CN103765548A - 多能量x射线辐射的生成 - Google Patents

Abstract

本发明涉及多能量X射线辐射的生成。为了提供具有增加的切换频率的多能量X射线辐射，X射线管的旋转阳极（10）被提供有阳极体（12）、圆形焦轨（14）和旋转轴（16）。所述焦轨被提供在所述阳极体上并且包括至少一个第一焦轨部分（18）和至少一个第二焦轨部分（20）。过渡部分（22）被提供于所述至少一个第一焦轨部分与所述至少一个第二焦轨部分之间。所述至少一个第一焦轨部分向所述X射线管的X射线辐射投影方向（24）倾斜。所述至少一个第二焦轨部分在横向于所述径向方向的方向（26）被划分，并且包括初级子部分（28）和次级子部分（30），所述初级子部分（28）向所述X射线辐射投影方向倾斜，所述次级子部分（30）比所述初级子部分更少地面向所述X射线辐射投影方向。所述过渡部分被提供为使得在所述过渡部分的表面生成的X射线辐射的方向不同于所述X射线辐射投影方向。

Description

多能量X射线辐射的生成

技术领域

本发明涉及多能量X射线辐射的生成。本发明尤其涉及旋转阳极、用于生成多能量X射线辐射的X射线管、用于X射线成像的系统、用于生成多能量X射线辐射的方法、以及计算机程序单元和计算机可读介质。

背景技术

多能量X射线辐射被用于，例如，医学成像中的双能量图像采集中。例如，通过施加第一管电压提供第一X射线辐射特性，以及通过施加第二管电压提供X射线辐射的第二特性。进一步地，可以将可移动滤波器放在所述X射线管前方，用于对所述X射线束进行滤波或者不对所述X射线束进行滤波，以生成双能量X射线辐射。为了改进分辨率以及因此改进图像质量，使用较快的切换。然而，较快的切换对于可移动滤波器而言意味着增加的机械负载。WO 2008/072175 A1描述一种了X射线源，其生成具有连续变化的能谱的X辐射，其中提供了旋转滤光盘。

发明内容

因此，存在着对于提供具有改进的切换频率的多谱X射线辐射的需要。

本发明的目标通过独立权利要求的主题得以解决，其中，从属权利要求中并入了另外的实施例。

应认识到，下面描述的本发明的各方面也适用于所述旋转阳极、用于生成多能量X射线辐射的X射线管、用于X射线成像的系统，用于生成多能量X射线辐射的方法，以及计算机程序单元和计算机可读介质。

根据本发明的第一方面，提供一种用于X射线管的旋转阳极，包括阳极体、圆形焦轨和旋转轴。所述焦轨被提供于所述阳极体上，并且包括至少一个第一焦轨部分和至少一个第二焦轨部分。进一步地，过渡部分被提供于所述至少一个第一焦轨部分与第二焦轨部分之间。所述至少一个第一焦轨部分向所述X射线管的X射线辐射投影方向倾斜。所述至少一个第二焦轨部分在横向于所述径向方向的方向被划分，并且包括初级子部分和次级子部分，所述初级子部分向所述X射线辐射投影方向倾斜，所述次级子部分比所述初级子部分更少地面向所述X射线辐射投影方向。所述过渡部分被提供为使得在所述过渡部分的表面生成的X射线辐射的方向不同于所述X射线辐射投影方向。

术语“X射线辐射投影方向”指生成的X射线辐射中指向探测器的部分。术语“X射线辐射投影方向”可以指X射线束的假想中心线，即指所述X射线束的主方向。所述X射线辐射投影方向的所述主方向指向所述探测器的中心。

根据本发明的示范性实施例，所述X射线辐射投影方向垂直于所述旋转轴。所述至少一个第一焦轨部分倾斜为使得其不面向（face away from）所述旋转轴。所述初级子部分倾斜为使得其不面向所述旋转轴。所述次级子部分倾斜为使得其面向所述旋转轴。所述过渡部分面向所述旋转轴或平行于所述旋转轴，并且被布置为使得所述表面在所述X射线辐射投影方向被屏蔽。

术语所述X射线束“垂直于所述旋转轴”指所述束的假想中心线，并且也包括不是90度而是更小或更大角度的方向，例如大致30度至150度的角度范围。

根据另外的示范性实施例，所述过渡部分被提供有邻近所述第一焦轨部分和所述第二焦轨部分的侧边缘，其中，所述侧边缘在远离所述旋转轴的方向渐缩。

根据本发明另外的示范性实施例，具有至少一个X射线滤波器段的X射线滤波器被提供于所述至少一个第二焦轨部分的所述初级子部分外侧，所述滤波器段被附接到所述阳极。

根据另外的示范性实施例，所述滤波器在其周向延伸上具有变化的X射线滤波器特性。

根据本发明的第二个方面，提供一种用于生成多能量X射线辐射的X射线管，包括阴极、阳极和壳体。可以从所述阴极向所述阳极发射电子束。所述阴极和所述阳极被布置在所述壳体内部。在所述壳体中提供X射线窗口。所述阳极是根据上述方法和示范性实施例之一提供的。

