DE102011054114A1 - Verfahren und System für den Betrieb eines Elektronenstrahlsystems - Google Patents

Abstract

Dargestellt wird ein Verfahren für den Betrieb eines Elektronenstrahlsystems. Ferner werden auch ein Elektronenstrahlsystem, eine Röntgenröhre (300) und ein CT-System, die das dargestellte Verfahren implementieren, beschrieben. Das Verfahren beinhaltet das Erzeugen eines Elektronenstrahls in einer Röntgenröhre (300) in einem Bildgebungssystem. Außerdem wird eine Stromkonfiguration, die einer bestimmten Ansicht des Bildgebungssystems entspricht, identifiziert. Falls die identifizierte Stromkonfiguration in einem festgelegten Bereich ist, wird ein Tastverhältnis des Elektronenstrahls für die bestimmte Ansicht des Bildgebungssystems unter Verwendung von Pulsweitenmodulation moduliert. Ferner wird der modulierte Elektronenstrahl auf ein Target fokussiert.

Description

• ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
• Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen allgemein die diagnostische Bildgebung und insbesondere ein Verfahren und ein System für den Betrieb eines Elektronenstrahlsystems in einem breiten dynamischen Emissionsbereich.
• Computertomographie (CT) findet in Gebieten, wie z. B. klinische Diagnose, industrielle Prüfung und Sicherheitskontrolle weite Anwendung. Mehrere CT-Systeme sind bereits entwickelt worden, zum Beispiel zur Feststellung von Brustkrebs, zur Diagnose von kardiovaskulären Erkrankungen, zur Durchführung von CT-Fluoroskopie und zur Gepäckkontrolle an Flughäfen. CT-Systeme erfordern eine große Anzahl von Projektionsbildern aus einem breiten Bereich von Sichtwinkeln für eine qualitativ hochwertige Bildrekonstruktion. Darüber hinaus kann es sein, dass die CT-Systeme auch die Elektronenstrahlintensität der Röntgenstrahlen steuern müssen, um die Patientendosis zu reduzieren, während sie immer noch die gewünschte Qualität der Bildgebung erreichen.
• Zu diesem Zweck verwenden herkömmliche CT-Systeme Vorrichtungen, wie z. B. Röntgenröhren, die eine gesteuerte Wendelheizung für die Steuerung der Elektronenstrahlemission aufweisen. Die herkömmliche Wendelheizung ist jedoch ein langsamer Vorgang in der Größenordnung von zig Millisekunden, so dass ihre Verwendung bei Anwendungen verhindert wird, bei denen eine schnellere Steuerung der Elektronenstrahlemission wünschenswert ist, wie z. B. in der Größenordnung von zig Mikrosekunden. Die Röntgenröhren können ferner Steuereinrichtungen umfassen, wie z. B. ein elektrostatisches Gitter und/oder eine Magnetanordnung, um den Elektronenstrahlstrom zu steuern. Rasche Veränderungen in dem Elektronenstrahlstrom in einer solchen Röntgenröhre verhindern jedoch das richtige Positionieren und Fokussieren des Elektronenstrahls auf ein Zielobjekt. Insbesondere bewirkt die Modulation des Elektronenstrahlstroms von 0 Prozent auf 100 Prozent der Elektronenstrahlintensität eine Abstoßung von Elektronen untereinander aufgrund von Veränderungen bei der Raumladungskraft. Die Veränderungen der Raumladungskraft beeinträchtigen ferner das elektromagnetische Fokussieren und die Ablenkung des Elektronenstrahls in der Röntgenröhre und beeinträchtigen daher die Brennfleckgröße.
• Insbesondere während des Betriebs der Röntgenröhre mit einem niedrigen Elektronenstrahlstrom, wie z. B. etwa 10 Milliampere (mA) und 140 Kilovolt (kV), fokussiert der starke Einfluß der elektromagnetischen Kräfte den Elektronenstrahl übermäßig, so dass eine eingeschnürte „Taille” in der Bahn des Elektronenstrahls gebildt wird. Die Umkehrung dieses verengenden Effekts in dem Elektronenstrahl während der Bildgebung ist eine herausfordernde Aufgabe. Der verengende Effekt behindert die Fähigkeit der Röntgenröhre, das Positionieren und das Fokussieren des Elektronenstrahls auf eine Zielposition bei einem niedrigen Elektronenstrahlstrom präzise zu steuern und hemmt daher die Leistungsfähigkeit des Bildgebungssystems.
• Es ist wünschenswert, effektive Verfahren und Systeme zu entwickeln, die ein Elektronenstrahlsystem einer Röntgenröhre in die Lage versetzen, in einem breiten dynamischen Emissionsbereich zu arbeiten. Insbesondere gibt es einen Bedarf für ein Elektronenstrahlsystem, das die Elektronenstrahlintensität steuert, um den Elektronenstrahl auf der Basis von Anforderungen an die Bildgebung genau auf eine Zielposition zu positionieren. Ferner ist es ebenfalls wünschenswert, Verfahren und Systeme zu entwickeln, die den Fokus und die Position des Elektronenstrahls steuern, um eine stabile Leistungsfähigkeit des Bildgebungssystems zu erzielen, während die Bildqualität und Haltbarkeit der Röntgenquelle erhalten bleiben.
• KURZE BESCHREIBUNG
• Gemäß den Aspekten der vorliegenden Technik wird ein Verfahren für den Betrieb eines Elektronenstrahlsystem dargestellt. Das Verfahren umfasst das Erzeugen eines Elektronenstrahls in einer Röntgenröhre in einem Bildgebungssystem. Darüber hinaus wird eine Stromkonfiguration identifiziert, die einer bestimmten Ansicht des Bildgebungssystems entspricht. Falls die identifizierte Stromkonfiguration in einem festgelegten Bereich ist, wird ein Tastverhältnis des Elektronenstrahls für die bestimmte Ansicht des Bildgebungssystems unter Verwendung von Pulsweitenmodulation moduliert. Ferner wird der modulierte Elektronenstrahl auf ein Target fokussiert.
• Gemäß den Aspekten des vorliegenden Systems wird ein Elektronenstrahlsystem beschrieben. Das Elektronenstrahlsystem umfasst einen Emitter, der einen Elektronenstrahl erzeugt, und wenigstens eine Elektrode, die auf einer positiven Vorspannung oder einer negativen Vorspannung in Bezug auf den Emitter gehalten wird, wobei die Elektrode eine Intensität des Elektronenstrahls steuert. Ferner weist das Elektronenstrahlsystem eine Steuereinheit auf, die mit der wenigstens einen Elektrode gekoppelt ist. Insbesondere identifiziert die Steuereinheit eine Stromkonfiguration, die der bestimmten Ansicht der Röntgenröhre entspricht. Die Steuereinheit moduliert dann ein Tastverhältnis des Elektronenstrahls für die bestimmte Ansicht der Röntgenröhre unter Verwendung von Pulsweitenmodulation, wenn die identifizierte Stromkonfiguration in einem festgelegten Bereich ist.
• Gemäß einem anderen Aspekt des vorliegenden Systems wird eine Röntgenröhre dargestellt. Die Röntgenröhre beinhaltet ein Elektronenstrahlsystem. Das Elektronenstrahlsystem beinhaltet ferner einen Emitter, der einen Elektronenstrahl erzeugt, und wenigstens eine Elektrode, die auf einer positiven Vorspannung oder einer negativen Vorspannung in Bezug auf den Emitter gehalten wird, wobei die Elektrode eine Intensität des Elektronenstrahls steuert. Ferner beinhaltet die Röntgenröhre eine Steuereinheit, die mit der wenigstens einen Elektrode gekoppelt ist. Insbesondere identifiziert die Steuereinheit eine Stromkonfiguration, die der bestimmten Ansicht der Röntgenröhre entspricht. Die Steuereinheit moduliert dann ein Tastverhältnis des Elektronenstrahls für die bestimmte Ansicht der Röntgenröhre unter Verwendung von Pulsweitenmodulation, wenn die identifizierte Stromkonfiguration in einem festgelegten Bereich ist. Die Röntgenröhre beinhaltet ferner ein Target, das Röntgenstrahlen erzeugt, wenn der Elektronenstrahl auf es auftrifft.
• Gemäß noch einem weiteren Aspekt des vorliegenden Systems wird ein Computertomographiesystem beschrieben. Das Computertomographiesystem umfasst eine Gantry und eine Röntgenröhre, die ein Elektronenstrahlsystem beinhaltet. Das Elektronenstrahlsystem beinhaltet ferner einen Emitter, der einen Elektronenstrahl erzeugt, und wenigstens eine Elektrode, die auf einer positiven Vorspannung oder einer negativen Vorspannung in Bezug auf den Emitter gehalten wird, wobei die Elektrode eine Intensität des Elektronenstrahls steuert. Ferner beinhaltet die Röntgenröhre eine Steuereinheit, die mit der wenigstens einen Elektrode und der Extraktionselektrode gekoppelt ist. Insbesondere identifiziert die Steuereinheit eine Stromkonfiguration, die der bestimmten Ansicht der Röntgenröhre entspricht. Die Steuereinheit moduliert dann ein Tastverhältnis des Elektronenstrahls für die bestimmte Ansicht der Röntgenröhre unter Verwendung von Pulsweitenmodulation, wenn die identifizierte Stromkonfiguration in einem festgelegten Bereich ist. Die Röntgenröhre beinhaltet auch ein Target, das Röntgenstrahlen erzeugt, wenn der Elektronenstrahl auf es auftrifft. Das Computertomographiesystem beinhaltet ferner ein oder mehrere Detektorelemente zum Erfassen des abgeschwächten Elektronenstrahls von einem Objekt.
• ZEICHNUNGEN
