CN107408481A - 具有用于聚焦的磁四极和用于转向的磁偶极的x射线管 - Google Patents

具有用于聚焦的磁四极和用于转向的磁偶极的x射线管 Download PDF

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Abstract

一种X射线管(100)可以包括：阴极，其包括电子发射器；阳极，其被配置用来接收所发射的电子；第一磁四极(204)，其介于所述阴极与所述阳极之间且具有第一四极磁轭，所述第一四极磁轭具有从所述第一四极磁轭延伸且朝向所述第一四极磁轭的中心轴线定向的四个第一四极极突起，并且所述四个第一四极极突起中的每一者具有第一四极电磁线圈；第二磁四极(202)，其介于所述第一磁四极与所述阳极之间且具有第二四极磁轭，所述第二四极磁轭具有从所述第二四极磁轭延伸且朝向所述第二四极磁轭的中心轴线定向的四个第二四极极突起，并且所述四个第二四极极突起中的每一者具有第二四极电磁线圈；以及磁偶极(250)，其介于所述阴极与所述阳极之间且具有偶极磁轭，所述偶极磁轭具有四个偶极电磁线圈。

Description

具有用于聚焦的磁四极和用于转向的磁偶极的X射线管
背景
X射线管用于多种工业和医疗应用。举例来说，X射线管用于医疗诊断检查、治疗放射、半导体制造和材料分析。不管什么应用，大多数X射线管以类似的方式操作。X射线是高频电磁辐射，其通过将电流施加至阴极以通过热离子发射使电子从阴极发射而产生于X射线管中。电子朝阳极加速且接着撞击阳极。阴极与阳极之间的距离通常称作A-C间隔或投射距离。当电子撞击阳极时，电子可以与阳极碰撞以产生X射线。阳极上的电子碰撞的区域通常称作焦点。
X射线可以通过至少两种机制产生，所述两种机制可以在电子与阳极的碰撞期间出现。第一X射线产生机制称作X射线荧光或特性X射线生成。当与阳极材料碰撞的电子具有足以将阳极的轨道电子从内电子壳层中敲出的能量时，X射线荧光出现。阳极的外电子壳层中的其它电子填充在内电子壳层中留下的空位。由于阳极的电子从外电子壳层移动至内电子壳层，因此具有特定频率的X射线产生。第二X射线产生机制称作韧致辐射。在韧致辐射中，从阴极发射的电子在被阳极的原子核偏转时减速。减速的电子损失动能且因此产生X射线。在韧致辐射中产生的X射线具有频谱。通过韧致辐射或X射线荧光产生的X射线接着可以离开X射线管以用于上述应用中的一个或多个。
在某些应用中，加长X射线管的投射长度可能是有益的。投射长度是从阴极电子发射器到阳极表面的距离。举例来说，长的投射长度可以减少背面离子轰击和回到阴极的阳极材料的蒸发。尽管具有长投射长度的X射线管在某些应用中可能是有益的，但长的投射长度也可能呈现难处。举例来说，当投射长度加长时，通过投射长度朝阳极加速的电子易于变得层流较少，从而导致阳极上的焦点不可接受。同样受影响的是朝阳极靶恰当地聚焦和/或定位电子束的能力，从而再次导致焦点不合期望-在大小、形状和/或位置方面。当焦点不可接受时，可能难以产生有用的X射线图像。
本文中要求保护的标的物不限于解决诸如以上所描述的任何缺点或仅在诸如以上所描述的环境中操作的实施方案。而是，提供这个背景仅用来说明可以实践本文中所描述的一些实施方案的一个示例性技术领域。
概要
公开的实施方案通过经由改进的电子发射特性改进X射线图像质量，和/或通过对阳极靶上的焦点大小和位置提供改进的控制来解决这些和其它问题。这有助于增大空间分辨率或减少所得图像中的伪影。
某些实施方案包括被实施为设置在X射线管的电子束路径中的两个磁四极核和一个磁偶极核的磁系统。四极核被配置用来在垂直于射束路径的两个方向上聚焦。两个四极核形成磁透镜(有时称作“双合透镜”)且在射束经过四极透镜时实现聚焦。主要转向功能通过使对应的磁偶极对(例如，两个正交的偶极对)中的线圈电流偏移来实现，这导致磁场整体移动以在某一方向上轻推电子。射束的转向通过两个偶极线圈对的适当的线圈对激励而发生，并且可以在一个轴线或轴线组合上进行。
在一个实例中，一个四极用以在第一方向上聚焦且第二四极在第二方向上聚焦且偶极用以在两个方向上转向。另外，偶极核可以被配置用于双轴射束转向。一方面，偶极核可以被配置进行高动态响应。这提供三个单独的核，一个用于在宽度上聚焦(例如，第1四极核)，一个用于在长度上聚焦(例如，第2四极核)，并且一个用于射束转向(例如，偶极核)。
某些实施方案包括被实施为设置在X射线管的电子束路径中的两个磁四极和两个磁偶极的磁系统。两个磁四极被配置用来使电子束路径在垂直于射束路径的两个方向上聚焦。两个磁偶极被布置在共用偶极核上且被配置用来使射束在垂直于射束路径的两个方向上转向，这可以提供四象限转向。两个四极形成磁透镜(有时称作“双合透镜”)且在射束经过四极透镜时实现聚焦。转向是通过两个偶极实现的，两个偶极通过卷绕在偶极核极突起上的线圈产生。聚焦是通过四极线圈实现的，四极线圈卷绕在两个四极核的四极极突起上以便维持聚焦线圈电流。射束的转向通过适当的偶极线圈对激励而发生，并且可以在垂直于电子束路径的一个轴线或轴线组合上进行。在一个实施方案中，一个四极用以在第一方向上聚焦且第二四极在第二方向上聚焦，并且偶极用以使电子束在两个方向上转向。
在又一实施方案中，电子源以电子发射器(诸如扁平发射器)的形式提供以用于产生电子。发射器具有相对大的发射区域，发射区域所具有的设计特征可以被调节以产生所要电子分布以形成主要是层流的射束。发射器表面上的发射不是均一的或均匀的；其借助四极和偶极核来聚焦和转向以满足给定应用的需要。当射束从阴极流向阳极时，射束的电子密度在通行期间将射束显著地扩散开。由较高功率要求产生的增大的射束电流电平加剧射束在通行期间的扩散。在公开的实施方案中，为了实现所需焦点大小，当射束从阴极通行至阳极时，射束通过两个四极聚焦且接着通过两个偶极转向。这也为从单一发射器产生多种大小作准备；可以想象，大小同样可以在检查期间改变。这允许在运作中改变焦点。发射器的扁平和平面几何形状的增大的发射器区域允许产生层流地流动的足够电子以满足功率要求。为了解决使射束在二维中转向以便提供所要成像增强的要求，一对磁偶极用以使射束在所要时间偏转至所要位置。针对每一方向提供一个偶极对设置。
总之，所提出的实施方案提供具有可调发射能力的扁平发射器作为电子源。实施方案还利用两个四极以使射束在二维中聚焦为多种大小。另外，两个偶极对可以用来使射束转向至一些位置以获得增强的成像性能。
以上概要仅仅为说明性的且无意以任何方式进行限制。除了上文所描述的说明性方面、实施方案和特征以外，通过参考图式和以下详细描述，其它方面、实施方案和特征将变得显而易见。
附图简述
