DE102005052616A1

DE102005052616A1 - Elektronenemissionsanordnung und Verfahren zum Erzeugen von Elektronenstrahlen

Info

Publication number: DE102005052616A1
Application number: DE102005052616A
Authority: DE
Inventors: Bruce Matthew Mequon Dunham; John Scott Price; Colin R. Wilson
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2004-11-02
Filing date: 2005-11-02
Publication date: 2006-05-04
Also published as: CN1788682A; US7187755B2; NL1030301C2; NL1030301A1; CN1788682B; US20060098782A1; JP5133513B2; JP2006134876A

Abstract

Es sind eine Elektronenemissionsanordnung und ein Verfahren zum Erzeugen eines Elektronenstrahls geschaffen. Die Elektronenemissionsanordnung enthält einen Laser (80), der dazu eingerichtet ist, einen ersten Lichtstrahl (96) und einen zweiten Lichtstrahl (98) zu emittieren. Die Elektronenemissionsanordnung enthält ferner einen Spiegel (92), der dazu eingerichtet ist, sich in eine erste operative Stellung zu begeben, um den ersten Lichtstrahl (96) in Richtung einer ersten Region (122) einer Fotokathode (116) zu reflektieren. Der Spiegel (92) ist ferner dazu konfiguriert, um sich in eine zweite operative Stellung zu bewegen, um den zweiten Lichtstrahl (98) in Richtung einer zweiten Region (140) der Fotokathode (116) zu reflektieren. Die Fotokathode (116) ist dazu eingerichtet, einen ersten Elektronenstrahl (126) zu emittieren, wenn der erste Lichtstrahl (96) auf die erste Region (122) trifft, und einen zweiten Elektronenstrahl (144) zu emittieren, wenn der zweite Lichtstrahl (98) auf die zweite Region (140) trifft. Die Elektronenemissionsanordnung enthält ferner eine Anode (118), die dazu eingerichtet ist, den ersten und zweiten Elektronenstrahl (126, 144) von der Fotokathode (116) aufzunehmen.

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
In Computertomographie-(CT)-Bildgebungssystemen wurden bisher eine Röntgenstrahlungsquelle und ein auf einer Gantry angeordnetes Detektorarray verwendet, um Bilder von einem Objekt zu erzeugen. Die Röntgenstrahlungsquelle enthält eine Elektronenemissionsvorrichtung, die einen Elektronenstrahl in Richtung eines Targets abstrahlt. Wenn der Elektronenstrahl auf das Substrat trifft, emittiert dieses Röntgenstrahlen. Die Gantry dreht die Röntgenstrahlungsquelle und den Detektor innerhalb einer Bildgebungsebene um das Objekt, um ständig einen Winkel zu verändern, unter dem der Röntgenstrahl das Objekt schneidet.
Ein bei dem CT-Bildgebungssystem auftretendes Problem beruht darauf, dass die Gantry auf die im Innern befindliche Elektronenemissionsvorrichtung verhältnismäßig hohe Beschleunigungskräfte ausübt, was zu einer Beschädigung der Vorrichtung führen kann. Darüber hinaus weist die Gantry eine ziemlich komplexe Konstruktion auf und ist verhältnismäßig teuer in der Herstellung.
Dementsprechend besteht ein Bedarf nach einer Elektronenemissionsvorrichtung, die sich in einer Röntgenquelle verwenden lässt, die eine Position eines Elektronenstrahls und damit des Röntgenstrahls ändert, ohne dass es erforder lich ist, die Elektronenemissionsvorrichtung um eine Achse zu drehen.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist eine Elektronenemissionsanordnung geschaffen. Die Elektronenemissionsanordnung enthält einen Laser, der dazu eingerichtet ist, einen ersten Lichtstrahl und einen zweiten Lichtstrahl zu emittieren. Die Elektronenemissionsanordnung enthält ferner einen Spiegel, der dazu eingerichtet ist, sich in eine erste operative Stellung zu bewegen, um den ersten Lichtstrahl in Richtung einer ersten Region einer Fotokathode zu reflektieren. Der Spiegel ist ferner konfiguriert, um sich in eine zweite operative Stellung zu bewegen, um den zweiten Lichtstrahl in Richtung einer zweiten Region der Fotokathode zu reflektieren. Die Fotokathode ist dazu eingerichtet, einen ersten Elektronenstrahl zu emittieren, wenn der erste Lichtstrahl auf die erste Region trifft, und einen zweiten Elektronenstrahl zu emittieren, wenn der zweite Lichtstrahl auf die zweite Region trifft. Die Elektronenemissionsanordnung enthält ferner eine Anode, die dazu eingerichtet ist, den von der Fotokathode emittierten ersten und zweiten Elektronenstrahl aufzunehmen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist eine Elektronenemissionsanordnung geschaffen. Die Elektronenemissionsanordnung enthält eine erste und eine zweite Laserdiode, die dazu eingerichtet sind, einen ersten bzw. zweiten Lichtstrahl in Richtung einer ersten bzw. zweiten Region einer Fotokathode zu emittieren. Die Fotokathode ist dazu eingerichtet, einen ersten Elektronenstrahl zu emittieren, wenn der erste Lichtstrahl auf die erste Region trifft, und einen zweiten Elektronenstrahl zu emittieren, wenn der zweite Lichtstrahl auf die zweite Region trifft. Die Elektronenemissionsanordnung enthält ferner eine Anode, die dazu eingerichtet ist, den von der Fotokathode emittierten ersten und zweiten Elektronenstrahl aufzunehmen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist ein Verfahren zum Erzeugen von Elektronenstrahlen geschaffen. Zu dem Verfahren gehört der Schritt, in Richtung einer ersten Region einer Fotokathode einen ersten Lichtstrahl auszusenden. Das Verfahren beinhaltet ferner, dass in Reaktion auf einen Empfang des ersten Lichtstrahls an der Fotokathode von der Fotokathode ein erster Elektronenstrahl in Richtung einer Anode emittiert wird. Das Verfahren beinhaltet ferner, dass ein zweiter Lichtstrahl in Richtung einer zweiten Region der Fotokathode ausgesendet wird. Das Verfahren beinhaltet weiter, dass in Reaktion auf den Empfang des zweiten Lichtstrahls an der Fotokathode ein zweiter Elektronenstrahl von der Fotokathode in Richtung der Anode emittiert wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein CT-Bildgebungssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2 zeigt ein Blockdiagramm des CT-Bildgebungssystems nach 1;
3 zeigt in einer schematischen Darstellung eine lichtemittierende Anordnung und eine Röntgenstrahlungsquelle, die in dem CT-Bildgebungssystem nach 1 verwendet wird, gemäß einem Ausführungsbeispiel;
4 zeigt ein Signalschema eines digitalen Eingangssignals für eine in der lichtemittierenden Anordnung nach 3 verwendete Lichtdämpfungsvorrichtung;
5 zeigt ein Signalschema eines analogen Eingangssignals für die in der lichtemittierenden Anordnung nach 3 verwendeten lichtdämpfenden Vorrichtung;
6 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Lichtstrahl, der von der lichtdämpfenden Vorrichtung emittiert wird, die in der lichtemittierenden Anordnung nach 3 verwendet wird;
7 zeigt in einer schematischen Darstellung eine lichtemittierende Anordnung und eine Röntgenstrahlungsquelle, die sich in einem CT-Bildgebungssystem nutzen lässt, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
8 zeigt eine quergeschnittene Ansicht eines Abschnitts der in der Röntgenstrahlungsquelle nach 7 verwendeten Fotokathode;
9 zeigt eine Draufsicht auf den Abschnitt der Fotokathode nach 7;
10-12 sind Flussdiagramme eines Verfahrens zum Erzeugen von Röntgenstrahlen und zum Verändern der Leis tung, Abmessung und Position von Röntgenstrahlen mittels des CT-Bildgebungssystems nach 1, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
13 zeigt in einer schematischen Darstellung eine lichtemittierende Anordnung und Röntgenstrahlungsquelle, die sich in einem CT-Bildgebungssystem gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel nutzen lässt;
14 zeigt in einer schematischen Darstellung eine lichtemittierende Anordnung und eine Röntgenstrahlungsquelle, die sich in einem CT-Bildgebungssystem nutzen lässt, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
15-16 sind Flussdiagramme eines Verfahrens zum Erzeugen von Röntgenstrahlen und zum Verändern einer Leistung und einer Position der Röntgenstrahlen mittels der lichtemittierenden Anordnung und der Röntgenstrahlungsquelle nach 13, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel; und
17-18 sind Flussdiagramme eines Verfahrens zum Erzeugen von Röntgenstrahlen und zum Verändern einer Abmessung der Röntgenstrahlen unter Verwendung der lichtemittierenden Anordnung und der Röntgenstrahlungsquelle nach 13, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Unter Bezugnahme auf 1 und 2 ist ein CT-Bildgebungssystem 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel gezeigt, das dazu dient, digitale Bilder eines Targetobjekts zu erzeugen. Das CT-Bildgebungssystem 10 beinhaltet eine CT-Scanvorrichtung 12 und eine Liege 14.