根据本发明的第三方面，提供一种用于X射线成像的系统，包括X射线源、X射线探测器，和控制单元。所述X射线源包括根据本发明的上述方面的X射线管。

根据本发明的第四方面，提供一种用于生成多能量X射线辐射的方法，包括以下步骤：

a）将电子束提供到旋转阳极的第一焦轨部分；该第一焦轨部分向所述X射线管的X射线辐射投影方向倾斜；

b）生成具有第一X射线特性的第一X射线束；

c）将电子束提供到所述第一焦轨部分与第二焦轨部分之间的过渡部分，该过渡部分被提供为使得在所述过渡部分的表面生成的X射线辐射的方向不同于所述X射线辐射投影方向；

d）将所述电子束提供到所述旋转阳极的所述第二焦轨部分；该第二焦轨部分在横向于所述径向方向的方向被划分，并且包括初级子部分和次级子部分，所述初级子部分向所述X射线辐射投影方向倾斜，所述次级子部分比所述初级子部分更少地面向所述X射线辐射投影方向；并且

e）生成具有第二X射线特性的第二X射线束。

根据本发明的示范性实施例，所述第二X射线束被提供在所述初级子部分外侧的X射线滤波器所滤波，该滤波器段附接到所述阳极。

根据另外的示范性实施例，利用比撞击在所述第一焦轨部分上的电子束更高的管电压，生成撞击在所述第二焦轨部分上的所述电子束。

根据本发明的一方面，所述焦轨被提供有不同的几何形状，使得所述电子束的不同部分生成X射线辐射的不同子部分。通过将所述次级子部分提供为使得它们较少地面向所述X射线辐射投影方向，在这些次级子部分生成的所述X射线辐射向着不同于所述X射线辐射投影方向的方向辐射。换言之，所生成的X射线的至少部分不被提供为用于例如X射线成像目的。

根据另一方面，所述过渡部分提供两种能量之间改进的过渡，即缩短的过渡。通过将焦斑的“内部”放在边缘之后，实质上缩短了所述焦斑，这也意指部分射束丢弃（partial beam dump），其中X射线部分地未被使用，只要所述阳极上的滤波器以非常近的距离使其通过，该状态也可以被称做滤波器“启用”。通过将所述“内部”置于所述射束丢弃部，在径向方向缩短了所述焦斑，并且缩短了过渡期，其中仅探测器元件的子集会被经滤波的X射线束照射，并且所述探测器元件的其他子集会被经较少滤波的X射线束照射。除了缩短所述过渡期以外，在过渡期间所使用的X射线束被完全消除（blanked out）：在所述过渡期间，整个电子束被丢弃（dumped），并且不被用于在所述X射线辐射投影方向生成X射线辐射。接下来，所述电子束击中在邻近的滤波器元件的所述边缘之间的所述第一焦轨部分，在该状态中，来自所述第一焦轨部分的所有辐射均被使用，即滤波器“关闭”。

根据另外的方面，也提供第三或更多的焦轨部分，其被提供有不同的X射线辐射生成特性。根据再另外的方面，供应不同的电压。所述电压可以在一种类型的焦轨部分之间和/或在不同类型的焦轨部分之间相异。

参考后文描述的实施例，本发明的这些以及其他方面将变得显而易见并将得以阐明。

附图说明

下面将参考以下附图描述本发明的示范性实施例。

图1以平面视图示意性示出了根据本发明的旋转阳极的第一实施例。

图2A至图2C在沿不同的线所取的截面图中示出了根据本发明的旋转阳极的另外的示范性实施例。

图3A和图3B在横截面中示出了根据本发明的旋转阳极的另外的示范性实施例。

图4A和图4B示出了图3的所述阳极的平面视图。

图5A和图5B以透视图示出了根据本发明的旋转阳极的另外的示范性实施例。

图6示出了根据本发明的旋转阳极的另外的范例的平面视图。

图7示出了图6的旋转阳极的透视图。

图8示出了根据本发明的旋转阳极的另外的示范性实施例的焦斑轨的拉直视图。

图9示出了根据本发明的焦斑轨的另外的范例的截面。

图10示出了根据本发明的旋转阳极的另外的示范性实施例。

图11示出了根据本发明的旋转阳极的另外的范例。

图12示出了本发明的另外的范例的时序方面。

图13示出了根据本发明的另外的示范性实施例的光谱和光子通量。

图14以平面视图示出了根据本发明的旋转阳极的另外的范例。

图15以截面视图和平面视图示出了根据本发明的旋转阳极的另外的示范性实施例。

图16和图17示出了图15的范例的另外的方面。

图18示出了根据本发明的旋转阳极的另外的范例。

图19示出了根据本发明的旋转阳极的另外的示范性实施例。

图20示出了根据本发明的X射线管的示范性实施例。

图21示出了根据本发明的用于X射线成像的系统的示范性实施例。

图22示出了根据本发明的用于生成多能量X射线辐射的方法的示范性实施例的基本方法步骤。

图23和图24示出了根据本发明的方法的另外的范例。

具体实施方式

图1示出了用于X射线管的旋转阳极，包括阳极体12、圆形焦轨14以及仅用十字标记指示的旋转轴16。

所述焦轨提供在所述阳极体上，并且包括至少一个第一焦轨部分18和至少一个第二焦轨部分20。进一步地，在至少一个第一焦轨部分18与第二焦轨部分20之间提供过渡部分22。

图2A示出了通过第一焦轨部分18的截面；图2B示出了通过第二焦轨部分20的截面；并且图2C示出了通过过渡部分22中的一个的截面。

第一焦轨部分18向X射线辐射投影方向倾斜，在图2中用虚线箭头24指示。

第二焦轨部分20在横向于所述径向方向的方向（如在图1中用线26指示的）被划分，并且包括初级子部分28，其向X射线辐射投影方向24倾斜；和次级子部分30，其比初级子部分28更少地面向X射线辐射投影方向24。如在图2B中所示，次级子部分30相比X射线辐射投影方向24，更多地面向相反方向。要指出，也可以在不同的布置中提供所述次级子部分，只要得到的X射线辐射不被投影在X射线辐射投影方向24。

