CN114068267A - 偏转电极组件、x射线源和x射线成像系统 - Google Patents

偏转电极组件、x射线源和x射线成像系统 Download PDF

Info

Publication number
CN114068267A
CN114068267A CN202010772301.1A CN202010772301A CN114068267A CN 114068267 A CN114068267 A CN 114068267A CN 202010772301 A CN202010772301 A CN 202010772301A CN 114068267 A CN114068267 A CN 114068267A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electron beam
teeth
electrode assembly
electrode plate
cathode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010772301.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114068267B (zh
Inventor
陈志强
唐华平
金鑫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nuray Technology Co ltd
Tsinghua University
Nuctech Co Ltd
Original Assignee
Nuray Technology Co ltd
Tsinghua University
Nuctech Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nuray Technology Co ltd, Tsinghua University, Nuctech Co Ltd filed Critical Nuray Technology Co ltd
Priority to CN202010772301.1A priority Critical patent/CN114068267B/zh
Priority to AU2021323079A priority patent/AU2021323079B2/en
Priority to JP2022576850A priority patent/JP7403009B2/ja
Priority to PCT/CN2021/104270 priority patent/WO2022028173A1/zh
Priority to DE112021002363.2T priority patent/DE112021002363T5/de
Priority to US18/011,388 priority patent/US20230255576A1/en
Publication of CN114068267A publication Critical patent/CN114068267A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114068267B publication Critical patent/CN114068267B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/40—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment with arrangements for generating radiation specially adapted for radiation diagnosis
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00—X-ray tubes
    • H01J35/02—Details
    • H01J35/04—Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
    • H01J35/06—Cathodes
    • H01J35/064—Details of the emitter, e.g. material or structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00—X-ray tubes
    • H01J35/02—Details
    • H01J35/04—Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
    • H01J35/045—Electrodes for controlling the current of the cathode ray, e.g. control grids
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02—Devices for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03—Computerised tomographs
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/54—Control of apparatus or devices for radiation diagnosis
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00—X-ray tubes
    • H01J35/02—Details
    • H01J35/14—Arrangements for concentrating, focusing, or directing the cathode ray
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00—X-ray tubes
    • H01J35/02—Details
    • H01J35/14—Arrangements for concentrating, focusing, or directing the cathode ray
    • H01J35/153—Spot position control
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00—X-ray tubes
    • H01J35/24—Tubes wherein the point of impact of the cathode ray on the anode or anticathode is movable relative to the surface thereof
    • H01J35/30—Tubes wherein the point of impact of the cathode ray on the anode or anticathode is movable relative to the surface thereof by deflection of the cathode ray
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2235/00—X-ray tubes
    • H01J2235/06—Cathode assembly
    • H01J2235/068—Multi-cathode assembly
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00—X-ray tubes
    • H01J35/02—Details
    • H01J35/14—Arrangements for concentrating, focusing, or directing the cathode ray
    • H01J35/147—Spot size control

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • X-Ray Techniques (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

本发明涉及偏转电极组件、X射线源和X射线成像系统。一种偏转电极组件包括：第一电极板，其包括第一连接部和多个第一齿部，多个第一齿部彼此间隔地设置在第一连接部上，每个第一齿部从第一连接部延伸以使得第一电极板形成为梳形；和第二电极板，其包括第二连接部和多个第二齿部，多个第二齿部彼此间隔地设置在第二连接部上，每个第二齿部从第二连接部延伸以使得第二电极板形成为梳形，其中，第一电极板和第二电极板布置成使得：第一电极板和第二电极板彼此不接触、并且多个第一齿部和多个第二齿部至少部分地交错排列以形成多个电子束流通道，每个电子束流通道位于相邻的第一齿部和第二齿部之间。

