CN117832045A - 一种基于透射靶的电子束动态扫描的微焦点射线源 - Google Patents
一种基于透射靶的电子束动态扫描的微焦点射线源 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117832045A CN117832045A CN202410077607.3A CN202410077607A CN117832045A CN 117832045 A CN117832045 A CN 117832045A CN 202410077607 A CN202410077607 A CN 202410077607A CN 117832045 A CN117832045 A CN 117832045A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electron beam
- transmission target
- deflection
- scanned
- micro
- 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.)
- Pending
Links
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 title claims abstract description 71
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims abstract description 33
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000013077 target material Substances 0.000 claims description 6
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 3
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 claims description 3
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 10
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 abstract description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 5
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 230000008685 targeting Effects 0.000 description 2
- 238000002591 computed tomography Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 1
Landscapes
- X-Ray Techniques (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于透射靶的电子束动态扫描的微焦点射线源，其特征在于，包括电子枪、聚焦线圈、偏转系统和透射靶；所述电子枪，用于产生电子束流并依次经所述聚焦线圈、偏转系统入射到所述透射靶；所述聚焦线圈，用于聚焦入射的电子束，减小电子束的束斑尺寸；所述偏转系统，用于控制电子束偏转方向及角度，使电子束沿多角度轰击所述透射靶；所述透射靶，用于被电子束轰击后产生对待扫描对象成像的X射线；其中所述透射靶的入射面设有多个不同靶材的分区，通过电子束轰击不同靶材分区产生不同的X射线能谱。本发明能够减少高精度机械运动系统，降低CL成像系统的成本，同时可以实现高速在线检测。
Description
技术领域
本发明属于X射线计算机层析扫描成像技术领域，简称CL(ComputedLaminography)，涉及一种电子束扫描式X射线源，尤其涉及一种基于不同材料分区透射靶的动态扫描的电子束微焦点射线源。
背景技术
电子束扫描式X射线源是针对板状电力电子器件无损检测和板状化石三维成像，系统结构如图1所示，由X射线源、二维载物运动平台、平板探测器三部分构成：X射线源位于平台下端，能够实现三维方向平移；平板探测器安装在上端的C型臂上，可以沿C型臂滑动或随着C型臂围绕旋转轴转动；二维载物平台可以实现二维精密平移运动。
公告号CN 107887243 B的专利公开了一种用于电子束扫描CT的X射线源的阵列靶及制作方法，该方案中通过电子束扫描方式，将偏转聚焦的电子束分别打入线状靶位，样品得到每条金属线状靶的多次多角度的成像，通过计算机进行CT图像重建，完成线阵列X射线源的电子束扫描CT的过程。
公告号CN 208336145 U的专利公开了一种扫描式X射线源及其成像系统，该方案中偏转线圈对电子束运动方向控制，按照预设规则逐个轰击阵列反射靶，完成多焦点之间的切换，不仅提高扫描X射线源的效率，还满足成像系统对扫描式X射线源及获得多个投照角度的图像的需求。
公告号CN209071270 U的专利公开了一种电扫描式的X射线管，该方案中电子束在聚焦偏转组件的作用下，产生偏转并聚焦，最终撞击在阳极组件的靶盘上，产生X射线。公开号CN 109935509A的专利文献公开了一种多焦点X射线管和多焦点X射线源。
现有的电子束微焦点射线源结构有：(1)单阴极+传统透射靶，轰击靶点位置集中，散热难，同时需要将检测物体做二维机械运动，带来成像伪影问题；(2)多阴极+传统透射靶，多电子束难聚焦，成像有干扰问题；(3)单阴极电子束扫描+阵列靶(同种材料)，不能产生多种特征射线，不能满足双能或多能X射线成像需求。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于不同材料分区透射靶的动态扫描的电子束微焦点射线源，通过电子束扫描的方式与分区透射靶相结合，能够减少高精度机械运动系统，降低CL成像系统的成本，同时可以实现高速在线检测。
本发明的技术方案为：
一种基于透射靶的电子束动态扫描的微焦点射线源，其特征在于，包括电子枪、聚焦线圈、偏转系统和透射靶；
所述电子枪，用于产生电子束流并依次经所述聚焦线圈、偏转系统入射到所述透射靶；
