一种扫描式X射线源及其成像系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种扫描式X射线源及其成像系统。该扫描式X射线源包括真空腔体，真空腔体内设置有一个阴极与多个阳极靶结构，真空腔体内靠近阴极的位置设置有栅极，真空腔体内靠近栅极的位置设置有聚焦极，真空腔体的外周并靠近栅极的位置设置有偏转线圈。本扫描式X射线源通过采用一个阴极产生电子束，并通过栅极控制电子束的通断，以及偏转线圈对电子束运动方向的控制，从而实现按照预设规则逐个轰击对应的靶面，以完成多焦点之间的切换，不仅提高了本扫描式X射线源的效率，还满足了成像系统对扫描式X射线源及获取多个投照角度的图像的需求，并解决了采用运动机构实现X射线源旋转或平移时产生机械运动伪影的问题。

A Scanning X-ray Source and Its Imaging System

The utility model discloses a scanning X-ray source and an imaging system thereof. The scanning X-ray source consists of a vacuum chamber with a cathode and multiple anode targets, a gate near the cathode in the vacuum chamber, a focusing pole near the gate in the vacuum chamber, and a deflection coil around and near the gate in the vacuum chamber. The scanning X-ray source uses a cathode to generate the electron beam, and controls the turn-off of the electron beam through the gate, as well as the direction of the electron beam movement by the deflection coil, so as to bombard the corresponding target surface one by one according to the preset rules, so as to complete the switching between multiple focal points. This not only improves the efficiency of the scanning X-ray source, but also satisfies the requirement of the imaging system for scanning X-ray. The problem of mechanical motion artifacts when X-ray source rotates or translates is solved by using motion mechanism.

