此热扩散降低了在焦点中电子撞击标靶的点处的温升且可以使用较高的管电流。在本发明的管中，端窗衬底的厚度可以薄至约100微米到250微米，从而允许从标靶上的射束点开始用液体冷却约150微米到450微米来移除电子束所产生的热。因为撞击标靶的热通量可能极高，所以当使用液体冷却剂将热移除时，最大的用途应该是在电子的撞击点附近发生从液体到蒸气的相变。

用于乳房造影术成像的工业标准的x射线管是图2中的反射型x射线管，所述反射型x射线管由钼标靶以及额外的30微米厚的钼滤光片制成，所述钼滤光片位于管真空外部以显著更改反射管频谱的输出且增加来自钼标靶的特性k-α辐射。在滤光片模糊非所欲地增加时，情况确实如此，这是因为滤光片是加在管外部的，通常在离电子与反射标靶发生撞击的板大于15mm处。

在致力于检查透射x射线管在乳房造影术成像市场中使用的过程中，如果使用了透射管，那么滤光片可以是厚标靶的一部分，且因此与反射型管相比，滤光片模糊可以显著减少。根据生产透射管领域中的专家所说，可以将25微米厚的钼标靶作为透射管的标靶。厚的钼标靶将充当自己的滤光片，且滤光片将很接近于产生x射线的点，因此将会提高x射线图像的质量。然而，由于一般的看法是较厚的标靶将对其自己的x射线进行过滤，所以标靶厚度被限制于25微米。制造此种实验管，且对输出频谱进行分析。

图10A展示了以60kVp的管电压在与管的中心线成0度处以及60度处所获取的、25微米的钼x射线管标靶的频谱。叠置图像中的阴影区域是60度处的频谱。因此可易于将这些图进行比较，Amptek分光计的准直器从在中心线处的200微米直径增加到了与中心线成60度处的400微米直径。图10B展示了相同的两个频谱，但阴影区域是在中心线处的频谱。60度处的频谱的质量优于25微米处的频谱质量。低能量的x辐射或剂量更少，且在包含钼的k-α和k-1β能量在内的能带中的x辐射更多。这与现有技术中透射管的标靶材料不宜较厚的普遍看法相反。

在本发明的一个优选实施例中，50微米到55微米厚的钼标靶附接到2mm厚的铍端窗上。将x射线频谱与来自市售乳房造影术x射线管以及具有25微米厚的标靶的图10A和图10B中的x射线管的频谱进行比较。下表展示了每种管的在从3kev到10kev、10kev到16.83kev、16.83kev到20.5kev(所述能带包括钼的k线特性)以及大于20.5kev的能带中的通量的百分比。在中心线处以及在与中心线成45度处测量50微米到55微米厚的标靶的x射线频谱。标靶厚度在与中心线成45度处实际上会再厚40％。

每个能带中能量的百分率

表3

市售管是具有钼标靶以及30微米厚的钼滤光片的反射型管，x射线先穿过所述钼滤光片再对乳房成像。所述管的频谱数据是在中心线处获取的。展示了在中心线处以及在与中心线成60度处的、来自具有25微米厚的钼标靶的管的数据。值得注意的是，对于在30kVp和35kVp下且在与中心线成45度处操作的、本发明的50微米到55微米的钼标靶，低于16.83kev的能量的总通量明显减少了约60％，从而显著减少在用反射管进行常规乳房x射线摄影检测(mammogram)期间患者将会受到的剂量的量。同时，在钼的特性k线能量范围16.83到20.5中的通量的量增加了约50％，这对于乳房的高质量成像至关重要。市售反射型管在16.83与20.5之间的通量(49.50％)与在3kev与16.83kev之间的多余通量(46.3％)的比大大地次于50微米到55微米标靶在与中心线成45度处在管电压为30kVp时的所述比(73.7％在16.83kev与20.5kev之间，且22.05％低于16.83)以及在35kVp下操作的同种管在与中心线成45度处的所述比(75.6％在16.83kev与20.5kev之间，且16.2％低于16.83kev)。这是在比市售管高的电压下操作本发明的管从而对于类似的管电流提供高得多的通量时完成的。