Die CT-Scanvorrichtung 12 ist dazu eingerichtet, mehrere digitale Bilder eines Targetobjekts zu erzeugen. Die CT-Scanvorrichtung 12 enthält lichtemittierende Vorrichtungen 20, 22, 24, Röntgenstrahlungsquellen 26, 28, 30, Röntgendetektorarrays 40, 42, 44, einen Röntgenstrahlcontroller 50, ein Datenakquisitionssystem 52, eine Bildrekonstruktorvorrichtung 54, einen Liegentransportcontroller 56, einen externen Arbeitsspeicher 58, eine Tastatur 60, einen Displaymonitor 62 und einen Rechner 64. Es ist zu beachten, dass die CT-Scanvorrichtung 12 in einem veränderten Ausführungsbeispiel mehr als drei oder auch weniger als drei Röntgenstrahlungsquellen enthalten kann. Darüber hinaus kann die CT-Scanvorrichtung 12 mehr als drei oder weniger als drei Röntgendetektorarrays aufweisen.
Die lichtemittierenden Vorrichtungen 20, 22, 24 sind dazu vorgesehen, Lichtstrahlen zu emittieren, die die entsprechenden Röntgenstrahlungsquellen 26, 28, 30 dazu veranlassen, Röntgenstrahlen zu emittieren. Die von der Röntgenstrahlungsquelle 26 abgegebenen Röntgenstrahlen breiten sich durch ein Objekt 27 hindurch aus und werden von dem Röntgendetektorarray 40 aufgenommen. In ähnlicher Weise durchqueren von der Röntgenstrahlungsquelle 28 ausgehende Röntgenstrahlen das Objekt 27 und werden von dem Röntgende tektorarray 42 empfangen. In ähnlicher Weise durchqueren von der Röntgenstrahlungsquelle 30 ausgehenden Röntgenstrahlen das Objekt 27 und werden durch das Röntgendetektorarray 44 empfangen. Da die Konstruktion der lichtemittierenden Anordnung 20 im Wesentlichen jener der lichtemittierenden Anordnungen 22, 24 ähnelt, wird lediglich die lichtemittierende Anordnung 20 detailliert erläutert.
Unter Bezugnahme auf 3 ist eine detailliertere Ansicht der lichtemittierende Anordnung 20 veranschaulicht. Die lichtemittierende Anordnung 20 enthält einen Laser 80, eine Lichtdämpfungsvorrichtung 82, eine Linsenanordnung 84, ein lineares Stellglied 90, einen Spiegel 92 und einen Motor 94.
Ein Zweck des Laser 80 ist es, Lichtstrahlen zu erzeugen, die dazu dienen, eine Röntgenstrahlungsquelle zum Emittieren von Röntgenstrahlen zu veranlassen. Der Laser 80 weist einen Nd:YAG-Laser auf und ist in der Nähe der lichtdämpfenden Vorrichtung 82 angeordnet. Der Laser 80 emittiert in Reaktion auf ein Steuersignal L1, das von dem Röntgenstrahlcontroller 50 her entgegengenommen wird, einen Lichtstrahl.
Die Lichtdämpfungsvorrichtung 82 dient dazu, die Intensität eines von dem Laser 80 her aufgefangenen Lichtstrahls zu dämpfen. Es ist zu beachten, das es möglich ist, durch Variieren der Intensität des Lichtstrahls den Leistungspegel eines anschließend erzeugten Elektronenstrahls und den Leistungspegel eines Röntgenstrahls zu variieren. Die Lichtdämpfungsvorrichtung 82 ist zwischen dem Laser 80 und der Linsenanordnung 84 angeordnet. Während des Betriebs empfängt die Lichtdämpfungsvorrichtung 82 von dem Laser 80 einen Lichtstrahl und dämpft oder reguliert die Intensität des Lichtstrahls, bevor der Lichtstrahl die Linsenanordnung 84 durchquert. Die Lichtdämpfungsvorrichtung 82 weist einen akusto-optischen Modulator auf, der in der Lage ist, die Schwächung des Lichtstrahls basierend auf einem oder mehreren Eingangssignalen einzustellen. Selbstverständlich kann in abgewandelten Ausführungsbeispielen die Lichtdämpfungsvorrichtung 82 auf einer beliebigen Vorrichtung basieren, die in der Lage ist, einen von einem Laser stammenden Lichtstrahl zu dämpfen. Insbesondere ist die Lichtdämpfungsvorrichtung 82 mit Bezug auf 4 in der Lage, die Quantität der Dämpfung des Lichtstrahls auf der Grundlage der Frequenz eines von dem Röntgenstrahlcontroller 50 her entgegengenommenen digitalen Signals LAD1 einstellen. Alternativ kann die Lichtdämpfungsvorrichtung 82 gemäß 5 die Quantität der Dämpfung des Lichtstrahls basierend auf einer Stärke eines von dem Röntgenstrahlcontroller 50 her empfangenen analogen Signals P1 einstellen. Unter Bezugnahme auf 6 erlaubt die Lichtdämpfungsvorrichtung 82 während des Betriebs dem empfangenen Lichtstrahl den Durchgang, wenn das Signal LAD1 einen hohen Logikpegel aufweist, oder die Stärke des analogen Signals P1 einen vorbestimmten Wert überschreitet. Wenn das Signal LRD1 andererseits einen niedrigen Logikpegel aufweist, oder die Stärke des analogen Signals P1 einen vorbestimmten Wert unterschreitet, sperrt die Lichtdämpfungsvorrichtung 82 dem empfangenen Lichtstrahl den Durchgang. Dementsprechend dämpft die Lichtdämpfungsvorrichtung 82 die Intensität des Lichtstrahl, indem sie einem Teil des Lichtstrahls in vorgegebenen Zeitintervallen intermittierend den Durchgang erlaubt.