根据结合附图进行的以下描述和所附权利要求书，本公开的以上和以下信息以及其它特征将变得更显而易见。应理解，这些图式仅示出根据本公开的若干实施方案，且因此不视为限制其范围，将通过使用附图更具体和详细地描述本公开。
图1A是可以实施本文中所描述的一个或多个实施方案的实例X射线管的透视图。
图1B是图1A的X射线管的侧视图。
图1C是图1A的X射线管的横截面视图。
图2A是阳极四极核的实施方案的俯视图。
图2B是阴极四极核的实施方案的俯视图。
图2C是偶极核的实施方案的俯视图。
图2D是偶极核的另一实施方案的俯视图。
图3是实例X射线管的实施方案的内部组件的透视图。
图4A是阴极四极磁体系统的一个实施方案的俯视图。
图4B是阳极四极磁体系统的一个实施方案的俯视图。
图5A是偶极磁体系统的一个实施方案的俯视图。
图5B是偶极磁体系统的另一实施方案的俯视图。
图6A-6B是功能框图，每一框图示出磁控制的一个实施方案。
图7是示出用于磁体控制的程序控制的一个实施方案的流程图。
详细描述
在以下详细描述中，参考附图，附图构成以下详细描述的一部分。在图式中，除非上下文另外规定，否则类似符号通常标识类似组件。详细描述、图式和权利要求书中所描述的说明性实施方案无意为限制性的。可以使用其它实施方案并且可以做出其它改变而不脱离本文中所呈现的标的物的精神或范围。应易于理解，如本文中通常所描述和图式中所说明，本公开的方面可以按广泛多种不同的配置进行布置、取代、组合、分离和设计，本文中明确地预期所有所述不同配置。
本技术的实施方案涉及具有真空外壳的类型的X射线管，阴极和阳极布置在真空外壳中。阴极包括电子发射器，电子发射器以基本上垂直于发射器面的电子束的形式发射电子，并且电子因为阴极与阳极之间的电压差而加速，以便击打阳极上的在电子区域中的靶表面，称作焦点。实施方案还可以包括电子束聚焦组件和转向组件，电子束聚焦组件和转向组件被配置用来通过以下操作来操纵电子束：(1)使电子束偏转或转向，并且因此更改焦点在阳极靶上的位置；以及(2)使电子束聚焦，以便更改焦点的长度和宽度尺寸。不同的实施方案利用这些聚焦组件和转向组件的不同配置，诸如磁体系统，包括经由其中有电流流动的线圈元件而形成为四极和偶极并且设置在由合适的材料组成的载体/磁轭上的电磁体的组合。X射线管可以包括聚焦组件和转向组件，而且可以在不同的X射线方法中选择性地使用聚焦组件和/或转向组件。
实施方案可以包括电子束聚焦组件，电子束聚焦组件包括两个磁四极核。每一磁四极核可以具有磁轭，磁轭具有均匀地分布在其周围的四个极突起，并且每一极突起可以包括电磁元件，使得所有四个电磁体提供四极核。一个四极核可以使电子束在长度方向上变窄，并且另一四极核可以使电子束在宽度方向上变窄。因此，两个四极核的组合可以合作以使电子束聚焦，这允许精确地控制阳极上的焦点的长度和宽度尺寸。然而，任一个或两个四极核可以在长度和宽度方向上聚焦。
实施方案可以包括电子束转向组件，电子束转向组件包括具有两个不同的偶极对的一个磁偶极核。偶极核可以具有磁轭，磁轭具有均匀地分布在其周围的四个电磁体，以便形成两个正交的偶极对。电磁体可以卷绕在磁轭周围，或替代地电磁体可以卷绕在磁轭上的极突起周围。偶极核可以使电子束在任何方向上或朝任何象限转向。偶极核可以施加轻推电子束并使电子束偏转的磁场，且接着电子束滑行至靶阳极。这提供对焦点的精确位置控制。可以具有这些特征-下文进一步详细论述-中的某一个的X射线管的一个实例示于图1A-1C中。
在一个实施方案中，射线管可以包括在X射线系统(诸如CT系统)中，并且可以包括电子束控制。在阴极与阳极之间具有短投射或长投射的情况下，X射线管可以具有高聚焦能力和2维射束移动控制能力。X射线管可以将射束控制于定义的焦点面积或形状或位置。X射线管可以使电子束在偶极核的主动射束操纵下在二维中转向，偶极核具有两个偶极、任何单独一个或任何组合。这种射束转向可以在成像方法中实施以提供较丰富的CT数据集，其中丰富的CT数据集可以用来提高来自CT的图像的分辨率。提高的分辨率可以提高CT的切片和行方向上的分辨率，例如按照检测器所接收的(例如，所见的)。
在一个实施方案中，阴极发射电子束，电子束从阴极朝阳极流动使得射束在通行期间将电子扩散开，并且四极核中的一个或多个将电子束聚焦于所定义的焦点。
一方面，两个四极核对电子束提供聚焦效应。这允许射束宽度(例如，X轴线)和射束长度(例如，Y轴线)两者聚焦，其中一个四极核在长度上聚焦且另一四极核在宽度上聚焦。这还允许X射线管具有从单一平面发射器产生多个不同类型的焦点大小和形状的能力，其中这些聚焦改变和射束长度和/或宽度的改变可以在成像期间(诸如在CT检查期间)执行。然而，X射线在Z轴线上的移动可以是需要的，并且因为阳极靶表面的角度，电子束在X轴线和/或Y轴线上的转向可以使X射线在Z轴线上移动。
在一个实施方案中，X射线管可以在小的投射体积或空间中用高磁通量执行射束聚焦。适合于高磁通量的磁性材料可以是不饱和的材料，可以用于磁轭(诸如两个邻近的四极核的磁轭)中的四极核。而且，四极极突起可以是与磁轭相同的材料。这种材料可以是铁。
在一个实施方案中，偶极核可以包括具有高动态响应的磁性材料，所述材料可以用于磁轭。该材料可以具有比四极核的材料小的磁通量。偶极核的材料可以被配置以使得其在低电平下不会饱和，并且其响应比用于四极核的铁材料快几个数量级。偶极核材料可以是基于铁的铁氧体，其具有较高通量容量，这允许核的大小较小。材料允许高达7kHz的切换以及低至约20微秒的转变。一方面，偶极核材料可以是铁氧体材料。铁氧体可以是含铁陶瓷，诸如氧化铁，其与四极核材料相比可以具有不同的磁特性。四极核的材料可以是铁。然而，一个四极核可以包括铁氧体材料。
在一个实施方案中，具有两个四极核和一个偶极核的X射线管可以被配置以获得两个四极核的高通量和一个偶极核的快速响应。因此，偶极核材料可以不同于四极核材料。相同的材料可以用于磁轭和极突起。
偶极核可以包括电磁体的极突起，极突起在其周围缠绕有线圈。另一方面，偶极核可以包括在不同和相对的位置缠绕在核的环形主体周围的线圈，其中如果包括极突起，缠绕在环形主体周围的线圈可以在极突起之间。一方面，偶极核在极突起上可以没有线圈，并且磁线圈可以在四个位置处缠绕于磁轭周围。偶极核可以具有与四极核的电磁体错开(诸如，与其成45度)的磁性部件。
在一个实施方案中，具有两个四极核和一个偶极核的X射线管可以彼此分开，使得聚焦的四极核与转向的偶极核分开。射束转向可以在较高速率下(诸如在kHz范围内)操作。X射线可以在辐射剂量减小的情况下向用户提供增强的成像和更大能力以丰富CT数据集。这可以允许X射线管用于先进的成像方法。这还可以包括X射线管以利用聚焦核执行较高通量聚焦以产生小的焦点而不会使核材料饱和。
