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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-12-13
(45)【発行日】2023-12-21
(54)【発明の名称】偏向電極組立体、Ｘ線源及びＸ線撮像システム
(51)【国際特許分類】
H01J 35/14 20060101AFI20231214BHJP
H05G 1/00 20060101ALI20231214BHJP
H05G 1/52 20060101ALI20231214BHJP
【ＦＩ】
H01J35/14
H05G1/00 E
H05G1/52 D
【請求項の数】
21
(21)【出願番号】P 2022576850
(86)(22)【出願日】2021-07-02
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-07-10
(86)【国際出願番号】 CN2021104270
(87)【国際公開番号】W WO2022028173
(87)【国際公開日】2022-02-10
【審査請求日】2022-12-12
(31)【優先権主張番号】202010772301.1
(32)【優先日】2020-08-04
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(73)【特許権者】
【識別番号】511031733
【氏名又は名称】チンファ ユニバーシティ
【氏名又は名称原語表記】Ｔｓｉｎｇｈｕａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
【住所又は居所原語表記】Ｎｏ． １， Ｑｉｎｇｈｕａ Ｙｕａｎ， Ｈａｉｄｉａｎ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８４， Ｃｈｉｎａ
(73)【特許権者】
【識別番号】515221794
【氏名又は名称】ヌクテック カンパニー リミテッド
(73)【特許権者】
【識別番号】522483518
【氏名又は名称】ニューレイ テクノロジー カンパニー リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100087398
【弁理士】
【氏名又は名称】水野 勝文
(74)【代理人】
【識別番号】100128783
【弁理士】
【氏名又は名称】井出 真
(74)【代理人】
【識別番号】100128473
【弁理士】
【氏名又は名称】須澤 洋
(74)【代理人】
【識別番号】100160886
【弁理士】
【氏名又は名称】久松 洋輔
(74)【代理人】
【識別番号】100180699
【弁理士】
【氏名又は名称】成瀬 渓
(72)【発明者】
【氏名】チェン，ジーチアン
(72)【発明者】
【氏名】タン，フアピン
(72)【発明者】
【氏名】ジン，シン
【審査官】鳥居 祐樹
(56)【参考文献】
【文献】特開２００８－２６２７８９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０４－２１２２４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０２０／０１７００９７（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｊ ３５／１４
Ｈ０１Ｊ ３５／０４－３５／０６
Ｈ０５Ｇ １／００
Ｈ０１Ｊ ２９／４６
Ｈ０１Ｊ ３１／１２
Ｈ０５Ｇ １／５２
Ａ６１Ｂ ６／０３
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
Ｘ線源用の偏向電極組立体であって、第１の接続部及び互いに間隔をあけて前記第１の接続部に設置される複数の第１のティース部を含み、各々の第１のティース部が前記第１の接続部から延出することで櫛型に形成される第１の電極板と、
第２の接続部及び互いに間隔をあけて前記第２の接続部に設置される複数の第２のティース部を含み、各々の第２のティース部が前記第２の接続部から延出することで櫛型に形成される第２の電極板と、を備え、
前記第１の電極板と前記第２の電極板は、隣接する第１のティース部と第２のティース部との間にそれぞれ位置する複数の電子ビーム通路を形成するように、互いに接触せず且つ前記複数の第１のティース部と前記複数の第２のティース部の少なくとも一部が交互に配列されている偏向電極組立体。
【請求項2】
前記第１の電極板と前記第２の電極板は、２つの第１のティース部の間ごとに１つの第２のティース部が設置され、且つ２つの第２のティース部の間ごとに１つの第１のティース部が設置されるように構成されている請求項１に記載の偏向電極組立体。
【請求項3】
各電子ビーム通路において、隣接する第１のティース部と第２のティース部の対向する側面は互いに平行である請求項２に記載の偏向電極組立体。
【請求項4】
前記複数の第１のティース部は、前記第１の接続部において同じピッチ間隔で離間され、前記複数の第２のティース部は前記第２の接続部において同じピッチ間隔で離間され、且つ前記複数の電子ビーム通路は同じピッチ間隔で分布されている請求項３に記載の偏向電極組立体。
【請求項5】
前記複数の第１のティース部は、同じ形状を有し、且つ前記複数の第２のティース部は同じ形状を有する請求項４に記載の偏向電極組立体。
【請求項6】
前記第１の接続部は、前記複数の第１のティース部が配置された第１の内面を含み、且つ前記第２の接続部は、前記複数の第２のティース部が配置された第２の内面を含み、前記第１の内面は前記第１のティース部の側面と垂直であり、且つ前記第２の内面は前記第２のティース部の側面と垂直である請求項５に記載の偏向電極組立体。
【請求項7】
各電子ビーム通路は、電子ビーム入力側及び電子ビーム出力側を含み、前記第１の電極板の各第１のティース部は、前記電子ビーム出力側にある上面及び前記電子ビーム入力側にある下面を含み、前記複数の第１のティース部の上面はいずれも同一平面内に位置し、且つ前記第２の電極板の各第２のティース部は、前記電子ビーム出力側にある上面及び前記電子ビーム入力側にある下面を含み、前記複数の第２のティース部の上面はいずれも同一平面内に位置する請求項６に記載の偏向電極組立体。
【請求項8】
前記第１の電極板と前記第２の電極板は、前記複数の第１のティース部の上面と前記複数の第２のティース部の上面がいずれも同一平面内に位置するように構成されている請求項７に記載の偏向電極組立体。
【請求項9】
前記第１の電極板と前記第２の電極板は、前記複数の第１のティース部の下面と前記複数の第２のティース部の下面とがいずれも同一平面内に位置するように構成されている請求項８に記載の偏向電極組立体。
【請求項10】
前記第１のティース部及び前記第２のティース部は、いずれも直方体形状を有する請求項９に記載の偏向電極組立体。
【請求項11】
前記第１のティース部は、前記第１の接続部から離れた端面を含み、前記第２のティース部は前記第２の接続部から離れた端面を含み、且つ前記第１の電極板と前記第２の電極板は、前記第１のティース部の端面と前記第２の接続部の前記第２の内面との間のピッチが０．１ｍｍ～１０ｍｍの間にあり、且つ前記第２のティース部の端面と前記第１の接続部の前記第１の内面との間のピッチが０．１ｍｍ～１０ｍｍの間にあるように構成されている請求項６～１０のいずれか一項に記載の偏向電極組立体。
【請求項12】
前記第１の電極板と前記第２の電極板は、前記第１のティース部の端面と前記第２の接続部の前記第２の内面との間のピッチが０．５ｍｍ～５ｍｍの間にあり、且つ前記第２のティース部の端面と前記第１の接続部の前記第１の内面との間のピッチが０．５ｍｍ～５ｍｍの間にあるように構成されている請求項１１に記載の偏向電極組立体。
【請求項13】
前記第１の電極板と前記第２の電極板は、各電子ビーム通路の前記電子ビーム入力側から前記電子ビーム出力側までの長さが３ｍｍ～５０ｍｍの間にあるように構成されている請求項１２に記載の偏向電極組立体。
【請求項14】
それぞれ前記第１の電極板と前記第２の電極板に電気的に接続された電位コントローラを更に含み、前記電位コントローラは、前記第１の電極板と前記第２の電極板との間に複数の電位差を有するように、前記第１の電極板と前記第２の電極板に給電される請求項１～１０のいずれか一項に記載の偏向電極組立体。