Description

偏转电极组件、X射线源和X射线成像系统
技术领域
本发明涉及X射线技术领域，更具体地涉及用于X射线源的偏转电极组件、X射线源和X射线成像系统。
背景技术
X射线在工业无损检测、安全检查、医学诊断和治疗等领域具有广泛的应用。产生X射线的装置称为X射线源。X射线源通常由X射线管、电源与控制系统、冷却及屏蔽等辅助装置等构成，核心是X射线管。X射线管通常包含阴极、阳极和壳体三个主要部分。阴极产生电子束流。电子束流被阴极与阳极之间的高压电场加速并撞击阳极，由此产生X射线。传统的X射线管只有一个阴极产生电子发射，并且只能产生一个位置固定的X射线焦点。
新型的分布式X射线源(或称多焦点X射线源)是一种具有多个阴极、多个靶点、并能从多个不同位置产生X射线的X射线源。在多视角成像和三维成像的CT领域具有非常显著的优势。为了从不同位置产生X射线，有很多专利文献分别披露了不同的技术方案。如美国专利申请US4926452A通过电磁场扫描使电子束产生偏转从而产生位置不同的焦点。由于传统热阴极电子发射配合电磁场扫描是一个连续的过程，因此焦点位置是一个连续的动态变化，在X射线成像上有运动伪影，该方案并未大规模应用。新兴的技术方案是使用多个电子源(阴极)，从不同位置产生电子束流并在不同位置产生X射线，消除了靶点位置连续变化带来的伪影，如中国专利CN104470177B等使用多个热阴极分别从不同位置产生电子束，或者如美国专利US6980627B2使用场致发射冷阴极从不同位置产生电子束。
随着X射线三维成像技术的发展，对图像的分辨率要求越来越高。获得高清图像的方法通常包括：不断缩小探测器的像素，不断减小焦点的尺寸，增加焦点的分布密度。前两项的物理难度越来越高，因此增加焦点分布密度成为了一个重要改进方向。中国专利CN104465279B为代表的热阴极分布式光源，受限于阴极本身的物理尺寸和隔热要求，阴极间距大(通常不小于20mm)，焦点密度小。中国专利申请CN107464734A提出了通过增加偏转电极来增加焦点数量的方法。但是该方案整体结构较为复杂，具有补偿电极，聚焦电极的布置和连接关系复杂，聚焦电极分成两类，每一类都包括数量众多的多个独立电极，每一类聚焦电极在安装固定时需要考虑整体安装精度，同时还要考虑每个独立电极与安装结构的电绝缘，整体上复杂度高，成本高。
为此，需要一种结构简化且成本降低的偏转电极组件。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种结构简化且部件数量减少的偏转电极组件、X射线源和X射线成像系统。本发明的另一目的是提供一种增加X射线发射位置的偏转电极组件、X射线源和X射线成像系统。本发明的另一目的是提供一种提高成像质量的偏转电极组件、X射线源和X射线成像系统。
本发明的一个方面提供一种用于X射线源的偏转电极组件，包括：第一电极板，其包括第一连接部和多个第一齿部，多个第一齿部彼此间隔地设置在第一连接部上，每个第一齿部从第一连接部延伸以使得第一电极板形成为梳形；和第二电极板，其包括第二连接部和多个第二齿部，多个第二齿部彼此间隔地设置在第二连接部上，每个第二齿部从第二连接部延伸以使得第二电极板形成为梳形，其中，第一电极板和第二电极板布置成使得：第一电极板和第二电极板彼此不接触、并且多个第一齿部和多个第二齿部至少部分地交错排列以形成多个电子束流通道，每个电子束流通道位于相邻的第一齿部和第二齿部之间。
在一种现有的分布式X射线源中，每个电子束流通道需要两个独立的电极来产生偏转作用，独立电极的数量是电子束流通道的两倍。因此，部件数量较多，电极的安装固定和电气连接是复杂的。在根据本发明的实施例的偏转电极组件中，两个电极板的齿部交错布置，并且电极板的连接部作为多个齿部的公共连接部，一方面为多个齿部提供结构连接，另一方面实现多个齿部的电连接。由此，每个电极板包括彼此连接的连接部和多个齿部，使得偏转电极组件的安装固定和电气连接极大简化，同时可以更容易实现较高的定位精度。此外，为实现电子束流的偏转，每个齿部(电极板)需要被施加相同或不同的电位，因此齿部需要与其相邻的部件(如与其相对的其它齿部、阴极、阳极、甚至提供支撑的结构部件)保持电绝缘。在现有的技术方案中，各个电极是彼此独立的，要分别实现相对绝缘安装和位置定位，因此电极的安装是困难的。根据本发明的实施例，通过创新的梳形结构，将具有一个电位的多个电极设计为一个整体(第一电极板)并且将具有另一电位的多个电极设计为另一个整体(第二电极板)，使得安装固定和电气连接大大简化。
根据本发明的实施例，第一电极板和第二电极板布置成使得：每两个第一齿部之间设置有一个第二齿部，并且每两个第二齿部之间设置有一个第一齿部。通过使两个电极板的齿部彼此交错，可以增加电子束流通道的数量，有利于基于较少的阴极单元产生更多的X射线焦点，从而获得更多的X射线成像信息，并且有利于降低分布式X射线源的成本并且提高X射线成像系统的图像质量。
根据本发明的实施例，在每个电子束流通道处，相邻的第一齿部和第二齿部的相对侧表面彼此平行。由此，两个齿部之间的偏转电场是相对均匀的，有利于控制电子束流的偏转和焦点位置的偏移。
根据本发明的实施例，多个第一齿部在第一连接部上以相同间距间隔开，多个第二齿部在第二连接部上以相同间距间隔开，并且多个电子束流通道以相同间距分布。由此，各个齿部是均匀等距分布的，同时各个电子束流通道也是均匀等距分布的。这有利于简化电极板的加工和偏转电极组件的安装，同时可以使电子束流的偏转和聚焦效果更加统一。
根据本发明的实施例，多个第一齿部具有相同的形状，并且多个第二齿部具有相同的形状。
根据本发明的实施例，第一连接部包括布置有多个第一齿部的第一内表面，并且第二连接部包括布置有多个第二齿部的第二内表面，第一内表面与第一齿部的侧表面垂直，并且第二内表面与第二齿部的侧表面垂直。由此，电极板可以具有更规整的结构，便于加工和安装。
根据本发明的实施例，每个电子束流通道包括电子束流输入侧和电子束流输出侧；第一电极板的每个第一齿部包括处于电子束流输出侧的上表面和处于电子束流输入侧的下表面，多个第一齿部的上表面均位于同一平面内；并且第二电极板的每个第二齿部包括处于电子束流输出侧的上表面和处于电子束流输入侧的下表面，多个第二齿部的上表面均位于同一平面内。
根据本发明的实施例，第一电极板和第二电极板布置成使得多个第一齿部的上表面与多个第二齿部的上表面均位于同一平面内。两个电极板的上表面位于同一平面内，可以有利于简化电极板的加工和安装。此外，当偏转电极组件安装在X射线源中时，有利于电极板的上表面布置成与阳极的相对表面平行，从而可以在电极板与阳极之间形成更均匀的电场，使从各个电子束流通道出来的电子束流具有更一致的聚焦和加速效果。
根据本发明的实施例，第一电极板和第二电极板布置成使得多个第一齿部的下表面与多个第二齿部的下表面均位于同一平面内。电极板的下表面也位于同一平面内，有利于简化电极板的加工和安装，同时当偏转电极组件安装在X射线源中时，可以有利于阴极单元的安装。
根据本发明的实施例，第一齿部和第二齿部均具有长方体形状。
根据本发明的实施例，第一齿部包括远离第一连接部的端表面，第二齿部包括远离第二连接部的端表面；并且第一电极板和第二电极板布置成使得：第一齿部的端表面与第二连接部的第二内表面之间的间距在0.1mm至10mm之间，并且第二齿部的端表面与第一连接部的第一内表面之间的间距在0.1mm至10mm之间。采用上述绝缘距离，可以在两个电极板之间实现几十伏到几千伏的绝缘。
根据本发明的实施例，第一电极板和第二电极板布置成使得：第一齿部的端表面与第二连接部的第二内表面之间的间距在0.5mm至5mm之间，并且第二齿部的端表面与第一连接部的第一内表面之间的间距在0.5mm至5mm之间。采用上述绝缘距离，有利于满足加工精度和安装精度要求。
根据本发明的实施例，第一电极板和第二电极板布置成使得每个电子束流通道从电子束流输入侧到电子束流输出侧的长度在3mm至50mm之间。如果电子束流通道太短，则偏转电位太高，这会提高电位控制器的成本。如果电子束流通道太长，则偏转电极组件在X射线源中占据较大空间，不利于减小X射线源的尺寸和重量。