所述过渡部分被提供为使得在所述过渡部分的表面生成的X射线辐射的方向不同于所述X射线辐射投影方向。

参考图2C，要指出，用虚线箭头32指示的撞击在过渡部分22上的电子束会生成具有与X射线辐射投影方向24相比不同方向的X射线辐射。

可以将过渡部分22提供为射束丢弃部34，如在图2C中所示。

也可以将过渡部分22提供为不面向X射线辐射投影方向24的斜面，从而生成的X射线辐射不会被辐射在投影方向24。

要指出，X射线辐射投影方向24指一范围的方向，例如指扇形或锥形X射线束。

所述过渡部分被提供为使得在所述过渡部分的表面生成的X射线辐射不对被用于投影的X射线辐射有贡献。

例如，从所述过渡部分的所述表面到X射线窗口（在图1或图2中未进一步示出）或X射线口的视线被所述阳极的X射线不透明材料、或X射线衰减材料、或X射线吸收材料阻挡。

所述X射线辐射投影方向可以包括一片所用的X射线辐射，或一片有效X射线辐射。

当然，X射线辐射是在各种方向的焦斑处生成的。然而，术语“X射线”或“X射线辐射束”在该语境中是指辐射通过壳体中的X射线窗口或X射线管的罩的X射线，例如，向探测器辐射的X射线。

还要指出，代替旋转阳极，可以提供例如在前后方向轴转或滑动移动的移动阳极。

代替可移动阳极，可以提供X射线束的偏转，使得不同的焦轨部分被电子束依次地，或连续地击中。

本发明的一方面是提供不同形状的焦轨，使得由于所述不同形状，X射线束的不同部分得以生成并因此向径向方向24辐射。

根据另外的示范性实施例（未进一步详细示出），所述X射线辐射投影方向垂直于旋转轴16。至少一个第一焦轨部分18倾斜为使得其不面向所述旋转轴。初级子部分28倾斜为使得其不面向旋转轴16，其中，次级子部分30倾斜为面向所述旋转轴。过渡部分22面向旋转轴16或平行于所述旋转轴，并且被布置为使得所述表面屏蔽开X射线辐射投影方向24。

所述过渡部分可以被提供为阳极表面的至少部分凹陷，该凹陷包括至少在所述X射线辐射投影方向的侧壁。这在图2C中得以指示，其中将过渡部分22提供为在右侧上具有侧壁部分38的凹陷36，屏蔽X射线辐射并且因而防止它们在X射线辐射投影方向24中的投影。

还要指出，代替如图1中所示的仅一个焦轨部分18和仅一个第二焦轨部分20，还可以以交替方式提供多个第一焦轨部分18和第二焦轨部分20，其中过渡部分22提供在第一焦轨部分18与邻近的第二焦轨部分20之间。

所述至少一个第一焦轨部分可以被提供为生成第一有用X射线束，其被用于创建X射线图像。所述至少一个第二焦轨部分被提供为生成第二有用X射线束。所述第二有用X射线束的强度较小，这是因为被用于创建X射线图像的焦斑的有用部分的减小的尺寸以及所述焦斑的所述有用部分位于其上的所述焦轨减小的径向尺寸，同时所述X射线的未使用部分出现自所述焦斑中位于至少一个第二焦轨部分20的所述次级子部分上的未使用部分，该未使用部分不面向所述旋转轴。

第二焦轨部分20可以在基本上垂直于所述径向方向的方向被划分，如在图1中所示的。第二焦轨部分20也可以以与垂直于所述径向方向的方向成角的方式，在一方向中被划分。

过渡部分22可以被提供有邻近第一焦轨部分18和第二焦轨部分20的侧边缘40，其中所述侧边缘在远离旋转轴16的方向渐缩。

要指出，也结合图1示出了渐缩的侧边缘40，然而，过渡部分22也可以被提供有不同形状的侧边缘40。

所述渐缩的侧部分可以相对于所述径向方向倾斜。可以相对于所述径向方向或旋转轴，对称地提供所述渐缩的侧部分。例如，所述过渡部分具有基本上为三角形的形状（参见例如图6）。

如图3中所示，X射线滤波器42可以在至少一个第二焦轨部分20的初级子部分28外侧提供有至少一个X射线滤波器段44，该滤波器段44附接到阳极体12。如图3A中所示，旋转开所述滤波器，即所述滤波器不在所述束中，并且所述焦斑的全部产生使用的X射线。从而，所述焦斑具有细长形状。可以将所述电子束提供在滤波器段之间的高台上。如图3B中所示，所述滤波器在所述射束中，并且所述焦斑中仅部分产生使用的X射线，从而缩短所述光学焦斑。用双箭头43指示所述光学焦斑长度。

如图3A中所示，第一焦轨部分18被用于生成第一X射线束46，其未经滤波地离开所述阳极。第二焦轨部分20的初级子部分28被用于生成第二X射线束48，然后被X射线滤波器段44滤波。因而，第二X射线束48作为经滤波的第二X射线束48’离开所述阳极。

要指出，图3中未进一步示出用于生成所述X射线辐射所需的电子束。

还要指出，第二焦轨部分20的次级子部分30不对X射线束48有贡献。

为了更好理解，图3A也用虚线50示出邻近的第二焦轨部分20的形状。以类似的方式，图3B以其外部形状52示出邻近的第一焦轨部分18。

所述滤波器可以包括具有不同X射线滤波器特性的若干滤波器段44。所述滤波器可以包括具有相等滤波器特性的若干相等X射线滤波器段（未进一步示出）。

例如，在多个第二焦轨部分的情况中，可以提供相应数目的滤波器段44。

图4A示出了具有一个滤波器段44的阳极10的俯视图，作为范例。进一步地，用附图标记54指示源自撞击第一焦轨部分18的电子束的有效焦斑。进一步地，也指示作为未经滤波的X射线束的得到的X射线束46。

