TWI555511B - 一種穿透式ｘ光管及一種反射式ｘ光管 - Google Patents

一種穿透式ｘ光管及一種反射式ｘ光管 Download PDF

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Description

一種穿透式X光管及一種反射式X光管 相關申請案之交互參照
本專利文獻主張申請於2010年12月6日題為“Reducing Unwanted Low and High Energy X-Radiation with Unique Filtering”之美國專利臨時申請案第61/45,076號之申請日的權利，’076美國專利臨時申請案整體揭示內容以引用的方式併入本專利文獻中。
本發明是有關於一種穿透式X光管及一種反射式X光管，且特別是有關於可藉由濾波材料將不必要的輻射濾除的一種穿透式X光管及一種反射式X光管。
在採用以鋁、鉬、釔及銅等材料的低Z濾波材的醫學造影方法中，可以藉由所謂鋁等效濾波厚度來減少低能量的射線。基本上，此一鋁濾波材的等效厚度的範圍是0.5-12微米，用以濾掉低能量、長波長的X光，並減少可能對醫學造影有害及不必要的輻射。不幸的是，這樣的濾光器也過濾掉一大部分有用的X光。
非破壞性檢驗通常不會另加濾波材料，但是當要以特定的Kα線的射線，對進行非破壞性檢驗造影的物品提供高品質的影像時，移除不必要的高能量的光子也是本發明的目的之一。
在醫學造影中，化學造影元素，例如是含碘、釓、鋇的化合物，會因為其密度及原子數而對周邊的軟組織產生高的對比度。這些元素的原子數(碘的Z=53，鋇的Z=56，釓的Z=64)的重要性在於，相對於傳統的X光能量光譜，K吸收邊緣值是位於一較佳的能帶上。碘的K邊緣值是33.17 keV(千電子伏特)，鋇的K邊緣值是37.44 keV，釓的K邊緣值是50.24 keV。當X光光子能量稍微高於化學造影劑的K邊緣能量時，可以產生最大的對比度。
在特殊醫療程序中，最佳的光譜的選擇要考慮到不僅僅是對比度的需求，也要考慮對身體部位能產生必要的穿透性並限制病人所接收到的輻射劑量。
不同工業產品，包括但不限於所有種類的電子電路、積體電路、發光二極體及鋰電池，在非破壞性造影的案例中，都會有一個能產生最大影像品質的單一最佳能量。然而為了產出高光通量的最佳能量，不可避免地同時也會產生高於最佳能量而有較高能量的光子。較高能量的光子是不必要的，他們會減少影像的對比度。另一方面，當太多不必要的X光照射在感應器上時，感應器過載會是另一個問題。
對反射式X光管而言，X光束的光譜是由陽極材料、濾波材料及其厚度、以及在此程序中所選定的電子管電壓的組合所決定。靶材的厚度並非重要的問題。
X光造影應用上所需要的是一個位於窄而界限分明的光子能帶上且具有大量光子的X光光譜，以及利用濾波材濾除那些具有能量高於及或低於該能帶的光子，並且儘量避免減損極大化影像品質所需的該能帶的光通量。有用的能帶與能量高於該能帶的光通量比例應該在X光管的散熱極限中被最大化。對於醫學造影的應用，同時減少不必要的低能量光子而明顯降低對於病人的劑量，將明顯可提供額外的好處。對於無生命物體的造影，光子的能量可以低到15至20 keV，而一般醫學造影光子能量接近30 keV，而高能量造影光子能量高達600 keV。
此一濾波方案可應用反射式及穿透式X光管。當使用穿透式X光管時，所必需的方式是要讓有用的X光的量與較高能量的光子的量的比例最佳化。在醫療應用中，所必需的方式是要讓有用的X光的劑量與病人所吸收的劑量最佳化，而且同時要減少較有用能帶的能量高的光子的量。利用靶材的厚度無法使反射式X光管的光通量最佳化，因此，藉由調整厚度或濾波材的組成以達到想要的結果是有限的。
本發明提供一種穿透式X光管，可藉由濾波材料將不必要的輻射濾除。
本發明提供一種反射式X光管，可藉由濾波材料將不必要的輻射濾除。
