專利名稱：Ct設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本技術(shù)涉及醫(yī)學(xué)成像、工業(yè)檢測等領(lǐng)域?？梢灾苯討?yīng)用于需要超高速成像的醫(yī)療應(yīng)用領(lǐng)域，亦可應(yīng)用在無損檢測等工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
CT是Computed Tomography的簡寫，即計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)，是一種利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)被測物體斷層掃描圖像進(jìn)行重建獲得三維斷層圖像的掃描方式。該掃描方式是通過單一軸面的射線穿透被測物體，根據(jù)被測物體各部分對(duì)射線的吸收與透過率不同，由計(jì)算機(jī)采集透過射線并通過三維重構(gòu)成像。本專利中提到的CT沒有特別說明均指X射線CT。CT按照發(fā)展可以分成五代，前四代的掃描部分均由可移動(dòng)的X射線管配合探測器實(shí)現(xiàn)(機(jī)械掃描模式)，其中第三代與第四代采用旋轉(zhuǎn)掃描方式，其掃描部分由X射線管、探測器和掃描架組成，X射線管和探測器安裝在掃描架上。CT工作時(shí)通過掃描架的高速旋轉(zhuǎn)使X射線管在圓周的各個(gè)位置向掃描對(duì)象發(fā)出X射線，經(jīng)過探測器的接收和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的處理后恢復(fù)成所掃描的斷層的圖像。近年來發(fā)展的螺旋型連續(xù)式多層掃描CT(MDCT)本質(zhì)上屬于第四代CT，其掃描速度相比于螺旋型單層掃描CT并無進(jìn)步，但是其探測器排數(shù)增多，從而X射線管旋轉(zhuǎn)一周就可以獲得多層數(shù)據(jù)。對(duì)于目前較成熟的64層螺旋型連續(xù)式多層掃描CT而言，旋轉(zhuǎn)一周需要0.33s，其時(shí)間分辨率好于50ms (時(shí)間分辨率主要由掃描周期決定，在多層CT中也與掃描覆蓋范圍和重建方式有關(guān))。上述第四代CT的掃描方式的優(yōu)點(diǎn)是空間分辨率高，缺點(diǎn)是時(shí)間分辨率低。限制其時(shí)間分辨率主要因素是其掃描速度。對(duì)于目前最先進(jìn)的多層螺旋CT，最大掃描速度也只有0.33s/周，這是由掃描架和X射線管的機(jī)械強(qiáng)度極限決定的:當(dāng)CT高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，X射線管處的線速度已經(jīng)達(dá)到第一宇宙速度，為保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，CT的轉(zhuǎn)速存在極限。第五代CT(UFCT)的掃描原理與前四代不同，X射線的產(chǎn)生采用先進(jìn)的電子束技術(shù)(electron beam technology),球管的陽極與陰極分離,從陰極的電子槍發(fā)射電子束,經(jīng)加速形成高能電子束，再通過聚集和磁場偏轉(zhuǎn)線圈，投射到呈210°弧形的陽極靶面，產(chǎn)生X射線束，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械性旋轉(zhuǎn)，掃描速度可以達(dá)到50ms/周。綜上，在醫(yī)療成像領(lǐng)域，以心臟成像為代表，使用機(jī)械掃描模式可以做到每秒對(duì)同一位置完成2 3次斷層掃描，使用電子束掃描模式可以做到每秒對(duì)同一位置完成20次斷層掃描；在工業(yè)檢測領(lǐng)域，對(duì)于大型物體進(jìn)行斷層成像的掃描速度一般在分鐘量級(jí)。在現(xiàn)有CT成像裝置的技術(shù)路線下，提高掃描速度的途徑有三種:1.提高硬件性能。如提高機(jī)械裝置的旋轉(zhuǎn)速度、增加射線源的數(shù)量等；2.利用被測物體的穩(wěn)定性進(jìn)行等效掃描。如在心臟成像中使用門控技術(shù)；3.改變掃描方式。如電子束掃描(UFCT)。以上這些手段可以在一定程度上加快掃描速度，但無法進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)超高速掃描，實(shí)現(xiàn)對(duì)高速運(yùn)動(dòng)物體的斷層成像。