第一箭头56指示阳极10的旋转方向，并且第二箭头58指示因所述阳极的旋转造成的滤波器段44的预期移动。

在旋转时，滤波器段44被带入在所述焦斑位置前方的位置，该位置为初级子部分28，其被使用附图标记60指示为有效焦斑。进一步地，第一图样指示未经滤波的X射线束48，并且第二图样指示经过滤波器段44之后的经滤波的X射线束48’。

各自的最小化图62示于图4A和图4B各自的俯视图下方，指示得到的被用于X射线图像投影的X射线束的X射线辐射特性。

图5A和图5B以透视图示出了旋转阳极10。圆形箭头64指示所述阳极的旋转，并且另外的箭头66指示滤波器段44的移动，在图5中作为范例将滤波器段44示为两个滤波器段。进一步地，粗实线68指示撞击（用附图标记70指示的）各自的焦斑的电子束。

进一步地，框72指示X射线口或X射线窗口。

如可见，滤波器段44安装在旋转阳极10上。

图5A中示出的另外一方面为，在阳极10的外周面上提供同步标记74。

要指出，所述同步标记并非图5A中所示其他特征的主要部分，并且所述同步标记也可以被用于上文所述和下文所述的其他示范性实施例。

在阳极盘10的旋转时，图5A的左滤波器段44被带入焦斑70前方的位置，使得在焦斑70生成的向X射线口72发出的X射线辐射现在在离开X射线口72之前穿过滤波器段44，用于投影目的。

根据另外的范例，未进一步示出，所述电子束击中第二焦轨部分20时被提供到所述焦斑的所述电子束可以被提供有140kV的管电压。根据另外的范例，被应用到第一焦轨部分18的各自的电子束可以被提供有更低的管电压，例如80kV或小于80kV，例如40kV或甚至20kV。

图6示出了根据本发明的阳极的另外的范例的俯视图。例如出于安装到旋转杆的目的，将阳极10示为例如在所述阳极的中心具有开口74。进一步地，所述阳极被提供有上文提及的圆形焦轨，包括两个第一焦轨部分18和两个第二焦轨部分20。也如所指示的，第二焦轨部分20每个均包括上文提及的初级子部分28和次级子部分30。

进一步地，在第一焦轨部分18与第二焦轨部分20之间，提供过渡部分22，其由于两个第一焦轨部分18和两个第二焦轨部分20，而被提供为四个过渡部分22。如可见的，过渡部分22每个均被提供为三角形形状76。

阳极10还包括两个滤波器段44，其每个均在各自的第二焦轨部分20的整个长度上延伸。

图7示出了图6的阳极的透视图。

用第一图样77指示所述焦轨中对被用于投影目的的X射线辐射有贡献的那些表面部分，并且用第二图样78示出所述焦轨中不对所述X射线辐射有贡献的那些部分。

因此，次级子部分30，以及过渡部分22充当射束丢弃部。进一步地，各自的视图也图示被提供为滤波器环形段的滤波器段44。

图8以平面视图示出了根据本发明的阳极盘的一段，其中出于简要原因，将所述平面视图示为拉直图，如用解释图标80示意性指示地。

在从左向右观看时，图8示出第一个第二焦轨部分20，继之以第一过渡部分22、第一焦轨部分18、第二过渡部分22，及另一第二焦轨部分20，即第二个第二焦轨部分20。进一步地，箭头82指示阳极半径的方向，即所述旋转阳极的中心在图8之上，由此在图8的下面部分形成所述阳极的外边缘84。

第一虚线86指示电子束在所述阳极上的相对行进路径，由此形成圆形焦轨14。用线88指示上文提及的所述第二焦轨部分到初级子部分28和次级子部分30的划分。

以用第一图样填充的第一框90指示得到的有效焦斑。用于第一虚线框92指示所述焦斑中未使用的部分，这是由于该部分提供在次级子部分30上。

用第一扇形94指示得到的X射线束。进一步地，第一滤波器段44被示为与第二焦轨部分20中的第一个相关，并且另外的滤波器段44被示为与第二焦轨部分20中的第二个相关。然而，在图8中未进一步指示对X射线束94的滤波。

在所述阳极的旋转时，所述焦斑位于第一过渡部分22之上，得到未使用的焦斑，如用第二虚线框96所指示的。当然，在该焦斑位置没有生成X射线束。

在进一步的旋转移动时，所述焦斑位置被定位于第一焦轨部分20上，得到比在第二焦轨部分20上的位置中有效的焦斑更大的有效焦斑。用第二框98指示第一焦轨部分18上的所述有效焦斑。这导致用第二扇形100指示的第二X射线束。要指出，得自第二焦轨部分20的第一X射线束94和得自第一焦轨部分18的第二X射线束100具有不同的X射线特性。

进一步地，第一双箭头102指示所述焦斑的长度，并且第二双箭头104指示所述焦斑的宽度。以下等式适用：

因此，根据本发明，有可能缩短针对高kV应用的焦斑。进一步地，焦斑内边缘到所述滤波器的距离被最小化，以缩短过渡时间。用第三双箭头106指示所述距离。

阳极旋转被用于不同焦轨部分之间的相对移动。

针对低kV的焦斑可以大于针对高kV的焦斑。

因此，在低kV得到高光子通量。

进一步地，过渡部分22提供对所述电子束中非必要部分的丢弃，这被用于缩短焦斑和过渡时间。

例如，不需要网格开关（grid switch）。

图9也是在拉直图中示出了焦斑轨的另外的范例。

在从左向右观看时，阳极10具有圆形焦轨14，圆形焦轨14具有第一个第二焦轨部分20、继之以第一过渡部分22、第一焦轨部分18、第二过渡部分22以及第二个第二焦轨部分20。

