TWI629474B - Ｘ光光源以及ｘ光成像的方法 - Google Patents

Ｘ光光源以及ｘ光成像的方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI629474B
TWI629474B TW103118063A TW103118063A TWI629474B TW I629474 B TWI629474 B TW I629474B TW 103118063 A TW103118063 A TW 103118063A TW 103118063 A TW103118063 A TW 103118063A TW I629474 B TWI629474 B TW I629474B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
ray
anode target
electron beam
substrate
cathode
Prior art date
Application number
TW103118063A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201544807A (zh
Inventor
呂慧歆
王維新
郭俊麟
李世中
Original Assignee
財團法人工業技術研究院
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 財團法人工業技術研究院 filed Critical 財團法人工業技術研究院
Priority to TW103118063A priority Critical patent/TWI629474B/zh
Priority to US14/537,910 priority patent/US9812281B2/en
Publication of TW201544807A publication Critical patent/TW201544807A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI629474B publication Critical patent/TWI629474B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00—X-ray tubes
    • H01J35/02—Details
    • H01J35/16—Vessels; Containers; Shields associated therewith
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00—X-ray tubes
    • H01J35/24—Tubes wherein the point of impact of the cathode ray on the anode or anticathode is movable relative to the surface thereof
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K1/00—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
    • G21K1/02—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diaphragms, collimators
    • G21K1/04—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diaphragms, collimators using variable diaphragms, shutters, choppers
    • G21K1/043—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diaphragms, collimators using variable diaphragms, shutters, choppers changing time structure of beams by mechanical means, e.g. choppers, spinning filter wheels
    • 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
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2235/00—X-ray tubes
    • H01J2235/16—Vessels
    • H01J2235/165—Shielding arrangements
    • H01J2235/168—Shielding arrangements against charged particles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2235/00—X-ray tubes
    • H01J2235/18—Windows, e.g. for X-ray transmission
    • 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
    • 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
    • H01J35/08—Anodes; Anti cathodes
    • H01J35/10—Rotary anodes; Arrangements for rotating anodes; Cooling rotary anodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00—X-ray tubes
    • H01J35/02—Details
    • H01J35/16—Vessels; Containers; Shields associated therewith
    • H01J35/18—Windows

Landscapes

  • X-Ray Techniques (AREA)

Abstract

一種X光成像的方法，包括下列步驟。提供一X光光源，其中X光光源包括一殼體、一陰極以及一陽極標靶。殼體具有一端部窗口，陰極配置於殼體中，且陽極標靶配置於端部窗口旁。使陰極提供一電子束。部分電子束撞擊陽極標靶的至少部份區域後產生一X射束，且X射束經由端部窗口射出殼體。使X射束照射於一物體以產生一X光圖像資訊。利用一影像檢測器接收X光圖像資訊。此外，一種X光光源亦被提出。