在一个实施方案中，X射线可以包括两个四极，四极具有对准的极突起和电磁体，其可以定位于0度、90度、180度和270度处。偶极核可以具有与四极核的电磁体错开的电磁体，所述错开可导致电磁体处于大约45度、135度、225度和315度处。
在一个实施方案中，X射线可以在一轴线上包括0度，以及两个四极，四极具有对准的极突起和电磁体，其可以定位于45度、135度、225度和315度处。偶极核可以具有与四极核的电磁体错开的电磁体，所述错开可导致电磁体处于0度、90度、180度和27度处。这在图2C和5A中可见。
在一个实施方案中，偶极核线圈由图5B所示的方法独立地控制，因此偶极极突起与四极极突起在45度、135度、225度和315度处成一直线。
在一个实施方案中，极面的剖面减小，诸如整个从1/4到3/8英寸。这可以包括诸如四极或偶极核的极突起中的任一者的极面。
在一个实施方案中，偶极核可以在极突起上具有电磁体，所述电磁体各自具有其自己的电力供应线和操作，其可被独立地控制。45度的偏移允许两个单独的供应系统，一个用于两个四极核且一个用于偶极核。这允许偶极核的电子元件更易于实施。
在一个实施方案中，X射线可以在x和z平面中配置有偶极对且在x和y平面中配置有偶极对，这可以提供进出页面的参考轴线。偶极对被配置用来使射束在x方向上移动，控制可以激励第一偶极对。如果需要使射束在z方向上移动，那么控制可以激励第二偶极对。
在一个实施方案中，X射线管的操作可以允许在大约6或7kHz下进行转向且X射线机器在大约4Hz下旋转，这允许对于选定位置在六个点进行数据收集。这允许在之前可获得一个焦点位置的时间内记录六个焦点位置。
在一个实施方案中，核各自可以包括以流体方式耦合至冷却剂系统的流体通道，这允许冷却剂流动通过磁轭，并且任选地通过极突起。因而，每一极突起可以具有耦合至磁轭中的流体通道的流体入口通道和流体出口通道。
图1A-1C是可以实施本文中所描述的一个或多个实施方案的X射线管100的一个实例的视图。具体地说，图1A示出X射线管100的透视图，且图1B示出X射线管100的侧视图，而图1C示出X射线管100的横截面视图。图1A-1C中所说明的X射线管100表示实例操作环境且无意限制本文中所描述的实施方案。
一般来说，X射线在X射线管100内生成，所述X射线中的一些接着离开X射线管100以用于一个或多个应用。X射线管100可以包括真空罩结构102，真空罩结构102可以充当X射线管100的外部结构。真空罩结构102可以包括阴极外壳104和阳极外壳106。阴极外壳104可以紧固至阳极外壳106以使得内部阴极体积103由阴极外壳104限定且内部阳极体积105由阳极外壳106限定，其中每一者相联接以便限定真空罩102。
在一些实施方案中，真空罩102设置在外部外壳(未示出)内，冷却剂(诸如液体或空气)在外部外壳内循环以便耗散来自真空罩102的外表面的热量。外部热交换器(未示出)操作地连接以便消除来自冷却剂的热量并使冷却剂在外部外壳内再循环。
图1A-1C中所示的X射线管100包括屏蔽组件(有时称作电子屏蔽、孔隙或电子收集器)107，屏蔽组件107定位于阳极外壳106与阴极外壳104之间以便进一步限定真空罩102。阴极外壳104和阳极外壳106各自可被焊接、钎接或以其它方式机械耦合至屏蔽107。然而可以使用其它配置，2011年12月16日提交的且标题为“X-ray Tube Aperture HavingExpansion Joints”的美国专利申请序列号13/328,861和标题为“Shield Structure AndFocal Spot Control Assembly For X-ray Device”的美国专利号7,289,603中进一步描述了合适的屏蔽实施方式的实例，所述专利中的每一者的内容出于所有目的以引用的方式并入本文中。
X射线管100还可以包括X射线透射窗108。在X射线管100中生成的X射线中的一些可以通过窗108离开。窗108可以由铍或另一合适的X射线透射材料构成。
具体参考图1C，阴极外壳104形成X射线管的一部分，称作阴极组合件110。阴极组合件110一般来说包括与电子生成相关的组件，电子一起形成电子束，以112表示。阴极组合件110还可以在阴极外壳104的一端116与阳极114之间包括X射线管的组件。举例来说，阴极组合件110可以包括具有电子发射器(通常以122表示)的阴极头115，电子发射器122设置在阴极头115的一端。如将进一步描述，在公开的实施方案中，电子发射器122被配置为平面电子发射器。当将电流施加至电子发射器122时，电子发射器122被配置用来经由热离子发射而发射电子，电子一起形成朝阳极靶128加速的层流电子束112。
阴极组合件110可以另外包括加速区域126，加速区域126由阴极外壳104进一步限定且邻近电子发射器122。由电子发射器122发射的电子形成电子束112且进入并横越通过加速区域126，并且因为合适的电压差而朝阳极114加速。更具体地说，根据图1A-1C中所包括的任意定义的坐标系，电子束112可以在z方向上沿着通过加速区域126的方向加速远离电子发射器122。
阴极组合件110可以另外包括由阴极外壳104的颈部分124a限定的漂移区域124的至少一部分。在这个和其它实施方案中，漂移区域124也可以与屏蔽107提供的孔隙150连通，因此允许由电子发射器122发射的电子束112传播通过加速区域126、漂移区域124和孔隙150直到击打阳极靶表面128为止。在漂移区域124中，电子束112的加速速率可以从加速区域126中的加速速率减小。如本文中所使用，术语“漂移”描述电子以电子束112的形式传播通过漂移区域124。
阳极114定位于由阳极外壳106限定的阳极内部体积105内。阳极114在漂移区域124的终端与阴极组合件110间隔开且相对。一般来说，阳极114可以至少部分由热传导材料或衬底(以160表示)构成。举例来说，传导材料可以包括钨或钼合金。阳极衬底160的背侧可以包括额外的热传导材料，诸如石墨背衬，这里例如用162表示。
阳极114可以被配置用来经由可旋转地安装的轴(这里表示为164)旋转，轴164通过经由滚珠轴承、液体金属轴承或其它合适的结构施加在转子组合件上的感应诱发的旋转力而旋转。当从电子发射器122发射电子束112时，电子撞击阳极114的靶表面128。靶表面128成形为旋转的阳极114周围的环。电子束112撞击靶表面128的位置称作焦点(未示出)。下文论述了焦点的一些额外细节。靶表面128可以由钨或具有高原子(“高Z”)序数的类似材料构成。具有高原子序数的材料可以用于靶表面128，使得该材料将对应地在“高”电子壳层中包括电子，所述电子可以按众所周知的方式与撞击的电子交互以生成X射线。