Unter Bezugnahme auf 3 dient die Linsenanordnung 84 dazu, eine Abmessung des durch die Linsenanordnung 84 verlaufenden Lichtstrahls einzustellen. Es ist zu beachten, dass sich durch ein Variieren der Abmessung des Lichtstrahls, die Abmessung eines anschließend erzeugten Elektronenstrahls und die Abmessung eines Röntgenstrahls variieren lässt. Die Linsenanordnung 84 enthält eine Zerstreuungslinse 86 und eine Sammellinse 88. Ein lineares Stellglied 90 ist geeignet mit der Sammellinse 88 verbunden, um die Linse 88 entlang einer Achse des Lichtstrahls entweder in Richtung der Zerstreuungslinse 86 zu bewegen oder von der Zerstreuungslinse 86 zu entfernen. Wenn die Linse 88 in Richtung der Zerstreuungslinse 86 bewegt wird, wird die Abmessung des aus der Linse 88 austretenden Lichtstrahls reduziert. wenn die Linse 88 andererseits von der Zerstreuungslinse 86 wegbewegt wird, wird die Abmessung des aus der Linse 88 austretenden Lichtstrahls vergrößert. Das lineare Stellglied 90 tauscht im Betrieb mit dem Röntgenstrahlcontroller 50 Daten aus und bewegt die Linse 88 in Abhängigkeit von einem von dem Röntgenstrahlcontroller 50 her entgegengenommenen Steuersignal LP1. Selbstverständlich können anstelle der Linsenanordnung 84 auch andere Linsenanordnungen in der lichtemittierenden Anordnung 20 verwendet werden. Beispielsweise kann in einem abgewandelten Ausführungsbeispiel die Linsenanordnung ein oder mehrere Sammellinsen aufweisen, die geeignet an ein lineares Stellglied angeschlossen sind.
Der Spiegel 92 ist dazu eingerichtet, von dem Laser 80 ausgehende Lichtstrahlen durch ein Fenster 114 der Röntgenstrahlungsquelle 26 auf eine innerhalb der Anordnung 26 angeordnete Fotokathode 116 zu lenken. In Reaktion auf den Empfang eines Lichtstrahls 96 in einer Region 122 der Fotokathode 116 emittiert diese einen Elektronenstrahl, der von der Anode 118 empfangen wird. In Reaktion auf den Empfang des emittierten Elektronenstrahls erzeugt die Anode 118 einen Röntgenstrahl, der sich durch das Fenster 120 hindurch ausbreitet. Der Spiegel 92 wird in Reaktion auf ein Steuersignal RP1, das von dem Röntgenstrahlcontroller 50 her empfangen wird, mittels des Motors 94 um einen Drehgelenkpunkt 93 gedreht. Insbesondere lässt sich der Spiegel 92 über einen Winkel von wenigstens 120° um den Drehpunkt 93 drehen, so dass es möglich ist, von dem Laser 80 ausgehendes Licht auf vorgegebene Regionen der Fotokathode 116 zu lenken, die auf das Signal RP1 ansprechen.
Die Röntgenstrahlungsquellen 26, 28, 30 sind dazu vorgesehen, Röntgenstrahlen zu emittieren, die ein Targetobjekt durchqueren und auf die entsprechenden Röntgendetektorarrays 40, 42, 44 treffen. Da die Konstruktion der Röntgenstrahlungsquelle 26 im Wesentlichen der Konstruktion der Röntgenstrahlungsquellen 28 und 30 ähnelt, wird lediglich die Röntgenstrahlungsquelle 26 detailliert erläutert.
Zu der Röntgenstrahlungsquelle 26 gehören Außenwände 110, 112, ein Fenster 114, eine Fotokathode 116, isolierende Träger 105, 106, eine Anode 118, ein Fenster 120 und eine Hochspannungsquelle 121. Die Röntgenstrahlungsquelle 26 weist ferner (nicht gezeigte) vordere und rückwärtige Wände auf, die mit Wänden 110, 112 verbunden sind, um zwischen diesen eine Vakuumkammer zu bilden. Das Fenster 114 ist dazu eingerichtet, Lichtstrahlen von der lichtemittierenden Anordnung 20 aufzunehmen, und es ist an einem Ende 113 der Anordnung 26 zwischen den Außenwänden 110 und 112 angeord net. Die isolierenden Träger 105, 106 sind mit den entsprechenden Außenwänden 110, 112 verbunden. Die isolierenden Träger 105, 106 isolieren die Fotokathode 116 elektrisch gegenüber den Außenwänden 110, 112 und halten die Fotokathode 116 zwischen diesen fest. Die Fotokathode 116 weist eine metallische Schicht auf, die konfiguriert ist, um in Reaktion auf den Empfang eines Lichtstrahls einen Elektronenstrahl zu emittieren. Insbesondere kann die Fotokathode 116 aus einem oder mehreren der folgenden Materialien aufgebaut sein: Gold (Au), Silber (Ag), Kupfer (Cu), Magnesium (Mg), Yttrium (Y), Calcium (Ca), Indiumgalliumarsenid (In-GaAs), Galliumarsenid (GeAs), Galiumarsenidphosphid (GaAsP), Galliumaluminiumarsenid (GaAlAs), Kadmiumtellurid (CdTe₂), Cäsiumtellurid (Cs₂Te) und/oder Natriumkaliumantimonid (Na₂KSb). Alternativ kann die Fotokathode 116 auf einer Legierung basieren, die Gold, Silber oder Kupfer enthält. Weiter kann die Fotokathode 116 eine Dicke von 50–500 μm aufweisen. Selbstverständlich kann die Fotokathode 116 abhängig von den gewünschten operativen Eigenschaften eine Dicke von weniger als 50 μm oder mehr als 500 μm aufweisen. Die Anode 118 ist an einem Ende 123 der Anordnung 26 zwischen den Wänden 110, 112 angeordnet. Das Fenster 120 ist zwischen den Wänden 110, 112 in der Nähe der Anode 118 angeordnet und erlaubt von der Anode 118 emittierten Röntgenstrahlen, durch das Fenster hindurch aus der Anordnung 26 auszutreten. Die Hochspannungsquelle 121 ist elektrisch zwischen die Anode 118 und die Fotokathode 116 geschaltet und beschleunigt Elektronenstrahlen, die aus der Fotokathode 116 in Richtung der Anode 118 emittiert werden. In einem abgewandelten Ausführungsbeispiel können die Wände 110, 112 basierend auf einem weitgehend transparenten Material, beispielsweise einem Glas, konstruiert sein, um es Lichtstrah len zu erlauben, durch sie hindurch zu gelangen, um auf eine Seite der Fotokathode 116 zu treffen, die der Anode 118 gegenüberliegt.
Nochmals Bezug nehmend auf 2 ist das Datenakquisitionssystem 52 geeignet mit den Röntgendetektorarrays 40, 42, 44, dem Rechner 64 und dem Bildrekonstruktor 54 verbunden. Das Datenakquisitionssystem 52 tastet Signale D1, D2, D3 ab, die von den entsprechenden Röntgendetektorarrays 40, 42, 44 ausgehen, und überträgt abgetastet Werte, die die Signale kennzeichnen, zu dem Bildrekonstruktor 54.
Der Bildrekonstruktor 54 dient dazu, basierend auf den Signalen D1, D2, D3 digitale Bilder zu erzeugen. Der Bildrekonstruktor 54 ist betriebsmäßig zwischen das Datenakquisitionssystem 52 und den Rechner 64 geschaltet. Der Bildrekonstruktor 54 überträgt die erzeugten digitalen Bilder zu dem Rechner 64.
Mit Bezug auf 2 dient der Röntgenstrahlcontroller 50 dazu, in Reaktion auf ein von dem Rechner 64 entgegengenommenen Steuersignal den CT-Scanner 12 zu steuern. Der Röntgenstrahlcontroller 50 ist geeignet an die lichtemittierenden Vorrichtungen 20, 22, 24 und den Rechner 64 angeschlossen. Der Röntgenstrahlcontroller 50 erzeugt Steuersignale L1, LAD1, LP1, RP1, die von der lichtemittierenden Anordnung 20 empfangen werden, um den Betrieb des Lasers 80, den Leistungspegel eines aus der Lichtdämpfungsvorrichtung 82 austretenden Lichtstrahls, die Abmessung eines aus der Linsenanordnung 84 austretenden Lichtstrahls bzw. eine operative Stellung des Spiegels 92 zu steuern. Alternativ kann der Röntgenstrahlcontroller 50 anstelle des Signals LAD1 ein analoges Steuersignal P1 erzeugen, um den Leistungspegel des aus der Lichtdämpfungsvorrichtung 82 austretenden Lichtstrahls zu steuern. Der Röntgenstrahlcontroller 50 erzeugt Steuersignale L2, LAD2, P2, LP2, RP2, die von der lichtemittierende Anordnung 22 für operative Zwecke empfangen werden und im Wesentlichen den entsprechenden Signalen L1, LAD1, P1, LP1, RP1 ähneln. Darüber hinaus erzeugt der Röntgenstrahlcontroller 50 Steuersignale L3, LRD3, P3, LP3, RP3, die von der lichtemittierende Anordnung 24 für operative Zwecke empfangen werden und im Wesentlichen den entsprechenden Signalen L1, LAD1, P1, LP1, RP1 ähneln.