建置并测试标靶材料为钽且标靶厚度为25微米的透射x射线管，所述标靶材料沉积在6.35mm厚的铝端窗上。随着测量角度从管的中心线(0度)改变到与中心线成10度、20度以及30度，在80kVp、90kVp、100kVp、110kVp以及120kVp的每个测试电压下测量的频谱实际上没有差别。这与本领域中的专家的一般看法全部相反。将在30度处穿过38.8的标靶厚度的x射线与在中心线处穿过25微米的标靶厚度的x射线相比较。还在增加了1mm铝的情况下，将在30度处与中心线处的所穿过x射线进行比较。x辐射不会一致地减少，尤其在测量角度从0度改变到30度时，尤其在钽的特性k-α线57.5kev处。图12是在与中心线成0度、10度、20度和30度的角度处在120kVp的管电压下操作的上述管的所有频谱的叠置。尤其值得注意的是，在55kev到60kev的k-α能量范围中的输出通量的曲线实际上是相同的。还要注意的是，在钽的k边处输出通量急剧减少，暗示了进入厚标靶中的较高轫致辐射x射线能量被吸收且至少一些被转换成了特性k线辐射。

表4

表3是对以上述配置获取的频谱数据的汇编。在每个角度处以及每个管电压下的计数总数展示于该表中。除了在与中心线所成的30度内x射线输出很少改变之外，值得注意的还有，在中心线处x射线通量的量在管电压增加2倍时增加了4.2倍，暗示了较高的电压以及较厚的标靶将会产生更多的输出通量。这提供了特别的优点，即，可以通过增加管的加速电压(kVp)来增加总的输出通量，但x射线标靶上的热负荷不会相应地增加。有助于此热负荷减小的另一个现象是标靶越厚，越多负荷扩散，因此电子撞击到标靶时标靶的表面温度就较低。

在本发明的三个不同优选实施例中，本发明的透射x射线管是由50微米、65微米以及130微米厚的钽标靶制成。虽然这个例子使用钽作为标靶材料，但是标靶材料可以是适合用作x射线透射标靶的多种不同材料中的任一种，包含但不限于钪、铬、锡、锑、铜、镧、钛、铁、镍、钇、钼、铑、钯、钆、铒、镱、铥、钽、钨、铼、铂、金和铀，以及其合金、共晶合金、化合物或金属间化合物。当上文列出的一种材料的合金、金属间化合物、共晶合金或化合物用于所述靶箔时，标靶将产生来自至少一种标靶元素的特性x射线线发射。

现有技术一向认为此类厚标靶是次级的，因为它们吸收过多的由撞击电子在标靶内部产生的x辐射。未曾尝试过检查对于特定应用辐射的质量。在本发明中，不只是检查输出x辐射的总量。当检查输出频谱的质量是否适合用在各种应用中时，清楚的是，50微米以及以上的厚标靶在透射管应用于医疗成像方面取得了重大突破，医疗成像包含医疗领域中的C型臂应用、齿科CT应用、上和下人体x射线成像、计算机断层摄影应用。在非破坏性测试(non-destructive testing；NDT)应用中，如电子电路成像、电子芯片成像、荧光分析、x射线显微镜检查、计算机断层摄影成像、x射线衍射以及所属领域的技术人员所熟知的其他应用。

众所周知的是，当电子进入标靶材料的表面时，取决于所述材料的密度，电子的最大穿透深度由撞击电子的能量决定。当电子例如在100kev下撞击钽时，穿透深度是大约8微米，而在150kev下，穿透深度接近16微米。如铬等密度较小的材料的穿透深度在100kev能量下是20微米，且在150kev能量下是37微米。电子的穿透深度以及随后在较深水平面处产生x射线无法充分解释在标靶厚度大于50微米厚时x射线的输出得到改进的原因。

在本发明的一个优选实施例中，利用扩散结合来将厚的靶箔附接到端窗衬底上。扩散结合涉及通常在保护气氛或真空中在高温下在负荷下将预先加工过的组件固持。所使用的负荷通常低于会使母材发生宏观变形(macrodeformation)的负荷，且使用0.5Tm到0.8Tm(其中Tm＝熔点，以K为单位)的温度。受热时间通常是1分钟到60分钟以上。