根据本发明的实施例，偏转电极组件还包括电位控制器，其分别电连接到第一电极板和第二电极板，其中电位控制器能够向第一电极板和第二电极板供电，以使得第一电极板和第二电极板之间能够具有多种电位差。
本发明的另一方面提供一种X射线源，包括：多个阴极单元，用于从不同位置产生电子束流；阳极，用于从不同位置接收电子束流；和根据本发明的实施例的偏转电极组件，偏转电极组件的第一电极板和第二电极板布置在多个阴极单元和阳极之间，其中，每个阴极单元布置成对准偏转电极组件的一个电子束流通道，以使得多个阴极单元产生的电子束流能够分别穿过相应的电子束流通道并到达阳极。
在根据本发明的实施例的X射线源中，偏转电极组件的两个电极板被施加不同电位时，电子束流会产生偏转。此外，在向阳极施加高电压时，还可以在偏转电极组件的电子束流通道的出口位置产生聚焦电场，以对电子束流产生聚焦作用。因此，在电子束流的运动过程中，聚焦和偏转由两个电场分别产生，其最终的效果是叠加的，即电子束流通过根据本发明的实施例的偏转电极组件时，同时获得了聚焦和偏转效果。
根据本发明的实施例，X射线源还包括：阴极控制器，其分别电连接到多个阴极单元，以控制每个阴极单元产生或不产生电子束流。
根据本发明的实施例，X射线源还包括：协同控制器，其与阴极控制器和偏转电极组件的电位控制器通信连接，以向阴极控制器和偏转电极组件发送X射线发射要求或从阴极控制器和偏转电极组件接收X射线发射信息。
根据本发明的实施例，偏转电极组件的第一电极板和第二电极板之间具有n种电位差，n≥2，并且X射线源包括如下任一种工作状态：多个阴极单元依次发射n次电子束流，针对每个阴极单元的n次电子束流发射，偏转电极组件分别处于n种电位差；多个阴极单元进行n个循环的电子束流发射，在第一个循环中多个阴极单元依次发射一次电子束流同时偏转电极组件保持处于第一种电位差，直至在第n个循环中多个阴极单元依次发射一次电子束流同时偏转电极组件保持处于第n种电位差。
根据本发明的实施例，第一电极板的多个第一齿部的上表面与第二电极板的多个第二齿部的上表面均位于同一平面内，并且与阳极的朝向第一电极板和第二电极板的下表面平行。
本发明的另一方面提供一种X射线成像系统，包括：根据本发明的实施例的X射线源，用于从不同位置产生X射线。
根据本发明的实施例，X射线成像系统还包括成像控制装置，用于从X射线源获取X射线发射信息。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的偏转电极组件的示意图。
图2是根据本发明的实施例的偏转电极组件的立体示意图。
图3是根据本发明的实施例的X射线源的结构示意图。
图4是根据本发明的实施例的偏转电极组件的聚焦状态示意图。
图5a至图5c是根据本发明的实施例的偏转电极组件的偏转状态示意图。
图6是根据本发明的实施例的X射线源的一种工作状态时序图。
图7是根据本发明的实施例的X射线源的另一工作状态时序图。
图8是根据本发明的实施例的X射线成像系统的示意图。
具体实施方式
下文中，参照附图描述本发明的实施例。下面的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，本发明不限于所描述的优选实施例，本发明的范围由权利要求书限定。现参考示例性的实施方式详细描述本发明，一些实施例图示在附图中。以下描述参考附图进行，除非另有表示，否则在不同附图中的相同附图标记代表相同或类似的元件。以下示例性实施方式中描述的方案不代表本发明的所有方案。相反，这些方案仅是所附权利要求中涉及的本发明的各个方面的系统和方法的示例。
下面，参照图1和图2描述根据本发明的实施例的偏转电极组件。图1是根据本发明的实施例的偏转电极组件的示意图。图2是根据本发明的实施例的偏转电极组件的立体示意图。
如图1和图2所示，根据本发明的实施例的偏转电极组件包括两个电极板1和2。在示例性实施例中，电极板1和2具有相同的结构。在一些实施例中，电极板1和2也可以具有不同的结构。
电极板1包括连接部11和多个齿部12。多个齿部12彼此间隔地设置在连接部11上。在示例性实施例中，多个齿部12以相同间距间隔开。连接部11作为公共连接部，为多个齿部12提供结构支撑。电极板1形成为梳形，其中多个齿部12从连接部11延伸出。
电极板2包括连接部21和多个齿部22。多个齿部22彼此间隔地设置在连接部21上。在示例性实施例中，多个齿部22以相同间距间隔开。连接部21作为公共连接部，为多个齿部22提供结构支撑。电极板2形成为梳形，其中多个齿部22从连接部21延伸出。
如图1和图2所示，电极板1和电极板2布置成彼此不接触，并且多个齿部12和多个齿部22交错排列以形成多个电子束流通道。每个电子束流通道位于相邻的齿部12和齿部22之间。从阴极发出的电子束流可以通过电子束流通道，然后再撞击到阳极上(下文详述)。在示例性实施例中，每两个齿部12之间设置有一个齿部22，并且每两个齿部22之间设置有一个齿部12，如图1和图2所示。例如，如果将电极板1的多个齿部12分别命名为A1、A2、A3、A4、……，将电极板2的多个齿部22分别命名为B1、B2、B3、B4、……，并且将多个电子束流通道分别命名为S1、S2、S3、S4、……，则电极板1、2的齿部12、22以及电子束流通道以下列顺序排列：A1，S1，B1，S2，A2，S3，B2，S4，A3，S5，B3，S6，A4，S7，B4，……，如图1所示。
根据本发明的实施例，偏转电极组件还可以包括电位控制器3。电位控制器3分别电连接到电极板1和2，以分别向电极板1和电极板2供电。电位控制器3可以向电极板1提供电位VA和向电极板2提供电位VB。电位VA和VB可以相同或不同，例如分别为零电位、正电位或负电位等。电位控制器3可以控制电极板1和电极板2之间的电位差(VA-VB)，以使得电极板1和电极板2之间存在多种电位差。在电极板1和电极板2之间的电位差不同时，相邻齿部12和22之间的电子束流通道可以处于不同的电场中。在示例性实施例中，电极板1和电极板2之间的电位差可以存在如下三种状态：电位差为零(即VA＝VB)；电位差为正(即VA>VB，例如VA-VB＝+100V)；或者电位差为负(即VA<VB，例如VA-VB＝-100V)。
根据本发明的某些实施例，如图1所示，电极板1的连接部11包括内表面111，多个齿部12布置在连接部11的内表面111上，即齿部12从连接部11的内表面111延伸出。在示例性实施例中，内表面111是平面。在示例性实施例中，电极板1的多个齿部12在连接部11上是以相同间距均匀分布的。根据本发明的某些实施例，如图1和图2所示，电极板2的连接部21包括内表面211，多个齿部22布置在连接部21的内表面211上，即齿部22从连接部21的内表面211延伸出。在示例性实施例中，内表面211是平面。在示例性实施例中，电极板2的多个连接部22在连接部21上是以相同间距均匀分布的。
根据本发明的某些实施例，电极板1和2布置成使得多个电子束流通道以相同的间距分布。在示例性实施例中，多个电子束流通道具有相同的尺寸。
根据本发明的某些实施例，如图1和图2所示，齿部12包括侧表面121和端表面122。齿部12的一端连接到连接部11(内表面111)并且另一端具有端表面122。在示例性实施例中，连接部11的内表面111与齿部12的侧表面121垂直。根据本发明的某些实施例，如图2所示，齿部22包括侧表面221和端表面222。齿部22的一端连接到连接部21(内表面211)，并且另一端具有端表面222。在示例性实施例中，连接部21的内表面211与齿部22的侧表面221垂直。在示例性实施例中，相邻的齿部12和22的相对侧表面121、221彼此平行，即形成电子束流通道的相对侧表面121、221平行。
在示例性实施例中，电极板1的多个齿部12具有相同的形状，例如大致呈长方体形状，如图1和图2所示。在示例性实施例中，电极板2的多个齿部22具有相同的形状，例如大致呈长方体形状，如图1和图2所示。在一些实施例中，连接部11和21分别大致呈长方体形状。