• Diese und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Technik werden besser verstanden, wenn die folgende detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen gelesen wird, in denen ähnliche Zeichen durchgehend ähnliche Teile in den Zeichnungen darstellen. Dabei zeigt:
• 1 eine bildliche Ansicht eines CT-Systems;
• 2 ein schematisches Blockdiagramm eines Bildgebungssystems;
• 3 eine Darstellung einer beispielhaften Röntgenröhre gemäß Aspekten des vorliegenden Systems;
• 4 eine graphische Darstellung einer beispielhaften Wellenform zum Modulieren eines Tastverhältnisses des Elektronenstrahls gemäß Aspekten der vorliegenden Technik;
• 5 eine Darstellung von beispielhaften Komponenten der Strahlsteuereinheit, die in der 3 dargestellt ist;
• 6 ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren für den Betrieb eines Elektronenstrahlsystems gemäß Aspekten der vorliegenden Technik darstellt; und
• 7 eine graphische Darstellung von beispielhaften Betriebsmodi eines Elektronenstrahlsystems in verschiedenen Stromkonfigurationen gemäß Aspekten der vorliegenden Technik.
• AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
• Die folgende Beschreibung stellt Systeme und Verfahren für den Betrieb eines Elektronenstrahlsystems wie eines Elektroneninjektors dar. Insbesondere beschreiben gewisse hierin dargestellte Ausführungsformen Systeme und Verfahren zum effektiven Betreiben des Elektroneninjektors in einem breiten dynamischen Emissionsbereich mit einer akzeptablen Brennfleckqualität. Obwohl die folgende Beschreibung nur einige wenige Ausführungsformen umfasst, kann das Elektronenstrahlsystem in verschiedenen anderen Bildgebungssystemen und Anwendungen implementiert werden, um eine hohe Bildqualität und optimierte Dosissteuerung zu erzielen. Zum Beispiel kann das Elektronenstrahlsystem in einem CT-System, einem Röntgensystem und einer Elektronenkanonenanordnung unter Verwendung eines Wehlnet-Zylinders oder von Feldelektronenemittern verwendet werden. Eine beispielhafte Umgebung, die zum Ausführen verschiedener Implementierungen des vorliegenden Systems geeignet ist, wird in den folgenden Abschnitten unter Bezugnahme auf 1–2 beschrieben.
• Die 1 zeigt ein beispielhaftes CT-System 100 für die Erfassung und Verarbeitung von Bilddaten. In einer Ausführungsform beinhaltet das CT-System 100 eine Gantry 102. Die Gantry 102 beinhaltet ferner wenigstens eine Röntgenstrahlungsquelle 104, die einen Strahl von Röntgenstrahlung 106 in Richtung auf eine Detektoranordnung 108 projiziert, die auf der entgegengesetzten Seite der Gantry 102 positioniert ist. Obwohl die 1 eine einzige Röntgenstrahlungsquelle 104 zeigt, können in bestimmten Ausführungsformen mehrere Strahlungsquellen verwendet werden, um eine Vielzahl von Röntgenstrahlen für die Erfassung von Bilddaten aus verschiedenen Sichtwinkeln zu projizieren.
• Ferner zeigt die 2 ein Bildgebungssystem 200, ähnlich dem CT-System 100 der 1, für die Erfassung und Verarbeitung von Bilddaten gemäß Aspekten der vorliegenden Technik. Das Bildgebungssystem 200 kann sich jedoch in einem oder mehreren strukturellen und funktionalen Aspekten von dem CT-System 100 unterscheiden. Zum Beispiel kann die Detektoranordnung 108 des Bildgebungssystems 200 ferner eine Vielzahl von Detektorelementen 202 beinhalten, die zusammen die projizierten Röntgenstrahlen erfassen, die durch ein Objekt 204 wie z. B. einen medizinischen Patienten oder ein Gepäckstück treten, um entsprechende Projektionsdaten zu sammeln.
• Typischerweise drehen sich während eines Scans zum Sammeln von Projektionsdaten die Gantry 102 und die daran befestigten Komponenten um einen Drehpunkt 206. In bestimmten Ausführungsformen, bei denen ein Projektionswinkel relativ zu dem Objekt 204 als eine Funktion der Zeit variiert, können sich jedoch die befestigten Komponenten entlang einer allgemeinen Kurve anstatt entlang eines Kreissegments bewegen. Dementsprechend können die Rotation der Gantry 102 und der Betrieb der Röntgenstrahlungsquelle 104 durch einen Steuermechanismus 208 des Bildgebungssystems 200 gesteuert werden, um Projektionsdaten aus einem gewünschten Sichtwinkel der Röntgenstrahlungsquelle 104 zu erfassen. In einer Ausführungsform kann der Steuermechanismus 208 eine Röntgensteuerung 210, die Strom und Zeitsignale an die Röntgenstrahlungsquelle 104 anlegt, und eine Gantry-Motorsteuerung 212, die die Rotationsgeschwindigkeit und Position der Gantry 102 steuert, beinhalten. Der Steuermechanismus 208 kann auch ein Datenerfassungssystem (DAS) 214 zum Abtasten von analogen Daten von den Detektorelementen 202 und zum Umwandeln der analogen Daten in digitale Signale für die anschließende Verarbeitung beinhalten.
• Die von dem DAS 214 abgetasteten und digitalisierten Daten werden in eine Rechenvorrichtung 216 eingegeben. Die Rechenvorrichtung 216 kann diese Daten in einer Speichervorrichtung 218 speichern, wie z. B. einem Diskettenlaufwerk, einem Compact Disk-Read/Write (CD-R/W)-Laufwerk oder einem Digital Versatile Disc (DVD)-Laufwerk. Alternativ kann eine Bildrekonstruktionseinrichtung 228 die abgetasteten und digitalisierten Röntgendaten von dem DAS 214 empfangen und eine Hochgeschwindigkeits-Rekonstruktion durchführen. Die Rechenvorrichtung 216 kann das rekonstruierte Bild weiter verarbeiten und/oder das rekonstruierte Bild in der Speichervorrichtung 218 speichern.
• Ferner kann eine Anzeige 220 kommunikativ mit der Rechenvorrichtung 216 gekoppelt sein, um es einem Bediener zu gestatten, Objektbilder und zugehörige Daten zu betrachten. In einer Ausführungsform kann die Rechenvorrichtung 216 Befehle und Scanparameter von dem Bediener über eine Konsole 222 empfangen, die eine Tastatur (nicht gezeigt) aufweisen kann. Die Rechenvorrichtung 216 verwendet die von dem Bediener gelieferten und/oder die von dem System definierten Befehle und Parameter, um Steuersignale und Informationen für eines oder mehrere aus dem DAS 214, der Röntgensteuerung 210 und der Gantry-Motorsteuerung 212 bereitzustellen. Darüber hinaus kann die Rechenvorrichtung 216 ferner eine Steuerung eines Beförderungssystems oder eine Tischmotorsteuerung 224 bedienen, die wiederum ein Beförderungssystem oder einen motorisierten Tisch 226 steuert. Die Tischmotorsteuerung 224 kann den Tisch 226 bewegen, um das Objekt 204, wie z. B. den Patienten, in der Gantry 102 zweckmäßig zu positionieren, um entsprechende Bilddaten zu erfassen.
• Die Röntgenstrahlungsquelle 104, die für die Bildgebung des Objekts 204 verwendet wird, ist typischerweise eine Röntgenröhre, die wenigstens eine Kathode und eine Anode umfasst. Derzeit beinhalten Röntgenröhren eine Elektronenquelle zum Erzeugen eines Elektronenstrahls, der auf die Anode auftrifft, um Röntgenstrahlen zu erzeugen. Die Elektronenquellen steuern die Größe des Elektronenstrahlstroms durch Verändern einer Stromkonfiguration einer Röntgenglühwendel und daher die Emissionstemperatur der Glühwendel. Diese Röntgenröhren können jedoch die Elektronenstrahlintensität und Brennfleckgröße auf einer sichtspezifischen Grundlage auf der Basis von Anforderungen beim Scannen nicht effektiv steuern, so dass die Möglichkeiten der Bildgebung eingeschränkt werden. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck „Ansicht” auf ein Projektionsbild, das bei einem spezifischen Gantry-Winkel erfasst wurde, oder auf einen Rahmen in einem Projektionsröntgenbild. Ferner kann gemäß den Aspekten der vorliegenden Technik die Röntgenstrahlungsquelle 104 einer Röntgenröhre entsprechen, die eine Mikrosekunden-Stromsteuerung und einen breiten Bereich der fokussierbaren Emission für verbesserte Röntgenbilder bereitstellt. Eine beispielhafte Röntgenröhre, die eine Mikrosekunden-Stromsteuerung zum Erzeugen von Brennflecken einer gewünschten Größe und Qualität mit optimaler Strahlungsdosis ermöglicht, wird detaillierter unter Bezugnahme auf die 3 beschrieben.
• Die 3 zeigt eine beispielhafte Röntgenröhre 300 gemäß Aspekten der vorliegenden Technik. Die Röntgenröhre 300 kann als eine Strahlungsquelle in einem Bildgebungssystem verwendet werden, wie z. B. dem Bildgebungssystem 200, das in der 2 dargestellt ist. In einer Ausführungsform beinhaltet die Röntgenröhre 300 einen Injektor 302, der in einer Vakuumwand 304 angeordnet ist. Die Röntgenröhre 300 beinhaltet auch eine Anode 306, die als ein stationäres oder ein rotierendes Röntgenstrahlentarget (Target 306) dient. Das Target 306 ist zusammen mit dem Injektor 302 in einem Röhrengehäuse 308 angeordnet. Gemäß Aspekten der vorliegenden Technik kann der Injektor 302 ferner eine oder mehrere Komponenten beinhalten, die in einer Injektorwand 310 eingeschlossen sind. Zum Beispiel können die eine oder mehrere Komponenten wenigstens eine Kathode in der Form eines Emitters 312 zum Emittieren eines Elektronenstrahls 314 umfassen. Insbesondere kann der Emitter 312 eine flache Emissionsfläche, eine gekrümmte Emissionsfläche oder eine beliebige andere geeignet ausgebildete Emissionsfläche zum Emittieren des Elektronenstrahls 314 gemäß den Bildgebungsanforderungen beinhalten.
