用于電子束的磁控制的設(shè)備和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]一般來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的實(shí)施例涉及診斷成像，更具體來(lái)說(shuō)，涉及用于磁控制電子束(e-beam)的設(shè)備和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]X射線系統(tǒng)通常包括X射線管、檢測(cè)器以及用于X射線管和檢測(cè)器的支承結(jié)構(gòu)。在操作中，成像臺(tái)架位于X射線管與檢測(cè)器之間，在成像臺(tái)架上定位對(duì)象。X射線管通常向?qū)ο蟀l(fā)出諸如X射線之類的輻射。輻射通常經(jīng)過(guò)成像臺(tái)架上的對(duì)象并照射到檢測(cè)器上。當(dāng)輻射通過(guò)對(duì)象時(shí)，對(duì)象的內(nèi)部結(jié)構(gòu)引起在檢測(cè)器接收的輻射的空間變化。然后，檢測(cè)器發(fā)射所接收的數(shù)據(jù)，并且系統(tǒng)將輻射變化轉(zhuǎn)換為圖像，這可用于評(píng)估對(duì)象的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)知道，對(duì)象可包括但不限于醫(yī)療成像過(guò)程中的患者以及例如X射線掃描儀或計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)包裹掃描儀中的包裹中的無(wú)生命對(duì)象。
[0003]X射線管包括旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極結(jié)構(gòu)，用于分配在焦斑產(chǎn)生的熱量。陽(yáng)極通常通過(guò)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)來(lái)旋轉(zhuǎn)，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)具有內(nèi)置于支承盤形陽(yáng)極靶的懸軸中的鼓形轉(zhuǎn)子以及帶有圍繞X射線管的伸長(zhǎng)頸的銅繞組的鐵定子結(jié)構(gòu)。旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極組件的轉(zhuǎn)子由定子驅(qū)動(dòng)。
[0004]X射線管陰極提供電子束，電子束使用施加于陰極到陽(yáng)極的真空間隙上的高電壓來(lái)加速，從而在與陽(yáng)極碰撞時(shí)產(chǎn)生X射線。電子束撞擊陽(yáng)極的區(qū)域往往稱作焦斑。通常，陰極包括定位在杯內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)圓柱的或扁平的燈絲，用于提供電子束以創(chuàng)建例如高功率大焦斑或者高分辨率小焦斑。可設(shè)計(jì)成像應(yīng)用，包括根據(jù)應(yīng)用來(lái)選擇具有特定形狀的小或大焦斑。通常，電阻發(fā)射器或燈絲定位在陰極杯內(nèi)，并且電流流經(jīng)其中，因而引起發(fā)射器溫度增加，并且在處于真空中時(shí)發(fā)射電子。
[0005]發(fā)射器或燈絲的形狀影響焦斑。為了實(shí)現(xiàn)預(yù)期焦斑形狀，可考慮燈絲的形狀來(lái)設(shè)計(jì)陰極。但是，通常沒有為圖像質(zhì)量或者為焦斑熱加載優(yōu)化燈絲的形狀。由于制造和可靠性原因，常規(guī)燈絲主要成形為盤繞的或螺旋狀的鎢絲。備選設(shè)計(jì)選項(xiàng)可包括諸如盤繞D形燈絲之類的替換設(shè)計(jì)剖面。因此，當(dāng)考慮電阻材料作為發(fā)射器源時(shí)，用于從發(fā)射器形成電子束的設(shè)計(jì)選項(xiàng)的范圍可能受燈絲形狀限制。
[0006]電子束(e-beam)擺動(dòng)常常用于增強(qiáng)圖像質(zhì)量。通常，擺動(dòng)使用靜電e-beam偏轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。但是，更高的圖像質(zhì)量能夠通過(guò)使用磁偏轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。經(jīng)由磁偏轉(zhuǎn)的擺動(dòng)可通過(guò)確保電子束在停留于預(yù)期位置而沒有漂移的同時(shí)從一個(gè)位置通常盡快移動(dòng)到下一個(gè)位置，來(lái)實(shí)現(xiàn)高圖像質(zhì)量。但是，執(zhí)行磁擺動(dòng)的已知系統(tǒng)使用往往包括笨重且昂貴的高電壓部分的復(fù)雜拓?fù)?，并且沒有實(shí)現(xiàn)為增強(qiáng)圖像質(zhì)量所預(yù)期的快速穩(wěn)定的磁擺動(dòng)。
[0007]因此，希望開發(fā)克服上述缺點(diǎn)并且實(shí)現(xiàn)快速穩(wěn)定e-beam磁擺動(dòng)的用于磁偏轉(zhuǎn)的設(shè)備和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的實(shí)施例針對(duì)用于e-beam的磁控制的設(shè)備和方法。
[0009]因此，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提出一種用于X射線產(chǎn)生系統(tǒng)的電子束操縱線圈的控制電路?？刂齐娐钒ǖ谝坏蛪涸?、第二低壓源和第一開關(guān)裝置，第一開關(guān)裝置與第一低壓源串聯(lián)耦合并且配置成在處于閉合位置時(shí)與第一低壓源創(chuàng)建第一電流通路?？刂齐娐愤€包括:第二開關(guān)裝置，與第二低壓源串聯(lián)耦合，并且配置成在處于閉合位置時(shí)與第二低壓源創(chuàng)建第二電流通路；以及電容器，與電子束操縱線圈并聯(lián)耦合，并且沿第一和第二電流通路定位。
[0010]按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，一種用于驅(qū)動(dòng)電子束操縱線圈的方法包括步驟(A):閉合第一開關(guān)裝置，使第一極性的第一電流通過(guò)諧振電路并且通過(guò)第一能量存儲(chǔ)裝置沿第一電流通路流動(dòng)，諧振電路包括電子束操縱線圈和諧振電容器。該方法還包括下列步驟:(B)在閉合第一開關(guān)裝置之后斷開第一開關(guān)裝置，從而發(fā)起諧振電路中的第一諧振循環(huán)；以及(C)在已經(jīng)發(fā)起第一諧振循環(huán)之后閉合第二開關(guān)裝置，從而使第二極性的第二電流通過(guò)諧振電路并且通過(guò)第二能量存儲(chǔ)裝置沿第二電流通路流動(dòng)。
[0011]按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)系統(tǒng)包括:掃描架，其中具有用于接納待掃描對(duì)象的開口；以及臺(tái)架，定位在可旋轉(zhuǎn)掃描架的開口之內(nèi)，并且可移動(dòng)通過(guò)開口。該CT系統(tǒng)還包括:x射線管，耦合到可旋轉(zhuǎn)掃描架并且配置成向靶發(fā)射電子流，靶定位成將X射線束導(dǎo)向檢測(cè)器；以及偏轉(zhuǎn)線圈，安裝在X射線管上，并且定位成使電子流在第一方向偏轉(zhuǎn)。在CT系統(tǒng)中還包含控制電路，并且控制電路電耦合到偏轉(zhuǎn)線圈。控制電路包括第一低壓源、第二低壓源和第一開關(guān)，第一開關(guān)耦合到第一低壓源并且配置成在第一開關(guān)閉合時(shí)與第一低壓源創(chuàng)建第一電流通路?？刂齐娐愤€包括:第二開關(guān)，第二開關(guān)耦合到第二低壓源，并且配置成在第二開關(guān)閉合時(shí)與第二低壓源創(chuàng)建第二電流通路；以及諧振電容器，諧振電容器與偏轉(zhuǎn)線圈并聯(lián)耦合，并且沿第一和第二電流通路定位?？刂破麟婑詈系娇刂齐娐罚⑶冶痪幊虨榭刂频谝缓偷诙_關(guān)的開/關(guān)。
[0012]通過(guò)以下詳細(xì)描述和附圖，使其它各種特征和優(yōu)點(diǎn)顯而易見。
【附圖說(shuō)明】
[0013]附圖示出當(dāng)前考慮用于執(zhí)行本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
[0014]附圖中:
[0015]圖1是成像系統(tǒng)的繪畫視圖。
[0016]圖2是圖1所示系統(tǒng)的示意框圖。
[0017]圖3是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例并且可與圖1所示成像系統(tǒng)配合使用的X射線管組件的截面圖。
[0018]圖4是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的諧振電路的電路圖。
[0019]圖5是不出使用圖4的電路所形成的電壓和電流的一對(duì)TK范圖表。
[0020]圖6是按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的諧振電路的電路圖。
[0021]圖7是按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的諧振電路的電路圖。
[0022]圖8是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例并且可與圖1所示的成像系統(tǒng)配合使用的X射線管組件的多控制電路組件的側(cè)視圖。
[0023]圖9是可與圖8所示的多控制電路組件配合使用的部分線圈組件的一個(gè)示范實(shí)施例。
[0024]圖10A-10D示出用于圖8的多控制電路組件的示范控制方案。
[0025]圖11是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例、與非侵入式包裹檢查系統(tǒng)配合使用的X射線系統(tǒng)的繪畫視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]針對(duì)64-切片計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)系統(tǒng)來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施例的操作環(huán)境。但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)理解，本發(fā)明的實(shí)施例同樣可適合與其它多切片配置配合使用。此夕卜，將針對(duì)X射線的檢測(cè)和轉(zhuǎn)換來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施例。但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還會(huì)理解，本發(fā)明的實(shí)施例同樣可適用于其它高頻電磁能量的檢測(cè)和轉(zhuǎn)換。本發(fā)明的實(shí)施例將針對(duì)“第三代” CT掃描儀來(lái)描述，但是同樣可適用于其它CT系統(tǒng)、外科C臂系統(tǒng)和其它X射線斷層掃描系統(tǒng)，以及諸如X射線或乳房X射線照相系統(tǒng)之類的實(shí)現(xiàn)X射線管的許多其它醫(yī)療成像系統(tǒng)。
[0027]圖1是按照本發(fā)明的實(shí)施例、設(shè)計(jì)成獲取原始圖像數(shù)據(jù)以及處理該圖像數(shù)據(jù)以供顯示和/或分析的成像系統(tǒng)10的一個(gè)實(shí)施例的框圖。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)理解，本發(fā)明的實(shí)施例可適用于諸如X射線或乳房X射線照相系統(tǒng)之類的實(shí)現(xiàn)X射線管的許多醫(yī)療成像系統(tǒng)。諸如計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)和數(shù)字放射線照相系統(tǒng)之類的獲取體積的三維圖像數(shù)據(jù)的其它成像系統(tǒng)也獲益于本發(fā)明的實(shí)施例。對(duì)X射線系統(tǒng)10的以下論述只是一種這類實(shí)現(xiàn)的示例，而不是要在醫(yī)療器械方面進(jìn)行限制。
[0028]參照?qǐng)D1，計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)成像系統(tǒng)10被示為包括代表“第三代” CT掃描儀的掃描架12。掃描架12具有X射線管組件或X射線源組件14，它向掃描架12的相對(duì)側(cè)的檢測(cè)器組件或準(zhǔn)直儀16投射X射線的錐形束。現(xiàn)在參照?qǐng)D2，檢測(cè)器組件16由多個(gè)檢測(cè)器18和數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)(DAS) 20構(gòu)成。多個(gè)檢測(cè)器18感測(cè)經(jīng)過(guò)內(nèi)科病人24的所投射x射線22，并且DAS 20將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)以供后續(xù)處理。各檢測(cè)器18產(chǎn)生模擬電信號(hào)，該信號(hào)表示照射X射線束以及當(dāng)它經(jīng)過(guò)患者24時(shí)由此產(chǎn)生的衰減射束的強(qiáng)度。在獲取X射線投影數(shù)據(jù)的掃描期間，掃描架12和其上安裝的部件繞旋轉(zhuǎn)中心26旋轉(zhuǎn)。
[0029]掃描架12的旋轉(zhuǎn)和X射線源組件14的操作由CT系統(tǒng)10的控制機(jī)構(gòu)28來(lái)管理?？刂茩C(jī)構(gòu)28包括:x射線控制器30，它向X射線源組件14提供電力和定時(shí)信號(hào)；以及掃描架電動(dòng)機(jī)控制器32，它控制掃描架12的轉(zhuǎn)速和位置。圖像重構(gòu)器34從DAS 20接收經(jīng)過(guò)抽樣和數(shù)字化的X射線數(shù)據(jù)，并且執(zhí)行高速重構(gòu)。重構(gòu)圖像作為輸入施加到計(jì)算機(jī)36，計(jì)算機(jī)36將圖像存儲(chǔ)在大容量存儲(chǔ)裝置38中。計(jì)算機(jī)36還具有存儲(chǔ)在其中的與電子束定位和磁場(chǎng)控制對(duì)應(yīng)的軟件，下面詳細(xì)描述。
[0030]計(jì)算機(jī)36還經(jīng)由控制臺(tái)40接收來(lái)自操作員的命令和掃描參數(shù)，控制臺(tái)40具有諸如鍵盤、鼠標(biāo)、語(yǔ)音激活控制器或者任何其它適當(dāng)?shù)妮斎朐O(shè)備之類的某種形