發(fā)明內(nèi)容為克服上述CT技術(shù)中對(duì)掃描速度(也即時(shí)間分辨率)的限制，本技術(shù)的目的是提供一種高時(shí)間分辨率的CT設(shè)備。根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)方面，提供了一種CT設(shè)備，包括:電子束產(chǎn)生裝置，包括電子槍、偏轉(zhuǎn)掃描裝置和限流裝置，其中電子槍產(chǎn)生電子束，所述偏轉(zhuǎn)掃描裝置對(duì)所述電子束進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)方向隨時(shí)間改變，實(shí)現(xiàn)環(huán)形掃描，所述限流裝置具有環(huán)形布置的多個(gè)孔，當(dāng)所述的電子束沿著環(huán)形布置的多個(gè)孔掃描時(shí)，輸出環(huán)形分布的多個(gè)電子束；環(huán)形反射靶，與所述環(huán)形分布的電子束同軸設(shè)置，其中所述環(huán)形分布的電子束轟擊所述環(huán)形反射靶，產(chǎn)生與環(huán)形分布的電子束的軸線相交的X射線；以及環(huán)形探測器陣列，與所述環(huán)形反射靶同軸設(shè)置，包括多個(gè)探測器單元，其中所述X射線穿透被檢物體后入射到相應(yīng)的探測器單元。根據(jù)其他實(shí)施例，所述的CT設(shè)備還包括:諧振加速腔，配置為工作于TM010模式，接收所述電子束產(chǎn)生裝置發(fā)射的電子束，并且對(duì)所接收的電子束進(jìn)行加速。根據(jù)其他實(shí)施例，所述的CT設(shè)備還包括耦合器和微波功率源，所述耦合器將所述微波功率源產(chǎn)生的微波饋入所述諧振加速腔，對(duì)所述電子束進(jìn)行加速。根據(jù)其他實(shí)施例，所述電子束產(chǎn)生裝置還包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，配置為在所述電子束產(chǎn)生裝置產(chǎn)生電子束時(shí)，驅(qū)動(dòng)所述限流裝置往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，所述角度小于等于限流裝置上相鄰的孔與所述環(huán)形布置的多個(gè)孔所在圓周的圓心連線所成的夾角。根據(jù)其他實(shí)施例，所述的CT設(shè)備還包括環(huán)形罩，設(shè)置在所述環(huán)形反射靶前端，具有與所述多個(gè)電子束相應(yīng)的孔，限制所述電子束在環(huán)形反射靶上的束斑。根據(jù)其他實(shí)施例，所述的CT設(shè)備還包括漂移節(jié)，設(shè)置在所述諧振加速腔和所述環(huán)形金屬靶之間，配置為使所述電子束進(jìn)行橫向自聚焦。根據(jù)其他實(shí)施例，所述的CT設(shè)備還包括傳送裝置，承載所述被檢查物體沿著所述環(huán)形探測器陣列的軸線運(yùn)動(dòng)。根據(jù)其他實(shí)施例，所述環(huán)形反射靶的靶面法向同電子束入射方向之間的夾角大于90度。根據(jù)其他實(shí)施例，所述的CT設(shè)備還包括準(zhǔn)直器，對(duì)所述X射線進(jìn)行準(zhǔn)直。根據(jù)其他實(shí)施例，所述環(huán)形探測器陣列的每個(gè)探測器單元具體為多層探測器單
J Li ο由于采用了上述技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)在保證一定的空間分辨率的前提下，大幅度提高CT掃描速度。

下面的附圖表明了本技術(shù)的實(shí)施方式。這些附圖和實(shí)施方式以非限制性、非窮舉性的方式提供了本技術(shù)的一些實(shí)施例，其中:圖1是根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的CT設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是描述根據(jù)本技術(shù)其他實(shí)施例的CT設(shè)備中的電掃描部分的示意圖；圖3示出了根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的CT設(shè)備中的限流裝置的示意圖；圖4是根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的CT設(shè)備的電掃描部分的分解示意圖；圖5是根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的CT設(shè)備的電掃描部分的綜合構(gòu)成示意圖；[0028]圖6示出了根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的CT設(shè)備中同軸腔工作時(shí)的場型示意；圖7示出了根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的CT設(shè)備中同軸腔工作時(shí)電子束的運(yùn)動(dòng)軌跡示