本發明提供一種穿透式X光管，該穿透式X光管包括一靶材及一濾波材料。該靶材包括至少一元素，該元素受激發後產生的X光包括Kα及Kβ的輻射能量，可照射一物體進行造影。該濾波材料可被該X光所穿過，該濾波材料具有一k邊緣吸收能量，該k邊緣吸收能量高於該元素的Kα輻射能量，但低於該元素的Kβ輻射能量。該濾波材料的厚度至少為10微米且少於3毫米。
在本發明之一實施例中，該靶材包括鈧、鈦、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鍺、釔、鈮、鉬、釕、銠、鈀、銀、錫、鋇、鑭、鈰、釹、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、鎦、鉿、鉭、鎢、錸、銥、鉑、金、釷、鈾或其組合，或由包含上述材料或其組合所形成的元素、化合物、合金、金屬間化合物或複合材料。
在本發明之一實施例中，該濾波材料包括鈦、釔、釓、釕、釩、釤、釹、釷、鈥、鈀、鈷、鈰、鈮、鉭、鉬、銅、鉻、銥、鉺、銠、銪、銦、鉿、銣、銩、鋅、銻、鋱、鋯、錳、錫、錸、鍶、鎢、鎳、鎘、鎵、鎝、鎦、鏑、鐵、鐿或其組合，或由包含上述材料或其組合所形成的元素、化合物、合金、金屬間化合物或複合材料。
在本發明之一實施例中，上述靶材的厚度介於5至500微米之間。
在本發明之一實施例中，上述穿透式X光管係用作一X光顯微鏡的的一X光光源。
本發明提供一種反射式X光管，該反射式X光管包括一靶材及一濾波材料。該靶材包括至少一元素，該元素受激發後產生的X光包括Kα及Kβ的輻射能量，可照射一物體進行造影。該濾波材料可被該X光所穿過，該濾波材料具有一k邊緣吸收能量，該k邊緣吸收能量高於該元素的Kα輻射能量，但低於該元素的Kβ輻射能量。該濾波材料的厚度至少為10微米且少於3毫米。
在本發明之一實施例中，上述反射式X光管係用作一X光顯微鏡的的一X光光源。
當X光光子束所含的光子的能量剛好高於一濾波材料的k邊緣值，該材料將會強烈地吸收該特定的光子束。如果發現一濾波物質的吸收邊緣是介於入射X光光子束的Kα與Kβ線之間，那麼此物質可以用來明顯地降低Kβ線相對於Kα線的強度，因此該物質被定義為Kβ濾波材料。
本發明揭露一穿透式X光管，該X光管的靶材厚度是5-500微米，可以與選定的許多Kβ濾波材料組合，以提供同時將不必要的高能量及不必要低能量的X光濾除，濾除高能量的X光可改善影像品質，以及濾除低能量X光可降低病人在醫療應用所吸收的劑量。
本發明同樣揭示應用於醫療造影以及非破壞性檢驗造影的一種反射式X光管及一種濾波材，該濾波材相對於例如是鋁或銅等低Z濾波材，可以將劑量降低至一相當低的劑量而不會明顯減少對造影有用的X光，且同時減少在反射式X光管的靶材k線以上的高能量光子。
厚的穿透式X光管的靶材以及反射式X光管的靶材係選自以下可能的的材料，這些材料包括但不限於鈧、鈦、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鍺、釔、鈮、鉬、釕、銠、鈀、銀、錫、鋇、鑭、鈰、釹、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、鎦、鉿、鉭、鎢、錸、銥、鉑、金、釷或鈾。
這些被選定的不同的Kβ濾波材的厚度大約10微米至3毫米。
本發明之Kβ濾波材可用於形成醫學造影以及非破壞性檢驗的造影，醫學造影包括但不限於病人乳房、胸腔、關節、四肢、頭骨、腹部、腸胃道、導引高能量照射治療的影像精準定位或於病人體內進行此種治療的定位，而非破壞性檢驗的造影的物體包括但不限於電路板、錫球陣列電路、分散式電子元件、微機電系統(MEMS)裝置、小動物、有機及地質樣本、半導體晶片封裝，以及眾多其他用於不同產業的無生命物體。在許多非破壞性檢驗應用中，這些X光管及其所涵括的Kβ濾波材可應用於X光顯微鏡的X光光源。
