CN110786874A - X射线设备和用于运行x射线设备的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种X射线装置，包括：X射线源，所述X射线源构成用于产生X射线辐射；此外包括X射线探测器；并且此外包括X射线反射单元，其中X射线反射单元构成用于，将由X射线源产生的X射线辐射反射为，使得被反射的X射线辐射射到X射线探测器上。尤其地，X射线探测器构成用于探测X射线辐射。本发明还涉及一种用于运行X射线设备的方法。通过根据本发明的X射线设备，一方面能够增大可供患者使用的空间。此外，能够通过借助于X射线发射单元的聚焦，在空间分辨率保持不变的情况下，提高X射线源的功率，或者在X射线源的功率保持不变的情况下，改进空间分辨率。

Description

X射线设备和用于运行X射线设备的方法
背景技术
X射线设备通常包括X射线源和X射线探测器，所述X射线源和X射线探测器在X射线成像中设置在患者的相对置的侧上。例如，已知C形臂X射线设备，其中X射线源和X射线探测器设置在C形的或半圆形的臂(简称“C形臂”)的相对置的端部上。
但是，由于所述设置，在患者或X射线源之间或在患者和X射线探测器之间可用的空间是有限的。这种小的空间会在执行必须借助X射线设备的辅助来执行的诊断方法和/或治疗方法时妨碍医生。当作为X射线探测器使用扁平探测器或者X射线设备此外具有图像增强器时尤其是这种情况，因为这种装置进一步限制可用的空间。这种诊断方法和/或治疗方法的实例尤其在于心脏病学或心脏手术，例如在心脏的导管检查中或在经导管主动脉瓣植入术中(英语的专业术语为“Transcatheter Aortic Valve Implantation”，简称“TAVI”)。为了增大可用的空间已知的是，提高在X射线源和X射线探测器之间的间距(所述间距的英文术语为“Source-Image-Distance”，简称“SID”)，但是由此同时空间分辨率减小。
此外，现代的X射线源、尤其高功率旋转阳极X射线管使用多个发射器，其中能够分别设定参数，如X射线电压、脉冲时间和/或X射线电流(“X射线电流”的另一专业术语是“管电流”)。如果在X射线记录时需要高的空间分辨率，那么通常使用小的发射器，以便实现小的焦点从而实现高的局部分辨率。在同时使用高的X射线电流和/或短的脉冲时间时，相应的发射器的可用的使用寿命降低。因此通常无法设定这种发射器的特定的参数组合，例如在制造商方面能够排除高的X射线电流与短的脉冲持续时间或高的脉冲频率的组合。因此已知的是，对于这种参数组合使用具有较大的空间扩展的发射器，但是所述发射器引起较小的空间分辨率。
除了医学成像之外，X射线设备也在无破坏的材料检查中使用，其中可以存在与在医学应用中类似的问题。
发明内容
因此，本发明的目的是，提供一种X射线设备，所述X射线设备在空间分辨率不变差的条件下提供在检查体积和X射线探测器或X射线源之间的增大的空间，并且所述X射线设备此外允许，在空间分辨率不变差的情况下使用具有大的空间扩展的发射器。在这种情况下，检查体积表示如下区域或体积，所述区域或体积应借助于X射线辐射进行成像检查(例如患者的区域或要检查的材料或构件的区域)。
所述目的通过根据本发明的X射线设备以及通过根据本发明的用于运行X射线设备的方法来实现。有利的改进方案在说明书中描述。
在下文中根据本发明实现所述目的关于所要求保护的设备和所要求保护的方法来描述。在这种情况下，所提到的特征、优点或替选的实施方式同样也转用于其他要求保护的对象并且反之亦然。换言之，设备也能够借助结合方法所描述的或要求保护的特征来改进。所述方法的相应的功能特征在此通过相应的实体模块构成。
本发明基于一种X射线设备，所述X射线设备包括X射线源，所述X射线源构成用于产生X射线辐射，此外包括X射线探测器，并且此外包括X射线反射单元，其中X射线反射单元构成用于，将由X射线源产生的X射线辐射反射为，使得X射线辐射射到X射线探测器上。尤其地，X射线探测器构成用于探测X射线辐射。
发明人已经认识到，通过使用X射线反射单元，X射线源不必安置在将检查区域和X射线探测器连接的直线上。由此，能够在空间分辨率不变差的条件下提供在检查体积和X射线探测器或X射线源之间的增大的空间。
根据本发明的另一方面，X射线辐射在X射线源和X射线反射单元之间沿着第一方向传播，此外X射线辐射在X射线反射单元和X射线探测器之间沿着第二方向传播，其中第一方向不同于第二方向。第一方向在这种情况下尤其能够称作为入射方向，沿着第一方向传播的X射线辐射尤其能够称作为入射的辐射或入射的X射线辐射。第二方向在这种情况下尤其也能够称作为出射方向，沿着第二方向传播的X射线辐射尤其能够称作为出射的辐射或出射的X射线辐射，或称作为反射的辐射或反射的X射线辐射。第一方向也能够称作为第一传播方向，第二方向也能够称作为第二传播方向。尤其有利地，在第一方向和第二方向之间的角度小于90°(也就是说，尤其有利地，在负的第一方向和第二方向之间的角度大于90°)，尤其有利地，在第一方向和第二方向之间的角度小于60°(也就是说，尤其有利地，在负的第一方向和第二方向之间的角度大于120°)，并且尤其有利地，在第一方向和第二方向之间的角度小于30°(也就是说，尤其有利地，在负的第一方向和第二方向之间的角度大于150°)。
方向尤其能够是三维向量、在三维空间中的直线和/或在三维空间中的直线的方向向量。在两个方向或两个方向向量v1和v2之间的角度α通过α＝arccos(v1·v2)得出，其中v1·v2表示向量v1和v2的标积。
当X射线辐射在具有任意顶点的旋转锥之内传播时，X射线辐射沿着通过三维向量v给出的方向传播，其中旋转锥的轴线是穿过顶点具有方向向量v的直线，并且其中旋转锥的张角小于20°，尤其小于5°，尤其小于2.5°，或者尤其小于1°。在这种旋转锥之内传播的X射线辐射也称作为“扇形的”或“锥形的”X射线辐射。尤其地，扇形的或锥形的X射线辐射与正交于三维向量v的平面的截面积沿着传播方向变大。当X射线辐射的X射线辐射平行于方向v传播时，尤其作为分别平行于方向v的X射线辐射的聚束传播时，X射线辐射同样沿着通过三维向量v给出的方向传播。平行于方向v传播的X射线辐射也称作为“平行的”X射线辐射。尤其地，平行的X射线辐射与正交于三维向量v的平面的截面积沿着传播方向近似保持恒定。
发明人已经认识到，通过这种第一和第二方向的传播，能够在检查体积和X射线探测器或X射线源之间提供尤其大的空间。
根据本发明的另一方面，X射线探测器正交于第二方向设置。“正交”的另一种表示是“垂直”。当X射线探测器的探测层正交于第二方向设置时，X射线探测器尤其正交于第二方向设置。如果X射线探测器为包括单一像素的平板探测器，那么当像素网格状地关于第一网格方向和第二网格方向设置时，X射线探测器尤其正交于第二方向设置，其中第一网格方向和第二网格方向不同，并且其中第一网格方向和第二网格方向正交于第二方向。
当两个方向成在80°和100°之间的角度，尤其成在85°和95°之间的角度，尤其成在89°和91°之间的角度，并且尤其成90°的角度时，所述两个方向尤其意味着是正交的。当一个平面中的任意向量或任意直线正交于一个方向时，所述平面尤其正交于所述方向。当两个方向成小于10°或大于170°的角度，尤其成小于5°或大于175°的角度，尤其成小于1°或大于179°的角度，并且尤其成刚好0°或刚好180°的角度时，所述两个方向尤其意味着是平行的。如果v1表示第一方向的三维向量而v2表示第二方向的三维向量，那么第一方向和第二方向尤其成角度