思；圖8示出了根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的CT設(shè)備中環(huán)形金屬靶的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是描述根據(jù)本技術(shù)各個(gè)實(shí)施例的CT設(shè)備的工作方式的示意圖；圖10示出了根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的CT設(shè)備中的同軸腔與耦合器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖11示出了根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的CT設(shè)備中設(shè)置在金屬靶前的環(huán)形罩的示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將詳細(xì)描述本技術(shù)的具體實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)注意，這里描述的實(shí)施例只用于舉例說明，并不用于限制本技術(shù)。在以下描述中，為了提供對(duì)本技術(shù)的透徹理解，闡述了大量特定細(xì)節(jié)。然而，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的是:不必采用這些特定細(xì)節(jié)來實(shí)行本技術(shù)。在其他實(shí)例中，為了避免混淆本技術(shù)，未具體描述公知的結(jié)構(gòu)、材料或方法。在整個(gè)說明書中，對(duì)“ 一個(gè)實(shí)施例”、“實(shí)施例”、“ 一個(gè)示例”或“示例”的提及意味著:結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性被包含在本技術(shù)至少一個(gè)實(shí)施例中。因此，在整個(gè)說明書的各個(gè)地方出現(xiàn)的短語“在一個(gè)實(shí)施例中”、“在實(shí)施例中”、“一個(gè)示例”或“示例”不一定都指同一實(shí)施例或示例。此外，可以以任何適當(dāng)?shù)慕M合和/或子組合將特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性組合在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中。此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這里使用的術(shù)語“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)列出的項(xiàng)目的任何和所有組合。為了進(jìn)一步提高CT設(shè)備的掃描速度，本技術(shù)的實(shí)施例提出了一種CT設(shè)備，它包括電子束產(chǎn)生裝置，包括電子槍、偏轉(zhuǎn)掃描裝置和限流裝置，其中電子槍產(chǎn)生電子束，所述偏轉(zhuǎn)掃描裝置對(duì)所述電子束進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)方向隨時(shí)間而變，實(shí)現(xiàn)環(huán)形掃描，所述限流裝置具有環(huán)形布置的多個(gè)孔，當(dāng)所述的電子束沿著環(huán)形布置的多個(gè)孔掃描時(shí)，輸出環(huán)形分布的多個(gè)電子束；環(huán)形反射靶，與所述環(huán)形分布的電子束同軸設(shè)置，其中所述電子束轟擊所述環(huán)形反射靶，產(chǎn)生與環(huán)形分布的電子束的軸線相交的X射線；以及環(huán)形探測器陣列，與所述環(huán)形反射靶同軸設(shè)置，包括多個(gè)探測器單元，其中所述X射線穿透被檢物體后入射到相應(yīng)的探測器單元。例如，基于以高重復(fù)頻率的射頻微波功率源供能的同軸諧振腔，使用經(jīng)過偏轉(zhuǎn)掃描裝置和限流裝置得到的環(huán)形分布的電子束，在同軸諧振腔中的TM010場中加速后經(jīng)過一段漂移打反射靶，產(chǎn)生與同軸諧振腔軸線垂直的通過同一中心的X射線序列。利用此X射線序列對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行CT成像。在采用上述結(jié)構(gòu)的實(shí)施例中，可以實(shí)現(xiàn)在保證一定的空間分辨率的前提下，掃描速度得以提高。同時(shí)，調(diào)節(jié)微波功率源的饋入功率，可以實(shí)現(xiàn)一定范圍內(nèi)的X射線能量調(diào)節(jié)，有產(chǎn)生高能X射線的潛力，可以應(yīng)用于工業(yè)無損檢測。例如，以不同的饋入功率對(duì)電子束進(jìn)行加速，產(chǎn)生不同能量的X射線束，從而實(shí)現(xiàn)多能掃描，例如雙能掃描。例如，改變微波功率源的饋入功率大小，就可以實(shí)現(xiàn)不同能量的電子束輸出，也就是不同能量的X射線輸出。在一定范圍內(nèi)，電子束能量與饋入功率之間滿足:E V P (I)在上式中，E表示電子束能量，P表示饋入功率。據(jù)此，可以實(shí)現(xiàn)X射線的多能。[0042]圖1是根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的CT設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本技術(shù)的CT設(shè)備包括電掃描裝置，中央控制系統(tǒng)1，電子槍控制單元2，微波功率源3，探測器控制單元4，數(shù)據(jù)處理單元5和圖像重建單元6等。該電掃描裝置包括電子束產(chǎn)生裝置、同軸諧振加速腔8、金屬靶9和環(huán)形的探測器11。該電子束產(chǎn)生裝置例如包括電子槍7和水平以及垂直偏轉(zhuǎn)線圈(偏轉(zhuǎn)掃描裝置)，以及限流裝置。電掃描裝置是實(shí)現(xiàn)超高速斷層成像的硬件設(shè)備，參見圖2，展示了電掃描裝置的大致結(jié)構(gòu):電子槍7，其作用是受控發(fā)射電子。如圖2所示，電子槍7產(chǎn)生電子束，該電子束在偏轉(zhuǎn)線圈的作用下進(jìn)行環(huán)形掃描(例如給水平偏轉(zhuǎn)線圈和垂直偏轉(zhuǎn)線圈施加相差為90°的正弦信號(hào)，例如分別施加正弦信號(hào)和余弦信號(hào))。圖3示出了根據(jù)本技術(shù)的CT設(shè)備中的限流裝置的示意圖。該限流裝置16安裝在電子槍7的下游，偏轉(zhuǎn)裝置控制電子束沿著限流裝置16上的環(huán)形設(shè)置的孔的路徑掃描。當(dāng)電子束掃描到某個(gè)孔17時(shí)，電子束將會(huì)部分通過孔，形成平行于軸線的電子束。雖然在圖3中示出了限流裝置16具有幾個(gè)孔，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道可以設(shè)置更多的孔。例如，在金屬板上形成上百個(gè)排列成環(huán)形的孔來作為限流裝置。同軸諧振加速腔8工作在TM010模式，用于縱向加速電子并打金屬靶9形成X射線。環(huán)形的探測器11用于接收穿過被檢查物體10的X射線。圖5展示了工作時(shí)電掃描裝置的相對(duì)位置。對(duì)電子槍7產(chǎn)生的電子束進(jìn)行限流的限流裝置16安裝在在同軸腔8的遠(yuǎn)離金屬靶9的那個(gè)側(cè)面上。同軸腔8與金屬靶9之間有一段漂移節(jié)以實(shí)現(xiàn)電子束的橫向自聚焦。金屬靶9與探測器11之間有一定的小間隙，力口裝準(zhǔn)直器以保證成像質(zhì)量。 成像過程中，參見圖1，電子槍控制單元2接收中央控制系統(tǒng)I的啟動(dòng)掃描指令后控制電子槍7發(fā)射電子束Itl (根據(jù)電子加速能量和準(zhǔn)直器設(shè)計(jì)同一時(shí)刻可以允許I 3個(gè)電子槍發(fā)射電子以加快掃描速度)。電子束Itl經(jīng)過同軸諧振加速腔8加速達(dá)到目標(biāo)能量(可高可低，由微波功率源3的饋入功率決定，低可至大約IOOkeV,高可達(dá)大約IMeV)，加速電子束I1打金屬靶9產(chǎn)生與同軸諧振腔軸線相交的X射線Jtl，例如大致與同軸諧振腔軸線垂直方向的X射線，經(jīng)過金屬靶9和探測器11之間的準(zhǔn)直器準(zhǔn)直后穿透沿著同軸諧振腔軸線平行移動(dòng)的傳送裝置上承載的被檢查物體10，強(qiáng)度衰減后的X射線J1在探測器11上被接收。探測器控制單兀4接收中央控制系統(tǒng)I的啟動(dòng)掃描指令后控制探測器11米集數(shù)據(jù)，并將其發(fā)送到中央控制系統(tǒng)I。