在X射线管100的操作期间，阳极114和电子发射器122连接在电路中。电路允许将高电压电位施加在阳极114与电子发射器122之间。另外，电子发射器122连接至电源，使得电流经过电子发射器122以使电子通过热离子发射而生成。将高电压差施加在阳极114与电子发射器122之间导致所发射的电子形成电子束112，电子束112朝着靶表面128加速通过加速区域126和漂移区域124。具体地说，高电压差导致电子束112加速通过加速区域126且接着漂移通过漂移区域124。当电子束112内的电子加速时，电子束112获得动能。在击打靶表面128后，这种动能中的一些转化为具有高频率的电磁辐射，即X射线。靶表面128相对于窗108定向，使得X射线被导向窗108。X射线中的至少某一部分接着经由窗108离开X射线管100。
图1C示出阴极组合件110的实施方案的横截面视图，阴极组合件110可以用于本文中所描述的具有平面电子发射器122和磁系统200的X射线管100。如所说明，电子发射器122与阳极114的靶表面128之间的投射路径可以包括加速区域126、漂移区域124和形成于屏蔽107中的孔隙150。在所说明的实施方案中，孔隙150经由孔隙颈部154和朝阳极114定向的扩展的电子收集表面156而形成。
任选地，可以提供一个或多个电子束操纵组件。可以实施这些装置以便在电子束112横越区域124时使电子束112“聚焦”、“转向”和/或“偏转”，从而操纵或“切换”焦点在靶表面128上的位置和/或尺寸。另外地或可选地，操纵组件可以用以更改或“聚焦”电子束的横截面形状(例如，长度和宽度)且因此改变焦点在靶表面128上的形状和尺寸。在所说明的实施方案中，通过通常用200表示的磁系统来提供电子束聚焦和转向。
磁系统200可以包括四极和偶极实施方式的各种组合，设置四极和偶极以便对电子束施加磁力以便使射束转向和/或聚焦。图1A-1C和图2A-2D中示出磁系统200及其组件的一个实例。在这个实施方案中，将磁系统200实施为设置在X射线管100的电子束路径112中的两个磁四极核202、204和一个磁偶极核250。两个四极核202、204被配置用来(a)在垂直于射束路径的两个方向上聚焦，并且任选地(b)使射束在垂直于射束路径的两个方向上转向。用这种方式，两个四极核202、204一起作用以形成磁透镜(有时称作“双合透镜”)，并且在电子束经过四极“透镜”时实现聚焦和转向。“聚焦”提供所要焦点形状和大小，并且“转向”实现焦点在阳极靶表面128上的定位。每一四极核202、204被实施而具有核部分或磁轭，磁轭表示为阴极四极磁轭204a和阳极四极磁轭202a。图2A示出具有阳极四极磁轭202a的阳极四极核202的实施方案，且图2B示出具有阴极四极磁轭204a的阴极四极核204的实施方案。每一四极磁轭202a、204a包括以相对的关系布置的四个极突起：阴极磁轭204a上的阴极突起214a、214b(例如，第一阴极突起)和216a、216b(例如，第二阴极突起)以及阳极磁轭202a上的阳极突起222a、222b(例如，第一阳极突起)和224a、224b(例如，第二阳极突起)。每一四极极突起包括对应的线圈，表示为阴极磁轭204a上的阴极线圈206a、206b(例如，第一阴极线圈)和208a、208b(例如，第二阴极线圈)以及阳极磁轭202a上的阳极线圈210a、210b(例如，第一阳极线圈)和212a、212b(例如，第二阳极线圈)。将电流供应至线圈以便提供所要聚焦和/或转向效应，如下文将进一步详细描述。
如图2C所示的偶极核250被实施而具有核部分或磁轭，磁轭用偶极磁轭250a表示。偶极磁轭250a包括以相对的关系布置的四个极突起：偶极突起254a、254b(例如，第一偶极突起)和256a、256b(例如，第二偶极突起)。每一偶极突起包括对应的线圈，用偶极线圈258a、258b(例如，第一偶极线圈)，260a、260b(例如，第二偶极线圈)表示。将电流供应至线圈以便提供所要转向效应，如下文将进一步详细描述。
如图2D所示的偶极核250被实施而具有核部分或磁轭，用偶极磁轭250a表示。偶极磁轭250a包括以相对的关系布置的四个极突起：偶极突起254a、254b(例如，第一偶极突起)和256a、256b(例如，第二偶极突起)。偶极突起之间是对应的线圈，用偶极线圈258a、258b(例如，第一偶极线圈)，260a、260b(例如，第二偶极线圈)表示。将电流供应至线圈以便提供所要转向效应，如下文将进一步详细描述。这里，线圈不在突起上，而是在突起之间。
图3示出X射线装置的被布置用于电子发射、电子束转向或聚焦和X射线发射的组件。示出阴极头115，其中平面电子发射器122被定向以便朝阳极114用射束112发射电子。在图3中，磁系统200设置在射束路径内，磁系统200被配置用来在电子束到达阳极114之前使电子束聚焦和转向，如上文所指出。阴极组合件110的一部分具有阴极头115，其中电子发射器122在阴极头115的一端以便朝向阳极114定向或指向阳极114(对于定向见图1C和图3)。阴极头115可以包括具有发射器区域的头表面319，发射器区域形成为被配置用来收纳电子发射器122的凹部，头表面还包括位于电子发射器122的相对侧的电子束聚焦元件311。
在一个实施方案中，电子发射器122可以由钨箔构成，但可以使用其它材料。可以使用钨合金和其它钨变型。而且，发射表面可以用降低发射温度的组合物涂布。举例来说，涂层可以是钨、钨合金、敷钍钨、掺杂钨(例如，钾掺杂)、碳化锆混合物、钡混合物或可以用于降低发射温度的其它涂层。任何已知的发射器材料或发射器涂层(诸如降低发射温度的发射器材料或发射器涂层)可以用于发射器材料或涂层。标题为“Cathode Structures forX-ray Tubes”的美国7,795,792中描述了合适的材料的实例，美国7,795,792以具体引用的方式整体并入本文中。
如上文所指出，某些实施方案包括电子束操纵系统，电子束操纵系统允许使电子束转向和/或聚焦以便控制焦点在阳极靶上的位置和/或大小和形状。在一个实施方案中，这个操纵借助磁系统提供，该磁系统被实施为设置在电子束路径中的两个磁四极核和一个磁偶极核。举例来说，在一个实施方案中，两个四极核用以提供电子束的聚焦且偶极核也可用于转向。在这个方法中，聚焦磁场将由两个四极核(阳极侧四极核和阴极侧四极核)提供且电子束转向磁场将由四极核中的一者(例如，阳极侧四极核)或仅由偶极核提供。或者，用于转向的磁场可以在一个方向借助一个四极进行且在另一方向借助另一四极进行，或使用偶极来辅助转向或执行所有转向。用这种方式，组合的射束聚焦可以仅使用四极来提供。在另一替代方案中，偶极可以仅用于转向。