所述聚焦线圈，用于聚焦入射的电子束，减小电子束的束斑尺寸；
所述偏转系统，用于控制电子束偏转方向及角度，使电子束沿多角度轰击所述透射靶；
所述透射靶，用于被电子束轰击后产生对待扫描对象成像的X射线；其中所述透射靶的入射面设有多个不同靶材的分区，通过电子束轰击不同靶材分区产生不同的X射线能谱。
进一步的，所述透射靶的入射面为圆形，以该圆形的中心为圆心设有多个同心的环形分区或扇形分区。
进一步的，所述分区的靶材料为钨、钼或铑。
进一步的，所述偏转系统控制电子束偏转方向及角度，使电子束依次入射到所述入射面的不同分区，产生对静止的待扫描对象不同位置或角度成像的X射线。
进一步的，所述电子束入射到所述入射面的轨迹为圆形轨迹，产生对静止的待扫描对象圆形扫描成像的X射线。
进一步的，所述偏转系统包括两套正交的偏转磁铁；通过调整两套偏转磁铁的电流，实现电子束任意角度偏转。
一种基于上述微焦点射线源的成像方法，其步骤包括：
1)将待扫描对象放置在所述透射靶与所述探测器之间；
2)利用所述电子枪产生电子束流并依次经所述聚焦线圈、偏转系统入射到所述透射靶；
3)所述透射靶被电子束轰击后产生X射线并透射输出到待扫描对象上，所述探测器接收经待扫描对象后透射输出的X射线，得到待扫描对象的投影数据；
4)调整所述偏振系统，改变电子束偏转方向及角度，得到待扫描对象不同角度或位置的投影数据；
5)对所述投影数据进行处理得到该待扫描对象的内部结构。
本发明采用单阴极电子束扫描+不同靶材分区，电子束进行偏转扫描，检测物体处于静态，可实现高速在线检测。
靶面环形或扇形的形式设置不同靶材，可以得到不同材料的特征X射线能量，可以满足双能或多能X射线成像需求。
同一靶面上，在不同扇形设置不同材料，如图2(a)所示，或者同心不同直径的圆环上设置不同材料，如图2(b)所示；靶材料可以有钨、钼、铑等。
本发明是一种电子束扫描的方式与分区透射靶相结合的X射线源。单阴极电子束扫描不同材料的分区靶(扇形或环形，见图3)，可以得到不同材料的特征X射线能量。不同的靶材质可以产生不同的X射线能谱，配合普通探测器即可实现能谱分辨探测的效果。
传统的CL系统需要载物平台带检测对象进行二维机械运动，本发明检测对象静止放置，以电子束扫描代替样品的机械运动。
本发明的优点如下：
(1)电子束在偏转磁铁工作下偏转任意角度，以圆形扫描方式轰击靶面，可以得到多角度出射的X射线，解决传统的静态CT靠机械运动扫描方式带来成像伪影问题，可实现高速在线检测。
(2)控制偏转线圈的XY正负电流大小，可以实现电子束全角度偏转，不按顺时针或逆时针扫描，即非连续离散形式扫描打靶，可以解决靶材散热问题，从而解决靶功率密度限制问题，提高靶功率。
(3)不同靶材分区设置，可以得到不同材料的特征X射线能量，可以满足双能或多能X射线成像需求。
附图说明
图1为CL系统结构示意图。
图2为常规透射靶和不同材料分区透射靶；
(a)常规圆形靶(中间)，(b)不同材料分区靶。
图3为透射靶形式图；
(a)扇形分区结构图，(b)环形分区结构图。
图4为多材料分区透射靶工作原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步详细描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
各部分工作关系：电子枪用来产生电子束流；聚焦线圈用来聚焦电子束，使得束斑尺寸尽量小；偏转磁铁用来对控制电子束偏转方向及角度；透射靶面的重金属靶膜被电子束轰击后产生用来成像的X射线。
电子枪的阴极灯丝加热发射电子后经过高压加速至工作电压，经过聚焦线圈进行聚束，再经过X和Y方向两套正交的偏转磁铁偏转后，通过调整两套偏转磁铁的电流，可以实现电子束任意角度偏转，最后电子束打在透射靶面上的任意位置，电子束与不同靶材料作用后产生不同特性的X射线，出射的X射线经过静止的样品，最后投射到探测器上进行成像，如图4所示。
本发明还提供一种基于上述微焦点射线源的成像方法，其步骤包括：
1)将待扫描对象放置在所述透射靶与所述探测器之间；
2)利用所述电子枪产生电子束流并依次经所述聚焦线圈、偏转系统入射到所述透射靶；
3)所述透射靶被电子束轰击后产生X射线并透射输出到待扫描对象上，所述探测器接收经待扫描对象后透射输出的X射线，得到待扫描对象的投影数据；
4)调整所述偏振系统，改变电子束偏转方向及角度，得到待扫描对象不同角度或位置的投影数据；
5)对所述投影数据进行处理得到该待扫描对象的内部结构。
尽管为说明目的公开了本发明的具体实施例，其目的在于帮助理解本发明的内容并据以实施，本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于最佳实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。
Claims (7)
1.一种基于透射靶的电子束动态扫描的微焦点射线源，其特征在于，包括电子枪、聚焦线圈、偏转系统和透射靶；
所述电子枪，用于产生电子束流并依次经所述聚焦线圈、偏转系统入射到所述透射靶；
所述聚焦线圈，用于聚焦入射的电子束，减小电子束的束斑尺寸；
所述偏转系统，用于控制电子束偏转方向及角度，使电子束沿多角度轰击所述透射靶；
所述透射靶，用于被电子束轰击后产生对待扫描对象成像的X射线；其中所述透射靶的入射面设有多个不同靶材的分区，通过电子束轰击不同靶材分区产生不同的X射线能谱。
2.根据权利要求1所述的微焦点射线源，其特征在于，所述透射靶的入射面为圆形，以该圆形的中心为圆心设有多个同心的环形分区或扇形分区。
3.根据权利要求1所述的微焦点射线源，其特征在于，所述分区的靶材料为钨、钼或铑。
4.根据权利要求1或2或3所述的微焦点射线源，其特征在于，所述偏转系统控制电子束偏转方向及角度，使电子束依次入射到所述入射面的不同分区，产生对静止的待扫描对象不同位置或角度成像的X射线。
5.根据权利要求4所述的微焦点射线源，其特征在于，所述电子束入射到所述入射面的轨迹为圆形轨迹，产生对静止的待扫描对象圆形扫描成像的X射线。
6.根据权利要求1或2或3所述的微焦点射线源，其特征在于，所述偏转系统包括两套正交的偏转磁铁；通过调整两套偏转磁铁的电流，实现电子束任意角度偏转。
7.一种基于权利要求1所述微焦点射线源的成像方法，其步骤包括：
1)将待扫描对象放置在所述透射靶与探测器之间；