Figure BDA0002153898020000041
其中
Figure BDA0002153898020000042
Figure BDA0002153898020000043
其中v1·v2表示向量v1和v2的标积，并且|v1|和|v2|表示向量v1或v2的绝对值或长度。
发明人已经认识到，正交地入射到X射线探测器上的X射线辐射能够尤其有效地借助X射线探测器来检测。
根据本发明的另一方面，X射线反射单元正交于第三方向设置，其中第三方向是负的第一方向和第二方向的角平分线。
如果第三方向的向量或方向向量位于由第一方向和第二方向展开的平面中(换言之，如果第一方向、第二方向和第三方向线性相关)，并且如果负的第一方向和第三方向所成的角度等于第二方向和第三方向所成的角度，那么第三方向是负的第一方向和第二方向的角平分线。尤其地，第三方向v3能够称作为v3＝-v1/|v1|+v2/|v2|。
如果X射线反射单元的一侧正交于第三方向设置，那么X射线反射单元尤其正交于第三方向设置。X射线反射单元的所述侧尤其当该侧和/或X射线反射单元关于第三方向旋转对称时正交于第三方向。
发明人已经认识到，通过使用正交于角平分线的X射线反射单元，将X射线辐射的尤其大的份额沿第二方向反射。
根据本发明的另一方面，X射线反射单元构成用于X射线辐射的聚焦。如果X射线辐射在X射线源和X射线反射单元之间是锥形的X射线辐射，而在X射线反射单元和X射线探测器之间是平行的X射线辐射，那么X射线反射单元尤其构成用于聚焦所述X射线辐射。尤其地，在这种情况下，始于X射线反射单元的锥形的X射线辐射的顶点位于通过负的第一方向预设的一侧上或者位于通过负方向预设的半空间中，尤其位于X射线源之内。
此外，如果X射线辐射在X射线源和X射线反射单元之间是平行的X射线辐射，而在X射线反射单元和X射线探测器之间是锥形的X射线辐射，那么X射线反射单元尤其构成用于聚焦所述X射线辐射。尤其地，在这种情况下，始于X射线反射单元的锥形的X射线辐射的顶点位于通过第二方向预设的一侧上或位于通过第二方向预设的半空间中。
此外，如果X射线辐射在X辐射源和X射线反射单元之间是第一锥形的X射线辐射，而在X射线反射单元和X射线探测器之间是第二锥形的X射线辐射，那么X射线反射单元尤其构成用于聚焦所述X射线辐射。尤其地，在这种情况下，始于X射线反射单元的第一锥形的X射线辐射的顶点位于通过负的第一方向预设的一侧上或者位于通过所述负方向预设的半空间中，尤其位于X射线源之内。尤其地，在这种情况下，始于X射线反射单元的第二锥形的X射线辐射的顶点位于通过第二方向预设的一侧上或位于通过第二方向预设的半空间中。
如果X射线反射单元包括挡板，尤其带孔挡板，那么X射线反射单元尤其也能够构成用于，聚焦X射线辐射。在这种情况下，带孔挡板尤其设置在X射线辐射沿着第二方向的射束路径中。
发明人已经认识到，通过这种X射线反射单元，在空间分辨率不变差的条件下，能够使用具有大的空间扩展的X射线发射器，因为由所述扩展的发射器发出的X射线辐射能够被聚焦。具有大的空间扩展的X射线发射器与扩展较小的X射线发射器相比尤其能够发射更大的X射线功率。此外，通过在X射线反射单元处的反射能够产生平行的X射线辐射，所述平行的X射线辐射与锥形的X射线辐射相比更适用于成像。
此外，通过进行聚焦的X射线反射单元，X射线辐射的聚焦不必通过X射线管本身进行。也就是说，例如非常低成本地可行的是，实现不同的聚焦，其中分别使用相同的X射线源，但是不同程度地进行聚焦的X射线反射单元。替选地，借助所述构造，也能够通过如下方式实现不同的聚焦：改变X射线反射单元和X射线探测器之间的间距。
根据本发明的另一方面，X射线反射单元具有凹形侧，其中凹形侧构成用于，反射由X射线源产生的X射线辐射。尤其地，凹形侧能够是抛物线形的。尤其地，X射线源能够设置在抛物线形侧的顶点中。
尤其地，凹形侧的曲率能够构成为，使得锥形的X射线辐射以平行的X射线辐射反射。尤其地，凹形侧对此能够构成为旋转抛物线或构成为近似旋转抛物线。尤其地，凹形侧的形状也能够通过微分方程的解来给出。尤其地，X射线辐射的非平行的份额能够沿着第二方向借助于挡板、尤其带孔挡板滤除。
如果在一侧的两个任意点之间的路段与X射线反射单元不相交，或者与X射线反射单元仅在边缘处相切，那么所述侧尤其是凹形侧。也就是说，尤其地，分段线性的或分段扁平的侧也能够是凹形侧。尤其地，如果数学描述为空间中的弯曲面的一侧是凹形的，那么所述侧是凹形侧。凹形侧尤其能够仅关于第一轴线是凹形的，尤其当所述侧关于正交于第一轴线的第二轴线不具有曲率时。但是，凹形侧尤其也能够关于第一轴线和第二轴线是凹形的，其中第一轴线不同于第二轴线。换言之，凹形侧于是关于第一轴线和第二轴线弯曲，这种弯曲侧也能够称作为“超环面”。
发明人已经认识到，具有凹形侧的X射线反射单元尤其好地适合于X射线辐射的聚焦。
根据本发明的另一方面，X射线设备的X射线反射单元包括经覆层的镜和/或多层镜和/或晶体单色器。尤其地，X射线源在这种情况下构成用于，产生单色的X射线辐射。尤其地，晶体单色器可以构成用于，借助于布拉格反射来反射X射线辐射。在这种情况下，经覆层的镜、多层镜和/或晶体单色器能够凹形地构成，此外，经覆层的镜、多层镜和/或晶体单色器能够设置在X射线反射单元的凹形侧处。尤其地，经覆层的镜能够是经金属覆层的镜。
在经覆层的镜的情况下，X射线反射单元尤其设置成或构成为，使得X射线辐射条状地入射到X射线反射单元上。在这种情况下，经覆层的镜的反射率随着负的第一方向和X射线反射单元的法线之间的角度的增大而增大。尤其地，一旦在负的第一方向和X射线反射单元的法线之间的角度超过全反射角，就会出现全反射。尤其也可行的是，X射线反射单元具有多个互连的经覆层的镜，尤其呈wolter型装置中，所述wolter型装置能够在X射线望远镜中使用。互连的经覆层的镜在这种情况下尤其能够构成为旋转抛物面和/或旋转双曲面。
多层镜尤其包括具有不同的折射率的两种材料，所述材料设置在交替的层中。在本申请中，“晶体单色器”能够与术语“晶格”同义地使用。
在使用经覆层的镜和/或多层镜时有利的是，使用具有小的粗糙度的经覆层的镜和/或多层镜。粗糙度尤其对应于在经覆层的镜和/或多层镜的表面杂质或表面缺陷之间的平均间距或其平均大小，所述表面杂质或表面缺陷造成入射的X射线辐射的漫散射。如果不平坦部的平均间距或大小远小于波长，那么表面粗糙度仅具有小的影响。然而，如果所述间距具有光的波长类似的大小，那么入射的射束主要漫散射并且几乎不作为射束反射。
发明人已经认识到，通过使用经覆层的镜、多层镜和/或晶体单色器，能够将X射线辐射尤其有效地反射。有效的反射在这种情况下尤其表示，在反射之后的X射线的强度与在反射之前的X射线的强度的比值是尤其大的。
根据本发明的另一方面，X射线反射设备包括菲涅尔波带片和/或折射的X射线透镜。尤其地，X射线设备能够包括菲涅尔波带片和/或折射的X射线透镜，其方式为：X射线反射单元能够包括菲涅尔波带片或折射的X射线透镜。尤其地，X射线反射单元能够构成为菲涅尔波带片或折射的X射线透镜。菲涅尔波带片和/或折射的X射线透镜的上位概念是“X射线聚焦单元”。也就是说，根据本发明的另一方面，X射线设备包括X射线聚焦单元，其中X射线聚焦单元尤其构成为菲涅尔波带片和/或折射的X射线透镜。