第一虚线108指示所述焦斑的中心线。第二虚线110指示所述阳极上的电子束的路径，生成X射线。

针对每个焦斑位置，示出矩形框112。框112取决于各自的位置，也指示所述电子束中被用于X射线辐射的生成的部分（如用第一图样114指示），和/或所述电子束中不被用于X射线辐射的生成的部分（如用第二图样116指示）。换言之，第二图样116指示所述电子束的被丢弃部分，并且第一图样114指示所述电子束的X射线生成部分。

进一步地，在各自的第二焦轨部分20处指示滤波器段44。

如用另外的虚线118指示的，射束丢弃部的边缘，即过渡部分22的边缘，平行于在第二焦轨部分20处生成的扇形束的外边缘。

要指出，用附图标记120指示的X射线扇形束被划分成上部122和下部124，上部122指示未被滤波的部分，下部124指示因通过滤波器段44而被滤波的部分。

参考上文提及的虚线110，指示所述电子束的路径，提到在第一焦轨部分18的区中，指示在高电压的改变和到滤波器关闭状态的转变期间的向外偏转。

所述过渡部分的三角形部分（所述射束丢弃部）的边缘平行于所述扇形束的外边缘。这样，在所述射束丢弃部的“外观”上，所述X射线束将总是覆盖整个扇形角和探测器，并且将不发生被所述滤波器部分遮蔽。在过渡期间X射线流将渐增、相应地降低。

图10示出了通过第二焦轨部分20的示意性截面，以及下面的俯视图。虚线箭头126指示击中滤波器的散射电子。由于所述滤波器在所述束中，并由于仅有部分的所述焦斑产生使用的X射线，因此导致变短的光学焦斑，所述滤波器上的功率密度针对各自的位置得以减小。在旋转阳极10的俯视图旁边的右侧，曲线图128指示滤波器段44上的散射电子影响功率密度。在俯视图中用扇状结构130指示撞击所述滤波器的所述散射电子。

所述第二焦斑部分（在其中使用了所述滤波器）中减小的焦斑大小，导致所述滤波器的改进的热平衡。

图11示出了与滤波器段44相关的某些另外的方面。三个箭头132示意性地指示电子束的电子，生成主要深度在5至20μm的X射线。软X射线134在靶材料中仅通过短的距离，大致为30μmW。在阳极阴影附近的影锥角逃离之前，硬X射线136在靶材料中通过长的距离，大致为100μmW。软X射线134然后被滤波器段44滤波，得到硬化的X射线136’，具有平滑的束硬化轮廓。在图11的右上部分，提供滤波器段44的放大。

如在所述放大中可见，滤波器段44可以被安装在阳极体12的凹陷138中。可以在滤波器44的内侧142与阳极体12的凹陷壁44之间提供间隙140。可以将滤波器44提供为多层滤波器，例如利用低Z材料148，以防止从电子生成离焦X射线，离焦X射线为所述焦斑中被背散射的。用虚线箭头146指示这些电子。作为下一层，提供主滤波器150，例如0.35mm Mo层，其被低原子序数的支撑结构覆盖。作为下一层，提供核结构152，例如CFC。接下来，提供用于束硬化补偿的梯度滤波器层154。在顶侧上，可以提供防融帽156，其例如由W、Mo、Ta等等制成。梯度滤波器层154可以在上部被提供以100μmW的值，并且在下部（即邻近阳极盘体12的部分）被提供以10μmW的值。

图12示意性地图示时序方面，其中第一曲线图158指示与水平线上的时间162相关的束通量160。

第二曲线图164指示跨时间162的在垂直线166上指示的所有方向的扇形覆盖。

第三曲线图168指示跨时间162的管电压170。用第一线示出第一曲线图158的第一部分172，用第二线示出第二部分174，并且第三线指示第三部分176。

第二曲线图164中针对第一部分178、第二部分180和第三部分182也使用类似的线条图样。

相应地，也在第三曲线图168中以相应的线条图样指示第一部分184、第二部分186和第三部分188。

第一部分172、178、184与第二焦轨部分20相关，第二部分174、180、186与第一焦轨部分18相关，并且第三部分176、182、188再次与第二焦轨部分20相关。

图13图示了针对具有一个滤波器段的阳极的范例的与光谱和光子通量相关的各方面。示出曲线图190，指示在水平线192上的阳极旋转相位，和在垂直线194上的高电压。曲线图190示出第一曲线196，其在（用0度和360度指示的）完整旋转相位之后具有重复的片段。

在曲线196之上，简化图198指示在滤波器后面相应的使用的射束。在顶行中，简化图200指示初级束，即滤波器之前的束。

在其之间，即可以说是第二行，另外的简化图像202图示阳极相位，即所述滤波器的位置及各自的焦轨部分。

在0度的阳极旋转相位值之后，用虚线分隔线204指示具有d通量/dE最大h/v的部分。这之后为d通量/dE最小h/v，直到360度阳极旋转相位。如在图14中所示，滤波器42可以被提供有在其周向延伸上变化的X射线特性。

要指出，图14仅是作为范例示出了连续滤波器段。当然，可以提供几个滤波器段，其每个都具有变化的滤波器X射线特性。

例如，所述滤波器具有在其周向延伸上变化的厚度。

所述滤波器也可以具有在其周向延伸上变化的材料组成。

所述滤波器也可以具有在其径向延伸上变化的材料组成，由此导致变化的滤波器X射线特性。

例如，所述滤波器的最内部分的材料具有相对低的原子序数。

例如，脉冲的相位确定所选的滤波器厚度。在图14中所示的范例中，薄滤波器在起作用。

根据另外的范例，如图15中在截面俯视图中所示，可以提供另外的焦轨206，其被定位为使得可生成连续未经滤波的X射线。

图15示出了两个不同的实施例，但是在一个图中示出。例如，在X射线滤波器外侧提供另外的轨，用附图标记206’指示。所述另外的轨也可以被提供在焦轨14内侧所述阳极的抬高部分208上，如用附图标记206”指示的。

当然，可以独立地提供所述两个不同的范例。根据另外的范例，可以例如通过提供外部的另外焦轨206’的部分以及焦轨14内侧的滤波器焦轨206”的另外的部分，来组合这两个范例。

图15也出于示例的目的图示了滤波器段44和初级子部分28。

图16示出了通过被提供在内轨上的焦斑来生成硬X射线210，即在图16中，在第二焦轨部分20上具有滤波器段44的滤波效果。

由于图15中解释的双轨实施例，一个轨可以被用于例如双能量计算机断层摄影，并且另一个焦轨（例如外焦轨206’或内焦轨和抬高焦轨206”）可以被用于单能量计算机断层摄影，如在图17中所示，其中所述焦斑在最外轨上，并且没有应用滤波器。这可以被用于，例如标准操作模式。结果，提供非滤波的X射线束212。

根据另外的范例，针对结合图18和图19所描述的不同实施例，将所述阳极体提供为分段的阳极214，包括在所述段之间的若干径向狭缝216，其中，所述狭缝可以至少在滤波器的区域中相对于径向方向成角，如在图19中用成角的线218指示的。所述滤波器也可以包括相对于所述径向方向成角的狭缝220，该狭缝与所述阳极体中的狭缝216对齐。

根据另外的范例，在图18中所示，射束丢弃部或过渡部分22与所述狭缝对齐，所述狭缝如上文所提及的为直的径向的或倾斜的。

图18示出了射束丢弃部的另外的范例。附图标记22指示在所述狭缝周围的所述射束丢弃部。另外的框224指示焦斑部分，其正生成X射线。滤波器44也被提供有狭缝226，该狭缝226也是针对所述阳极盘提供的。

图19示出了焦斑224，其是根据上文提及的在第二焦轨部分20中的所述焦斑的位置而提供的。

为了防止通过所述滤波器中的所述狭缝的直接X射线通路，所述滤波器中的狭缝必须与下方的阳极盘体中的下方狭缝相对应，所述狭缝以倾斜方式穿过所述滤波器（所述滤波器可以被提供为多滤波器层或单滤波器层），或者穿过嵌入X射线透明基体中的滤波器颗粒。这样，不可能有通过所述狭缝的X射线直接通路。

防止通过所述滤波器中的所述狭缝的直接X射线通路在图18中是通过穿过所述焦轨的区中的矩形射束丢弃部的狭缝来实现的。从所述射束丢弃部底部出现的X射线不能进入所用的X射线束（因此孔径得以适当地调节）。所使用的X射线束在通过所述狭缝期间被消除。

用第一框223和第二框226指示针对电子束的所述射束丢弃部。

可选地，可以通过网格开关或高压切换来关掉所述射束。当然，这也可以附加于上文提及的范例而使用。

如上文所提及的，根据本发明的所述阳极可以被用于双能量X射线辐射，作为多能量X射线辐射的范例。当然，也可以针对多能量X射线辐射提供三个或更多个能量，由此要求相应地适配不同焦轨部分的数目和相应地提供滤波器。

图20示出了用于生成多能量X射线辐射的X射线管300，包括阴极310和阳极312以及壳体314。可以从阴极310向阳极312发射电子束，其中所述阴极和所述阳极被布置在壳体314内部。在所述壳体中提供X射线窗口316。所述阳极根据上文提及并解释的实施例和范例之一提供。

要指出，图20的X射线管300也示出某些另外的方面，然而这些方面并非如上所述根据本发明的X射线管的关键特征。

例如，可以用具有平面发射器的高发射率阴极318提供所述X射线管设计。

此外，也示出了高压插座320。可以提供四极单元322，以允许灵活的焦斑成型和偏转。

此外，散射电子阱324可以吸取40%的能量。此外，提供旋转系统326，用于所述阳极的旋转。再另外，可以提供针对管和发生器的联合冷却回路328，由此实现高冷却效率。

可以用单极设计来提供所述管，产生最高的功率密度和接地阳极。

例如，所述X射线管可以被设计为经受高达160G的重力，其中所述管可以被用于32G。

此外，可以提供无铅屏蔽，得到环境友好的设计。此外，可以由此实现其他CT管的一半重量。

根据本发明的一方面，通过提供不同的焦轨部分，提供了灵活焦斑布置。

图21示出了用于X射线成像的系统400，包括X射线源410、X射线探测器412，以及控制单元414。X射线源410包括根据上文提及的实施例和范例的X射线管300。仅作为范例，系统400被示为具有机架416的CT系统。此外，针对对患者418的检查，示出台420以在检查期间支撑患者418。再另外，可以在附近提供显示器422以显示信息。要指出，仅针对CT系统作为示范性实施例示出了所述系统。然而，也提供用于X射线成像的其他系统（未进一步示出）。

图22示出了用于生成多能量X射线辐射的方法500的范例，包括以下步骤：在第一提供步骤510中，将电子束提供到旋转阳极的第一焦轨部分512，该第一焦轨部分向所述X射线管的X射线投影方向倾斜。在第一生成步骤514中，生成具有第一X射线特性的第一X射线束516。在第二提供步骤518中，将电子束提供到第一焦轨部分与第二焦轨部分之间的过渡部分520，该过渡部分被提供为使得在所述过渡部分的表面生成的X射线辐射的方向不同于所述X射线辐射投影方向。在第三提供步骤522中，将电子束提供到所述旋转阳极的第二焦轨部分524；该第二焦轨部分在横向于所述径向方向的方向中被划分，并且包括初级子部分和次级子部分，所述初级子部分向所述X射线辐射投影方向倾斜，所述次级部分比所述初级子部分更少地面向所述X射线辐射投影方向。在第二生成步骤526中，生成具有第二X射线特性的第二X射线束528。

第一提供步骤512也被称为步骤a），第一生成步骤514为步骤b），第二提供步骤518为步骤c），第三提供步骤522为步骤d），并且第二生成步骤526为步骤e）。

可以在滤波步骤530中通过提供位于所述初级子部分外侧的X射线滤波器来对所述第二X射线束进行滤波，该滤波器被附接到所述阳极。在图23中示出了所述滤波。

根据另外的范例，如图24中所示，可以在另外的生成步骤526’中用比撞击在所述第一焦轨部分上的电子束更高的管电压527来生成撞击在所述第二焦轨部分上的所述电子束。如用虚线和虚线框532指示的，也可以附加于所述更高的管电压应用滤波530。

根据本发明的所述阳极提供这样的益处，即不需要额外的旋转滤波器托盘，这意味着有成本效益的解决方案。此外，根据本发明的阳极也适配现有的CT机架。此外，提供短的过渡时间，例如大致为10μs空白，并且仅针对IP的部分减小X射线通量。在整个操作中提供全探测器覆盖，其可以是低部分遮蔽的，并且其中没有出现半影。因此，以低的管电压提供高的束功率。此外，在高管电压的增强的Z分辨率是可能的。另外的益处在于网格开关不再是必要的事实。所述焦斑的中心位置可以是不变的，这意味着容易校准并且不需要使用领结式滤波器。此外，热管理也得以改善，并且有了上文提及的示范性实施例，分段的阳极也是可能的。

根据另外一方面，提供阳极旋转与机架计时器之间的同步。

根据本发明的另外一方面，提供多个同心的滤波器布置，以变化滤波器强度和材料。

此外，提供电机控制以使阳极旋转与机架计时器同步（如上文指示的）。

所述同步标记可以为X射线输出，例如通过辅助探测器，其对射束丢弃部或狭缝的射束交叉敏感。

提供在被散射电子击中的一侧上对滤波器（钻石、无定形碳、Be）的低Z表面覆盖，以避免从散射电子生成离焦辐射。

提供额外的梯度滤波器层，以补偿足跟效应（束硬化和衰减）。

为了使针对在低管电压运行的束硬化最小化，相比较所述滤波器段，所述阳极角可以在低滤波器段更大，例如针对80kV为10度，针对140kV为6度，或者针对80kV焦斑进一步拉长。

也可以通过在束生成期间交替所述高电压水平，在双能量模式上操作所述低滤波器段。根据本发明，也可以操作所述管，而不交替所述管电压，由此提供混合的X射线光谱，即滤波的或未经滤波的，甚至在比阳极旋转的周期更长的周期上。例如，这可以被提供用于在所述阳极的多于一次旋转上，对具有最大管电压或最小管电压或中间管电压的图像取样。

阳极旋转频率的变化也是可能的，以适应各种脉冲长度要求。

所述滤波器内边缘的凹陷屏蔽来自所述焦斑的直接热流（接近阳极表面），并且将所述滤波器到所述阳极的更冷和更深部分热耦合。

在本发明的另一示范性实施例中，提供一种计算机程序或计算机程序单元，其特征在于，适于在合适的系统上运行根据前述实施例之一的方法的方法步骤。

所述计算机程序单元可以因此被存储在计算机单元上，所述计算机单元也可以为本发明的实施例的部分。该计算单元可以适于执行或导致执行上述方法的步骤。此外，其可以适于操作上述装置的部件。所述计算单元可以适于自动地操作和/或执行用户的命令。计算机程序可以被载入到数据处理器的工作存储器中。所述数据处理器可以因此被装配为执行本发明的方法。

本发明的该示范性实施例涵盖从一开始就使用本发明的计算机程序和借助于更新将现有程序转为使用本发明的计算机程序两者。

此外，所述计算机程序单元可以能够提供履行上述方法的示范性实施例的程序的所有需要的步骤。

根据本发明另外的示范性实施例，提供一种计算机可读介质，例如CD-ROM，其中，所述计算机可读介质具有存储于其上的计算机程序单元，该计算机程序单元由前面的段落描述。

计算机程序可以被存储和/或发布在合适的介质上，例如与其他硬件一起或作为其他硬件的部分提供的光学存储介质或固态介质，但也可以以其他形式发布，例如经由互联网或其他有线或无线电信系统。

然而，所述计算机程序也可以被提供在诸如万维网的网络上，并且可以从这样的网络被下载到数据处理器的工作存储器中。根据本发明另外的示范性实施例，提供用于使计算机程序可供下载的介质，该计算机程序单元被布置为执行根据本发明的前述实施例之一的方法。

必须要指出，本发明的实施例是参考不同的主题进行描述的。特别是，一些实时是参考方法型权利要求描述的，而其他实施例是参考装置型权利要求描述的。然而，本领域技术人员将从以上及以下的描述获悉，除非另行指出，除属于一种类型的主题的特征的任意组合以外，涉及不同主题的特征之间的任意组合也被视为被本申请公开。然而，所有特征均可以被组合，以提供比所述特征的简单加合更大的协同效应。