在这个上下文中，结合图1A-1C和2A-2D所示的实施方案(具体参考磁系统200)，进一步参考图4A和4B。图4A示出被配置为四极(例如，阴极侧磁四极204)的具有阴极磁轭204a的阴极核204的实施方案，且图4B示出也被配置为四极(例如，阳极侧磁四极202)的具有阳极磁轭202a的阳极核202的实施方案。如先前所描述，在这个实例中，每一核部分包括磁轭，所述磁轭具有以相对关系布置的四个极突起：阴极磁轭204a上的214a、214b和216a、216以及阳极磁轭202a上的222a、222b和224a、224b。每一极突起包括对应的线圈，阴极核204上用206a、206b和208a、208b表示且阳极核202上用212a、212b和210a、210b表示。尽管被说明为具有基本上圆形形状，但应了解，核(或磁轭)部分202a、204a中的每一者也可以配置有不同形状，诸如正方形定向、半圆形、椭圆形或其它形状。
两个磁四极核202、204充当透镜，并且可以被布置以使得其对应的电磁体相对于彼此平行，并且垂直于电子束112定义的光轴。四极核一起使加速的电子偏转，使得电子束112按提供具有所要形状和大小的焦点的方式聚焦。每一四极透镜产生具有梯度的磁场，其中磁场强度在磁场内不同。梯度使得四极磁场使电子束在第一方向上聚焦且在垂直于第一方向的第二方向上散焦。两个四极可以被布置以使得其相应的磁场梯度相对于彼此旋转约90°。当电子束横越四极时，其被聚焦为细长点，该细长点的长宽比具有所要比例。因而，两个四极透镜的磁场可以相对于光轴或相对于穿过光轴的平面对称。
继续参照图式，两个磁四极包括通常用202指示的阳极侧磁四极核和通常用204指示的第二阴极侧磁四极核，阳极侧磁四极核和阴极侧磁四极核一起大致定位于阴极与靶阳极之间且设置在如先前所描述的颈部分124a周围。在一个选项中，阳极侧四极核202可以被进一步配置用来提供偶极场效应，偶极场效应使得焦点能够在与对应于X射线装置的电子束112的光轴垂直的平面中移动。在实例实施方案中，阴极侧磁四极核204在焦点的长度方向上聚焦，并且在宽度方向上散焦。电子束接着通过随后的阳极侧磁四极核202在宽度方向上聚焦且在长度方向上散焦。结合起来，两个按顺序布置的磁四极确保了在焦点的两个方向上的净聚焦效应。
继续参照图4A，示出了阴极侧磁四极核204的俯视图。提供了用204a表示的圆形核或磁轭部分，其包括被导向圆形磁轭204a的中心的四个极突起214a、214b、216a、216b。在极突起中的每一者上提供了线圈，如206a、206b、208a和208b所示。在实例实施方式中，磁轭204a和极突起214a、214b、216a、216b由芯铁构成。此外，每一线圈由60匝22规格的磁导线构成；明显地取决于特定应用的需要，其它配置将为合适的。
如图4A中进一步示出，所说明的实例包括用于向四个线圈提供预定电流的聚焦电源275，四个线圈以电串联方式连接，如450、450a、450b、450c和450d示意性地表示。在这个实施方案中，所供应的电流基本上是恒定的，并且导致电流在每一线圈内流动，如字母‘I’和对应箭头所表示，这又得到用460示意性地表示的磁场。选定电流的量值以便提供导致所要聚焦效应的所要磁场。
接下来参照图4B，图4B说明阳极侧磁四极核202的俯视图的实例。如同四极核204一样，提供了用202a表示的圆形核或磁轭部分，其包括也被导向圆形磁轭202a的中心的四个极突起222a、222b、224a、224b。在极突起中的每一者上提供了线圈，如210a、210b、212a和212b所示。与四极核204一起，四极核202上的磁轭202a和突起由与阴极四极核204相同的材料构成，该材料可以是芯铁。然而，阳极四极核202可以由低损耗的铁氧体材料制备，以便更好地对转向频率(下文所描述)做出响应。线圈可以利用类似规格的磁导线和类似的匝数比，其中变化取决于给定应用的需要。
如图4B中进一步示出，所说明的实例包括用于向四个线圈提供预定电流的聚焦电源276，四个线圈以电串联方式连接，如451、451a、451b、451c和451d示意性地表示。在这个实施方案中，所供应的电流基本上是恒定的，并且导致电流在每一线圈内流动，如字母‘I’和对应箭头所表示，这又得到用461示意性地表示的磁场。选定电流的量值以便提供导致所要聚焦效应的所要磁场。
图5A示出具有偶极磁轭250a的偶极核250的实施方案。偶极线圈258a、258b(例如，第一偶极线圈)和260a、260b(例如，第二偶极线圈)位于极突起254a、254b(例如，第一偶极突起)和256a、256b(例如，第二偶极突起)中的每一者上。第一偶极线圈258a、258b被示出为由用575表示的第一偶极电源(转向电源“A”)激励，且第二偶极线圈260a、260b被示出为由用585表示的第二偶极电源(转向电源“B”)激励。第一偶极线圈258a、258b合作以形成第一偶极磁场560，且第二偶极线圈260a、260b合作以形成第二偶极磁场561。
图5B中示出偶极核250的另一实例，其中偶极线圈258a、258b、260a和260b中的每一者连接至分开且独立的电源以用于提供电流以在相应线圈中诱发磁场。电源用580(转向电源A)、582(转向电源B)、584(转向电源C)和586(转向电源D)表示且如所示通过与每一电源相关联的示意性电路(例如，581、583、585、587)进行电连接。偶极核线圈可以由图5B所示的方法独立地控制，因此偶极极突起与四极极突起在45度、135度、225度和315度处成一直线。
图5A和5B的组态提供偶极转向。偶极对(例如，258a、258b是第一偶极对且260a、260b是第二偶极对)被配置用来提供偶极磁效应，并且必要的偶极效应是通过向偶极线圈中的每一者供电而提供的，偶极线圈中的每一者被提供X偏移电流和Y偏移电流。偏移电流的持续时间具有预定频率且相应的偏移电流量值被设计以实现所要偶极场，并且又导致电子束(和焦点)的移动。因此，独立地驱动每一线圈(图5B)或利用适当电流在所要焦点转向频率下通过在对应的偶极对中施加所要X偏移和Y偏离电流而独立地驱动每一偶极线圈对(图5A)。
这有效地使磁场的中心在‘x’或‘y’方向上移动。偶极在电子经过极面之间的区域时对电子提供横向力。这个力扰动射束且在漂移时间期间，电子按其扰动路径行进并且终止于所要焦点处。由于电子的质量小，因此其实际上立即遵循这个磁场的改变。因此，当磁场作用于流中的连续电子时，X射线管的操作可以实现快速切换。