【請求項15】
異なる位置から電子ビームを発生させる複数の陰極ユニットと、異なる位置から電子ビームを受け取る陽極と、
偏向電極組立体の第１の電極板と第２の電極板が前記複数の陰極ユニットと前記陽極との間に配置された請求項１～１４のいずれか一項に記載の前記偏向電極組立体と、を備え、
各陰極ユニットは、前記偏向電極組立体の１つの電子ビーム通路に位置合わせされることで、前記複数の陰極ユニットで発生された電子ビームがそれぞれ対応する電子ビーム通路を通過し且つ前記陽極に到達可能であるように構成されているＸ線源。
【請求項16】
それぞれ前記複数の陰極ユニットに電気的に接続されることで、各陰極ユニットが電子ビームを発生させるか又は発生させないかを制御する陰極コントローラを更に備える請求項１５に記載のＸ線源。
【請求項17】
前記陰極コントローラ及び前記偏向電極組立体の電位コントローラと通信可能に接続されることで、前記陰極コントローラ及び前記偏向電極組立体にＸ線放射要求を送信する又は前記陰極コントローラ及び前記偏向電極組立体からＸ線放射情報を受け取る連係コントローラを更に備える請求項１６に記載のＸ線源。
【請求項18】
前記偏向電極組立体の前記第１の電極板と前記第２の電極板との間にｎ種類の電位差があり、ｎ≧２であり、前記複数の陰極ユニットが順にｎ回の電子ビームを放射し、各陰極ユニットのｎ回の電子ビーム放射に対して、前記偏向電極組立体はそれぞれｎ種類の電位差にある動作状態と、
前記複数の陰極ユニットがｎ個のサイクルの電子ビームの放射を行い、第１のサイクルにおいて前記複数の陰極ユニットは順に１回の電子ビームを放射すると同時に、前記偏向電極組立体は第１の種類の電位差にあることを保持し、第ｎのサイクルにおいて前記複数の陰極ユニットは１回の電子ビームを順次放射すると同時に前記偏向電極組立体は第ｎ種類の電位差にあることを保持している動作状態とのいずれかの動作状態を含む請求項１７に記載のＸ線源。
【請求項19】
前記第１の電極板の複数の第１のティース部の上面と前記第２の電極板の複数の第２のティース部の上面は、いずれも同一平面内に位置し、且つ前記陽極の前記第１の電極板及び前記第２の電極板に向かう表面と平行である請求項１５～１８のいずれか一項に記載のＸ線源。
【請求項20】
異なる位置からＸ線を発生させる請求項１５～１９のいずれか一項に記載のＸ線源を備えるＸ線撮像システム。
【請求項21】
前記Ｘ線源からＸ線放射情報を取得するための撮像制御装置を更に備える請求項２０に記載のＸ線撮像システム。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、２０２０年８月４日に提出された、出願番号が２０２０１０７７２３０１．１であり、発明名称が「偏向電極組立体、Ｘ線源及びＸ線撮像システム」である中国特許出願の優先権を主張し、その全ての内容は引用により本開示に組み込まれる。
【0002】
本開示は、Ｘ線技術分野に関し、より具体的にはＸ線源用の偏向電極組立体、Ｘ線源及びＸ線撮像システムに関する。
【背景技術】
【0003】
Ｘ線は、工業非破壊検査、安全検査、医学診断及び治療等の分野に広く応用されている。Ｘ線を発生させる装置は、Ｘ線源と呼ばれる。Ｘ線源は一般的に中核部品であるＸ線管、電源と制御システム、冷却及び遮蔽などための補助装置などで構成される。Ｘ線管は、一般的に陰極、陽極及び筐体の三つの主要部品を含む。陰極は、電子ビームを発生させる。電子ビームは、陰極と陽極の間の高電圧電界により加速され、且つ陽極に衝突することで、Ｘ線を発生する。従来のＸ線管は、電子放射を発生させる陰極が１つしかなく、位置が固定された一つのＸ線焦点しか生成できない。
【0004】
新しい分散型Ｘ線源（又は多焦点Ｘ線源と呼ばれる）は、複数の陰極、複数のターゲットを有し、複数の異なる位置からＸ線を発生させることができるＸ線源である。多視点撮像と三次元撮像のＣＴ分野において非常に顕著な優位性を有する。異なる位置からＸ線を発生させるために、多くの特許文献はそれぞれ異なる技術的解決手段を開示している。米国特許出願ＵＳ４９２６４５２Ａは、電磁界走査により電子ビームを偏向させて位置の異なる焦点を発生させる。従来の熱陰極電子放射が電磁界走査に合わせることは連続的なプロセスであるため、焦点位置は連続的な動的変化を発生して、Ｘ線撮像にモーションアーチファクトがあるので、該手段は大規模に応用されていない。新たな技術案は複数の電子源（陰極）を使用し、異なる位置から電子ビームを発生させ且つ異なる位置でＸ線を発生させ、ターゲット位置の連続的な変化によるアーチファクトを除去するものであり、例えば、中国特許ＣＮ１０４４７０１７７Ｂなどのように複数の熱陰極を用いてそれぞれ異なる位置から電子ビームを発生させるもの、又は米国特許ＵＳ６９８０６２７Ｂ２のように電界放射冷陰極を使用して異なる位置から電子ビームを発生させるものがある。
【0005】
Ｘ線三次元撮像技術の発展に伴い、画像に対する解像度の要求がますます高くなってきている。高解像度画像を取得する方法は、一般的に検出器の画素を絶えず縮小させ、焦点のサイズを絶えず減少させ、焦点の分布密度を増加させることを含む。最初の２項を実現する物理的な難度がますます高くなるため、焦点の分布密度を増加させることが重要な改善方向となる。中国特許ＣＮ１０４４６５２７９Ｂに代表される熱陰極分散型光源は、陰極自体の物理的な寸法及び断熱要件に制限されるので、陰極間隔が大きく（一般的に２０ｍｍ以上である）、焦点密度が小さい。中国特許出願ＣＮ１０７４６４７３４Ａは偏向電極を増加させることで焦点の数を増加させる方法を提案している。しかしながら、該手段は全体的な構造が複雑であり、補償電極を有し、集束電極の配置及び接続関係が複雑であり、集束電極は２種類に分けられ、各種類の集束電極は数量が多い複数の個別電極を含み、各種類の集束電極を固定に取り付ける場合に全体の取付精度を考慮する必要があり、同時に各個別電極と取付構造の電気絶縁も考慮する必要があるので、全体的に複雑度が高く、コストが高い。
【0006】
このため、構造が簡略化され且つコストが低減された偏向電極組立体が必要とされている。
【発明の概要】
【0007】
本開示の１つの目的は、構造が簡略化され、部品点数が削減された偏向電極組立体、Ｘ線源及びＸ線撮像システムを提供することにある。本開示の他の目的は、Ｘ線放射位置を増加させる偏向電極組立体、Ｘ線源及びＸ線撮像システムを提供することにある。本開示の更に他の目的は、撮像品質を向上させる偏向電極組立体、Ｘ線源及びＸ線撮像システムを提供することにある。
【0008】
本開示の一態様は、Ｘ線源用の偏向電極組立体であって、第１の接続部及び互いに間隔を隔てて第１の接続部に設置される複数の第１のティース部を含み、各々の第１のティース部が前記第１の接続部から延出することで櫛型に形成される第１の電極板と、第２の接続部及び互いに間隔を隔てて第２の接続部に設置される複数の第２のティース部を含み、各々の第２のティース部が第２の接続部から延出することで櫛型に形成される第２の電極板と、を備え、隣接する第１のティース部と第２のティース部との間にそれぞれに位置する複数の電子ビーム通路を形成するように、第１の電極板と第２の電極板は互いに接触せず、且つ複数の第１のティース部と複数の第２のティース部の少なくとも一部が交互に配列されるように構成されている偏向電極組立体を提供する。
【0009】
従来の分散型Ｘ線源において、各電子ビーム通路は、２つの個別電極により偏向作用を発生する必要があり、個別電極の数は電子ビーム通路の２倍である。したがって、部品の数が多く、電極を固定に取り付けること及び電気的接続が複雑である。本開示の実施例に係る偏向電極組立体において、２つの電極板のティース部は交互に配置され、且つ電極板の接続部は複数のティース部の共通接続部として、一方では複数のティース部に対し構造接続を提供し、他方では複数のティース部の電気的な接続を実現している。これにより、各電極板は互いに接続された接続部及び複数のティース部を含むことで、偏向電極組立体を固定に取り付けること及び電気的接続を大幅に簡略化し、同時に高い位置決め精度をより容易に実現することができる。また、電子ビームの偏向を実現するために、各ティース部（電極板）には同じ又は異なる電位が印加される必要があるため、ティース部は、隣接する部材（例えばそれと対向する他のティース部、陰極、陽極、更に支持を提供する構造部材）と電気的に絶縁する必要がある。従来の技術的解決手段では、各電極は互いに独立して設けられ、それぞれ相対的な絶縁取付及び位置決めを実現しようとするため、電極の取り付けが困難である。本開示の実施例によれば、革新的な櫛型構造により、１つの電位を有する複数の電極を１つの全体（第１の電極板）に設計し、且つもう１つの電位を有する複数の電極を別の１つの全体（第２の電極板）に設計することにより、取り付け固定及び電気的接続を大幅に簡略化する。