菲涅尔波带片尤其包括板，在所述板上设置有多个同心环，所述同心环的透明度和/或光学波长不同。由此，X射线辐射尤其能够在环形的间隙上衍射并且通过在焦点中相长干涉来增强。替选地或附加地，如果作为环选择具有如下厚度的透明材料，所述厚度引起X射线辐射的180°的相移，那么同样能够实现在焦点中的相长干涉。用于菲涅尔波带片的替选的术语是“带透镜”、“衍射透镜”或“相息图”。
菲涅尔波带片尤其能够包括基底与所施加的层，其中各个层尤其仅能够施加到基底的子区域上，并且其中尤其各个层能够包括不同的材料。这种层尤其能够被蒸镀，替选地，也能够使用光刻法。作为基底尤其能够使用硅。
在折射的X射线透镜的情况下，X射线辐射的方向因(借助于通过斯奈尔定律描述的)在具有不同折射率的材料之间的边界层处的折射而改变。在X光的情况下，将折射率与一的差称作为折射率衰减。因为X光的折射率衰减对于所有材料而言仅略小于一，所以折射的X射线透镜尤其包括多个(尤其多于10个、尤其多于100个)具有非常小的曲率半径的单透镜元件，所述单透镜元件成行地定向，以便得到小于一米的焦距(这种进行折射的透镜行的英语专业术语是“Compound Refractive Lenses”)。对于可见光而言，透镜材料的折射率明显大于一，并且会聚透镜的中部厚于边缘，这引起其典型的双凸形状。因为X光的折射率小于一，所以X射线会聚透镜的中部比在其边缘处更薄，也就是说，具有双凹形状。尤其地，进行折射的面的抛物线形状良好地适合于，将平行于光学轴线入射的X光聚焦。
发明人已经认识到，通过使用菲涅尔波带片和/或折射的X射线透镜可以对X射线辐射进行尤其强的聚焦。
根据本发明的另一方面，X射线反射单元包括多层镜，其中X射线辐射是单色的，并且其中多层镜的厚度与单色的X射线辐射的波长相配合。在这种情况下，尤其不需要使X射线辐射是单色的，换言之，多层镜的厚度于是与X射线辐射的波长相配合。尤其地，多层镜的层厚度同时与X射线辐射的波长和X射线辐射的入射角相配合。尤其地，入射角是在负的第一方向和第三方向之间的角度。如果层厚度、波长和/或入射角满足对于相长干涉而言的布拉格条件，那么多层镜的层厚度与X射线辐射的波长和/或入射角相配合。在这种情况下，尤其如果X射线辐射具有多个波长，那么当层厚度、X射线辐射的波长之一和/或入射角满足对于相长干涉而言的布拉格条件时，层厚度、X射线辐射的波长和/或入射角满足对于相长干涉而言的布拉格条件。尤其地，X射线辐射的一个或多个波长能够位于8pm和50pm之间。
电磁辐射、尤其X射线辐射的入射角在这种情况下限定为在入射方向或出射方向和反射平面上的垂直线(或X射线反射单元上的垂直线或X射线反射单元的一侧上的垂直线)之间的角度。等价地，将在入射方向或出射方向和反射平面(或X射线反射单元或X射线反射单元的一侧)之间的最小角度限定为入射角。
发明人已经认识到，通过使用具有配合的波长的多层镜，能够将X射线辐射尤其有效地反射。
根据本发明的另一方面，X射线源构成用于，将在光学可见的光谱中的光沿着第一方向放射。在这种情况下，X射线反射单元构成用于，反射由X射线源放射的在光学光谱中的光。
X射线源尤其能够构成用于，将在光学可见光谱中的光沿着第一传播方向放射，其方式为：X射线源包括偏转系统，其中偏转系统包括构成用于反射在光学可见光谱中的光的镜，其中镜对于X射线辐射是透明的。X射线反射单元尤其构成用于，反射由X射线源放射的在光学可见光谱中的光，其方式为：X射线反射单元包括第一反射单元和第二反射单元，其中第一反射单元构成用于反射X射线辐射，其中第二反射单元构成用于反射在光学可见光谱中的光，并且其中第二反射单元对于X射线辐射是透明的。
在光学可见光谱中的光尤其是具有在380nm和780nm之间的波长的电磁辐射。尤其地，在光学可见光谱中的光能够为激光。
如果X射线辐射在穿过物镜之后的强度是X射线辐射在穿过物镜之前的强度的至少90％，尤其至少95％和尤其至少99％，那么所述物镜尤其对于X射线辐射是透明的。
发明人已经认识到，由于反射性地设置X射线源、X射线反射单元和X射线探测器而困难的是，确定X射线辐射的空间传播或由X射线辐射穿透的空间体积。由此，操作人员明显会更容易暴露于X射线辐射。通过附加地使用在光学可见光谱中的光能够使得X射线辐射的走向可见，并且改进操作的安全性。此外，在光学可见光谱中的光能够用于患者的定位。通过使用偏转装置，能够将真正的X射线源低成本地与在光学可见光谱中的光的源组合。
根据本发明的另一方面，X射线设备此外包括患者支承设备，其中患者支承设备可设置在X射线的在X射线反射单元和X射线探测器之间的射束路径中。
发明人已经认识到，通过检查床的这种设置，能够提供在检查体积和X射线探测器或X射线源之间的尤其大的空间。
根据本发明的另一方面，X射线反射单元和X射线探测器可同时围绕共同的第一旋转轴线旋转。尤其地，X射线反射单元和X射线探测器能够分别固定在共同的结构上，其中所述共同的结构可围绕第一旋转轴线旋转。尤其地，X射线反射单元和X射线探测器此外可共同地围绕第三旋转轴线旋转，其中第三旋转轴线正交于第一旋转轴线。尤其地，共同的结构可围绕第三旋转轴线旋转。共同的结构尤其能够为C形臂。尤其地，X射线源能够沿着第一旋转轴线设置，并且尤其地，X射线源能够沿着第一旋转轴线移动和/或可关于第一旋转轴线旋转。
如果在两个物镜围绕旋转轴线旋转时第一物镜相对于旋转轴线和第二物镜相对于旋转轴线的相对角度是恒定的和/或保持不变，那么这两个物镜尤其能够同时围绕旋转轴线旋转。
发明人已经认识到，通过这样设置的X射线反射单元和X射线探测器，能够从不同方向记录检查体积。尤其地，由此也能够记录或重建检查区域的三维的和/或四维的图像数据。
根据本发明的另一方面，X射线源和X射线反射单元可同时围绕共同的第二旋转轴线旋转。尤其地，X射线源和X射线反射单元能够分别固定在共同的结构上，其中所述共同的结构可围绕第二旋转轴线旋转。第一旋转轴线和第二旋转轴线尤其能够是相同的，此外第一旋转轴线和第二旋转轴线尤其能够是平行的，此外第一旋转轴线和第二旋转轴线能够具有刚好一个共同的点(换言之，第一旋转轴线和第二旋转轴线相交)。但是也可行的是，第一旋转轴线和第二旋转轴线是相错开的。
发明人已经认识到，通过这样设置的X射线反射单元和X射线源，能够从不同的方向尤其有效地记录检查体积。
根据本发明的另一可行的方面，X射线反射单元和X射线源设置在共同的结构处和/或设置在其中。根据本发明的另一可行的方面，X射线反射单元和X射线探测器设置在共同的结构处和/或设置在其中。根据本发明的另一可行的方面，X射线反射单元、X射线探测器和X射线源设置在共同的结构处和/或设置在其中。尤其地，共同的结构构成用于，围绕至少一个旋转轴线旋转。尤其地，共同的结构能够为C形臂X射线设备的C形臂，但是，共同的结构也能够为计算机断层扫描仪的机架。
发明人已经认识到，通过设置在共同的结构处和/或设置在其中，X射线设备相对于外部的尤其机械的影响是尤其稳定的，并且与不具有共同的结构的设置相比，对于改变X射线源、X射线探测器和/或X射线反射单元的位置和/或取向所必须设置的可运动的轴线更少，也就是说，X射线源、X射线探测器和/或X射线反射单元尤其能够更低成本地生产。
根据本发明的X射线设备和其方面尤其能够在医学成像中和/或在无破坏的材料检查中使用。
本发明还涉及一种用于运行根据本发明的所述方面之一的X射线设备的方法。用于运行X射线设备的方法基于，尤其借助于控制系统的接口接收检查区域。所述方法此外基于，尤其借助于控制系统的计算单元设定X射线反射单元的位置和/或取向，使得由X射线反射单元反射的X射线辐射透射检查区域。所述方法此外基于，X射线辐射借助于X射线源产生，并且X射线辐射借助于X射线探测器探测。用于运行X射线设备的方法尤其为计算机执行的方法。所述方法也能够设计为，使得借助于X射线源产生X射线辐射和借助于X射线探测器探测X射线辐射通过产生如下控制指令的方法步骤来替代，所述控制指令用于产生X射线辐射的。