尽管已在附图和前文的描述中详细图示和描述了本发明，但是要将这种图示和描述视为示例性或示范性而非限制性的。本发明不限于所公开的实施例。本领域技术人员在实践要求保护的本发明时，根据对附图、公开内容和从属权利要求的研究，可以理解并实现对所公开实施例的其他变型。

在权利要求书中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且量词“一”或“一个”不排除复数。单个处理器或其他单元可以完成权利要求书中记载的几个项目的功能。尽管在互不相同的从属权利要求中记载了特定措施，但是这并不指示不能有利地组合这些措施。权利要求书中的任意附图标记都不应被解释为对范围的限制。

Claims (15)

1.一种用于X射线管的旋转阳极（10），包括：

-阳极体（12）；

-圆形焦轨（14）；以及

-旋转轴（16）；

其中，所述焦轨被提供在所述阳极体上，并且包括至少一个第一焦轨部分（18）和至少一个第二焦轨部分（20）；

其中，过渡部分（22）被提供于所述至少一个第一焦轨部分与所述至少一个第二焦轨部分之间；

其中，所述至少一个第一焦轨部分向所述X射线管的X射线辐射投影方向（24）倾斜；

其中，所述至少一个第二焦轨部分在横向于所述径向方向的方向（26）被划分，并且包括初级子部分（28）和次级子部分（30），所述初级子部分向所述X射线辐射投影方向倾斜，所述次级子部分（30）比所述初级子部分更少地面向所述X射线辐射投影方向；并且

其中，所述过渡部分被提供为使得在所述过渡部分的表面生成的X射线辐射的方向不同于所述X射线辐射投影方向。

2.根据权利要求1所述的阳极，其中，所述X射线辐射投影方向垂直于所述旋转轴；

其中，所述至少一个第一焦轨部分被倾斜为使得其不面向所述旋转轴；

其中，所述初级子部分被倾斜为使得其不面向所述旋转轴；并且其中，所述次级子部分被倾斜为使得其面向所述旋转轴；并且

其中，所述过渡部分面向所述旋转轴或平行于所述旋转轴，并且被布置为使得所述表面在所述X射线辐射投影方向被屏蔽。

3.根据权利要求1或2所述的阳极，其中，所述过渡部分被提供有邻近所述第一焦轨部分和所述第二焦轨部分的侧边缘（40）；其中，所述侧边缘在远离所述旋转轴的方向渐缩。

4.根据权利要求1、2或3所述的阳极，其中，具有至少一个X射线滤波器段（44）的X射线滤波器（42）被提供于所述至少一个第二焦轨部分的所述初级子部分外侧，所述滤波器段附接到所述阳极。

5.根据前述权利要求中任一项所述的阳极，其中，另外的焦轨（206）被提供，其被定位为使得能够生成连续未经滤波的X射线。

6.根据前述权利要求中任一项所述的阳极，其中，所述阳极体被提供为分段阳极（214），所述分段阳极包括处于所述段之间的若干径向狭缝（216）；其中，所述狭缝至少在所述滤波器的区域中相对于所述径向方向成角（218）；并且其中，所述滤波器包括相对于所述径向方向成角的狭缝（220）；所述成角的狭缝与所述阳极体中的所述狭缝对齐。

7.根据前述权利要求中任一项所述的阳极，其中，所述滤波器在其周向延伸上具有变化的滤波器X射线特性。

8.一种用于生成多能量X射线辐射的X射线管（300），包括：

-阴极（310）；

-阳极（312）；以及

-壳体（314）；

其中，电子束能够从所述阴极向所述阳极发射；

其中，所述阴极和所述阳极被布置于所述壳体的内部；

其中，X射线窗口（316）被提供于所述壳体中；并且

其中，所述阳极是根据权利要求1至7中的一项而提供的。

9.根据权利要求8所述的X射线管，其中，偏转工具（322）被提供，以将所述电子束偏转到所述阳极上的不同位置。

10.一种用于X射线成像的系统（400），包括：

-X射线源（410）；

-X射线探测器（412）；以及

-控制单元（414）；

其中，所述X射线源包括根据权利要求8或9中的一项所述的X射线管（300）。

11.一种用于生成多能量X射线辐射的方法（500），包括以下步骤：

a）向旋转阳极的第一焦轨部分（512）提供（510）电子束；所述第一焦轨部分向X射线管的X射线辐射投影方向倾斜；

b）生成（514）具有第一X射线特性的第一X射线束（516）；

c）将所述电子束提供（518）到所述第一焦轨部分与第二焦轨部分之间的过渡部分，所述过渡部分被提供为使得在所述过渡部分的表面处生成的X射线辐射的方向不同于所述X射线辐射投影方向；

d）将所述电子束提供（522）到所述旋转阳极的所述第二焦轨部分（524）；所述第二焦轨部分在横向于所述径向方向的方向被划分，并且包括初级子部分和次级子部分，所述初级子部分向所述X射线辐射投影方向倾斜，所述次级子部分比所述初级子部分更少地面向所述X射线辐射投影方向；并且

e）生成（526）具有第二X射线特性的第二X射线束（528）。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第二X射线束被提供在所述初级子部分的外侧的X射线滤波器所滤波（530），所述滤波器附接到所述阳极。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，利用比撞击在所述第一焦轨部分上的电子束更高的管电压（527）来生成（526’）撞击在所述第二焦轨部分上的电子束。

14.一种用于控制根据权利要求1至10中的任一项所述的装置的计算机程序单元，所述计算机程序单元在由处理单元运行时，适于执行根据权利要求11至13中的一项所述的方法的步骤。

15.一种存储有如权利要求14所述的程序单元的计算机可读介质。

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