【0010】
本開示の実施例によれば、第１の電極板と第２の電極板は、２つの第１のティース部の間ごとに１つの第２のティース部が設置され、且つ２つの第２のティース部の間ごとに１つの第１のティース部が設置されるように構成されている。２つの電極板のティース部を交互に配置させることにより、電子ビーム通路の数を増加させることができ、少ない陰極ユニットに基づいてより多くのＸ線焦点を発生させることに有利であり、これによりより多くのＸ線撮像情報を取得し、且つ分散型Ｘ線源のコストを低減させ、Ｘ線撮像システムの画像品質を向上させることに有利である。
【0011】
本開示の実施例によれば、各電子ビーム通路において、隣接する第１のティース部と第２のティース部の対向する側面は互いに平行である。これにより、２つのティース部の間の偏向電界は相対的に均一であり、電子ビームの偏向と焦点位置のずれを制御することに有利である。
【0012】
本開示の実施例によれば、複数の第１のティース部は、第１の接続部において同じピッチ間隔で離間され、複数の第２のティース部は第２の接続部において同じ間隔で離間され、且つ複数の電子ビーム通路は同じピッチ間隔で分布されている。これにより、各ティース部は均一に等間隔で分布され、同時に各電子ビーム通路も均一に等間隔で分布されている。これは、電極板の加工と偏向電極組立体の取り付けを簡略化することに有利であり、同時に電子ビームの偏向及び集束効果をより統一することができる。
【0013】
本開示の実施例によれば、複数の第１のティース部は、同じ形状を有し、且つ複数の第２のティース部は同じ形状を有する。
【0014】
本開示の実施例によれば、第１の接続部は、複数の第１のティース部が配置された第１の内面を含み、且つ第２の接続部は、複数の第２のティース部が配置された第２の内面を含み、第１の内面は第１のティース部の側面と垂直であり、且つ第２の内面は第２のティース部の側面と垂直である。これにより、電極板はより規則正しい構造を有することができ、加工及び取り付けを容易にする。
【0015】
本開示の実施例によれば、各電子ビーム通路は、電子ビーム入力側及び電子ビーム出力側を含み、第１の電極板の各第１のティース部は、電子ビーム出力側にある上面及び電子ビーム入力側にある下面を含み、複数の第１のティース部の上面はいずれも同一平面内に位置し、且つ第２の電極板の各第２のティース部は、電子ビーム出力側にある上面及び電子ビーム入力側にある下面を含み、複数の第２のティース部の上面はいずれも同一平面内に位置する。
【0016】
本開示の実施例によれば、第１の電極板と第２の電極板は、複数の第１のティース部の上面と複数の第２のティース部の上面がいずれも同一平面内に位置するように構成されている。２つの電極板の上面は同一平面内に位置することで、電極板の加工及び取り付けを簡略化することに有利である。また、偏向電極組立体がＸ線源に取り付けられる時、電極板の上面が陽極の対向表面と平行に配置されることに有利であり、これにより電極板と陽極の間により均一な電界を形成し、各電子ビーム通路から出た電子ビームがより一致した集束及び加速効果を有することができる。
【0017】
本開示の実施例によれば、第１の電極板と第２の電極板は、複数の第１のティース部の下面と複数の第２のティース部の下面とがいずれも同一平面内に位置するように構成されている。電極板の下面も同一平面内に位置することで、電極板の加工及び取り付けを簡略化することに有利であり、同時に偏向電極組立体がＸ線源に取り付けられる時、陰極ユニットの取り付けに有利である。
【0018】
本開示の実施例によれば、第１のティース部及び前記第２のティース部は、いずれも直方体形状を有する。
【0019】
本開示の実施例によれば、第１のティース部は、第１の接続部から離れた端面を含み、第２のティース部は第２の接続部から離れた端面を含み、且つ第１の電極板と第２の電極板は、第１のティース部の端面と第２の接続部の第２の内面との間のピッチが０．１ｍｍ～１０ｍｍの間にあり、且つ第２のティース部の端面と第１の接続部の前記第１の内面との間のピッチが０．１ｍｍ～１０ｍｍの間にあるように構成されている。上記絶縁距離を採用することで、２つの電極板の間に数十ボルトから数千ボルトまでの絶縁を実現することができる。
【0020】
本開示の実施例によれば、第１の電極板と第２の電極板は、第１のティース部の端面と第２の接続部の第２の内面との間のピッチが０．５ｍｍ～５ｍｍの間にあり、且つ第２のティース部の端面と第１の接続部の第１の内面との間のピッチが０．５ｍｍ～５ｍｍの間にあるように構成されている。上記絶縁距離を採用することで、加工精度及び取付精度の要求を満たすことに有利である。
【0021】
本開示の実施例によれば、第１の電極板と第２の電極板は、各電子ビーム通路の前記電子ビーム入力側から前記電子ビーム出力側までの長さが３ｍｍ～５０ｍｍの間にあるように構成されている。電子ビーム通路が短すぎると、偏向電位が高すぎ、電位コントローラのコストが高くなる。電子ビーム通路が長すぎると、偏向電極組立体がＸ線源で大きな空間を占め、Ｘ線源のサイズ及び重量を減少させることに不利となる。
【0022】
本開示の実施例によれば、それぞれ第１の電極板と第２の電極板に電気的に接続された電位コントローラを更に含み、電位コントローラは、第１の電極板と第２の電極板との間に複数の電位差を有するように、第１の電極板と第２の電極板に給電されることができる。
【0023】
本開示の別の態様は、異なる位置から電子ビームを発生させる複数の陰極ユニットと、異なる位置から電子ビームを受け取る陽極と、第１の電極板と第２の電極板が複数の陰極ユニットと陽極との間に配置された本公開の実施例の偏向電極組立体と、を備え、各陰極ユニットは、偏向電極組立体の１つの電子ビーム通路に位置合わせされることで、複数の陰極ユニットで発生された電子ビームがそれぞれ対応する電子ビーム通路を通過し且つ陽極に到達可能であるように構成されているＸ線源を提供する。
【0024】
本開示の実施例に係るＸ線源では、偏向電極組立体の２つの電極板には異なる電位が印加される時、電子ビームが偏向する。また、陽極に高電圧を印加する時、偏向電極組立体の電子ビーム通路の出口位置に集束電界を発生させることにより、電子ビームに集束作用を発生させることができる。したがって、電子ビームの運動過程において、集束及び偏向は２つの電界によりそれぞれ発生され、その最終的な効果は重畳され、即ち電子ビームが本開示の実施例に係る偏向電極組立体を通過する時に、同時に集束及び偏向効果が得られる。
【0025】
本開示の実施例によれば、Ｘ線源は、それぞれ複数の陰極ユニットに電気的に接続されることで、各陰極ユニットが電子ビームを発生させるか又は発生させないかを制御する陰極コントローラを更に備える。
【0026】
本開示の実施例によれば、Ｘ線源は、陰極コントローラ及び偏向電極組立体の電位コントローラと通信可能に接続されることで、陰極コントローラ及び偏向電極組立体にＸ線放射要求を送信する又は陰極コントローラ及び偏向電極組立体からＸ線放射情報を受け取る連係コントローラを更に備える。
【0027】
本開示の実施例によれば、偏向電極組立体の第１の電極板と第２の電極板との間にｎ種類の電位差があり、ｎ≧２であり、複数の陰極ユニットが順にｎ回の電子ビームを放射し、各陰極ユニットのｎ回の電子ビーム放射に対して、偏向電極組立体はそれぞれｎ種類の電位差にある動作状態と、複数の陰極ユニットがｎ個のサイクルの電子ビームの放射を行い、第１のサイクルにおいて複数の陰極ユニットは順に１回の電子ビームを放射すると同時に、偏向電極組立体は第１の種類の電位差にあることを保持し、第ｎのサイクルにおいて複数の陰極ユニットは１回の電子ビームを順次放射すると同時に偏向電極組立体は第ｎ種類の電位差にあることを保持している動作状態とのいずれかの動作状態を含む。