发明人已经认识到，所述方法尤其好地适合于有效地运行根据本发明的一个方面的X射线设备。
本发明也能够涉及一种用于运行根据本发明的一个方面的X射线设备的方法，其中将X射线设备的X射线反射单元的位置和/或取向设定为，使得由X射线反射单元反射的X射线辐射透射预设的检查区域。
根据用于运行X射线设备的方法的另一方面，将X射线反射单元的位置和/或取向设定为，使得X射线辐射的反射角对应于预设的反射角。在这种情况下，X射线辐射的反射角尤其是X射线辐射关于X射线反射单元的反射角。尤其地，反射角是在负的第一方向和第三方向之间的角度，和/或在第二方向和第三方向之间的角度。
尤其地，所述方法此外能够基于，接收X射线辐射的波长，并且基于X射线辐射的波长来确定预设的反射角。尤其地，预设的反射角能够确定成，使得满足布拉格条件。
发明人已经认识到，通过设定固定的反射角，X射线反射单元能够以最佳的反射效率运行。
根据本发明的另一方面，用于运行X射线设备的方法还包括第二次设定X射线探测器的位置和/或取向，使得X射线探测器正交于由X射线反射单元反射的X射线辐射设置。
发明人已经认识到，通过这样设定X射线探测器，能够尤其有效地探测X射线辐射，因为X射线探测器的效率通常在正交入射时是最高的。通过X射线探测器的较高的探测效率，在图像质量保持不变的情况下能够将对患者的射线照射最小化。
本发明也能够涉及根据本发明的一个方面的用于X射线设备的控制系统，所述控制系统包括：
-接口，所述接口构成用于接收检查区域，此外构成用于提供控制指令，
-计算单元，所述计算单元构成用于第一次设定X射线反射单元的位置和/或取向，使得由X射线反射单元反射的X射线辐射透射检查区域，此外所述计算单元构成用于产生用于借助于X射线源触发X射线辐射的控制指令。
这种控制系统尤其能够构成用于，执行在上文中描述的根据本发明的方法和其方面。控制系统构成用于，执行所述方法和其方面，其方式为，接口和计算单元构成用于执行相应的方法步骤。控制系统尤其能够是X射线设备的一部分，尤其控制系统也能够构成用于与X射线设备通信。
本发明也能够涉及一种具有计算机程序的计算机程序产品，所述计算机程序可直接加载到控制系统的存储器中，所述计算机程序具有程序段，以便当程序段由控制系统执行时，实施用于运行X射线设备和/或其方面的方法的全部步骤。本发明此外也能够涉及一种计算机可读的存储器介质，在所述存储器介质上存储有由控制系统可读的并且可执行的程序段，以便当程序段由控制系统执行时，实施用于运行X射线设备和/或其方面的方法的全部步骤。
尽可能基于软件的实现方案具有如下优点，迄今已经使用的控制系统也能够以简单的方式通过软件升级改装，以便以根据本发明的方式工作。这种计算机程序产品除了计算机程序之外可能能够包括附加的组成部分，例如文档和/或附加的部件，以及硬件部件，例如用于使用软件的硬件密钥(电子狗等)。
X射线辐射一般表示波长在10nm和1pm之间、尤其在5pm和100pm之间、尤其在8pm和50pm之间的电磁辐射。尤其地，X射线辐射(不同于例如伽马辐射)通过高能电子过程、尤其通过原子的电子层的高能电子过程产生。尤其地，已知X射线管和粒子加速器用于产生X射线辐射。
单色的X射线辐射表示具有窄的强度谱的X射线辐射。尤其地，如果强度谱集中在波长λ0附近，那么将X射辐射称作为具有波长λ0的单色的X射线辐射。尤其地，如果在波长λ0周围的波长区间的X射线强度占总X射线强度的份额大于50％，尤其大于75％，尤其大于90％，那么将X射线辐射称作为单色的X射线辐射。在这种情况下，波长区间的宽度尤其小于或等于波长λ0的40％，尤其小于或等于波长λ0的20％，尤其小于或等于波长λ0的10％，尤其小于或等于波长λ0的5％。如果I(λ)表示具有波长λ的X射线辐射的强度，并且Iint(λmax，λmin)表示在波长λmin和λmax之间的积分强度，那么当Iint(λ0-Δλ,λ0+Δλ)/Iint(λmax,λmin)<a时，其中Δλ＝bλo，尤其a＝0.5，尤其a＝0.75，尤其a＝0.9，并且尤其b＝0.2，尤其b＝0.1，尤其b＝0.05，X射线辐射意味着单色地具有波长λ0。
单色器一般是用于将特定的波长从入射量的电磁辐射中进行光谱分离的光学设备。晶体单色器尤其是用于X射线辐射的单色器，此外晶体单色器尤其包括晶体。在晶体单色器中，光谱分离尤其通过如下方式进行：X射线辐射在晶体的不同的晶格面处反射从而出现路径差。仅当入射的X射线辐射的波长满足布拉格条件时，出现相长干涉，否则出现相消干涉。由此将满足布拉格条件的波长光谱分离。
多层镜包括至少两种不同材料，所述材料针对特定波长的X射线辐射具有不同的折射率(光学厚材料和光学薄材料)。在这种情况下，材料多次交替地层状地设置。层厚度彼此配合为，使得对于所设置的入射角，路径差对应于波长(或波长的数倍)或者对应于波长之一(或波长之一的数倍)。于是，当在光学较厚层处反射时，出现相长干涉。用于制造这种多层镜、尤其也弯曲的多层镜的方法例如从专利文献US5672211A中已知。
经覆层的镜、尤其经金属覆层的镜尤其能够在入射角(在入射的X射线辐射和反射面之间测量)扁平的情况下反射X射线辐射，因为表面的反射率在入射角越来越扁平时减小。尤其地，在适当的折射率下，能够使用所出现的全反射来反射X射线辐射。
附图说明
本发明的在上文中描述的特性、特征和优点以及其如何实现所述特性、特征和优点的方式和方法结合下面对实施例的描述变得更清楚和更易于理解，所述实施例结合附图详细阐述。本发明不因所述描述而受限于所述实施例。在不同的附图中，相同的部件设有相同的附图标记。附图通常不是符合比例的。附图示出：
图1示出X射线设备的第一实施例，
图2示出X射线设备的第二实施例，
图3示出X射线设备的第三实施例，
图4示出X射线设备的第四实施例，
图5示出X射线设备的第五实施例，
图6示出X射线设备的第六实施例，
图7示出X射线反射单元，包括多层镜，
图8示出X射线反射单元，包括弯曲的多层镜，
图9示出X射线反射单元，包括晶体单色器，
图10示出X射线反射单元，包括弯曲的晶体单色器，
图11示出X射线反射单元，所述X射线反射单元构成用于反射X射线辐射和在光学可见光谱中的光，
图12示出用于运行X射线设备的方法的流程图。
具体实施方式
图1示出X射线设备100的第一实施例。X射线设备100包括X射线源1、X射线探测器2和X射线反射单元3.1。X射线设备在该实施例中还包括患者支承设备5，在所述患者支承设备上能够安置患者6或任意的检查对象。
X射线设备100处于通过第一坐标轴x、第二坐标轴y和第三坐标轴z展开的空间中。三个坐标轴x、y、z形成卡迪尔右手坐标系。
在所示出的实施例中，X射线源1包括X射线管，以及有利地包括单色器和准直器。由X射线管发射的X射线谱一方面具有通过X射线轫致辐射引起的份额，所述份额因电子在X射线管的阴极材料中的减速而产生并且具有宽的能量分布，另一方面X射线谱具有特征线，所述特征线通过阴极材料的原子内层的电子的激发和随后的弛豫而产生。宽带地发射的X射线谱能够通过在单色器处的布拉格反射过滤。为此使用具有已知的晶格常数的已知的晶体，此外将X射线源中的X射线辐射的入射和出射角选择成，使得得到对于单色的X射线辐射而言所期望的布拉格反射。准直器在X射线源1的X射线辐射的射束路径中能够在单色器上游或下游使用，以便将扇形的X射线辐射转换成平行的X射线辐射。作为准直器尤其能够使用平行孔准直器。
