RU2538771C2 - Источник рентгеновских лучей со множеством эмиттеров электронов - Google Patents

Источник рентгеновских лучей со множеством эмиттеров электронов Download PDF

Info

Publication number
RU2538771C2
RU2538771C2 RU2011150236/07A RU2011150236A RU2538771C2 RU 2538771 C2 RU2538771 C2 RU 2538771C2 RU 2011150236/07 A RU2011150236/07 A RU 2011150236/07A RU 2011150236 A RU2011150236 A RU 2011150236A RU 2538771 C2 RU2538771 C2 RU 2538771C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electron
source
target
electron beams
electron beam
Prior art date
Application number
RU2011150236/07A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2011150236A (ru
Inventor
Гереон ФОГТМАЙЕР
Вольфганг ХРОСТ
Original Assignee
Конинклейке Филипс Электроникс Н.В.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. filed Critical Конинклейке Филипс Электроникс Н.В.
Publication of RU2011150236A publication Critical patent/RU2011150236A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2538771C2 publication Critical patent/RU2538771C2/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00—X-ray tubes
    • H01J35/02—Details
    • H01J35/14—Arrangements for concentrating, focusing, or directing the cathode ray
    • H01J35/153—Spot position control
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00—X-ray tubes
    • H01J35/02—Details
    • H01J35/04—Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
    • H01J35/06—Cathodes
    • H01J35/064—Details of the emitter, e.g. material or structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2235/00—X-ray tubes
    • H01J2235/06—Cathode assembly
    • H01J2235/062—Cold cathodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2235/00—X-ray tubes
    • H01J2235/06—Cathode assembly
    • H01J2235/068—Multi-cathode assembly
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2235/00—X-ray tubes
    • H01J2235/08—Targets (anodes) and X-ray converters
    • H01J2235/086—Target geometry

Landscapes

  • X-Ray Techniques (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)