• Ferner wird in einer Ausführungsform der Emitter 312 direkt erhitzt, indem unter Verwendung einer Spannungsquelle 316, die mit dem Emitter 312 gekoppelt ist, ein starker Strom durch den Emitter 312 geleitet wird. Der starke Strom erhitzt den Emitter 312, wodurch die Emission des Elektronenstrahls 314 bewirkt wird. Alternativ kann der Emitter 312 indirekt unter Verwendung einer thermionischen Elektronenquelle 318 erwärmt werden, die Elektronen erzeugt, wenn sie zweckmäßigen Heizbedingungen unterworfen wird. Zu diesem Zweck kann die thermionische Elektronenquelle 318 ein Material mit einem hohen Schmelzpunkt, einer stabilen Elektronenemission bei hohen Temperaturen, geringer Austrittsarbeit oder Kombinationen davon umfassen. Dementsprechend kann die thermionische Elektronenquelle 318 durch Leiten eines Stroms durch und/oder Anlegen einer Spannung an die thermionische Elektronenquelle 318 unter Verwendung von zum Beispiel einer Glühlwendelleitung oder der Spannungsquelle 316 erhitzt werden. Die erwärmte thermionische Elektronenquelle 318 erzeugt dann Elektronen, die im Allgemeinen als ein Heizelektronenstrahl 320 bezeichnet werden können. Der Emitter 312 erzeugt beim Auftreffen des Heizelektronenstrahls 320 den Elektronenstrahl 314.
• Der Elektronenstrahl 314, der von dem Emitter 312 erzeugt wird, wird in Richtung auf das Target 306 fokussiert, um Röntgenstrahlen 322 unter Verwendung einer Fokussierelektrode 324 zu erzeugen. Die Fokussierelektrode 324 wird auf einem geeigneten Potenzial, zum Beispiel auf einem negativen Potenzial, in Bezug auf den Emitter 312 gehalten, um den Elektronenstrahl 314 weg von der Fokussierelektrode 324 und in Richtung auf das Target 306 zu fokussieren. Alternativ kann die Fokussierelektrode 324 auf einem Spannungspotenzial gehalten werden, das gleich oder im Wesentlichen ähnlich einem Spannungspotenzial des Emitters 312 ist, um einen parallelen Elektronenstrahl zu erzeugen.
• Ferner kann der Injektor 302 mindestens eine Extraktionselektrode 326 zum Steuern und/oder Fokussieren des Elektronenstrahls 314 in Richtung auf das Target 306 umfassen. Zu diesem Zweck kann die Röntgenröhre 300 eine Vorspannungsversorgung 328 beinhalten, die eine geeignete Spannung liefert, um die Extraktionselektrode 326 auf einer positiven Vorspannung oder einer negativen Vorspannung in Bezug auf den Emitter 312 zu halten. In bestimmten Ausführungsformen kann die Extraktionselektrode 326 ferner auf eine Vielzahl von Bereichen aufgeteilt werden, die verschiedene Spannungspotenziale aufweisen, um eine Fokussierung und/oder eine vorgespannte Emission des Elektronenstrahls 314 von verschiedenen Bereichen des Emitters 312 durchzuführen.
• Gemäß den Aspekten der vorliegenden Technik kann die Extraktionselektrode 326 und/oder die Fokussierelektrode 324 zum Steuern des Elektronenstrahlstroms in der Röntgenröhre 300 verwendet werden. Zu diesem Zweck kann die Extraktionselektrode 326 bei einer positiven Spannung in Bezug auf die Fokussierelektrode 324 vorgespannt werden, so dass eine Potenzialdifferenz zwischen der Extraktionselektrode 326 und der Fokussierelektrode 324 erzeugt wird. Die Potenzialdifferenz zwischen der Extraktionselektrode 326 und der Fokussierelektrode 324 erzeugt ein elektrisches Feld 330, das zum Steuern der Intensität des Elektronenstrahls 314 verwendet werden kann.
• Insbesondere bewirkt das elektrische Feld 330, dass die Elektronen, die von dem Emitter 312 emittiert werden, in Richtung auf das Target 306 beschleunigt werden. In einer Ausführungsform gilt, dass je stärker das elektrische Feld 330 ist, umso größer ist die Beschleunigung der Elektronen von dem Emitter 312 in Richtung auf das Target 306. Alternativ gilt, dass je schwächer das elektrische Feld 330 ist, umso geringer ist die Beschleunigung der Elektronen von dem Emitter 312 in Richtung auf das Target 306. Dementsprechend kann die Stärke des elektrischen Feldes 330 eingestellt werden, zum Beispiel durch Variieren des Spannungspotenzials (kV) der Extraktionselektrode 326 unter Verwendung eines Spannungsabgriffs (nicht gezeigt), der mit der Vorspannungsversorgung 328 gekoppelt ist, um die Elektronenstrahlintensität zu steuern.
• Ferner kann in bestimmten Ausführungsformen eine Magnetanordnung 332, die zwischen dem Injektor 302 und dem Target 306 angeordnet ist, eine zusätzliche Steuerung des Elektronenstrahls 314 bereitstellen. Insbesondere kann die Magnetanordnung 332 einen oder mehrere Multipolmagnete umfassen, die das Fokussieren des Elektronenstrahls 314 beeinflussen, indem ein Magnetfeld erzeugt wird, das den Elektronenstrahl 314 auf das Röntgenstrahlentarget 306 formt. Zum Beispiel können der eine oder mehrere Multipolmagnete einen oder mehrere Quadrupolmagnete, einen oder mehrere Dipolmagnete oder Kombinationen davon umfassen. In einer Ausführungsform erzeugen die einen oder mehreren Multipolmagnete das Magnetfeld zum Ablenken und/oder Positionieren des Elektronenstrahls 314 in Richtung auf das Target 306 als eine Funktion eines Energieniveaus des Elektronenstrahls 314. Das Magnetfeld, das so erzeugt wird, kann ferner von einem stationären Zustand bis zu einem zeitlichen Rahmen von unter 30 Mikrosekunden für einen breiten Bereich von Brennfleckgrößen steuerbar sein, die von dem Injektor 302 erzeugt werden.
• Während der Verwendung des Injektors 302 in einer Bildgebungsvorrichtung, wie z. B. einem CT-System, muss der Elektronenstrahlstrom rasch modifiziert werden, typischerweise in der Größenordnung von zig Mikrosekunden, um die Bildqualität und Dosis für einen Patienten zu optimieren. Wie zuvor erwähnt wurde, können jedoch rasche Veränderungen des Elektronenstrahlstroms und der Spannung rasche Veränderungen der Raumladungseffekte und der elektromagnetischen Fokussierung in dem Injektor 302 bewirken, insbesondere während des Betriebs in einem festgelegten Bereich von Stromwerten. Zum Beispiel kann der festgelegte Bereich Stromwerten von etwa 10 mA bis etwa 1500 mA bei etwa 80 kV entsprechen. Während des Betriebs des Injektors 302 bei einem niedrigen Elektronenstrahlstrom, der in den festgelegten Bereich fällt, wie z. B. etwa 10 mA, können die von dem elektrischen Feld 330 erzeugten elektromagnetischen Kräfte und die Magnetanordnung 332 die Positionierung des Elektronenstrahls 314 und die Größe und Qualität des Brennflecks beeinflussen.
• Dementsprechend wird in einer Ausführungsform die Pulsweitenmodulation (PWM) verwendet, um das Tastverhältnis des Elektronenstrahls 314 zu modulieren, um einen beliebigen störenden Einfluss der elektromagnetischen Kräfte auf das Positionieren und das Fokussieren des Elektronenstrahls 314 bei niedrigen Strömen zu vermeiden. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck „Tastverhältnis” auf ein Verhältnis der „Einschalt”-Zeit des Elektronenstrahls zu einer bestimmten Ansichtszeit.
• Typischerweise wird ein Detektor in dem CT-System in einem integrierten Signalmodus betrieben, so dass die Ausgabe eines Röntgensignals proportional zu der Röntgenstrahlenintegration im Verhältnis zu einer bestimmten Ansichtszeit ist. Zum Beispiel kann jede Ansichtszeit der Röntgenröhre 300 etwa 20 Mikrosekunden bis etwa 500 Mikrosekunden entsprechen. Ferner kann eine Reihe von Impulsen erzeugt werden, indem die Elektronenstrahlintensität während der bestimmten Ansichtszeit rasch geschaltet wird. Das integrierte Röntgensignal in der bestimmten Ansichtszeit ist daher zu einem Spitzenwert eines Röntgensignals und einem Tastverhältnis der Reihe von Impulsen proportional, die in der bestimmten Ansichtszeit erzeugt wird. In der im Vorliegenden betrachteten Konfiguration wird das Tastverhältnis der Reihe von Impulsen, die in einer spezifischen Ansicht der Röntgenröhre 300 erzeugt wird, angepasst, um wenigstens einen festgelegten Röntgenfluss für eine spezifische Ansicht der Röntgenröhre 300 zu erzeugen. Insbesondere verwendet in einer Ausführungsform der Injektor 302 PWM, um das Tastverhältnis der Reihe von Impulsen zu variieren, die in der spezifischen Ansicht der Röntgenröhre 300 erzeugt wird. Ein beispielhaftes PWM-Schema, das von dem Injektor 302 zum Modulieren des Tastverhältnisses des Elektronenstrahls 314 verwendet werden kann, ist in der 4 dargestellt.