接下来参考图6A-6B，其说明了说明用于控制图4A-4B的四极系统和图5A-5B的偶极的操作的磁控制系统的实施方案的功能图。在高电平下，图6A-6B的磁控制系统对供应至四极对202和204和/或偶极250的线圈电流提供必要控制，以便(1)提供必要的四极场以便实现焦点的所要聚焦；并且(2)提供必要的偶极场以便实现焦点的所要位置。如所指出，以一方式实现对偶极线圈电流的控制以便实现所要转向频率。
图6A的实施方案包括命令处理装置676，命令处理装置676可以借助任何适当的可编程装置，诸如微处理器或微控制器或等效电子元件来实施。命令处理装置676优选地根据存储在非易失性存储器中的参数(诸如命令输入690处所指示的)来控制例如图4A-4B和5A的独立的电源中的每一者的操作(即，其提供对应的线圈操作电流以产生磁场)。举例来说，在实例操作方案中，命令输入690中存储/定义的参数可以包括与焦点的聚焦和/或转向相关的以下参数中的一个或多个：管电流(识别以毫安为单位的管电流的操作量值的数值)；焦点L/S(诸如‘大的’或‘小的’焦点大小)；开始/停止同步(识别何时对聚焦通电和断电)；管电压(以千伏为单位指定管操作电压)；焦点转向模式(例如，指示焦点的预定义转向模式的数值；以及数据系统同步(使X射线束图案与对应的成像系统同步)。
在图6A中所示的用于图4A和4B的四极和图5A的偶极的示例性实施方式中，可以将命令输入690提供至命令处理676，命令处理676接着与用于四极的聚焦电源1(275)和聚焦电源2(276)以及用于偶极的转向电源A 575和转向电源B 585通信，聚焦电源1(275)和聚焦电源2(276)以及转向电源A 575和转向电源B 585接着提供阴极核聚焦线圈和阳极核聚焦线圈以及偶极转向线圈的驱动输出。
因此，借助一个实例，被指定为‘小的’的焦点大小将使命令处理单元676控制聚焦电源275以向如上文所描述的阴极侧磁四极204的线圈(206b、208a、206a、208b)中的每一者提供具有规定量值(对应于‘小的’焦点)的恒定聚焦电流。类似地，电源276也将被控制以向阳极侧磁四极202的线圈中的每一者提供具有与275供应的相同的量值的恒定聚焦(DC)电流。再一次，这将得到四极磁场，所述四极磁场对电子束施加聚焦力以便在阳极靶上得到‘小的’焦点。
而且，FS转向模式可以规定特定焦点转向频率和‘x’或‘y’方向上的必要位移。这将导致命令处理单元676控制转向电源A 575和转向电源B 585中的每一者以向偶极250的对应线圈供应必要的X偏移和Y偏移AC电流量值，因此除了如上文所描述的射束(焦点)聚焦之外还产生所要的偶极转向效应。
在实例实施方案中，电源275、276、575和585中的每一者是高速切换电源，且其从692指示的主电源接收电力。磁控制状态694接收关于电源和线圈的操作的状态信息，并且可以由命令处理单元676和/或外部监测控制设备(未示出)监测。
因此，在图4A-4B、5A和图6A或6B的实施方案中，提供了经由两个四极和一偶极提供电子束聚焦和双轴射束转向的磁系统。尽管示出了实例实施方案，但应了解，预期替代方法。举例来说，电子束的转向是借助偶极250的偶极效应提供的，然而，转向可以由阳极侧磁四极202上的线圈提供或补充。应了解，阳极核202和阴极核204两者都实施聚焦。另外，也可以借助共用控制器或单独的控制器类似地控制图5A-5B的偶极。
在又一实例实施方案中，提供了被实施为可以设置在X射线管的电子束路径中的两个磁四极和一偶极的磁系统。类似于上文所描述的实施方案，两个磁四极被配置用来使电子束路径在垂直于射束路径的两个方向上聚焦。然而，替代于经由如上文所描述的四极和偶极实施偶极功能，将两个偶极布置在偶极核上以使射束在垂直于射束路径的两个方向(‘x’和‘y’)上转向。再一次，两个四极形成四极磁透镜(有时称作“双合透镜”)且在射束经过四极透镜时实现聚焦。转向通过偶极核250的两个偶极实现，两个偶极由卷绕在偶极核250极突起254a、254b和256a、256b中的一者上的线圈产生，而四极线圈维持聚焦线圈电流。电子束的转向(和焦点的所得移动)通过适当的偶极线圈对激励发生并且可以在一个轴线或轴线组合上进行。在一个实施方案中，一个四极用以在第一方向上聚焦且第二四极在第二方向上聚焦，并且具有两个单独的偶极的偶极核用以在两个方向上转向。
接下来参考图4A-4B和5B，其一起说明一个实例。这里，偶极对被配置用来提供偶极磁效应，并且必要的偶极效应是通过向偶极线圈中的每一者供电而提供的，偶极线圈中的每一者被提供X偏移电流和Y偏移电流。偏移AC电流的持续时间具有预定频率且相应的偏移电流量值被设计以实现所要偶极场，并且又导致电子束(和焦点)的移动。因此，独立地驱动每一线圈，四极线圈利用恒定聚焦电流驱动，并且偶极线圈对利用适当电流在所要焦点转向频率下通过在对应的偶极对中施加所要X偏移和Y偏离电流而驱动。这有效地使磁场的中心在‘x’或‘y’方向上移动，这又导致电子束(和焦点在阳极靶上的所得位置)在规定的‘x’或‘y’方向上移动。
接下来参考图6B，其说明了说明用于控制图4A-4B和5B的四极和偶极系统的操作的磁控制系统的实施方案的功能图。在高电平下，图6B的磁控制系统对供应至四极线圈和偶极线圈的线圈电流提供必要控制，以便(1)提供必要的四极场以便实现焦点的所要聚焦；并且(2)提供必要的偶极场以便实现焦点的所要位置。如所指出，以一方式实现线圈电流的控制以便实现所要转向频率。
与图6B的磁控制系统相关联的功能处理在大多数方面类似于图6A，不同之处在于聚焦电源1(275)和2(276)中的每一者向四极线圈提供必要的聚焦DC电流，并且转向电源A(580)、B(582)、C(584)和D(586)向偶极线圈提供必要的转向AC电流和振幅以提供所要的偶极磁效应，以便实现所需的电子束移动(焦点移动)。
因此，在图4A-4B、5B和6B的实施方案中，提供了经由两个四极和两个偶极(都在同一偶极核上)提供电子束聚焦和双轴射束转向的磁系统。尽管示出了实例实施方案，但应了解，预期替代方法。举例来说，尽管电子束的转向是借助完全由两个偶极提供的偶极效应提供的，但应了解阳极核202和阴极核204两者都可以便于聚焦。还将预期其它变化。
一方面，磁控制器可以由命令输入操作。举例来说，以下输入(例如，由用户输入至控制器中)可以用来运行磁控制系统：被实施以用于聚焦的：管电流(mA)，数值输入：ex450；焦点(L/S)，大的或小的焦点；开始停止同步，确定何时对聚焦通电和断电；被实施以用于聚焦和转向的：管电压(kV)，数值输入：ex 120；被实施以用于转向的：FS转向模式，模式1、2或3等；以及被实施以用于数据收集的：数据系统同步，使射束图案与成像系统同步。