中央控制系統(tǒng)根據(jù)限流裝置16限流得到的電子束的順序?qū)Σ杉降奶綔y器數(shù)據(jù)進(jìn)行重新排列，并發(fā)送到數(shù)據(jù)處理單元5進(jìn)行預(yù)處理。數(shù)據(jù)處理單元5完成不一致校正、硬化校正、亮度校正等工作后將計(jì)算得到的標(biāo)準(zhǔn)投影數(shù)據(jù)發(fā)送到圖像重建單元6進(jìn)行重建，進(jìn)而得到被測物體指定位置的斷層圖像序列。下面解釋電掃描裝置中同軸諧振加速腔8的加速原理。同軸腔工作時(shí)從微波功率源3獲得功率，并在腔中建立起TM010模的場分布，參見圖6。圖6中左面為左視圖，右面為正視圖，虛線為磁場，實(shí)線為電場。此模式的場分布特征如下:.電場只存在縱向分量，磁場只存在角向分量[0051 ] 縱向電場和角向磁場沿縱向均勻.縱向電場最強(qiáng)在同軸腔外徑與內(nèi)徑中點(diǎn)附近靠近外徑處[0053].縱向電場最強(qiáng)處磁場強(qiáng)度為O (由諧振腔特性決定)由上面的場分布特點(diǎn)，同軸腔的TM010模適合加速電子，且最強(qiáng)電場附近的接近線性的磁場使電子束橫向自聚焦，無需增加聚焦模塊。參見圖10，圖的左側(cè)是同軸腔8及耦合器14的右視圖，右側(cè)是同軸腔8及耦合器14的正視圖，畫出的場均為該視圖縱深方向(垂直紙面方向)中間截面的場型。為了在同軸腔內(nèi)激勵(lì)起TMoltl模的場，耦合器(圖10中灰色部分)中傳輸?shù)膱鲂捅仨毰c同軸腔內(nèi)的場型匹配。在波導(dǎo)耦合器中工作的最低模為TEltl模，要采用這種場型進(jìn)行功率饋入，只需要如圖所示安裝耦合器即可。也即波導(dǎo)的短邊平行于同軸腔軸線，長邊垂直于同軸腔軸線。從圖10中看到，此時(shí)耦合器與同軸腔中場型匹配，可以在同軸腔內(nèi)有效激勵(lì)起111_模的場。限流裝置16可以安裝在同軸腔8的最大電場位置，發(fā)射初始能量約IOkeV的電子束團(tuán)。典型參數(shù)的電子束團(tuán)在同軸腔電磁場中的運(yùn)動(dòng)軌跡見圖7。圖7中左面是放大的同軸腔左視圖，右面將電子束附近放大。同軸腔的高度大約5cm，從圖7右側(cè)電子束團(tuán)運(yùn)動(dòng)軌跡放大圖(已經(jīng)濾除了未被俘獲的電子，并且只畫出了電子密度大的部分)可以看出，電子束團(tuán)橫向尺寸在同軸腔內(nèi)部加速時(shí)有增加的趨勢，但是在出同軸腔后的漂移段由于在腔內(nèi)部時(shí)受到的橫向動(dòng)量調(diào)制，呈現(xiàn)出了聚束效果。這就是同軸腔8和金屬靶9之間存在漂移段的原因，漂移段可以使電子束團(tuán)橫向自聚焦。在一些實(shí)施例中，由于實(shí)際安裝的原因，金屬靶9和探測器11不能位于同一個(gè)縱向位置，因此電子束打靶產(chǎn)生的X射線會(huì)斜入射到探測器表面。因此，需要傾斜探測器的表面，使之與X射線主入射方向垂直。另外，為保證初級(jí)X射線主入射方向是傾斜的，需要使金屬靶9的靶面法向同電子束入射方向呈一個(gè)大于90°的夾角，這就造成了金屬靶靶面的「傾斜」如圖8所示。優(yōu)選地，金屬靶的靶面法向同電子束入射方向呈135°角左右。 在一些實(shí)施例中，為了使照射物體的X射線質(zhì)量更好，需要在金屬靶9和探測器11之間加裝準(zhǔn)直器12。如圖8所示，準(zhǔn)直器12的作用是阻擋一部分的初級(jí)X射線(即電子打靶時(shí)產(chǎn)生的X射線)，只讓中心部分的初級(jí)X射線通過，從而使X射線的方向性更好，避免探測器多層時(shí)X射線強(qiáng)度的角分布對(duì)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的干擾。在一些實(shí)施例中，考慮到即使加裝了準(zhǔn)直器12，X射線強(qiáng)度還是有一定的角分布，可以利用這個(gè)角分布來實(shí)現(xiàn)一圈掃描多層成像的目的?！柑綔y器多層」也就是將探測器分成多層，X射線照射到探測器表面時(shí)，不同的層感受到不同的X射線強(qiáng)度(攜帶了物體不同切片的信息)，從而獲得物體多個(gè)切片的數(shù)據(jù)，一圈掃描完成后，多個(gè)切片都獲得了成像。探測器多層可以縮短整體掃描時(shí)間。在圖示的實(shí)施例中，采用了同軸諧振腔對(duì)電子束進(jìn)行加速的方案，但是在其他實(shí)施例中，可以不使用同軸諧振腔對(duì)電子束進(jìn)行加速，例如采用高壓電場對(duì)電子束進(jìn)行加速?；蛘撸谝恍?shí)施例中，如果電子槍發(fā)射單元產(chǎn)生的電子束的強(qiáng)度足夠，則無需任何的加速
>J-U ρ α裝直。在一些實(shí)施例中，上述CT設(shè)備有多種工作模式。這是由其電子源的結(jié)構(gòu)決定的，也是本技術(shù)的CT設(shè)備相對(duì)于其它CT的一個(gè)優(yōu)勢。參見圖9，(a)圖表明了普通工作模式:限流裝置16對(duì)電子槍7發(fā)出的連續(xù)電子束在環(huán)形軌跡上進(jìn)行限流，電子束打到金屬靶9后從靶點(diǎn)13發(fā)出X射線穿透物體，進(jìn)而被探測器11接收獲得數(shù)據(jù)。[0063]在一些實(shí)施例中，可以增加驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使得限流裝置16蠕動(dòng)。依然參見圖9，(b)圖顯示了另外一種工作模式，即限流裝置16的「蠕動(dòng)」。所謂「蠕動(dòng)」就是限流裝置16所在圓周在一個(gè)小角度內(nèi)進(jìn)行往復(fù)旋轉(zhuǎn)，這種模式的好處在于能夠提高空間分辨率。靶點(diǎn)跟隨限流裝置16旋轉(zhuǎn)，發(fā)出的X射線覆蓋了之前X射線無法覆蓋的角度。從這個(gè)視角上來說，限流裝置16的「蠕動(dòng)」相當(dāng)于成倍加密了電子束的密度，比如「蠕動(dòng)」到(b)圖的狀態(tài)就將電子束密度加大了一倍?！溉鋭?dòng)」中電子發(fā)射的次數(shù)越多，加密程度就越大，CT的空間分辨率也就越高。例如，在一些實(shí)施例中，給圖示的設(shè)備增加驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，配置為在電子束產(chǎn)生裝置產(chǎn)生電子束時(shí)，驅(qū)動(dòng)限流裝置16往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，該角度小于等于限流裝置上相鄰的孔與環(huán)形布置的多個(gè)孔所在圓周的圓心連線所成的夾角。應(yīng)當(dāng)指出的是，盡管本技術(shù)主要應(yīng)用領(lǐng)域在醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域，但是由于X射線能量的可調(diào)性，依然有應(yīng)用于需要高能X射線的醫(yī)學(xué)治療或工業(yè)無損檢測領(lǐng)域的潛力。雖然在上述實(shí)施例中，采用的是對(duì)電子槍產(chǎn)生的電子束進(jìn)行環(huán)形掃描，進(jìn)而用限流裝置16進(jìn)行限流來產(chǎn)生平行于軸向的電子束，但是也可以采用其他的電子束發(fā)生裝置。根據(jù)本技術(shù)的其他實(shí)施例，為了改進(jìn)電子束打在金屬靶9上的靶點(diǎn)的直徑大小，從而提高CT設(shè)備的空間分辨率，還可以在金屬靶前面設(shè)置環(huán)形罩18。如圖11所示，該環(huán)形罩例如具有較小的孔，從而對(duì)從限流裝置16產(chǎn)生的平行電子束在金屬靶9上的靶點(diǎn)尺寸進(jìn)行約束。根據(jù)其他實(shí)施例，還可以在限流裝置16和金屬靶9之間設(shè)置高壓均勻電場，對(duì)限流裝置16產(chǎn)生的電子束進(jìn)行加速。雖然在上面的實(shí)施例中，分別給出了平行電子束的產(chǎn)生方式、加速方式以及金屬靶的設(shè)置的不同例子，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該想到，將這些不同的方式進(jìn)行組合來產(chǎn)生其他的實(shí)施例，這里不再詳細(xì)描述。在其他實(shí)施例中，還提供了一種CT設(shè)備的方法，包括步驟:從電子槍產(chǎn)生一電子束；對(duì)所述電子束進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)方向隨時(shí)間改變，實(shí)現(xiàn)環(huán)形掃描；用具有環(huán)形布置的多個(gè)孔的限流裝置對(duì)所述電子束進(jìn)行限流，使得當(dāng)所述的電子束沿著環(huán)形布置的多個(gè)孔掃描時(shí)，輸出環(huán)形分布的多個(gè)電子束；用所述電子束轟擊一環(huán)形反射靶，產(chǎn)生與所述環(huán)形分布的電子束的軸線相交的X射線；以及檢測穿透被檢物體后的X射線。根據(jù)其他實(shí)施例，所述方法還包括步驟:利用工作于TM010模式的諧振加速腔對(duì)環(huán)形分布的電子束依次進(jìn)行加速。根據(jù)其他實(shí)施例，所述方法還包括步驟:利用耦合器將微波功率源產(chǎn)生的微波饋入所述諧振加速腔，依次對(duì)所述電子束進(jìn)行加速。根據(jù)其他實(shí)施例，所述方法還包括步驟:在電子束產(chǎn)生裝置產(chǎn)生電子束時(shí)，驅(qū)動(dòng)所述限流裝置往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，所述角度小于等于限流裝置上相鄰的孔與所述環(huán)形布置的多個(gè)孔所在圓周的圓心連線所成的夾角。以上的詳細(xì)描述通過使用示意圖、流程圖和/或示例，已經(jīng)闡述了 CT設(shè)備及操作過程的眾多實(shí)施例。在這種示意圖、流程圖和/或示例包含一個(gè)或多個(gè)功能和/或操作的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，這種示意圖、流程圖或示例中的每一功能和/或操作可以通過各種結(jié)構(gòu)、硬件、軟件、固件或?qū)嵸|(zhì)上它們的任意組合來單獨(dú)和/或共同實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)實(shí)施例中，本技術(shù)的實(shí)施例所述主題的若干部分可以通過專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、或其他集成格式來實(shí)現(xiàn)。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，這里所公開的實(shí)施例的一些方面在整體上或部分地可以等同地實(shí)現(xiàn)在集成電路中，實(shí)現(xiàn)為在一臺(tái)或多臺(tái)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)程序(例如，實(shí)現(xiàn)為在一臺(tái)或多臺(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上運(yùn)行的一個(gè)或多個(gè)程序)，實(shí)現(xiàn)為在一個(gè)或多個(gè)處理器上運(yùn)行的一個(gè)或多個(gè)程序(例如，實(shí)現(xiàn)為在一個(gè)或多個(gè)微處理器上運(yùn)行的一個(gè)或多個(gè)程序)，實(shí)現(xiàn)為固件，或者實(shí)質(zhì)上實(shí)現(xiàn)為上述方式的任意組合，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本公開，將具備設(shè)計(jì)電路和/或?qū)懭胲浖?或固件代碼的能力。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，本公開所述主題的機(jī)制能夠作為多種形式的程序產(chǎn)品進(jìn)行分發(fā)，并且無論實(shí)際用來執(zhí)行分發(fā)的信號(hào)承載介質(zhì)的具體類型如何，本公開所述主題的示例性實(shí)施例均適用。信號(hào)承載介質(zhì)的示例包括但不限于:可記錄型介質(zhì)，如軟盤、硬盤驅(qū)動(dòng)器、緊致盤(⑶)、數(shù)字通用盤(DVD)、數(shù)字磁帶、計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器等；以及傳輸型介質(zhì)，如數(shù)字和/或模擬通信介質(zhì)(例如，光纖光纜、波導(dǎo)、有線通信鏈路、無線通信鏈路等)。雖然已參照幾個(gè)典型實(shí)施例描述了本技術(shù)，但應(yīng)當(dāng)理解，所用的術(shù)語是說明和示例性、而非限制性的術(shù)語。由于本技術(shù)能夠以多種形式具體實(shí)施而不脫離技術(shù)的精神或?qū)嵸|(zhì)，所以應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施例不限于任何前述的細(xì)節(jié)，而應(yīng)在隨附權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)廣泛地解釋，因此落入權(quán)利要求或其等效范圍內(nèi)的全部變化和改型都應(yīng)為隨附權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求1.一種CT設(shè)備,其特征在于,包括: 電子束產(chǎn)生裝置，包括電子槍、偏轉(zhuǎn)掃描裝置和限流裝置，其中電子槍產(chǎn)生電子束，所述偏轉(zhuǎn)掃描裝置對(duì)所述電子束進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)方向隨時(shí)間改變，實(shí)現(xiàn)環(huán)形掃描，所述限流裝置具有環(huán)形布置的多個(gè)孔，當(dāng)所述的電子束沿著環(huán)形布置的多個(gè)孔掃描時(shí)，輸出環(huán)形分布的多個(gè)電子束； 環(huán)形反射靶，與所述環(huán)形分布的電子束同軸設(shè)置，其中所述環(huán)形分布的電子束轟擊所述環(huán)形反射靶，產(chǎn)生與環(huán)形分布的電子束的軸線相交的X射線；以及 環(huán)形探測器陣列，與所述環(huán)形反射靶同軸設(shè)置，包括多個(gè)探測器單元，其中所述X射線穿透被檢物體后入射到相應(yīng)的探測器單元。
2.如權(quán)利要求1所述的CT設(shè)備，其特征在于，還包括:諧振加速腔，配置為工作于TMOlO模式，接收所述電子束產(chǎn)生裝置發(fā)射的電子束，并且對(duì)所接收的電子束進(jìn)行加速。
3.如權(quán)利要求2所述的CT設(shè)備，其特征在于，還包括耦合器和微波功率源，所述耦合器將所述微波功率源產(chǎn)生的微波饋入所述諧振加速腔，對(duì)所述電子束進(jìn)行加速。
4.如權(quán)利要求1所述的CT設(shè)備，其特征在于，所述電子束產(chǎn)生裝置還包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，配置為在所述電子束產(chǎn)生裝置產(chǎn)生電子束時(shí)，驅(qū)動(dòng)所述限流裝置往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，所述角度小于等于限流裝置上相鄰的孔與所述環(huán)形布置的多個(gè)孔所在圓周的圓心連線所成的夾角。
5.如權(quán)利要求1所述的CT設(shè)備，其特征在于，還包括環(huán)形罩，設(shè)置在所述環(huán)形反射靶前端，具有與所述多個(gè)電子束相應(yīng)的孔，限制所述電子束在所述環(huán)形反射靶上的束斑。
6.如權(quán)利要求3所述的CT設(shè)備，其特征在于，還包括漂移節(jié)，設(shè)置在所述諧振加速腔和所述環(huán)形金屬靶之間， 配置為使所述電子束進(jìn)行橫向自聚焦。
7.如權(quán)利要求1所述的CT設(shè)備，其特征在于，還包括傳送裝置，承載所述被檢查物體沿著所述環(huán)形探測器陣列的軸線運(yùn)動(dòng)。
8.如權(quán)利要求1所述的CT設(shè)備，其特征在于，所述環(huán)形反射靶的靶面法向同電子束入射方向之間的夾角大于90度。
9.如權(quán)利要求1所述的CT設(shè)備，其特征在于，還包括準(zhǔn)直器，對(duì)所述X射線進(jìn)行準(zhǔn)直。
10.如權(quán)利要求1所述的CT設(shè)備，其特征在于，所述環(huán)形探測器陣列的每個(gè)探測器單元具體為多層探測器單元。
專利摘要公開了一種CT設(shè)備。該CT設(shè)備包括電子束產(chǎn)生裝置，包括電子槍、偏轉(zhuǎn)掃描裝置和限流裝置，其中電子槍產(chǎn)生電子束，所述偏轉(zhuǎn)掃描裝置對(duì)所述電子束進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)方向隨時(shí)間改變，實(shí)現(xiàn)環(huán)形掃描，所述限流裝置具有環(huán)形布置的多個(gè)孔，當(dāng)所述的電子束沿著環(huán)形布置的多個(gè)孔掃描時(shí)，輸出環(huán)形分布的多個(gè)電子束；環(huán)形反射靶，與所述環(huán)形分布的電子束同軸設(shè)置，其中所述電子束轟擊所述環(huán)形反射靶，產(chǎn)生與環(huán)形分布的電子束的軸線相交的X射線；以及環(huán)形探測器陣列，與所述環(huán)形反射靶同軸設(shè)置，包括多個(gè)探測器單元，其中所述X射線穿透被檢物體后入射到相應(yīng)的探測器單元。
文檔編號(hào)H05G1/46GK203083952SQ201320045999
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者康克軍, 唐傳祥, 趙自然, 張哲 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 同方威視技術(shù)股份有限公司