• Die 4 zeigt eine graphische Darstellung 400 einer beispielhaften PWM-Wellenform 402, die einer spezifischen Ansicht eines Bildgebungssystems, wie z. B. dem CT-System 200 der 2 gemäß den Aspekten der vorliegenden Technik entspricht. Zu diesem Zweck wird eine Impulsbreite einer rechteckigen PWM-Impulswelle moduliert, um einen Durchschnittswert der PWM-Wellenform 402 zu variieren. Die PWM-Wellenform 402 wird dann verwendet, um zum Beispiel den Strom zu der Vorspannungsversorgung 328 mehrere Male während der spezifischen Ansicht der Röntgenröhre 300 rasch ein- und auszuschalten. Schwankungen der Vorspannungsversorgung 328 variieren die Spannung über die Extraktionselektrode 326 und somit die Elektronenstrahlintensität. Die PWM-Wellenform 402 moduliert somit das Tastverhältnis der Reihe von Impulsen, die während der spezifischen Ansichtszeit erzeugt wird, um entweder Information zu einer oder mehreren Komponenten des Bildgebungssystems zu befördern oder eine Leistungsmenge zu steuern, die zum Steuern der Elektronenstrahlintensität zu dem Injektor 302 geliefert wird.
• Insbesondere kann ein Äquivalenzwert an mA in der spezifischen Ansicht des Bildgebungssystems variiert werden, indem ein Prozentsatz der Einschaltzeit der PWM-Wellenform 402 für den Betrieb des Injektors 302 bei einem hohen mA-Wert und einem niedrigen mA-Wert variiert wird. Ein beispielhaftes Verhältnis zwischen dem Äquivalenzwert an mA in der spezifischen Ansicht und dem Prozentsatz der Einschaltzeit der PWM-Wellenform 402 für Betrieb bei einem hohen mA-Wert und einem niedrigen mA-Wert kann wie folgt definiert werden: äquivalente mA = hohe_mA·P_hoch + niedrige_mA·P_niedrig (1) worin hohe_mA ein hoher Stromwert des Emitters ist, P_hoch ein Prozentsatz (in Zeit) des hohen mA-Werts ist und niedrige_mA ein niedriger Stromwert des Emitters ist und P_niedrig ein Prozentsatz des niedrigen mA-Werts ist. Zum Beispiel kann in einem ersten Betriebsmodus der Injektor 302 eine PWM-Wellenform 402 unter Verwendung von einem hohe_mA-Wert von 1 A (Emitterstrom) mit einem P_hoch von etwa 10% (10% Tastverhältnis) und einem P_niedrig 404 von etwa 90% modulieren, um einen im Wesentlichen äquivalenten mA-Wert 406 von etwa 100 mA zu erzeugen, wie in einem zweiten Betriebsmodus erzeugt wird.
• Im zweiten Betriebsmodus kann der Injektor 302 eine Wellenform 404 modulieren, um einen Elektronenstrahl unter Verwendung von einem hohe_mA-Wert von 100 mA mit einem P_hoch von etwa 100% und einem P_niedrig von etwa 0% zu erzeugen. Der erzeugte Elektronenstrahl kann jedoch den Fokus aufgrund der störenden elektromagnetischen Kräfte verlieren, die während eines Betriebs bei niedrigen mA des Injektors 302 vorherrschen. Der Injektor 302 verwendet somit die Tastverhältnismodulation für den Betrieb der Röntgenröhre 300 im ersten Modus, die einen starken Strom zum Erzeugen der Brennfleckgröße, Brennfleckposition, Brennfleckqualität, Elektronenstrahlintensität und/oder Position verwendet, die dem zweiten Betriebsmodus entspricht. Ferner verringert die Versorgung des Injektors 302 mit Leistung für nur einen Bruchteil der spezifischen Ansichtszeit, damit das Tastverhältnis des Elektronenstrahls variiert wird, Strahlungseffekte und verlängert die Haltbarkeit der Röntgenröhre 300.
• Unter erneuter Bezugnahme auf die 3 beinhaltet in einer Ausführungsform die Röntgenröhre 300 eine Strahlsteuereinheit 334 zum Variieren des Tastverhältnisses des Elektronenstrahls auf der Basis von Bildgebungsanforderungen. Zu diesem Zweck kann die Strahlsteuereinheit 334 zum Beispiel ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA), einen Mikroprozessor, einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC) oder eine beliebige andere geeignete Steuervorrichtung umfassen. In bestimmten Ausführungsformen kann anstatt der Strahlsteuereinheit 334 ein steuerndes Subsystem, wie z. B. der Steuermechanismus 208, die Röntgensteuerung 210 oder die Rechenvorrichtung 216, die mit einem Bildgebungssystem, wie z. B. dem Bildgebungssystem 200 der 2 gekoppelt ist, eine oder mehrere Funktionen der Strahlsteuereinheit 334 durchführen. Die Strahlsteuereinheit 334, die das Tastverhältnis des Elektronenstrahls 314 bei festgelegten Stromwerten moduliert, um eine festgelegte Brennfleckgröße, eine festgelegte Brennfleckposition und/oder einen festgelegten Fluss in der Röntgenröhre 300 zu erzeugen, wird detaillierter unter Bezugnahme auf die 5 beschrieben.
• Die 5 zeigt ein Blockdiagramm, das beispielhafte Komponenten der Strahlsteuereinheit 334 der 3 darstellt. Wie zuvor erwähnt wurde, moduliert die Strahlsteuereinheit 334 das Tastverhältnis des Elektronenstrahls 314 bei festgelegten Stromwerten dynamisch in Fast-Echtzeit und/oder gemäß einer festgelegten Scanprozedur während der Bildgebung. Dementsprechend umfasst in einer Ausführungsform die Strahlsteuereinheit 334 einen PWM-Generator 502, einen Taktschaltkreis 504 und ein schaltendes Subsystem 506 zum Variieren des Tastverhältnisses der Reihe von Impulsen, die in einer spezifischen Ansichtszeit erzeugt wird. In einer Ausführungsform liefert die Strahlsteuereinheit 334 digitale Steuersignale an die Spannungsquelle 316 der 3 zum Variieren der Spannungskonfiguration entsprechend der Extraktionselektrode 326 der 3, um die Intensität des Elektronenstrahls 314 zu steuern. Alternativ kann die Strahlsteuereinheit 334 eine negative Spannung an die Extraktionselektrode 326 anlegen, um insgesamt eine Elektronenemission zu verhindern.
• In bestimmten Ausführungsformen beinhaltet die Strahlsteuereinheit 334 ferner ein verarbeitendes Subsystem 508 und einen Speicher 510, um geeignete Betriebseinstellungen für die Extraktionselektrode 326 und andere Komponenten des Bildgebungssystems zu bestimmen. Alternativ kann in bestimmten Ausführungsformen die Strahlsteuereinheit 334 für die Festlegung der Betriebseinstellungen über ein verdrahtetes und/oder ein drahtloses Kommunikationsnetzwerk, zum Beispiel das Internet, kommunikativ mit dem verarbeitenden Subsystem 508 und dem Speicher 510 gekoppelt sein. Zum Beispiel kann bei der Implementierung der Strahlsteuereinheit 334 in einem Bildgebungssystem, wie z. B. dem Bildgebungssystem 200 der 2, das verarbeitende Subsystem 508 der Rechenvorrichtung 216 entsprechen und der Speicher 510 kann der Speichervorrichtung 218 der 2 entsprechen. Insbesondere verwendet die Strahlsteuereinheit 334 das verarbeitende Subsystem 508, um geeignete Betriebseinstellungen für die Bildgebung der spezifischen Ansicht der Röntgenröhre 300 zu bestimmen, damit wenigstens ein festgelegter Röntgenfluss, eine festgelegte Brennfleckposition und/oder eine festgelegte Brennfleckgröße erzeugt wird. Zum Beispiel können die Betriebseinstellungen eine Impulsbreite, ein Tastverhältnis, eine Schaltfrequenz des Elektronenstrahls, eine Extraktionsspannung, eine Vorspannung, einen Magnetstrom und/oder einen Gantry-Winkel eines Bildgebungssystems umfassen.
• Ferner identifiziert gemäß Aspekten der vorliegenden Technik die Strahlsteuereinheit 334 eine Stromkonfiguration, die einer bestimmten Ansicht der Röntgenröhre 300 entspricht, während eine spezifische Scanprozedur, wie z. B. ein Aufklärungsscan, durchgeführt wird. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck „Stromkonfiguration” auf eine Größe des Elektronenstrahlstroms (mA) zwischen dem Emitter 312 und dem Target 306, das als die Anode in der Röntgenröhre 300 dient, und/oder das Gesamtintegral dieses Elektronenstrahlstroms über eine spezifische Bildgebungszeit. Die Strahlsteuereinheit 334 identifiziert die Stromkonfiguration, die während der Scanprozedur verwendet wird, indem zum Beispiel ein(e) Stromsonde oder -sensor (nicht gezeigt) verwendet wird, die/der in der Nähe des Emitters 312 angeordnet ist. Die Stromsonde kann die Stromkonfiguration ermitteln, die der bestimmten Ansicht der Röntgenröhre 300 entspricht, und ein Signal, das für die identifizierte Stromkonfiguration indikativ ist, über eine elektrische Leitung (nicht gezeigt) zu der Strahlsteuereinheit 334 zurück senden. In einer Ausführungsform bestimmt die Strahlsteuereinheit 334 ferner eine festgelegte Brennfleckgröße, eine festgelegte Brennfleckposition und/oder einen festgelegten Röntgenfluss für die Bildgebung eines Objekts. Zum Beispiel kann während der Bildgebung eines Patienten bei 1250 mA und 80 kV die festgelegte Brennfleckgröße 6,8 mm × 2,1 mm entsprechen.
• In gewissen Ausführungsformen kann ein Benutzer Werte, die dem festgelegten Röntgenfluss, einer festgelegten Brennfleckposition und/oder der festgelegten Brennfleckgröße entsprechen, über eine Eingabevorrichtung (nicht gezeigt) liefern, die mit der Strahlsteuereinheit 334 gekoppelt ist. In gewissen anderen Ausführungsformen bestimmt das verarbeitende Subsystem 508 den festgelegten Röntgenfluss, eine festgelegte Brennfleckposition und/oder die festgelegte Brennfleckgröße auf der Basis der spezifischen Scanprozedur, die für die Bildgebung verwendet wird. Zu diesem Zweck kann der Speicher 510 eine Korrelation zwischen spezifischen Scanprozeduren und entsprechendem Röntgenfluss, ensprechender Brennfleckcharakteristik und/oder einer Stromkonfiguration entsprechend verschiedenen Ansichten des Injektors 302 speichern.