扩散结合的接合点特别易弯，但又够坚韧，因此能够耐受极端温度。甚至在被接合材料的热膨胀系数失配的情况下，接合点总体上还是可靠的。扩散结合因此特别适合于在高的工作温度下会遭受热冲击的应用，例如电子撞击本发明的标靶的情况。

在本发明的一个实施例中，将端窗材料选为2mm厚的铝。将铝扩散结合或热压到不锈钢框架上，所述框架用以将端窗固持在位且在管的内部与外部大气之间形成真空密封。在本发明的一个实施例中，由130微米厚的钽制成的厚标靶也被扩散结合或热压到铝端窗的真空侧上。图11将两种x射线管的输出频谱进行了比较：钽标靶为130微米厚且铝端窗为2mm厚的、本发明的x射线管的输出频谱(项50)；与端窗是由1mm的铍制成的类似x射线管的输出频谱(项49)。这两种管的总输出已经被正规化到40kev与70kev之间，因此它们是相等的。然而，为了在从40kev到70kev的能带中提供相同x射线强度的x射线，具有铝端窗的管的管电流需要增加大约8％。明显地，铝端窗所提供的剂量与等效铍端窗相比大大减少。在一些医疗应用中，处于低能量的剂量的此减少比操作具有铍端窗的类似管所需的能量增加更至关重要。与放置在反射或透射型的x射线管的大气侧上的滤光片相比，铝滤光片放置在极接近于点大小处显著减少了滤光片模糊。虽然使用了2mm厚的铝端窗来说明此实施例，但是可替换成其他的端窗材料以及厚度以获得类似结果。虽然热压和扩散结合是优选的，但是所属领域的技术人员所熟知的，可替换成将铝附接到x射线管框架和标靶材料上的任何方法。

固相扩散结合也可利用具有低出气率(out-gassing rate)的可延展间层材料来将本发明的靶箔和衬底的金属材料接合起来。所得的结合是无夹杂物的。扩散结合领域中的技术人员所熟知的是，可以使用许多可能间层材料中的任一种。要谨慎选择可延展间层的熔化温度以免超过靶箔材料或衬底材料的熔化温度。

或者，可将靶箔溅射到衬底上，或借助热等静压(Hot Isostatic Pressing；HIP)附接靶箔，在热等静压中使用很高的压力(100Mpa到200Mpa)来将表面附接。HIP结合中的高压实现了表面光洁度，但这不是很重要。可以使用0.8μm RA以及更大的光洁度。

在本发明的一个实施例中，使用聚集透射管来产生焦点大小约0.1微米到3mm的x射线，以用来以荧光检查法测量在待测量的物体中元素的存在以及所述元素的浓度。优选的点大小通常是在3微米与200微米之间。将x射线管的输出准直成一小束x射线，该束x射线撞击待分析的物体，其中只利用该束的一小部分且将x射线荧光集中到物体的受辐照部分上。如果辐射x射线束的位置是已知且变化的，那么所属领域的技术人员所熟知的是，可以制作出展示了相关的一种或多种元素的存在和浓度的图。使用具有厚靶箔的透射管具有优于使用反射管以及使用靶箔厚度较小的透射管的许多优点。在较高的管电压下所产生的激励物体中相关的特定元素所需的确切能量的k-αx辐射的百分比明显高于反射管所产生的。准直器可以位于极接近于x射线点处，与反射管的约20毫米到30毫米相比，通常是在1毫米或2毫米之内，从而显著减少了反射管的x射线束强度的1/r²损失。准直器还用以移除被准直器的壁吸收的有害的高能量x辐射。

在本发明的另一个优选实施例中，提供了由两种或两种以上元素的合金、共晶合金、化合物或金属间化合物制成的单个厚靶箔。众所周知的是，分层标靶材料或使用多个标靶且使电子束选择性地在多个标靶间移动可以产生比单种元素多的含有有用特性线的x射线，但成本会增加。然而，将两种或两种以上的元素混合到单个标靶中会避免此种成本。由此类合金或化合物制成的箔片可易于购买，且以扩散结合、热压或HIP方法将厚箔片附接到端窗上。