电极板1和电极板2布置成彼此不接触以保持一定的绝缘距离。根据本发明的某些实施例，电极板1和2之间的最近距离位于连接部11的内表面111与齿部22的端表面222之间和/或连接部21的内表面211与齿部12的端表面122之间。在示例性实施例中，电极板1和2布置成使得连接部11的内表面111与齿部22的端表面222平行和/或连接部21的内表面211与齿部12的端表面122平行。在示例性实施例中，齿部12的端表面122与连接部21的内表面211之间的间距在0.1mm至10mm之间，例如在0.5mm至5mm之间；和/或齿部22的端表面222与连接部11的内表面111之间的间距在0.1mm至10mm之间，例如在0.5mm至5mm之间。
根据本发明的某些实施例，如图2所示，齿部12包括上表面123和下表面(未示出)。在示例性实施例中，齿部12的上表面123以及下表面与连接部11的内表面111和齿部12的侧表面121均垂直，即上表面123和下表面沿齿部的厚度方向分布。在示例性实施例中，多个齿部12的上表面123均位于同一平面内。在一些实施例中，多个齿部12的下表面也位于同一平面内。在本文中，上表面为处于电子束流输出侧的表面，即朝向阳极的表面(参见下文)；下表面为处于电子束流输入侧的表面，即朝向阴极单元的表面(参见下文)；厚度方向为从电子束流输入侧到电子束流输出侧的方向。
根据本发明的某些实施例，如图2所示，齿部22包括上表面223和下表面(未示出)。在示例性实施例中，齿部22的上表面223以及下表面与连接部21的内表面211和齿部22的侧表面221均垂直，即上表面223和下表面沿齿部的厚度方向分布。在示例性实施例中，多个齿部22的上表面223均位于同一平面内。在一些实施例中，多个齿部22的下表面也位于同一平面内。
在示例性实施例中，电极板1和2布置成使得多个齿部12的上表面123与多个齿部22的上表面223均位于同一平面内。在一些实施例中，电极板1的整个上表面与电极板2的整个上表面均位于同一平面内。在示例性实施例中，电极板1和2布置成使得多个齿部12的下表面与多个齿部22的下表面均位于同一平面内。在一些实施例中，电极板1的整个下表面与电极板2的整个下表面均位于同一平面内。
根据本发明的某些实施例，电极板1和2布置成使得电子束流通道的长度，即从电子束流输入侧到电子束流输出侧的长度(在厚度方向的尺寸)，在3mm至50mm之间。
下面，参照图3描述根据本发明的实施例的X射线源。图3是根据本发明的实施例的X射线源的结构示意图。
如图3所示，根据本发明的实施例的X射线源包括腔体4、上文描述的偏转电极组件、多个阴极单元5和阳极6。图3对腔体4、偏转电极组件的电极板1和2、阴极单元5和阳极6采用剖切方式示意。
对根据本发明的实施例的偏转电极组件的描述参照上文，这里不再赘述。图3以剖切方式示出电极板1和2的多个齿部、以及相邻齿部之间的电子束流通道。应当注意，为便于说明和防止模糊重点，图3中未示出电极板1和2的连接部。在图3中，将电极板1的多个齿部分别命名为A1、A2、A3、A4、……，将电极板2的多个齿部分别命名为B1、B2、B3、B4、……，并且电极板1和2的齿部以下列顺序排列：A1、B1、A2、B2、A3、B3、A4、B4、……。
偏转电极组件的电极板1和2、阴极单元5和阳极6布置在腔体4中。腔体4是真空腔体，为内部的部件提供真空工作环境。在一些实施例中，偏转电极组件的电极板1和2分别通过绝缘部件(例如陶瓷绝缘部件)连接在腔体4中。
多个阴极单元5用于从不同位置产生电子束流。在图3中，将这些阴极单元5分别命名为C1、C2、C3、C4、……，并且这些电子束流分别命名为E1、E2、E3、E4、……。阳极6用于从不同位置接收电子束流并因而产生X射线。在图3中，阳极6上的焦点位置(电子束流接收位置)分别命名为T1、T2、T3、T4、……。在示例性实施例中，电极板1的多个齿部的上表面与电极板2的多个齿部的上表面均位于同一平面内，并且电极板1和2的齿部的上表面所在的平面与阳极6的朝向电极板1和2的表面(阳极6的电子束流接收表面)平行。在示例性实施例中，电极板1的多个齿部的下表面与电极板2的多个齿部的下表面均位于同一平面内，并且电极板1和2的齿部的下表面所在的平面与多个阴极单元5的朝向电极板1和2的表面(阴极单元5的电子束流发射表面)平行。
偏转电极组件的电极板1和2布置在多个阴极单元5和阳极6之间，并且使得阴极单元5(阴极单元5的电子束流射出位置)分别对准偏转电极组件的相应电子束流通道。从而，从阴极单元5产生的电子束流可以通过偏转电极组件的相应电子束流通道，在经偏转电极组件偏转和/或聚焦(下文详述)后，轰击到阳极6上。每个电子束流通道包括电子束流输入侧和电子束流输出侧。在本文中，电子束流输入侧为朝向阴极单元5的一侧，电子束流输出侧为朝向阳极6的一侧。
根据本发明的某些实施例，X射线源还可以包括阴极控制器7和阳极控制器8。在一些实施例中，阴极控制器7、阳极控制器8和/或协同控制器9可以设置在腔体4的外部。偏转电极组件的电位控制器3也可以设置在腔体4的外部。阴极控制器7与多个阴极单元5分别电连接。阳极控制器8与阳极6电连接。例如，阴极控制器7、阳极控制器8和电位控制器3的电连接线可以分别通过穿透腔体4的连接器(例如陶瓷绝缘连接器)电连接到多个阴极单元5、阳极6、以及偏转电极组件的电极板1和2。
阴极控制器7用于控制每个阴极单元5的工作状态，即产生或不产生电子束流。阳极控制器8用于向阳极6施加高电压，通常为正几十千伏到几百千伏的高电压。由此，通过向阳极6施加高电压，在阳极6与阴极单元5之间产生加速电场，使得从阴极单元5产生的电子束流经过加速并且轰击到阳极6上，从而产生X射线。此外，通过向阳极6施加高电压，还可以在偏转电极组件的电子束流通道的出口位置(电子束流输出侧)之间产生聚焦电场，以对电子束流产生聚焦作用(下文详述)。
在一些实施例中，X射线源还可以包括协同控制器9。协同控制器9可以与电位控制器3和阴极控制器7通信连接，例如通过有线通信或无线通信，以对电位控制器3和阴极控制器7进行协同控制。在示例性实施例中，协同控制器9可以向阴极控制器7和电位控制器3发送X射线发射要求或从阴极控制器7和电位控制器3接收X射线发射信息。协同控制器9可以向阴极控制器7发送指令，例如有关阴极单元5的电子束流发射状态的指令，和/或从阴极控制器7获取信息，例如有关阴极单元5的电子束流发射状态的信息。此外，协同控制器9可以向电位控制器3发送指令，例如有关电极板1和2之间的电位差状态的指令，和/或从电位控制器3获取信息，例如有关电极板1和2之间的电位差状态的信息。例如，当阴极控制器7控制某个阴极单元产生或不产生电子束流时，协同控制器9可以通知电位控制器3对偏转电极组件的电极板1和2施加何种电位以产生所需的电位差。协同控制器9通过与阴极控制器7和电位控制器3通信，可以对X射线源的X射线焦点位置进行实时控制，或者可以将X射线焦点位置实时反馈给其他控制装置。
下面参照图3、图4、图5a至图5c描述根据本发明的实施例的偏转电极组件的工作原理。图4是根据本发明的实施例的偏转电极组件的聚焦状态示意图。图5a至图5c是根据本发明的实施例的偏转电极组件的偏转状态示意图。图4和图5a至图5c示意性地示出一个阴极单元5、阳极6的一部分、偏转电极组件的一对相邻齿部12和22、以及位于该相邻齿部12和12之间的电子束流通道。应当注意，为便于说明和防止模糊重点，图4和图5a至图5c中未示出电极板1和2的连接部以及X射线源的其他部件。