Description

X光光源以及X光成像的方法
本揭露是有關於一種光源以及成像的方法，且特別是有關於一種X光光源以及X光成像的方法。
X射線(即X光)醫療影像是一種非侵入式檢查人體體內結構的方法，可快速得知受檢者的解剖學方面的資訊(如骨骼、臟器與軟組織的形狀結構)而可不必透過實際解剖或組織切片，藉此以作為醫學診斷的依據之一。以往的X射線影像使用頻率較高的能量範圍，對於骨骼與軟組織之間的辨識能力極佳，因此常用於骨骼照影。但由於軟組織的成分組成在身體各部位的差異並不大，因此軟組織之間的組成差異在骨骼造影的X射線能量範圍之影像差異不大而使得軟組織成像不易分辨，而難以作為醫學診斷軟組織的依據。然而，近年來在X射線影像數位化後，使用X射線對軟組織進行照影變為可行的技術，例如以X光光源作為相位對比成像系統光源的X光相位對比成像(phase contrast X-ray imaging,PCXI)技術可針對軟組織進行檢查。
一般而言，目前X光相位對比成像技術主要又可分為使用點光源的X光相位對比成像系統(in-line based PCXI)，以及使用光柵的相位對比成像系統(grating based PCXI)。然而由於使用光柵的相位對比成像系統存在劑量高、成像時間長、成像距離過長等等問題，較難達到臨床使用的標準。而使用點光源的X光相位對比成像系統由於其所使用的現有微焦斑光源是連續光源，且功率普遍為75瓦，其所形成的微焦斑(focal spot)約為50 m。相較於臨床乳房攝影所用的光源功率為1仟瓦(其所形成的微焦斑約為300m)或3仟瓦(其所形成的微焦斑約為100m)，使用現有微焦斑光源的X光相位對比成像系統所提供的功率不足供拍攝臨床樣本使用。
此外，由於X光相位對比成像系統多會使用磁鐵以聚焦電子束，將會使得電子束撞擊陽極標靶時產生X射束所伴隨的熱量更為集中。因此為避免陽極標靶會因此融燬，X光光源的功率亦會受到限制，故如何提昇X光光源功率，並降低陽極標靶因此融燬的風險，已成為此領域技術人士研發的重要課題之一。
本揭露的一實施例的X光光源適於提供一X射束，包括一殼體、一陽極標靶、一陰極以及一遮蔽單元。殼體具有一端部窗口，其中X射束經由端部窗口射出殼體。陽極標靶配置於端部窗口旁。陰極配置於殼體中，且適於提供一電子束，其中部分電 子束撞擊旋轉中的陽極標靶，以產生穿過端部窗口的X射束。遮蔽單元具有一開口，位於電子束的行進路徑上，且位於陰極與陽極標靶之間。遮蔽單元用以遮蔽另一部分電子束，其中所述撞擊陽極標靶的部分電子束經由遮蔽單元的開口穿透過遮蔽單元。
本揭露的一實施例的X光光源適於提供一X射束，包括一殼體、一陽極標靶以及一陰極。殼體具有一端部窗口，其中X射束經由端部窗口射出殼體。陽極標靶配置於端部窗口旁，其中陽極標靶具有多個X光產生區域。陰極配置於殼體中，且適於提供一電子束，其中部分電子束撞擊旋轉中的陽極標靶的X光產生區域，另一部分電子束撞擊旋轉中的陽極標靶的X光產生區域以外的區域。穿過端部窗口的X射束係經由部分電子束撞擊這些X光產生區域產生。
本揭露的一實施例的X光成像的方法包括下列步驟。提供一X光光源，其中X光光源包括一殼體、一陰極以及一陽極標靶。殼體具有一端部窗口，陰極配置於殼體中，且陽極標靶配置於端部窗口旁。使陰極提供一電子束。部分電子束撞擊旋轉中的陽極標靶的至少部份區域後產生一X射束，且X射束經由端部窗口射出殼體。使X射束照射於一物體以產生一X光圖像資訊。利用一影像檢測器接收X光圖像資訊。
為讓本揭露的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。
70‧‧‧X射束
100‧‧‧X光成像系統
110‧‧‧第一準直器
120‧‧‧支台
130‧‧‧第二準直器
140‧‧‧支架
150‧‧‧影像檢測器
200、400‧‧‧X光光源
210‧‧‧殼體
211‧‧‧端部窗口
220、420、620、720‧‧‧陽極標靶
230‧‧‧陰極
240‧‧‧遮蔽單元
241‧‧‧開口
421‧‧‧第一基材
422、622‧‧‧第二基材
622a‧‧‧撞擊區
622b‧‧‧鏤空區
723‧‧‧第三基材
XA‧‧‧X光產生區域
SS‧‧‧表面微結構
ES、ESa、ESb‧‧‧電子束
O‧‧‧物體
C‧‧‧中心軸
d‧‧‧焦斑
X‧‧‧軸向
θ‧‧‧垂直角度
θ1、θ2‧‧‧角度
L‧‧‧第二基材之尺寸
TA、TAt1、TAt2、TAt3、TAt4、OAt1、OAt2、OAt3、OAt4‧‧‧區 域
圖1是本揭露一實施例的一種X光成像系統的示意圖。
圖2是圖1的一種X光光源的示意圖。
圖3A是圖2的一種遮蔽單元的示意圖。
圖3B是圖2的X光光源的陽極標靶的正視示意圖。
圖3C是圖2的X光光源產生的X射束的示意圖。
圖3D是圖3C的X射束照射於物體上的示意圖。
圖4是圖1的另一種X光光源的示意圖。
圖5A是圖4的X光光源的一種陽極標靶的正視示意圖。
圖5B是圖5A的陽極標靶的局部區域的放大示意圖。
圖5C是圖5A的X光光源產生的X射束的示意圖。
圖6A是圖4的X光光源的另一種陽極標靶的正視示意圖。
圖6B是圖6A的陽極標靶的局部區域的放大示意圖。
圖7A是圖4的X光光源的又一種陽極標靶的正視示意圖。
圖7B是圖7A的陽極標靶的局部區域的放大示意圖。