Der Rechner 64 ist geeignet an den Röntgenstrahlcontroller 50, das Datenakquisitionssystem 52, den Bildrekonstruktor 54, den externen Arbeitsspeicher 58, eine Tastatur 60, einen Rechnermonitor 62 und den Liegentransportcontroller 56 angeschlossen. Der Rechner 64 dient dazu, ein erstes Steuersignal zu erzeugen, das den Liegentransportcontroller 56 dazu veranlasst, die Liege 14 zu bewegen. Darüber hinaus erzeugt der Rechner 64 ein zweites Steuersignal, das den Röntgenstrahlcontroller 50 dazu veranlasst, die Erzeugung von Röntgenstrahlen zu veranlassen. Weiter empfängt der Rechner 56 die erzeugten digitalen Bilder von dem Bildrekonstruktor 54 und gibt die Bilder auf dem Displaymonitor 62 wieder und/oder speichert die digitalen Bilder in dem externen Arbeitsspeicher 58. Die Tastatur 60 ist geeignet an den Rechner 64 angeschlossen, um dem Benutzer zu ermöglichen, spezielle digitale Bilder zur Ansicht anzufordern.
Mit Bezug auf 7 wird im folgenden ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel einer CT-Scanvorrichtung 12 erläutert. In diesem Ausführungsbeispiel sind sämtliche in 1 gezeigten Röntgenstrahlungsquellen 26, 28, 30 durch eine Röntgenstrahlungsquelle 180 ersetzt. Die Röntgenstrahlungsquelle 180 empfängt einen oder mehrere Lichtstrahlen von der lichtemittierende Anordnung 20 und emittiert in Reaktion auf die Lichtstrahlen anschließend einen oder mehrere Röntgenstrahlen.
Unter Bezugnahme auf 7-9 ist eine Schnittansicht der Röntgenstrahlungsquelle 180 gezeigt. Die Röntgenstrahlungsquelle 180 enthält Außenwände 182, 184, ein Fenster 186, eine Fotokathode 188, isolierende Träger 170, 172, eine Anode 190, ein Fenster 192 und eine Hochspannungsquelle 193. Die Röntgenstrahlungsquelle 180 enthält ferner (nicht gezeigte) vordere und rückwärtige Wände, die mit den Wänden 182, 184 verbunden sind, um zwischen diesen eine Vakuumkammer zu bilden. Das Fenster 186 ist an einem Ende 185 der Anordnung 180 zwischen den Außenwänden 182, 184 angeordnet. Die isolierenden Träger 170, 172 sind mit den entsprechenden Außenwänden 182, 184 verbunden. Die isolierenden Träger 170, 172 isolieren die Fotokathode 188 elektrisch von den entsprechenden Außenwänden 182, 184. Die Fotokathode 188 weist ein Substrat 194 auf und enthält ein zweidimensionales Array von metallischen Regionen, die sich durch das Substrat 194 erstrecken, wobei eine Zeile der metallischen Regionen metallische Regionen 196, 198, 200, 202, 204, 206, 208, 210, 212, 214 enthält. Das Substrat 194 kann auf einem nicht metallischen Material basieren, beispielsweise auf einem Glas. In einem abgewandelten Ausführungsbeispiel kann das Substrat 194 auf einem metallischen Material, z.B. rostfreiem Stahl basieren. Die metallischen Regionen können aus einem oder mehreren der folgenden Materialien gefertigt sein: Gold (Au), Silber (Ag), Kupfer (Cu), Magnesium (Mg), Yttrium (Y), Calcium (Ca), Indiumgalliumarsenid (InGaAs), Galliumarsenid (GaAs), Galliumarsenidphosphid (GaAsP), Galliumaluminiumarsenid (GaAlAs), Kadmiumtellurid (CdTe₂), Cäsiumtellurid (Cs₂Te) oder Natriumkaliumantimonid (Na₂KSb). Alternativ können die metallischen Regionen auf einer Legierung basieren, die Gold, Silber oder Kupfer enthält. Weiter können die metallische Regionen eine Dicke von 50–500 μm aufweisen. Selbstverständlich können die metallischen Regionen abhängig von gewünschten operativen Eigenschaften mit einer Dicke von weniger als 50 μm oder mehr als 500 μm bemessen sein. Da sich die Strukturen der metallischen Regionen im Wesentlichen ähneln, wird lediglich die Struktur der metallischen Region 206 detailliert erläutert. Die metallische Region 206 enthält ein Metall-Element 220 und ein Metall-Element 222. Das Metall-Element 220 ist innerhalb einer Öffnung 224 angeordnet, die sich durch das Substrat 194 erstreckt. Das Metall-Element 220 weist eine sich durch dieses hindurch erstreckende konusförmige Öffnung 226 auf. Das Metall-Element 222 weist eine kreisförmige Querschnittsform auf und ist über einen Abschnitt der Öffnung 226 angeordnet. Das Element 222 kann eine Fläche in einem Bereich von 1–2 Quadratzentimeter aufweisen. Die konusförmige Öffnung 226 bewirkt, dass das Metall-Element 222 in Reaktion auf einen Empfang eines Lichtstrahls einen Elektronenstrahl emittiert, der im Wesentlichen zylinderförmig ist. Die konusförmige Öffnung 206 fokussiert den Elektronenstrahl, um ein Divergieren desselben zu verhindern. Die Anode 190 ist an einem Ende 187 der Anordnung 180 zwischen den Wänden 182, 184 angeordnet. Das Fenster 192 ist benachbart zu der Anode 190 zwischen den Wänden 182, 184 angeordnet und erlaubt von der Anode 190 emittierten Röntgenstrahlen, durch das Fenster aus der Anordnung 180 herauszugelangen. Die Hochspannungsquelle 193 ist elektrisch zwischen die Anode 190 und die Fotokathode 188 geschaltet und beschleunigt von der Fotokathode 188 emittierte Elektronenstrahlen in Richtung der Anode 190.
In einem abgewandelten Ausführungsbeispiel können die Wände 182, 184 der Röntgenstrahlungsquelle 180 aus einem weitgehend transparenten Material gebaut sein, beispielsweise aus einem Glas, um einem Lichtstrahl hindurchzulassen, der auf eine gegenüber der Anode 190 unmittelbar benachbarte Seite der Fotokathode 188 trifft.
Während des Betriebs der Röntgenstrahlungsquelle 180 emittiert die metallische Region 206, wenn diese einen Lichtstrahl 230 empfängt, in Reaktion auf den Lichtstrahl 230 einen Elektronenstrahl 251 in Richtung der Anode 190. In Reaktion auf einen Empfang des Elektronenstrahls 251 emittiert die Anode 190 danach ausgehend von einer Region 238 auf der Anode 190 einen Röntgenstrahl 236. In ähnlicher Weise emittiert die metallische Region 204, wenn diese einen Lichtstrahl 250 empfängt, in Reaktion auf den Lichtstrahl 250 einen Elektronenstrahl 252 in Richtung der Anode 190. Danach emittiert die Anode 190 in Reaktion auf einen Empfang des Elektronenstrahls 252 einen Röntgenstrahl 256 von einer Region 258 auf der Anode 190.