下面以一个阴极单元5(图3中的E1)发射电子束流的过程为例，描述X射线源以及偏转电极组件的工作原理。当多个阴极单元5中的C1发射电子束流E1时，电子束流E1以一定的初速度(在图3中为向上)进入偏转电极组件的相应电子束流通道，具体为电极板11的齿部12中的A1和电极板2的齿部22中的B1之间的电子束流通道。偏转电极组件的电位控制器3控制电极板1和电极板2之间的电位差(VA-VB)，以使得齿部12和22之间的电位差为VA＞VB、VA＝VB、和VA＜VB这三种状态的一种。电子束流E1在齿部12(A1)和22(B1)之间运动时，根据齿部12和22之间的电位差产生向A1的偏转(图3中为向左)、不偏转或向B1的偏转(图3中为向右)。由此，偏转电极组件产生对电子束流的偏转作用。此外，当电子束流E1达到齿部12和22之间的电子束流通道的出口位置(图3中为上部)时，电子束流的截面面积会受到聚焦作用而变小(下文详述)。由此，偏转电极组件和X射线源还可以产生对电子束流的聚焦作用。电子束流E1在离开电子束流通道后，受到阳极6和阴极单元5之间的高压加速电场的加速并轰击阳极6，从而产生X射线。根据本发明的实施例，X射线源可以强化聚焦作用，从而减去补偿电极，进一步简化了结构；同时将聚焦与偏转两个作用设计在一体结构上，整体上实现了结构优化。
图4示出根据本发明的某些实施例的偏转电极组件的聚焦作用。在X射线管中，向阳极6施加高电压，通常为几十千伏到几百千伏。偏转电极组件的电极板1和2处于阴极6和阳极单元5之间，并且电极板1和2之间的电位差远低于阳极6和阴极单元5的电位差，通常不超过±3千伏，例如在正负几百伏的范围内。因此，在阳极6和偏转电极组件的电极板1、2之间形成高压加速电场。在示例性实施例中，如上所述，电极板1和2的齿部的上表面所在的平面与阳极6的电子束流接收表面平行。这种情况下，阳极6的电子束流接收表面与电极板1和2的齿部的上表面之间的高压加速电场在绝大部分范围内属于均匀电场，即电力线是平行的，该高压加速电场的电力线从阳极6指向电极板1和2的齿部的上表面。
但是，在电极板1和2的齿部的上表面附近，由于电极板1的齿部和电极板2的齿部之间存在电子束流通道(间隙)，因此电极板1和2的上表面不是一个完整的平面。该高压加速电场的一部分电力线进入电子束流通道，并且发生弯曲而指向电极板1的齿部的侧表面和/或电极板2的齿部的侧表面，如图4所示。因此，该高压加速电场中的电力线在电子束流通道的出口位置处产生局部变形。处于电子束流通道的出口位置的电子在该高压加速电场中逆电力线运动，因此电子束流在电子束流通道的出口位置处发生汇集和聚焦，从而电子束流的截面面积减小。在X射线源中，这种聚焦作用有利于减少电子束流的截面面积，从而减小电子束流轰击阳极时的X射线焦点大小，X射线焦点越小，X射线成像的图像质量越清晰。
图5a至图5c示出根据本发明的实施例的偏转电极组件的偏转作用。下面以电极板1和2的三种不同的电位差状态为例，描述偏转电极组件的偏转作用原理。电位控制器(图5a至图5c中未示出)控制向偏转电极组件的电极板1和2施加不同的电位，使得电极板1和2之间的电位差(VA-VB)为VA＞VB、VA＝VB、和VA＜VB这三种状态的一种，并且在齿部12和22之间产生不同的电场状态。
在图5a中，电极板1和2之间的电位差为正(VA＞VB)，在齿部12和22之间产生偏转电场。在齿部12和22之间的偏转电场中，电力线从齿部12指向齿部22。阴极单元5发射的电子束流在以一定的初始速度进入齿部12和22之间的电子束流通道后，受到该偏转电场的侧向作用力(逆电力线方向)而产生朝向齿部12的侧向偏移。由于电子束流在通过电子束流通道时会产生朝向齿部12的偏转，该电子束流在最终到达阳极6时会轰击到阳极6上的偏向齿部12一侧的位置T1，并且在该位置T1处产生X射线。
在图5b中，齿部12和22之间的电位差为零(VA＝VB)，在齿部12和22之间不产生偏转电场。阴极单元5发射的电子束流在以一定的初始速度进入齿部12和22之间的电子束流通道后，不会受到偏转电场的侧向作用力，而是维持原始方向运动。由于电子束流在通过电子束流通道时没有产生偏转，该电子束流在最终到达阳极6时会轰击到阳极6上的介于齿部12和22中间的位置T，并且在该位置T处产生X射线。
在图5c中，齿部12和22之间的电位差为正(VA<VB)，在齿部12和22之间产生偏转电场。在齿部12和22之间的偏转电场中，电力线从齿部22指向齿部12。阴极单元5发射的电子束流在以一定的初始速度进入齿部12和22之间的电子束流通道后，受到该电场的侧向作用力(逆电力线方向)而产生朝向齿部22的侧向偏移。由于电子束流在通过电子束流通道时会产生朝向齿部22的偏转，该电子束流在最终到达阳极6时会轰击到阳极6上的偏向齿部22一侧的位置T2，并且在该位置T2处产生X射线。
由此可见，当齿部12和22之间存在非零电位差时，在齿部12和22之间产生偏转电场。由于齿部12和22之间的偏转电场的作用，电子束流在通过电子束流通道时会产生偏转，这继而引起电子束流轰击到阳极6上的位置的偏移。该位置的偏移量可以与电子束流的初始速度、电极板1和2之间的电位差(VA-VB)的绝对值、电子束流通道的长度等相关。通常，电极板1和2之间的电位差(VA-VB)的绝对值越大，则位置的偏移量越大。
下面参考图6和图7描述根据本发明的某些实施例的X射线源的工作状态时序。图6是根据本发明的实施例的X射线源的一种工作状态时序图。图7是根据本发明的实施例的X射线源的另一工作状态时序图。
图6示出了包括偏转电极组件的X射线源的一种工作模式。图6中的第一条线表示多个阴极单元的电子束流发射状态。第一条线的方波包括高和低两个状态，高状态表示产生电子束流，C1、C2、C3、C4、……代表产生电子束流的不同阴极单元。第二条线表示偏转电极组件的两个电极板之间的电位差变化状态。图6以两个电极板之间的三种不同的电位差状态(VA＞VB、VA＝VB、VA＜VB)为例描述。第二条线的方波包括高、中、低三个状态，分别代表三种不同的电位差状态。第三条线表示时间，t1、t2、t3、t4、……为不同的时刻，每个时刻对应于产生一次电子束流。第四条线表示阳极的电子束流接收位置的变化状态，其中T1、T2、T3、T4、……代表与不同阴极单元对应的接收位置范围，下标代表位置偏移状态，同时第四条线的方波包括高和低两个状态，高状态表示产生X射线。
阳极的电子束流接收位置(X射线焦点位置)依赖于阴极单元的电子束流发射状态和两个电极板之间的电位差变化状态。在图6所示的实施例中，在每个时刻t1、t2、t3、t4、……，只有一个阴极单元用于发射电子束流，同时两个电极板之间的电位差(VA-VB)也处于一种确定的状态(VA＞VB、VA＝VB、或VA＜VB)。
在图6所示的实施例中，X射线源的工作模式如下：按照等间隔的时刻t1、t2、t3、t4、……，每个阴极单元分别发射三次电子束流(C1在时刻t1、t2、t3发射，C2在时刻t4、t5、t6发射，以此类推)；针对同一阴极单元的三次电子束流发射，偏转电极组件分别处于三种电位差状态(t1时刻电位差为正、t2时刻电位差为零、t3时刻电位差为负、以此类推)。由此，电子束流接收位置在阳极上依次变化。在一些实施例中，协同控制器可以记录相应的电子束流接收位置。
在这种工作模式下，X射线源的焦点位置(电子束流接收位置)是顺次移动的。例如，t1时刻，阴极单元C1产生电子束流，VA-VB为正值，焦点位置为T11；t2时刻，阴极单元C1产生电子束流，VA-VB为零，焦点位置为T1；t3时刻，阴极单元C1产生电子束流，VA-VB为负值，焦点位置为T12；t4时刻，阴极单元C2产生电子束流，VA-VB为正值，焦点位置为T21；t5时刻，阴极单元C2产生电子束流，VA-VB为零，焦点位置为T2；t6时刻，阴极单元C2产生电子束流，VA-VB为负值，焦点位置为T22；以此类推。在按此方式所有阴极单元都完成连续发射三次电子束流后，X射线源可以回到初始状态(t1时刻)循环操作。
图7示出了包括偏转电极组件的X射线源的另一种工作模式。图7中的第一条线表示多个阴极单元的电子束流发射状态。第一条线的方波包括高和低两个状态，高状态表示产生电子束流。图7以四个阴极单元为例进行说明，C1、C2、C3、C4代表产生电子束流的不同阴极单元。第二条线表示偏转电极组件的两个电极板之间的电位差变化状态。图7以两个电极板之间的三种不同的电位差状态(VA＞VB、VA＝VB、VA＜VB)为例描述。第二条线的方波包括高、中、低三个状态，分别代表三种不同的电位差状态。第三条线表示时间，t1、t2、t3、t4、……为不同的时刻，每个时刻对应于产生一次电子束流。第四条线表示阳极的电子束流接收位置的变化状态，其中T1、T2、T3、T4代表与不同阴极单元对应的接收位置范围，下标代表位置偏移状态，同时第四条线的方波包括高和低两个状态，高状态表示产生X射线。
