x射线管和伽玛源焦斑调节设备和方法技术

一种设备(112)用于调节辐射源的有效焦斑大小。所述设备可包括多个通道间结构(214)，其中所述多个通道间结构(214)限定从第一表面(218)穿过所述设备到达第二表面(220)的多个通道(216)。所述通道间结构包括第一物质，并且所述通道含有第二物质。所述第一物质相比所述第二物质使辐射较多衰减。所述通道间结构可限定所述通道以使得穿过所述通道的线汇聚在焦斑(212)的表面上或附近的位置处。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】x射线管和伽玛源焦斑调节设备和方法
本公开涉及用于x射线和伽玛射线成像中的设备和方法。
技术介绍
x射线管是发射x射线辐射的设备。在许多情形下，x射线管包括封闭阴极和阳极的真空管。阴极发射电子，并且阳极收集所发射的电子。阴极与阳极之间的电压使得跨越从阴极到阳极的间隙的电子加速。当电子撞击阳极时，发射出x射线。从阴极流动到阳极的电子流可被称为电子束或简称为射束。在电子撞击阳极时产生的x射线穿过真空管并可由x射线检测器检测。位于x射线的路径中的对象可使x射线衰减。因此，x射线检测器在较大衰减的位置处检测到较少x射线，并且在较小衰减的位置处检测到较多x射线。衰减图案形成x射线图像。电子束不是从阴极到阳极的1维直线。实际上，电子从阴极上的2维或3维区域发射，并撞击阳极的2维或3维区域。因为电子束撞击阳极的2维或3维区域，所以x射线从2维或3维区域发射，而不是从单个0维点发射。理想上，x射线从单个0维点发射。这将确保x射线检测器的任何部分不会落入半影内。在对象遮挡光源的一部分但不遮挡光源的另一部分时，发生半影。例如，正如在月亮遮挡太阳的一部分时的月食期间发生半影，当对象使来自非点光源的x射线衰减时，可发生半影。半影导致x射线图像的失真，从而对图像质量产生负面影响，其中随着发射x射线的区域增大并在主体被定位得较接近非点光源时，图像质量变差。因此，已尝试将发射x射线的区域减到最小。通常，这些尝试将电子束聚焦在阳极的小区域上。由电子束撞击并从中发射x射线的小区域可被称为阳极的“焦斑”或辐射源的“焦斑”。将电子束的所有能量聚焦在极小焦斑处可能损坏阳极(例如，通过使阳极上的焦斑过热)。因此，为了实现小焦斑并因此减少半影，电子束的能量必须减小。因此，x射线管的x射线通量输出减少。此x射线通量的减少可限制具有小焦斑的x射线管的应用。例如，由于x射线通量的减少，将具有小焦斑的x射线管用于具有高衰减的一些对象的射线照相可并不实际，这会导致曝光时间的增加。虽然上文的论述涉及x射线，但相同原理适用于其它类型的辐射，例如，伽玛射线。
技术实现思路
总的来说，本公开描述用于x射线和伽玛射线成像中的设备和方法。为便于解释，本公开大部分涉及x射线，而其它类型的辐射(例如，伽玛射线或处于电磁辐射的其它频谱带中的射线)可同样适用。如本文所述，一种设备设置在x射线管与将被检验的对象之间。例如，所述设备可设置在x射线管的端口处。所述设备具有源侧表面和对象侧表面。源侧表面面向x射线管，并且对象侧表面面向将被检验的对象。此外，所述设备包括一系列柱结构，其中所述柱结构限定从源侧表面穿过所述设备到对象侧表面的通道。所述通道可由一种或更多种低衰减物质填充，例如，空气、聚合物、碳基材料或其它较低衰减的物质。柱结构可由一种或更多种较高衰减的物质制成或包括一种或更多种较高衰减的物质，例如，钨、铅、铅玻璃或钽。因此，x射线可在无显著衰减的情况下穿过通道，而无法在无显著衰减的情况下穿过柱结构。所述设备可提供改变或调节焦斑的有效大小而不对x射线管自身作出改型的效果。例如，所述设备可提供较小焦斑大小的效果，而不使焦斑实际上变得较小。所述设备可通过如下方式来提供此效果：阻断由实际焦斑的外部部分发射的x射线光子，同时允许来自实际焦斑的中心区域的x射线光子穿过所述设备。为了实现此效果，所述设备的通道被限定成使得所述通道在其整个过程中与由实际焦斑的中心区域发射的x射线光子的路径对准。因此，从实际焦斑的中心区域发射的x射线光子可穿过所述设备，而从实际焦斑的非中心区域发射的x射线光子由所述设备的柱结构的高衰减物质衰减。在一个实例中，本公开描述一种用于调节辐射源的有效焦斑大小的设备，所述设备包括：多个通道间结构，限定从第一表面穿过所述设备到第二表面的多个通道，所述通道间结构包括第一物质，所述通道含有第二物质，所述第一物质相比所述第二物质使辐射更大程度地衰减，所述通道间结构限定所述通道以使得穿过所述通道的线汇聚。在另一实例中，本公开描述一种用于调节辐射源的有效焦斑的方法，所述方法包括：将设备定位在辐射源与辐射检测器之间，所述设备包括多个通道间结构，所述多个通道间结构限定从第一表面穿过所述设备到第二表面的多个通道，所述通道间结构包括第一物质，所述通道含有第二物质，所述第一物质相比所述第二物质使辐射较多衰减，所述通道间结构限定所述通道以使得穿过所述通道的线汇聚；以及激活跨越从阴极到阳极的间隙而行进的电子束，其中由穿过通道的线的投影覆盖的区域小于阳极上的电子束的焦斑。在另一实例中，本公开描述一种系统，包括：辐射源，被配置成将辐射朝向对象输送；辐射检测器，被配置成检测辐射；以及用于调节辐射源的有效焦斑大小的设备，所述设备包括：多个通道间结构，限定从第一表面穿过所述设备到第二表面的多个通道，其中所述通道间结构包括第一物质，所述通道包含第二物质，所述第一物质相比所述第二物质使辐射较多程度地衰减，并且所述通道间结构限定所述通道以使得穿过所述通道的线汇聚。一个或更多个实例的细节阐述在附图和下文描述中。其它特征、目标和优点将从说明书、附图以及权利要求书中变得清楚。附图说明图1是图示可执行本公开的一种或更多种技术的实例x射线检验设备的框图。图2是图示根据本公开的一种或更多种技术的具有焦斑调节设备的实例x射线源的概念图。图3是图示根据本公开的技术的焦斑调节设备的实例剖视图的概念图。图4是图示根据本公开的技术的焦斑调节设备的实例前视图的概念图。图5是图示根据本公开的技术的焦斑调节设备的实例后视图的概念图。图6是图示根据本公开的技术的焦斑调节设备的实例立体图的概念图。图7是图示根据本公开的技术的调节辐射源的有效焦斑的实例操作的流程图。图8是图示根据本公开的技术的具有粗糙柱表面和光滑柱表面的叠加组合的焦斑调节设备的实例的图。图9是图示根据本公开的一种或更多种技术的x射线检验设备的实例横截面图的图。图10是图示根据本公开的一种或更多种技术的实例焦斑调节设备调整机构的图。图11是图示根据本公开的一种或更多种技术的耦接到x射线源的焦斑调节设备调整机构的实例视图的图。图12是图示根据本公开的一种或更多种技术的焦斑调节设备的实例轮廓图的概念图。图13是图示根据本公开的一种或更多种技术的焦斑调节设备的另一实例轮廓图的概念图。图14是根据本公开的一种或更多种技术的与伽玛射线源一起使用的焦斑调节设备的实例横截面图。图15是图示根据本公开的一种或更多种技术的另一实例焦斑调节设备的概念图。图16是图示根据本公开的一种或更多种技术的实例检验设备的分解图。图17是图示根据本公开的技术的半球形焦斑调节设备600的概念图。具体实施方式图1是图示可执行本公开的一种或更多种技术的实例x射线检验设备100的框图。在图1的实例中，设备100包含x射线源102和x射线检测器104。x射线源102发射x射线106。x射线源102可以例如是x射线管。如图1的实例所示，x射线106可遵循发散路径而从x射线源102发出。x射线检测器104检测x射线，例如x射线源102所发射的x射线。虽然图1以及本公开的剩余部分主要论述x射线，但x射线的论述可适用于其它类型的辐射，例如，伽玛射线。因此，x射线源102可以例如是辐射源，并且x射线检测器104可以例如是辐本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于调节辐射源的有效焦斑大小的设备，所述设备包括：多个通道间结构，限定从第一表面穿过所述设备到达第二表面的多个通道，所述通道间结构包括第一物质，所述通道含有第二物质，所述第一物质相比所述第二物质使辐射较多衰减，所述通道间结构限定所述通道以使得穿过所述通道的线汇聚。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.25 US 62/299,8881.一种用于调节辐射源的有效焦斑大小的设备，所述设备包括：多个通道间结构，限定从第一表面穿过所述设备到达第二表面的多个通道，所述通道间结构包括第一物质，所述通道含有第二物质，所述第一物质相比所述第二物质使辐射较多衰减，所述通道间结构限定所述通道以使得穿过所述通道的线汇聚。2.根据权利要求1所述的设备，其中存在以下情形中的至少一个：所述第一表面是凹入的，或所述第二表面是凸出的。3.根据权利要求1所述的设备，其中所述通道全部是相同长度的。4.根据权利要求1所述的设备，其中所述通道间结构限定所述通道，以使得所述通道的直径改变以补偿电子束的焦斑的不均匀性。5.根据权利要求1所述的设备，其中针对所述通道中的至少一个，所述通道间结构限定所述通道，以使得所述通道的内表面的第一区段比所述通道的所述内表面的第二区段更光滑。6.根据权利要求1所述的设备，其中所述通道间结构将所述设备的第一表面处的所述通道的开口限定为比所述设备的第二表面处的所述通道的开口更宽。7.根据权利要求1所述的设备，其中所述辐射是x射线辐射或伽玛射线辐射。8.根据权利要求1所述的设备，其中所述设备的与穿过所述通道的所述线汇聚在的点相朝向的表面是圆柱形的。9.一种调节辐射源的有效焦斑的方法，所述方法包括：将设备定位在所述辐射源与辐射检测器之间，所述设备包括多个通道间结构，所述多个通道间结构限定从第一表面穿过所述设备到达第二表面的多个通道，所述通道间结构包括第一物质，所述通道含有第二物质，所述第一物质相比所述第二物质使辐射较多衰减，所述通道间结构限定所述通道以使得穿过所述通道的线汇聚；以及通过所述辐射检测器来检测已穿过所述通道的辐射。10.根据权利要求9所述的方法，还包括：激活跨越从阴极到阳极的间隙而行进的电子束，其中由穿过所述通道的所述线的投影覆盖的区域小于所述电子束在所述阳极上形成的焦斑。11.根据权利要求9所述的方法，其中存在以下情形中的至少一个：所述第一表面是凹入的，或所述第二表面是凸出的。12.根据权利要求9所述的方法，其中所述设备的与穿过所述通道的所述线汇聚在的点相朝向的表面是圆柱形的。13.根据权利要求9所述的方法，其中所述通道全部是相同长度的。14.根据权利要求9所述的方法，其中所述通道间结构限定所述通道，以使得所述通道的直径改变以补偿所述焦斑的不均匀性。15.根据权利要求9所述的方法，其中针对所述通道中的至少一个，所述通道间结构限定所述通道，以使得所述通道的内表面的第一区段比所述通道的所述内表面的第二区段更光滑。16.根据权利要求9所述的方法，其中所述通道间结构将所述设备的第一表面处的所述通道的开口限定为比所述设备的第二表面处的所述通...

【专利技术属性】
技术研发人员：布雷特·A·缪劳泽尔，马修·J·约翰逊，塔克·J·伯恩斯，
申请(专利权)人：伊利诺斯工具制品有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US