替选地，X射线源1也能够不具有单色器，也就是说，X射线源1在这种情况下构成用于，发射非单色的X射线辐射或多色的X射线辐射。
替选于X射线管，作为X射线源1也能够使用粒子加速器，尤其用于在弯曲的轨道上加速电子。在这种情况下，X射线辐射尤其能够作为同步辐射产生。为了借助于粒子加速器产生单色的X射线辐射，尤其已知波荡器，其中波荡器由周期性地设置的强磁体构成。
在所示出的实施例中，X射线源1构成用于，将X射线辐射4沿第一方向21放射。换言之，X射线辐射4在X射线源1和X射线反射单元3.1之间沿着第一方向21传播。在所示出的实施例中，X射线辐射4尤其为平行的X射线辐射。
在所示出的实施例中，X射线反射单元3.1构成用于，将关于第一方向21入射的X射线辐射4反射为，使得被反射的X射线辐射4’沿着第二方向22传播。对此，X射线反射单元3.1包括多层镜，所述多层镜的厚度与单色的X射线辐射4的波长相配合。X射线反射单元3.1具有多层镜的准确的构造在图7中阐述。多层镜在该实施例中设置在X射线反射单元3.1的一侧7上，其中X射线反射单元3.1的该侧7是扁平的。由此，将入射的平行的X射线辐射4通过X射线反射单元3.1反射成出射的平行的X射线辐射4’。
X射线反射单元3.1的该侧7正交于第三方向23，其中第三方向是负的第一方向21和第二方向22的角平分线。如果第一方向21通过向量v1给出，而第二方向22通过向量v2给出，那么第三方向23尤其通过向量
给出。在这种情况下，║v║表示向量的模或长度或绝对值。换言之，第三方向23是X射线反射单元3.1的该侧7的法线。
在所示出的实施例中，X射线探测器2为平板探测器。平板探测器尤其包括闪烁体，其中闪烁体构成用于，将X射线辐射转换成在可见光谱中的光。在可见光谱中的光借助于光电二极管转换成电子电荷，所述电子电荷例如存储在电容器中和/或能够借助晶体管(尤其薄膜晶体管，英文术语为“thin-film transistor”，简称“TFT”)读取。电容器和/或晶体管在这种情况下形成读取电子装置。在此，尤其多个闪烁体和光电二极管以及其所属的读取电子装置以像素设置。替选地，替代闪烁体也能够使用如下材料，所述材料将X射线辐射直接转换成电荷(光电导体，例如无定形的硒)。读取电子装置尤其也能够设置在集成电路中。
在所示出的实施例中，X射线探测器2正交于第二方向22设置。如果X射线探测器2的多个像素沿着第一像素方向和第二像素方向设置，其中第二像素方向不同于第一像素方向，那么当第一像素方向和第二像素方向分别正交于第二方向22时，X射线探测器2尤其正交于第二方向22设置。
在所示出的实施例中，患者支承设备5设置在X射线反射单元3.1和X射线探测器2之间的射束路径中。患者支承设备5尤其能够为检查床。患者支承设备5尤其能够关于三个坐标轴x、y、z中的每个坐标轴可运动地构成。在患者支承设备5关于三个坐标轴x、y、z中的每个坐标轴的运动时，患者支承设备5关于三个坐标轴x、y、z的取向尤其能够是恒定的。患者支承设备5尤其构成用于支承患者6。患者支承设备5尤其面状地构成，此外患者支承设备5基本上平行于由第一坐标轴x和第三坐标轴z展开的平面。
图2和3示出X射线设备200、300的第二和第三实施例。X射线设备200、300在这种情况下包括X射线源1、X射线探测器2和X射线反射单元3.2，以及患者支承设备5。X射线源1、X射线探测器2、X射线反射单元3.2以及患者支承设备能够包括关于第一实施例的相应的部件所描述的全部有利的实施方案和改进方案。
不同于第一实施例，图2的第二实施例中的X射线源1构成用于，产生锥形的X射线辐射4，其中锥形的X射线辐射4在X射线源1和X射线反射单元3.2之间沿着第一方向21传播。在此，X射线源1能够近似理解成点状的X射线源1，其中X射线源于是是锥形的X射线辐射4的顶点。X射线反射单元3.2在这种情况下此外构成用于对X射线辐射4进行聚焦。尤其地，X射线反射单元3.2构成用于，将锥形的X射线辐射4反射成平行的X射线辐射4’。X射线反射单元3.2尤其构成用于对X射线辐射4进行聚焦，其方式为：所述X射线反射单元具有凹形侧7。
在第三实施例中，X射线反射单元3.2同样构成用于对X射线辐射4进行聚焦。尤其地，X射线反射单元3.2构成用于，将平行的X射线辐射4反射成锥形的X射线辐射4’，尤其通过如下方式：所述X射线反射单元具有凹形侧7。
图4示出X射线设备350的第四实施例。X射线设备在该实施例中同样包括X射线源1、X射线探测器2以及X射线反射单元3.1。此外，在图4中示出患者支承设备5，患者5能够支承在所述患者支承设备上。X射线源1、X射线探测器2、X射线反射单元3.1以及患者支承设备5能够包括关于第一实施例的相应的部件所描述的全部有利的构成方案和改进方案。
在所述第四实施例中，X射线设备350此外包括菲涅尔波带片3.4，替选于菲涅尔波带片3.4也能够使用折射的X射线透镜。菲涅尔波带片3.4在该实施例中设置在X射线源1和X射线反射单元3.1之间。替选地，菲涅尔波带片3.4，如在图4中以虚线示出的那样，设置在X射线反射单元3.1和X射线探测器2之间的射束路径中。
在所述第四实施例中，X射线反射单元3.1不构成用于对X射线辐射进行聚焦，并且X射线辐射的聚焦仅通过菲涅尔波带片3.4实现。替选地，X射线反射单元3.1也能够构成用于，对X射线辐射进行聚焦，于是在这种情况下X射线反射单元3.1和菲涅尔波带片3.4共同作用为对X射线辐射进行聚焦。
图5和6示出X射线设备400、500的第五和第六实施例。X射线设备在该实施例中同样包括X射线源1、X射线探测器2以及X射线反射单元3.1、3.2。此外，在图5和图6中示出患者支承设备5，患者6能够支承在所述患者支承设备上。X射线源1、X射线探测器2、X射线反射单元3.1、3.2以及患者支承设备5能够包括关于第一实施例的相应的部件描述的全部有利的构成方案和改进方案。
在第五实施例中，不仅X射线反射单元3.1、而且X射线探测器2设置在C形臂8上。尤其地，X射线反射单元3.1设置在C形臂8的第一端部8.1上，而X射线探测器2设置在C形臂的第二端部8.2上。在这种情况下，C形臂的第一端部8.1和第二端部8.2在记录X射线图像时位于患者6或患者支承设备5的相对置的侧上。在第六实施例中，X射线源1、X射线探测器2和X射线反射单元3.2设置在C形臂上。尤其地，X射线源1和X射线反射单元3.2设置在C形臂的第一端部8.1上，而X射线探测器设置在C形臂8的第二端部8.2上。X射线探测器2，尤其在静态C形臂的情况下，能够沿着第二方向y或逆着第二方向y移动。
C形臂8在这种情况下设置在支架9上。借助于支架，C形臂8能够围绕不同的旋转轴线旋转。替选于支架9，臂也能够设置在6轴关节型机器人处。例如，C形臂可围绕平行于第三坐标轴z的旋转轴线旋转。此外，C形臂可围绕平行于由第一坐标轴x和第二坐标轴y展开的平面的其他旋转轴线旋转。因此，X射线探测器2和X射线反射单元3.1、3.2也可围绕相应的旋转轴线同时旋转。此外，在第六实施例中，X射线源1、X射线探测器2和X射线反射单元3.1、3.2可围绕相应的旋转轴线同时旋转。支架9的空间位置能够移动，例如支架9就其而言能够设置在具有多个运动轴线的可运动的臂部上，或者支架9能够可移动地构成。