Unter Bezugnahme auf 10-12 wird nun ein Verfahren zum Variieren einer Leistung und einer Position von Elektronenstrahlen und Röntgenstrahlen erläutert. Insbesondere wird das Verfahren anhand der CT-Scanvorrichtung 12 in Verbindung mit der Lichtquellenanordnung 20, der Röntgenstrahlungsquelle 26 und dem Röntgendetektorarray 40 erläutert. Selbstverständlich kann das Verfahren auch in Verbindung mit anderen Lichtquellenvorrichtungen, Röntgenstrahlungsquellen und Röntgendetektorarrays durchgeführt werden. Weiter könnte das Verfahren auch verwirklicht werden, indem die Lichtquellenanordnung 20 in Verbindung mit der Röntgenstrahlungsquelle 180, anstelle der Röntgenstrahlungsquelle 26 verwendet wird.
In Schritt 270 veranlasst der Röntgenstrahlcontroller 50, dass der Laser 80 für eine vorbestimmte Zeitdauer einen Lichtstrahl 96 emittiert.
In Schritt 272 veranlasst der Röntgenstrahlcontroller 50, dass die Lichtdämpfungsvorrichtung 82 den von dem Laser 80 ausgehenden Lichtstrahl 96 dämpft, so dass dieser eine erste Lichtstärke aufweist.
In Schritt 274 veranlasst der Röntgenstrahlcontroller 50 eine Linsenanordnung 84, die den Lichtstrahl 96 von der Lichtdämpfungsvorrichtung 82 empfängt, eine Abmessung des Lichtstrahls 96 auf eine erste vorbestimmte Abmessung einzustellen.
In Schritt 276 veranlasst der Röntgenstrahlcontroller 50, dass der Motor 94 den Spiegel 92 in eine erste vorbestimmte Stellung dreht, so dass der Lichtstrahl 96 in Richtung einer Region 122 der Fotokathode 116 reflektiert wird.
In Schritt 278 empfängt die Fotokathode 116 den Lichtstrahl 96 in der Region 122 und emittiert einen Elektronenstrahl 126, der einen ersten Leistungspegel und eine zweite vorbestimmte Abmessung aufweist, von einer Region 124 der Fotokathode 116 in Richtung der Anode 118, wobei die Region 124 gegenüber der Region 122 unmittelbar benachbart ist.
In Schritt 280 empfängt die Anode 118 den Elektronenstrahl 126 in einer Region 128 der Anode 118 und emittiert einen Röntgenstrahl 132, der einen zweiten Leistungspegel und eine dritte vorbestimmte Abmessung aufweist, von einer Region 130 der Anode 118, wobei die Region 130 gegenüber der Region 128 unmittelbar benachbart ist.
In Schritt 282 empfängt das der Anode 118 gegenüberliegende Röntgendetektorarray 40 den durch das Targetobjekt 27 geschwächten Röntgenstrahl 132 und überträgt den Röntgenstrahl 132 kennzeichnende elektrische Signale an den Bildrekonstruktor 54, der basierend auf den Signalen ein digitales Bild des Targetobjekts 27 erzeugt.
In Schritt 284 veranlasst der Röntgenstrahlcontroller 50 den Laser 80 für eine vorbestimmte Zeitdauer einen Lichtstrahl 98 zu emittieren.
In Schritt 286 veranlasst der Röntgenstrahlcontroller 50 die Lichtdämpfungsvorrichtung 82, den von dem Laser 80 ausgehenden Lichtstrahl 98 zu dämpfen, so dass der Lichtstrahl 98 eine zweite Lichtstärke aufweist, wobei die zweite Lichtstärke des Lichtstrahls 98 größer ist als die erste Lichtstärke des Lichtstrahls 96.
In Schritt 288 veranlasst der Röntgenstrahlcontroller 50 die Linsenanordnung 84, die den Lichtstrahl 98 aus der Lichtdämpfungsvorrichtung 82 empfängt, eine Abmessung des Lichtstrahls 98 auf eine vierte vorbestimmte Abmessung einzustellen, wobei die vierte vorbestimmte Abmessung größer ist als die erste vorbestimmte Abmessung des Lichtstrahls 96.
In Schritt 290 veranlasst der Röntgenstrahlcontroller 50 den Motor 94, den Spiegel 92 in eine zweite vorbestimmte Stellung zu drehen, um den Lichtstrahl 98 in Richtung einer Region 140 der Fotokathode 116 zu reflektieren.
In Schritt 292 empfängt die Fotokathode 116 den Lichtstrahl 98 in der Region 140 und emittiert einen Elektronenstrahl 144, der einen dritten Leistungspegel und eine fünfte vorbestimmte Abmessung aufweist, von einer Region 142 der Fotokathode 116 in Richtung der Anode 118, wobei der dritte Leistungspegel des Elektronenstrahls 144 größer ist als der erste Leistungspegel des Elektronenstrahls 126, die fünfte vorbestimmte Abmessung des Elektronenstrahls 144 größer ist als die zweite vorbestimmte Abmessung des Elektronenstrahls 126, und die Region 142 gegenüber der Region 140 unmittelbar benachbart ist.
In Schritt 294 empfängt die Anode 118 den Elektronenstrahl 144 in einer Region 146 der Anode 118 und emittiert einen Röntgenstrahl 150, der einen vierten Leistungspegel und eine sechste vorbestimmte Abmessung aufweist, von einer Region 148 der Anode 118, wobei der vierte Leistungspegel des Röntgenstrahls 150 größer ist als der zweite Leistungspegel des Röntgenstrahls 132, die sechste vorbestimmte Ab messung des Röntgenstrahls 150 größer ist als die dritte vorbestimmte Abmessung des Röntgenstrahls 132, und die Region 148 gegenüber der Region 146 unmittelbar benachbart ist.
In Schritt 296 empfängt das gegenüberliegend zu der Anode 118 angeordnete Röntgendetektorarray 40 den durch das Targetobjekt 27 geschwächten Röntgenstrahl 150 und übermittelt den Röntgenstrahl 150 kennzeichnende Signale an den Bildrekonstruktor 54, der basierend auf den Signalen ein digitales Bild des Targetobjekts 27 erzeugt.
Es ist zu beachten, dass in einem abgewandelten Ausführungsbeispiel einer Röntgenstrahlungsquelle 26 die lichtemittierende Anordnung 20 anstelle das Licht durch das Fenster 114 zu emittieren, einen Lichtstrahl durch ein (nicht gezeigtes) Fenster in der Außenwand 110 gegen die Fotokathode 116 emittiert. Insbesondere wirft die lichtemittierende Anordnung 20 einen Lichtstrahl 152 auf die Fotokathode 116. Daraufhin emittiert die Fotokathode 116 einen Elektronenstrahl 156 in Richtung einer Region 158 auf der Anode 118. In Reaktion auf den Empfang des Elektronenstrahls 156 emittiert die Anode 118 einen Röntgenstrahl 161 in Richtung des Röntgendetektorarrays 40.
Unter Bezugnahme auf 13 wird ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der CT-Scanvorrichtung 12 erläutert. In diesem Ausführungsbeispiel kann der Röntgenstrahlcontroller 50 durch einen Röntgenstrahlcontroller 310 ersetzt sein, und die lichtemittierende Anordnung 20 kann durch die Laserdioden 312, 314, 316, 318, 320, 322, 324, 326, 328, 329 ersetzt sein. In ähnlicher Weise könnten die lichtemittie renden Vorrichtungen 22, 24 durch benachbart zu den Röntgenstrahlungsquellen 28, 30 angeordnete Laserdioden ersetzt sein.
Der Röntgenstrahlcontroller 310 ist elektrisch an die Laserdioden gekoppelt und erzeugt Steuersignale LD1, LD2, LD3, LD4, LD5, LD6, LD7, LD8, LD9, LD10, um zu steuern, wann entsprechende Laserdioden 312, 314, 316, 318, 320, 322, 324, 326, 328, 329 Lichtstrahlen in Richtung der Fotokathode 116 der Röntgenstrahlungsquelle 26 abgeben. Der Röntgenstrahlcontroller 310 erzeugt ferner Steuersignale LD11–LD20, um zu veranlassen, dass (nicht gezeigte) Laserdioden Lichtstrahlen in Richtung der Röntgenstrahlenquelle 28 emittieren, und Steuersignale LD21–30, um zu veranlassen, dass (nicht gezeigte) Laserdioden Lichtstrahlen in Richtung der Röntgenstrahlungsquelle 30 emittieren. Der Röntgenstrahlcontroller 310 ermittelt, welche der Laserdioden einzuschalten sind, und ein vorgegebenes Zeitintervall, in dem die Energiezufuhr für die Laserdioden aufrecht zu erhalten ist.
Unter Bezugnahme auf 14 wird ein weiteres abgewandeltes Ausführungsbeispiel der CT-Scanvorrichtung 12 erläutert. In diesem Ausführungsbeispiel kann der Röntgenstrahlcontroller 50 durch einen Röntgenstrahlcontroller 360 ersetzt sein, die lichtemittierende Anordnung 20 kann durch die Laserdioden 362, 364, 366, 368, 370, 372, 374, 376, 378, 380 ersetzt sein, und die Röntgenstrahlungsquelle kann durch die Röntgenstrahlungsquelle 180 ersetzt sein. Darüber hinaus können die lichtemittierenden Vorrichtungen 22, 24 durch Laserdioden ersetzt sein, und sämtliche Röntgenstrah lungsquellen 28, 30 können durch eine Röntgenstrahlungsquelle 180 ersetzt sein.
Der Röntgenstrahlcontroller 360 ist elektrisch an die Laserdioden gekoppelt und erzeugt Steuersignale LD31, LD32, LD33, LD34, LD35, LD36, LD37, LD38, LD39, LD40, um zu steuern, wann entsprechende Laserdioden 362, 364, 366, 368, 370, 372, 374, 376, 378, 380 Lichtstrahlen in Richtung der Fotokathode 188 der Röntgenstrahlungsquelle 180 abgeben. Der Röntgenstrahlcontroller 360 erzeugt ferner Steuersignale LD41–LD50, um zu veranlassen, dass (nicht gezeigte) Laserdioden Lichtstrahlen in Richtung einer weiteren Röntgenstrahlungsquelle 28 emittieren, und Steuersignale LD51–LD60, um zu veranlassen, dass (nicht gezeigte) Laserdioden Lichtstrahlen in Richtung noch einer weiteren Röntgenstrahlungsquelle emittieren. Der Röntgenstrahlcontroller 360 ermittelt, welche der Laserdioden einzuschalten sind, und ein vorgegebenes Zeitintervall, in dem die Energiezufuhr an die Laserdioden aufrecht zu erhalten ist. Jede der Laserdioden 362–380 ist benachbart zu einer entsprechenden metallischen Region der Fotokathode 188 angeordnet, um einen Lichtstrahl in Richtung der metallischen Region zu emittieren.
Beispielsweise veranlasst der Röntgenstrahlcontroller 360 im Betrieb die Laserdiode 370, einen Lichtstrahl 390 in Richtung der metallischen Region 204 der Fotokathode 188 abzugeben. In Antwort darauf emittiert die Fotokathode 188 einen Elektronenstrahl 392 in Richtung der Anode 190, der die Anode 190 veranlasst, einen Röntgenstrahl 394 zu emittieren. In ähnlicher Weise veranlasst der Röntgenstrahlcontroller 360 die Laserdiode 366 zur Abgabe eines Lichtstrahls 396 in Richtung einer metallischen Region der Fotokathode 188. In Antwort darauf emittiert die Foto kathode 188. In Antwort darauf emittiert die Fotokathode 188 einen Elektronenstrahl 398 in Richtung der Anode 190, die die Anode 190 veranlasst, einen Röntgenstrahl 400 zu emittieren.
Unter Bezugnahme auf 15-16 wird nun ein mittels der in 13 gezeigten CT-Scanvorrichtung durchgeführtes Verfahren zum Variieren einer Leistung und einer Position von Elektronenstrahlen und Röntgenstrahlen erläutert. Es ist zu beachten, dass das Verfahren auch unter Verwendung der in 14 gezeigten CT-Scanvorrichtung verwirklicht werden könnte.
In Schritt 420 veranlasst der Röntgenstrahlcontroller 310 eine Laserdiode 322, für eine vorbestimmte Zeitdauer einen Lichtstrahl 330 mit einem ersten Intensitätspegel in Richtung einer Region 331 der Fotokathode 116 zu emittieren.
In Schritt 422 empfängt die Fotokathode 116 den Lichtstrahl 330 in der Region 331 der Fotokathode 116 und emittiert einen Elektronenstrahl 334, der einen ersten Leistungspegel aufweist, von einer Region 332 der Fotokathode 116 in Richtung einer Anode 118, wobei die Region 332 gegenüber der Region 331 unmittelbar benachbart ist.
In Schritt 424 empfängt die Anode 118 den Elektronenstrahl 334 in einer Region 336 der Anode 118 und emittiert einen Röntgenstrahl 339, der einen zweiten Leistungspegel aufweist, von einer Region 337 der Anode 118, wobei die Region 337 gegenüber der Region 336 unmittelbar benachbart ist.
In Schritt 426 empfängt die der Anode 118 gegenüberliegende Röntgendetektorvorrichtung 40 den durch das Targetobjekt 27 geschwächten Röntgenstrahl 339 und übermittelt den Röntgenstrahl 339 kennzeichnende elektrische Signale an den Bildrekonstruktor 54, der basierend auf den Signalen ein digitales Bild des Targetobjekts 27 erzeugt.
In Schritt 428 veranlasst der Röntgenstrahlcontroller 310 die Laserdiode 320, einen Lichtstrahl 340, der einen zweiten Intensitätspegel aufweist, für eine vorbestimmte Zeitdauer in Richtung einer Region 341 der Fotokathode 116 zu emittieren, wobei der zweite Intensitätspegel des Lichtstrahls 340 größer ist als der erste Intensitätspegel des Lichtstrahls 330.
In Schritt 430 empfängt die Fotokathode 116 den Lichtstrahl 340 in der Region 341 der Fotokathode 116 und emittiert einen Elektronenstrahl 343, der einen dritten Leistungspegel aufweist, von einer Region 342 der Fotokathode 116 in Richtung der Anode 118, wobei der dritte Leistungspegel des Elektronenstrahls 343 größer ist als der erste Leistungspegel des Elektronenstrahls 334, und die Region 342 gegenüber der Region 341 unmittelbar benachbart ist.
In Schritt 432 empfängt die Anode 118 den Elektronenstrahl 343 in einer Region 345 der Anode 118 und emittiert einen Röntgenstrahl 348, der einen vierten Leistungspegel aufweist, von einer Region 346 der Anode 118, wobei der vierte Leistungspegel des Elektronenstrahls 343 größer ist als der zweite Leistungspegel des Elektronenstrahls 334, und die Region 346 gegenüber der Region 345 unmittelbar benachbart ist.
In Schritt 434 empfängt das der Anode 118 gegenüberliegend angeordnete Röntgendetektorarray 40 den durch das Targetobjekt 27 geschwächten Röntgenstrahl 348 und überträgt den Röntgenstrahl 348 kennzeichnende elektrische Signale an den Bildrekonstruktor 54, der basierend auf den Signalen ein digitales Bild des Targetobjekts 27 erzeugt.
Unter Bezugnahme auf 17-18 wird nun ein Verfahren zum Variieren einer Abmessung der Röntgenstrahlen mittels der in 13 gezeigten CT-Scanvorrichtung erläutert. Es ist zu beachten, dass das Verfahren auch unter Verwendung der in 14 gezeigten CT-Scanvorrichtung verwirklicht sein könnte.
In Schritt 450 veranlasst der Röntgenstrahlcontroller 310 die Laserdiode 322, für eine vorbestimmte Zeitdauer einen Lichtstrahl 330 in Richtung einer Region 331 der Fotokathode 116 zu emittieren.
In Schritt 452 empfängt die Fotokathode 116 den Lichtstrahl 330 in der Region 331 der Fotokathode 116 und emittiert einen Elektronenstrahl 334, der eine erste vorbestimmte Abmessung aufweist, von einer Region 332 der Fotokathode 116 in Richtung der Anode 118, wobei die Region 332 gegenüber der Region 331 unmittelbar benachbart ist.
In Schritt 454 empfängt die Anode 118 den Elektronenstrahl 334 in einer Region 336 der Anode 118 und emittiert einen Röntgenstrahl 339, der eine zweite vorbestimmte Ab messung aufweist, von der Region 337 der Anode 118, wobei die Region 337 gegenüber der Region 336 unmittelbar benachbart ist.
In Schritt 456 empfängt das der Anode 118 gegenüberliegend angeordnete Röntgendetektorarray 40 den durch das Targetobjekt 27 geschwächten Röntgenstrahl 339 und überträgt den Röntgenstrahl 339 kennzeichnende elektrische Signale an den Bildrekonstruktor 54, der basierend auf den Signalen ein digitales Bild des Targetobjekts 27 erzeugt.
In Schritt 458 veranlasst der Röntgenstrahlcontroller 50 die Laserdioden 322, 320 beide, für eine vorbestimmte Zeitdauer entsprechende Lichtstrahlen 330, 340 in Richtung entsprechender Regionen 331, 341 der Fotokathode 116 auszustrahlen.
In Schritt 460 empfängt die Fotokathode 116 die Lichtstrahlen 330, 340 in den entsprechenden Regionen 331, 341 der Fotokathode 116 und emittiert einen beide Elektronenstrahlen 334, 343 umfassenden zweiten Elektronenstrahl, der eine dritte vorbestimmte Abmessung aufweist, von einer beide Regionen 332, 342 umfassenden Region der Fotokathode 116 in Richtung der Anode 118, wobei die dritte vorbestimmte Abmessung der Elektronenstrahlen 334, 343 größer ist als die erste vorbestimmte Abmessung des Elektronenstrahls 334, und die Region, die die beiden Regionen 332, 342 aufweist gegenüber den Regionen 331, 341 unmittelbar benachbart ist.
In Schritt 462 empfängt die Anode 118 den zweiten Elektronenstrahl in einer sechsten Region der Anode 118 und emittiert einen beide Röntgenstrahlen 339, 348 umfassenden zweiten Röntgenstrahl, der eine vierte vorbestimmte Abmessung aufweist, von einer siebten Region der Anode 118, wobei die vierte vorbestimmte Abmessung des zweiten Röntgenstrahls größer ist als die zweite vorbestimmte Abmessung des Röntgenstrahls 339, und die siebte Region gegenüber der sechsten Region unmittelbar benachbart ist.
In Schritt 464 empfängt das der Anode 118 gegenüberliegend angeordnete Röntgendetektorarray 40 den durch das Targetobjekt 27 geschwächten zweiten Röntgenstrahl und übermittelt den zweiten Röntgenstrahl kennzeichnende elektrische Signale an den Bildrekonstruktor 54, der basierend auf den Signalen ein digitales Bild des Targetobjekts 27 erzeugt.
Das System und Verfahren zum Erzeugen eines Elektronenstrahls und von Röntgenstrahlen ermöglicht gegenüber anderen Systemen und Verfahren einen wesentlichen Vorteil. Insbesondere ermöglicht das System einen technischen Effekt einer Änderung einer Position eines Elektronenstrahls und dementsprechend eines Röntgenstrahls, ohne die Elektronenemissionsvorrichtung um eine Achse zu drehen.
Es sind eine Elektronenemissionsanordnung und ein Verfahren zum Erzeugen eines Elektronenstrahls geschaffen. Die Elektronenemissionsanordnung enthält einen Laser 80, der dazu eingerichtet ist, einen ersten Lichtstrahl 96 und einen zweiten Lichtstrahl 98 zu emittieren. Die Elektronenemissionsanordnung enthält ferner einen Spiegel 92, der dazu eingerichtet ist, sich in eine erste operative Stellung zu begeben, um den ersten Lichtstrahl 96 in Richtung einer ersten Region 122 einer Fotokathode 116 zu reflektieren.
Der Spiegel 92 ist ferner dazu konfiguriert, um sich in eine zweite operative Stellung zu bewegen, um den zweiten Lichtstrahl 98 in Richtung einer zweiten Region 140 der Fotokathode 116 zu reflektieren. Die Fotokathode 116 ist dazu eingerichtet, einen ersten Elektronenstrahl 126 zu emittieren, wenn der erste Lichtstrahl 96 auf die erste Region 122 trifft, und einen zweiten Elektronenstrahl 144 zu emittieren, wenn der zweite Lichtstrahl 98 auf die zweite Region 140 trifft. Die Elektronenemissionsanordnung enthält ferner eine Anode 118, die dazu eingerichtet ist, den ersten und zweiten Elektronenstrahl 126, 144 von der Fotokathode 116 aufzunehmen.
Während Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von exemplarischen Ausführungsbeispielen beschrieben wurden, ist es dem Fachmann klar, dass vielfältige Änderungen vorgenommen werden können, und an die Stelle von Elementen dazu äquivalente Elemente treten können, ohne dass der Schutzumfang der Erfindung berührt ist. Darüber hinaus können an den Ausführungsbeispielen der Erfindung viele Abwandlungen vorgenommen werden, um eine Anpassung an eine spezielle Situation zu erreichen, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Es ist daher nicht beabsichtigt, die Erfindung auf das zum Ausführen dieser Erfindung offenbarte Ausführungsbeispiel zu beschränken, vielmehr umfasst die Erfindung sämtliche Ausführungsbeispiele, die in den Schutzumfang der beabsichtigten Ansprüche fallen. Weiter bezeichnet die Verwendung der Begriffe erster, zweiter, usw. keinerlei Rangfolge der Wichtigkeit, vielmehr werden die Begriffe erster, zweiter, usw. verwendet, um ein Element von einem anderen zu unterscheiden.
Außerdem bedeutet die Verwendung der Begriffe ein, eine, usw. keine Beschränkung der Menge, sondern bezeichnet vielmehr die Anwesenheit mindestens eines der betreffenden Elemente.