替代方案是同时溅射两种元素以直接在端窗上形成厚的靶箔。

所属领域的技术人员所熟知的是，就不同的特性x射线发射线来说，通过连续地改变管电压，可以改变来自包括合金或化合物的每种元素的特性辐射的百分比，从而提供了有用的方式来成像或识别待检查的物体中的特定化合物。

此类厚箔片可以解决在箔片中只使用一种元素所具有的许多问题。低熔点、弱导热性、高反应性材料这些在生产环境中难以管理的方面只是通过将用以提供有用特性辐射的元素与其他元素混合所能解决的许多问题中的少许而已。

使用镧/锡的实例：碘通常在血管造影术、CT成像以及乳房造影术中用作显影剂(imaging agent)。在对患者施与基于碘的显影剂之后，用高百分比的镧K-α(33.440keV)拍摄一张x射线图像且用高百分比的锡k-α(25.270keV)拍摄第二张x射线图像，接着将所述图像相减将会得到碘的清晰图像，其中K-吸收是33.164keV。对焊料中锡含量的类似双重成像可以用同样的两种元素镧和锡来完成，以为焊接操作提供质量控制工具。包括60％镧和40％锡的金属间化合物提供了其中每种材料的量都足以产生两种元素的高强度K线x射线的任何多种可能标靶材料的一个实例。来自每种元素的K-α辐射的量通过改变x射线管电压来进行调整。

在本发明的一个优选实施例中，本发明的透射管耦合到单个毛细管或一束毛细管上，所述毛细管通常是由所属领域的技术人员所熟知的特种玻璃或也可以由任何合适材料制成，用以对由透射型x射线管产生的一部分x射线进行引导并聚焦。图7呈现了耦合到透射型管(项31)的输出的单个毛细管，呈现了透射管的聚焦电子束撞击到标靶(项32)上的焦点。沉积在阳极衬底(项30)上的标靶产生一束x射线(项33)，其中一部分离开端窗并进入单个毛细管(项34)中以便从毛细管的相对端离开。通常，此单个毛细管用以将焦点是约20微米到150微米直径的x射线聚焦成约1微米到10微米的一束极窄x射线，然而，管的点大小以及该束窄的输出x射线的大小决不限制此应用。类似地，可以对标靶材料进行选择以提供效率最高的荧光分析。

图8呈现了一束毛细管，该束毛细管用以聚焦x射线管的点大小以产生更高分辨率的x射线束以便用于衍射、荧光和成像，或提供一束几近平行的x射线以减少物体内部的散射。x射线是在本发明的透射标靶的焦点(项39)处产生。项37说明了一束毛细管可如何接收来自点源的x射线且将其引导成几乎平行的一束x射线。项35和36是个别x射线束在毛细管束内的单个毛细管内部是如何行进的图形表示。项38说明了使用一束毛细管来接收x射线且将其重新聚焦在空间中的第二点处。然而，本发明不限于这两种用途。

虽然因为产生x射线的点被放置在透射管中接近于毛细管进口处而使毛细管内部的透射损失增加，但是这些损失比不上对x射线强度的保持，这是由于在毛细管内部没有实现正常的1/r²损失。使用透射管允许毛细管放置在离端窗厚度很近大约0.075mm到2mm处，从而与来自反射管的x辐射的强度相比，显著地增加离开毛细管的x辐射的强度，在反射管中毛细管的放置最少也被限制在约20mm到30mm。具有厚箔片标靶的透射管的其他优点包含与上述反射管以及薄箔片透射管相比高百分比的特性线发射。

在本发明的一个优选实施例中，本发明的透射型管用以提供x射线，用于对物体进行自动在线检查。将物体馈送到检查台中，进行检查且接着通过材料装卸设备自动移除。图9呈现了一个此种应用。传送带40馈送产品44，所述产品可以在检查期间停下或连续地移动穿过所述台。然而，也可以使用所属领域的技术人员所熟知的任何材料装卸设备。在图9中，使用所属领域的技术人员所熟知的线传感器(line sensor)46来感测图像，且图像处理器45收集一连串线图像且将其转变成物体的图像。电源42向x射线管组合件41提供电力，所述x射线管组合件常规上含有浸在冷却且电隔离的流体中的x射线管。x射线管产生x射线43，用以产生所述产品的x射线图像。虽然此特定表示展示了线图像传感器，但是也可使用所属领域的技术人员所熟知的各种传感器来进行成像或荧光分析或其组合。

如图1和图2中所示，在透射x射线管中产生的x射线的锥角8大大宽于反射管中产生的锥角。反射型x射线管通常放置在离传送带35cm处。本发明的透射型管可以在近达20cm或更近的距离处提供相同的检查范围，具体取决于正在检查的产品的大小，从而减少了所需的x射线通量的量且显著减少x射线标靶上的热负荷。

标靶厚度、标靶材料以及随后的管电压都针对在线应用中使用的传感器做出了最佳选择的透射管的使用可以使临界x射线成像能量处的总x射线通量与反射管的情况相比提高了三到五倍。这被归于以下优点：x射线管放置成更接近于正被成像的物体，从而将总能量的消耗减少十分之一或更多。由于在线检查台的所要求速度，因此未曾广泛地使用小于1mm的点大小。本发明的透射管大大地改善了性能，从而允许使用小于200微米的点大小并得到较高的系统分辨率，但又不会严重降低线速度。

本发明的x射线管可用以提供具有高浓度的k-α发射的x射线。在衍射应用中，首先必须将x射线管所产生的x射线变成单色的。厚标靶产生来自标靶材料的大量的额外k-α辐射，因为在高于标靶材料的k边的x射线中，大量的低能能量被更多地吸收。所述被吸收的能量用以在标靶内部产生更多的k-α。在衍射中，通常将铜选为标靶材料。通过将铜端窗与铜标靶组合起来，整个端窗都变成了标靶。大于300微米或400微米的厚度与完全高于两倍k-α(以kev为单位)的管电压(以kVp为单位)提供了极好的准单色k-α辐射源。虽然铜提供了可用于x射线衍射的此种管，但是其他的端窗/标靶组合元素在其他应用中也有所使用。在此类应用中，端窗/标靶的厚度应最大约500微米。最小厚度也应厚到足以维持x射线管内部与外部大气之间的真空。端窗/标靶可通过所属领域的技术人员所熟知的方式附接到x射线管的框架上。

X射线显微镜通常是通过将菲涅耳波带片(Fresnel zone plate)放置在物体与成像传感器之间来制成。准单色x射线撞击到物体x射线上，穿过所述物体且接着被聚焦成极小的图像点，从而在物体中提供大约几十纳米的细节分辨率。对于此种x射线显微镜，在短时间内需要大量的单色x射线以提供清晰的图像。此类显微镜通常见于同步加速器中心(synchrotroncenter)处，所述同步加速器中心可产生极高质量的单色x射线。然而，对于商业应用来说，本发明的x射线管可以提供很大量的准单色x射线以供被菲涅耳波带片聚焦成经济上切实可行的高分辨率图像。

Claims

1.一种透射x射线管，包括：排空的壳体；安置在所述壳体中的端窗的阳极，所述阳极包括厚标靶，所述厚标靶有至少一个箔片；安置在所述壳体中的阴极，所述阴极发射电子束，所述电子束在所述壳体中沿着射束路径前进，以撞击所述阳极上的一点，从而产生一束x射线，该束x射线透过所述端窗离开所述壳体；连接到所述阴极的电源，所述电源提供选定的电子束能量以及束电流以产生具有所述厚标靶的至少一个预选能量特性的一束明亮的x射线，