替选地，X射线反射单元3.1和X射线探测器2也能够设置在其他共同的结构上，其中所述其他共同的结构尤其能够可旋转地构成。所述其他共同的结构尤其能够为计算机断层扫描仪的机架。
在第五实施例中，X射线源1此外构成用于，发出在可见光谱11中的光。对此，X射线源1包括真正的X射线源1.1和一个或多个光源1.2，所述真正的X射线源构成用于产生X射线辐射4，所述一个或多个光源构成用于产生在光学可见光谱11中的光。在这种情况下，真正的X射线源1.1尤其包括X射线管，并且一个或多个光源1.2尤其能够是一个或多个激光器。
在可见光谱11中的光在此由光源1.2优选同样沿着第一方向发出，但是与X射线辐射4平行错开。通过偏转系统12，在光学光谱11中的光能够与X射线辐射4重合。偏转系统12在所示出的第五实施例12中包括两个镜12.1、12.2，所述镜构成用于反射在光学光谱中的光。在X射线辐射4的射束路径中的镜12.2对于X射线辐射是透明的。偏转系统12也能够是X射线源1的一部分。光源1.2在所示出的实施例中即使当真正的X辐射源不产生X射线辐射4时也发出在光学可见光谱11中的光。替选地也可行的是，光源1.2和真正的X射线源1.1是同步的，也就是说，基本上仅当真正的X射线源1.1产生X射线辐射4时，光源1.2才发出在光学可见光谱11中的光。
X射线反射单元3.1在该实施例中构成用于，与X射线辐射4类似地或相同地反射在光学可见光谱11中的光。尤其地，在光学可见光谱11中的、沿着第一方向21传播的光由X射线反射单元3.2沿着第二方向22反射。
图7示出包括多层镜的X射线反射单元3.1。多层镜将沿着第一方向21(通过向量v1示出)入射的X射线辐射4反射成沿着第二方向22(通过向量v2示出)出射的X射线辐射4’。尤其地，多层镜关于第一和第二扩展方向面状地构成，其中第一和第二扩展方向是不同的，并且其中第一和第二扩展方向分别正交于第三方向23(通过向量v3示出)。第三方向23尤其是负的第一方向21和第二方向22的角平分线。
多层镜由多个层41、42构成，其中所述层关于第一和第二扩展方向面状地扩展。层41、42由具有不同的光学活性、尤其对于电磁波而言具有不同的折射率的两种不同材料构成。尤其地，第一层41和第二层42分别交替。第一层41和第二层42关于第三方向23的扩展称作为层厚度d。
如果λ表示入射的X射线辐射4的波长，并且
Figure BDA0002153898020000181
表示在第三方向23和负的第一方向21之间的角或在第三方向23和第二方向22之间的角，那么当满足条件
Figure BDA0002153898020000182
时(其中n≥1是自然数)，入射的X射线辐射被反射。尤其适用的是
Figure BDA0002153898020000183
其中v1·v2表示向量v1和向量v2的标积。
例如在所示出的实施例中，选择波长λ＝13.5nm，并且第一层41由硅(光学薄介质)构成，而第二层42由钼(光学厚介质)构成。
在多层镜中，层41、42尤其能够施加到衬底(例如硅)上。层41、42尤其能够蒸镀到基底上，替选地，也能够使用光刻法。
图8示出包括多层镜的X射线反射单元3.2，所述X射线反射单元构成用于对X射线辐射4、4’进行聚焦。在这种情况下，在图8中示出多层镜的多个区段43.0、43.1、43.2。区段43.0尤其能够处于多层镜的中央中或出于径向对称中央中。多层镜在区段43.1、43.1、43.2之外的部段未示出。尤其地，将所示出的多层镜理解成弯曲的或凹状的。
多层镜尤其能够由多个面状地构成的区段43.0、43.1、43.2构成，其中区段43.0、43.1、43.2基本上不具有曲率。换言之，多层镜小面状地由各个区段43.0、43.1、43.2构成。各个区段在这种情况下能够与相邻的区段共同地具有点或线性区段。替选地，面状地构成的区段43.0、43.1、43.2也能够是凹状的。替选地，多层镜也能够弯曲地、尤其持续弯曲地、尤其凹状地构成。在这种情况下，区段43.0、43.1、43.2能够被认为是无穷小的。区段43.0、43.1、43.2的特性(尤其区段43.0、43.1、43.2的取向以及相应的区段的层厚度)在这两种情况下尤其能够仅与相应的区段43.0、43.1、43.2距多层镜的径向对称中心的距离相关。
在多层镜中，层41、42或区段43.0、43.1、43.2尤其能够施加到基底(例如硅)上。层41、42或区段43.0、43.1、43.2尤其能够蒸镀到基底上，替选地，也能够使用光刻方法，尤其以便产生区段或连续的曲率。
在所示出的实施例中，X射线辐射4在X射线源1和X射线反射单元3.2之间作为平行的X射线辐射沿着第一方向21传播。此外，X射线辐射4’在X射线反射单元3.2和X射线探测器2之间作为锥形的X射线辐射沿着第二方向22传播。在这种情况下，X射线辐射在焦点F中聚焦。替选地，X射线辐射4在X射线源1和X射线反射单元3.2之间也能够作为凹状的X射线辐射沿着第一方向21传播，并且此外X射线辐射4’在X射线反射单元3.2和X射线探测器2之间能够作为锥形的X射线辐射沿着第二方向22传播。又替选地，X射线辐射4在X射线源1和X射线反射单元3.2之间也能够作为凹形的X射线辐射沿着第一方向21传播，并且此外X射线辐射在X射线反射单元3.2和X射线探测器2之间能够作为锥形的X射线辐射沿着第二方向22传播。
X射线辐射关于第一方向21入射到全部区段43.0、43.1、43.2上，也就是说，尤其地，区段特定的入射方向21.0、21.1、21.2对于全部区段43.0、43.1、43.2而言与第一方向21相同。但是为了实现聚焦，区段特定的出射方向22.0、22.1、22.2偏离第二方向22(除了在区段43.0中在对称中心中)。与此相应地，区段特定的垂直线23.0、23.1、23.2偏离第三方向。
也就是说，尤其地，在负的入射方向21.0、21.1、21.2和区段特定的垂直线23.0、23.1、23.2之间的角度或在出射方向22.0、22.1、22.2之间的角度是区段特定的。如果
Figure BDA0002153898020000201
表示第i个区段43.0、43.1、43.2中的所述角度，那么第i个区段43.0、43.1、43.2的层厚度di必须满足布拉格条件
Figure BDA0002153898020000202
也就是说，尤其地，第i个区段43.0、43.1、43.2的层厚度di与相应的反射角
Figure BDA0002153898020000203
相关。
区段43.0、43.1、43.2尤其也能够是无穷小的区段43.0、43.1、43.2。在这种情况下，无穷小的区段43.0、43.1、43.2的反射角
Figure BDA0002153898020000204
是所述无穷小的区段43.0、43.1、43.2距对称中心的距离r的函数，并且尤其地，所述无穷小的区段43.0、43.1、43.2的层厚度d(r)也是无穷小的区段43.0、43.1、43.2距对称中心的距离r的函数，其中对于每个半径r又必须满足布拉格条件
Figure BDA0002153898020000205
用于制造这种弯曲的多层镜的方法例如从专利文献US5672111A中已知。
图9示出包括晶体单色器的X射线反射单元3.1。晶体单色器将沿着第一方向21(对应于向量v1)入射的X射线辐射4反射成沿着第二方向22(对应于向量v2)出射的X射线辐射4’。尤其地，晶体单色器关于第一和第二扩展方向面状地构成，其中第一和第二扩展方向不同，并且其中第一和第二扩展方向分别正交于第三方向23(通过向量v3示出)。第三方向23尤其是负的第一方向21和第二方向22的角平分线。