10: CT-Bildgebungssystem
12: CT-Scanvorrichtung
14: Liege
20, 22, 24: lichtemittierende Vorrichtungen
26, 28, 30: Röntgenstrahlungsquellen
27: Objekt
40, 42, 44: Röntgendetektorarrays
50: Röntgenstrahlcontroller
52: ein Datenakquisitionssystem
54: Bildrekonstruktorvorrichtung
56: Liegentransportcontroller
58: externer Arbeitsspeicher
60: Tastatur
62: Displaymonitor
64: Rechner
80: Laser
82: Lichtdämpfungsvorrichtung
84: Linsenanordnung
86: Zerstreuungslinse
88: Sammellinse
90: lineares Stellglied
92: Spiegel
93: Drehgelenkpunkt
94: Motor
96: Lichtstrahl
105, 106: isolierende Träger
110, 112: Außenwände
113: Ende
114: Fenster
116: Fotokathode
118: Anode
120: Fenster
121: Hochspannungsquelle
122: Region
123: Ende
124: Region
126: Elektronenstrahl
128: Region
130: Region
132: Röntgenstrahl
140: Region
142: Region
144: Elektronenstrahl
146: Region
148: Region
150: Röntgenstrahl
152: Lichtstrahl
156: Elektronenstrahl
158: Region
161: Röntgenstrahl
170, 172: isolierende Träger
180: Röntgenstrahlungsquelle
182, 184: Außenwände
185: Ende
186: Fenster
187: Ende
188: Fotokathode
190: Anode
192: Fenster
193: Hochspannungsquelle
194: Substrat
196, 198, 200, 202, 204, 206, 208, 210, 212, 214: metallische Regionen
220: Metall-Element
222: Metall-Element
224: Öffnung
226: konusförmige Öffnung
230: Lichtstrahl
236: Röntgenstrahl
238: Region
250: Lichtstrahl
251: Elektronenstrahl
252: Elektronenstrahl
256: Röntgenstrahl
258: Region
310: Röntgenstrahlcontroller
312, 314, 316, 318, 320, 322, 324, 326, 328, 329: Laserdioden
LD1, LD2, LD3, LD4, LD5, LD6, LD7, LD8, LD9, LD10: Steuersignale
330: Lichtstrahl
331: Region
332: Region
334: Elektronenstrahl
336: Region
337: Region
339: Röntgenstrahl
340: Lichtstrahl
341: Region
342: Region
343: Elektronenstrahl
345: Region
346: Region
348: Röntgenstrahl
360: Röntgenstrahlcontroller
362, 364, 366, 368, 370, 372, 374, 376, 378, 380: Laserdioden
LD31, LD32, LD33, LD34, LD35, LD36, LD37, LD38, LD39, LD40: Steuersignale
390: Lichtstrahl
392: Elektronenstrahl
394: Röntgenstrahl
396: Lichtstrahl
400: Röntgenstrahl
L1: Steuersignal
LAD1: digitales Signal
P1: analoges Signal
RP1: Steuersignal

Claims

Elektronenemissionsanordnung, zu der gehören: ein Laser (80), der dazu eingerichtet ist, einen ersten Lichtstrahl (96) und einen zweiten Lichtstrahl (98) zu emittieren; ein Spiegel (92), der dazu eingerichtet ist, sich in eine erste Betriebsstellung zu bewegen, um den ersten Lichtstrahl (96) in Richtung einer ersten Region (122) einer Fotokathode (116) zu reflektieren, wobei der Spiegel (92) ferner dazu eingerichtet ist, um eine zweiten Betriebsstellung einzunehmen, um den zweiten Lichtstrahl (98) in Richtung einer zweiten Region (140) der Fotokathode (116) zu reflektieren; wobei die Fotokathode (116) geeignet konfiguriert ist, um einen ersten Elektronenstrahl (126) zu emittieren, wenn der erste Lichtstrahl (96) auf die erste Region (122) trifft, und einen zweiten Elektronenstrahl (144) zu emittieren, wenn der zweite Lichtstrahl (98) auf die zweite Region (140) trifft; und eine Anode (118), die dazu eingerichtet ist, die von der Fotokathode (116) ausgehenden ersten und zweiten Elektronenstrahlen (126, 144) aufzunehmen.
Elektronenemissionsanordnung nach Anspruch 1, bei der die Anode (118) dazu eingerichtet ist, in Reaktion auf den Empfang des ersten Elektronenstrahls (126) von einer dritten Region (130) einen ersten Röntgenstrahl (132) auf der Anode (118) zu emittieren, wobei die Anode (118) ferner dazu eingerichtet ist, in Reaktion auf den Empfang des zweiten Elektronenstrahls (144) einen zweiten Röntgenstrahl (150) von einer vierten Region (148) auf der Anode (118) zu emittieren.
Elektronenemissionsanordnung nach Anspruch 1, bei dem der Laser (80) den zweiten Lichtstrahl (98) nach dem Aussenden des ersten Lichtstrahls (96) emittiert.
Elektronenemissionsanordnung nach Anspruch 1, bei dem die Fotokathode (116) auf einer Schicht aus einem oder mehreren der Stoffe Kupfer, Silber, Gold, Magnesium, Yttrium, Calcium, Indiumgalliumarsenid, Galliumarsenid, Galiumarsenidphosphid, Galliumaluminiumarsenid, Kadmiumtellurid, Cäsiumtellurid oder Natriumkaliumantimonid basiert.
Elektronenemissionsanordnung nach Anspruch 1, bei der die Fotokathode (116) ein Substrat und erste, zweite, dritte und vierte Metall-Elemente enthält, wobei das Substrat erste und zweite Öffnungen aufweist, die sich durch dieses hindurch erstrecken, das erste und zweite Metall-Element in der ersten bzw. zweiten Öffnung angeordnet sind, das erste und zweite Metall-Element mit einer durch diese sich hindurch erstreckenden dritten bzw. vierten Öffnung ausgebildet sind, das dritte und vierte Metall-Element in der dritten bzw. vierten Öffnung angeordnet sind, das drit te und vierte Metall-Elemente in der ersten bzw. zweiten Region der Fotokathode (116) angeordnet sind, das dritte Metall-Element den ersten Elektronenstrahl emittiert, wenn der erste Lichtstrahl auf das dritte Metall-Element trifft, das vierte Metall-Element den zweiten Elektronenstrahl emittiert, wenn der zweite Lichtstrahl auf das vierte Metall-Element trifft.
Elektronenemissionsanordnung nach Anspruch 5, bei dem das dritte und vierte Metall-Elemente auf Kupfer, Silber, Gold oder auf einer Legierung basiert, die Kupfer, Silber oder Gold enthält.
Elektronenemissionsanordnung nach Anspruch 5, bei dem sowohl das dritte als auch das vierte Metall-Element im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet sind.
Elektronenemissionsanordnung, zu der gehören: erste und zweite Laserdioden (322, 320), die dazu eingerichtet sind, erste bzw. zweite Lichtstrahlen (330, 340) in Richtung einer ersten bzw. zweiten Region (331, 341) einer Fotokathode (116) zu emittieren; wobei die Fotokathode (116) geeignet konfiguriert ist, einen ersten Elektronenstrahl (334) zu emittieren, wenn der erste Lichtstrahl (330) auf die erste Region (331) trifft, und einen zweiten Elektronenstrahl (343) zu emittieren, wenn der zweite Lichtstrahl (340) auf die zweite Region (341) trifft; und eine Anode (118), die dazu eingerichtet ist, den ersten und zweiten Elektronenstrahl (334, 343) von der Fotokathode (116) auf zunehmen.
Verfahren zum Erzeugen von Elektronenstrahlen, mit den Schritten: Aussenden eines ersten Lichtstrahls (330) in Richtung einer ersten Region (331) einer Fotokathode (116); Aussenden eines ersten Elektronenstrahls (334) von der Fotokathode (116) in Richtung einer Anode (118) in Reaktion auf einen Empfang des ersten Lichtstrahls (330) an der Fotokathode (116); Aussenden eines zweiten Lichtstrahls (340) in Richtung einer zweiten Region (341) der Fotokathode (116); und Aussenden eines zweiten Elektronenstrahls (343) aus der Fotokathode (116) in Richtung der Anode (118) in Reaktion auf einen Empfang des zweiten Lichtstrahls (330) an der Fotokathode (116).
Verfahren nach Anspruch 9, ferner mit den Schritten: Aussenden eines ersten Röntgenstrahls (339) aus einer dritten Region (337) der Anode (118) in Reaktion auf einen Empfang des ersten Elektronenstrahls (334) durch die Anode (118); und Aussenden eines zweiten Röntgenstrahls (348) aus einer vierten Region (346) der Anode (118) in Reaktion auf einen Empfang des zweiten Elektronenstrahls (343) durch die Anode (118).