本發明是有關於一種X光的造影，雖然其主要是用以解決醫學造影的重大問題，但也可以應用在其他的方面包括對無生命物體非破壞性的X光造影。本發明可應用於使用反射式X光管、穿透式X光管、固態靶管及旋轉陽極管的X光造影，以及在醫學及非破壞性檢驗造影中的所有能量的X光。本發明揭露一種方法，在X光管輸出光譜中減少低於或高於有用的X光能帶的X射線。在X光的應用上，需要高密度的單色X光，而本發明揭露一種採用具有Kβ濾波材料的厚穿透式或反射式靶之組合物，此Kβ濾波材料的厚度將使X光靶的Kβ射線明顯減少。在應用上，本發明使用濾波材料的X光管可用以提供X光顯微鏡的準單色X光光源。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1的穿透式X光管包含了一真空殼體7以及設置在殼體7端部露出於大氣中的一端部窗口陽極1。一X光靶材金屬箔片2則定位在端部窗口陽極1上。在一些X光管的端部窗口中，X光靶材與端部窗口是以相同的材料製成，避免X光穿過不同端部窗口材料的問題。當一較厚的靶材強固到足以支撐X光管的真空，不同的端部窗口材料是不必要的。一電子或是光子激發的陰極3射出電子，這些電子會沿著電子束路徑4被加速並且打擊陽極靶材而產生X光。電源供應器6連接在陰極及陽極之間以對電子束提供加速力。產生的X光8通過端部窗口而逸出X光管。一選擇性的對焦機構5基本上是利用電性偏壓，使電子束聚焦向上、向下或聚焦在靶材的一個點上。該點在靶材表面最大的尺寸即差不多是焦點的大小。X光包含了Kα及Kβ特性的輻射，其對於靶材中至少一元素有著獨特的關聯。在本發明一較佳實施例中，具有靶材厚度達到5微米或200微米的穿透式X光管則被定位在一端部窗口上。當靶材金屬箔片及端部窗口是相同的材料時，其厚度可以達到500微米。在本發明一較佳實施例中，是藉由厚度從10微米至3毫米的一Kβ濾波材料對一穿透式X光管的輸出輻射進行過濾。
圖2為一反射式X光管之示意圖，包括有一真空殼體，其中一陰極12及一陽極14位於真空殼體中。陽極14包括一設置在一基板上的X光靶，基板可移除X光照射陽極時產生的熱能。電子由陰極射出。一電源供應器6連接在陽極與陰極之間，用以提供一電場，沿著一電子束路徑10對由陰極射出的電子進行加速，使電子打擊陽極14的一個點，而產生一X光束13，該X光束13經由一側面窗口11而射離X光管。電子束照射在靶材上，反射式X光管可以從靶材的同一側收集到產生的X光。藉由靶材所產生的X光照射在物體上以產生影像，此X光同時包含的Kα及Kβ性質的射線對於靶材中至少一元素是有獨特相關性的。在本發明一較佳實施例中，一穿透式X光管的輸出藉由一Kβ濾波材進行過濾，Kβ濾波材的厚度介於10微米至3毫米。
開放的穿透式X光管基本上是用於對電子電路以及其他高解析度應用的造影，並且當物體的影像需要較高的倍數時，可作為替代性的X光光源。封閉的穿透式X光管封住真空，而開放的或抽氣的穿透式X光管具有一真空幫浦用以連續抽成真空，通常用以經常取代無法操作的管件。為達成本發明的目的，穿透式X光管同時包括開放的及封閉的穿透式X光管，但排除例外說明的部分。
除非特別說明，否則特定的X光管的光譜資料是由Amptek公司型號XR-100的設備所測得，該設備具有一個1mm厚的鎘碲感測器及10 mils(千分之一英寸)厚的鈹濾波材。感測器的設置距離X光管有1公尺，實驗採用不同的X光管電流及不同的曝光時間。
製成Kβ濾波材料的元素的k吸收邊緣值介於X光靶材之Kα線與Kβ線之間，此X光靶材可用於一穿透式X光管或是一反射式X光管。以下表1針對每一種可能採用的靶材進行說明，這些材料可以形成本發明的一個適當的Kβ濾波材料。
表1：用以作為穿透式X光管之Kβ濾波材的各種材料
圖3表示一具有一釓靶材為20微米厚的穿透式X光管。對此X光管施加的電壓為80 kVp(kilovolt peak)。標號17表示除了本身厚釓靶材的濾除外而未經濾波的X光管的輸出光譜。雖然靶材的厚度是20微米，但是靶材的厚度可以從少於5微米到幾百微米。標號18表示與上述相同的X光管經由一低Z值1.5毫米厚的鋁濾波材過濾後的輸出光譜。標號19表示經由一9毫米的鋁等效厚度所過濾後的輸出光譜。使用靶材釓以及傳統的低Z值的濾波方式將無法提供低劑量且同時充足的光通量，以可使用例如碘或鋇的影像對比劑。
圖4表示由一具有厚度20微米的釓靶材且施加管電壓80 kVp(標號20)及90 kVp(標號21)的穿透式X光管的輸出光譜，該輸出光譜除了經本身厚的穿透靶材的過濾外，並無被其他的濾波材料所過濾。釓靶材所產生的X光可以用來顯影鋇的顯影劑，因為在42.7 kev時(釓的Kα值)，鋇的質量吸收係數為22.4 cm2/gm。釓靶材所產生的X光也可以用來顯影碘的顯影劑，因為在42.7 kev時，碘的質量吸收係數為18.46 cm2/gm。釓是一個產生Kα輻射非常好的來源，可在進行造影時對任何鋇及碘的顯影劑提供明顯的對比度。藉由增加釓靶材的厚度，對於輸出光譜可以達成額外的自身濾波作用，而且在42.7 kev下有用的光通量只有少部分的減損。
圖5係說明本發明一較佳的實施例。參考表1，金屬釤可以視作一種具二Kβ值的濾波材料。利用厚度50微米的釤來過濾上述穿透式X光管其20微米厚的釓靶材的輸出光譜。圖5代表釤濾波材料應用在釓輸出光譜上的數據，其中管電壓為90 kVp。標號22顯示在管電壓90 kVp下釓靶材未經過濾的光譜。標號23顯示50微米厚的Kβ濾波材料釤如何減少每一能帶的光子數。釓的Kα能帶僅減少10%，而在40-50 kev(釓的Kβ值是48.69)能帶上的能量減少了將近40%。在低於35 kev光子能量中，光子數減少58%，能使病人所受輻射劑量明顯降低，而45 kev至90 kev的輸出能量中降低了30%，減少在造影過程中不想要的的高能量光子所造成的對比退化的情況。雖然在此是以厚度20微米的金屬釓靶材作為例子，但是靶材的厚度可以從5微米到200微米。濾波材料的厚度可以減少到10微米而其結果具有較少的過濾作用但較強的Kα輸出，或者，如果釓靶材有100微米厚或更厚，濾波材料的厚度可以厚達3毫米，此X光管的加速電壓則可高達150 kVp。
圖6是一穿透式X光管的輸出光譜的代表圖，其中穿透式X光管具有一75微米厚的鉭金屬靶材，在管電流50微安培下進行操作，並具有一基本上應用於醫療造影的9毫米等效鋁濾波材料。標號24表示未過濾的輸出光譜，而標號25表示藉由一低Z值濾波材料所過濾的輸出光譜，該低Z值濾波材料具有該9毫米等效鋁濾波材。在從0到40 kev的低能量光子帶中，X光光子減少了60.5%，明顯地降低無用的低能量X光，避免對病人造成輻射傷害。然而，同時範圍在40至70 kev間有用的X光降低了60%。在70 kev以上會減損影像的對比度的X光減少了26.7%。然而，相較於有用的X光減少了60%，高能量X光則是佔了較高的比例。高能量的X光在未過濾的輸出光譜中的比例由12.2%增加到在已過濾的輸出光譜中的19.3%。因此，低Z值的濾波材料雖能有效地減少病人吸收的輻射劑量，同時也降低了大部分有用的X光。使用了濾波材料後，使得大約在70 kev左右的高能量光子的作用變差。
值得注意的是，具有一75微米厚的穿透式靶材的穿透式X光管，由於X光在逸出窗口之前必須穿過厚的靶材，因此藉由其本身對X光的過濾作用可明顯減少低能量的輻射。
雖然對於能量低於40 kev的X光光子能量作出比較，但是為獲得高品質的影像，能量介於30至40 kev之間的X光的應用也非常重要。同樣地，任意選擇40-70 kev有用的X光能量則展示了本發明的概念。在醫學上或是在非破壞性檢驗上，每一種造影的應用都會有其本身對於有用或無用的X光射線的定義。在可行的管電流的限制下，本發明濾波的技術將用於使有用的X光最佳化，並減少不要的、無法貢獻於X光造影品質的X光光子。
表2
圖7說明一具有厚靶材金屬片的穿透式X光管的自身濾波特性。標號26表示一穿透式X光管的光譜，該X光管具有厚度50微米的靶材。標號27表示一穿透式X光管的光譜，該X光管具有一厚度100微米的靶材。上述二X光管皆是在100 kVp及50mA下進行操作。以上之表2歸納出每一X光管在小於40 kev的能帶、40至70 kev的能帶及70至100 kev的能帶中的光子數。
其中在40-70 kev的能帶中有用的X光減損了大約34.5%，在能帶低於40 kev而被認為會增加病人輻射劑量的X光減少了72%。另外，能帶在70-100 kev的X光減少了48%，明顯多於有用的X光的損失。
在本發明一較佳實施例中，在現有的具自身過濾作用、厚度100微米的靶材上外加一濾波材料。選自表1的濾波材料可以是鎦、銩、鐿其中之一。圖8表示在一穿透式X光管的光譜中每一能帶的光子數，其中該X光管具有100微米厚的鉭金屬靶材，並在管電壓100 kVp及管電流50微安培下進行操作。標號28表示無外加濾波材料的資料，而標號29繪示經厚度80微米的鐿金屬濾波材料過濾後的輸出光譜。以下之表3歸納兩光譜之間的差異。
表3
能量在40 kev以下不想要的X光光子數的量額外地少了68.7%，如此使得對於病人有傷害的輻射劑量明顯減少。此一減少相對的使得能量在40至70 kev有用的X光光子數的量減少了29.4%，但是相對於能量在40 kev以下的劑量減少的百分比，有用的X光減少的百分比是相當少的。由於鐿金屬濾波材料造成有用的X光的能量損失，在能量高於70 kev的部分也產生光子數量的淨損失。未顯示在圖8之中的，是由有用的X光所貢獻多出的部分，這是因為在61.332 kev以上(鐿金屬的k邊緣值)被吸收的能量被轉換成鐿金屬的Kα的X光，因為當鐿原子發出螢光時，鐿金屬具有一52.4 kev的Kα值。將厚度80微米的鐿濾波材料與厚度100微米的鉭靶材在電壓100 kVp下一起使用，此僅僅是作為解釋過濾原則的一個方式，此種過濾原則能夠利用不同的濾波材料、不同的X光管電壓、不同的濾波材料厚度、不同的穿透式靶材厚度以及不同的穿透式靶材，而發展出一套濾波的方案，明顯優於利用低Z值材料諸如銅及鋁來進行X光的過濾以進行X光造影。
當無生命的物體利用本發明的X光進行造影時，更多的重點是在於，其所提供的X光其能量高於用以產生高品質影像所需的X光的部分是較少的。這些較高的能量會減少影像的對比度。
在本發明另一較佳實施例中，則是說明了由具有鎢金屬靶材以及利用傳統銅及鋁等低Z值材料進行濾波的一反射式X光管所產生的輸出光譜。利用原子數較低但接近靶材的高Z值的濾波材料則提供了相當有效率的濾波作用，使得有用的輻射的劑量有最小的損失。
圖9表示一傳統反射式X光管的X光通量的分佈圖。標號31代表一反射式X光管的光譜輸出圖，此反射式X光管具有一鎢靶材並在管電壓120kVp及管電流3Ma下進行操作。此輸出光譜係經由相當於9mm鋁的傳統低Z值濾波材料所過濾。標號30顯示利用本發明一濾波材料進行進一步的波長過濾後所計算出來的結果。參考表1，對應金屬鎢的濾波材料包括鉿、鎦、鐿及銩。選擇金屬鐿作為濾波材料，厚度為80微米。從表1中選擇一Z值高於金屬鐿的靶材，將可以讓原本的能量輸出轉變到一較高能量的狀態。
表4清楚地顯示能量低於40kVp的光子數進一步減少了74.8%，相當程度降低了病人接收到的X光的輻射劑量，而有用的X光的量僅減少38%。雖然這些資料的取得是採用本發明之低Z值過濾方法及過濾技術，但是此低Z值的過濾方法可以用本發明所提出的一種濾波材料加以取代，並且有相當不錯的效率的改善。此濾波材料將發出自身的k線螢光輻射，這些螢光輻射並不包括在圖9之中，圖9顯示僅增加在有用範圍40-70kVp內的光子的總輸出量，並減少管電流的量，以獲得相同品質的影像。
表4
在本發明一較佳實施例中，與穿透式X光管或反射式X光管之靶材相匹配的一Kβ濾波材料是用以作為醫療造影的一X光光源，此醫療造影包括但不限於病人乳房、胸腔、關節、四肢、頭骨、腹部、腸胃道、導引高能量照射治療的影像精準定位或於病人體內進行此種治療的定位。
在本發明另一較佳實施例中，與穿透式X光管或反射式X光管之靶材相匹配的一Kβ濾波材料是用以作為材料及生物樣本的非破壞性檢驗的造影的準單色X光光源，材料及生物樣本包括但不限於電路板、錫球陣列電路、分散式電子元件、微機電系統(MENS)裝置、發光二極體、鋰電池、小動物、有機及地質樣本、半導體晶片封裝，以及眾多其他用於不同產業的無生命物體。眾多的應用包括作為X光顯微鏡的X光光源。
圖10表示本發明的一實施例。一具有一50微米厚的金屬鉬靶材的穿透式X光管測量到其管電壓為60kVp。在沒有外加濾波材料的情況下，金屬鉬X光管的光譜32包含了Kα的光子數13,409個及Kβ光子數是4,076個。當另外一50微米厚的金屬鈮濾波材料被裝設上去，此金屬鈮濾波材料係選自表1並作為Kβ濾波材料，則可以算出Kα輻射光子數減少到5,862個，而Kβ輻射光子數減少到98個。採用厚的金屬鉬穿透式X光管及一厚度50微米的鈮Kβ濾波材料，則在光譜33中Kα的輻射線可以減少2.2倍，而Kβ的輻射線可以減少41.6倍。
對於從20-25 kev的整個能帶32僅具有37個光子數。這表示從一金屬鉬X光管中產生了一個非常精純的單色Kα輻射。雖然在此是以金屬鉬與金屬鈮作為一個例子，但是也可以採用表1中其他靶材及Kβ濾波材料中的任何材料。
圖11係繪示本發明一穿透式X光管的輸出光通量，該穿透式X光管具有一50微米厚的鉭金屬靶材以及本發明的三個不同Kβ值且由銩製成的濾波材料，其中管電壓為90 kVp，管電流50是50微安培。在這些濾波材料安裝後對光譜進行量測。此三個濾波材料厚度分別是25微米(標號34)、50微米(標號35)及75微米(標號36)。相較不想要的Kβ光通量以及低能量光子的量，其中包括大部分從15到40 kev無法用以造影的劑量，以下表5說明過濾後有用的Kα的X光射線的量。
表5
當金屬銩濾波材料的厚度由25微米增加至75微米時，有用的Kα射線僅減少大約22%，相較於不想要的Kβ射線以及從15到40 kev的較低能量，分別大約減少了40%及大約43%。藉由本發明單一的濾波材料，可以達成減少低能量光子及高Kβ值的光子量想法，本發明將可對於病人所接受到的劑量提供明顯的改善。這裡所採用的材料厚度僅是作為說明的目的而已，非常明白的是，使用不同厚度的濾波材料可以產生不同的效果。任何有用的X光能量的減損可以藉增加管流而得到補償。在允許的範圍內，管電流的增加有其限制，會視照射在穿透式X光管的靶材上的焦點上的總能量。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1‧‧‧末端窗口陽極
2‧‧‧靶材金屬箔片
3、12‧‧‧陰極
4、10‧‧‧電子束路徑
5‧‧‧選擇性對焦機構
6‧‧‧電源供應器
7‧‧‧真空殼體
8‧‧‧X光
11‧‧‧側面窗口
13‧‧‧X光束
14‧‧‧陽極
17~36‧‧‧輸出光譜
圖1是根據本發明一穿透式X光管的示意圖，該穿透式X光管所產生X光經過過濾。
圖2是根據本發明一反射式X光管的示意圖，該反射式X光管所產生X光經過過濾。
圖3係繪示一穿透式X光管的輸出光譜，該穿透式X光管具有一金屬釓靶材並藉由鋁及銅過濾X光。
圖4係繪示一穿透式X光管的輸出光譜，該穿透式X光管具有一20微米厚的金屬釓靶材且無濾波材料。
圖5係繪示一穿透式X光管的輸出光譜，該穿透式X光管具有一金屬釓靶材且具有一金屬釤的濾波材料。
圖6係繪示一穿透式X光管的光譜，該穿透式X光管具有一厚的金屬鉭靶材並以傳統的低Z材料進行過濾。
圖7係繪示在無濾波材料時，一50微米厚的金屬鉭穿透式靶材與一100微米厚的金屬鉭靶材的光譜。
圖8係繪示一穿透式X光管的輸出光譜，該穿透式X光管具有一厚度100微米金屬鉭靶材且具有一厚度80微米的金屬鐿的濾波材料。
圖9係繪示一反射式X光管的輸出光譜，該反射式X光管係以標準的低Z值濾波材料進行過濾，並與加上80微米厚的金屬鐿濾波材料的光譜進行比較。
圖10係繪示一金屬鉬靶材的穿透式X光管經過濾後的輸出，該穿透式X光管具有一金屬鈮濾波材料。
圖11係繪示一穿透式X光管的在三個不同厚度且由銩金屬製成的濾波材料下的輸出光譜，該穿透式X光管具有一鉭金屬靶材。
1．．．末端窗口陽極
2．．．靶材金屬箔片
3．．．陰極
4．．．電子束路徑
5．．．選擇性對焦機構
6．．．電源供應器
7．．．真空殼體
8．．．X光

Claims (7)

  1. 一種穿透式X光管，包括：一靶材，包括至少一元素，該元素受激發後產生的X光包括Kα及Kβ的輻射能量，可照射一物體進行造影，其中該靶材的厚度介於5至500微米之間；以及一濾波材料，可被該X光所穿過，該濾波材料具有一k邊緣吸收能量，該k邊緣吸收能量高於該元素的Kα輻射能量，但低於該元素的Kβ輻射能量；其中該濾波材料的厚度至少為10微米且少於3毫米，其中該靶材與該濾波材料的組合是：該靶材為釔(Yttrium)，該濾波材料為銣(Rubidium)；該靶材為鈮(Niobium)，該濾波材料為釔(Yttrium)；該靶材為鉬(Molybdenum)，該濾波材料為鋯(Zirconium)；該靶材為釕(Ruthenium)，該濾波材料為鉬(Molybdenum)；該靶材為銠(Rhodium)，該濾波材料為鎝(Technetium)；該靶材為鈀(Palladium)，該濾波材料為銠(Ruthenium)；該靶材為銀(Silver)，該濾波材料為銠(Rhodium)；該靶材為錫(Tin)，該濾波材料為銦(Indium)；該靶材為銻(Antimony)，該濾波材料為鎘(Cadmium)；該靶材為碲(Tellurium)，該濾波材料為錫(Tin)；該靶材為鑭(Lanthanum)，該濾波材料為鈰(Cesium)；該靶材為釓(Gadolinium)，該濾波材料為釤(Samarium)或釹(Neodymium)； 該靶材為鋱(Terbium)，該濾波材料為銪(Europium)或釤(Samarium)；該靶材為鏑(Dysprosium)，該濾波材料為釓(Gadolinium)或釤(Samarium)；該靶材為鈥(Holmium)，該濾波材料為釓(Gadolinium)或鋱(Terbium)；該靶材為鉺(Erbium)，該濾波材料為鏑(Dysprosium)，鋱(Terbium)或釓(Gadolinium)；該靶材為銩(Thulium)，該濾波材料為鈥(Holmium)，鏑(Dysprosium)或鋱(Terbium)；該靶材為鐿(Ytterbium)，該濾波材料為鉺(Erbium)，鈥(Holmium)或鏑(Dysprosium)；該靶材為鎦(Lutetium)在空氣中的狀態，該濾波材料為銩(Thulium)，鉺(Erbium)，或鈥(Holmium)；該靶材為鉿(Hafnium)，該濾波材料為鐿(Ytterbium)，銩(Thulium)或鉺(Erbium)；該靶材為鉭(Tantalum)，該濾波材料為鎦(Lutetium)，鐿(Ytterbium)或銩(Thulium)；該靶材為鎢(Tungsten)，該濾波材料為鉿(Hafnium)，鎦(Lutetium)，鐿(Ytterbium)或銩(Thulium)；該靶材為錸(Rhenium)，該濾波材料為鉭(Tantalum)，鉿(Hafnium)或鎦(Lutetium)；該靶材為銥(Iridium)，該濾波材料為鎢(Tungsten)，鉭(Tantalum)或鉿(Halfnium)；該靶材為鉑(Platinum)，該濾波材料為錸(Rhenium)， 鎢(Tungsten)或鉭(Tantalum)；該靶材為金(Gold)，該濾波材料為銥(Iridium)，錸(Rhenium)或鎢(Tungsten)；或是該靶材為鈾(Uranium)，該濾波材料為釷(Thorium)。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的穿透式X光管，其中該靶材的厚度介於5至500微米之間。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的穿透式X光管，該穿透式X光管係用作一X光顯微鐿的的一X光光源。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的穿透式X光管，該穿透式X光管是用以獲得醫學造影的影像。
  5. 一種反射式X光管，包括：一靶材，包括至少一元素，該元素受激發後產生的X光包括Kα及Kβ的輻射能量，可照射一物體進行造影，其中該靶材的厚度介於5至500微米之間；以及一濾波材料，可被該X光所穿過，該濾波材料具有一k邊緣吸收能量，該k邊緣吸收能量高於該元素的Kα輻射能量，但低於該元素的Kβ輻射能量；其中該濾波材料的厚度至少為10微米且少於3毫米，其中該靶材與該濾波材料的組合是：該靶材為釔(Yttrium)，該濾波材料為銣(Rubidium)；該靶材為鈮(Niobium)，該濾波材料為釔(Yttrium)；該靶材為鉬(Molybdenum)，該濾波材料為鋯(Zirconium)；該靶材為釕(Ruthenium)，該濾波材料為鉬(Molybdenum)； 該靶材為銠(Rhodium)，該濾波材料為鎝(Technetium)；該靶材為鈀(Palladium)，該濾波材料為銠(Ruthenium)；該靶材為銀(Silver)，該濾波材料為銠(Rhodium)；該靶材為錫(Tin)，該濾波材料為銦(Indium)；該靶材為銻(Antimony)，該濾波材料為鎘(Cadmium)；該靶材為碲(Tellurium)，該濾波材料為錫(Tin)；該靶材為鑭(Lanthanum)，該濾波材料為鈰(Cesium)；該靶材為釓(Gadolinium)，該濾波材料為釤(Samarium)或釹(Neodymium)；該靶材為鋱(Terbium)，該濾波材料為銪(Europium)或釤(Samarium)；該靶材為鏑(Dysprosium)，該濾波材料為釓(Gadolinium)或釤(Samarium)；該靶材為鈥(Holmium)，該濾波材料為釓(Gadolinium)或鋱(Terbium)；該靶材為鉺(Erbium)，該濾波材料為鏑(Dysprosium)，鋱(Terbium)或釓(Gadolinium)；該靶材為銩(Thulium)，該濾波材料為鈥(Holmium)，鏑(Dysprosium)或鋱(Terbium)；該靶材為鐿(Ytterbium)，該濾波材料為鉺(Erbium)，鈥(Holmium)或鏑(Dysprosium)；該靶材為鎦(Lutetium)在空氣中的狀態，該濾波材料為銩(Thulium)，鉺(Erbium)，或鈥(Holmium)；該靶材為鉿(Hafnium)，該濾波材料為鐿(Ytterbium)，銩(Thulium)或鉺(Erbium)； 該靶材為鉭(Tantalum)，該濾波材料為鎦(Lutetium)，鐿(Ytterbium)或銩(Thulium)；該靶材為鎢(Tungsten)，該濾波材料為鉿(Hafnium)，鎦(Lutetium)，鐿(Ytterbium)或銩(Thulium)；該靶材為錸(Rhenium)，該濾波材料為鉭(Tantalum)，鉿(Hafnium)或鎦(Lutetium)；該靶材為銥(Iridium)，該濾波材料為鎢(Tungsten)，鉭(Tantalum)或鉿(Halfnium)；該靶材為鉑(Platinum)，該濾波材料為錸(Rhenium)，鎢(Tungsten)或鉭(Tantalum)；該靶材為金(Gold)，該濾波材料為銥(Iridium)，錸(Rhenium)或鎢(Tungsten)；或是該靶材為鈾(Uranium)，該濾波材料為釷(Thorium)。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的反射式X光管，該反射式X光管係用作一X光顯微鏡的的一X光光源。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的反射式X光管，該反射式X光管是用以獲得醫學造影的影像。
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