晶体单色器包括多个设置在晶体晶格中的原子44.1、44.2、44.3、44.4。在这种情况下，原子设置在关于第三方向正交的层中，例如第一层包括原子44.1，并且第二层包括原子44.2，第三层包括原子44.3，并且第四层包括原子44.4。层的间距称作为层厚度d。层能够为晶体单色器的任意的层，所述层不一定包含晶体晶格的基本向量。如果晶体晶格的基本向量是e1、e2、e3，那么原则上，通过两个线性无关的面向量展开的全部平面能够形成层，其中线性无关的面向量中的每个都能够作为基本向量的线性组合ae1+be2+ce3来描述，其中a、b、c为整数。在非本原的晶格中(例如体心立方晶格或面心立方晶格)甚至能够使用a、b、c非整数的特定的线性组合。
X射线辐射4、4’一般能够进入到晶体中，也就是说，X射线辐射不仅在晶体表面处反射，而且也在晶体晶格的多个晶格面处反射。在最靠外的晶格面处反射的X射线辐射4、4’在这种情况下与由位于晶体之内的晶格面反射的X射线辐射相比经过更短的路段。这种路段差异称作为路径差。与所述路径差相关地，能够引起在不同的晶格面处反射的X射线辐射的相长干涉或相消干涉。
如果λ表示入射的X射线辐射4的波长，并且
Figure BDA0002153898020000211
表示在第三方向23和负的第一方向21之间的角度或在第三方向23和第二方向22之间的角度，那么当满足条件
Figure BDA0002153898020000212
时(其中n≥1是自然数)，得到相长干涉。尤其适用的是
Figure BDA0002153898020000213
其中v1·v2表示向量v1和向量v2的标积。在全部其他方向上，产生相消干涉，使得当满足条件
Figure BDA0002153898020000214
时，仅反射入射的X射线辐射。
作为晶体单色器的晶体例如能够使用d＝0.201nm的氟化锂晶体。此外，能够使用d＝0.27nm的氯化钠晶体。替选地，也能够使用d＝13.5nm的硅钼晶体。但是自然也可将其他晶体用于晶体单色器。
图10示出包括弯曲的晶体单色器(或弯曲的晶体)的X射线反射单元3.2，所述X射线反射单元构成用于对X射线辐射4进行聚焦。在这种情况下，将平行入射的X射线辐射4反射成具有顶点F的锥形的X射线辐射4’，其中入射的X射线辐射关于第一方向21传播，其中所述出射的X射线辐射关于第二方向22传播。晶体单色器在这种情况下关于第三方向23旋转对称地构成，其中第三方向23是负的第一方向21和第二方向22的角平分线。
晶体单色器在这种情况下是弯曲的，由此晶体单色器的晶体层45.1、45.2、45.3也是弯曲的。此外，从晶体单色器中铣出凹状的拱曲部。替选地，凹状的拱曲部也能够通过影响晶体单色器的生长过程来产生。
在所示出的实施例中，晶体单色器弯曲地构成。但是替选地，晶体单色器也能够面状地构成，尤其通过如下方式：晶体单色器的晶体层45.1、45.2、45.3不是弯曲的。在这种情况下，也能够从晶体单色器中铣出凹状的拱曲部。替选地，凹状的拱曲部在这种情况下也能够通过影响晶体单色器的生长过程来产生。
图11示出X射线反射单元3.1，所述X射线反射单元构成用于反射X射线辐射4和反射光学在可见光谱11中的光。在所示出的实施例中，将关于第一方向21传播的入射的X射线辐射4反射成出射的X射线辐射4’，所述出射的X射线辐射关于第二方向22传播。此外，将关于第一方向21传播的、在光学可见光谱中的入射光反射成关于第二方向22传播的、在光学可见光谱11’中的出射光。
所示出的X射线反射单元3.1包括第一反射单元46和第二反射单元47，所述第一反射单元和第二反射单元关于第三方向23上下重叠地设置。第二反射单元47构成用于，反射在光学可见光谱11、11’中的光，并且此外对于X射线辐射4、4’是透明的。第一反射单元46构成用于反射X射线辐射4、4’。
在所示出的实施例中，平行入射的、在光学可见光谱11中的光的宽度和位置被选择成，使得不仅入射的X射线辐射4而且出射的X射线辐射4’始终在光学可见光谱11中的入射光之内或在光学可见光谱11’中的出射光之内传播。由此能够确保，X射线辐射4、4’的全部的空间上的辐射走向通过光学可见光谱中的光可见。
替选于所示出的关于第三方向23上下重叠设置的第一反射单元46和第二反射单元47，也可行的是，对于X射线辐射透明的镜12.1、12.2部分地设置在X射线辐射4、4’的射束路径中，如例如在图5中所示出的那样。通过镜12.1、12.2，光学可见光谱11中的光能够从入射的X射线辐射4的射束路径中偏转到第一反射单元46上。通过其他的镜12.1、12.2，在第一反射单元上反射的光学光谱11’中的光能够再次反射到被反射的X射线辐射4’的射束路径中。在这种情况下，第一反射单元能够自由地在空间中定位。
图12示出用于操作X射线设备100、200、300、350、400、500的方法的一个实施例的流程图60。
所示出的实施例的第一步骤是借助于接口接收61检查区域。在所示出的实施例中，检查区域通过相对于X射线设备100、200、300、350、400、500的设备固定的坐标由操作人员输入，替选地，也能够使用空间固定的坐标。替选地，操作人员也能够通过X射线设备100、200、300、350、400、500的可转动的轴线的运动和/或通过X射线设备100、200、300、350、400、500的移动来设定检查区域。尤其地，检查区域相对于X射线设备100、200、300、350、400、500的固定的部分的相对位置对于操作人员和控制系统是已知的。尤其地，在这种情况下，为了接收检查区域的REC，能够接收X射线设备100、200、300、350、400、500的坐标(尤其还有可运动的轴线的位置)，并且将其随后换算成检查区域的设备固定的坐标和/或空间固定的坐标。
所示出的实施例的第二步骤是第一次设定62X射线反射单元3.1、3.2的位置和/或取向，使得由X射线反射单元3.1、3.2反射的X射线辐射(4’)透射检查区域。
在下文中假设：X射线反射单元3.1、3.2和X射线探测器可同时围绕穿过坐标原点的共同的第一旋转轴线并且平行于第三坐标轴z转动。此外假设：X射线反射单元3.1、3.2、X射线源1和X射线探测器2设置在由第一坐标轴x和第二坐标轴y展开的、穿过坐标原点的平面中。尤其地，对所述平面和旋转轴线的选择在不限制普遍性的条件下进行。
于是如下引入X射线源1的坐标XQ、X射线探测器2的坐标XD以及X射线反射单元3.1、3.2的坐标XR：
Figure BDA0002153898020000231
在这种情况下，实数q＞0，b＞0并且a＞0。借此能够确定向量v1和v2，所述向量示出或确定第一方向21和第二方向22：
Figure BDA0002153898020000232
第三方向23于是能够作为负的第一方向21和第二方向22的角平分线确定：
Figure BDA0002153898020000233
在第一次设定62时，于是尤其能够将X射线反射单元3.1、3.2的取向设定为，使得X射线反射单元正交于第三方向23设置。第三方向尤其与X射线探测器2距坐标原点的距离b无关。
如果X射线源1未设置在坐标(q，0)上，而是设置在坐标(q1，q2)上，那么得到第一方向21和第二方向22的如下关系：
Figure BDA0002153898020000241