一方面，磁控制器可以借助命令输入操作以用于焦点控制。举例来说，以下输入(例如，由用户输入至控制器中)可以用来控制焦点。用户可以实施命令处理。这可以包括使用命令输入和查找/校准表来确定：聚焦电源1电流，其可以用于阴极核聚焦线圈；聚焦电源2电流，其可以用于阳极核聚焦线圈；转向电源A电流和波形，其可以用于Y方向射束移动；转向电源B电流和波形，其可以是X方向射束移动；以及磁控制状态。如果源不进行激励，那么反馈可以阻止系统操作。
接下来参照图7，图7说明了用于操作图6A-6B中指示的磁控制功能性的方法700的一个实例。在步骤702处开始，用户可以选择或识别适当的操作参数，将所述操作参数作为命令输入存储在存储器690中。在步骤704处，将操作参数转发至包括命令处理单元676的管控制单元。对于每一操作参数，在步骤706处，命令处理单元676询问查找/校准表以获得对应值，例如阴极四极电流、阳极四极电流和偶极场偏流。在步骤708处，用相应电流值对线圈通电，并向用户提供确认。在步骤710处，用户起始曝光并且X射线成像开始。在完成之际，步骤712，转发命令，其使到线圈的电力中断。
应了解，如本文中所描述的电子束聚焦和转向的各种实施方式可以有利地结合可调发射器使用，并且每一个的特征彼此互补。然而，还应了解，电子束转向或平面发射器的各种特征无需一起使用，且在单独的实施方式中具有适用性和功能性。
在一个实施方案中，一种X射线管可以包括：阴极，其包括发射电子束的电子发射器；阳极，其被配置用来接收所述电子束的所述所发射的电子；第一磁四极，其介于所述阴极与所述阳极之间且具有第一四极磁轭，所述第一四极磁轭具有从所述第一四极磁轭延伸且朝向所述第一四极磁轭的中心轴线定向的四个第一四极极突起，并且所述四个第一四极极突起中的每一者具有第一四极电磁线圈；第二磁四极，其介于所述第一磁四极与所述阳极之间且具有第二四极磁轭，所述第二四极磁轭具有从所述第二四极磁轭延伸且朝向所述第二四极磁轭的中心轴线定向的四个第二四极极突起，并且所述四个第二四极极突起中的每一者具有第二四极电磁线圈；以及磁偶极，其介于所述阴极与所述阳极之间且具有偶极磁轭，所述偶极磁轭具有四个偶极电磁线圈。
在一个实施方案中，一种X射线管可以包括：所述第一磁四极被配置用于提供第一磁四极梯度以用于使所述电子束在第一方向上聚焦并且使所述电子束在与所述第一方向正交的第二方向上散焦；所述第二磁四极被配置用于提供第二磁四极梯度以用于使所述电子束在所述第二方向上聚焦并且使所述电子束在所述第一方向上散焦；并且其中所述第一磁四极和所述第二磁四极的组合在所述电子束的焦点的第一方向和第二方向上都提供净聚焦效应。一方面，所述磁偶极可以被配置用来使所述电子束偏转以便使所述电子束的所述焦点在靶上移动。一方面，所述磁偶极具有所述偶极磁轭，所述偶极磁轭具有从所述偶极磁轭延伸，朝向所述偶极磁轭的中心轴线定向的四个偶极极突起，并且所述四个偶极极突起中的每一者具有所述偶极电磁线圈中的一者。一方面，四个偶极磁线圈以均匀分布方式缠绕在所述偶极磁轭周围。一方面，所述磁偶极可以具有所述偶极磁轭，所述偶极磁轭具有从所述偶极磁轭延伸且朝向所述偶极磁轭的中心轴线定向的四个偶极极突起，并且所述偶极磁线圈介于所述偶极极突起之间。
在一个实施方案中，具有所述第一四极电磁线圈的所述四个第一四极极突起处于45度、135度、225度和315度处；具有所述第二四极电磁线圈的所述四个第二四极极突起处于45度、135度、225度和315度处；并且所述四个偶极电磁线圈处于0度、90度、180度和270度处。
在一个实施方案中，具有所述第一四极电磁线圈的所述四个第一四极极突起处于45度、135度、225度和315度处；具有所述第二四极电磁线圈的所述四个第二四极极突起处于45度、135度、225度和315度处；并且所述四个偶极电磁线圈处于45度、135度、225度和315度处。
在一个实施方案中，所述X射线管沿着所述所发射的电子具有以下次序：阴极；第一磁四极(阴极四极)；第二磁四极(阳极四极)；磁偶极；以及阳极。
在一个实施方案中，所述电子发射器具有基本上呈平面的表面，所述基本上呈平面的表面被配置用来按非均匀方式以电子束发射电子。
在一个实施方案中，所述第一磁四极可以与第一聚焦电源可操作地耦合；所述第二磁四极可以与第二聚焦电源可操作地耦合；所述磁偶极的第一偶极对可以与第一转向电源可操作地耦合；并且所述磁偶极的第二偶极对可以与第二转向电源可操作地耦合。
在一个实施方案中，所述第一磁四极可以与第一聚焦电源可操作地耦合；所述第二磁四极可以与第二聚焦电源可操作地耦合；并且所述磁偶极的每一电磁体可以与不同的转向电源可操作地耦合。
在一个实施方案中，一种X射线管可以包括：阴极，其包括发射器，其中所述发射器具有基本上呈平面的表面，所述基本上呈平面的表面被配置用来按非均匀方式以电子束发射电子；阳极，其被配置用来接收所述所发射的电子；第一磁四极，其形成于第一磁轭上且具有磁四极梯度以用于使所述电子束在第一方向上聚焦且使所述电子束在垂直于所述第一方向的第二方向上散焦；第二磁四极，其形成于第二磁轭上且具有磁四极梯度以用于使所述电子束在所述第二方向上聚焦且使所述电子束在所述第一方向上散焦；其中所述第一磁四极和所述第二磁四极的组合在所述电子束的焦点的第一方向和第二方向上都提供净聚焦效应；以及磁偶极，其被配置用来使所述电子束偏转以便使所述电子束的所述焦点在靶上移动，所述磁偶极被配置在偶极磁轭上，所述偶极磁轭与所述第二磁轭和/或所述第一和所述第二磁轭分开且不同。
在一个实施方案中，一种使X射线管中的电子束聚焦和转向的方法可以包括：提供实施方案中的一者的X射线管；操作所述电子发射器以便沿着电子束轴线将所述电子束从所述阴极发射至所述阳极；操作所述第一磁四极以使所述电子束在第一方向上聚焦；操作所述第二磁四极以使所述电子束在与所述第一方向正交的第二方向上聚焦；以及操作所述磁偶极以使所述电子束转向远离所述电子束轴线。
在一个实施方案中，一种使X射线管中的电子束聚焦和转向的方法可以包括：提供实施方案中的一者的X射线管，以及操作所述电子发射器以便沿着电子束轴线将所述电子束从所述阴极发射至所述阳极，实施以下中的一项或多项：操作所述第一磁四极以使所述电子束在第一方向上聚焦；操作所述第二磁四极以使所述电子束在与所述第一方向正交的第二方向上聚焦；或操作所述磁偶极以使所述电子束转向远离所述电子束轴线。
根据以上内容应了解本文中已出于说明的目的而描述了本公开的各种实施方案，并且可以进行各种修改而不脱离本公开的范围和精神。因此，本文中公开的各种实施方案无意为限制性的，其中真实范围和精神由所附权利要求书指示。本文中引用的所有参考文献以具体引用的方式整体并入本文中。