Abstract

Заявленное изобретение относится к источнику рентгеновских лучей. Заявленное устройство содержит генератор пучка электронов, предназначенный для генерации пучков электронов, сходящихся в направлении мишени. Генератор пучка электронов может, в частности, содержать искривленную поверхность эмиттерного устройства с матрицей эмиттеров электронов на основе углеродных нанотрубок и связанное с ним электродное устройство. При этом пространственное распределение рентгеновских фокальных пятен на мишени может быть сделано более плотным, чем распределение источников электронов, причем последнее обычно определяется аппаратными ограничениями. Техническим результатом является возможность гибкого управления испусканием рентгеновских лучей, обеспечение высокого пространственного разрешения шага точки фокального пятна при достижении требуемого позиционирования результирующих фокальных пятен по траектории. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к источнику рентгеновских лучей, содержащему мишень, бомбардируемую электронными пучками для генерации рентгеновских лучей. Кроме того, оно содержит устройство воспроизведения изображения с таким источником рентгеновских лучей и способ генерации рентгеновских лучей.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Классические источники рентгеновских лучей, которые используются, например, в области медицинской рентгеновской диагностики, содержат нагретый катод для испускания электронов в направлении анода, где бомбардировка электронами генерирует пучки рентгеновских лучей. Кроме того, патент США 6912268 В2 описывает источник рентгеновских лучей с одним "холодным" катодом, который имеет искривленную поверхность, из которой испускаются электроны таким образом, что сходятся на соответствующем аноде.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Исходя из такого положения вещей задачей настоящего изобретения было создание средства, которое позволило бы обеспечить "универсальную" генерацию рентгеновских лучей, в частности, относительно пространственной точки эмиссии (фокальное пятно) пучков рентгеновских лучей.
Эта задача решена посредством источника рентгеновских лучей в соответствии с п.1 формулы изобретения, способа генерации в соответствии с п.14 формулы и рентгеновского устройства воспроизведения изображения в соответствии с п.13 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения.
В соответствии с первым объектом настоящее изобретение относится к источнику рентгеновских лучей для генерации пучков рентгеновских лучей, которые, например, могут быть использованы в медицинских или промышленных задачах воспроизведения изображения. Источник рентгеновских лучей содержит следующие компоненты:
а) мишень для испускания рентгеновских лучей при бомбардировке ее пучком электронов. Подходящие конструкции и материалы для такой мишени хорошо известны специалистам в данной области техники и включают в себя, например, вольфрамовые электроды. Поскольку во время работы мишень обычно подсоединена с положительным потенциалом, далее по тексту она иногда будет называться "анодом",
b) генератор пучка электронов с, по меньшей мере, двумя источниками пучков электронов, предназначенный для селективного испускания пучков электронов, которые сходятся в направлении вышеупомянутой мишени. Источники пучка электронов могут представлять собой устройство любого типа, которое способно испускать направленный пучок электронов. Конкретные варианты исполнения будут описаны ниже более подробно.
Области, из которых рассматриваемые два источника пучков электронов испускают пучки электронов, имеют некоторое первое пространственное расстояние, которое определяется конструкцией. А точки мишени, в которых испущенные пучки электронов попадают в мишень, имеют между собой второе пространственное расстояние (где под термином "точки" мишени определенно понимается, например, центр тяжести области, в которую попадает пучок электронов). Сходимость пучков электронов в этом случае может быть переопределена как условие, при котором первое расстояние (между источниками пучков электронов) больше, чем второе расстояние (между точками на мишени).
Следует заметить, что источник рентгеновских лучей обычно содержит дополнительные компоненты, такие, которые хорошо известны специалистам в данной области техники, и поэтому здесь специально не упоминаются. Такие компоненты включают в себя, например, источник питания, подающий необходимую энергию, и контроллер для управления генератором пучка электронов, например, посредством селективного включения активизации разных источников пучков электронов.
Одним из преимуществ описанного источника рентгеновских лучей является то, что испускание рентгеновских лучей может управляться очень гибким образом посредством соответствующего управления отдельными источниками пучков электронов. Переключение с одного источника пучка электронов на другой позволяет, например, фокальным точкам испускания рентгеновских лучей перепрыгивать без необходимости (медленного) перемещения механических компонентов. Другим преимуществом является то, что вследствие сходимости пучков электронов расстояние вышеупомянутых "прыжков" может быть сделано меньшим, чем расстояние между соответствующими (переключаемыми) источниками пучков электронов. Сходимость пучков электронов способствует преодолению ограничений, накладываемых аппаратными условиями. Как следствие, пространственное разрешение, которое может быть достигнуто источниками рентгеновских лучей, больше, чем пространственное разрешение, достижимое между источниками пучков электронов.
Изобретение, кроме того, относится к способу генерации рентгеновских лучей, при этом упомянутый способ содержит следующие этапы:
а) селективное испускание пучков электронов из, по меньшей мере, двух различных источников пучков электронов генератора пучка электронов;
b) фокусировку упомянутых пучков электронов, сходящихся таким образом на мишени.
Способ содержит в общей форме этапы, которые могут быть выполнены посредством источника рентгеновских лучей вышеописанного типа. Поэтому в том, что касается дополнительной информации относительно деталей, преимуществ и усовершенствований этого способа, делается ссылка на предыдущее описание.
Ниже будут описаны дальнейшие варианты осуществления изобретения, которые относятся как к источнику рентгеновских лучей, так и к вышеописанному способу.
Вообще говоря, источники пучков электронов, а также соответствующие им целевые точки на аноде могут быть распределены в пространстве случайным образом. Тем не менее, в расположении целевых точек, реально, будет определенный порядок или структура, которая соответствует конкретным потребностям предполагаемой задачи. В предпочтительном варианте осуществления целевые точки источников пучка электронов на мишени ("аноде") лежат на, по меньшей мере, одной данной траектории, при этом термин "траектория" в общем случае будет означать одномерную линию или кривую. Рентгеновские лучи, таким образом, могут быть селективно испускаемыми из мест вдоль упомянутой траектории, что необходимо, например, в сканере компьютерного томографа. Во многих случаях эта траектория будет просто соответствовать прямой линии.
В вышеупомянутом варианте осуществления взаимное расстояние между двумя соседними целевыми точками электронных лучей на траектории, предпочтительно, меньше, чем расстояние между соседними источниками электронных лучей. Сходимость электронных лучей, таким образом, используется для создания траектории "плотно упакованных" целевых точек, позволяя, например, создавать рентгеновские изображения с высоким пространственным разрешением.
Генератор пучка электронов, вообще говоря, может быть устройством любого типа, которое способно испускать, по меньшей мере, два направленных пучка электронов. В соответствии с настоящим изобретением генератор пучка электронов содержит два следующих основных компонента:
а) "эмиттерное устройство" с совокупностью эмиттеров электронов, то есть элементов, в которых электроны могут покидать материал и выходить в окружающее пространство (обычно, вакуумированное) в виде свободных электронов. Эмиттер электронов обычно работает как катод, чтобы создавать соответствующие электрические поля и энергию (рабочая функция) для эмиссии электронов;
b) "электродное устройство" с совокупностью электродных элементов, предназначенных для селективного направления пучков электронов, испущенных эмиттерным устройством. С помощью электродных устройств, к которым во время работы приложен соответствующий электрический потенциал, эмиссия эмиттеров электронов может быть сформирована в хорошо определенные и должным образом направленные пучки. Обычно электродные элементы и эмиттеры электронов предназначены один для другого взаимно-однозначным образом.
Предпочтительно, эмиттеры электронов представляют собой "холодные катоды", которые содержат, например, материалы на основе углеродных нанотрубок (УНТ). Было показано, что углеродные нанотрубки являются превосходными испускающими электроны материалами, которые допускают малое время переключения и компактную конструкцию. Таким образом, например, можно создать источники рентгеновских лучей с многочисленными катодами и/или стационарные сканеры для компьютерной томографии.
Дополнительную информацию по углеродным нанотрубкам и источникам рентгеновских лучей, которые могут быть построены на их основе, можно найти в литературе (например, в заявке US 2002/0094064 A1, в патенте США 6850595 или в статье G.Z. Yue и др. "Generation of continuous and pulsed diagnostic imaging x-ray radiation using a carbon-nanotube-based field-emission cathode" ("Генерация непрерывного и импульсного рентгеновского излучения в системах воспроизведения изображения с использованием автоэлектронной эмиссии посредством катода на основе углеродных нанотрубок"), Appl. Phys. Lett. 81(2), 355-8 (2002)).
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения эмиттеры электронов вышеупомянутого эмиттерного устройства расположены на искривленной поверхности. Поскольку испущенные электроны стремятся перемещаться перпендикулярно поверхности испускания, такая кривизна способствует созданию сходящихся пучков электронов.
Одной из функций вышеупомянутых электродных элементов в электродном устройстве является направление или коллимация электронов, испущенных эмиттерным устройством. В самом простом случае электроны от соответствующего эмиттера электронов через электродный элемент перемещаются к своей целевой точке на аноде по прямой линии. В другом же варианте осуществления электродный элемент может быть выполнен с возможностью отклонения электронных пучков. Электроны, исходящие из эмиттера электронов, будут изменять свое направление вследствие такого влияния электродных элементов. Таким образом, электродные элементы могут быть использованы для превращения изначально параллельных (или даже расходящихся) электронных пучков, выходящих из электродного устройства, в сходящиеся по всему дальнейшему их пути к мишени.
Электродные элементы вышеупомянутого электродного устройства, в частности, могут быть расположены на искривленной поверхности. Такая кривизна в их расположении может быть, например, использована для генерирования вышеупомянутого отклонения электронных пучков.
Уже говорилось, что источники пучков электронов генератора пучка электронов могут быть распределены в пространстве случайным образом. То же самое относится и к эмиттерам электронов вышеупомянутого эмиттерного устройства. В предпочтительном варианте осуществления источники пучков электронов и/или эмиттеры электронов, тем не менее, расположены в двухмерном наборе. В этом контексте термин "набор" означает случайную расстановку элементов по плоской или искривленной поверхности, в то время как двухмерность расстановки дополнительно требует, чтобы не все элементы лежали на общей линии. Размещение источников пучков электронов или эмиттеров электронов в двухмерном наборе имеет то преимущество, что такое упорядочение может быть легко реализовано по поверхности некоторого устройства (например, подложки) и что при этом оптимально используется имеющееся на этой поверхности пространство.
В дальнейшем развитии вышеупомянутого варианта исполнения набор источников пучков электронов или эмиттеров электронов имеет матричную сетку (которая по определению состоит из по существу параллельных столбцов, каждый из которых содержит множество "элементов", то есть источников пучков электронов или эмиттеров электронов). Кроме того, элементы в соседних столбцах этой матричной сетки смещены в направлении столбца относительно друг друга. Следовательно, ряды матрицы становятся наклонными.
В вышеупомянутом случае предпочтительно, чтобы элементы, по меньшей мере, двух разных столбцов матричной сетки фокусировались на мишени на одну и ту же (одномерную) траекторию. Таким образом, наборы целевых точек, которые связаны с разными столбцами, объединяются на мишени в одну единую траекторию, что имеет то преимущество, что вследствие смещения расстояние между соседними целевыми точками на этой траектории меньше, чем расстояние между соседними элементами в одном столбце.
В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения целевые точки, по меньшей мере, двух источников пучков электронов совпадают на мишени. В этом случае мощность двух источников пучков электронов может быть объединена для генерации эмиссии рентгеновских лучей из одной точки (фокального пятна) на мишени.
Во многих случаях поверхность мишени, о которую ударяются пучки электронов, будет просто плоской. В возможном варианте осуществления изобретения поверхность мишени, поражаемой пучками электронов, может быть и искривленной. Эта кривизна может способствовать достижению нужного направления результирующих рентгеновских лучей.
Изобретение, кроме того, относится к устройству воспроизведения изображения на основе рентгеновских лучей, содержащему источник рентгеновских лучей вышеописанного типа, то есть источник рентгеновских лучей с мишенью для испускания рентгеновских лучей при бомбардировке ее пучком электронов, и генератор пучка электронов с, по меньшей мере, двумя источниками пучков электронов, предназначенный для селективного испускания пучков электронов, которые сходятся в направлении мишени. Это устройство воспроизведения изображения может быть, в частности, компьютерным томографом, μСT анализатором материалов (промышленным или научным), устройством для инспекции багажа или устройством для томосинтеза. Кроме того, устройство воспроизведения изображения обычно содержит детектор для детекции рентгеновских лучей после их взаимодействия с объектом и аппаратуру обработки данных для оценки результатов измерений и восстановления изображений.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Эти и другие аспекты изобретения будут очевидны или более понятны при рассмотрении описанных далее вариантов осуществления. Эти варианты осуществления описаны посредством примеров и с помощью сопроводительных чертежей, на которых:
фиг.1 схематично показывает вид в перспективе первого источника рентгеновских лучей в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.2 отдельно показывает устройство эмиттера источника рентгеновских лучей по фиг.1;
фиг.3 схематично показывает вид сверху на источник рентгеновских лучей по фиг.1;
фиг.4 схематично показывает вид сверху второго источника рентгеновских лучей в соответствии с изобретением с плоским электродным устройством.
На фигурах одни и те же ссылочные позиции или позиции, отличающиеся одна от другой на целые сотни, относятся к одним и тем же или подобным компонентам.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Использование полевых эмиттеров на основе углеродных нанотрубок (УНТ) обусловило создание распределенных источников рентгеновских лучей для решения задач в области воспроизведения медицинских изображений. Источник рентгеновских лучей на основе углеродной нанотрубки (УНТ) может включать в себя подложку с конструкцией эмиттера и расположенный сверху эмиттера фокусирующий элемент, который состоит из одного, двух или более фокусирующих электродов. Для получения линейной структуры эмиттеров на основе углеродных нанотрубок (УНТ) размещение эмиттера и фокусирующего элемента (то есть отверстия в электроде сверху над излучающим центром подложки) может быть выполнено с некоторым шагом в одном или в двух измерениях. В результате получается одномерный набор или двухмерный набор источников электронных пучков, который селективно испускает пучок электронов на зафиксированный (или, может быть, даже вращающийся) анод.
Для достижения высокого пространственного разрешения генерируемых изображений УНТ-эмиттеры разных столбцов могут быть размещены со смещением (например, смещение в ј пикселя), позволяя, таким образом, достичь более высокого разрешения шага точки фокального пятна результирующего пучка рентгеновских лучей от анода.
В описанном подходе двухмерное расположение эмиттеров обуславливает различные положения фокальных пятен (целевых областей электронных пучков) на аноде. Это приводит к различным положениям фокальных пятен и размеров полученных пучков рентгеновских лучей; кроме того, в зависимости от используемого УНТ-эмиттера при этом изменяется расстояние от фокального пятна до объекта. Для дискретизации объекта с высоким разрешением необходимо, однако, выстроить все рентгеновские фокальные пятна в линию или в четко определенные положения в одной или в двух линиях. При использовании параллельных электронных пучков достичь этого невозможно.
Для решения этой проблемы предложено построить источник рентгеновских лучей, в котором электронные пучки электронов, генерируемые генератором электронного пучка, сходятся в направлении мишени. Таким образом, могут быть достигнуты минимальные расстояния между источниками электронов, обусловленные аппаратными ограничениями, при одновременной возможности более плотного упорядочения фокальных пятен рентгеновских лучей на аноде.
Фиг.1 схематично иллюстрирует вид в перспективе первого источника 100 рентгеновских лучей, построенного в соответствии с вышеупомянутым принципом. Источник 100 рентгеновских лучей содержит следующие компоненты:
1. Мишень 110, которая может быть выполнена в виде пластины или подложки из подходящего материала, такого как сплав вольфрама. Когда на мишень в точку Т попадает пучок В электронов, испускается пучок Х рентгеновских лучей. Во время работы мишень 110 обычно находится под положительным электрическим потенциалом, обеспечиваемым контроллером 150. Поэтому далее по тексту она синонимично называется "анодом".
2. Генератор 120 пучка электронов с источниками 121 пучков электронов для генерации пучков электронов В, В', которые сходятся в направлении к аноду. В показанном варианте осуществления генератор пучка электронов содержит два субкомпонента, а именно:
2.1 Электродное устройство 130, выполненное из электропроводящего материала, прямолинейного или искривленного, содержащего набор отверстий 131, сквозь которые могут проходить пучки электронов В, В'. Во время работы электродное устройство 130 посредством контроллера 150 поддерживается под электрическим потенциалом, который выбран таким образом, чтобы достичь требуемой коллимации и/или отклонения электронов. Электродное устройство может состоять также из двух или более электродов.
2.2 Эмиттерное устройство 140, в данном случае выполненное в виде искривленной подложки с поверхностью, на которой в матричной сетке расположены эмиттеры 141 электронов. Во время работы на эмиттеры 141 электронов посредством контроллера 150 могут быть селективно (то есть индивидуально) поданы (отрицательные) потенциалы, вынуждающие их испускать электроны. Обычно в данный момент времени активизирован только один эмиттер 141 электронов. Эмиттеры 141 электронов, в частности, могут быть построены на основе углеродных нанотрубок (УНТ).
Вследствие вогнутой кривизны поверхности эмиттерного устройства 140, которое содержит в себе эмиттеры 141 электронов, пучки электронов, испущенные из различных столбцов С, С' матричной сетки, сходятся в одну одномерную "траекторию" L на мишени 110. Фиг.2 показывает, в этом отношении, на отдельном виде эмиттерного устройства 140 столбцы С, С' эмиттеров 141 электронов. Упомянутые эмиттеры 141 электронов имеют расстояние Δ друг от друга, которое дальше сокращено быть не может из-за аппаратных ограничений. Если все эмиттеры 141 электронов испускали бы параллельные пучки электронов, то соответствующие точки мишени на аноде имели бы те же самые взаимные расстояния Δ, которые ограничивали бы пространственное разрешение, которое могло бы быть достигнуто таким источником рентгеновских лучей. Чтобы преодолеть это ограничение, эмиттеры 141 электронов в соседних столбцах С, С' смещены в направлении столбцов (в направлении оси Y) относительно друг друга. На фиг.2 это смещение соответствует четверти расстояния Δ. Поскольку все пучки электронов В, В', испускаемых из столбцов С, С', сходятся в одну и ту же "траекторию" L на аноде 110, результирующее расстояние между точками Т и Т' на упомянутой "траектории" L также составляет Δ/4. Следовательно, сходимость пучков электронов позволяет получить значительно более тесное расположение фокальных пятен на мишени-аноде, чем это было возможно при параллельных пучках электронов.
Сходимость пучков электронов может быть достигнута с искривленной подложкой 140 для набора эмиттеров, а также "искривленной" геометрией фокусирующего электрода 130. Как показано на фиг.3, точки фокального пятна от всех пяти (или большего количества) столбцов С, С' эмиттеров 141 находятся на одной линии L фокального пятна на аноде 110 с минимальным шагом в направлении оси y. Это позволяет производить пространственную дискретизацию с высоким разрешением благодаря положениям фокального пятна на линии анода в ј шага.
Фиг.3 также показывает, что необходимо различать сходимость нескольких пучков В электронов относительно друг друга (что было предметом вышеприведенных рассуждений) и "внутреннюю" сходимость одного электронного пучка В. Вследствие "внутренней сходимости" каждый электронный пучок В имеет некоторое "увеличение", которое определено отношением, соответственно, поперечных сечений пучка на эмиттере 141 электронов и в пятне на мишени. Типичный размер эмиттера 141 электронов (например, УНТ-эмиттера) может быть 2 мм Ч 1 мм. Тогда "увеличение", равное 10 из-за фокусировки электронного пучка В, приведет к размеру фокального пятна в 200 мкм Ч 100 мкм. При недопустимости (желательной) какого-либо перекрытия между соседними фокальными пятнами этот размер фокального пятна ограничивает минимальный шаг фокальных пятен, который может быть достигнут. В таком случае при конструировании устройства это "увеличение" отдельных электронных пучков также должно быть принято во внимание.
Фокусирование на одной линии L анода 110 может быть также произведено посредством изменения фокусирующих электродов, расположенных в различных местах столбца. Фиг.4 показывает это для варианта исполнения, в котором плоская подложка 240 с эмиттерами 241 электронов используется в комбинации с разными отверстиями 231 фокусирующего электрода.
Кроме того, для достижения требуемого позиционирования результирующих фокальных пятен по траектории (кривой) возможны различные комбинации плоских, искривленных, искривленных с двойной (и более) кривизной подложек, фокусирующих электродов и анодов.
При этом возможно также сведение фокусировки пучков электронов от нескольких различных эмиттеров в положение всего одного фокального пятна. Это было бы благоприятно в том случае, когда ограничение по интенсивности обуславливается не материалом анода (температура плавления), а величиной максимального тока с эмиттера.
Таким образом, настоящее изобретение относится к использованию полевых эмиттеров (например, УНТ-эмиттеров) при конструкции распределенных источников рентгеновских лучей для решения задач в области воспроизведения медицинских изображений. Конструкция источника рентгеновских лучей на основе углеродных нанотрубок включает в себя подложку с эмиттерной структурой и фокусирующую часть, которая состоит из одного, двух или большего количества фокусирующих электродов. Для достижения высокого пространственного разрешения шага точки фокального пятна результирующего пучка рентгеновских лучей от анода используется смещение УНТ-эмиттеров в разных столбцах (например, смещение на ј пикселя). Посредством использования схождения пучков электронов (например, полученных с криволинейной подложкой для решетки эмиттеров, а также с криволинейной геометрией фокусирующих электродов, или с плоской подложкой, но со специальными фокусирующими конструкциями) пучки электронов от разных столбцов могут быть сфокусированы на одну траекторию.
Изобретение полезно для всех систем с высоким разрешением с распределенными источниками рентгеновских лучей, построенными на основе технологии использования УНТ-эмиттеров, например систем томосинтеза, микрокомпьютерной томографии (μCT), компьютерной томографии (CT), анализа материалов или систем досмотра багажа.
В конце следует заметить, что в рамках настоящего приложения термин "содержащий" не исключает использования других компонентов или этапов, признаки единственного числа не исключают множественности, а один процессор или иной элемент может выполнять функции нескольких средств. Настоящее изобретение присутствует в любом и в каждом отличающемся новизной характерном признаке и в любой и в каждой комбинации характерных признаков. Кроме того, ссылочные позиции в пунктах формулы изобретения не следует истолковывать как расширяющие их объем.

Claims (14)

1. Источник (100, 200) рентгеновских лучей, содержащий:
a) мишень (110, 210), предназначенную для испускания рентгеновских лучей (X) при бомбардировке ее пучком (В, В′) электронов; и
b) генератор (120, 220) пучка электронов с, по меньшей мере, двумя источниками (121) пучков электронов для селективного испускания пучков (В, В′) электронов, которые сходятся в направлении мишени, при этом упомянутый генератор (120, 220) пучка электронов содержит
b1) эмиттерное устройство (140, 240) с набором эмиттеров (141, 241) электронов; и
b2) электродное устройство (130, 230) с набором электродных элементов (131, 231) для селективного направления пучков (В, В′) электронов, испущенных эмиттерным устройством, при этом электродный элемент и электродный эмиттер представляют источник пучка электронов.
2. Источник (100, 200) рентгеновских лучей по п.1,
отличающийся тем, что пучки (В, В′) электронов, испущенные источниками (121) пучков электронов, ударяют мишень (110, 210) в точках (Т, Т′) мишени, которые лежат на, по меньшей мере, одной данной траектории (L).
3. Источник (100, 200) рентгеновских лучей по п.2,
отличающийся тем, что взаимное расстояние (d) от соседних точек (Т, Т′) мишени на траектории (L) меньше, чем расстояние (Δ) от соседних источников (121) пучков электронов.
4. Источник (100, 200) рентгеновских лучей по п.1,
отличающийся тем, что эмиттеры (141, 241) электронов содержат углеродные нанотрубки.
5. Источник (100) рентгеновских лучей по п.1,
отличающийся тем, что эмиттеры (141) электронов расположены на искривленной поверхности.
6. Источник (200) рентгеновских лучей по п.1,
отличающийся тем, что электродные элементы (231) сконструированы для отклонения пучков электронов (В).
7. Источник (200) рентгеновских лучей по п.1,
отличающийся тем, что электродные элементы (231) расположены в искривленной плоскости.
8. Источник (100, 200) рентгеновских лучей по п.1,
отличающийся тем, что источники (120, 220) пучка электронов и/или эмиттеры (141, 241) электронов в соответствии с п.5 расположены в двухмерном наборе.
9. Источник (100, 200) рентгеновских лучей по п.8,
отличающийся тем, что этот набор имеет матричную сетку, причем элементы соседних столбцов (С, С′) смещены в направлении столбца относительно друг друга.
10. Источник (100, 200) рентгеновских лучей по п.9,
отличающийся тем, что элементы, по меньшей мере, двух различных столбцов (С, С′) фокусируются на мишени (110, 210) на одну и ту же траекторию (L).
11. Источник (100, 200) рентгеновских лучей по п.1,
отличающийся тем, что пучки электронов, по меньшей мере, двух различных источников пучков электронов попадают на одну и ту же область на мишени.
12. Источник (100, 200) рентгеновских лучей по п.1,
отличающийся тем, что поверхность мишени (110, 210), с которой сталкиваются пучки (В, В′) электронов генератора (120, 220) пучка электронов, является искривленной.
13. Устройство воспроизведения изображения на основе рентгеновских лучей, в частности, компьютерный томограф, микрокомпьютерный томограф, анализатор материалов, устройство для инспекции багажа или устройство для томосинтеза, содержащее источник (100, 200) рентгеновских лучей в соответствии с п.1.
14. Способ для генерации рентгеновских лучей (X), включающий в себя:
a) селективное испускание пучков (В, В′) электронов из, по меньшей мере, двух различных источников (121) пучков электронов генератора (120, 220) пучка электронов;
b) фокусирование упомянутых пучков электронов сходящимся образом на мишени (110, 210), при этом упомянутый генератор (120, 220) пучка электронов содержит
b1) эмиттерное устройство (140, 240) с набором эмиттеров (141, 241) электронов; и
b2) электродное устройство (130, 230) с набором электродных элементов (131, 231) для селективного направления пучков (В, В′) электронов, испущенных эмиттерным устройством, при этом электродный элемент и электродный эмиттер представляют источник пучка электронов.
RU2011150236/07A 2009-05-12 2010-05-12 Источник рентгеновских лучей со множеством эмиттеров электронов RU2538771C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP09159977.9 2009-05-12
EP09159977 2009-05-12
PCT/IB2010/052107 WO2010131209A1 (en) 2009-05-12 2010-05-12 X-ray source with a plurality of electron emitters

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011150236A RU2011150236A (ru) 2013-06-20
RU2538771C2 true RU2538771C2 (ru) 2015-01-10

Family

ID=42335289

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011150236/07A RU2538771C2 (ru) 2009-05-12 2010-05-12 Источник рентгеновских лучей со множеством эмиттеров электронов

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8989351B2 (ru)
EP (1) EP2430638B1 (ru)
JP (1) JP5801286B2 (ru)
CN (1) CN102422364B (ru)
RU (1) RU2538771C2 (ru)
WO (1) WO2010131209A1 (ru)

Families Citing this family (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5833327B2 (ja) * 2011-03-25 2015-12-16 株式会社日立ハイテクサイエンス Ｘ線管及びｘ線分析装置
US20150117599A1 (en) 2013-10-31 2015-04-30 Sigray, Inc. X-ray interferometric imaging system
EP2748834A1 (en) * 2011-11-28 2014-07-02 Koninklijke Philips Electronics N.V. X-ray tube with heatable field emission electron emitter and method for operating same
JP2015515091A (ja) * 2012-03-16 2015-05-21 ナノックス イメージング ピーエルシー 電子放出構造を有する装置
JP6024500B2 (ja) * 2012-03-21 2016-11-16 Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 アレイ型粒子線照射装置及びその制御方法
JP6295254B2 (ja) 2012-08-16 2018-03-14 ナノックス イメージング ピーエルシー Ｘ線放出装置
CN103903940B (zh) * 2012-12-27 2017-09-26 清华大学 一种产生分布式x射线的设备和方法
JP6080610B2 (ja) * 2013-02-26 2017-02-15 キヤノン株式会社 マルチ放射線発生装置および放射線撮影システム
WO2015039603A1 (zh) * 2013-09-18 2015-03-26 清华大学 X射线装置以及具有该x射线装置的ct设备
CN104470177B (zh) * 2013-09-18 2017-08-25 同方威视技术股份有限公司 X射线装置及具有该x射线装置的ct设备
CN104470176B (zh) * 2013-09-18 2017-11-14 同方威视技术股份有限公司 X射线装置以及具有该x射线装置的ct设备
JP2016537797A (ja) * 2013-09-19 2016-12-01 シグレイ、インコーポレイテッド 直線累積を用いたｘ線ソース
US10269528B2 (en) 2013-09-19 2019-04-23 Sigray, Inc. Diverging X-ray sources using linear accumulation
US10297359B2 (en) 2013-09-19 2019-05-21 Sigray, Inc. X-ray illumination system with multiple target microstructures
US10295485B2 (en) 2013-12-05 2019-05-21 Sigray, Inc. X-ray transmission spectrometer system
USRE48612E1 (en) 2013-10-31 2021-06-29 Sigray, Inc. X-ray interferometric imaging system
US10304580B2 (en) 2013-10-31 2019-05-28 Sigray, Inc. Talbot X-ray microscope
JP6476183B2 (ja) * 2013-11-27 2019-02-27 ナノックス イメージング ピーエルシー イオン爆撃抵抗性を有して構成される電子放出構造物
CN111166363B (zh) * 2014-05-01 2023-12-12 斯格瑞公司 X射线干涉成像系统
US10401309B2 (en) 2014-05-15 2019-09-03 Sigray, Inc. X-ray techniques using structured illumination
JP6980740B2 (ja) * 2015-02-10 2021-12-15 ルクスブライト・アーベー Ｘ線デバイス
US10352880B2 (en) 2015-04-29 2019-07-16 Sigray, Inc. Method and apparatus for x-ray microscopy
RU2618510C2 (ru) * 2015-05-18 2017-05-04 Общество с ограниченной ответственностью "СКБ Медрентех" Способ рентгеноскопии
US10295486B2 (en) 2015-08-18 2019-05-21 Sigray, Inc. Detector for X-rays with high spatial and high spectral resolution
US10991539B2 (en) * 2016-03-31 2021-04-27 Nano-X Imaging Ltd. X-ray tube and a conditioning method thereof
EP3500845A1 (en) * 2016-08-16 2019-06-26 Massachusetts Institute of Technology Nanoscale x-ray tomosynthesis for rapid analysis of integrated circuit (ic) dies
US11145431B2 (en) * 2016-08-16 2021-10-12 Massachusetts Institute Of Technology System and method for nanoscale X-ray imaging of biological specimen
US10247683B2 (en) 2016-12-03 2019-04-02 Sigray, Inc. Material measurement techniques using multiple X-ray micro-beams
WO2018175570A1 (en) 2017-03-22 2018-09-27 Sigray, Inc. Method of performing x-ray spectroscopy and x-ray absorption spectrometer system
US10578566B2 (en) 2018-04-03 2020-03-03 Sigray, Inc. X-ray emission spectrometer system
CN112567893B (zh) * 2018-05-25 2024-06-11 微-X有限公司 一种将波束成形信号处理应用于rf调制x射线的装置
WO2019236384A1 (en) 2018-06-04 2019-12-12 Sigray, Inc. Wavelength dispersive x-ray spectrometer
US10658145B2 (en) 2018-07-26 2020-05-19 Sigray, Inc. High brightness x-ray reflection source
US10656105B2 (en) 2018-08-06 2020-05-19 Sigray, Inc. Talbot-lau x-ray source and interferometric system
US10962491B2 (en) 2018-09-04 2021-03-30 Sigray, Inc. System and method for x-ray fluorescence with filtering
US11056308B2 (en) 2018-09-07 2021-07-06 Sigray, Inc. System and method for depth-selectable x-ray analysis
RU2695637C1 (ru) * 2018-10-02 2019-07-25 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук, (ФГБУН ФИАН) Устройство многопроекционной съёмки
US10804062B2 (en) 2019-01-31 2020-10-13 Electronics And Telecommunications Research Institute Field emission device
US11152183B2 (en) 2019-07-15 2021-10-19 Sigray, Inc. X-ray source with rotating anode at atmospheric pressure
US11437218B2 (en) 2019-11-14 2022-09-06 Massachusetts Institute Of Technology Apparatus and method for nanoscale X-ray imaging
WO2021168686A1 (en) * 2020-02-26 2021-09-02 Shenzhen Xpectvision Technology Co., Ltd. Imaging systems and methods of operating the same
CN117940808A (zh) * 2021-09-16 2024-04-26 深圳帧观德芯科技有限公司 使用多辐射束的成像方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2155413C2 (ru) * 1994-01-21 2000-08-27 Фотоэлектрон Корпорейшн Источник рентгеновского излучения с сформированной радиационной картиной
RU2161843C2 (ru) * 1999-02-17 2001-01-10 Кванта Вижн, Инк. Точечный высокоинтенсивный источник рентгеновского излучения

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3482096A (en) * 1965-08-02 1969-12-02 Field Emission Corp High energy field emission electron radiation pulse generator,x-ray apparatus and system employing same
JP2579912B2 (ja) * 1986-08-05 1997-02-12 キヤノン株式会社 荷電粒子発生装置
FR2658002B1 (fr) 1990-02-02 1992-05-22 Gen Electric Cgr Cathode a deflexion en diedre pour tube a rayons x.
US5173852A (en) 1990-06-20 1992-12-22 General Electric Company Computed tomography system with translatable focal spot
US5303281A (en) * 1992-07-09 1994-04-12 Varian Associates, Inc. Mammography method and improved mammography X-ray tube
JP2630900B2 (ja) 1993-04-22 1997-07-16 株式会社岡村製作所 衝立立設装置
US5796211A (en) * 1994-12-22 1998-08-18 Lucent Technologies, Inc. Microwave vacuum tube devices employing electron sources comprising activated ultrafine diamonds
US6283812B1 (en) * 1999-01-25 2001-09-04 Agere Systems Guardian Corp. Process for fabricating article comprising aligned truncated carbon nanotubes
US6538367B1 (en) * 1999-07-15 2003-03-25 Agere Systems Inc. Field emitting device comprising field-concentrating nanoconductor assembly and method for making the same
US6504292B1 (en) * 1999-07-15 2003-01-07 Agere Systems Inc. Field emitting device comprising metallized nanostructures and method for making the same
US6297592B1 (en) * 2000-08-04 2001-10-02 Lucent Technologies Inc. Microwave vacuum tube device employing grid-modulated cold cathode source having nanotube emitters
US6980627B2 (en) * 2000-10-06 2005-12-27 Xintek, Inc. Devices and methods for producing multiple x-ray beams from multiple locations
US7082182B2 (en) 2000-10-06 2006-07-25 The University Of North Carolina At Chapel Hill Computed tomography system for imaging of human and small animal
US6876724B2 (en) * 2000-10-06 2005-04-05 The University Of North Carolina - Chapel Hill Large-area individually addressable multi-beam x-ray system and method of forming same
US6553096B1 (en) * 2000-10-06 2003-04-22 The University Of North Carolina Chapel Hill X-ray generating mechanism using electron field emission cathode
JP2002243898A (ja) 2001-02-13 2002-08-28 Ebara Corp ビーム取り出し装置
US20030002628A1 (en) * 2001-06-27 2003-01-02 Wilson Colin R. Method and system for generating an electron beam in x-ray generating devices
US6760407B2 (en) * 2002-04-17 2004-07-06 Ge Medical Global Technology Company, Llc X-ray source and method having cathode with curved emission surface
US20080267354A1 (en) * 2003-05-22 2008-10-30 Comet Holding Ag. High-Dose X-Ray Tube
FR2861215B1 (fr) * 2003-10-20 2006-05-19 Calhene Canon a electrons a anode focalisante, formant une fenetre de ce canon, application a l'irradiation et a la sterilisation
US7639774B2 (en) 2003-12-23 2009-12-29 General Electric Company Method and apparatus for employing multiple axial-sources
US7192031B2 (en) 2004-02-05 2007-03-20 General Electric Company Emitter array configurations for a stationary CT system
US7333587B2 (en) 2004-02-27 2008-02-19 General Electric Company Method and system for imaging using multiple offset X-ray emission points
WO2005119701A2 (en) * 2004-05-28 2005-12-15 General Electric Company System for forming x-rays and method for using same
US7203269B2 (en) * 2004-05-28 2007-04-10 General Electric Company System for forming x-rays and method for using same
CN1973350B (zh) * 2004-07-05 2014-05-28 电子线技术院株式会社 控制多微柱中的电子束的方法以及使用所述方法的多微柱
US7263156B2 (en) 2005-05-12 2007-08-28 Varian Medical Systems Technologies, Inc. Method and apparatus to facilitate computerized tomography of relatively large objects
JP5295503B2 (ja) 2007-01-15 2013-09-18 ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー Ｘ線発生装置およびｘ線ｃｔ装置
WO2009012453A1 (en) 2007-07-19 2009-01-22 The University Of North Carolina At Chapel Hill Stationary x-ray digital breast tomosynthesis systems and related methods
JP2009087633A (ja) 2007-09-28 2009-04-23 Toshiba Corp Ｘ線源およびｘ線源の製造方法
CN101470560B (zh) * 2007-12-27 2012-01-25 清华大学 触摸屏及显示装置
US7826594B2 (en) * 2008-01-21 2010-11-02 General Electric Company Virtual matrix control scheme for multiple spot X-ray source
US7809114B2 (en) * 2008-01-21 2010-10-05 General Electric Company Field emitter based electron source for multiple spot X-ray
WO2009136349A2 (en) * 2008-05-09 2009-11-12 Philips Intellectual Property & Standards Gmbh X-Ray Examination System with Integrated Actuator Means for Performing Translational and/or Rotational Disuplacement Movements of at Least One X-Radiation Emitting Anode's Focal Spot Relative to a Stationary Reference Position and Means for Compensating Resulting Parallel and/or Angular Shifts of the Emitted X-Ray Beams

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2155413C2 (ru) * 1994-01-21 2000-08-27 Фотоэлектрон Корпорейшн Источник рентгеновского излучения с сформированной радиационной картиной
RU2161843C2 (ru) * 1999-02-17 2001-01-10 Кванта Вижн, Инк. Точечный высокоинтенсивный источник рентгеновского излучения

Also Published As

Publication number Publication date
EP2430638B1 (en) 2018-08-08
US8989351B2 (en) 2015-03-24
JP2012527079A (ja) 2012-11-01
WO2010131209A1 (en) 2010-11-18
JP5801286B2 (ja) 2015-10-28
RU2011150236A (ru) 2013-06-20
CN102422364B (zh) 2015-08-05
CN102422364A (zh) 2012-04-18
EP2430638A1 (en) 2012-03-21
US20120057669A1 (en) 2012-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2538771C2 (ru) Источник рентгеновских лучей со множеством эмиттеров электронов
US9991085B2 (en) Apparatuses and methods for generating distributed x-rays in a scanning manner
US7203269B2 (en) System for forming x-rays and method for using same
US10068740B2 (en) Distributed, field emission-based X-ray source for phase contrast imaging
US7359484B2 (en) Devices and methods for producing multiple x-ray beams from multiple locations
US20120027173A1 (en) Structured electron emitter for coded source imaging with an x-ray tube
JP5675794B2 (ja) ２つの焦点スポットを生成するｘ線管及びこれを有する医療デバイス
US10269527B2 (en) Electron emitting construct configured with ion bombardment resistant
US8488737B2 (en) Medical X-ray imaging system
US20040240616A1 (en) Devices and methods for producing multiple X-ray beams from multiple locations
JP2005222950A (ja) 静止ｃｔシステムのためのエミッタアレイ構成
US20110255667A1 (en) LOW BIAS mA MODULATION FOR X-RAY TUBES
JP2011508367A (ja) 個別アドレッシングが可能な大面積のｘ線システム
CN109417008A (zh) 用于产生x射线的阴极组件
KR20100071564A (ko) 엑스선 튜브
CN103959422A (zh) 具有可加热场致发射电子发射器的x射线管和操作其的方法
JP2005237779A (ja) Ｘ線ｃｔ装置
Choi et al. Development of new X-ray source based on carbon nanotube field emission and application to the non destructive imaging technology
Wang Carbon Nanotube Field Emission Technology for Vacuum Electronic Device Applications

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200513