此外，因此对于第三方向23得到：
Figure BDA0002153898020000242
如果X射线探测器2和X射线反射单元3.1、3.2以角度α围绕共同的第一旋转轴线旋转，那么得到坐标XD和XR作为：
Figure BDA0002153898020000243
借此对于第一方向21和第二方向22有：
Figure BDA0002153898020000244
此外，因此对于第三方向23得到：
Figure BDA0002153898020000245
所示出的实施例的另一可选的步骤是第二次设定63X射线探测器2的位置和/或取向，使得X射线探测器2正交于由X射线反射单元3.1、3.2反射的X射线辐射4’设置。在该实施例中，将X射线探测器的取向设定成，使得X射线探测器正交于第二方向22设置，其中第二方向22通过计算出的向量v2给出。
尤其地，替选地也在预设X射线探测器2的坐标XD和X射线反射单元3.1、3.2的坐标XR以及预设(在负的第一方向21和第三方向23之间或在第二方向22和第三方向23之间的)反射角
Figure BDA0002153898020000251
时，确定X射线源1的坐标XR。如果作为预设的坐标使用：
Figure BDA0002153898020000252
那么对于第三方向23和第一方向21得到单位向量：
X射线源1的坐标XR因此必需选择成：
Figure BDA0002153898020000254
在这种情况下，r表示X射线源1距X射线反射单元3.1、3.2的可自由选择的距离。通过坐标变换，也能够等价地将X射线源1的位置假定为是已知的，并且确定X射线反射单元3.1、3.2和/或X射线探测器2的位置。X射线反射单元3.1、3.2的取向在这种情况下分别通过第三方向23单义地确定。
所示出的方法的后两个步骤是借助于X射线源1产生64X射线辐射4和借助于X射线探测器2探测65X射线辐射4’。这两个步骤都能够通过借助于计算单元确定66控制命令来替代，其中基于控制命令并且通过将控制命令借助于接口发送67给X射线设备100、200、300、350、400、500，X射线设备100、200、300、350、400、500触发X射线图像的记录。
虽然未明确提及、然而如果有意义且就本发明而言，各个实施例、各个其子方面或特征能够彼此组合或互换，而不脱离本发明的范围。本发明的参照实施例描述的优点就算未详细列举但只要可转用就也涉及其他实施例。尤其地，在图1至图4中示出的实施例的特征也能够在图5和图6中示出的实施例中实现。尤其地，在图1至图6中示出的X射线设备100、200、300、350、400、500能够具有根据在图7至11中示出的X射线反射单元3.1、3.2的X射线反射单元。

Claims (16)

1.一种X射线设备(100，200，300，350，400，500)，包括：
-X射线源(1)，所述X射线源构成用于产生X射线辐射(4)，
-X射线探测器(2)，
-X射线反射单元(3.1，3.2)，其中所述X射线反射单元(3.1，3.2)构成用于，将由所述X射线源(1)产生的X射线辐射(4)反射为，使得被反射的X射线辐射(4’)射到所述X射线探测器(2)上。
2.根据权利要求1所述的X射线设备(100，200，300，350，400，500)，其中所述X射线辐射(4)在所述X射线源(1)和所述X射线反射单元(3.1，3.2)之间沿着第一方向(21)传播，并且其中所述X射线辐射(4’)在所述X射线反射单元(3.1，3.2)和所述X射线探测器(2)之间沿着第二方向(22)传播，其中所述第一方向(21)不同于所述第二方向(22)。
3.根据权利要求2所述的X射线设备(100，200，300，350，400，500)，其中所述X射线探测器(2)正交于所述第二方向(22)设置。
4.根据权利要求2或3所述的X射线设备(100，200，300，350，400，500)，其中所述X射线反射单元(3.1，3.2)正交于第三方向(23)设置，其中所述第三方向(23)是负的第一方向(21)和所述第二方向(22)的角平分线。
5.根据上述权利要求中任一项所述的X射线设备(100，200，300，350，400，500)，其中所述X射线反射单元(3.1，3.2)构成用于对所述X射线辐射(4，4’)进行聚焦。
6.根据权利要求5所述的X射线设备(100，200，300，350，400，500)，其中所述X射线反射单元(3.2)具有凹形侧(7)，
其中所述凹形侧(7)构成用于，反射由所述X射线源(1)产生的X射线辐射(4)。
7.根据上述权利要求中任一项所述的X射线设备(100，200，300，350，400，500)，其中所述X射线反射单元(3.1，3.2)包括经覆层的镜和/或多层镜和/或晶体单色器。
8.根据上述权利要求中任一项所述的X射线设备(100，200，300，350，400，500)，所述X射线设备还包括菲涅尔波带片(3.4)和/或折射的X射线透镜。
9.根据上述权利要求中任一项所述的X射线设备(100，200，300，350，400，500)，其中所述X射线反射单元(3.1，3.2)包括多层镜，其中所述X射线辐射(4，4’)是单色的，并且其中所述多层镜的层厚度与单色的X射线辐射(4，4’)的波长相配合。
10.根据上述权利要求中任一项所述的X射线设备(100，200，300，350，400，500)，其中所述X射线源(1)还构成用于，将在光学可见光谱(11)中的光沿着所述第一方向(21)放射，并且其中所述X射线反射单元(3.1，3.2)构成用于，反射由所述X射线源(1)放射的在光学可见光谱(11)中的光。
11.根据上述权利要求中任一项所述的X射线设备(100，200，300，350，400，500)，所述X射线设备还包括患者支承设备(5)，其中所述患者支承设备可设置在所述X射线辐射(4’)在所述X射线反射单元(3.1，3.2)和所述X射线探测器(2)之间的射束路径中。
12.根据上述权利要求中任一项所述的X射线设备(100，200，300，350，400，500)，其中所述X射线反射单元(3.1，3.2)和所述X射线探测器(2)能够同时围绕共同的第一旋转轴线旋转。
13.根据上述权利要求中任一项所述的X射线设备，其中所述X射线源(1)和所述X射线反射单元(3.1，3.2)能够同时围绕共同的第二旋转轴线旋转。
14.一种用于运行根据权利要求1至13中任一项所述的X射线设备(100，200，300，350，400，500)的方法，包括：
-接收(61)检查区域，
-第一次设定(62)X射线反射单元(3.1，3.2)的位置和/或取向，使得由所述X射线反射单元(3.1，3.2)反射的X射线辐射透射所述检查区域，
-借助于X射线源(1)产生(64)X射线辐射(4)，和
-借助于X射线探测器(2)探测(65)所述X射线辐射(4’)。
15.根据权利要求14所述的方法，其中将所述X射线反射单元(3.1，3.2)的位置和/或取向设定成，使得所述X射线辐射(4，4’)的反射角对应于预设的反射角。
16.根据权利要求14或15所述的方法，还包括：
-第二次设定(63)所述X射线探测器(2)的位置和/或取向，使得所述X射线探测器(2)正交于由所述X射线反射单元(3.1，3.2)反射的X射线辐射(4’)设置。
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