Claims (21)

1.一种X射线管，其包括：
阴极，其包括发射电子束的电子发射器；
阳极，其被配置用来接收所述电子束的所发射的电子；
第一磁四极，其介于所述阴极与所述阳极之间且具有第一四极磁轭，所述第一四极磁轭具有从所述第一四极磁轭延伸且朝向所述第一四极磁轭的中心轴线定向的四个第一四极极突起，并且所述四个第一四极极突起中的每一者具有第一四极电磁线圈；
第二磁四极，其介于所述第一磁四极与所述阳极之间且具有第二四极磁轭，所述第二四极磁轭具有从所述第二四极磁轭延伸且朝向所述第二四极磁轭的中心轴线定向的四个第二四极极突起，并且所述四个第二四极极突起中的每一者具有第二四极电磁线圈；以及
磁偶极，其介于所述阴极与所述阳极之间且具有偶极磁轭，所述偶极磁轭具有四个偶极极突起和四个偶极电磁线圈。
2.如权利要求1所述的X射线管，其包括：
所述第一磁四极被配置用于提供第一磁四极梯度以用于使所述电子束在第一方向上聚焦并且使所述电子束在与所述第一方向正交的第二方向上散焦；
所述第二磁四极被配置用于提供第二磁四极梯度以用于使所述电子束在所述第二方向上聚焦并且使所述电子束在所述第一方向上散焦；并且
其中所述第一磁四极和所述第二磁四极的组合在所述电子束的焦点的第一方向和第二方向上都提供净聚焦效应。
3.如权利要求1所述的X射线管，其包括所述磁偶极被配置用来使所述电子束偏转以便使所述电子束的所述焦点在靶上移动。
4.如权利要求1所述的X射线管，其包括所述磁偶极具有所述偶极磁轭，所述偶极磁轭具有从所述偶极磁轭延伸且朝向所述偶极磁轭的中心轴线定向的四个偶极极突起，并且所述四个偶极极突起中的每一者具有所述偶极电磁线圈中的一者。
5.如权利要求1所述的X射线管，其包括所述四个偶极磁线圈以均匀分布方式缠绕在所述偶极磁轭周围。
6.如权利要求5所述的X射线管，其包括所述磁偶极具有所述偶极磁轭，所述偶极磁轭具有从所述偶极磁轭延伸且朝向所述偶极磁轭的中心轴线定向的四个偶极极突起，并且所述偶极磁线圈介于所述偶极极突起之间。
7.如权利要求1所述的X射线管，其包括：
具有所述第一四极电磁线圈的所述四个第一四极极突起处于45度、135度、225度和315度处；
具有所述第二四极电磁线圈的所述四个第二四极极突起处于45度、135度、225度和315度处；并且
所述四个偶极电磁线圈处于0度、90度、180度和270度处。
8.如权利要求1所述的X射线管，其包括：
具有所述第一四极电磁线圈的所述四个第一四极极突起处于45度、135度、225度和315度处；
具有所述第二四极电磁线圈的所述四个第二四极极突起处于45度、135度、225度和315度处；并且
上面具有所述电磁线圈的所述四个偶极极突起处于0度、90度、180度和270度处。
9.如权利要求1所述的X射线管，其包括：
具有所述第一四极电磁线圈的所述四个第一四极极突起处于45度、135度、225度和315度处；
具有所述第二四极电磁线圈的所述四个第二四极极突起处于45度、135度、225度和315度处；并且
所述四个偶极极突起处于0度、90度、180度和270度处。
10.如权利要求1所述的X射线管，其包括：
具有所述第一四极电磁线圈的所述四个第一四极极突起处于45度、135度、225度和315度处；
具有所述第二四极电磁线圈的所述四个第二四极极突起处于45度、135度、225度和315度处；并且
所述四个偶极极突起和/或线圈处于45度、135度、225度和315度处。
11.如权利要求1所述的X射线管，其中所述X射线管沿着所述发射的电子具有以下次序：阴极；第一磁四极；第二磁四极，磁偶极；以及阳极。
12.如权利要求1所述的X射线管，其包括所述电子发射器具有基本上呈平面的表面，所述基本上呈平面的表面被配置用来按非均匀方式以电子束发射电子。
13.如权利要求9所述的X射线管，所述阴极具有阴极头表面，所述阴极头表面具有邻近于所述电子发射器而定位的一个或多个聚焦元件。
14.如权利要求1所述的X射线管，其包括：
所述第一磁四极与第一聚焦电源可操作地耦合；
所述第二磁四极与第二聚焦电源可操作地耦合；
所述磁偶极的第一偶极对与第一转向电源可操作地耦合；并且
所述磁偶极的第二偶极对与第二转向电源可操作地耦合。
15.如权利要求1所述的X射线管，其包括：
所述第一磁四极与第一聚焦电源可操作地耦合；
所述第二磁四极与第二聚焦电源可操作地耦合；并且
所述磁偶极的每一电磁体与不同的转向电源可操作地耦合。
16.如权利要求1所述的X射线管，其包括：
两个磁偶极，其相对于彼此为正交的，每一磁偶极被配置用来使所述电子束偏转以便使所述电子束的所述焦点在靶上移动，所述两个磁偶极被配置在偶极磁轭上。
17.如权利要求1所述的X射线管，其包括：
一对磁偶极，其介于所述阴极与所述阳极之间且具有偶极磁轭，所述偶极磁轭具有四个偶极电磁线圈。
18.如权利要求1所述的X射线管，其包括一对磁偶极，所述磁偶极对被一起配置用来使所述电子束在X轴线和/或Y轴线上偏转以便使所述电子束的所述焦点在靶上移动。
19.一种X射线管，其包括：
阴极，其包括发射器；
阳极，其被配置用来接收所发射的电子；
第一磁四极，其形成于第一磁轭上且具有磁四极梯度以用于使电子束在第一方向上聚焦并且使所述电子束在垂直于所述第一方向的第二方向上散焦；
第二磁四极，其形成于第二磁轭上且具有磁四极梯度以用于使所述电子束在所述第二方向上聚焦并且使所述电子束在所述第一方向上散焦；
其中所述第一磁四极和所述第二磁四极的组合在所述电子束的焦点的第一方向和第二方向上都提供净聚焦效应；以及
一对磁偶极，其被配置用来使所述电子束偏转以便使所述电子束的所述焦点在靶上移动，所述磁偶极对被配置在偶极磁轭上。
20.一种使X射线管中的电子束聚焦和转向的方法，所述方法包括：
提供如权利要求1所述的X射线管；
操作所述电子发射器以便沿着电子束轴线将所述电子束从所述阴极发射至所述阳极；
操作所述第一磁四极以使所述电子束在第一方向上聚焦；
操作所述第二磁四极以使所述电子束在与所述第一方向正交的第二方向上聚焦；以及
操作所述磁偶极以使所述电子束转向远离所述电子束轴线。
21.一种使X射线管中的电子束聚焦和转向的方法，所述方法包括：
提供如权利要求19所述的X射线管；
操作所述电子发射器以便沿着电子束轴线将所述电子束从所述阴极发射至所述阳极；
操作所述第一磁四极以使所述电子束在第一方向上聚焦；
操作所述第二磁四极以使所述电子束在与所述第一方向正交的第二方向上聚焦；以及
操作所述磁偶极以使所述电子束转向远离所述电子束轴线。
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