2)利用所述电子枪产生电子束流并依次经所述聚焦线圈、偏转系统入射到所述透射靶；
3)所述透射靶被电子束轰击后产生X射线并透射输出到待扫描对象上，所述探测器接收经待扫描对象后透射输出的X射线，得到待扫描对象的投影数据；
4)调整所述偏振系统，改变电子束偏转方向及角度，得到待扫描对象不同角度或位置的投影数据；
5)对所述投影数据进行处理得到该待扫描对象的内部结构。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410077607.3A CN117832045A (zh) | 2024-01-19 | 2024-01-19 | 一种基于透射靶的电子束动态扫描的微焦点射线源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410077607.3A CN117832045A (zh) | 2024-01-19 | 2024-01-19 | 一种基于透射靶的电子束动态扫描的微焦点射线源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117832045A true CN117832045A (zh) | 2024-04-05 |
Family
ID=90519172
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410077607.3A Pending CN117832045A (zh) | 2024-01-19 | 2024-01-19 | 一种基于透射靶的电子束动态扫描的微焦点射线源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117832045A (zh) |
-
2024
- 2024-01-19 CN CN202410077607.3A patent/CN117832045A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4606061A (en) | Light controlled x-ray scanner | |
| US8520803B2 (en) | Multi-segment anode target for an X-ray tube of the rotary anode type with each anode disk segment having its own anode inclination angle with respect to a plane normal to the rotational axis of the rotary anode and X-ray tube comprising a rotary anode with such a multi-segment anode target | |
| 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 | |
| US20100074392A1 (en) | X-ray tube with multiple electron sources and common electron deflection unit | |
| US11076820B2 (en) | Tomosynthesis with shifting focal spot x-ray system using an addressable array | |
| CN103177919A (zh) | 电子光学设备、x射线发射装置及产生电子束的方法 | |
| JPH07119837B2 (ja) | Ｃｔ装置及び透過装置並びにｘ線発生装置 | |
| JP2014130815A (ja) | 分散型ｘ線を発生するデバイス及びその方法 | |
| US20110064202A1 (en) | Method and system for generating an x-ray beam | |
| CN109119312B (zh) | 一种磁扫描式的x射线管 | |
| WO2014101597A1 (zh) | Ct设备及其方法 | |
| US7497620B2 (en) | Method and system for a multiple focal spot x-ray system | |
| CN117832045A (zh) | 一种基于透射靶的电子束动态扫描的微焦点射线源 | |
| WO2014101566A1 (zh) | Ct设备及其方法 | |
| US7027559B2 (en) | Method and apparatus for generating x-ray beams | |
| US20130235977A1 (en) | Electromagnetic Scanning Apparatus for Generating a Scanning X-ray Beam | |
| CN117979525A (zh) | 一种基于环形靶的动态扫描的电子束高亮度微焦点射线源 | |
| CN115356359B (zh) | 激光加速驱动的高能微焦点x射线大视野ct成像装置 | |
| CN220208886U (zh) | 一种x射线源、ct扫描仪 | |
| JP7028922B2 (ja) | 電子誘導及び受取素子 | |
| US20030048874A1 (en) | Methods and apparatus for generating x-ray beams | |
| Jeong et al. | Two applications of carbon nanotube paste emitters: nano-focus, and high-flux vacuum-sealed x-ray tubes | |
| WO2020001276A1 (zh) | 一种扫描式x射线源及其成像系统 | |
| CN116759280A (zh) | 一种x射线源、ct扫描仪 | |
| CN116153746A (zh) | 阴极单元化的x射线源、静态ct成像系统及图像增强方法 |
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 |