【0028】
本開示の実施例によれば、第１の電極板の複数の第１のティース部の上面と第２の電極板の複数の第２のティース部の上面は、いずれも同一平面内に位置し、且つ陽極の第１の電極板及び第２の電極板に向かう下面と平行である。
【0029】
本開示の別の態様は、異なる位置からＸ線を発生させるための本開示の実施例に係るＸ線源を備えるＸ線撮像システムを提供する。
【0030】
本開示の実施例によれば、Ｘ線撮像システムは、Ｘ線源からＸ線放射情報を取得するための撮像制御装置を更に備える。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】本開示の実施例に係る偏向電極組立体の模式図である。
【図2】本開示の実施例に係る偏向電極組立体の斜視模式図である。
【図3】本開示の実施例に係るＸ線源の構造模式図である。
【図4】本開示の実施例に係る偏向電極組立体の集束状態模式図である。
【図5a】本開示の実施例に係る偏向電極組立体の偏向状態模式図である。
【図5b】本開示の実施例に係る偏向電極組立体の偏向状態模式図である。
【図5c】本開示の実施例に係る偏向電極組立体の偏向状態模式図である。
【図6】本開示の実施例に係るＸ線源の動作状態のタイムチャートである。
【図7】本開示の実施例に係るＸ線源の他の動作状態のタイムチャートである。
【図8】本開示の実施例に係るＸ線撮像システムの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0032】
以下に、図面を参照して本開示の実施例を説明する。以下の詳細な説明及び図面は本開示の原理を例示的に説明するために用いられ、本開示は記述された好ましい実施例に限定されず、本開示の範囲は特許請求の範囲によって限定される。以下、例示的な実施形態を参照して本開示を詳細に説明し、いくつかの実施例を図面に示す。以下は図面を参照して説明を行い、より多くの制限がない場合に、異なる図面における同じ参照符号は同一又は類似の部品を示す。以下の例示的な実施形態に記載された技術案は、本開示の全ての技術案を表すものではない。逆に、これらの技術案は、添付の特許請求の範囲に係る本開示の様々な態様のシステム及び方法の例示に過ぎない。
【0033】
【0034】
図１及び図２に示すように、本開示の実施例に係る偏向電極組立体は、２つの電極板１及び２を含む。例示的な実施例において、電極板１及び２は同じ構造を有する。いくつかの実施例において、電極板１及び２は異なる構造を有してもよい。
【0035】
電極板１は、接続部１１と、複数のティース部１２とを備える。複数のティース部１２は、互いに間隔をあけて接続部１１に設けられている。例示的な実施例において、複数のティース部１２は同じピッチ間隔で離間されている。接続部１１は共通接続部として複数のティース部１２に対し構造的に支持する。電極板１は櫛型に形成され、そのうち複数のティース部１２は接続部１１から延出している。
【0036】
電極板２は、接続部２１と、複数のティース部２２とを含む。複数のティース部２２は、互いに間隔をあけて接続部２１に設けられている。例示的な実施例において、複数のティース部２２は同じピッチ間隔で離間されている。接続部２１は共通接続部として複数のティース部２２に対し構造支持を提供する。電極板２は櫛型に形成され、そのうち複数のティース部２２は接続部２１から延出している。
【0037】
図１及び図２に示すように、電極板１と電極板２は、複数の電子ビーム通路を形成するように、互いに接触せず、且つ複数のティース部１２と複数のティース部２２が交互に配列されるように構成されている。各電子ビーム通路は、隣り合うティース部１２とティース部２２との間に位置している。陰極から放射された電子ビームは電子ビーム通路を通過し、次に陽極に衝突することができる（後に詳述する）。例示的な実施例において、２つのティース部１２の間ごとに一つのティース部２２が設置され、且つ２つのティース部２２の間ごとに一つのティース部１２が設置され、図１及び図２に示されている。例えば、電極板１の複数のティース部１２をそれぞれＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、…と呼び、電極板２の複数のティース部２２をそれぞれＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、…と呼び、且つ複数の電子ビーム通路をそれぞれＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、…と呼ぶ場合、電極板１、２のティース部１２、２２及び電子ビーム通路は、Ａ１、Ｓ１、Ｂ１、Ｓ２、Ａ２、Ｓ３、Ｂ２、Ｓ４、Ａ３、Ｓ５、Ｂ３、Ｓ６、Ａ４、Ｓ７、Ｂ４、…の順で配列され、図１に示されている。
【0038】
本開示の実施例によれば、偏向電極組立体は、電位コントローラ３を更に含むことができる。電位コントローラ３は、それぞれ電極板１及び２に電気的に接続されることで、それぞれ電極板１及び電極板２に給電されている。電位コントローラ３は、電位ＶＡを電極板１に供給し、電位ＶＢを電極板２に供給してもよい。電位ＶＡ及びＶＢは同じであってもよく、異なってもよく、例えばそれぞれゼロ電位、正電位又は負電位等である。電位コントローラ３は、電極板１と電極板２との間に複数の電位差があるように、電極板１と電極板２の間の電位差（ＶＡ－ＶＢ）を制御する。電極板１と電極板２の間の電位差が異なる場合、隣接するティース部１２と２２の間の電子ビーム通路は異なる電界に位置することができる。例示的な実施例において、電極板１と電極板２の間の電位差は、電位差がゼロ（即ちＶＡ＝ＶＢ）であることと、電位差が正（即ちＶＡ＞ＶＢ、例えばＶＡ－ＶＢ＝＋１００Ｖ）であることと、電位差が負（即ちＶＡ＜ＶＢ、例えばＶＡ－ＶＢ＝－１００Ｖ）であることという３種類の状態が存在することができる。
【0039】
本開示のいくつかの実施例によれば、図１に示すように、電極板１の接続部１１は内面１１１を含み、複数のティース部１２は接続部１１の内面１１１に配置され、即ちティース部１２は接続部１１の内面１１１から延出している。例示的な実施例において、内面１１１は平面である。例示的な実施例において、電極板１の複数のティース部１２は接続部１１において同じピッチで均一に分布している。本開示のいくつかの実施例によれば、図１及び図２に示すように、電極板２の接続部２１は内面２１１を含み、複数のティース部２２は接続部２１の内面２１１に配置され、即ちティース部２２は接続部２１の内面２１１から延出している。例示的な実施例において、内面２１１は平面である。例示的な実施例において、電極板２の複数の接続部２２は接続部２１において同じピッチで均一に分布している。
【0040】
本開示のいくつかの実施例によれば、電極板１及び２は複数の電子ビーム通路が同じピッチで分布するように配置されている。例示的な実施例において、複数の電子ビーム通路は同じサイズを有する。
【0041】
本開示のいくつかの実施例によれば、図１及び図２に示すように、ティース部１２は、側面１２１及び端面１２２を含む。ティース部１２は、一端が接続部１１（内面１１１）に接続され、他端が端面１２２を有する。例示的な実施例では、接続部１１の内面１１１はティース部１２の側面１２１と垂直である。本開示のいくつかの実施例によれば、図２に示すように、ティース部２２は側面２２１及び端面２２２を含む。ティース部２２は、一端が接続部２１（内面２１１）に接続され、且つ他端が端面２２２を有する。例示的な実施例では、接続部２１の内面２１１は、ティース部２２の側面２２１と垂直である。例示的な実施例において、隣接するティース部１２と２２の対向側面１２１、２２１は互いに平行であり、即ち電子ビーム通路を形成する対向側面１２１、２２１は平行である。
【0042】
例示的な実施例において、電極板１の複数のティース部１２は同じ形状を有し、例えば略直方体形状であり、図１及び図２に示されている。例示的な実施例において、電極板２の複数のティース部２２は同じ形状を有し、例えば略直方体形状であり、図１及び図２に示されている。いくつかの実施例において、接続部１１及び２１はそれぞれ略直方体形状である。
【0043】
電極板１と電極板２は、一定の絶縁距離を保つように互いに接触しないように構成されている。本開示のいくつかの実施例によれば、電極板１と２との間の最短距離は、接続部１１の内面１１１とティース部２２の端面２２２の間及び／又は接続部２１の内面２１１とティース部１２の端面１２２の間に位置する。例示的な実施例において、電極板１及び２は接続部１１の内面１１１がティース部２２の端面２２２と平行になり、及び／又は接続部２１の内面２１１がティース部１２の端面１２２と平行になるように配置されている。例示的な実施例において、ティース部１２の端面１２２と接続部２１の内面２１１との間のピッチは０．１ｍｍ～１０ｍｍの間にあり、例えば０．５ｍｍ～５ｍｍの間にあり、及び／又はティース部２２の端面２２２と接続部１１の内面１１１の間のピッチは０．１ｍｍ～１０ｍｍの間にあり、例えば０．５ｍｍ～５ｍｍの間にある。
【0044】
本開示のいくつかの実施例によれば、図２に示すように、ティース部１２は上面１２３及び下面（図示せず）を含む。例示的な実施例において、ティース部１２の上面１２３及び下面は接続部１１の内面１１１及びティース部１２の側面１２１に対していずれも垂直であり、即ち上面１２３及び下面はティース部の厚さ方向に沿って分布されている。例示的な実施例において、複数のティース部１２の上面１２３はいずれも同一平面内に位置する。いくつかの実施例において、複数のティース部１２の下面も同一平面内に位置する。本明細書において、上面は電子ビームの出力側に位置する表面であり、即ち陽極の表面に向いている（以下を参照）。下面は電子ビームの入力側に位置する表面であり、即ち陰極ユニットの表面に向いている（以下を参照）。厚さ方向は電子ビームの入力側から電子ビームの出力側に向かう方向である。
【0045】
本開示のいくつかの実施例によれば、図２に示すように、ティース部２２は上面２２３及び下面（図示せず）を含む。例示的な実施例において、ティース部２２の上面２２３及び下面は接続部２１の内面２１１及びティース部２２の側面２２１に対していずれも垂直であり、即ち上面２２３及び下面はティース部の厚さ方向に沿って分布されている。例示的な実施例において、複数のティース部２２の上面２２３はいずれも同一平面内に位置する。いくつかの実施例において、複数のティース部２２の下面も同一平面内に位置する。
【0046】
例示的な実施例において、電極板１及び２は、複数のティース部１２の上面１２３と複数のティース部２２の上面２２３がいずれも同一平面内に位置するように配置されている。いくつかの実施例において、電極板１の上面全体と電極板２の上面全体とは、何れも同じ平面内に位置する。例示的な実施例において、電極板１及び２は、複数のティース部１２の下面と複数のティース部２２の下面がいずれも同一平面内に位置するように配置されている。いくつかの実施例において、電極板１の下面全体と電極板２の下面全体とは、何れも同一平面内に位置する。
【0047】
本開示のいくつかの実施例によれば、電極板１及び２は、電子ビームの通路の長さ、即ち電子ビーム入力側から電子ビーム出力側までの長さ（厚さ方向の寸法）が、３ｍｍ～５０ｍｍの間にあるように構成されている。
【0048】
【0049】
図３に示すように、本開示の実施例に係るＸ線源は、チャンバ４、上記の偏向電極組立体、複数の陰極ユニット５及び陽極６を含む。図３は、チャンバ４、偏向電極組立体の電極板１及び２、陰極ユニット５及び陽極６を切断方式で概略的に示す。
【0050】
本開示の実施例に係る偏向電極組立体の説明については前述を参照するとし、ここでは説明を省略する。図３は、電極板１及び２の複数のティース部と、隣接するティース部の間の電子ビーム通路とを切断方式で示す。なお、説明しやすく且つポイントがあいまいになるのを防ぐために、図３に電極板１及び２の接続部は示されていない。図３において、電極板１の複数のティース部はそれぞれＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、…と呼ばれ、電極板２の複数のティース部はそれぞれＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、…と呼ばれ、且つ電極板１及び２のティース部は、Ａ１、Ｂ１、Ａ２、Ｂ２、Ａ３、Ｂ３、Ａ４、Ｂ４、…の順で配列されている。
【0051】
偏向電極組立体の電極板１、２、陰極ユニット５及び陽極６は、チャンバ４内に配置されている。チャンバ４は真空チャンバであり、内部の部品に対し真空の動作環境を提供する。いくつかの実施例において、偏向電極組立体の電極板１及び２は、それぞれ絶縁部材（例えばセラミック絶縁部材）を介してチャンバ４内に接続されている。
【0052】
複数の陰極ユニット５は、異なる位置から電子ビームを発生させるためのものである。図３において、これらの陰極ユニット５をそれぞれＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、…と呼び、且つこれらの電子ビームをそれぞれＥ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、…と呼ぶ。陽極６は、異なる位置から電子ビームを受け取ってＸ線を発生させるためのものである。図３において、陽極６における焦点位置（電子ビーム受け取り位置）をそれぞれＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、…と呼ぶ。例示的な実施例において、電極板１の複数のティース部の上面と電極板２の複数のティース部の上面はいずれも同一平面内に位置し、且つ電極板１及び２のティース部の上面が位置する平面は電極板１及び２に向かう陽極６の表面（陽極６の電子ビーム受け取り面）と平行である。例示的な実施例において、電極板１の複数のティース部の下面と電極板２の複数のティース部の下面とは、いずれも同一平面内に位置し、且つ電極板１及び２のティース部の下面が位置する平面は、複数の陰極ユニット５の電極板１及び２に向かう表面（陰極ユニット５の電子ビーム放射表面）と平行である。
【0053】
偏向電極組立体の電極板１及び２は、複数の陰極ユニット５と陽極６との間に配置され、且つ陰極ユニット５（陰極ユニット５の電子ビーム出射位置）をそれぞれ偏向電極組立体の対応する電子ビーム通路に位置合わせさせる。これにより、陰極ユニット５から発生された電子ビームは、偏向電極組立体の対応する電子ビーム通路を通過し、偏向電極組立体により偏向され及び／又は集束（以下に詳述）された後、陽極６に衝撃を与える。各電子ビーム通路は、電子ビーム入力側と、電子ビーム出力側とを含む。本明細書において、電子ビーム入力側は、陰極ユニット５に向かう側であり、電子ビーム出力側は、陽極６に向かう側である。
【0054】
本開示のいくつかの実施例によれば、Ｘ線源は、陰極コントローラ７及び陽極コントローラ８を更に含むことができる。いくつかの実施例において、陰極コントローラ７、陽極コントローラ８及び／又は連係コントローラ９は、チャンバ４の外部に設置されてもよい。偏向電極組立体の電位コントローラ３は、チャンバ４の外部に設置されてもよい。陰極コントローラ７は、複数の陰極ユニット５のそれぞれと電気的に接続されている。陽極コントローラ８は、陽極６と電気的に接続されている。例えば、陰極コントローラ７、陽極コントローラ８及び電位コントローラ３の電気接続線は、それぞれチャンバ４を貫通するコネクタ（例えばセラミック絶縁コネクタ）を介して複数の陰極ユニット５、陽極６、及び偏向電極組立体の電極板１及び２に電気的に接続されてもよい。
【0055】
陰極コントローラ７は、各陰極ユニット５の動作状態、すなわち電子ビームを発生させるか又は発生させないかを制御するために用いられる。陽極コントローラ８は、陽極６に高電圧を印加するために用いられ、通常は数十キロボルトから数百キロボルトの高電圧である。これにより、陽極６に高電圧を印加し、陽極６と陰極ユニット５の間に加速電界を発生させることで、陰極ユニット５から発生された電子ビームが加速され且つ陽極６に衝撃を与え、Ｘ線を発生させる。また、陽極６に高電圧を印加することにより、偏向電極組立体の電子ビーム通路の出口位置（電子ビーム出力側）の間に集束電界を発生させ、電子ビームに集束作用を発生させることもできる（以下に詳細に説明する）。
【0056】
いくつかの実施例において、Ｘ線源は、連係コントローラ９を更に含むことができる。連係コントローラ９は電位コントローラ３及び陰極コントローラ７と通信接続されてもよく、例えば有線通信又は無線通信により、電位コントローラ３及び陰極コントローラ７を連係制御する。例示的な実施例において、連係コントローラ９は陰極コントローラ７及び電位コントローラ３にＸ線放射要求を送信する又は陰極コントローラ７及び電位コントローラ３からＸ線放射情報を受け取ることができる。連係コントローラ９は、陰極コントローラ７に例えば陰極ユニット５の電子ビーム放射状態に関する指令などの指令を送信することができ、及び／又は陰極コントローラ７から例えば陰極ユニット５の電子ビーム放射状態に関する情報などの情報を取得することができる。また、連係コントローラ９は電位コントローラ３に例えば電極板１と２との間の電位差状態に関する指令を送信することができ、及び／又は電位コントローラ３から例えば電極板１と２との間の電位差状態に関する情報を取得することができる。例えば、陰極コントローラ７は、ある陰極ユニットに電子ビームを発生させるか又は発生させないかを制御する場合、連係コントローラ９は電位コントローラ３に対し偏向電極組立体の電極板１及び２にどの電位を印加して必要な電位差を発生させるかを通知することができる。連係コントローラ９は陰極コントローラ７及び電位コントローラ３と通信することにより、Ｘ線源のＸ線焦点位置をリアルタイムに制御することができ、又はＸ線焦点位置を他の制御装置にリアルタイムにフィードバックすることができる。
【0057】
以下に、図３、図４、図５ａ～図５ｃを参照して本開示の実施例に係る偏向電極組立体の動作原理を説明する。図４は、本開示の実施例に係る偏向電極組立体の集束状態模式図である。図５ａ～図５ｃは本開示の実施例に係る偏向電極組立体の偏向状態模式図である。図４及び図５ａ～図５ｃは、一つの陰極ユニット５、陽極６の一部、偏向電極組立体の一対の隣接するティース部１２及び２２、及び該隣接するティース部１２と２２の間に位置する電子ビーム通路を概略的に示す。なお、説明しやすく且つポイントがあいまいになるのを防ぐために、図４及び図５ａ～図５ｃに電極板１及び２の接続部及びＸ線源の他の部材は示されていない。
【0058】
以下、一つの陰極ユニット５（図３におけるＥ１）で電子ビームを放射するプロセスを例として、Ｘ線源及び偏向電極組立体の動作原理を説明する。複数の陰極ユニット５におけるＣ１が電子ビームＥ１を放射する場合、電子ビームＥ１は、一定の初期速度（図３では上向きである）で偏向電極組立体の対応する電子ビーム通路、具体的には電極板１１のティース部１２におけるＡ１と電極板２のティース部２２におけるＢ１との間の電子ビーム通路に入る。偏向電極組立体の電位コントローラ３は、ティース部１２と２２の間の電位差がＶＡ＞ＶＢ、ＶＡ＝ＶＢ、及びＶＡ＜ＶＢの３種類の状態のうちの１種類となるように電極板１と電極板２との間の電位差（ＶＡ－ＶＢ）を制御する。電子ビームＥ１は、ティース部１２（Ａ１）と２２（Ｂ１）との間で運動する時、ティース部１２と２２の間の電位差に応じてＡ１への偏向（図３では左向きである）、非偏向又はＢ１への偏向（図３では右向きである）を発生させる。これにより、偏向電極組立体は、電子ビームに対する偏向作用を発生させる。また、電子ビームＥ１がティース部１２と２２の間の電子ビーム通路の出口位置（図３では上部）に達する時、電子ビームの断面積は集束作用によって小さくなる（以下、詳細に説明する）。これにより、偏向電極組立体及びＸ線源は電子ビームに対する集束作用を更に発生させることができる。電子ビームＥ１は電子ビーム通路から離れた後、陽極６と陰極ユニット５の間の高電圧の加速電界により加速され、陽極６に衝撃を与え、Ｘ線を発生させる。本開示の実施例によれば、Ｘ線源は集束作用を強化することで、補償電極を減らし、構造を更に簡略化すると共に、集束と偏向との両方を一体構造に設計し、全体的に構造最適化を実現することができる。
【0059】
図４は、本開示のある実施例に係る偏向電極組立体の集束作用を示す。Ｘ線管において、陽極６に高電圧が印加され、一般的に数十キロボルトから数百キロボルトである。偏向電極組立体の電極板１及び２は、陰極６と陽極ユニット５の間に位置し、且つ電極板１と２の間の電位差は陽極６と陰極ユニット５の電位差よりもはるかに低く、一般的に±３キロボルトを超えず、例えば正負数百ボルトの範囲内にある。したがって、陽極６と偏向電極組立体の電極板１、２の間に高電圧加速電界が形成される。例示的な実施例において、上記のように、電極板１及び２のティース部の上面が位置する平面は陽極６の電子ビーム受け取り表面と平行である。この場合、陽極６の電子ビーム受け取り表面と電極板１及び２のティース部の上面との間の高電圧加速電界はほとんどの範囲内で均一な電界に属し、即ち電力線は平行であり、該高電圧加速電界の電力線は陽極６から電極板１及び２のティース部の上面に指向されている。
【0060】
しかしながら、電極板１及び２のティース部の上面の近傍において、電極板１のティース部と電極板２のティース部との間に電子ビーム通路（隙間）が存在するため、電極板１及び２の上面は完全な平面ではない。該高電圧加速電界の一部の電力線は電子ビーム通路に入り、且つ湾曲して電極板１のティース部の側面及び／又は電極板２のティース部の側面に指向され、図４に示されている。したがって、該高電圧加速電界における電力線は電子ビーム通路の出口位置に局所的な変形を発生させる。電子ビーム通路の出口位置にある電子は該高電圧加速電界において逆電力線に沿って運動するため、電子ビームは電子ビーム通路の出口位置に集中して集束することで、電子ビームの断面積を減少させる。Ｘ線源において、このような集束作用は電子ビームの断面積を減少させることに有利であり、これにより電子ビームが陽極に衝撃を与えた時のＸ線焦点の大きさを減少させ、Ｘ線焦点が小さくなるほど、Ｘ線撮像の画像品質が明瞭となる。
【0061】
図５ａ～図５ｃは、本開示の実施例に係る偏向電極組立体の偏向作用を示す。以下に電極板１及び２の３種類の異なる電位差状態を例として、偏向電極組立体の偏向作用原理を説明する。電位コントローラ（図５ａ～図５ｃに示されていない）は偏向電極組立体の電極板１及び２に対し異なる電位を印加するように制御することにより、電極板１と２の間の電位差（ＶＡ－ＶＢ）はＶＡ＞ＶＢ、ＶＡ＝ＶＢ、及びＶＡ＜ＶＢの３種類の状態の１種類であり、且つティース部１２と２２の間に異なる電界状態を発生させる。
【0062】
図５ａにおいて、電極板１と２の間の電位差は、正（ＶＡ＞ＶＢ）であり、ティース部１２と２２の間に偏向電界を発生させる。ティース部１２と２２の間の偏向電界において、電力線はティース部１２からティース部２２に指向されている。陰極ユニット５から放射された電子ビームは一定の初期速度でティース部１２と２２の間の電子ビーム通路に入った後、該偏向電界の側方向作用力（逆電力線方向）によってティース部１２に向かう側方向オフセットを発生させる。電子ビームは電子ビーム通路を通過する時にティース部１２に向かう偏向を発生させ、該電子ビームは最終的に陽極６に到達する時に陽極６上のティース部１２に偏向する側の位置Ｔ１に衝撃を与え、且つ該位置Ｔ１でＸ線を発生させる。
【0063】
図５ｂにおいて、ティース部１２と２２の間の電位差はゼロであり（ＶＡ＝ＶＢ）、ティース部１２と２２の間に偏向電界を発生させない。陰極ユニット５から放射された電子ビームは一定の初期速度でティース部１２と２２の間の電子ビーム通路に入った後、偏向電界の側方向の作用力を受けず、元の方向の運動を維持している。電子ビームは電子ビーム通路を通過する時に偏向を発生させず、該電子ビームは最終的に陽極６に到達する時に陽極６上のティース部１２と２２の中間にある位置Ｔに衝撃を与え、且つ該位置ＴでＸ線を発生させる。
【0064】
図５ｃにおいて、ティース部１２と２２の間の電位差は正（ＶＡ＜ＶＢ）であり、ティース部１２と２２の間に偏向電界を発生させる。ティース部１２と２２の間の偏向電界において、電力線はティース部２２からティース部１２に指向されている。陰極ユニット５から放射された電子ビームは一定の初期速度でティース部１２と２２の間の電子ビーム通路に入った後、該電界の側方向の作用力（逆電力線方向）によってティース部２２に向かう側方向オフセットを発生させる。電子ビームは電子ビーム通路を通過する時にティース部２２に向かう偏向を発生させ、該電子ビームは最終的に陽極６に到達する時に陽極６上のティース部２２に偏向する側の位置Ｔ２に衝撃を与え、且つ該位置Ｔ２でＸ線を発生させる。
【0065】
以上より、ティース部１２と２２の間に非ゼロ電位差が存在する場合、ティース部１２と２２の間に偏向電界を発生させる。ティース部１２と２２の間の偏向電界の作用により、電子ビームは電子ビーム通路を通過する時に偏向を発生させ、これにより電子ビームが陽極６に衝撃を与える位置のずれを引き起こす。この位置のずれ量は、電子ビームの初期速度、電極板１と２の間の電位差（ＶＡ－ＶＢ）の絶対値、電子ビーム通路の長さなどと関係がある。一般的に、電極板１と２の間の電位差（ＶＡ－ＶＢ）の絶対値が大きくなるほど、位置のずれ量が大きくなる。
【0066】
次に、図６及び図７を参照して、本開示のある実施例に係るＸ線源の動作状態のタイムチャートについて説明する。図６は本開示の実施例に係るＸ線源の動作状態のタイムチャートである。図７は本開示の実施例に係るＸ線源の他の動作状態のタイムチャートである。
【0067】
図６は、偏向電極組立体を含むＸ線源の動作モードを示している。図６における１本目の線は、複数の陰極ユニットの電子ビーム放射状態を示す。１本目の線の方形波は高と低の２つの状態を含み、高状態は電子ビームを発生させることを示し、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、…は電子ビームを発生させる異なる陰極ユニットを表す。２本目の線は偏向電極組立体の２つの電極板の間の電位差の変化状態を示す。図６は２つの電極板の間の３種類の異なる電位差状態（ＶＡ＞ＶＢ、ＶＡ＝ＶＢ、ＶＡ＜ＶＢ）を例として説明する。２本目の線の方形波は高、中、低の３つの状態を含み、それぞれ３種類の異なる電位差状態を表す。３本目の線は時間を示し、ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、…は異なる時刻であり、各時刻はそれぞれに１回の電子ビームを発生させることに対応する。４本目の線は陽極の電子ビーム受け取り位置の変化状態を示し、ここでＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、…は異なる陰極ユニットに対応する受け取り位置範囲を表し、添え字は位置ずれ状態を表し、同時に４本目の線の方形波は高と低の２つの状態を含み、高状態はＸ線を発生させることを示す。
【0068】
陽極の電子ビーム受け取り位置（Ｘ線焦点位置）は、陰極ユニットの電子ビーム放射状態と両電極板間の電位差の変化状態に依存する。図６に示す実施例において、各時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、…において、１つの陰極ユニットのみが電子ビームを放射するために用いられ、同時に２つの電極板の間の電位差（ＶＡ－ＶＢ）も一定の状態（ＶＡ＞ＶＢ、ＶＡ＝ＶＢ、又はＶＡ＜ＶＢ）にある。
【0069】
図６に示す実施例において、Ｘ線源の動作モードは以下のとおりである。等間隔の時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、…に応じて、各陰極ユニットはそれぞれ３回の電子ビームを放射し（Ｃ１は時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３に放射、Ｃ２は時刻ｔ４、ｔ５、ｔ６に放射、このように類推する）。同じ陰極ユニットの３回の電子ビームの放射に対し、偏向電極組立体はそれぞれ３種類の電位差状態にある（ｔ１時刻電位差は正、ｔ２時刻電位差はゼロ、ｔ３時刻電位差は負、このように類推する）。これにより、電子ビーム受け取り位置は陽極で順次変化する。いくつかの実施例において、連係コントローラは対応する電子ビーム受け取り位置を記録することができる。
【0070】
このような動作モードでは、Ｘ線源の焦点位置（電子ビーム受け取り位置）は順次移動するものである。例えば、ｔ１時刻では、陰極ユニットＣ１が電子ビームを発生させ、ＶＡ－ＶＢは正の値であり、焦点位置はＴ１１である。ｔ２時刻では、陰極ユニットＣ１が電子ビームを発生させ、ＶＡ－ＶＢはゼロであり、焦点位置はＴ１である。ｔ３時刻では、陰極ユニットＣ１が電子ビームを発生させ、ＶＡ－ＶＢは負の値であり、焦点位置はＴ１２である。ｔ４時刻では、陰極ユニットＣ２が電子ビームを発生させ、ＶＡ－ＶＢは正の値であり、焦点位置はＴ２１である。ｔ５時刻では、陰極ユニットＣ２が電子ビームを発生させ、ＶＡ－ＶＢはゼロであり、焦点位置はＴ２である。ｔ６時刻では、陰極ユニットＣ２が電子ビームを発生させ、ＶＡ－ＶＢは負の値であり、焦点位置はＴ２２である。このように類推する。この方式で全ての陰極ユニットが３回の電子ビームの連続放射を完了した後、Ｘ線源は初期状態（ｔ１時刻）に戻って循環操作を行うことができる。
【0071】
図７は、偏向電極組立体を含むＸ線源の他の動作モードを示している。図７における１本目の線は、複数の陰極ユニットの電子ビーム放射状態を示す。１本目の線の方形波は高と低の２つの状態を含み、高状態は電子ビームを発生させることを示す。図７は４つの陰極ユニットを例として示し、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４は電子ビームを発生させる異なる陰極ユニットを表す。二本目の線は偏向電極組立体の２つの電極板の間の電位差の変化状態を示す。図７は２つの電極板の間の３種類の異なる電位差状態（ＶＡ＞ＶＢ、ＶＡ＝ＶＢ、ＶＡ＜ＶＢ）を例として示す。二本目の線の方形波は高、中、低の３つの状態を含み、それぞれ３種類の異なる電位差状態を表す。３本目の線は時間を示し、ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、…は異なる時刻であり、各時刻は１回の電子ビームを発生させることに対応する。４本目の線は陽極の電子ビーム受け取り位置の変化状態を示し、ここでＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４は異なる陰極ユニットに対応する受け取り位置範囲を表し、添え字は位置ずれ状態を表し、同時に４本目の線の方形波は高と低の２つの状態を含み、高状態はＸ線を発生させることを示す。
【0072】
陽極の電子ビーム受け取り位置（Ｘ線焦点位置）は、陰極ユニットの電子ビーム放射状態と両電極板間の電位差の変化状態に依存する。図７に示す実施例において、図６と同じで、各時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、…において、１つの陰極ユニットのみが電子ビームを放射するために用いられ、同時に２つの電極板の間の電位差（ＶＡ－ＶＢ）も一定の状態（ＶＡ＞ＶＢ、ＶＡ＝ＶＢ、ＶＡ＜ＶＢ）にある。
【0073】
図７に示す実施例において、Ｘ線源の動作モードは以下のとおりである。等間隔の時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、…に応じて、各陰極ユニットが１回の電子ビームを放射し（Ｃ１が時刻ｔ１で放射、Ｃ２が時刻ｔ２で放射、Ｃ３が時刻ｔ３で放射、このように類推する）。複数の陰極ユニットの第１の放射サイクルにおいて、偏向電極組立体が３種類の電位差状態のうちの第１種類にあることを保持し、複数の陰極ユニットの第２の放射サイクルにおいて、偏向電極組立体が３種類の電位差状態のうちの第２種類にあることを保持し、複数の陰極ユニットの第３の放射サイクルにおいて、偏向電極組立体が３種類の電位差状態のうちの第３種類にあること（例えば、ｔ１～ｔ４時刻の電位差が正、ｔ５～ｔ８時刻の電位差がゼロ、ｔ９～ｔ１２時刻の電位差が負、このように類推する）を保持する。これにより、電子ビーム受け取り位置は陽極で順次変化する。いくつかの実施例において、連係コントローラは対応する電子ビーム受け取り位置を記録することができる。
【0074】
このような動作方式では、Ｘ線源の焦点位置がホッピングする。例えば、４つの陰極ユニットを有するＸ線源を例として説明すると、ｔ１時刻では、陰極ユニットＣ１が電子ビームを発生させ、ＶＡ－ＶＢは正の値であり、焦点位置はＴ１１である。ｔ２時刻では、陰極ユニットＣ２が電子ビームを発生させ、ＶＡ－ＶＢは正の値であり、焦点位置はＴ２１である。ｔ３時刻では、陰極ユニットＣ３は電子ビームを発生させ、ＶＡ－ＶＢは正の値であり、焦点位置はＴ３１である。ｔ４時刻では、陰極ユニットＣ４が電子ビームを発生させ、ＶＡ－ＶＢは正の値であり、焦点位置はＴ４１である。ｔ５時刻では、陰極ユニットＣ１が電子ビームを発生させ、ＶＡ－ＶＢはゼロであり、焦点位置はＴ１である。…ｔ８時刻では、陰極ユニットＣ４が電子ビームを発生させ、ＶＡ－ＶＢはゼロであり、焦点位置はＴ４である。ｔ９時刻で、陰極ユニットＣ１が電子ビームを発生させ、ＶＡ－ＶＢは負の値であり、焦点位置はＴ１２である。…ｔ１２時刻では、陰極ユニットＣ４が電子ビームを発生させ、ＶＡ－ＶＢは負の値であり、焦点位置はＴ４２である。この方式で全ての陰極が電子ビームを複数回（例えば３回、各陰極が電子ビームを放射する回数と２つの電極板の間の電位差の数とが同じ）放射した後、Ｘ線源は初期状態（ｔ１時刻）に戻って循環操作を行うことができる。
【0075】
上記では、２つの電極板の間の３種類の異なる電位差状態を例として偏向電極組立体及びＸ線源の動作原理を説明した。しかしながら、本開示はこれに限定されない。本開示の実施例によれば、偏向電極組立体の２つの電極板の間に２種類又は４種類以上の異なる電位差を更に有することができる。
【0076】
上記では、陰極ユニットの２種類の電子ビーム放射状態について説明した。しかしながら、本開示はこれに限定されない。本開示の実施例によれば、Ｘ線源の陰極ユニットは、他の電子ビーム放射状態を更に有することができる。いくつかの実施例において、陰極ユニットの電子ビーム放射状態は、２つの電極板の間の電位差状態に合わせることができる。例えば、２つの電極板の間の電位差状態の数がｎ（ｎ≧２）である場合、各陰極ユニットはそれぞれｎ回の電子ビームを放射し、又は複数の陰極ユニットは順に１回の電子ビームを放射することができる。
【0077】
上記では、Ｘ線源の２つの動作モードについて説明した。しかしながら、本開示はこれに限定されない。本開示の実施例によれば、Ｘ線源は他の動作モードを更に有することができる。Ｘ線源の動作モードは、陰極ユニットの電子ビーム放射状態と２つの電極板の間の電位差状態との異なる組み合わせに基づいて、Ｘ線源の焦点位置（電子ビーム受け取り位置）の異なる分布を実現することができる。
【0078】
上記では、同一時刻で一つの陰極ユニットのみが電子ビームを放射することを説明した。しかしながら、本開示はこれに限定されない。本開示の実施例によれば、同じ時刻に複数の陰極ユニットが電子ビームを放射することができる。
【0079】
本開示のいくつかの実施例によれば、Ｘ線源の動作モードは連係コントローラ９により制御されてもいい。例えば、連係コントローラは必要な焦点分布状態（各時刻での焦点位置）に応じて陰極ユニットの電子ビーム放射と偏向電極組立体の電位差を制御する。本開示のいくつかの実施例によれば、Ｘ線源の動作モードは他の制御装置により制御されてもよく、連係コントローラ９はＸ線源の動作モード（例えば電子ビーム放射時刻、焦点位置、Ｘ線発生時間、Ｘ線強度等を含む）を記録することができる。
【0080】
上記では、電極板１、２のティース部の上面が位置する面は、陽極６の下面と平行であることを説明した。しかしながら、本開示はこれに限定されない。本開示の実施例によれば、偏向電極組立体の上面（ティース部の上面）は陽極６の下面と平行でなくてもよい。
【0081】
上記では、電極板１、２のティース部の上面は同一平面内にあることを説明した。しかしながら、本開示はこれに限定されない。本開示の実施例によれば、電極板１、２のティース部の上面は同一平面内になくてもよい。
【0082】
【0083】
図８に示すように、本開示の実施例に係るＸ線撮像システムは、上記のＸ線源及び検出器１１を含む。本開示の実施例に係るＸ線源の説明について以上を参照するが、ここでは説明を省略する。Ｘ線源は、複数の位置（焦点位置）からＸ線を発生させることができる。本開示の実施例に係るＸ線源は、分散型Ｘ線源と呼ばれてもよい。Ｘ線源が検出器１１に対向して配置されることで、被検体はＸ線源と検出器１１の間に位置することができる。Ｘ線撮像システムの動作過程において、Ｘ線源から発生したＸ線は被検体（例えば、荷物、工業製品、車両、特殊なデバイス、人体部位等）を透過することができる。検出器１１は被検体を透過したＸ線を収集することにより、Ｘ線収集情報を生成させるために用いられる。本開示のいくつかの実施例によれば、検出器１１は複数の検出器ユニットを含んで検出器アレイを構成し、又は検出器１１はフラットパネル検出器であってもよい。本開示は、Ｘ線源と検出器１１の配置方式を制限せず、Ｘ線源から放射されたＸ線が被検体を透過した後に検出器１１により収集されることができればよい。例えば、Ｘ線源及び検出器１１はそれぞれ被検体の両側に配置されてもよく、又は被検体の全部又は一部を取り囲むように配置されてもよい。
【0084】
例示的な実施例において、Ｘ線撮像システムは、撮像制御装置１２を更に含むことができる。撮像制御装置１２はＸ線源と通信可能に接続されてもよく、例えば有線通信又は無線通信によりＸ線源の連係コントローラ９、電位コントローラ３及び／又は陰極コントローラ７に接続される。撮像制御装置１２は、検出器１１からＸ線取得情報を取得し、又、Ｘ線源からＸ線放射情報を取得してもよい。例えば、撮像制御装置１２は検出器１１から異なる時刻に収集されたＸ線信号を取得し、且つＸ線源から対応する時刻でのＸ線放射位置及び強度等の情報を取得することができる。撮像制御装置１２は検出器１１から取得されたＸ線収集情報及びＸ線源から取得されたＸ線放射情報に基づいて、Ｘ線画像（例えば二次元画像又は三次元画像）を生成することができる。例えば、撮像制御装置１２はデータ分析及び処理により、アルゴリズムを再構築して被検体の断層構造又は三次元情報を反映した画像（ＣＴ）を構築することができる。いくつかの実施例において、撮像制御装置１２は集中制御ユニット、信号処理ユニット、データ変換ユニット、アルゴリズムユニット、撮像表示ユニットなどを含むことができる。
【0085】
本開示のいくつかの実施例によれば、Ｘ線撮像システムは以下の方式で動作する。Ｘ線撮像システムの撮像制御装置１２は撮像要求に応じて、Ｘ線放射要求（例えば、各時刻での焦点位置、Ｘ線発生時間、Ｘ線強度等を含む）を特定する。制御装置１２は、Ｘ線放射要求をＸ線源（例えば連係コントローラ９）に送信する。Ｘ線源は（例えば連係コントローラ９を介して）Ｘ線放射要求に応じて、陰極ユニット５及び偏向電極組立体の動作状態を制御することで、要求に合致するＸ線放射を発生させる。撮像制御装置１２は検出器１１からＸ線収集情報を取得し、又、Ｘ線源からＸ線放射情報を取得することにより、Ｘ線画像を生成させる。
【0086】
本開示のいくつかの実施例によれば、Ｘ線撮像システムは以下の方式で動作する。Ｘ線源の連係コントローラ９は、陰極ユニット５及び偏向電極組立体の動作状態を制御することで、Ｘ線の放射を生成させる。連係コントローラ９はＸ線放射情報（例えば各時刻での焦点位置、Ｘ線発生時間、Ｘ線強度等を含む）をＸ線撮像システムの撮像制御装置１２に送信する。撮像制御装置１２は、検出器１１からＸ線収集情報を取得し、Ｘ線収集情報及びＸ線放射情報に基づいてＸ線画像を生成させる。
【0087】
本開示の実施例に係るＸ線撮像システムは、偏向電極組立体を有する分散型Ｘ線源を使用することで、Ｘ線を発生させる焦点数を倍増させる。したがって、Ｘ線撮像システムにより提供された透視撮像の視角情報は倍増し且つより精細な視角分割を提供し、これにより断層画像又は三次元ＣＴ画像の品質を更に向上させ、高解像度の撮像を実現する。また、Ｘ線撮像システムは被検体のより明確な検出情報（例えば欠陥情報）を提供することができ、より強い自動識別能力を有することができる。
【0088】
例示的な実施例を参照して本開示を説明したが、理解すべきことは、本開示は上記実施例の構造及び方法に限定されるものではない。逆に、本開示は、様々な変形例および等価な構成をカバーすることを意図している。また、様々な例示的な組み合わせ及び構造に開示された発明の様々な要素及び方法ステップを示すが、より多くの、またはより少ない部品又は方法を含む他の組み合わせも本開示の範囲内に含まれる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5a】
【図5b】
【図5c】
【図6】
【図7】
【図8】