• In einer Ausführungsform verwendet die Strahlsteuereinheit 302, falls die identifizierte Stromkonfiguration außerhalb des festgelegten Bereichs (PWM-Bereich) ist, ein kontinuierliches Fokussierschema. Insbesondere verwendet die Strahlsteuereinheit 334 das kontinuierliche Fokussierschema bei Stromwerten, die höher als der PWM-Bereich sind, zum Beispiel bei Stromwerten von größer als 400 mA, um den auf das Target 306 einfallenden Elektronenstrahlstrom direkt zu regeln, wenn die Bildgebung der bestimmten Ansicht erfolgt. In bestimmten Ausführungsformen regelt die Strahlsteuereinheit 334 den Elektronenstrahlstrom, indem der Elektronenstrahl 314 in der Größenordnung von Mikrosekunden rasch ein- und ausgeschaltet wird, um Signale zu senden, die die Bilddatenerfassung während der bestimmten Ansicht regeln. In gewissen Ausführungsformen regelt die Strahlsteuereinheit 334 den Elektronenstrahlstrom zum Beispiel durch Anlegen einer negativen Spannung an die Fokussierelektrode 324, Variieren einer Spannungskonfiguration, die der Extraktionselektrode 326 entspricht, um den Elektronenstrahlstrom zu ändern, und/oder durch Anlegen einer negativen Spannung an die Extraktionselektrode 326, um den Elektronenstrahl 314 vollständig abzuschalten.
• Falls jedoch die identifizierte Stromkonfiguration in dem festgelegten Bereich ist, verwendet die Strahlsteuereinheit 334 das schaltende Subsystem 506, um den PWM-Modus zu aktivieren. Die Strahlsteuereinheit 334 kann in einer Ausführungsform ferner die Extraktionsspannung konfigurieren, um den Elektronenstrahlstrom auf einen festgelegten Wert zu setzen, wie z. B. etwa 400 mA. Außerdem konfiguriert die Strahlsteuereinheit 334 die Vorspannungsversorgung 328, um eine zweckmäßige Spannung über die Extraktionselektrode 326 anzulegen, damit der Emitter 312 in die Lage versetzt wird, einen Elektronenstrahlstrom zu erzeugen, der den festgelegten Wert aufweist.
• Ferner verwendet die Strahlsteuereinheit 334 das verarbeitende Subsystem 508, um die Betriebseinstellungen zu bestimmen, wie z. B. eine Impulsbreite, eine Schaltfrequenz und ein Tastverhältnis, die auf die Ruhestromversorgung 328 anzuwenden sind, um eine PWM-Wellenform zu erzeugen, die die Extraktionsspannung und somit den Elektronenstrahlstrom regelt. Insbesondere bestimmt das verarbeitende Subsystem 508 die Betriebseinstellungen, damit der festgelegte Röntgenfluss, eine festgelegte Brennfleckposition und/oder die festgelegte Brennfleckgröße auf der Basis des festgelegten Werts des Elektronenstrahlstroms erzeugt wird. Außerdem kann das verarbeitende Subsystem 508 ferner Betriebseinstellungen für andere Systemkomponenten, wie z. B. die Fokussierelektrode 324 und/oder die Magnetanordnung 332, auf der Basis des festgelegten Werts des Elektronenstrahlstroms bestimmen, um die präzise Fokussierung des Elektronenstrahls 314 sicherzustellen.
• Dementsprechend verwendet in einer Ausführungsform der PWM-Generator 502 den Taktschaltkreis 504 und das schaltende Subsystem 506, um eine geeignete PWM-Wellenform, die auf die Spannungsquelle 316 angewendet werden soll, unter Verwendung der festgelegten Schaltfrequenz zu erzeugen. Zu diesem Zweck kann das schaltende Subsystem 506 Vorrichtungen umfassen, wie z. B. einen Transistor, eine MOSFET-Schaltung oder eine beliebige andere geeignete Vorrichtung, die mit der Spannungsquelle 316 und/oder der Vorspannungsversorgung 328 zum Anlegen von zweckmäßigen Spannungswerten über wenigstens die Extraktionselektrode 326 als eine Funktion der Zeit gekoppelt ist.
• Insbesondere verwendet der PWM-Generator 502 das schaltende Subsystem 506 und den Taktschaltkreis 504, um eine PWM-Wellenform mit der Impulsbreite und dem Tastverhältnis zu erzeugen, die von dem verarbeitenden Subsystem 508 festgelegt wurden. In bestimmten Ausführungsformen variiert die PWM-Wellenform das Tastverhältnis entweder durch Variieren der Impulsbreite der PWM-Wellenform, während eine konstante Frequenz gehalten wird, oder durch Variieren der Anzahl von Impulsen, die während des Haltens einer konstanten Impulsbreite geliefert wird. Alternativ können sowohl die Impulsbreite als auch die Frequenz variiert werden, um das festgelegte Tastverhältnis zu erzielen. In bestimmten anderen Ausführungsformen kann die PWM-Wellenform auch das Tastverhältnis durch Variieren eines oder mehrerer Parameter variieren, die dem Tastverhältnis entsprechen, wie z. B. Zykluszeit, Frequenz, Intensität, Phase und Anzahl von Impulsen. Die Strahlsteuereinheit 334 verwendet somit die erzeugte PWM-Wellenform, um die Spannung zu variieren, die an die Extraktionselektrode 326 angelegt wird, um das Tastverhältnis des Elektronenstrahls 314 für die spezifische Ansicht der Röntgenröhre 300 zu modulieren.
• Der modulierte Elektronenstrahl 314 wird dann durch die elektromagnetischen Kräfte fokussiert und positioniert, um auf das Target 306 aufzutreffen, um die Röntgenstrahlen 322 zu erzeugen. Die Röntgenstrahlen 322, die so erzeugt werden, ergeben den festgelegten Röntgenfluss, der zum Beispiel einem Betrieb bei schwachem Strom des Injektors 302 entspricht, selbst während des Betriebs in einem Modus mit starkem Strom. Somit versetzt die Tastverhältnismodulation den Injektor 302 in die Lage, einen großen Äquivalenzbereich des Röntgenflusses in einer Ansicht zu erzielen, ohne dass der Injektor 302 einen breiten dynamischen Strombereich aufweisen müsste. Ein beispielhaftes Verfahren zum Modulieren eines Tastverhältnisses eines Röntgenstrahls, um eine Elektronenkanone in die Lage zu versetzen, bei einem breiten modulierten Strom zu arbeiten, während eine hohe Bildqualität und eine optimierte Dosissteuerung erzielt werden, wird unter Bezugnahme auf die 6–7 ausführlicher beschrieben.
• In der 6, auf die jetzt Bezug genommen wird, ist ein Flußdiagramm 600 dargestellt, das ein beispielhaftes Verfahren für den Betrieb eines Elektronenstrahlsystems zeigt, wie z. B. des Injektors 302 der 3. Das beispielhafte Verfahren kann in einem allgemeinen Kontext von computerausführbaren Anweisungen auf einem Rechensystem oder einem Prozessor beschrieben werden. Im Allgemeinen können computerausführbare Anweisungen Routinen, Programme, Objekte, Komponenten, Datenstrukturen, Prozeduren, Module, Funktionen und dergleichen beinhalten, die bestimmte Funktionen durchführen oder bestimmte abstrakte Datentypen implementieren. Das beispielhafte Verfahren kann auch in einer verteilten Rechenumgebung durchgeführt werden, in der Optimierungsfunktionen durch entfernte Verarbeitungsvorrichtungen durchgeführt werden, die durch ein Kommunikationsnetzwerk verknüpft sind. In der verteilten Rechenumgebung können sich die computerausführbaren Anweisungen sowohl in lokalen als auch entfernten Computerspeichermedien befinden, darunter Speichervorrichtungen.
• Ferner ist in der 6 das beispielhafte Verfahren als eine Sammlung von Blöcken in einem logischen Flussdiagramm dargestellt, das eine Sequenz von Arbeitsabläufen darstellt, die in Hardware, Software oder Kombinationen davon implementiert werden kann. Die verschiedenen Arbeitsabläufe sind in den Blöcken dargestellt, um die Funktionen zu zeigen, die allgemein während der Erzeugung des Elektronenstrahls, der Identifikation der Stromkonfiguration, der Modulations- und Fokussierphasen des beispielhaften Verfahrens durchgeführt werden. In dem Kontext von Software stellen die Blöcke Computeranweisungen dar, die bei Ausführung durch ein oder mehrere verarbeitende Subsysteme die genannten Arbeitsabläufe eines Elektronenstrahlsystems durchführen. Die Reihenfolge, in der das beispielhafte Verfahren beschrieben ist, darf nicht als eine Begrenzung ausgelegt werden und eine beliebige Anzahl der beschriebenen Blöcke kann in einer beliebigen Reihenfolge kombiniert werden, um das hierin offenbarte beispielhafte Verfahren oder ein äquivalentes alternatives Verfahren zu implementieren. Darüber hinaus können einzelne Blöcke aus dem beispielhaften Verfahren gelöscht werden, ohne von dem Sinn und Umfang des hierin beschriebenen Gegenstands abzuweichen. Zu Erläuterungszwecken wird das beispielhafte Verfahren unter Bezugnahme auf die Elemente der 1–5 beschrieben.
• Das beispielhafte Verfahren zielt darauf ab, das Elektronenstrahlsystem, wie z. B. den Injektor 302 der 3, in einem Bildgebungssystem, wie z. B. dem Bildgebungssystem 200 der 2, in die Lage zu versetzen, in einem breiten dynamischen fokussierbaren Bereich zu arbeiten. Dementsprechend erzeugt in Schritt 602 ein Emitter, wie z. B. der Emitter 312 in dem Elektroneninjektor, einen Elektronenstrahl. In einer Ausführungsform, wie unter Bezugnahme auf den Emitter 312 der 3 beschrieben, kann der Emitter direkt oder indirekt erhitzt werden, um den Elektronenstrahl zu erzeugen. Anschließend trifft der Heizelektronenstrahl auf den Emitter auf, um den Elektronenstrahl zu erzeugen, der für die Bildgebung einer Person, einer Tasche oder eines beliebigen anderen geeigneten Objekts verwendet werden kann.
• Ferner wird in Schritt 604 eine Stromkonfiguration, die einer bestimmten Ansicht des Bildgebungssystems entspricht, während der Durchführung einer spezifischen Scanprozedur identifiziert. Zum Beispiel kann die identifizierte Stromkonfiguration einer Größe des Elektronenstrahlstroms entsprechen, der von dem Emitter zum Scannen der bestimmten Ansicht des Bildgebungssystems erzeugt wird. In gewissen Ausführungsformen kann ein Benutzer die Stromkonfiguration unter Verwendung einer Eingabevorrichtung liefern, die mit dem Bildgebungssystem gekoppelt ist. Alternativ kann die Verarbeitungseinheit die Stromkonfiguration, die der bestimmten Ansicht des Bildgebungssystems entspricht, auf der Basis der spezifischen in Durchführung befindlichen Scanprozedur und/oder der Charakteristik des dargestellten Objekts aufrufen.
• Die identifizierte Stromkonfiguration kann dann mit einem festgelegten Bereich von Werten verglichen werden, der dem Elektronenstrahlstrom in Schritt 606 entspricht. Zum Beispiel kann der festgelegte Bereich Stromwerten von 50 mA bis 400 mA entsprechen. In einer Ausführungsform entspricht der festgelegte Bereich einem Bereich von Stromwerten, bei dem sich der Elektronenstrahl aufgrund der Effekte der elektromagnetischen Kräfte beträchtlich verschmälern kann.
• Falls die identifizierte Stromkonfiguration außerhalb des festgelegten Bereichs ist, versetzt eine Steuereinheit, wie z. B. die Strahlsteuereinheit 334, den Elektroneninjektor in Schritt 608 in die Lage, in einem kontinuierlichen Fokussiermodus zu arbeiten. Insbesondere verwendet die Steuereinheit eine kontinuierliche Modulation der Fokussierung zum Regeln des Elektronenstrahlstroms, der auf das Zielobjekt auftrifft. Dementsprechend bestimmt in Schritt 610 die Verarbeitungseinheit eine oder mehrere Betriebseinstellungen, die dem Elektroneninjektor und/oder anderen Komponenten des Bildgebungssystems entsprechen, um den Elektronenstrahlstrom unter Verwendung einer kontinuierlichen Modulation der Fokussierung zu modulieren. Zum Beispiel kann die Verarbeitungseinheit eine Extraktionsspannung zum Erzielen einer festgelegten Elektronenstrahlintensität, eine Schaltfrequenz zum Variieren der Spannung über der Extraktionselektrode und/oder einen Gantry-Winkel zum Scannen einer bestimmten Ansicht des Bildgebungssystems auf der Basis der spezifischen Scanprozedur bestimmen, die verwendet wird.
• Ferner verwendet in Schritt 612 die Steuereinheit die festgelegten Betriebseinstellungen zum Modulieren des Elektronenstrahlstroms unter Verwendung einer kontinuierlichen Modulation der Fokussierung. Zum Beispiel verwendet die Steuereinheit ein Schaltmodul, wie z. B. das schaltende Subsystem 506, zum Variieren einer Spannungskonfiguration, die der Extraktionselektrode 326 entspricht, in Intervallen von etwa 1–15 Mikrosekunden bis zu Intervallen von etwa wenigstens 150 Millisekunden. Die Schwankungen der Spannungskonfiguration, die der Extraktionselektrode 326 entsprechen, modulieren die Elektronenstrahlintensität in Intervallen in der Größenordnung von Mikrosekunden, so dass das Intensitätsschalten des Elektronenstrahls in Mikrosekunden erzielt wird.
• Unter erneuter Bezugnahme auf Schritt 606, falls die identifizierte Stromkonfiguration in dem festgelegten Bereich ist, verwendet die Steuereinheit das Schaltmodul, um in Schritt 614 den PWM-Betriebsmodus für den Elektroneninjektor zu wählen. Der PWM-Betriebsmodus des Elektroneninjektors wird in den folgenden Abschnitten unter Bezugnahme auf die 6 detaillierter beschrieben.
• Ferner bestimmt in Schritt 616 die Verarbeitungseinheit eine oder mehrere Betriebseinstellungen für den Betrieb des Elektroneninjektors und/oder einer oder mehrerer Komponenten des Bildgebungssystems im PWM-Modus. Zum Beispiel kann die Verarbeitungseinheit eine Impulsbreite, ein Tastverhältnis einer Reihe von Impulsen, die bei einer bestimmten Ansicht des Bildgebungssystems erzeugt wird, eine Schaltfrequenz und/oder eine Extraktionsspannung bestimmen. Insbesondere bestimmt die Verarbeitungseinheit die Betriebseinstellungen, damit ein festgelegter Röntgenfluss, eine festgelegte Brennfleckposition und/oder eine festgelegte Brennfleckgröße auf der Basis von Anforderungen der in Verwendung befindlichen spezifischen Scanprozedur erzeugt wird. Wie zuvor erwähnt wurde, können der festgelegte Fluss, eine festgelegte Brennfleckposition und die festgelegte Brennfleckgröße von einem Benutzer über eine Eingabevorrichtung (nicht gezeigt) geliefert werden, die mit dem Bildgebungssystem gekoppelt ist. Alternativ bestimmt die Verarbeitungseinheit den festgelegten Röntgenfluss, eine festgelegte Brennfleckposition und/oder die festgelegte Brennfleckgröße auf der Basis der spezifischen Scanprozedur und einer Stromkonfiguration, die für die Bildgebung verwendet werden.
• Anschließend verwendet die Steuereinheit in Schritt 618 die festgelegten Betriebseinstellungen, um das Tastverhältnis des Elektronenstrahls für die bestimmte Ansicht des Bildgebungssystems unter Verwendung von PWM zu modulieren. Dementsprechend verwendet in einer Ausführungsform die Steuereinheit das Schaltmodul, um den Elektroneninjektor rasch ein- und auszuschalten, um eine Reihe von Impulsen in der bestimmten Ansichtszeit des Bildgebungssystems zu erzeugen. Zum Beispiel kann jede Ansichtszeit des Bildgebungssystems etwa 20 Mikrosekunden bis etwa 500 Mikrosekunden entsprechen. Die Anzahl von Impulsen, die in einer bestimmten Ansichtszeit erzeugt wird, kann auf der Basis einer Sendezeit der Reihe von Impulsen variieren.
• Wie zuvor erwähnt wurde, ist die Ausgabe eines Röntgensignals proportional zu einem Spitzenwert eines Röntgensignals und einem Tastverhältnis der Reihe von Impulsen, die in der bestimmten Ansichtszeit erzeugt werden. Das Tastverhältnis der Reihe von Impulsen kann daher unter Verwendung von PWM angepasst werden, wie unter Bezugnahme auf die 4 beschrieben wurde, um ein äquivalentes Röntgensignal zu erzeugen. Insbesondere kann das äquivalente Röntgensignal auf der Basis eines maximalen Röntgensignals, eines minimalen Röntgensignals und des Tastverhältnis der Reihe von Impulsen festgelegt werden, die in der bestimmten Ansichtszeit erzeugt wird. Dementsprechend verwendet das Bildgebungssystem für den Betrieb des Elektroneninjektors in einer festgelegten Stromkonfiguration die Tastverhältnismodulation, um ein äquivalentes Röntgensignal zu erzeugen, anstatt den Elektronenstrahlstrom selbst zu verändern. Insbesondere verbessert das Modulieren des Tastverhältnisses des Elektronenstrahls anstatt des direkten Variierens des Elektronenstrahlstroms, um einen festgelegten Fluss zu erzeugen, die Bildgebungsgeschwindigkeit des Bildgebungssystems, während ein verringerter Schaltstrom erforderlich ist.
• Anschließend wird in Schritt 620 der modulierte Elektronenstrahl durch die elektromagnetischen Kräfte fokussiert und positioniert, um auf ein Target zur Erzeugung von Röntgenstrahlen zu treffen. Die so erzeugten Röntgenstrahlen ergeben den festgelegten Röntgenfluss, der einem Betrieb bei schwachem Strom des Elektroneninjektors entspricht, sogar während des Betriebs in einem Modus bei hohem Strom. Die Tastverhältnismodulation der Elektronen versetzt somit den Elektroneninjektor in die Lage, einen großen Äquivalenzbereich des Röntgenflusses in einer Ansicht zu erzielen, ohne dass der Elektroneninjektor einen breiten dynamischen Strombereich besitzen müsste. Insbesondere verbessert die Fähigkeit des Bildgebungssystems, in mehreren Modi bei verschiedenen Stromkonfigurationen zu arbeiten, die Möglichkeiten der Bildgebung sehr, die dem Bildgebungssystem zur Verfügung stehen. Ein Verfahren für den Betrieb des Elektroneninjektors in mehreren Modi gemäß den Aspekten der vorliegenden Technik wird unter Bezugnahme auf die 7 detaillierter beschrieben.
• Die 7 zeigt eine graphische Darstellung 700, die mehrere Betriebsmodi eines Elektroneninjektors in verschiedenen Stromkonfigurationen darstellt. Insbesondere zeigt die 7 einen beispielhaften Betrieb des Elektroneninjektors in verschiedenen Modi auf der Basis einer Stromkonfiguration, die einer bestimmten Ansicht des Bildgebungssystems entspricht. Zu diesem Zweck identifiziert das Bildgebungssystem die Stromkonfiguration, die der bestimmten Ansicht des Bildgebungssystems entspricht, unter Verwendung des Verfahrens, das unter Bezugnahme auf Schritt 604 der 6 beschrieben wurde. Anschließend wählt eine Steuereinheit, wie z. B. die Strahlsteuereinheit 334 der 3, den Betriebsmodus des Elektroneninjektors auf der Basis der identifizierten Stromkonfiguration aus.
• In einer Ausführungsform konfiguriert die Steuereinheit den Elektroneninjektor zum Betrieb im kontinuierlichen Fokussiermodus in einem Bereich 702, der für eine Konfiguration mit starkem Strom indikativ ist, und im PWM-Modus in einem Bereich 704, der für eine Konfiguration mit schwachem Strom indikativ ist. Als Beispiel entspricht in der dargestellten Ausführungsform der Bereich mit starkem Strom 702 Stromwerten zwischen 450 mA und 1250 mA mit einer Extraktionsspannung von etwa 3500 V bis 7500 V. Ferner entspricht der Bereich mit schwachem Strom 704 Stromwerten zwischen 0 mA und 450 mA mit der Extraktionsspannung zwischen –1000 V und 3500 V. Jedoch kann der Bereich mit schwachem Strom 704 und der Bereich mit starkem Strom 702 auch anderen Werten entsprechen, ohne vom Sinn und Umfang der Erfindung abzuweichen. Darüber hinaus kann in einer Ausführungsform der Bereich mit schwachem Strom 704 200–450 mA entsprechen und der Strahl kann in einem kontinuierlichen Betrieb zwischen 0–200 mA verwendet werden.
• Wie unter Bezugnahme auf Schritt 612 beschrieben wurde, verwendet der Elektroneninjektor eine kontinuierliche Modulation der Fokussierung, um die Elektronenstrahlintensität unter Verwendung von Intensitätsschalten bei Mikrosekunden während des Betriebs in dem Bereich mit starkem Strom 702 zu regeln. Insbesondere verwendet die Steuereinheit das Schaltmodul zum Variieren einer Spannungskonfiguration entsprechend der Extraktionselektrodein Intervallen von etwa 1–15 Mikrosekunden bis zu Intervallen von etwa wenigstens 150 Millisekunden. Die Schwankungen in der Spannungskonfiguration, die der Extraktionselektrode entspricht, modulieren die Elektronenstrahlintensität in Intervallen in der Größenordnung von Mikrosekunden, so dass die Datenerfassung und die Leistungsfähigkeit des Bildgebungssystems verbessert werden.
• Alternativ verwendet der Elektroneninjektor PWM, um das Tastverhältnis des Elektronenstrahls für den Betrieb in dem Bereich mit schwachem Strom 704 zu modulieren. Zum Beispiel kann der Elektroneninjektor in dem Bereich mit schwachem Strom 704 arbeiten, während ein Aufklärungsscan durchgeführt wird, bei dem der Elektroneninjektor eine Stromkonfiguration von etwa 10–50 mA und eine stationäre Gantry verwendet. In einer Ausführungsform entspricht die Konfiguration mit schwachem Strom einer benutzerdefinierten Scanprozedur, wobei die Stromkonfiguration zum Beispiel für 5 Sekunden bei etwa 200 mA bei 80 kV liegt. In einer anderen Ausführungsform kann die Konfiguration mit schwachem Strom einem Scanmodus entsprechen, der den Röhrenstrom als eine Funktion einer Umfangs- oder einer Achsenposition moduliert, um die dem Patienten verabreichte Dosis ohne einen Verlust bei der Bildqualität zu verringern. Das Betreiben des Elektroneninjektors unter Verwendung einer kontinuierlichen Modulation der Fokussierung in dem Bereich mit schwachem Strom 704 kann jedoch eine beträchtliche Verschmälerung des Elektronenstrahls bewirken, was zu einem Verlust des Fokus und somit der Bildqualität führt.
• Dementsprechend kann in einer Ausführungsform der Elektronenstrahlstrom auf einen festgelegten Wert eingestellt werden, wie z. B. auf etwa 1 A, bei dem der Elektronenstrahl einen übermäßig verengenden Effekt der elektromagnetischen Kräfte vermeiden kann. Ferner kann die Verarbeitungseinheit geeignete Betriebseinstellungen für die bestimmte Ansicht des Bildgebungssystems bestimmen, damit der festgelegte Fluss, eine festgelegte Brennfleckposition und/oder die festgelegte Brennfleckgröße auf der Basis des festgelegten Werts des Stroms erzeugt wird. Wie zuvor erwähnt wurde, können die Betriebseinstellungen eine Impulsbreite, ein Tastverhältnis, eine Schaltfrequenz des Elektronenstrahls, eine Extraktionsspannung, einen Magnetstrom, eine Vorspannung und/oder einen Gantry-Winkel des Bildgebungssystems umfassen.
• Die Steuereinheit verwendet die festgelegten Betriebseinstellungen, um eine geeignete PWM-Wellenform zum Variieren eines Tastverhältnisses der Reihe von Impulsen zu erzeugen, die in der bestimmten Ansicht des Bildgebungssystems erzeugt wird. Insbesondere verwendet die Steuereinheit die PWM-Wellenform, um digitale Steuersignale an die Spannungsquelle zum Variieren der Spannungskonfiguration, die der Extraktionselektrode entspricht, anzulegen, so dass das Tastverhältnis des Elektronenstrahls gesteuert wird. Alternativ kann die Steuereinheit eine festgelegte negative Spannung an die Extraktionselektrode anlegen, um die Elektronenemission insgesamt zu verhindern. Wie unter Bezugnahme auf die 4 beschrieben wurde, kann die Steuereinheit die Extraktionsspannung konfigurieren, um den Elektroneninjektor in die Lage zu versetzen, in dem Bereich mit schwachem Strom 704 zu arbeiten, um 1 A des Emitterstroms bei einem Tastverhältnis von 10 Prozent zu verwenden, um einen Röntgenfluss zu erzeugen, der einem Fluss entspricht, der beim Betrieb mit 100 mA und einem Tastverhältnis von 100% erzeugt wird.
• Somit verwendet der Elektroneninjektor die Tastverhältnismodulation für den Betrieb des Elektroneninjektors bei einem starken Strom, während die Brennfleckgröße, Brennfleckqualität, Elektronenstrahlintensität und/oder Position für die bestimmte Ansicht des Bildgebungssystems beibehalten werden. Außerdem bewahrt das Anpassen des Tastverhältnisses des Elektronenstrahls, während der Elektroneninjektor während der Bildgebung von einer Konfiguration mit hoher Spannung in eine Konfiguration mit niedriger Spannung geschaltet wird, das Signal-Rausch-Verhältnis des Elektronenstrahls. Ferner kann der festgelegte Wert des Elektronenstrahlstroms anschließend während der Bildrekonstruktion verwendet werden, um Schwankungen in der Spannungskonfiguration des Elektroneninjektors zu berücksichtigen, um stabile und qualitativ hochwertige Abbildungen unter Verwendung des modulierten Elektronenstrahls zu erzeugen.
• Die im Vorangehenden offenbarten Systeme und Verfahren erweitern somit den Bereich der Strommodulation für ein Elektronenstrahlsystem stark, indem eine rasche Steuerung des Elektronenstrahlstroms, des Röntgenflusses und der Erzeugung der Brennfleckgröße unter Verwendung von PWM kombiniert werden. Außerdem versetzt die Tastverhältnismodulation des Elektronenstrahls das Elektronenstrahlsystem in die Lage, in mehreren Modi bei Intensitätsschalten in Mikrosekunden und (einer) breiten modulierten mA und Energie zu arbeiten, um eine qualitativ hochwertige Bildgebung mit einer optimierten Dosissteuerung zu erzielen.
• Obwohl die beispielhaften Ausführungsformen des vorliegenden Systems unter Bezugnahme auf einen Elektroneninjektor in einem CT-System beschrieben sind, ist die Verwendung des beanspruchten Elektronenstrahlsystems in einer beliebigen anderen geeigneten Art von Bildgebungsvorrichtung, wie z. B. einem Röntgensystem und einer Elektronenkanonenanordnung unter Verwendung eines Wehlnet-Zylinders oder von Feldelektronenemittern, ebenfalls vorgesehen.
• Während hierin nur bestimmte Merkmale der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben wurden, werden für den Fachmann viele Modifikationen und Veränderungen ersichtlich. Es sollte daher verstanden werden, dass die angehängten Ansprüche sämtliche derartigen Modifikationen und Veränderungen abdecken sollen, die unter den wahren Sinn der Erfindung fallen.
• Dargestellt wird ein Verfahren für den Betrieb eines Elektronenstrahlsystems. Ferner werden auch ein Elektronenstrahlsystem, eine Röntgenröhre 300 und ein CT-System, die das dargestellte Verfahren implementieren, beschrieben. Das Verfahren beinhaltet das Erzeugen eines Elektronenstrahls in einer Röntgenröhre 300 in einem Bildgebungssystem. Außerdem wird eine Stromkonfiguration, die einer bestimmten Ansicht des Bildgebungssystems entspricht, identifiziert. Falls die identifizierte Stromkonfiguration in einem festgelegten Bereich ist, wird ein Tastverhältnis des Elektronenstrahls für die bestimmte Ansicht des Bildgebungssystems unter Verwendung von Pulsweitenmodulation moduliert. Ferner wird der modulierte Elektronenstrahl auf ein Target fokussiert.
• Bezugszeichenliste

100

CT-System

102

Gantry

104

Strahlungsquelle

106

Röntgenstrahlung

108

Detektoranordnung

200

Bildgebungssystem

202

Detektorelemente

204

Objekt

206

Drehpunkt

208

Steuermechanismus

210

Röntgensteuerung

212

Gantry-Motorsteuerung

214

Datenerfassungssystem

216

Rechenvorrichtung

218

Speichervorrichtung

220

Anzeige

222

Konsole

224

Beförderungssystem/Tischmotorsteuerung

226

Beförderungssystem/Tisch

228

Bildrekonstruktionseinrichtung

300

Röntgenröhre

302

Injektor

304

Vakuumwand

306

Anode/Ziel

308

Röhrengehäuse

310

Injektorwand

312

Strahler

314

Elektronenstrahl

316

Spannungsquelle

318

Thermionische Elektronenquelle

320

Heizelektronenstrahl

322

Röntgenstrahlen

324

Fokussierelektrode

326

Extraktionselektrode

328

Vorspannungsversorgung

330

Elektrisches Feld

332

Magnetanordnung

334

Strahlsteuereinheit

400

Graphische Darstellung einer beispielhaften PWM-Wellenform, die einer spezifischen Ansicht eines Bildgebungssystems entspricht

402

PWM-Wellenform

404

P_niedrig – Prozentsatz des niedrigen mA-Werts

406

Äquivalente mA

502

PWM-Generator

504

Taktschaltkreis

506

Schaltendes Subsystem

508

Verarbeitendes Subsystem

510

Speicher

600

Ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zum Betreiben eines Elektronenstrahlsystems zeigt

602–620

Schritte eines beispielhaften Verfahrens zum Betreiben eines Elektronenstrahlsystems

700

Graphische Darstellung, die mehrere Betriebsmodi eines Elektroneninjektors in verschiedenen Stromkonfigurationen darstellt

702

Bereich, der für eine Konfiguration mit starkem Strom indikativ ist

704

Bereich, der für eine Konfiguration mit schwachem Strom indikativ ist

Claims (10)

1. Verfahren, umfassend: Erzeugen eines Elektronenstrahls in einer Röntgenröhre in einem Bildgebungssystem; Identifizieren einer Stromkonfiguration, die einer bestimmten Ansicht des Bildgebungssystems entspricht; Modulieren eines Tastverhältnisses des Elektronenstrahls für die bestimmte Ansicht des Bildgebungssystems unter Verwendung von Pulsweitenmodulation, wenn die identifizierte Stromkonfiguration in einem festgelegten Bereich ist; und Fokussieren des modulierten Elektronenstrahls auf ein Target.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Modulieren des Tastverhältnisses des Elektronenstrahls für die bestimmte Ansicht des Bildgebungssystems das Anpassen des Tastverhältnisses umfasst, um wenigstens einen festgelegten Röntgenfluss zu erzeugen.
3. Verfahren nach Anspruch 2, das ferner das Festlegen von Betriebseinstellungen, die der Röntgenröhre entsprechen, zum Erzeugen des festgelegten Röntgenflusses, einer festgelegten Brennfleckgröße, einer festgelegten Brennfleckposition oder Kombinationen davon umfasst, wobei die Betriebseinstellungen eine Impulsbreite, ein Tastverhältnis, eine Frequenz, einen Magnetstrom, eine Vorspannung, eine Extraktionsspannung oder Kombinationen davon umfassen.
4. Elektronenstrahlsystem für eine Röntgenröhre (300), umfassend: einen Emitter (312), der einen Elektronenstrahl erzeugt; wenigstens eine Elektrode (326), die auf einer positiven Vorspannung oder einer negativen Vorspannung in Bezug auf den Emitter (312) gehalten wird, wobei die wenigstens eine Elektrode (326) eine Intensität des Elektronenstrahls steuert; und eine Steuereinheit (334), die mit der wenigstens einen Elektrode (326) gekoppelt ist, wobei die Steuereinheit (334): eine Stromkonfiguration identifiziert, die der bestimmten Ansicht der Röntgenröhre (300) entspricht; und ein Tastverhältnis des Elektronenstrahls für die bestimmte Ansicht der Röntgenröhre (300) unter Verwendung von Pulsweitenmodulation moduliert, wenn die identifizierte Stromkonfiguration in einem festgelegten Bereich ist.
5. Elektronenstrahlsystem nach Anspruch 4, wobei die Steuereinheit (334) das Tastverhältnis des Elektronenstrahls für die bestimmte Ansicht der Röntgenröhre (300) variiert, damit wenigstens ein festgelegter Röntgenfluss erzeugt wird.
6. Elektronenstrahlsystem nach Anspruch 4, wobei der Emitter (312) konfiguriert ist, um einen Elektronenstrahl mit einem festgelegten Stromwert zu erzeugen.
7. Elektronenstrahlsystem nach Anspruch 4, wobei die Steuereinheit (334) eine kontinuierliche Modulation der Fokussierung zum Modulieren eines Elektronenstrahlstroms auswählt, der der bestimmten Ansicht der Röntgenröhre (300) entspricht, wenn die identifizierte Stromkonfiguration außerhalb des festgelegten Bereichs ist.
8. Elektronenstrahlsystem nach Anspruch 4, das ferner wenigstens eine Fokussierelektrode (324) umfasst, die in der Nähe des Emitters (312) angeordnet ist, wobei die wenigstens eine Fokussierelektrode (324) den Elektronenstrahl fokussiert und wobei die wenigstens eine Elektrode (326) eine Extraktionselektrode ist.
9. Röntgenröhre (300), umfassend: ein Elektronenstrahlsystem, umfassend: einen Emitter (312), der einen Elektronenstrahl erzeugt; wenigstens eine Elektrode (326), die eine Intensität des Elektronenstrahls steuert, wobei die wenigstens eine Elektrode (326) auf einer positiven Vorspannung oder einer negativen Vorspannung in Bezug auf den Emitter (312) gehalten wird; eine Steuereinheit (334), die mit der wenigstens einen Elektrode (326) gekoppelt ist, wobei die Steuereinheit (334): eine Stromkonfiguration identifiziert, die der bestimmten Ansicht der Röntgenröhre (300) entspricht; und ein Tastverhältnis des Elektronenstrahls für die bestimmte Ansicht der Röntgenröhre (300) unter Verwendung von Pulsweitenmodulation moduliert, wenn die identifizierte Stromkonfiguration in einem festgelegten Bereich ist; und ein Target, das Röntgenstrahlen erzeugt, wenn der Elektronenstrahl auf es auftrifft.
10. Computertomographiesystem (100), umfassend: eine Gantry (102); eine Röntgenröhre (300), umfassend: ein Elektronenstrahlsystem, umfassend: einen Emitter (312), der einen Elektronenstrahl erzeugt; wenigstens eine Elektrode (326), die eine Intensität des Elektronenstrahls steuert, wobei die wenigstens eine Elektrode (326) auf einer positiven Vorspannung oder einer negativen Vorspannung in Bezug auf den Emitter (312) gehalten wird; eine Steuereinheit (334), die mit der wenigstens einen Elektrode (326) gekoppelt ist, wobei die Steuereinheit (334): eine Stromkonfiguration identifiziert, die der bestimmten Ansicht des Computertomographiesystems entspricht; und ein Tastverhältnis des Elektronenstrahls für die bestimmte Ansicht des Computertomographiesystems unter Verwendung von Pulsweitenmodulation moduliert, wenn die identifizierte Stromkonfiguration in einem festgelegten Bereich ist; ein Target (306), das Röntgenstrahlen erzeugt, wenn der Elektronenstrahl auf es auftrifft; und ein oder mehrere Detektorelemente (202) zum Erfassen des abgeschwächten Elektronenstrahls von einem Objekt.

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