阳极的电子束流接收位置(X射线焦点位置)依赖于阴极单元的电子束流发射状态和两个电极板之间的电位差变化状态。在图7所示的实施例中，与图6相同，在每个时刻t1、t2、t3、t4、……，只有一个阴极单元用于发射电子束流，同时两个电极板之间的电位差(VA-VB)也处于一种确定的状态(VA＞VB、VA＝VB、或VA＜VB)。
在图7所示的实施例中，X射线源的工作模式如下：按照等间隔的时刻t1、t2、t3、t4、……，每个阴极单元发射一次电子束流(C1在时刻t1发射，C2在时刻t2发射，C3在时刻t3发射，以此类推)；在多个阴极单元的第一发射循环中，偏转电极组件保持处于三种电位差状态中的第一种，在多个阴极单元的第二发射循环中，偏转电极组件保持处于三种电位差状态中的第二种，在多个阴极单元的第三发射循环中，偏转电极组件保持处于三种电位差状态中的第三种(例如，t1至t4时刻电位差为正、t5至t8时刻电位差为零、t9至t12时刻电位差为负、以此类推)。由此，电子束流接收位置在阳极上依次变化。在一些实施例中，协同控制器可以记录相应的电子束流接收位置。
在这种工作方式下，X射线源的焦点位置是跳变的。例如，以具有4个阴极单元的X射线源为例进行描述，如t1时刻，阴极单元C1产生电子束流，VA-VB为正值，焦点位置为T11；t2时刻，阴极单元C2产生电子束流，VA-VB为正值，焦点位置为T21；t3时刻，阴极单元C3产生电子束流，VA-VB为正值，焦点位置为T31；t4时刻，阴极单元C4产生电子束流，VA-VB为正值，焦点位置为T41；t5时刻，阴极单元C1产生电子束流，VA-VB为零，焦点位置为T1；……，t8时刻，阴极单元C4产生电子束流，VA-VB为零，焦点位置为T4；t9时刻，阴极单元C1产生电子束流，VA-VB为负值，焦点位置为T12；……，t12时刻，阴极单元C4产生电子束流，VA-VB为负值，焦点位置为T42。在按此方式直到所有阴极都发射多次(例如三次，每个阴极发射电子束流的次数与两个电极板之间的电位差的数量相同)电子束流后，X射线源可以回到初始状态(t1时刻)循环操作。
上文以两个电极板之间的三种不同的电位差状态为例来描述偏转电极组件和X射线源的工作原理。但是，本发明不限于此。根据本发明的实施例，偏转电极组件的两个电极板之间还可以具有两种或四种以上的不同电位差。
上文描述了阴极单元的两种电子束流发射状态。但是，本发明不限于此。根据本发明的实施例，X射线源的阴极单元还可以具有其他电子束流发射状态。在一些实施例中，阴极单元的电子束流发射状态可以与两个电极板之间的电位差状态相匹配。例如，当两个电极板之间的电位差状态数量为n(n≥2)时，每个阴极单元可以分别发射n次电子束流，或者多个阴极单元依次发射一次电子束流。
上文描述了X射线源的两种工作模式。但是，本发明不限于此。根据本发明的实施例，X射线源还可以具有其他工作模式。X射线源的工作模式可以根据阴极单元的电子束流发射状态和两个电极板之间的电位差状态的不同组合，实现X射线源的焦点位置(电子束流接收位置)的不同分布。
上文描述在同一时刻只有一个阴极单元发射电子束流。但是，本发明不限于此。根据本发明的实施例，同一时刻可以有多个阴极单元发射电子束流。
根据本发明的某些实施例，X射线源的工作模式可以由协同控制器9控制。例如，协同控制器根据所需的焦点分布状态(在各个时刻的焦点位置)控制阴极单元的电子束流发射和偏转电极组件的电位差。根据本发明的某些实施例，X射线源的工作模式可以由其他控制装置控制，协同控制器9可以记录X射线源的工作模式(例如包括电子束流发射时刻、焦点位置、X射线产生时长、X射线强度等)。
上文描述电极板1和2的齿部的上表面所在的平面与阳极6的下表面平行。但是，本发明不限于此。根据本发明的实施例，偏转电极组件的上表面(齿部的上表面)也可以不与阳极6的下表面平行。
上文描述电极板1和2的齿部的上表面在同一平面内。但是，本发明不限于此。根据本发明的实施例，电极板1和2的齿部的上表面也可以不在同一平面内。
下面，参照图8描述根据本发明的实施例的X射线成像系统。图8是根据本发明的实施例的X射线成像系统的示意图。
如图8所示，根据本发明的实施例的X射线成像系统包括上文描述的X射线源和探测器11。对根据本发明的实施例的X射线源的描述参照上文，这里不再赘述。X射线源可以从多个位置(焦点位置)产生X射线。根据本发明的实施例的X射线源也可以称为分布式X射线源。X射线源与探测器11相对布置，使得被检测对象可以位于X射线源与探测器11之间。在X射线成像系统的工作过程中，从X射线源产生的X射线可以穿透被检测对象(例如行李包裹、工业产品、车辆、特种设备、人体部位等)。探测器11用于采集穿透被检测对象的X射线，以生成X射线采集信息。根据本发明的某些实施例，探测器11可以包括多个探测器单元以构成探测器阵列，或者探测器11可以是平板探测器。本发明不限制X射线源和探测器11的布置方式，只要从X射线源发射的X射线在穿透被检测对象后能够被探测器11采集到即可。例如，X射线源和探测器11可以分别布置在被检测对象的两侧，或者可以布置成完全或部分地围绕被检测对象。
在示例性实施例中，X射线成像系统还可以包括成像控制装置12。成像控制装置12可以与X射线源通信连接，例如通过有线通信或无线通信连接到X射线源的协同控制器9、电位控制器3和/或阴极控制器7。成像控制装置12可以从探测器11获取X射线采集信息和从X射线源获取X射线发射信息。例如，成像控制装置12可以从探测器11获取在不同时刻采集的X射线信号，并且从X射线源获取对应时刻的X射线发射位置和强度等信息。成像控制装置12可以基于从探测器11获取的X射线采集信息和从X射线源获取的X射线发射信息，生成X射线图像(例如二维图像或三维图像)。例如，成像控制装置12可以通过数据分析与处理，重建算法构造出反映被检测对象的层析结构或三维信息的图像(CT)。在一些实施例中，成像控制装置12可以包括集中控制单元、信号处理单元、数据转换单元、算法单元、成像显示单元等。
根据本发明的某些实施例，X射线成像系统以如下方式工作：X射线成像系统的成像控制装置12根据成像要求，确定X射线发射要求(例如包括各个时刻的焦点位置、X射线产生时长、X射线强度等)；控制装置12将X射线发射要求发送到X射线源(例如协同控制器9)；X射线源(例如通过协同控制器9)根据X射线发射要求，控制阴极单元5和偏转电极组件的工作状态，以产生符合要求的X射线发射；成像控制装置12从探测器11获取X射线采集信息和从X射线源获取X射线发射信息，以生成X射线图像。
根据本发明的某些实施例，X射线成像系统以如下方式工作：X射线源的协同控制器9控制阴极单元5和偏转电极组件的工作状态，以产生X射线发射；协同控制器9将X射线发射信息(包括例如各个时刻的焦点位置、X射线产生时长、X射线强度等)发送到X射线成像系统的成像控制装置12；成像控制装置12从探测器11获取X射线采集信息，基于X射线采集信息和X射线发射信息生成X射线图像。
根据本发明的实施例的X射线成像系统使用具有偏转电极组件的分布式X射线源，从而产生X射线的焦点数量成倍增加。因此，X射线成像系统提供的透视成像的视角信息成倍增加并且提供更精细的视角分割，从而进一步提升层析图像或三维CT图像的质量，实现高清成像。此外，X射线成像系统可以提供被检测对象的更清晰检测信息(例如缺陷信息)，具有更强的自动识别能力。
尽管已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应理解，本发明并不限于上述实施例的构造和方法。相反，本发明意在覆盖各种修改例和等同配置。另外，尽管在各种示例性结合体和构造中示出了所公开发明的各种元件和方法步骤，但是包括更多、更少的元件或方法的其它组合也落在本发明的范围之内。