【技术实现步骤摘要】
一种扫描式X射线源及其成像系统
本技术涉及一种扫描式X射线源，同时也涉及包括该扫描式X射线源的成像系统，属于辐射成像

技术介绍
在传统辐射成像领域中，通常需要获得多个角度的投照图，如TOMO(Tomothynthesis，X射线体层摄影)成像系统、反向几何成像系统(InversionGeometry)、CT(ComputedTomography，计算机断层扫描)成像系统等。不同的成像系统都有其不同的方式来实现获取多个投照角度的图像。例如TOMO成像系统，采用将X射线源旋转或平移，实现在不同的角度或者位移上曝光以获得多个投照角度的图像。反向几何成像系统则是使用面阵多焦点X射线源来获得不同角度的投影图像。主流的CT成像系统则是将X射线源和探测器高速旋转以获得多个角度的投影图像。而新一代的静态CT成像系统则是使用了探测器环和射线源环的双环结构，在射线源环上均匀分布多个X射线源，每个X射线源对应了一个角度的投影图。因此,在多个投照角度图像的应用场景下，系统设计上仍然以移动X射线源的方式居多。不难发现，多焦点X射线源的方式具备更明显的优势；并且，使用移动式X射线源获得多个投照角度的图像时，需要采用运动机构实现X射线源旋转或平移，从而容易产生机械运动伪影，影响重建图像的质量。
技术实现思路
本技术所要解决的首要技术问题在于提供一种扫描式X射线源。本技术所要解决的另一技术问题在于提供一种包括上述的扫描式X射线源的成像系统。为了实现上述目的，本技术采用下述技术方案：根据本技术实施例的第一方面，提供一种扫描式X射线源，包括真空腔体，所述真空腔体内设置有一个阴极与多个阳极靶结构，所述真空腔体内靠近所述阴极的位置设置有栅极，所述真空腔体内靠近所述栅极的位置设置有聚焦极，所述真空腔体的外周并靠近所述栅极的位置设置有偏转线圈；所述控制栅极将所述阴极产生的电子束依次经过所述聚焦极的聚焦、所述偏转线圈的运动方向控制后，按照预设规则逐个轰击对应的所述阳极靶结构的靶面，并从所述靶面的轰击侧产生X射线，形成按照预设排列形状排布的多个焦点。其中较优地，当采用至少一个所述阳极靶结构产生并出射窄束X射线，且所述阳极靶结构采用整体式反射靶时，所述整体式反射靶的上表面设置有散热块，所述散热块的上表面设置有钢板，所述钢板上按照线阵形式排布有多个准直孔，所述准直孔对应于一个铍窗，形成多个X射线的出射口。其中较优地，当采用至少一个所述阳极靶结构产生并出射窄束X射线，且所述阳极靶结构以阵列形式排布时，所述阳极靶结构采用独立个体式反射靶，所述独立个体式反射靶的上表面设置有散热块，所述散热块的上表面设置有钢板，所述钢板上对应于所述独立个体式反射靶设置有准直孔，所述准直孔对应于一个铍窗，形成多个X射线的出射口。其中较优地，所述准直孔内嵌于所述钢板，所述铍窗内嵌于所述散热块和所述钢板上并贯穿对应的所述准直孔。其中较优地，当采用至少一个所述阳极靶结构产生并出射宽束X射线，且所述阳极靶结构采用整体式反射靶时，所述整体式反射靶的下表面设置有散热块，所述整体式反射靶的上表面设置有钢板，所述钢板上按照线阵形式排布有多个准直孔，所述准直孔对应于一个铍窗，形成多个X射线的出射口。其中较优地，当采用至少一个所述阳极靶结构产生并出射宽束X射线，且所述阳极靶结构以阵列形式排布时，所述阳极靶结构采用独立个体式反射靶，所述独立个体式反射靶的上表面设置有钢板，所述独立个体式反射靶的下表面设置有钢板，所述钢板上对应于所述独立个体式反射靶设置有准直孔，所述准直孔对应于铍窗，形成多个X射线的出射口。其中较优地，所述准直孔内嵌于所述钢板，所述铍窗内嵌于所述钢板上并贯穿对应的所述准直孔。其中较优地，所述扫描式X射线源配设有栅控开关，所述栅控开关通过支架与所述真空腔体固定，所述栅控开关的输出端通过导线连接至所述栅极，所述栅控开关与栅控电源连接，所述栅控电源与外部高压电源连接。其中较优地，所述偏转线圈包括X方向偏转线圈和Y方向偏转线圈，所述X方向偏转线圈和所述Y方向偏转线圈分别设置有控制接口，所述控制接口分别与主控电路连接，所述主控电路对所述X方向偏转线圈和所述Y方向偏转线圈的所述控制接口分别施加预设的电压波形，实现控制所述阴极产生的电子束的运动方向。其中较优地，当采用一个所述阳极靶结构产生并出射X射线，且所述阳极靶结构采用整体式反射靶时，所述阴极发射出的电子束正对所述整体式反射靶的靶面；其中较优地，当采用多个以线阵形式排布的所述阳极靶结构产生并出射X射线，且所述阳极靶结构采用独立个体式反射靶时，所述阴极发射出的电子束正对所述独立个体式反射靶的靶面。根据本技术实施例的第二方面，提供一种成像系统，成像系统包括有上述的扫描式X射线源。本技术所提供的扫描式X射线源通过阴极产生电子束，并通过栅极控制电子束的通断，以及偏转线圈对电子束运动方向的控制，实现按照预设规则逐个轰击对应的靶面，以完成多焦点之间的切换。这种方式不仅提高了本扫描式X射线源的效率，还满足了成像系统对扫描式X射线源及获取多个投照角度的图像的需求，并解决了采用运动机构实现X射线源旋转或平移时产生机械运动伪影的问题。另外，本扫描式X射线源还具有更大的功率和热容量，并具有体积小、焦点密度高的特点。附图说明图1为本技术所提供的扫描式X射线源的结构示意图；图2为本技术所提供的扫描式X射线源中，阳极靶结构的一种结构示意图；图3为本技术所提供的扫描式X射线源中，阳极靶结构的另一种结构示意图；图4为本技术所提供的扫描式X射线源中，阳极靶结构的另一种结构的放大示意图；图5为本技术所提供的扫描式X射线源中，阳极靶结构的俯视图；图6为本技术实施例所提供的扫描式X射线源中，以一个10x10阵列排布的扫描式X射线源的结构示意图；图7为本技术实施例所提供的扫描式X射线源中，以线阵排布的扫描式X射线源的一种结构示意图；图8为本技术实施例所提供的扫描式X射线源中，调整施加给偏转线圈的电压波形以控制电子束运动方向的示意图；图9为本技术所提供的成像系统中，成像系统采用反向几何成像系统的一种布局结构示意图；图10和图11为本技术所提供的成像系统中，成像系统采用数字TOMO系统的一种布局结构示意图；图12和图13为本技术所提供的成像系统中，成像系统采用静态CT系统的一种布局结构示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术的
技术实现思路
做进一步的详细说明。如图1所示，本技术所提供的扫描式X射线源包括真空腔体1，在真空腔体1内设置有1个阴极2与多个阳极靶结构3，在真空腔体1内靠近阴极2的位置设置有栅极4，在真空腔体1内靠近栅极4的位置设置有聚焦极5，在真空腔体1的外周并靠近栅极4的位置设置有偏转线圈6。通过控制栅极4，使得阴极产生的电子束依次经过聚焦极5的聚焦、偏转线圈6的运动方向控制，从而按照预设规则逐个扫描轰击对应的阳极靶结构3的靶面，并从靶面的轰击侧产生X射线，形成按照预设排列形状排布的多个焦点。其中，焦点排布的预设排列形状可以根据成像系统需求而定。具体的，真空腔体1用于使阴极2与多个阳极靶结构3处于高真空环境下，一方面使得阴极2产生的电子束可以顺利到达对应的阳极靶结构3，而不会本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种扫描式X射线源，其特征在于包括真空腔体，所述真空腔体内设置有阴极与多个阳极靶结构，所述真空腔体内靠近所述阴极的位置设置有栅极，所述真空腔体内靠近所述栅极的位置设置有聚焦极，所述真空腔体的外周并靠近所述栅极的位置设置有偏转线圈；控制所述栅极将所述阴极产生的电子束依次经过所述聚焦极的聚焦、所述偏转线圈的运动方向控制后，按照预设规则逐个轰击对应的所述阳极靶结构的靶面，并从所述靶面的轰击侧产生X射线，形成按照预设排列形状排布的多个焦点。

【技术特征摘要】
1.一种扫描式X射线源，其特征在于包括真空腔体，所述真空腔体内设置有阴极与多个阳极靶结构，所述真空腔体内靠近所述阴极的位置设置有栅极，所述真空腔体内靠近所述栅极的位置设置有聚焦极，所述真空腔体的外周并靠近所述栅极的位置设置有偏转线圈；控制所述栅极将所述阴极产生的电子束依次经过所述聚焦极的聚焦、所述偏转线圈的运动方向控制后，按照预设规则逐个轰击对应的所述阳极靶结构的靶面，并从所述靶面的轰击侧产生X射线，形成按照预设排列形状排布的多个焦点。2.如权利要求1所述的扫描式X射线源，其特征在于：当采用至少一个所述阳极靶结构产生并出射窄束X射线，且所述阳极靶结构采用整体式反射靶时，所述整体式反射靶的上表面设置有散热块，所述散热块的上表面设置有钢板，所述钢板上按照线阵形式排布有多个准直孔，所述准直孔对应于一个铍窗，形成多个X射线的出射口。3.如权利要求1所述的扫描式X射线源，其特征在于：当采用至少一个所述阳极靶结构产生并出射窄束X射线，且所述阳极靶结构以阵列形式排布时，所述阳极靶结构采用独立个体式反射靶，所述独立个体式反射靶的上表面设置有散热块，所述散热块的上表面设置有钢板，所述钢板上对应于所述独立个体式反射靶设置有准直孔，所述准直孔对应于一个铍窗，形成多个X射线的出射口。4.如权利要求2或3所述的扫描式X射线源，其特征在于：所述准直孔内嵌于所述钢板，所述铍窗内嵌于所述散热块和所述钢板上并贯穿对应的所述准直孔。5.如权利要求1所述的扫描式X射线源，其特征在于：当采用至少一个所述阳极靶结构产生并出射宽束X射线，且所述阳极靶结构采用整体式反射靶时，所述整体式反射靶的下表面设置有散热块，所述整体式反射靶的上表面设置有钢板，所述钢板上按照线阵形式排布有多个准直孔，所述准直孔对应于铍窗，形成多个X...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔志立，高建，邢金辉，
申请(专利权)人：北京纳米维景科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11