X射线探测的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及X射线探测。
【背景技术】
[0002] 在旋转阳极管X射线源中，电子在跨千伏级电势差的阴极与旋转阳极之间被加速， 使得它们撞击到旋转阳极的焦点轨迹上。在该过程中，X射线被生成，所述X射线被说成是源 自于在撞击在旋转阳极上的电子束的点处的"焦斑"。由于撞击中消散的能量，旋转阳极的 表面在此过程中可W被修改，并且可能开始出现小的凹坑和裂纹。
[0003] 结果，管的X射线产量和光谱在其寿命的过程中可能改变，运可能对管被用于其中 的应用具有影响。现代X射线管应用中的趋势是，随着(CT系统中）机架速度的增加，被施加 到旋转阳极的瞬时功率同等地增加。
[0004] 此外，探测器单元和焦斑的收缩（W允许更好的空间分辨率），W及阳极角的加宽 (针对加宽的探测器覆盖范围）导致在旋转阳极X射线管的焦斑处的增加的功率密度。由电 子束引起的旋转阳极的表面的改变速率在未来仅可能增加。
[000引在US 2009/0067578 Al中，描述了一种具有包括狭缝的结构的旋转阳极，在被放 置在阳极上的结构经过焦斑时所述狭缝能够被探测到。因此，能够根据在X射线管的操作期 间的所探测的信号的改变确定焦斑的性质。
【发明内容】
[0006] 光谱探测CT系统能够受由旋转阳极的目标材料中的变化导致的旋转阳极X射线源 的未知光谱变异性影响。在旋转阳极X射线源中，当粗糖化的目标在电子束下移动通过焦斑 时，光谱变异性可W随着在10与IOOms之间的特征时间变异性而出现。目标通过在许多曝光 循环上电子束撞击旋转阳极并且移除阳极的表面中的一些的重复动作，而被粗糖化。运可 W创建X射线频谱的高频变化，所述高频变化能够将被成像的对象的图像质量劣化。
[0007] 也已经示出，因为随着由减速电子引起的热能消散到阳极中的旋转阳极的热膨 胀，旋转阳极上的焦斑的位置能够漂移离开其期望位置。得到的射束的尺寸和X射线强度分 布也能够W非期望的方式变化。允许对热阳极加热的效应的校正将是有帮助的。
[0008] 最终，作为关键技术因素的管电压和/或电流通常在X射线系统中使用昂贵且庞大 的电阻分压器来测量。增强的紧凑性和降低的测量成本将是期望的。
[0009] 因此，能够存在对用于提供包含能够用于校正X射线图像信息的校正信号的X射线 源的需要，其中，校正信号本身还未受被成像的对象的影响。
[0010] 本发明的目的通过独立权利要求的主题来解决，其中，另外的实施例被并入在从 属权利要求中。应当注意，本发明的下面描述的各方面也适用于X射线成像系统W及方法。
[0011] 根据本发明，提供了一种能用于提供信号的X射线管壳体组件，所述X射线管壳体 组件包括:X射线管，其用于生成来自焦斑的X福射;参考滤波器;参考探测器；W及控制器。 所述X福射包括主要部分和参考部分，其中，所述主要部分不同于所述参考部分。所述主要 部分和所述参考部分在最小出射角与最大出射角之间，所述出射角是由基准平面对向的始 于所述焦斑处的顶点的仰角。所述参考部分和所述主要部分的所述最小出射角彼此相等， 并且所述参考部分和所述主要部分的所述最大出射角彼此相等。所述参考滤波器被配置为 在由所述参考探测器对所述参考部分的探测之前对所述参考部分进行滤波。此外，所述参 考探测器被配置为探测所述参考部分，W提供参考信号，并且所述控制器被配置为基于所 述参考信号来计算信号。
[001引运样的X射线源允许现慢并且校正由旋转阳极的变化引起的由X射线源发射的X射 线中的变化，运是因为参考探测器探测来自X射线的参考部分的X射线，所述参考部分具有 与X射线的主要部分相同的光谱特性和空间强度概况，所述主要部分能够被用于照射要被 成像的对象，例如CT扫描器中的患者。
[0013] 来自参考部分的X射线能够被用于校正主要部分中的X福射的原因在于，福射的两 者部分都是从相同的X射线管获取的，穿过相同类型的参考滤波器和探测器，并且在其处从 X射线管的旋转阳极获取部分的"仰"角和"扇形"角也相同。
[0014] 从X射线管组件W运种方式提供的信号能够给出允许W下的信息：对前面提到的 效应的校正，所述效应亦即但不限于，由射束目标的粗糖度引起的光谱变异性、由旋转阳极 的加热引起的焦斑的漂移；W及对管电压和其他重要技术因素的测量。
[0015] 根据本发明的示范性实施例，所述X射线管壳体组件包括X射线壳体，所述X射线壳 体具有参考X射线窗口和主要X射线窗口，使得在操作中，所述参考X射线窗口提供参考射 束，并且所述主要X射线窗口提供主要射束。
[0016] 在该实施例中，所述窗口（或孔口）形成来自参考和主要X射线部分的明确定义的 射束，其用于分别指向所述参考探测器和所述目标。
[0017] 根据本发明的另一示范性实施例，所述X射线管壳体组件包括对X射线不透明的对 象，所述对象被放置在真空管内部，从而将所述X福射分离为所述参考射束和所述主要射 束。
[0018] 在该实施例中，能够生成明确定义的参考射束和主要射束，而不需要在所述X射线 管壳体组件本身的套内的额外硬件：用于将射束划分为参考和主要射束的工具被提供在所 述X射线管内部。
[0019] 根据本发明的另一示范性实施例，所述X射线管壳体组件还包括衰减器，所述衰减 器被放置在所述参考探测器与所述参考滤波器之间。
[0020] 所述衰减器防止所述参考探测器元件的饱和，所述参考探测器元件通常是光子计 数器的中的像素。因此，所述参考探测器能够准确地探测X射线通量。所述衰减器可W由具 有低原子序数的材料制成，所述材料例如为特氣恭渡或被，其具有有限的X射线滤波效应， 但是具有显著的X射线衰减效应。
[0021] 根据本发明的另一示范性实施例，所述参考滤波器能够在曝光之间被替换。
[0022] 在CT扫描器的示范性应用中，不同的对象成像方案使用不同功率的X射线，例如， 取决于患者的尺寸。运要求在被成像的对象侧对滤波器的替换。也能够替换参考滤波器使 得其在任何时间都匹配患者滤波器将是方便的。W运种方式，到达所述参考滤波器的所述 参考射束将已经穿过与所述主要射束相同类型的滤波器。
[0023] 根据本发明的另外的示范性实施例，所述X射线管壳体组件还包括抗散射栅格，所 述抗散射栅格被定位在所述参考探测器与所述衰减器之间，并且被聚焦到所述焦斑上。
[0024] 抗散射栅格的提供防止偏离中屯、的X射线到达所述参考探测器。运改进了所述参 考信号的质量。运样的偏离中屯、的福射也能够将作为对在穿过要被成像的对象之前发射的 福射的真实表示的参考射束的质量劣化，并且因此能够将从所述参考信号导出的校正信号 的质量劣化。
[0025] 根据本发明的另外的示范性实施例，提供了X射线阻挡器，其包括空间分辨狭缝， 并且因此被配置为与所述参考探测器一起形成一维焦斑狭缝相机，W从空间强度分布的边 缘探测所述焦斑的位置。
[0026] 根据本发明的实施例，X射线管组件被提供具有不透明线，所述不透明线被放置在 所述参考探测器前面W形成空间分辨条带，所述空间分辨条带因此被配置为与所述参考探 测器一起从强度分布的图案探测所述焦斑的位置。
[0027] 根据本发明的另一示范性实施例，两个空间分辨狭缝被正交地定位，W形成二维 焦斑狭缝相机，所述二维焦斑狭缝相机被配置为在操作中从所测量的参考射束的图案探测 所述焦斑的所述位置。
[0028] 被定位为跨所述扇形射束的两个正交的狭缝相机的存在允许探测沿所述基准平 面的和在所述基准平面之上和之下的焦斑漂移。运允许在二维中识别所述焦斑的漂移。所 述基准平面在运种意义上指代所述旋转阳极的旋转平面。
[0029] 根据另外的实施例，所述X射线管壳体组件的所述参考滤波器具有带不同滤波器 值的多个滤波器，并且一维或二维焦斑狭缝相机包括具有不同衰减器值的另外的多个衰减 器，使得所述狭缝相机的所述参考探测器探测在衰减器与滤波器的多个组合后面的所述参 考射束。
[0030] 在该实施例中，所述参考探测器接收已经通过不同滤波器值和不同衰减器的组合 被滤波的所述参考射束。因为光子通量可W根据X射线系统的应用协议而变化，例如，不同 的图像滤波器可W取决于要被成像的对象(例如，患者）的尺寸被使用，并且用于确保参考 探测器像素中总是存在有跨扇形射束的沿滤波器与衰减器的组合的既没有被过度福射也 没有福射不足的被充分照射的线阵列。每个"扇区"由滤波器和衰减器组合定义。
[0031] 根据本发明的另外的示范性实施例，所述滤波器与衰减器组合覆盖整个参考射束 (的。
[0032] 在该实施例中，针对所使用的射束中的每个可能的滤波器，在参考射束中将存在 对应的滤波器。因此能够跨射束的宽度测量光谱，甚至在应用广泛不同的值的X射线强度 时。
[0033] 根据另外的示范性实施例，X射线管壳体组件因此被提供有多个一维或二维焦斑 狭缝相机。运些一起形成多狭缝焦斑相机。所述多个一维或二维焦斑狭缝相机的狭缝中的 至少第一和第二狭缝相对于所述参考探测器的像素边界被偏置。
[0034] 因此，根据该实施例，在焦斑的移动或焦斑的形状的改变后，运些多个狭缝相机生 成不同的信号比率。最优信号比可W被用于对崎变的探测。运允许在探测器中使用较大尺 寸的像素。
[0035] 根据本发明另外的示范性实施例，所述控制器被配置为从至少一个参考探测器的 至少一个输出计算来自包括W下项的组的至少一个参数:光谱变异性、管电压、所述焦斑的 位置、所述焦斑的尺寸、所述焦斑的强度、管电流、管老化、动态阳极旋转不稳定性、周期性 阳极旋转不稳定性、所述焦斑的位置或形状的磁崎变，W及所述焦斑的形状或位置的重力 崎变。
[0036] 因此，能够计算表征参考射束的信号。运些信号可W落入到至少=个类别中：
[0037] 第一，与由电子束引起的旋转阳极损伤相关联的发生在高频处的缺陷可W跨参考 射束被测量并且被记录。运允许实时地或在图像后处理中，在对象图像中校正由旋转阳极 缺陷引起的高频缺陷。
[0038] 第二，可W跟踪W较低速率发生的主要由于旋转阳极加热的改变。运样的较低速 率效应本身可W主要表现为由因为加热或冷却的旋转阳极的膨胀或收缩引起的焦斑的位 置在若干秒上的偏移的形式。与热膨胀有关的信号可W在控制回路中"反馈"至化射线管内 部的电极，W补偿热漂移。
[0039] 备选地，运样的热漂移信号可W提供针对对象图像的额外校正信号。
[0040] 最后，可W捕获与管电压或管电流有关的参数，它们对于X射线检查装置的操作是 重要的。因此可W捕获运些参数，而无需如通常所要求的大量额外电路。
[0041] 此外，当使用