圖7C是圖7A的X光光源產生的X射束的示意圖。
圖8是本揭露一實施例的一種X光成像的方法的流程圖。
圖1是本揭露一實施例的一種X光成像系統的示意圖。請參照圖1，本實施例的X光成像系統100包括一X光光源200、 一第一準直器110、一支台120、一第二準直器130、一支架140以及一影像檢測器150。舉例而言，在本實施例中，X光成像系統例如為X光相位對比成像系統。具體而言，如圖1所示，在本實施例中，X光光源200適於提供X光成像系統100一X射束70，且X光光源200配置於支台120的上端。支架140配置於支台120的下端，適於承載一物體O。第一準直器110位於支架140與X光光源200之間，用以調校經由X光光源200發射的X射束70，以使X射束70照射於物體O上。當X射束70經由X光光源200發射後，照射於物體O上，以產生一X光圖像資訊。第二準直器130位於物體O與影像檢測器150之間，用以調校X光圖像資訊，以使X光圖像資訊被影像檢測器150所接收。影像檢測器150則配置於支架140下方，並固定於支台120的下端，且X光圖像資訊經由第二準直器130傳遞至影像檢測器150並被接收。此外，在本實施例中，X光成像系統100由於使用X光光源200，且不使用光柵，因此可以使成像距離維持在70公分以內，而符合乳房攝影術(mammography)的成像距離的法規規定。此外，若物體O的成像吸收劑量可以在法規容許的範圍(<3mGy)以內，影像對比仍可達臨床診斷需求，成像距離則不以此為限。在其他實施方式，若要達劑量降低，在不影響影像品質前提下，第二準直器130可不使用。
圖2是圖1的一種X光光源的示意圖。更詳細而言，請參照圖2，本實施例的X光光源200包括一殼體210、一陽極標靶 220、一陰極230。殼體210具有一端部窗口211，其中X射束70經由端部窗口211射出殼體210。陽極標靶220配置於端部窗口211旁，且在本實施例中，陽極標靶220適於以一軸向X旋轉。陰極230配置於殼體210中，且適於提供一電子束ES，其中部分電子束ESa撞擊旋轉中的陽極標靶220，以產生穿過端部窗口211的X射束70。
在本實施例中，X光光源200更包括一遮蔽單元240，位於電子束ES的行進路徑上，且位於陰極230與陽極標靶220之間，用以使部分電子束ESa通過，並遮蔽另一部分電子束ESb。如此，將可使得陽極標靶220上的被撞擊面積縮小，使X光變成小光束的X射束70，以形成小的點光源，進而達成後續相位對比成像的效果，此外，亦可降低陽極標靶220會因為電子束ES撞擊陽極標靶220時熱量過於集中而融燬的風險。以下將搭配圖3A至圖3E，針對遮蔽單元240的結構進行進一步的解說。
圖3A是圖2的一種遮蔽單元的示意圖。圖3B是圖2的X光光源的陽極標靶的正視示意圖。圖3C是圖2的X光光源產生的X射束的示意圖。舉例而言，請參照圖3A與圖3B，在本實施例中，遮蔽單元240可為一擋門(shutter)，並具有一開口241(aperture)。更詳細而言，如圖3B所示，在本實施例中，遮蔽單元的中心軸C為電子束ES中心點並繞其旋轉，開口241將會使部分電子束ESa撞擊陽極靶220部分區域。在一些實施方式，遮蔽單元240也可不旋轉，在熱承載允許的情況下，以不動的方式縮小 電子束ES撞擊陽極靶的面積，此時，開口241可位於遮蔽單元240的任一位置，其中心與電子束ES中心對齊。
如此，如圖2、圖3B及圖3C所示，將可使得所述撞擊陽極標靶220的部分電子束ESa經由遮蔽單元240的開口241穿透過遮蔽單元240，並且撞擊陽極標靶220，由於陽極標靶220會不停的旋轉，因此穿透過遮蔽單元240的部分電子束ESa會撞擊陽極標靶220的不同區域，而可使得陽極標靶220上的被撞擊面積縮小，使X光變成小光束的X射束70，以形成小的點光源，進而達成後續相位對比的效果，此外，亦可降低陽極標靶220因為電子束ES撞擊陽極標靶220時熱量過於集中而融燬的風險。此外，在本實施例中，射出X光光源200的微焦斑形狀為方形，因此在本實施例中，遮蔽單元240的開口241設計亦為方形，但本揭露不以此為限。在其他的實施例中，遮蔽單元240的開口241亦可依實際需求設計為圓形或其他形狀。另外，為使部分電子束ESa可順利通過遮蔽單元240，在一實施例中，電子束ESa電位須與陰極230相同。
另一方面，由於只有部分電子束ESa可通過遮蔽單元240而撞擊旋轉中的陽極標靶220，因此X光光源200所提供的X射束70照射到物體O的面積亦會相對較小，以達成相位對比所需的縮光束之條件，故在本實施例中，X光成像系統100的成像方式將會配合陽極標靶220的旋轉速度以及遮蔽單元240的開口241的旋轉速度進行時序上的掃描。倘若，陽極標靶220的旋轉數度 過快，則成像方式將只須配合遮蔽單元240的旋轉速度。進一步說明，當陽極標靶220的轉速很快時，部分電子束(ESa)在陽極標靶上的撞擊軌跡會呈現弦波形狀，其上下震盪的範圍不超過原本為遮蔽電子束ES撞擊陽極標靶220的面積。以下將搭配圖3D進行進一步地解說。
圖3D是圖3C的X射束70照射於物體O上的示意圖。在本實施例中，X光成像系統100可對物體O進行掃描，且由於X射束70照射到物體O的面積相對較小，需要進行分區塊掃描才能形成一完整影像區。舉例而言，在本實施例中，X光成像系統100可依序在時間t1、t2、t3、t4時，分次使部分電子束ESa撞擊旋轉中的陽極標靶220的不同區域TAt1、TAt2、TAt3、TAt4，並使X射束70照射到物體O的不同區域，以對物體O的不同區域OAt1、OAt2、OAt3、OAt4以進行掃描，因此X光成像系統100可針對每次掃描的所需範圍進行設定。舉例而言，在本實施例中，遮蔽單元240的旋轉速率將以成像造影的曝光時間T為旋轉一圈之速度完成單次造影，以順時針或逆時針的方式執行整個成像區域OAt1~4的掃描。在另一實施例中，物體O的成像時間t是依據遮蔽單元240縮小電子束ES面積比例(即電子束ES面積/部分電子束ESa的面積)的倍數進行。
另一方面，在不改變電子束ES的流量(即單位面積的電子密度)下，由於電子撞擊陽極標靶220的數目變少，因此將可提高散熱的效能，但本發明不以此為限。在另一實施例中，亦可選 擇性地提高電子源ES之密度，藉此縮短造影面積，降低造影部位位移(例如：病人自主性或臟器活動造成的移動)的風險，此領域具通常知識者當可依實際需求來決定電子源ES的密度，在此就不予贅述。
如此一來，本實施例的X光成像系統100將可藉由X光光源200的部份電子束ESa撞擊旋轉中的陽極標靶220的不同區域，而可使得陽極標靶220上的被撞擊面積縮小，使X光變成小光束的X射束70，以形成小的點光源，進而達成後續相位對比的效果，此外，亦可降低陽極標靶220會因為電子束ES撞擊陽極標靶220時熱量過於集中而融燬的風險。因而在提昇X光光源200功率的情況下，本實施例的X光成像系統100及X光光源200仍可保持一定的可靠度，並可供拍攝臨床樣本使用。
此外，前述的實施例中，X光光源200雖以使用遮蔽單元240來達到使部分電子束ESa撞擊旋轉中的陽極標靶220的至少部份區域以縮小陽極標靶220上的被撞擊面積為例示，但本揭露並不以此為限。以下將搭配圖4至圖7B，針對X光光源200的可能變化作出進一步的說明。
圖4是圖1的另一種X光光源的示意圖。圖5A是圖4的X光光源的一種陽極標靶的正視示意圖。圖5B是圖5A的陽極標靶的局部區域TA的放大示意圖。圖5C是圖5A的X光光源產生的X射束的示意圖。請參照圖4至圖5C，在本實施例中，圖4的X光光源400與圖2的X光光源200類似，而差異如下所述。 具體而言，如圖4及圖5C所示，在本實施例中，X光光源400的陽極標靶420具有多個X光產生區域XA(422)，且X光光源400不包括遮蔽單元240或類似構件。因此，電子束ES自陰極230離開後會直接撞擊旋轉中的陽極標靶420的區域，其中部分電子束ESa撞擊陽極標靶420的X光產生區域XA，受到X光產生區域XA(422)的原子阻擋而將能量轉換，便產生X射束70，另一部分電子束ESb撞擊陽極標靶420的X光產生區域XA以外的區域，這部分的電子束ESb未被原子阻擋或者並進入未可發生X光之基材，因此並不會產生X射束70，且經由部分電子束ESa撞擊這些X光產生區域XA產生的X射束70會朝向端部窗口211射出。
更詳細而言，請繼續參照圖4至圖5B，在本實施例中，X光光源400的陽極標靶420包括一第一基材421以及一第二基材422。舉例而言，第一基材421所採用的材質為不能產生X光波段的材料，而第二基材422所採用的材質為能產生X光波段的材料，且第二基材422是以鑲嵌的方式形成於第一基材421上，以構成陽極標靶420。更具體而言，第二基材422位於第一基材421與陰極230之間，且覆蓋第一基材421的部份表面，以形成這些X光產生區域XA。請參照圖4、圖5B及圖5C，當電子束ES自離開陰極230而直接撞擊旋轉中的陽極標靶420的區域時，部分電子束ESa撞擊第二基材422，以產生穿過端部窗口211的X射束70。更詳細而言，如圖5C所示，所形成之焦斑d與第二基材之尺寸L的關係為d=Lsin θ，其中垂直角度θ表示陽極標靶420 的靶面與垂直方向之間的角度。一般而言，d小於等於50m時，可產生相位對比效果。此外，在本實施例中，對物體O的成像時間t則可為第一基材421面積加上第二基材422面積後，除以第二基材422面積之倍數，以使物體O成像可以得到足夠的影像對比度，亦即物體O的成像時間t會依據陽極標靶420縮小電子束ES之面積倍數進行。此外，在本實施例中，由於撞擊第一基材421的部分電子束ESb將不會產生X射束70，因此陽極標靶420因產生X射束70所伴隨的熱量將可有效被降低。此外，在本實施例中，第一基材421的材質亦可採用散熱基材，如此，將有助於陽極標靶420的散熱，進而可更降低陽極標靶420會因為電子束ES撞擊陽極標靶420時熱量過於集中而融燬的風險，而使得X光光源400可達到與X光光源200類似的優點及功效，在此就不予贅述。
圖6A是圖4的X光光源的另一種陽極標靶的正視示意圖。圖6B是圖6A的陽極標靶的局部區域的放大示意圖。請參照圖6A與圖6B，在本實施例中，圖6B的陽極標靶620與圖5B的陽極標靶420類似，而差異如下所述。具體而言，如圖6B所示，在本實施例中，陽極標靶620包括第二基材622，而不包括第一基材421，且第二基材622與第二基材422的材質相同。更詳細而言，在本實施例中，第二基材622更具有多個撞擊區622a與至少一鏤空區622b，其中這些撞擊區622a用以形成這些X光產生區域XA，以使部分電子束ESa在撞擊第二基材622的這些撞擊區622a後，產生穿過端部窗口211的X射束70。換言之，在本實施例中，陽 極標靶620將可產生的X光波段的材料(即第二基材622)以鏤空的方式形成於陽極標靶620上。如此，亦將有助於縮小陽極標靶620上產生X射束70的面積，使X光變成小光束的X射束70，以形成小的點光源，進而達成後續相位對比的效果，此外，亦可進而降低陽極標靶620會因為電子束ES撞擊陽極標靶620時熱量過於集中而融燬的風險。當陽極標靶620被用以作為X光光源400的陽極標靶時，亦可使得X光光源400可達到與X光光源200類似的優點及功效，在此就不予贅述。
圖7A是圖4的X光光源的又一種陽極標靶的正視示意圖。圖7B是圖7A的陽極標靶的局部區域的放大示意圖。圖7C是圖7A的X光光源產生的X射束的示意圖。請參照圖7A與圖7B，在本實施例中，陽極標靶720包括一第三基材723。具體而言，第三基材723位於陽極標靶720與陰極230之間，且其具有多個表面微結構SS。更詳細而言，部分電子束ESa入射至位於X光產生區域XA上的部分表面微結構SS的入射角度θ1不同於另一部份電子束ESb入射至位於X光產生區域XA以外的部分表面微結構SS的入射角度θ2。進一步而言，如圖7C所示，在本實施例中，可針對入射角度θ1、θ2進行設計，而使得僅有X光產生區域XA所產生的X射束70可穿過端部窗口211，其他區域所產生的X射束則無法經由端部窗口211射出。換言之，穿過端部窗口211的X射束70係經由入射至位於這些X光產生區域XA上的部分這些表面微結構SS的部分電子束ESa所產生。如此一來，將 可縮小X光光源200所形成的微焦斑面積，並可供拍攝臨床樣本使用。
圖8是本揭露一實施例的一種X光成像的方法的流程圖。請參照圖8，在本實施例中，X光成像的方法例如可利用圖1的X光成像系統100來執行，且本實施例的X光成像的方法例如為X光相位對比成像的方法，但本揭露不以此為限。以下並搭配X光成像系統100中的各構件以對本實施例的X光成像的方法的詳細步驟進行進一步的描述。
首先，執行步驟S810，提供一X光光源，在本實施例中，X光光源可為圖2的X光光源200或圖4的X光光源400。接著，執行步驟S820，使陰極230提供一電子束ES，部分電子束ESa撞擊旋轉中的陽極標靶220(或陽極標靶420、620、720)的至少部份區域後產生一X射束70，且X射束70經由端部窗口211射出殼體210。具體而言，當X光光源為圖2的X光光源200時，使所述部分電子束ESa產生X射束70的方法為使遮蔽單元240遮蔽另一部分電子束ESb，且電子束ES中的部分電子束ESa經由遮蔽單元240的一開口241穿透過遮蔽單元240(如圖3C所示)來撞擊旋轉中的陽極標靶220。
另一方面，當X光光源為圖4的X光光源400時，使所述部分電子束ESa產生X射束70的方法為使電子束ES撞擊旋轉中的陽極標靶420(或陽極標靶620、720)，部分電子束ESa會撞擊到陽極標靶420(或陽極標靶620、720)的多個X光產生區域XA， 另一部分電子束ESb撞擊陽極標靶420(或陽極標靶620、720)的這些X光產生區域XA以外的區域，其中穿過端部窗口211的X射束70係經由部分電子束ESa撞擊這些X光產生區域XA產生。更詳細而言，在本實施例中，X光產生區域XA例如可採用圖5B、圖6B或圖7B所示的陽極標靶420、620或720的結構設計來形成。
接著，執行步驟S830，使X射束70照射於一物體O以產生一X光圖像資訊。之後，執行步驟S840，利用一影像檢測器150接收X光圖像資訊。如此一來，本實施例的X光成像的方法將可藉由X光成像系統100的X光光源200(或X光光源400)的部份電子束ESa撞擊陽極標靶220(或陽極標靶420、620、720)的X光產生區域XA，而可使得陽極標靶220上的被撞擊面積縮小，使X光變成小光束的X射束70，以形成小的點光源，進而達成後續相位對比的效果，此外，亦可降低陽極標靶220(或陽極標靶420、620、720)會因為電子束ES撞擊陽極標靶220(或陽極標靶420、620、720)時熱量過於集中而融燬的風險。因而在提昇X光光源200(或X光光源400)功率的情況下，本實施例的X光成像系統100及X光光源200(或X光光源400)仍可保持一定的可靠度，並可供拍攝臨床樣本使用。
本實施例的X光成像的方法的其他執行細節已在前述X光成像系統100的實施例中詳述，相關細節請參考上述段落，在此不再重述。
綜上所述，本揭露的X光成像系統與X光成像的方法將 可藉由X光光源的部份電子束撞擊陽極標靶的不同區域，而可使得陽極標靶上的被撞擊面積縮小，使X光變成小光束的X射束，以形成小的點光源，進而達成後續相位對比的效果，此外，亦可降低陽極標靶會因為電子束撞擊陽極標靶時熱量過於集中而融燬的風險。因而在提昇X光光源功率的情況下，本實施例的X光成像系統及X光光源仍可保持一定的可靠度，並可供拍攝臨床樣本使用。
雖然本揭露已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本揭露的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

Claims (19)

  1. 一種X光光源，適於提供一X射束，包括：一殼體，其中該殼體具有一端部窗口，且該X射束經由該端部窗口射出該殼體；一陽極標靶，配置於該端部窗口旁，且適於以一軸向旋轉；一陰極，配置於該殼體中，且適於提供一電子束，其中部分該電子束撞擊旋轉中的該陽極標靶，以產生穿過該端部窗口的該X射束；以及一遮蔽單元，具有一開口，位於該電子束的行進路徑上，且位於該陰極與該陽極標靶之間，以遮蔽另一部分電子束，該遮蔽單元位於該陰極至該陽極標靶的一直線型連線上，其中所述撞擊該陽極標靶的部分該電子束經由該遮蔽單元的該開口穿透該遮蔽單元。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的X光光源，其中該遮蔽單元的該開口相對於該陽極標靶旋轉，且該開口適於繞該遮蔽單元的一中心軸旋轉。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的X光光源，其中該中心軸係為該電子束之中心點。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的X光光源，其中該遮蔽單元之該開口中心對齊該電子束中心。
  5. 一種X光光源，適於提供一X射束，包括：一殼體，其中該殼體具有一端部窗口，其中該X射束經由該 端部窗口射出該殼體；一陽極標靶，配置於該端部窗口旁，且適於以一軸向旋轉，其中該陽極標靶具有多個X光產生區域；以及一陰極，配置於該殼體中，且適於提供一電子束，其中部分該電子束撞擊旋轉中的該陽極標靶的該些X光產生區域，以產生該X射束，另一部分電子束撞擊該陽極標靶的該些X光產生區域以外的區域，且經由部分該電子束撞擊該些X光產生區域產生的該X射束會朝向該端部窗口射出，其中該些X光產生區域在該陽極標靶上的排列軌跡呈現弦波形狀。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的X光光源，其中該陽極標靶包括：一第一基材；以及一第二基材，位於該第一基材與該陰極之間，且覆蓋該第一基材的部份表面，以形成該些X光產生區域，其中部分該電子束撞擊該第二基材，以產生穿過該端部窗口的該X射束。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的X光光源，其中該第一基材為散熱基材。
  8. 如申請專利範圍第6項所述的X光光源，其中該第一基材的材質為不能產生X光波段的材料，且該第二基材採用的材質為能產生X光波段的材料。
  9. 如申請專利範圍第5項所述的X光光源，其中該陽極標靶包括： 一第二基材，位於該陽極標靶與該陰極之間，其中該第二基材具有多個撞擊區與至少一鏤空區，其中該些撞擊區形成該些X光產生區域，且該第二基材採用的材質為能產生X光波段的材料。
  10. 如申請專利範圍第5項所述的X光光源，其中該陽極標靶包括：一基材，位於該陽極標靶與該陰極之間，其中該基材具有多個表面微結構，該電子束入射至位於該些X光產生區域上的部分該些表面微結構的入射角度不同於該電子束入射至位於該些X光產生區域以外的部分該些表面微結構的入射角度，且穿過該端部窗口的該X射束係經由入射至位於該些X光產生區域上的部分該些表面微結構的部分該電子束所產生。
  11. 一種X光成像的方法，包括：提供一X光光源，其中該X光光源包括一殼體、一陰極以及一陽極標靶，該殼體具有一端部窗口，該陰極配置於該殼體中，且該陽極標靶配置於該端部窗口旁；使該陰極提供一電子束，部分該電子束撞擊旋轉中的該陽極標靶的至少部份區域後產生一X射束，且該X射束經由該端部窗口射出該殼體；使該X射束照射於一物體以產生一X光圖像資訊；以及利用一影像檢測器接收該X光圖像資訊，其中該X光光源更包括一遮蔽單元，位於該電子束的行進路徑上，且使所述部分該電子束產生該X射束的方法，包括： 使該遮蔽單元遮蔽另一部分電子束，且該電子束中的所述部分電子束經由該遮蔽單元的一開口穿透過該遮蔽單元來撞擊旋轉中的該陽極標靶，其中該遮蔽單元位於該陰極至該陽極標靶的一直線型連線上。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的X光成像的方法，其中該遮蔽單元的該開口相對於該陽極標靶旋轉，且該遮蔽單元的該開口適於繞該遮蔽單元的一中心軸旋轉。
  13. 如申請專利範圍第11項所述的X光成像的方法，其中該遮蔽單元的一旋轉速率會以成像造影的曝光時間為旋轉一圈的速度完成單次造影。
  14. 如申請專利範圍第11項所述的X光成像的方法，其中該物體的成像時間會依據該遮蔽單元縮小該電子束面積比例的倍數進行。
  15. 如申請專利範圍第11項所述的X光成像的方法，其中使所述部分該電子束產生該X射束的方法，包括：使部分該電子束撞擊該陽極標靶的多個X光產生區域，另一部分電子束撞擊該陽極標靶的該些X光產生區域以外的區域，其中穿過該端部窗口的該X射束係經由部分該電子束撞擊該些X光產生區域產生。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的X光成像的方法，其中該陽極標靶包括一第一基材以及位於該第一基材與該陰極之間的一第二基材，該第二基材覆蓋該第一基材的部份表面，以形成該些X 光產生區域，且部分該電子束撞擊該第二基材，以產生穿過該端部窗口的該X射束。
  17. 如申請專利範圍第15項所述的X光成像的方法，其中該陽極標靶包括位於該陽極標靶與該陰極之間的一第二基材，該第二基材具有多個撞擊區與至少一鏤空區，且該些撞擊區形成該些X光產生區域，以使部分該電子束在撞擊該第二基材的該些撞擊區後，產生穿過該端部窗口的該X射束。
  18. 如申請專利範圍第15項所述的X光成像的方法，其中該陽極標靶包括位於該陽極標靶與該陰極之間的一第三基材，其中該第三基材具有多個表面微結構，該電子束入射至位於該些X光產生區域上的部分該些表面微結構的入射角度不同於該電子束入射至位於該些X光產生區域以外的部分該些表面微結構的入射角度，且穿過該端部窗口的該X射束係經由入射至位於該些X光產生區域上的部分該些表面微結構的部分該電子束所產生。
  19. 如申請專利範圍第15項所述的X光成像的方法，其中該物體的成像時間會依據該陽極標靶縮小該電子束之面積倍數進行。
TW103118063A 2014-05-23 2014-05-23 Ｘ光光源以及ｘ光成像的方法 TWI629474B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW103118063A TWI629474B (zh) 2014-05-23 2014-05-23 Ｘ光光源以及ｘ光成像的方法
US14/537,910 US9812281B2 (en) 2014-05-23 2014-11-11 X-ray source and X-ray imaging method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW103118063A TWI629474B (zh) 2014-05-23 2014-05-23 Ｘ光光源以及ｘ光成像的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201544807A TW201544807A (zh) 2015-12-01
TWI629474B true TWI629474B (zh) 2018-07-11

Family

ID=54556562

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW103118063A TWI629474B (zh) 2014-05-23 2014-05-23 Ｘ光光源以及ｘ光成像的方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9812281B2 (zh)
TW (1) TWI629474B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230243762A1 (en) * 2022-01-28 2023-08-03 National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc Multi-material patterned anode systems

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1992141B (zh) * 2000-10-06 2013-10-16 北卡罗来纳-查佩尔山大学 X-射线发生装置以及产生x-射线的方法

Family Cites Families (60)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3610984A (en) * 1967-12-28 1971-10-05 Tokyo Shibaura Electric Co Rotating-anode x-ray tube with multiple focal areas
JPS57106031A (en) 1980-12-23 1982-07-01 Toshiba Corp Transferring device for fine pattern
DE3532822A1 (de) * 1985-09-13 1987-03-26 Siemens Ag Stereoroentgenroehre
FR2617332B1 (fr) * 1987-06-26 1995-06-23 Thomson Cgr Tube radiogene a faible rayonnement extra-focal
US5511105A (en) * 1993-07-12 1996-04-23 Siemens Aktiengesellschaft X-ray tube with multiple differently sized focal spots and method for operating same
DE19509516C1 (de) 1995-03-20 1996-09-26 Medixtec Gmbh Medizinische Ger Mikrofokus-Röntgeneinrichtung
US5907592A (en) * 1995-10-31 1999-05-25 Levinson; Reuven Axially incremented projection data for spiral CT
ATE422285T1 (de) * 1996-12-24 2009-02-15 Xrt Ltd Phasenbestimmung in einem phasenabbildungsverfahren
US5757885A (en) * 1997-04-18 1998-05-26 Siemens Medical Systems, Inc. Rotary target driven by cooling fluid flow for medical linac and intense beam linac
FR2764731A1 (fr) 1997-06-13 1998-12-18 Commissariat Energie Atomique Tube a rayons x comportant une source d'electrons a micropointes et des moyens de focalisations magnetique
US6215852B1 (en) * 1998-12-10 2001-04-10 General Electric Company Thermal energy storage and transfer assembly
US6263046B1 (en) * 1999-08-04 2001-07-17 General Electric Company Heat pipe assisted cooling of x-ray windows in x-ray tubes
US6487274B2 (en) * 2001-01-29 2002-11-26 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. X-ray target assembly and radiation therapy systems and methods
US6594341B1 (en) * 2001-08-30 2003-07-15 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Liquid-free x-ray insert window
US6560315B1 (en) * 2002-05-10 2003-05-06 Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc Thin rotating plate target for X-ray tube
US7120222B2 (en) * 2003-06-05 2006-10-10 General Electric Company CT imaging system with multiple peak x-ray source
DE602004027634D1 (de) * 2003-07-30 2010-07-22 Koninkl Philips Electronics Nv Röntgenröhre mit geformter anode
JP3909048B2 (ja) * 2003-09-05 2007-04-25 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ｃｔ装置およびｘ線管
US6983035B2 (en) * 2003-09-24 2006-01-03 Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc Extended multi-spot computed tomography x-ray source
US7869862B2 (en) * 2003-10-15 2011-01-11 Varian Medical Systems, Inc. Systems and methods for functional imaging using contrast-enhanced multiple-energy computed tomography
US7649981B2 (en) * 2003-10-15 2010-01-19 Varian Medical Systems, Inc. Multi-energy x-ray source
US7065179B2 (en) * 2003-11-07 2006-06-20 General Electric Company Multiple target anode assembly and system of operation
SE528366C2 (sv) 2004-02-13 2006-10-31 Sectra Mamea Ab Metod och anordning avseende röntgenbildtagning
US7551722B2 (en) 2004-04-08 2009-06-23 Japan Science And Technology Agency X-ray target and apparatuses using the same
DE102005034687B3 (de) * 2005-07-25 2007-01-04 Siemens Ag Drehkolbenstrahler
ATE473685T1 (de) * 2005-12-27 2010-07-15 Siemens Ag Fokus-detektor-anordnung zur erzeugung von phasenkontrast-röntgenaufnahmen und verfahren hierzu
US7317785B1 (en) * 2006-12-11 2008-01-08 General Electric Company System and method for X-ray spot control
CN101438373B (zh) * 2006-05-05 2010-06-16 皇家飞利浦电子股份有限公司 用于x射线管的阳极板及其制造方法
US7483518B2 (en) * 2006-09-12 2009-01-27 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Apparatus and method for rapidly switching the energy spectrum of diagnostic X-ray beams
US7949102B2 (en) * 2006-11-10 2011-05-24 Koninklijke Philips Electronics N.V. Multiple focal spot X-ray tube with multiple electron beam manipulating units
US7852979B2 (en) * 2007-04-05 2010-12-14 General Electric Company Dual-focus X-ray tube for resolution enhancement and energy sensitive CT
US8116432B2 (en) * 2007-04-20 2012-02-14 General Electric Company X-ray tube target brazed emission layer
EP2160750B1 (en) * 2007-06-21 2012-02-29 Philips Intellectual Property & Standards GmbH Fast dose modulation using z-deflection in a rotating anode or rotating frame tube
JP2010536134A (ja) * 2007-08-08 2010-11-25 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 材料をｘ線源のアノードの表面に適用するための方法及び装置、並びに、アノード及びｘ線源
CN101779267A (zh) * 2007-08-16 2010-07-14 皇家飞利浦电子股份有限公司 用于旋转阳极型高功率x射线管构造的阳极盘结构的混合设计
US7643614B2 (en) * 2007-09-25 2010-01-05 General Electric Company Method and apparatus for increasing heat radiation from an x-ray tube target shaft
US7720200B2 (en) * 2007-10-02 2010-05-18 General Electric Company Apparatus for x-ray generation and method of making same
US7693256B2 (en) 2008-03-19 2010-04-06 C-Rad Innovation Ab Phase-contrast X-ray imaging
US7869572B2 (en) * 2008-05-07 2011-01-11 General Electric Company Apparatus for reducing kV-dependent artifacts in an imaging system and method of making same
US7796737B2 (en) * 2008-05-07 2010-09-14 General Electric Company Apparatus for reducing KV-dependent artifacts in an imaging system and method of making same
JP5647607B2 (ja) * 2008-08-14 2015-01-07 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ マルチセグメント陽極ターゲットを備えた回転陽極を有するｘ線管、及びそれを有するｘ線スキャナシステム
US7869571B2 (en) * 2008-09-17 2011-01-11 General Electric Company Methods and apparatus for x-ray imaging with focal spot deflection
US7869574B2 (en) * 2008-12-03 2011-01-11 General Electric Company Braze assembly with beryllium diffusion barrier and method of making same
EP2380183B1 (en) * 2008-12-17 2012-08-15 Koninklijke Philips Electronics N.V. Attachment of a high-z focal track layer to a carbon-carbon composite substrate serving as a rotary anode target
US8121259B2 (en) * 2009-12-03 2012-02-21 General Electric Company Thermal energy storage and transfer assembly and method of making same
JP2012115576A (ja) 2010-12-02 2012-06-21 Fujifilm Corp 放射線画像検出装置、放射線撮影装置、放射線撮影システム
US8483361B2 (en) * 2010-12-22 2013-07-09 General Electric Company Anode target for an x-ray tube and method for controlling the x-ray tube
WO2012168832A1 (en) * 2011-06-06 2012-12-13 Koninklijke Philips Electronics N.V. Multiple focal spot x-ray radiation filtering
CN103430630B (zh) * 2011-06-28 2016-01-20 株式会社东芝 X射线管球以及x射线ct装置
US20140126698A1 (en) * 2011-06-30 2014-05-08 Koninklijke Philips N.V. Generation of multiple energy x-ray radiation
RU2620892C2 (ru) 2011-07-04 2017-05-30 Конинклейке Филипс Н.В. Устройство формирования изображений методом фазового контраста
KR20130073727A (ko) * 2011-12-23 2013-07-03 삼성전자주식회사 복수개의 엑스레이의 초점을 획득하기 위한 방법 및 장치
CN102595753B (zh) * 2012-01-06 2015-05-13 同方威视技术股份有限公司 辐射器件安装箱以及x射线发生器
CN102595754B (zh) * 2012-01-06 2015-05-13 同方威视技术股份有限公司 辐射器件安装箱、油冷循环系统以及x射线发生器
US9099279B2 (en) * 2012-04-26 2015-08-04 American Science And Engineering, Inc. X-ray tube with rotating anode aperture
US20140177794A1 (en) * 2012-12-24 2014-06-26 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University System and method for focal spot deflection
JP6207246B2 (ja) * 2013-06-14 2017-10-04 キヤノン株式会社 透過型ターゲットおよび該透過型ターゲットを備える放射線発生管、放射線発生装置、及び、放射線撮影装置
US20150092924A1 (en) * 2013-09-04 2015-04-02 Wenbing Yun Structured targets for x-ray generation
US9390881B2 (en) * 2013-09-19 2016-07-12 Sigray, Inc. X-ray sources using linear accumulation
US9543109B2 (en) * 2013-09-19 2017-01-10 Sigray, Inc. X-ray sources using linear accumulation

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1992141B (zh) * 2000-10-06 2013-10-16 北卡罗来纳-查佩尔山大学 X-射线发生装置以及产生x-射线的方法

Also Published As

Publication number Publication date
US9812281B2 (en) 2017-11-07
US20150340190A1 (en) 2015-11-26
TW201544807A (zh) 2015-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8031834B2 (en) Tomosynthesis apparatus and method to operate a tomosynthesis apparatus
JP5094707B2 (ja) 陽子線治療を施すと同時に広視野のビームズアイビュー（ｂｅｖ）によるｘ線画像を撮影するシステム
JP4562916B2 (ja) Ｘ線走査方法と装置
JP6277204B2 (ja) 多重ｘ線ビーム管
US7949102B2 (en) Multiple focal spot X-ray tube with multiple electron beam manipulating units
JP2017189653A (ja) 単色ｘ線装置
KR20090079986A (ko) 멀티 방사선 발생 장치를 이용한 방사선 촬영 제어 장치
US8848867B2 (en) Method and apparatus for adaptive exposure in x-ray systems
US7206373B2 (en) Computed tomography gantry
CN113597285A (zh) 用于层析摄影合成、荧光镜检查和立体定向成像的紧凑型x射线设备、系统和方法
CN109758682B (zh) 一种放射治疗中的原位ct装置
RU2018114108A (ru) Киловольтная лучевая терапия
JP2005237730A (ja) 卓上型放射光治療診断装置およびその使用方法
TWI629474B (zh) Ｘ光光源以及ｘ光成像的方法
KR20070005036A (ko) 2차원 참조검출기 및 참조 검출기용 콜리메이터를 포함하는고해상도 콘빔 엑스선 단층 촬영 장치
KR102116666B1 (ko) 방사선 세기 변조장치 및 이를 포함하는 디지털 단층 영상 합성 시스템
JP4584554B2 (ja) 単色ｘ線を用いて被検体のｘ線画像を作成する装置および方法
JP2009195467A (ja) 粒子線治療シミュレータ装置
CN108578913A (zh) 一种x射线靶组件及放疗设备
WO2008136749A1 (en) Arrangement for generation of x-ray radiation having a large real focus and a virtual focus adjusted according to requirements
JP4326250B2 (ja) 量子エネルギー効率の高い端窓ｘ線管
CN210009041U (zh) 一种本地二次荧光辐射x球管
RU17378U1 (ru) Рентгеновская трубка
KR20130073727A (ko) 복수개의 엑스레이의 초점을 획득하기 위한 방법 및 장치
Cao et al. Respiratory-gated micro-CT using a carbon nanotube based micro-focus field emission X-ray source