其中所述至少一个箔片的厚度是130微米到200微米。

2.根据权利要求1所述的透射x射线管，其中，所述x射线管的电子加速电压是在10kVp与500kVp之间。

3.根据权利要求1所述的透射x射线管，其中，所述厚标靶与所述端窗是由厚至500微米的单一材料制成。

4.根据权利要求1所述的透射x射线管，其中，所述厚标靶借助扩散结合而附接到端窗衬底上。

5.根据权利要求1所述的透射x射线管，其中，所述厚标靶借助热压或热等静压而附接到所述端窗衬底上。

6.根据权利要求1所述的透射x射线管，其中所述厚标靶沉积在实质上可透过x射线的衬底材料上，所述材料选自铍、铝、铜、锂、硼以及其合金。

7.根据权利要求1所述的透射x射线管，其中，所述电子束通过聚焦透镜而聚焦在所述厚标靶上方、下方或其上。

8.一种用于x射线荧光检查的方法，包括(a)提供根据权利要求1所述的透射x射线管，以及(b)使所述x射线管产生用在x射线荧光检查中的所产生x射线源。

9.一种用于获得齿科计算机断层摄影图像的方法，包括(a)提供根据权利要求1所述的透射x射线管，以及(b)使所述x射线管产生x射线以获得所述齿科图像。

10.一种用于获得医疗图像的方法，包括(a)提供根据权利要求1所述的透射x射线管，以及(b)使所述x射线管产生用以获得所述医疗图像的所产生x射线源。

11.一种用于通过计算机断层摄影产生图像的方法，包括(a)提供根据权利要求1所述的透射x射线管，以及(b)使所述x射线管产生所产生x射线源，所述x射线用于通过计算机断层摄影来产生图像。

12.一种设备，所述设备包括根据权利要求1所述的透射x射线管，以及C型臂，所述C型臂具有在相对末端处以沿着x射线射束轴彼此相向的x射线源以及图像接收器。

13.一种用于x射线衍射的方法，(a)提供根据权利要求1所述的透射x射线管，以及(b)使所述x射线管产生占大部分的特性线x射线。

14.一种设备，所述设备包括根据权利要求1所述的透射x射线管，以提供用在x射线显微镜中的高浓度单色x射线的源。

15.根据权利要求1所述的透射x射线管，其中，所述至少一个箔片所用的材料含有以下至少一种元素：钪、铬、锡、锑、钛、铁、铜、镍、钇、钼、铑、镧、钯、钆、铒、镱、铥、钽、钨、铼、铂、金以及铀。

16.根据权利要求15所述的透射x射线管，其中，制造所述厚箔片的材料包含至少一种所述元素的合金、共晶合金、化合物或金属间化合物，以产生来自所述元素的有用特性x射线线发射。

17.一种用在x射线荧光检查中的透射x射线管，包括：

排空的壳体，所述壳体是在排空之后密封的或是不断地排空；

安置在所述壳体中的端窗的阳极，所述阳极包括有至少一个厚箔片附接到衬底上的标靶，所述衬底包括实质上可透过x射线的所述端窗；

所述厚箔片的厚度是在130微米与200微米之间，或其中所述标靶与所述端窗是由厚至500微米的单一材料制成；

安置在所述壳体中的阴极，所述阴极发射电子束，所述电子束在所述壳体中沿着射束路径前进，以撞击所述阳极上的一点，从而产生一x射线束，该x射线束透过所述端窗离开所述壳体；

连接到所述阴极以及阳极的电源，提供在10kVp与500kVp之间的加速电压的可选电子束能量以及可选电子束电流以产生所述x射线束；

其中所述电子束通过聚焦透镜而聚焦在所述标靶上方、下方或其上；

其中使用准直将输出的x射线引导到正被测量的物体上的位置。

18.一种透射x射线管，包括：

排空的壳体，所述壳体是在排空之后密封的或是连续地排空；

其中所述厚箔片的厚度是在130微米与200微米之间，或其中所述标靶与所述端窗是由厚至500微米的单一材料制成；

其中一个毛细管或一束毛细管放置在所述端窗附近以收集从所述端窗离开的所述x射线束的至少一部分且引导x射线使之从所述毛细管或所述一束毛细管的另一端离开。

19.一种用于在线检查物体的设备，包括：

透射x射线管，所述透射x射线管具有聚焦的电子束，所述电子束在安置于此种管内部的标靶的厚箔片上提供了焦点，从而产生一x射线束，该x射线束透过所述管的端窗从所述管离开，形成了x射线锥体；

连接到所述x射线管的电源，提供在10kVp与500kVp之间的加速电压的可选电子束能量以及可选电子束电流以产生所述x射线束；

对所述管以及待检查的物体进行的定位，使得待检查的物体放置在所述x射线锥体内部以便被此类x射线照射到；

自动材料装卸设备，用以将所述物体引入到所述x射线锥体中以进行检查且在检查完成之后将其移除；

至少一个传感器，所述传感器放置在适当位置中以对特定x射线进行感测，所述x射线是从被来自所述透射管的x射线照射的所述物体离开的。