Claims (21)

1.一种用于X射线源的偏转电极组件，包括：
第一电极板，其包括第一连接部和多个第一齿部，所述多个第一齿部彼此间隔地设置在所述第一连接部上，每个第一齿部从所述第一连接部延伸以使得所述第一电极板形成为梳形；和
第二电极板，其包括第二连接部和多个第二齿部，所述多个第二齿部彼此间隔地设置在所述第二连接部上，每个第二齿部从所述第二连接部延伸以使得所述第二电极板形成为梳形，
其中，所述第一电极板和所述第二电极板布置成使得：所述第一电极板和所述第二电极板彼此不接触、并且所述多个第一齿部和所述多个第二齿部至少部分地交错排列以形成多个电子束流通道，每个电子束流通道位于相邻的第一齿部和第二齿部之间。
2.根据权利要求1所述的偏转电极组件，其中，所述第一电极板和所述第二电极板布置成使得：每两个第一齿部之间设置有一个第二齿部，并且每两个第二齿部之间设置有一个第一齿部。
3.根据权利要求2所述的偏转电极组件，其中，在每个电子束流通道处，相邻的第一齿部和第二齿部的相对侧表面彼此平行。
4.根据权利要求3所述的偏转电极组件，其中，所述多个第一齿部在所述第一连接部上以相同间距间隔开，所述多个第二齿部在所述第二连接部上以相同间距间隔开，并且所述多个电子束流通道以相同间距分布。
5.根据权利要求4所述的偏转电极组件，其中，所述多个第一齿部具有相同的形状，并且所述多个第二齿部具有相同的形状。
6.根据权利要求5所述的偏转电极组件，其中，所述第一连接部包括布置有所述多个第一齿部的第一内表面，并且所述第二连接部包括布置有所述多个第二齿部的第二内表面，所述第一内表面与所述第一齿部的侧表面垂直，并且所述第二内表面与所述第二齿部的侧表面垂直。
7.根据权利要求6所述的偏转电极组件，其中，每个电子束流通道包括电子束流输入侧和电子束流输出侧；所述第一电极板的每个第一齿部包括处于所述电子束流输出侧的上表面和处于所述电子束流输入侧的下表面，所述多个第一齿部的上表面均位于同一平面内；并且所述第二电极板的每个第二齿部包括处于所述电子束流输出侧的上表面和处于所述电子束流输入侧的下表面，所述多个第二齿部的上表面均位于同一平面内。
8.根据权利要求7所述的偏转电极组件，其中，所述第一电极板和所述第二电极板布置成使得所述多个第一齿部的上表面与所述多个第二齿部的上表面均位于同一平面内。
9.根据权利要求8所述的偏转电极组件，其中，所述第一电极板和所述第二电极板布置成使得所述多个第一齿部的下表面与所述多个第二齿部的下表面均位于同一平面内。
10.根据权利要求9所述的偏转电极组件，其中，所述第一齿部和所述第二齿部均具有长方体形状。
11.根据权利要求6至10中任一项所述的偏转电极组件，其中，所述第一齿部包括远离所述第一连接部的端表面，所述第二齿部包括远离所述第二连接部的端表面；并且所述第一电极板和所述第二电极板布置成使得：所述第一齿部的端表面与所述第二连接部的所述第二内表面之间的间距在0.1mm至10mm之间，并且所述第二齿部的端表面与所述第一连接部的所述第一内表面之间的间距在0.1mm至10mm之间。
12.根据权利要求11所述的偏转电极组件，其中，所述第一电极板和所述第二电极板布置成使得：所述第一齿部的端表面与所述第二连接部的所述第二内表面之间的间距在0.5mm至5mm之间，并且所述第二齿部的端表面与所述第一连接部的所述第一内表面之间的间距在0.5mm至5mm之间。
13.根据权利要求12所述的偏转电极组件，其中，所述第一电极板和所述第二电极板布置成使得每个电子束流通道从所述电子束流输入侧到所述电子束流输出侧的长度在3mm至50mm之间。
14.根据权利要求1至10中任一项所述的偏转电极组件，还包括电位控制器，其分别电连接到所述第一电极板和所述第二电极板，其中所述电位控制器能够向所述第一电极板和所述第二电极板供电，以使得所述第一电极板和所述第二电极板之间能够具有多种电位差。
15.一种X射线源，包括：
多个阴极单元，用于从不同位置产生电子束流；
阳极，用于从不同位置接收电子束流；和
根据权利要求1至14中任一项所述的偏转电极组件，所述偏转电极组件的第一电极板和第二电极板布置在所述多个阴极单元和所述阳极之间，
其中，每个阴极单元布置成对准所述偏转电极组件的一个电子束流通道，以使得所述多个阴极单元产生的电子束流能够分别穿过相应的电子束流通道并到达所述阳极。
16.根据权利要求15所述的X射线源，还包括：阴极控制器，其分别电连接到所述多个阴极单元，以控制每个阴极单元产生或不产生电子束流。
17.根据权利要求16所述的X射线源，还包括：协同控制器，其与所述阴极控制器和所述偏转电极组件的电位控制器通信连接，以向所述阴极控制器和所述偏转电极组件发送X射线发射要求或从所述阴极控制器和所述偏转电极组件接收X射线发射信息。
18.根据权利要求17所述的X射线源，其中，所述偏转电极组件的所述第一电极板和所述第二电极板之间具有n种电位差，n≥2，并且所述X射线源包括如下任一种工作状态：
所述多个阴极单元依次发射n次电子束流，针对每个阴极单元的n次电子束流发射，所述偏转电极组件分别处于n种电位差；
所述多个阴极单元进行n个循环的电子束流发射，在第一个循环中所述多个阴极单元依次发射一次电子束流同时所述偏转电极组件保持处于第一种电位差，直至在第n个循环中所述多个阴极单元依次发射一次电子束流同时所述偏转电极组件保持处于第n种电位差。
19.根据权利要求15至18中任一项所述的X射线源，其中，所述第一电极板的多个第一齿部的上表面与所述第二电极板的多个第二齿部的上表面均位于同一平面内，并且与所述阳极的朝向所述第一电极板和所述第二电极板的表面平行。
20.一种X射线成像系统，包括：根据权利要求15至19中任一项所述的X射线源，用于从不同位置产生X射线。
21.根据权利要求20所述的X射线成像系统，还包括成像控制装置，用于从所述X射线源获取X射线发射信息。
CN202010772301.1A 2020-08-04 2020-08-04 偏转电极组件、x射线源和x射线成像系统 Active CN114068267B (zh)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010772301.1A CN114068267B (zh) 2020-08-04 2020-08-04 偏转电极组件、x射线源和x射线成像系统
AU2021323079A AU2021323079B2 (en) 2020-08-04 2021-07-02 Deflection electrode assembly, X-ray source, and X-ray imaging system
JP2022576850A JP7403009B2 (ja) 2020-08-04 2021-07-02 偏向電極組立体、ｘ線源及びｘ線撮像システム
PCT/CN2021/104270 WO2022028173A1 (zh) 2020-08-04 2021-07-02 偏转电极组件、x射线源和x射线成像系统
DE112021002363.2T DE112021002363T5 (de) 2020-08-04 2021-07-02 Ablenkungselektrodenanordnung, Röntgenquelle und Röntgenbildgabesystem
US18/011,388 US20230255576A1 (en) 2020-08-04 2021-07-02 Deflection electrode assembly, x-ray source, and x-ray imaging system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010772301.1A CN114068267B (zh) 2020-08-04 2020-08-04 偏转电极组件、x射线源和x射线成像系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114068267A true CN114068267A (zh) 2022-02-18
CN114068267B CN114068267B (zh) 2023-03-28

Family

ID=80116896

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010772301.1A Active CN114068267B (zh) 2020-08-04 2020-08-04 偏转电极组件、x射线源和x射线成像系统

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20230255576A1 (zh)
JP (1) JP7403009B2 (zh)
CN (1) CN114068267B (zh)
AU (1) AU2021323079B2 (zh)
DE (1) DE112021002363T5 (zh)
WO (1) WO2022028173A1 (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4955681A (en) * 1987-11-16 1990-09-11 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Image display apparatus having sheet like vertical and horizontal deflection electrodes
US4980613A (en) * 1988-02-08 1990-12-25 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Flat CRT display apparatus
US5446337A (en) * 1993-07-28 1995-08-29 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Image display apparatus and method of making the same
CN102652346A (zh) * 2009-12-11 2012-08-29 日本先锋公司 摄像装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4926452A (en) 1987-10-30 1990-05-15 Four Pi Systems Corporation Automated laminography system for inspection of electronics
US5189335A (en) * 1989-10-20 1993-02-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of controlling electron beams in an image display apparatus
US6980627B2 (en) 2000-10-06 2005-12-27 Xintek, Inc. Devices and methods for producing multiple x-ray beams from multiple locations
JP2008262789A (ja) 2007-04-11 2008-10-30 Mt Picture Display Co Ltd 電界放出型電子源撮像装置
CN102543635A (zh) * 2012-01-18 2012-07-04 苏州生物医学工程技术研究所 基于场发射阴极的多焦点固定阳极x射线管
CN104470177B (zh) 2013-09-18 2017-08-25 同方威视技术股份有限公司 X射线装置及具有该x射线装置的ct设备
CN104465279B (zh) 2013-09-18 2017-08-25 清华大学 X射线装置以及具有该x射线装置的ct设备
CN107464734B (zh) 2017-09-18 2024-04-26 同方威视技术股份有限公司 分布式x射线光源及其控制方法和ct设备

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4955681A (en) * 1987-11-16 1990-09-11 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Image display apparatus having sheet like vertical and horizontal deflection electrodes
US4980613A (en) * 1988-02-08 1990-12-25 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Flat CRT display apparatus
US5446337A (en) * 1993-07-28 1995-08-29 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Image display apparatus and method of making the same
CN102652346A (zh) * 2009-12-11 2012-08-29 日本先锋公司 摄像装置

Also Published As

Publication number Publication date
AU2021323079B2 (en) 2024-03-21
DE112021002363T5 (de) 2023-02-16
US20230255576A1 (en) 2023-08-17
JP7403009B2 (ja) 2023-12-21
WO2022028173A1 (zh) 2022-02-10
JP2023529496A (ja) 2023-07-10
CN114068267B (zh) 2023-03-28
AU2021323079A1 (en) 2023-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9991085B2 (en) Apparatuses and methods for generating distributed x-rays in a scanning manner
US7330533B2 (en) Compact x-ray source and panel
RU2635372C2 (ru) Многокатодный распределенный рентгеновский аппарат с управлением катодом и устройство компьютерной томографии, имеющее упомянутый аппарат
EP2573791B1 (en) Multi X-ray generator and multi X-ray imaging apparatus
US10014148B2 (en) Electron source, X-ray source and device using the X-ray source
RU2655916C2 (ru) Устройство рентгеновского излучения и кт-оборудование, содержащее его
WO2005109969A2 (en) Compact x-ray source and panel
EP3686915A1 (en) Distributed x-ray light source and control method therefor, and ct equipment
JP5675794B2 (ja) ２つの焦点スポットを生成するｘ線管及びこれを有する医療デバイス
US8130899B2 (en) Arrangement for electron beam tomography
US20110075802A1 (en) Field emission x-ray source with magnetic focal spot screening
CN114068267B (zh) 偏转电极组件、x射线源和x射线成像系统
US7497620B2 (en) Method and system for a multiple focal spot x-ray system
US20040190675A1 (en) X-ray inspection system and method of operating
CN203377194U (zh) 阴控多阴极分布式x射线装置及具有该装置的ct设备
JP5853847B2 (ja) 粒子線分布の測定方法及び装置
US20210084739A1 (en) Arrayed x-ray source and x-ray imaging apparatus
CN210535623U (zh) X射线源和x射线成像设备
CA2919744C (en) Electron source, x-ray source and device using the x-ray source
CN114660651A (zh) 一种全向电子束接收装置及成像装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant