用于生成X射线的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于生成X射线的装置。其被描述为利用电源(30)产生(210)电压。X射线源(20)的阴极(22)相对于X射线源的阳极(24)被定位(220)。电子从阴极发射(230)。从阴极发射的电子以对应于电压的能量与阳极相互作用(240)。从阳极生成(250)X射线，其中，电子与阳极相互作用以生成X射线。X射线源被控制(260)，使得多个第一X射线脉冲被生成，每个第一X射线脉冲具有第一X射线通量，其中，第一X射线脉冲在时间上彼此分离。X射线源被控制(270)，使得至少一个第二X射线脉冲被生成，所述至少一个第二X射线脉冲具有实质上小于第一X射线通量的第二X射线通量，其中，至少一个第二X射线通量在时间上在第一X射线脉冲的连续脉冲之间被生成。

A device for generating X-rays.

The present invention relates to a device for generating X-ray. It is described as using a power supply (30) to generate (210) voltage. The cathode (22) of the X-ray source (20) is positioned (220) relative to the anode (24) of the X-ray source. Electrons are emitted from the cathode (230). Electrons emitted from the cathode interact with the anode with energy corresponding to the voltage (240). X-rays are generated from the anode, where electrons interact with the anode to produce X-rays. The X-ray source is controlled (260) so that multiple first X-ray pulses are generated. Each first X-ray pulse has a first X-ray flux, in which the first X-ray pulses are separated from each other in time. The X-ray source is controlled (270) so that at least one second X-ray pulse is generated, and the at least one second X-ray pulse has a second X-ray flux substantially less than the first X-ray flux, in which at least one second X-ray flux is generated between successive pulses of the first X-ray pulse in time.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生成X射线的装置
本专利技术涉及一种用于生成X射线的装置、一种用于对对象进行成像的系统、一种用于生成X射线的方法、一种用于对对象进行成像的方法、以及一种计算机程序单元和计算机可读介质。
技术介绍
本专利技术的总体背景是X射线管技术的领域，并且具体地是用于计算机X射线断层摄影的X射线管技术的领域。在用于获得谱图像数据的双层探测(DL)中，这样的谱成像受到被称为噪声引起的偏差的效应的影响。为了根据DL探测获得谱信息(诸如，VNC或碘图)，来自两个探测器通道的数据必须经历(非线性)材料分离过程。过程倾于生成针对嘈杂输入数据的偏差。偏差对图像的质量具有显着的负面影响，并且变为针对量化的问题。
技术实现思路
具有用于生成X射线的改进的装置和使用这种装置的用于对对象成像的改进的系统将是有利的。本专利技术的目标利用独立权利要求的主题解决，其中，其他实施例被包含在从属权利要求中。应当注意，本专利技术的以下描述的方面和范例也适用于用于生成X射线的装置、用于对对象进行成像的系统、用于生成X射线的方法、用于对对象进行成像的方法以及计算机程序单元和计算机可读介质。根据第一方面，提供一种用于生成X射线的装置，包括：-X射线源；-电源；以及-处理单元。电源被配置为产生电压。X射线源包括阴极和阳极，其中，阴极相对于阳极被定位。阴极和阳极是可操作的，使得从阴极发射的电子以对应于电压的能量与阳极相互作用，并且其中，电子与阳极相互作用以生成X射线。处理单元被配置为控制X射线源，使得多个第一X射线脉冲被生成，每个第一X射线脉冲具有第一X射线通量，其中，第一X射线脉冲在时间上彼此分离。处理单元还被配置为控制X射线源，使得至少一个第二X射线脉冲被生成，所述至少一个第二X射线脉冲具有实质上小于第一X射线通量的第二X射线通量。多个第一X射线脉冲中的X射线的能量谱与至少一个第二X射线脉冲中的X射线的能量谱实质上相同。处理单元被配置为使得至少一个第二X射线脉冲在时间上在第一X射线脉冲的两个连续脉冲之间被生成。以这种方式，装置产生两种类型的脉冲，第一高通量脉冲和连续的较长脉冲之间的一个或多个第二低通量脉冲，其中，具有较高通量的脉冲具有更大的总能量并且因此比较低通量的脉冲具有更多数量的X射线(即X射线光子)。以这种方式，具有高能量的较高通量的脉冲能够用于提供对象的谱能量数据，例如利用双层探测器，其中，探测器的一部分探测低能量处的X射线并且探测器的另一部分探测高能量处的X射线。充其量，对于这样的双层探测器，探测器的每个部分将探测到达探测器的X射线总数量的一半，而在实践中，一个探测器将比另一个具有每个像素的更高的信号计数。这种探测器受到电子噪声的影响，并且由于散粒噪声，信噪比随着探测到的计数的平方根缩放。除了导致噪声谱数据的这种嘈杂信号的固有问题之外，嘈杂输入数据还引起谱数据分析中的特定问题，诸如噪声引起的偏差。因此，通过在探测器围绕对象成角度地移动的情况下进行稀疏角度采样，通过增加用于具体脉冲的通量，仅那些脉冲能够用于谱处理，因为存在与那些脉冲相关联的增加的信噪比。然而，同时，高通量脉冲和低通量脉冲能够以常规方式使用，其中，探测器将每个像素的低能量和高能量X射线生成的计数加在一起来获得谱集成信号，以便从所有可用脉冲获得对象的高分辨率图像。因为信号现在是未进行谱分辨的(例如，来自探测器的两半的信号被组合)，因此存在增加的每个像素的总信号并因此存在增加的信噪比，并且这能够用于提供高分辨率非谱图像数据。此外，以与形成非谱数据的高通量脉冲相同的取向为对象采集谱数据(换言之，存在用于具体图像的绝对图像配准)，并且所采集的谱数据能够用于改进或扩充非谱数据，非谱数据能够用于改进或扩充谱数据。以另一种方式，装置提供具有用于非谱目的的完全采样的用于谱目的的混合稀疏采样。在范例中，处理单元被配置为控制多个第一X射线脉冲的脉冲持续时间，并且被配置为控制至少一个第二X射线脉冲的脉冲持续时间。换言之，控制第一X射线脉冲中的每个的脉冲持续时间，以便提供高X射线通量，其中，每个脉冲能够具有相同的脉冲持续时间，并且控制第二X射线脉冲的第二X射线脉冲中的或每个的脉冲持续时间来提供低X射线通量，其中，每个脉冲能够具有相同的脉冲持续时间。这提供了提供具有不同通量的脉冲的有效方式，因为快速改变电流能够是困难的。在范例中，多个第一X射线脉冲中的X射线的能量谱与至少一个第二X射线脉冲中的X射线的能量谱实质上相同。第一X射线通量与第二X射线通量的比率实质上等于多个第一X射线脉冲中的每个脉冲的脉冲持续时间与至少一个第二X射线脉冲的脉冲持续时间的比率。换言之，用于每个脉冲的每单位时间的通量是相同的。以这种方式，通过第一和第二脉冲的相应脉冲持续时间的控制来控制X射线通量，其中，第一脉冲具有实质上比第二脉冲长的持续时间。以这种方式，装置产生两种类型的脉冲，第一长脉冲和连续的较长脉冲之间的较短的持续时间的一个或多个第二较短脉冲，其中，具有较长持续时间的脉冲具有更大的总能量并且因此比较短脉冲具有更大数量的X射线。以这种方式，具有高能量的较长脉冲能够用于提供对象的谱能量数据，例如利用双层探测器，其中，所述探测器的部分探测低能量处的X射线，并且所述探测器的另一部分探测高能量处的X射线。然而，同时，能够以常规方式使用较长脉冲和较短脉冲，其中，探测器将每个像素的低和高能量X射线相加在一起，以获得谱集成信号，以便获得来自所有可用脉冲的对象的高分辨率图像。这提供了一种简单的系统，其中，对于高和低通量脉冲两者，X射线源以相同的方式驱动，但不同的通量由脉冲持续时间控制，从而提供一种简单有效的手段来按要求改变通量。在范例中，X射线源包括开关，其被配置为抑制阴极和阳极之间的电子的相互作用。处理单元被配置为通过控制开关来控制X射线源。换言之，能够耦合到电源或耦合到另一模块的开关由处理单元控制，以周期性地允许从阴极发射的电子与阳极相互作用从而生成不同持续时间的脉冲。在范例中，开关具有大约1μs的上升时间。以这种方式，能够在高通量脉冲之间生成多个低通量脉冲，使得能够当所述装置用于关于对象旋转时生成非常高的角分辨率，因为可实现短的曝光时间，并且用于总扫描时间的最小化。根据第二方面，提供一种用于对对象进行成像的系统，包括：-X射线源；-电源；以及-处理单元。电源被配置为产生电压。X射线源包括阴极和阳极，其中，阴极相对于阳极被定位。阴极和阳极是可操作的，使得从阴极发射的电子以对应于电压的能量与阳极相互作用，并且其中，电子与阳极相互作用以生成X射线。处理单元被配置为控制X射线源，使得多个第一X射线脉冲被生成，每个第一X射线脉冲具有第一X射线通量，其中，第一X射线脉冲在时间上彼此分离。处理单元还被配置为控制X射线源，使得至少一个第二X射线脉冲被生成，所述至少一个第二X射线脉冲具有实质上小于第一X射线通量的第二X射线通量。处理单元被配置为使得至少一个第二X射线脉冲在第一X射线脉冲的两个连续脉冲之间的时间上被生成。系统还包括：-X射线探测器。X射线源被配置为相对于X射线探测器被定位，使得它们之间的区域的至少部分是用于容纳对象的检查区域。X射线探测器被配置为当多个第一X射线脉冲中的第一个被生成时采集第一数据，其中，第一数据包括谱数据。X射线探测器还被配置为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于生成X射线的装置(10)，包括：‑X射线源(20)；‑电源(30)；‑处理单元(40)；其中，所述电源被配置为产生电压；其中，所述X射线源包括阴极(22)和阳极(24)，其中，所述阴极相对于所述阳极被定位，并且所述阴极和所述阳极能操作使得从所述阴极发射的电子以对应于所述电压的能量与所述阳极相互作用，并且其中，所述电子与所述阳极相互作用以生成X射线；其中，所述处理单元被配置为控制所述X射线源，使得多个第一X射线脉冲生成，每个第一X射线脉冲具有第一X射线通量，其中，所述第一X射线脉冲在时间上彼此分离；其中，所述处理单元被配置为控制所述X射线源，使得至少一个第二X射线脉冲被生成，所述至少一个第二X射线脉冲具有实质上小于所述第一X射线通量的第二X射线通量；其中，所述多个第一X射线脉冲中的X射线的能量谱与所述至少一个第二X射线脉冲中的X射线的能量谱实质上相同；并且其中，所述处理单元被配置为使得所述至少一个第二X射线脉冲在时间上在所述第一X射线脉冲的两个连续脉冲之间被生成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.31 EP 16172185.71.一种用于生成X射线的装置(10)，包括：-X射线源(20)；-电源(30)；-处理单元(40)；其中，所述电源被配置为产生电压；其中，所述X射线源包括阴极(22)和阳极(24)，其中，所述阴极相对于所述阳极被定位，并且所述阴极和所述阳极能操作使得从所述阴极发射的电子以对应于所述电压的能量与所述阳极相互作用，并且其中，所述电子与所述阳极相互作用以生成X射线；其中，所述处理单元被配置为控制所述X射线源，使得多个第一X射线脉冲生成，每个第一X射线脉冲具有第一X射线通量，其中，所述第一X射线脉冲在时间上彼此分离；其中，所述处理单元被配置为控制所述X射线源，使得至少一个第二X射线脉冲被生成，所述至少一个第二X射线脉冲具有实质上小于所述第一X射线通量的第二X射线通量；其中，所述多个第一X射线脉冲中的X射线的能量谱与所述至少一个第二X射线脉冲中的X射线的能量谱实质上相同；并且其中，所述处理单元被配置为使得所述至少一个第二X射线脉冲在时间上在所述第一X射线脉冲的两个连续脉冲之间被生成。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述处理单元(40)被配置为控制所述多个第一X射线脉冲的脉冲持续时间，并且被配置为控制所述至少一个第二X射线脉冲的脉冲持续时间。3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述第一X射线通量与所述第二X射线通量的比率实质上等于所述多个第一X射线脉冲中的每个脉冲的脉冲持续时间与所述至少一个第二X射线脉冲的脉冲持续时间的比率。4.根据权利要求1-3中的任一项所述的装置，其中，所述X射线源(20)包括开关(26)，所述开关被配置为抑制所述阴极(22)与所述阳极(24)之间的电子的相互作用；并且其中，所述处理单元(40)被配置为通过控制所述开关来控制所述X射线源。5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述开关(26)具有大约1μs的上升时间。6.一种用于对对象进行成像的系统(100)，包括：-X射线源(20)；-电源(30)；-处理单元(40)；其中，所述电源被配置为产生电压；其中，所述X射线源包括阴极(22)和阳极(24)，其中，所述阴极相对于所述阳极被定位，并且所述阴极和所述阳极能操作使得从所述阴极发射的电子以对应于所述电压的能量与所述阳极相互作用，并且其中，所述电子与所述阳极相互作用以生成X射线；其中，所述处理单元被配置为控制所述X射线源，使得多个第一X射线脉冲被生成，每个第一X射线脉冲具有第一X射线通量，其中，所述第一X射线脉冲在时间上彼此分离；其中，所述处理单元被配置为控制所述X射线源，使得至少一个第二X射线脉冲被生成，所述至少一个第二X射线脉冲具有实质上小于所述第一X射线通量的第二X射线通量；并且其中，所述处理单元被配置为使得所述至少一个第二X射线脉冲在时间上在所述第一X射线脉冲的两个连续脉冲之间被生成；并且所述系统还包括：-X射线探测器(110)；其中，所述X射线源(20)被配置为相对于所述X射线探测器被定位，使得所述X射线源与所述X射线探测器之间的区域的至少部分是用于容纳对象的检查区域；其中，所述X射线探测器被配置为当所述多个第一X射线脉冲中的第一个第一X射线脉冲被生成时采集第一数据，其中，所述第一数据包括谱数据；其中，所述X射线探测器被配置为当所述至少一个第二X射线脉冲被生成时采集第二数据；其中，所述X射线探测器被配置为当所述多个第一X射线脉冲中的第二个第一X射线脉冲被生成时采集第三数据，其中，所述第三数据包括谱数据；其中，所述处理单元(40)被配置为生成包括所述第一数据和所述第三数据的谱分辨图像数据；并且其中，所述处理单元被配置为生成包括所述第一数据、所述第二数据和所述第三数据的谱集成图像数据。7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述处理单元(40)被配置为确定所述第二数据中的至少一个噪声量度，并且其中，所述第二数据包括谱数据；并且所述处理单元被配置为基于所述至少一个噪声量度根据所述第一数据、所述第二数据和所述第三数据来生成谱分辨图像数据。8.根据权利要求6-7中的任一项所述的系统，其中，所述X射线探测器(110)被配置为采集第一X射线能量处的能...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·普罗克绍，D·明策尔，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL