WO2025080159A1 - Target assembly for x-ray generating device - Google Patents
Target assembly for x-ray generating device Download PDFInfo
- Publication number
- WO2025080159A1 WO2025080159A1 PCT/RU2024/050122 RU2024050122W WO2025080159A1 WO 2025080159 A1 WO2025080159 A1 WO 2025080159A1 RU 2024050122 W RU2024050122 W RU 2024050122W WO 2025080159 A1 WO2025080159 A1 WO 2025080159A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- target
- plate
- target system
- base
- generating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/40—Arrangements for generating radiation specially adapted for radiation diagnosis
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J35/00—X-ray tubes
Definitions
- the invention relates to X-ray computed tomography, namely devices for generating X-ray radiation with a scanning electron beam, electron beam computed tomographs, and can be used both in medicine and in the field of industrial non-destructive testing.
- a typical scanner used in X-ray computed tomography consists of an X-ray tube mounted opposite one or more detectors. During scanning, the X-ray tube emits radiation that passes through the object being examined and strikes one or more X-ray detectors. The signals from the detectors are converted into data that is used to create three-dimensional images of the volume of the object being examined.
- Electron beam tomographs have higher productivity and higher quality of reconstructed images. They contain an electronic scanning system, which includes one or several stationary electron sources (“guns”), forming a flow of electrons in the direction of the target (anode). In this case, the electron beam is deflected by a magnetic system, which provides scanning and focusing of the electron beam on the target of a given geometry.
- the cathode unit of the gun and the extended target are in a single vacuum volume, the target, in this case, can have the shape of a ring (horseshoe) of a large radius.
- a number of patents disclose a design for a CT scanner with a scanning electron beam, which uses several large mass targets arranged in four rows, which are cooled by running water, which solves the heat removal problem.
- the target unit includes four semicircular target rings, each of which has a cooling coil.
- the target has a horseshoe shape formed as a single unit, or can be formed by straight sections connected together to form a polygonal shape.
- focusing units alternately move electron beams from the two electron sources along the first and second active sections.
- heating of the target is reduced, as well as the total power required from the high-voltage power source.
- the electron beam generated by one of the sources collides with one target without touching the other target.
- the targets are located at an angle of approximately thirty-six degrees relative to the detector.
- the scanner uses a detector divided by a gap into two detector rings, each of which is formed by a pixel matrix (matrix of photosensors).
- pixel matrix matrix of photosensors
- the technical problem that the present invention is aimed at solving is the creation of a target system for a device for generating X-ray radiation with at least two electron sources, as well as an electron beam scanner based on it, characterized by reliability and durability, allowing for fast and efficient generation and detection of X-rays, while simplifying the manufacturing and assembly technology.
- the technical result is achieved by creating a design for a segment of the target system of a device for generating X-ray radiation, made in the form of a volumetric part containing a base made of heat-conducting material with a stepped cross-section profile, having an external and internal longitudinal surfaces, mating end surfaces, external and internal mounting surfaces, wherein the base is provided on the side of the internal mounting surface with at least two steps with internal and external arc-shaped plates fixed thereto for generating X-ray radiation, and a platform located parallel to the external mounting surface, with an adjustment plate fixed thereto, where the first step of the base with the internal plate fixed is located at an angle a relative to the plane of the adjustment plate, and the second step with the external plate fixed is located at an angle 0 relative to the plane of the adjustment plate, where 0 ⁇ condiment; the base is provided with at least four mounting holes, two of which are located between the internal and external plates, and the other two are between the adjustment plate and the external longitudinal surface of the base.
- the inner plate can be made with a radius of curvature of the inner surface from 628 mm to 631 mm
- the outer plate can be made with a radius of curvature of the inner surface from 660 mm to 663
- the tuning plate can be made with a radius of curvature of the inner surface from 713 mm to 715.
- the lower boundary of the outer plate may be located at a height hl, which is from 4.25 mm to 4.55 mm from the lower boundary of the tuning plate, the lower boundary of the inner plate may be located at a height h3, which is from 24.35 mm to 24.65 mm from the lower boundary of the tuning plate; in this case, the lower boundary of the outer plate may be removed from the lower boundary of the inner plate at a distance of from 19.95 mm to 20.25 mm in projection onto the plane of the tuning target.
- the base can be made of oxygen-free copper, and tungsten-rhenium plates can be used as plates.
- the target system segment may also contain at least two tungsten W-shaped sensors for tracking the position of the electron beam on the tuning plate, fixed on a heat-conducting base with a gap relative to the tuning plate.
- the use of tungsten W-shaped sensors is one of the alternative methods for adjusting the beam parameters. At the same time, such adjustment can be implemented by other methods and means, for example, using test objects with subsequent adjustment of the parameters of the resulting beam.
- the channels for cooling the segments of the target system can be made with a rectangular cross-section profile and can be located parallel to the arcuate targets at an equal distance from each other, forming two cooling sections symmetrical with respect to the vertical axis passing through the center of the annular plate.
- the number of channels in each section can be selected to be no less than 7, with the width and height of the channels preferably being no less than 4 mm, and the distance between adjacent channels being no less than 14 mm.
- the gap between adjacent segments of the target system can be from 0.35 to 0.45 mm, for example, 0.4 mm.
- the frame is located concentrically relative to the target system with the gap located opposite the output window of the device for generating X-ray radiation, with one sector of the detector system located with the possibility of detecting radiation from the internal target, and the other - from the external one, where the internal and external targets are located with the provision of passage of the generated radiation into the frame gap.
- the internal diameter of the detector system frame is not less than 1040 mm.
- the claimed configuration of the target system segment allows to create a design of the target unit of the electron beam tomograph, in which the radiation-generating plates are precisely positioned on the base with the formation of a flat, shift-free radiating surface of the target, the radius of curvature and slope of which provide the possibility of using this target together with a radiation detector with an increased diameter and width, which also allows to increase the aperture (air gap) of the electron beam computed tomograph to 1 m in diameter, to expand the length of the continuous scanning area of the object under study within one scan to 16 cm.
- Increasing the aperture expands the possibilities of using the electron beam computed tomograph, including for conducting studies of patients with injuries, and also provides convenient access during manipulations and intravenous administration of drugs during the study.
- FIG. 7 - enlarged view of section of the target segment indicating the angular arrangement of the platforms (steps) of the target plates;
- Fig. 8 general view of the cooling plate from the side of installation of the target segments;
- Fig. 9 general view of the cooling plate from the side of the cooling channels;
- Fig. 10 - section of the plate along line H-H in Fig. 9 indicating the geometry of the cooling channels;
- Fig. 11 - general view of the soldering device with the target system assembly unit fixed thereto;
- Fig. 12 - general view of the X-ray radiation source;
- Fig. 13 supporting frame with installed vacuum chamber, detector system frame, collimator;
- Fig. 14 is a general view of an electron beam computed tomograph with the equipment necessary for its operation;
- Fig. 15 shows the arrangement of the target system in the device for generating X-ray radiation and in the electron beam scanner.
- 50 - a block including a data collection system and a data reconstruction system
- the target system 1, intended for generating X-ray radiation, according to the proposed invention, consists of individual assembly units, forming, in the preferred embodiment of the invention, twelve segments 2 (sections).
- Each segment 2 comprises a base 3 made of a heat-conducting material (for example, copper, graphite), preferably made of oxygen-free high-conductivity copper (OFHC), with three soldered plates made of a heavy metal alloy (tungsten, rhenium, etc.), preferably made of a tungsten-rhenium alloy, at least two of which are intended for generating X-ray radiation - the inner 4 and outer 5, and one is a tuning (calibration) plate 6.
- a heat-conducting material for example, copper, graphite
- OFHC oxygen-free high-conductivity copper
- tungsten, rhenium, etc. preferably made of a tungsten-rhenium alloy, at least two of which are intended for generating X-ray radiation - the inner 4 and outer 5, and one is
- the deflection (scanning) of the electron beam along the entire length of the arc-shaped targets provides the number of images (sections) required to form a three-dimensional image (thermogram) of the object's area of interest.
- the length of the targets is preferably no less than 2/3 of the length of the arc of the circle along which they are located.
- the base 2 is made with a stepped cross-section profile and is formed by external 7 and internal 8 longitudinal surfaces, mating 9 end surfaces, as well as internal 10 and external 11 mounting surfaces.
- the base 3 is made with at least two steps 12, 13, on which the internal 4 and external 5 arc-shaped plates for generating X-ray radiation are fixed, and is also provided with a platform 14 located parallel to the external mounting surface 11, on which the tuning plate 6 is fixed.
- the step 12 with the plate 4 is located at an angle a with respect to the plane the location of the tuning plate, and the stage 13 with the plate 5 - at an angle 0 to the said plane, where 0 ⁇ a.
- the plates for generating X-ray radiation are oriented at different angles to the axis of the scanning X-ray tube.
- the angles between the plates of the arc-shaped targets are calculated based on the geometry of the location of the electron sources, targets, the size of the X-ray output window and the location of the detectors to expand the continuous scanning area of the object under study within the framework of one scan.
- the angle between the inner plate 4 and the plane parallel to the outer mounting surface 11 of the base of the segment of the target system is 17 degrees
- the angle between the outer plate 5 and the plane parallel to the outer mounting surface is 13 degrees.
- the steps 12, 13 of the base 3, as well as the platform 14 for placing the tuning plate 6, are provided with stop projections 16, ensuring the fixation of the plates on the base during the soldering process.
- the width of the inner and outer plates in particular embodiments of the invention is from 14.5 to 15 mm, the width of the tuning plate is from 29.5 to 30 mm.
- the target segments can be equipped with tungsten W-shaped sensors for tracking the position of the electron beam on the tuning plate.
- the W-shaped sensor in a specific embodiment of the invention can have a rod diameter of 0.76 mm, a length of the outer rods of 59 mm, a length of the central rod of 43 mm, which are fixed on a heat-conducting base with a gap relative to the tuning plate of approximately 10 mm.
- the optimal parameters of the channels (channel profile shape, width, height, distance between adjacent channels) of the cooling system were determined, ensuring the best heat removal efficiency.
- the channels can be made with a rectangular cross-section profile or have a cross-sectional shape in the form of a trapezoid, preferably with a wall inclination angle of 5°-10°.
- the required profile of the cooling system channels can be implemented using milling during the manufacturing process of the cooling plate. It is preferable to arrange the cooling system channels parallel to the arcuate targets at an equal distance from each other.
- the thickness of the cooling plate is from 21 to 23 mm
- the height and width of the channels in the cooling plate are from 3 to 5 mm
- the distance between adjacent channels is from 13 to 15 mm.
- the number of channels can be at least 7. Part of the plate 18 in the area of fastening the segments is made wider than its arcuate upper part.
- a substrate made of interface material can be used, located between the bases 3 of the segments 2 and the cooling plate 18, which increases the heat exchange capacity in the high vacuum environment inside the chamber.
- Pyrolytic graphite for example, can act as a substrate material.
- the cooling plate is provided with holes for its fastening to the supporting frame of the electron beam scanner.
- the process of soldering the plates for generating X-ray radiation to a heat-conducting base is carried out in a vacuum furnace, for example, models Ipsen Turbo Treater.
- a vacuum furnace for example, models Ipsen Turbo Treater.
- the device 28 shown in Fig. 11 can be used. This device ensures precise soldering without the formation of voids and without deformation of the surface of the plates.
- Bag-8 plates 0.1 mm thick are cut and used as solder during soldering.
- the dimensions of the solder must match the dimensions of the tungsten-rhenium plates.
- the tungsten-rhenium plates are nickel-plated and the parts of the device are cleaned with acetone.
- the plates are installed on a heat-conducting base (copper block), after which the solder is placed between the base and the plates, after which this structure is fixed in device 28.
- the base is bolted to a stainless steel plate to maintain flatness during the soldering process.
- graphite clamping elements 29 the tungsten-rhenium plates are pressed to the base using clamps 30 and studs 31 made of stainless steel.
- tungsten-rhenium plates to take the shape of the copper block during the soldering process. Since precision cutting produces a straight edge on the tungsten-rhenium alloy parts, a chamfer is preliminarily cut on the inner edge (the edge located at the mounting flange) of the tungsten-rhenium alloy parts on a belt grinder to ensure a complete fit of the tungsten-rhenium plates on the copper block in the area of the mounting flange.
- the entire structure is placed in a vacuum furnace. The furnace is heated in stages to 885°C, which is approximately 93°C higher than the melting point of Bag-8 solder (780°C), and the structure is quickly cooled by introducing argon.
- the structure is then slowly cooled for an hour before being removed from the furnace and cooled in air.
- the tungsten-rhenium alloy to copper connection is checked for unsoldered voids (e.g., by ultrasonic flaw detection). If necessary, the target segment is cut to a size that ensures the most accurate and flattest profile of the target ring located inside the vacuum chamber.
- Copper blocks with soldered plates are placed in an ultrasonic bath for cleaning, after which they are installed on the cooling plate with a gap of 0.4 mm relative to each other. In this case, holes 27 in the plate are used to attach the target blocks to the cooling plate, which allow positioning the target blocks with the specified gap.
- W-shaped sensors 17 can also be installed on the target segments.
- the manufactured target system in accordance with the claimed invention is used in a device for generating X-ray radiation and an electron beam scanner.
- the device for generating X-ray radiation includes a vacuum chamber 33 mounted on a supporting frame 32, on the front end of which this target system 1 is installed, and on the rear part of the chamber - two electron sources 34 (electron guns) powered by a high-voltage voltage source, each of which creates an electron beam with a given kinetic energy and the necessary configuration.
- the device also includes a magnetic system for rotating, focusing and deflecting electron beams 35, directing the beams along trajectories in the direction of active (generating) arc-shaped ring targets, and X-ray exit windows 36, limiting the propagation of X-ray radiation (ensuring the propagation of X-ray radiation only to the object under study).
- the magnetic system includes one focusing coil and several deflection coils for each electron source, which are placed on the vacuum chamber and fed from a controlled current source.
- the vacuum chamber is a welded supporting structure made of stainless steel, which is shielded from X-ray radiation and provides an ultra-high vacuum of 10' 5 to 10' 9 Pa, which is necessary for the formation of an electron beam.
- the electron beam scanner includes the above-described device for generating X-ray radiation, a detector system 37 and a collimator 38 mounted on a supporting frame 32, located between the target system and the detector system.
- the detector system is formed by a set of scintillation matrices fixed on a ring-shaped frame 39, which is provided with a gap 40 dividing the detector system 37 into two ring-shaped sectors.
- the frame 39 is made with side walls 41, one of which is removable, and is provided with a mechanism 42 for fastening and adjusting the detector system, as well as fixing the frame to the supporting frame, while in the fixed position the side walls of the frame are located on opposite sides from the supporting frame.
- the rods had a diameter of 0.76 mm, the length of the outer rods was 59 mm, the central rod - 43 mm.
- the rods were fixed on a heat-conducting base with a gap relative to the tuning plate of 10 mm.
- the declared electron beam scanner is characterized by a reliable and simple design, provides improved quality of X-ray images, reduced scanning time, and is also characterized by a scanning area length of at least 16 cm.
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- X-Ray Techniques (AREA)
Abstract
Description
СИСТЕМА МИШЕНЕЙ УСТРОЙСТВА ГЕНЕРАЦИИ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ X-RAY GENERATING DEVICE TARGET SYSTEM
Область техники, к которой относится изобретение Field of technology to which the invention relates
Изобретение относится к рентгеновской компьютерной томографии, а именно устройствам для генерации рентгеновского излучения со сканирующим электронным пучком, электронно-лучевым компьютерным томографам, и может быть использовано как в медицине, так и в области промышленного неразрушающего контроля. The invention relates to X-ray computed tomography, namely devices for generating X-ray radiation with a scanning electron beam, electron beam computed tomographs, and can be used both in medicine and in the field of industrial non-destructive testing.
Уровень техники State of the art
Рентгеновская трубка - электровакуумный прибор, служащий источником рентгеновского излучения, которое возникает при взаимодействии испускаемых катодом электронов с веществом анода (антикатода). Энергия электронов, ускоренных электрическим полем, частично переходит в энергию рентгеновского излучения при взаимодействии с тяжелыми металлами, из которых сделан анод. An X-ray tube is an electrovacuum device that serves as a source of X-ray radiation, which occurs when electrons emitted by the cathode interact with the substance of the anode (anticathode). The energy of the electrons, accelerated by the electric field, is partially converted into the energy of X-ray radiation when interacting with the heavy metals of which the anode is made.
Типовой сканер, используемый в рентгеновской компьютерной томографии (КТ- сканер), состоит из рентгеновской трубки, установленной напротив одного или более детекторов. Во время сканирования рентгеновская трубка испускает излучение, которое проходит через исследуемый объект и попадает на один или более детекторов рентгеновского излучения. Сигналы с детекторов преобразуются в данные, которые используются для создания трехмерных изображений объема исследуемого объекта. A typical scanner used in X-ray computed tomography (CT) consists of an X-ray tube mounted opposite one or more detectors. During scanning, the X-ray tube emits radiation that passes through the object being examined and strikes one or more X-ray detectors. The signals from the detectors are converted into data that is used to create three-dimensional images of the volume of the object being examined.
Большинство современных КТ-сканеров работают по принципу постоянного вращения, при котором рентгеновская трубка и детектор жестко спарены, а их ротационные движения вокруг сканируемой области происходят одновременно с испусканием и улавливанием рентгеновского излучения (Компьютерная томография. Базовое руководство, Второе издание на русском языке, переработанное и дополненное, Матиас Хофер, Мед. Лит., 2008). Most modern CT scanners operate on the principle of continuous rotation, in which the X-ray tube and detector are rigidly coupled, and their rotational movements around the scanned area occur simultaneously with the emission and capture of X-rays (Computer Tomography. Basic Guide, Second Edition in Russian, revised and supplemented, Matthias Hofer, Med. Lit., 2008).
Однако устройства с вращающимися рентгеновскими трубками имеют физические ограничения, накладываемые механическим вращением. В частности, для медицинских компьютерных томографов скорость вращения ограничивается приблизительно четырьмя оборотами в секунду, что не позволяет избавиться от появления артефактов движения при реконструкции изображений и увеличивает время проведения исследования. Совершенствование медицинских компьютерных томографов направлено на повышение скорости сбора данных, уменьшение лучевой нагрузки, получение качественной трехмерной реконструкции исследуемого объекта, повышение надежности, безопасности и долговечности работы КТ-сканеров. However, rotating X-ray tube devices have physical limitations imposed by mechanical rotation. In particular, for medical CT scanners, the rotation speed is limited to approximately four revolutions per second, which does not eliminate the occurrence of motion artifacts during image reconstruction and increases the time required to perform the examination. Improvement of medical computer tomographs is aimed at increasing the speed of data collection, reducing radiation exposure, obtaining high-quality three-dimensional reconstruction of the object being examined, increasing the reliability, safety and durability of CT scanners.
Большей производительностью и более высоким качеством реконструируемых изображений обладают электронно-лучевые томографы (например, КТ-сканер «Иматрон СТ- 100»), содержащие электронную сканирующую систему, которая включает в себя один или несколько неподвижных источников электронов («пушки»), формирующих поток электронов в направлении мишени (анода). При этом электронный пучок отклоняется с помощью магнитной системы, которая обеспечивает развертку и фокусировку пучка электронов на мишени заданной геометрии. Катодный узел пушки и протяженная мишень находятся в едином вакуумном объеме, мишень, при этом может иметь форму кольца (подковы) большого радиуса. Таким образом, перемещение пучка высокоэнергичных электронов по мишени равнозначно перемещению источника рентгеновского излучения вокруг исследуемого объекта. Поскольку скорость перемещения ограничивается лишь переходными процессами силовой и управляющей электроники, время сканирования при одном обороте источника по сравнению с классическими механическими КТ-сканерами сокращается в десятки раз. Electron beam tomographs (e.g., CT scanner "Imatron ST-100") have higher productivity and higher quality of reconstructed images. They contain an electronic scanning system, which includes one or several stationary electron sources ("guns"), forming a flow of electrons in the direction of the target (anode). In this case, the electron beam is deflected by a magnetic system, which provides scanning and focusing of the electron beam on the target of a given geometry. The cathode unit of the gun and the extended target are in a single vacuum volume, the target, in this case, can have the shape of a ring (horseshoe) of a large radius. Thus, the movement of a beam of high-energy electrons along the target is equivalent to the movement of the X-ray source around the object under study. Since the speed of movement is limited only by transient processes of the power and control electronics, the scanning time for one revolution of the source is reduced by tens of times compared to classical mechanical CT scanners.
При столь малом времени сканирования, для обеспечения достаточного для получения качественных изображений рентгеновского выхода, в электронно-лучевых сканерах требуется обеспечить значительную величину мощности или тока. При этом тепловая нагрузка на мишенный узел также возрастает, что, при несоблюдении некоторых условий, может привести к разрушению материалов мишени. По этой причине одним из важнейших моментов при проектировании электронно-лучевых устройств является разработка адекватной системы мишенных узлов. With such a short scanning time, to ensure sufficient X-ray output to obtain high-quality images, electron beam scanners require a significant amount of power or current. At the same time, the thermal load on the target unit also increases, which, if certain conditions are not met, can lead to the destruction of target materials. For this reason, one of the most important points in the design of electron beam devices is the development of an adequate system of target units.
Для увеличения скорости обследования, пучки электронов, создаваемые катодом, обычно используются для бомбардировки с большой энергией мишени из поликристаллического вольфрама или вольфрам-рениевого сплава. При этом уменьшение размеров фокусного пятна приводит к значительному росту плотности энергии на мишени, что может приводить к перегреву и разрушению поверхности мишени, и, как следствие, выходу из строя рентгеновской трубки. Увеличение фокусного пятна приводит к потере в резкости изображения среза объекта. Таким образом, нагревание мишени часто ограничивает интенсивность генерируемого рентгеновского пучка. В используемых на сегодняшний день рентгеновских трубках такую проблему часто решают посредством использования вращающегося анода. Также проблему перегрева решают посредством увеличения массо-габаритных параметров анода, использования теплообменников, окружающих вакуумную оболочку рентгеновских трубок. To increase the speed of examination, the electron beams generated by the cathode are usually used for high-energy bombardment of a polycrystalline tungsten or tungsten-rhenium alloy target. In this case, a decrease in the focal spot size leads to a significant increase in the energy density on the target, which can lead to overheating and destruction of the target surface, and, as a consequence, to failure of the X-ray tube. An increase in the focal spot leads to a loss in the sharpness of the image of the object section. Thus, heating of the target often limits the intensity of the generated X-ray beam. In X-ray tubes used today, this problem is often solved by using a rotating anode. The overheating problem is also solved by increasing the mass and size parameters of the anode, using heat exchangers surrounding the vacuum shell of the X-ray tubes.
Из ряда патентов (например, US4352021, US7872241) известна конструкция КТ- сканера со сканирующим пучком электронов, в котором используется несколько мишеней большой массы, расположенных в четыре ряда, которые охлаждаются проточной водой, что решает проблемы теплоотвода. В частности, в упомянутых публикациях узел мишеней включает четыре полукруглых кольца мишеней, к каждому из которых подходит охлаждающий змеевик. В публикации US7872241 мишень имеет подковообразную форму, сформированную как единое целое, или может быть образована прямыми участками, соединенными вместе для образования формы многоугольника. В одном из частных вариантов мишень включает металлическую заднюю часть, активную и неактивную секции, соединенные с задней частью, например, методом пайки, при этом активная секция выполнена с возможностью генерирования рентгеновских лучей при попадании на неё электронного луча, неактивная секция предназначена, напротив, для подавления генерации рентгеновских лучей. Внешний диаметр активной секции приблизительно равен внутреннему диаметру неактивной секции. Возможен также вариант реализации изобретения с использованием двух источников электронов и мишени с двумя активными секциями, разделенными небольшим зазором, выполненными с возможностью генерирования рентгеновских лучей при попадании на них электронного луча. Активные секции мишени изготовлены из тугоплавкого металла, такого как вольфрам, молибден и/или один из их многочисленных сплавов, и имеют плоские верхние поверхности. Во время работы рентгеновской трубки блоки фокусировки поочередно перемещают электронные лучи от двух источников электронов по первой и второй активным секциям. В результате уменьшения уровня мощности неактивного луча снижается нагрев мишени, а также общая мощность, требуемая от высоковольтного источника питания. A number of patents (e.g. US4352021, US7872241) disclose a design for a CT scanner with a scanning electron beam, which uses several large mass targets arranged in four rows, which are cooled by running water, which solves the heat removal problem. In particular, in the mentioned publications, the target unit includes four semicircular target rings, each of which has a cooling coil. In publication US7872241, the target has a horseshoe shape formed as a single unit, or can be formed by straight sections connected together to form a polygonal shape. In one particular embodiment, the target includes a metal back part, active and inactive sections connected to the back part, for example, by soldering, wherein the active section is designed with the possibility of generating X-rays when an electron beam hits it, the inactive section is intended, on the contrary, to suppress the generation of X-rays. The outer diameter of the active section is approximately equal to the inner diameter of the inactive section. Another embodiment of the invention is possible using two electron sources and a target with two active sections separated by a small gap, designed to generate X-rays when an electron beam hits them. The active sections of the target are made of a refractory metal, such as tungsten, molybdenum and/or one of their many alloys, and have flat upper surfaces. During operation of the X-ray tube, focusing units alternately move electron beams from the two electron sources along the first and second active sections. As a result of reducing the power level of the inactive beam, heating of the target is reduced, as well as the total power required from the high-voltage power source.
Наиболее близкими к предлагаемой группе изобретений являются система мишеней электронно-лучевого компьютерного томографа и электронно-лучевой сканер, известные из патента US8530849. Электронно-лучевой сканер включает вакуумную камеру; по меньшей мере, два источника электронов, расположенных со стороны задней части вакуумной камеры; магнитную систему вращения, фокусировки и отклонения электронных пучков; систему мишеней, генерирующих рентгеновское излучение, расположенную в передней части вакуумной камеры; окна выхода рентгеновского излучения; детектор генерируемого излучения. При этом система мишеней образована двумя вольфрамовыми мишенями, расположенными концентрично относительно детектора. Концы каждой из мишеней по окружности накладываются на, по крайней мере, часть детектора. За счет разного диаметра мишеней электронный пучок, генерируемый одним из источников, осуществляет столкновение с одной мишенью, не касаясь другой мишени. При этом мишени расположены под углом приблизительно тридцать шесть градусов относительно детектора. В сканере использован детектор, разделенный зазором на два детекторных кольца, каждое из которых образовано пиксельной матрицей (матрицей фотосенсоров). Применение известного решения позволяет получать высокую мощность рентгеновского излучения и обеспечивать приемлемый срок службы рентгеновских трубок. Однако в данной публикации отсутствует описание конструктивного выполнения мишенного узла, который оказывает существенное влияние на надежность устройства и качество получаемого реконструированного изображения. Задача по усовершенствованию системы мишенного узла является актуальной и для данного технического решения. The closest to the proposed group of inventions are the target system of an electron-beam computer tomograph and the electron-beam scanner, known from patent US8530849. The electron-beam scanner includes a vacuum chamber; at least two electron sources located on the rear side of the vacuum chamber; a magnetic system of rotation, focusing and electron beam deflections; a system of targets generating X-ray radiation, located in the front part of the vacuum chamber; X-ray exit windows; a detector of the generated radiation. In this case, the target system is formed by two tungsten targets located concentrically relative to the detector. The ends of each of the targets are superimposed on at least part of the detector along the circumference. Due to the different diameters of the targets, the electron beam generated by one of the sources collides with one target without touching the other target. In this case, the targets are located at an angle of approximately thirty-six degrees relative to the detector. The scanner uses a detector divided by a gap into two detector rings, each of which is formed by a pixel matrix (matrix of photosensors). The use of the known solution makes it possible to obtain high power X-ray radiation and ensure an acceptable service life of X-ray tubes. However, this publication does not describe the design of the target unit, which has a significant impact on the reliability of the device and the quality of the reconstructed image. The task of improving the target unit system is also relevant for this technical solution.
Таким образом, проблема обеспечения долговечности и надежности мишеней, а также улучшение их характеристик, продолжает оставаться актуальной. Thus, the problem of ensuring the durability and reliability of targets, as well as improving their characteristics, continues to be relevant.
Технической проблемой, на решение которой направлено настоящее изобретение, является создание системы мишеней устройства для генерации рентгеновского излучения по меньшей мере с двумя источниками электронов, а также электроннолучевого сканера на его основе, характеризующихся надежностью и долговечностью, позволяющих обеспечивать быструю и эффективную генерацию и детектирование рентгеновских лучей, при упрощении технологии изготовления и сборки. The technical problem that the present invention is aimed at solving is the creation of a target system for a device for generating X-ray radiation with at least two electron sources, as well as an electron beam scanner based on it, characterized by reliability and durability, allowing for fast and efficient generation and detection of X-rays, while simplifying the manufacturing and assembly technology.
Раскрытие изобретения Disclosure of invention
Техническим результатом является создание надежной конструкции электроннолучевого сканера для рентгеновской компьютерной томографии, характеризующегося протяженностью области сканирования не менее 16 см, и обеспечивающего получение качественного (без дефектов) реконструированного изображения объекта при упрощении технологии изготовления и сборки. The technical result is the creation of a reliable design of an electron beam scanner for X-ray computed tomography, characterized by a scanning area length of at least 16 cm, and ensuring the receipt of a high-quality (defect-free) reconstructed image of an object while simplifying the manufacturing and assembly technology.
Технический результат достигается за счет создания конструкции сегмента системы мишеней устройства для генерации рентгеновского излучения, выполненного в виде объемной детали, содержащей основание из теплопроводящего материала со ступенчатым профилем поперечного сечения, имеющее внешнюю и внутреннюю продольные поверхности, стыковочные торцевые поверхности, внешнюю и внутреннюю установочные поверхности, при этом основание снабжено со стороны внутренней установочной поверхности по меньшей мере двумя ступенями с закрепленными на них внутренней и внешней дугообразными пластинами для генерации рентгеновского излучения, и площадкой, расположенной параллельно внешней установочной поверхности, с закрепленной на ней настроечной пластиной, где первая ступень основания с закрепленной внутренней пластиной расположена под углом а по отношению к плоскости расположения настроечной пластины, а вторая ступень с закрепленной внешней пластиной расположена под углом 0 по отношению к плоскости расположения настроечной пластины, где 0<ос; основание снабжено по меньшей мере четырьмя монтажными отверстиями, два из которых расположены между внутренней и внешней пластинами, а два других - между настроечной пластиной и внешней продольной поверхностью основания. The technical result is achieved by creating a design for a segment of the target system of a device for generating X-ray radiation, made in the form of a volumetric part containing a base made of heat-conducting material with a stepped cross-section profile, having an external and internal longitudinal surfaces, mating end surfaces, external and internal mounting surfaces, wherein the base is provided on the side of the internal mounting surface with at least two steps with internal and external arc-shaped plates fixed thereto for generating X-ray radiation, and a platform located parallel to the external mounting surface, with an adjustment plate fixed thereto, where the first step of the base with the internal plate fixed is located at an angle a relative to the plane of the adjustment plate, and the second step with the external plate fixed is located at an angle 0 relative to the plane of the adjustment plate, where 0<ос; the base is provided with at least four mounting holes, two of which are located between the internal and external plates, and the other two are between the adjustment plate and the external longitudinal surface of the base.
Ступени основания, а также площадка для размещения настроечной пластины могут быть снабжены упорными для пластин выступами. В предпочтительном варианте реализации изобретения угол а может быть выполнен равным 17°, угол 0 может быть выполнен равным 13°. The steps of the base, as well as the platform for placing the tuning plate, can be provided with stop projections for the plates. In a preferred embodiment of the invention, the angle a can be made equal to 17°, the angle 0 can be made equal to 13°.
Внутренняя пластина может быть выполнена с радиусом кривизны внутренней поверхности от 628 мм до 631 мм, внешняя пластина может быть выполнена с радиусом кривизны внутренней поверхности от 660 мм до 663, настроечная пластина может быть выполнена с радиусом кривизны внутренней поверхности от 713 мм до 715. The inner plate can be made with a radius of curvature of the inner surface from 628 mm to 631 mm, the outer plate can be made with a radius of curvature of the inner surface from 660 mm to 663, the tuning plate can be made with a radius of curvature of the inner surface from 713 mm to 715.
Нижняя граница внешней пластины может быть расположена на высоте hl, составляющей от 4,25 мм до 4,55 мм от нижней границы настроечной пластины, нижняя граница внутренней пластины может быть расположена на высоте h3, составляющей от 24,35 мм до 24,65 мм от нижней границы настроечной пластины; при этом нижняя граница внешней пластины может быть удалена от нижней границы внутренней пластины на расстоянии от 19,95 мм до 20,25 мм в проекции на плоскость расположения настроечной мишени. The lower boundary of the outer plate may be located at a height hl, which is from 4.25 mm to 4.55 mm from the lower boundary of the tuning plate, the lower boundary of the inner plate may be located at a height h3, which is from 24.35 mm to 24.65 mm from the lower boundary of the tuning plate; in this case, the lower boundary of the outer plate may be removed from the lower boundary of the inner plate at a distance of from 19.95 mm to 20.25 mm in projection onto the plane of the tuning target.
Толщина пластин может составлять от 0,6 до 0,9 мм, ширина внутренней и внешней пластин может составлять от 14,5 до 15 мм, ширина настроечной пластины может составлять от 29,5 до 30 мм. The thickness of the plates can be from 0.6 to 0.9 mm, the width of the inner and outer plates can be from 14.5 to 15 mm, the width of the tuning plate can be from 29.5 to 30 mm.
Основание может быть выполнено из бескислородной меди, а в качестве пластин могут быть использованы вольфрам-рениевые пластины. The base can be made of oxygen-free copper, and tungsten-rhenium plates can be used as plates.
Сегмент системы мишеней может также содержать по меньшей мере два вольфрамовых W-образных сенсора для отслеживания положения электронного пучка на настроечной пластине, закрепленных на теплопроводящем основании с зазором относительно настроечной пластины. Использование вольфрамовых W-образных сенсоров является одним из альтернативных способов настройки параметров пучка. При этом такая настройка может быть реализована другими методами и средствами, например, с помощью тестовых объектов с последующей корректировкой параметров получаемого пучка. The target system segment may also contain at least two tungsten W-shaped sensors for tracking the position of the electron beam on the tuning plate, fixed on a heat-conducting base with a gap relative to the tuning plate. The use of tungsten W-shaped sensors is one of the alternative methods for adjusting the beam parameters. At the same time, such adjustment can be implemented by other methods and means, for example, using test objects with subsequent adjustment of the parameters of the resulting beam.
Технический результат также достигается за счет создания системы мишеней устройства для генерации рентгеновского излучения, содержащей набор вышеописанных сегментов, закрепленных на кольцеобразной плите с формированием по меньшей мере двух дугообразных мишеней - внутренней и внешней, и одной настроечной мишени, при этом сегменты закреплены на плите с зазором друг относительно друга, обеспечивающим исключение повреждения сегментов при их тепловом расширении в процессе работы устройства, плита снабжена каналами для охлаждения сегментов системы мишеней, расположенных с образованием не менее двух охлаждающих секций, а также входными и выходными отверстиями для охлаждающей среды. The technical result is also achieved by creating a target system of the device for generating X-ray radiation, containing a set of the above-described segments, fixed on a ring-shaped plate with the formation of at least two arc-shaped targets - internal and external, and one tuning target, wherein the segments are fixed on the plate with a gap relative to each other, ensuring the exclusion of damage to the segments during their thermal expansion during operation of the device, the plate is provided with channels for cooling the segments of the target system, located with the formation of at least two cooling sections, as well as input and output openings for the cooling medium.
В предпочтительном варианте реализации изобретения система мишеней включает 12 сегментов. In a preferred embodiment of the invention, the target system includes 12 segments.
Каналы для охлаждения сегментов системы мишеней могут быть выполнены с прямоугольным профилем поперечного сечения и могут быть расположены параллельно дугообразным мишеням на равном расстоянии друг от друга, с образованием двух охлаждающих секций, симметричных относительно вертикальной оси, проходящей через центр кольцеобразной плиты. The channels for cooling the segments of the target system can be made with a rectangular cross-section profile and can be located parallel to the arcuate targets at an equal distance from each other, forming two cooling sections symmetrical with respect to the vertical axis passing through the center of the annular plate.
В частных вариантах реализации изобретения количество каналов каждой секции может быть выбрано равным не менее 7, при этом ширина и высота каналов составляет, предпочтительно, не менее 4 мм, расстояние между соседними каналами - не менее 14 мм. In particular embodiments of the invention, the number of channels in each section can be selected to be no less than 7, with the width and height of the channels preferably being no less than 4 mm, and the distance between adjacent channels being no less than 14 mm.
Зазор между соседними сегментами системы мишеней может составлять от 0,35 до 0,45 мм, например, 0,4 мм. The gap between adjacent segments of the target system can be from 0.35 to 0.45 mm, for example, 0.4 mm.
Технический результат также достигается за счет создания устройства для генерации рентгеновского излучения (рентгеновской трубки), включающего вакуумную камеру; по меньшей мере, два источника электронов, расположенных со стороны задней части вакуумной камеры; магнитную систему вращения, фокусировки и отклонения электронных пучков; вышеописанную систему мишеней для генерации рентгеновского излучения, расположенную в передней части вакуумной камеры; окна выхода рентгеновского излучения. The technical result is also achieved by creating a device for generating X-ray radiation (an X-ray tube) comprising a vacuum chamber; at least two electron sources located on the rear side of the vacuum chamber; a magnetic system for rotating, focusing and deflecting electron beams; the above-described system of targets for generating X-ray radiation outlet located in the front part of the vacuum chamber; X-ray exit windows.
Технический результат также достигается за счет создания электронно-лучевого сканера (сканирующей системы), включающей установленные на несущей раме вышеописанное устройство для генерации рентгеновского излучения, детекторную систему, коллиматор, расположенный между системой мишеней и детекторной системой. При этом детекторная система образована набором сцинтилляционных матриц, закрепленных на каркасе, снабженном зазором и разделяющим детекторную систему на два кольцеобразных сектора. Каркас выполнен с боковыми стенками, одна из которых является съемной, и снабжен механизмом крепления и юстировки детекторной системы, обеспечивающим также фиксацию каркаса к несущей раме с расположением боковых стенок с противоположных сторон от несущей рамы. Система мишеней закреплена на несущей раме с размещением на ней кольцеобразной плиты с каналами для охлаждения. При этом каркас расположен концентрично относительно системы мишеней с размещением зазора напротив выходного окна устройства для генерации рентгеновского излучения, при этом один сектор детекторной системы расположен с возможностью детектирования излучения от внутренней мишени, а другой - от внешней, где внутренняя и внешняя мишени расположены с обеспечением прохода генерируемого излучения в зазор каркаса. Внутренний диаметр каркаса детекторной системы составляет не менее 1040 мм. The technical result is also achieved by creating an electron-beam scanner (scanning system) that includes the above-described device for generating X-ray radiation, a detector system, and a collimator located between the target system and the detector system, all mounted on a supporting frame. The detector system is formed by a set of scintillation matrices fixed to a frame provided with a gap and dividing the detector system into two ring-shaped sectors. The frame is made with side walls, one of which is removable, and is provided with a mechanism for fastening and adjusting the detector system, which also ensures fixation of the frame to the supporting frame with the side walls located on opposite sides from the supporting frame. The target system is fixed to the supporting frame with an annular plate with cooling channels placed on it. In this case, the frame is located concentrically relative to the target system with the gap located opposite the output window of the device for generating X-ray radiation, with one sector of the detector system located with the possibility of detecting radiation from the internal target, and the other - from the external one, where the internal and external targets are located with the provision of passage of the generated radiation into the frame gap. The internal diameter of the detector system frame is not less than 1040 mm.
В предпочтительном варианте реализации детекторная система включает сцинтилляционные матрицы размером не менее 16x32 с размером пикселя не более 1,06 мм на 1,12 мм. При этом кольцеобразный сектор выполнен диаметром не менее 1175 мм и шириной не менее 235 мм. Зазор в кольцеобразном каркасе может быть выполнен шириной от 16,5 до 17 мм и удален от нижней границы внутренней мишени на расстоянии не более 50 мм. In a preferred embodiment, the detector system includes scintillation matrices of at least 16x32 in size with a pixel size of no more than 1.06 mm by 1.12 mm. In this case, the annular sector is made with a diameter of at least 1175 mm and a width of at least 235 mm. The gap in the annular frame can be made with a width of 16.5 to 17 mm and is removed from the lower boundary of the internal target at a distance of no more than 50 mm.
Настоящий сканер является усовершенствованием по сравнению со сканером, описанным в патенте США №8530849, который характеризуется высокой скоростью сканирования, позволяющей получать качественные изображения, в т.ч. при исследовании сердца, и при этом является более технологичным и надежным. The present scanner is an improvement over the scanner described in US Patent No. 8,530,849, which is characterized by high scanning speed, allowing to obtain high-quality images, including when examining the heart, and at the same time is more technologically advanced and reliable.
Заявляемая конфигурация сегментов системы мишеней за счет улучшенного теплоотвода обеспечивает снижение температурных нагрузок на мишень в точках формирования источников рентгеновского излучения и позволяет выдерживать наиболее энергоемкий из режимов сканирования без опасности перегрева мишени, при этом за счет точного позиционирования сегментов на плите охлаждения уменьшается вероятность возникновения дефектов на реконструированных изображениях объектов (зон затенения), связанных с плохой нормализацией зазоров мишеней. Организация системы охлаждения мишеней в виде системы проточных водяных каналов, выполненных в плите охлаждения, в сочетании с конструктивным выполнением теплопроводящего основания, также обеспечивает сокращение времени охлаждения и достижение большей однородности в охлаждении всех сегментов мишеней при минимальных производственных и операционных расходах. The claimed configuration of the target system segments, due to improved heat dissipation, ensures a reduction in temperature loads on the target at the points where X-ray sources are formed and allows the most energy-intensive scanning mode to be maintained without the risk of target overheating, while due to the precise positioning of the segments on the cooling plate, the the probability of occurrence of defects in reconstructed images of objects (shading zones) associated with poor normalization of target gaps. Organization of the target cooling system in the form of a system of flowing water channels made in the cooling plate, in combination with the design of the heat-conducting base, also ensures a reduction in cooling time and the achievement of greater uniformity in cooling all segments of the targets with minimal production and operating costs.
Заявляемые параметры мишени являются оптимальными, обеспечивают технологичность в процессе изготовления и сборки, при этом выполнение системы мишеней из отдельных блоков (модулей) обеспечивает удобство и наименьшую трудоемкость в процессе сборки, упрощает процесс производства электронно-лучевого компьютерного томографа. The declared parameters of the target are optimal, ensure manufacturability in the manufacturing and assembly process, while the implementation of the target system from separate blocks (modules) ensures convenience and the least labor intensity in the assembly process, simplifies the process of manufacturing an electron beam computed tomograph.
Заявляемая конфигурация сегмента системы мишеней позволяет создать конструкцию мишенного узла электронно-лучевого томографа, в котором генерирующие излучение пластины точно позиционируются на основании с формированием ровной, без сдвигов излучающей поверхности мишени, радиус кривизны и наклон которой обеспечивают возможность применения данной мишени совместно с детектором излучения с увеличенными диаметром и шириной, что также позволяет увеличить апертуру (воздушный зазор) электронно-лучевого компьютерного томографа до 1 м в диаметре, расширить протяженность сплошной области сканирования исследуемого объекта в рамках одного сканирования до 16 см. Увеличение апертуры расширяет возможности использования электронно-лучевого компьютерного томографа, в т.ч. для проведения исследований пациентов с травмами, а также обеспечивает удобный доступ при проведении манипуляций и внутривенных введений препаратов в процессе исследования. The claimed configuration of the target system segment allows to create a design of the target unit of the electron beam tomograph, in which the radiation-generating plates are precisely positioned on the base with the formation of a flat, shift-free radiating surface of the target, the radius of curvature and slope of which provide the possibility of using this target together with a radiation detector with an increased diameter and width, which also allows to increase the aperture (air gap) of the electron beam computed tomograph to 1 m in diameter, to expand the length of the continuous scanning area of the object under study within one scan to 16 cm. Increasing the aperture expands the possibilities of using the electron beam computed tomograph, including for conducting studies of patients with injuries, and also provides convenient access during manipulations and intravenous administration of drugs during the study.
Модульный принцип построения конструкции системы мишеней обеспечивает повышение технологичности устройства в процессе производства сегментов и сборки. The modular design principle of the target system ensures increased technological efficiency of the device during the production of segments and assembly.
Краткое описание чертежей Brief description of the drawings
Изобретение поясняется фигурами 1-15, которые служат только для цели иллюстрации вариантов осуществления и не должны рассматриваться как ограничивающие настоящее изобретение. На Фиг. 1 представлен общий вид системы мишеней на теплопроводящих блоках; на Фиг.2 - общий вид одной сборочной единицы системы мишеней (сегмент системы мишеней); на Фиг.З - фрагмент системы мишеней, установленных на плите охлаждения (Cold Plate), где обозначены углы наклона пластин относительно оси изоцентра (OZ); на Фиг.4 - варианты выполнения каналов для охлаждающей жидкости, общий вид; на Фиг.5 - основание сегмента мишеней; на Фиг.6 - сечение сегмента мишеней по линии А- А на фиг.5 с указанием линейного расположения площадок (ступеней) пластин мишеней; на Фиг.7 - увеличенный вид сечения сегмента мишеней с указанием углового расположения площадок (ступеней) пластин мишеней; на Фиг.8 - общий вид плиты охлаждения со стороны установки сегментов мишеней; на Фиг.9 - общий вид плиты охлаждения со стороны каналов охлаждения; на Фиг.10 - сечение плиты по линии Н-Н на фиг.9 с указанием геометрии каналов охлаждения; на Фиг.11 - общий вид приспособления для пайки с закрепленной на нем сборочной единицей системы мишеней; на Фиг.12 - общий вид рентгеновского источника излучения; на Фиг.13 - несущая рама с установленной вакуумной камерой, каркас детекторной системы, коллиматор; на Фиг.14 - общий вид электронно-лучевого компьютерного томографа с необходимым для его работы оборудованием; на Фиг.15 показано расположение системы мишеней в устройстве для генерации рентгеновского излучения и в электронно-лучевом сканере. The invention is illustrated by Figures 1-15, which serve only to illustrate embodiments and should not be considered as limiting the present invention. Figure 1 shows a general view of the target system on heat-conducting blocks; Figure 2 is a general view of one assembly unit of the target system (a segment of the target system); Figure 3 is a fragment of the target system mounted on a cooling plate (Cold Plate), where the angles of inclination of the plates relative to the isocenter axis (OZ) are indicated; Figure 4 shows embodiments of channels for cooling liquid, general view; Fig. 5 - base of the target segment; Fig. 6 - section of the target segment along line A-A in Fig. 5 indicating the linear arrangement of the platforms (steps) of the target plates; Fig. 7 - enlarged view of section of the target segment indicating the angular arrangement of the platforms (steps) of the target plates; Fig. 8 - general view of the cooling plate from the side of installation of the target segments; Fig. 9 - general view of the cooling plate from the side of the cooling channels; Fig. 10 - section of the plate along line H-H in Fig. 9 indicating the geometry of the cooling channels; Fig. 11 - general view of the soldering device with the target system assembly unit fixed thereto; Fig. 12 - general view of the X-ray radiation source; Fig. 13 - supporting frame with installed vacuum chamber, detector system frame, collimator; Fig. 14 is a general view of an electron beam computed tomograph with the equipment necessary for its operation; Fig. 15 shows the arrangement of the target system in the device for generating X-ray radiation and in the electron beam scanner.
Позициями на Фиг. 1-15 обозначены: The following are designated by the positions in Fig. 1-15:
1 - система мишеней; 1 - target system;
2 - сегмент (секция) системы мишеней; 2 - segment (section) of the target system;
3 - основание сегмента системы мишеней из теплопроводящего материала; 3 - base of the target system segment made of heat-conducting material;
4 - внутренняя пластина для генерации рентгеновского излучения; 4 - internal plate for generating X-rays;
5 - внешняя пластина для генерации рентгеновского излучения; 5 - outer plate for generating X-rays;
6 - настроечная пластина; 6 - tuning plate;
7 - внешняя продольная поверхность основания; 7 - outer longitudinal surface of the base;
8 - внутренняя продольная поверхность основания; 8 - inner longitudinal surface of the base;
9 - стыковочная торцевая поверхность; 9 - mating end surface;
10 - внутренняя установочная поверхность; 10 - internal mounting surface;
11 - внешняя установочная поверхность; 11 - external mounting surface;
12 - ступенька на основании для расположения пластины 4; 12 - step on the base for placing plate 4;
13 - ступенька на основании для расположения пластины 5; 13 - step on the base for placing plate 5;
14 - площадка для настроечной пластины на внутренней установочной поверхности основания; 14 - platform for the adjustment plate on the inner mounting surface of the base;
15 - монтажное отверстие в основании; 15 - mounting hole in the base;
16 - упорный выступ со стороны внутренней торцевой поверхности основания (установочный буртик); 16 - thrust projection from the side of the inner end surface of the base (mounting flange);
17 - W-образный сенсор; 17 - W-shaped sensor;
18 - плита (пластина) охлаждения; 19 - внутренняя мишень; 18 - cooling plate; 19 - internal target;
20 - внешняя мишень; 20 - external target;
21 - настроечная мишень; 21 - tuning target;
22 - зазор между сегментами; 22 - gap between segments;
23 - канал для охлаждающей среды; 23 - channel for cooling medium;
24 - охлаждающая секция; 24 - cooling section;
25 - входное отверстие для охлаждающей жидкости; 25 - coolant inlet;
26 - выходное отверстие для охлаждающей жидкости; 26 - outlet for coolant;
27 - отверстия в плите для крепления сегмента 2; 27 - holes in the plate for fastening segment 2;
28 - прижимное приспособление; 28 - clamping device;
29 - прижимной элемент; 29 - clamping element;
30 - зажим; 30 - clamp;
31 - шпилька; 31 - hairpin;
32 - несущая (опорная) рама; 32 - supporting frame;
33 - вакуумная камера; 33 - vacuum chamber;
34 - источник электронов; 34 - electron source;
35 - магнитная система вращения, фокусировки и отклонения электронных пучков; 35 - magnetic system for rotation, focusing and deflection of electron beams;
36 - окно выхода рентгеновского излучения; 36 - X-ray output window;
37 - детекторная система; 37 - detector system;
38 - коллиматор; 38 - collimator;
39 - каркас детекторной системы; 39 - detector system frame;
40 - зазор в каркасе 39; 40 - gap in frame 39;
41 - боковая стенка каркаса 39; 41 - side wall of frame 39;
42 - механизм крепления и юстировки детекторной системы; 42 - mechanism for fastening and adjusting the detector system;
43 - гентри; 43 - gantry;
44 - стол пациента; 44 - patient table;
45 - система распределения питания; 45 - power distribution system;
46 - система питания и накопления электроэнергии; 46 - power supply and energy storage system;
47 - высоковольтный источник питания; 47 - high voltage power supply;
48 - электроника управления разверткой пучка; 48 - beam sweep control electronics;
49 - сервер системы компьютерного управления; 49 - computer control system server;
50 - блок, включающий систему сбора данных и систему реконструкции данных;50 - a block including a data collection system and a data reconstruction system;
51 - чиллер; 51 - chiller;
52 - электрокардиограф; 53 - нижняя граница внутренней пластины; 52 - electrocardiograph; 53 - lower border of the inner plate;
54 - нижняя граница внешней пластины; 54 - lower border of the outer plate;
55 - нижняя граница настроечной пластины; 55 - lower limit of the tuning plate;
56 - крышка плиты 18. 56 - plate cover 18.
Осуществление изобретения Implementation of the invention
Ниже представлено более детальное описание реализации заявляемой группы изобретений, которое не ограничивает объем притязаний изобретений, а демонстрирует возможность их осуществления с достижением заявляемого технического результата. Below is a more detailed description of the implementation of the claimed group of inventions, which does not limit the scope of the claims of the inventions, but demonstrates the possibility of their implementation with the achievement of the claimed technical result.
Система мишеней 1, предназначенная для генерации рентгеновского излучения, согласно предлагаемому изобретению, состоит из отдельных сборочных единиц, образующих, в предпочтительном варианте реализации изобретения, двенадцать сегментов 2 (секций). Каждый сегмент 2 содержит основание 3 из теплопроводящего материала (например, из меди, графита), предпочтительно, выполненное из бескислородной меди высокой проводимости (OFHC), с тремя припаянными пластинами из сплава тяжелых металлов (вольфрам, рений и т.д.), предпочтительно из вольфрам-рениевого сплава, по меньшей мере, две из которых предназначены для генерации рентгеновского излучения - внутренняя 4 и внешняя 5, а одна является настроечной (калибровочной) - пластина 6. Пластины 4, 5, 6 при сборке системы мишеней из сегментов 2 формируют, по меньшей мере, внутреннюю 19 и внешнюю 20 дугообразные мишени (активные), на которые воздействует электронный луч, генерируемый источником электронов, а также настроечную (калибровочную) мишень 21, соответственно. Отклонение (сканирование) электронного пучка по всей длине дугообразных мишеней обеспечивает количество изображений (срезов), необходимых для формирования трехмерного изображения (термограммы) исследуемой области объекта. При этом протяженность мишеней составляет, предпочтительно, не менее 2/3 длины дуги окружности, по которой они расположены. The target system 1, intended for generating X-ray radiation, according to the proposed invention, consists of individual assembly units, forming, in the preferred embodiment of the invention, twelve segments 2 (sections). Each segment 2 comprises a base 3 made of a heat-conducting material (for example, copper, graphite), preferably made of oxygen-free high-conductivity copper (OFHC), with three soldered plates made of a heavy metal alloy (tungsten, rhenium, etc.), preferably made of a tungsten-rhenium alloy, at least two of which are intended for generating X-ray radiation - the inner 4 and outer 5, and one is a tuning (calibration) plate 6. Plates 4, 5, 6, when assembling a target system from segments 2, form at least an inner 19 and outer 20 arc-shaped targets (active), which are affected by an electron beam generated by an electron source, as well as a tuning (calibration) target 21, respectively. The deflection (scanning) of the electron beam along the entire length of the arc-shaped targets provides the number of images (sections) required to form a three-dimensional image (thermogram) of the object's area of interest. The length of the targets is preferably no less than 2/3 of the length of the arc of the circle along which they are located.
Основание 2 выполнено со ступенчатым профилем поперечного сечения и образовано внешней 7 и внутренней 8 продольными поверхностями, стыковочными 9 торцевыми поверхностями, а также внутренней 10 и внешней 11 установочными поверхностями. Со стороны внутренней установочной поверхности 10 основание 3 выполнено по меньшей мере с двумя ступенями 12, 13, на которых закреплены внутренняя 4 и внешняя 5 дугообразные пластины для генерации рентгеновского излучения, а также снабжено площадкой 14, расположенной параллельно внешней установочной поверхности 11, на которой закреплена настроечная пластина 6. При этом ступень 12 с пластиной 4 расположена под углом а по отношению к плоскости расположения настроечной пластины, а ступень 13 с пластиной 5 - под углом 0 к упомянутой плоскости, где 0<а. Таким образом, пластины для генерации рентгеновского излучения оказываются ориентированными под разными углами к оси сканирующей рентгеновской трубки. Углы между пластинами дугообразных мишеней рассчитывают исходя из геометрии расположения источников электронов, мишеней, размера окна выхода рентгеновского излучения и расположения детекторов для расширения сплошной области сканирования исследуемого объекта в рамках проведения одного сканирования. В одном из частных вариантов реализации изобретения угол между внутренней пластиной 4 и плоскостью, параллельной внешней установочной поверхности 11 основания сегмента системы мишеней составляет 17 градусов, угол между внешней пластиной 5 и плоскостью, параллельной внешней установочной поверхности, составляет 13 градусов. The base 2 is made with a stepped cross-section profile and is formed by external 7 and internal 8 longitudinal surfaces, mating 9 end surfaces, as well as internal 10 and external 11 mounting surfaces. From the side of the internal mounting surface 10, the base 3 is made with at least two steps 12, 13, on which the internal 4 and external 5 arc-shaped plates for generating X-ray radiation are fixed, and is also provided with a platform 14 located parallel to the external mounting surface 11, on which the tuning plate 6 is fixed. In this case, the step 12 with the plate 4 is located at an angle a with respect to the plane the location of the tuning plate, and the stage 13 with the plate 5 - at an angle 0 to the said plane, where 0 < a. Thus, the plates for generating X-ray radiation are oriented at different angles to the axis of the scanning X-ray tube. The angles between the plates of the arc-shaped targets are calculated based on the geometry of the location of the electron sources, targets, the size of the X-ray output window and the location of the detectors to expand the continuous scanning area of the object under study within the framework of one scan. In one of the particular embodiments of the invention, the angle between the inner plate 4 and the plane parallel to the outer mounting surface 11 of the base of the segment of the target system is 17 degrees, the angle between the outer plate 5 and the plane parallel to the outer mounting surface is 13 degrees.
В предпочтительном варианте реализации изобретения ступени 12, 13 основания 3, а также площадка 14 для размещения настроечной пластины 6 снабжены упорными выступами 16, обеспечивающими фиксацию пластин на основании в процессе пайки. In a preferred embodiment of the invention, the steps 12, 13 of the base 3, as well as the platform 14 for placing the tuning plate 6, are provided with stop projections 16, ensuring the fixation of the plates on the base during the soldering process.
Кроме того, основание 3 снабжено по меньшей мере четырьмя монтажными отверстиями 15, два из которых расположены между внутренней 4 и внешней 5 пластинами, а два других - между настроечной пластиной 6 и внешней продольной поверхностью 7 основания 2. In addition, the base 3 is provided with at least four mounting holes 15, two of which are located between the inner 4 and outer 5 plates, and the other two are located between the adjustment plate 6 and the outer longitudinal surface 7 of the base 2.
В одном из вариантов реализации изобретения габаритные размеры основания 3 могут составлять от 277,5 до 278,5 мм по длине, от 128,5 до 129,5 мм по ширине и от 47,5 до 48,5 мм по высоте. Внутренняя пластина 4 может быть выполнена с радиусом кривизны внутренней поверхности не менее 625 мм, внешняя пластина 5 - с радиусом кривизны внутренней поверхности не менее 660 мм, а настроечная пластина 6 - с радиусом кривизны внутренней поверхности не менее 710 мм. При этом нижняя граница 54 внешней пластины 5 расположена, предпочтительно, на высоте hl, составляющей не более 3,5 мм от нижней границы 55 настроечной пластины 6, а нижняя граница 53 внутренней пластины 4 - на высоте h3, составляющей не более 24 мм от нижней границы настроечной пластины 6. Нижняя граница внешней пластины 5 удалена от нижней границы внутренней пластины 4 на расстояние, предпочтительно, не более 32 мм в проекции на плоскость расположения настроечной мишени 6, и от настроечной пластины - на расстояние не более 53,5 мм. Толщина пластин составляет, предпочтительно, от 0,6 до 0,9 мм. Использование пластин меньшей толщины для улучшения контакта с основанием может привести к сокращению срока службы мишени. Ширина внутренней и внешней пластин в частных вариантах реализации изобретения составляет от 14,5 до 15 мм, ширина настроечной пластины - от 29,5 до 30 мм. Сегменты мишеней могут быть снабжены вольфрамовыми W-образными сенсорами для отслеживания положения электронного пучка на настроечной пластине. W-образный сенсор в конкретном варианте реализации изобретения может иметь диаметр прутков 0,76 мм, длину крайних прутков - 59 мм, длину центрального прутка - 43 мм, которые закреплены на теплопроводящем основании с зазором относительно настроечной пластины примерно 10 мм. In one embodiment of the invention, the overall dimensions of the base 3 may be from 277.5 to 278.5 mm in length, from 128.5 to 129.5 mm in width, and from 47.5 to 48.5 mm in height. The inner plate 4 may be made with a radius of curvature of the inner surface of at least 625 mm, the outer plate 5 - with a radius of curvature of the inner surface of at least 660 mm, and the tuning plate 6 - with a radius of curvature of the inner surface of at least 710 mm. In this case, the lower boundary 54 of the outer plate 5 is located, preferably, at a height hl, which is no more than 3.5 mm from the lower boundary 55 of the tuning plate 6, and the lower boundary 53 of the inner plate 4 is located at a height h3, which is no more than 24 mm from the lower boundary of the tuning plate 6. The lower boundary of the outer plate 5 is removed from the lower boundary of the inner plate 4 by a distance, preferably, no more than 32 mm in projection onto the plane of the location of the tuning target 6, and from the tuning plate - by a distance of no more than 53.5 mm. The thickness of the plates is, preferably, from 0.6 to 0.9 mm. The use of thinner plates to improve contact with the base can lead to a reduction in the service life of the target. The width of the inner and outer plates in particular embodiments of the invention is from 14.5 to 15 mm, the width of the tuning plate is from 29.5 to 30 mm. The target segments can be equipped with tungsten W-shaped sensors for tracking the position of the electron beam on the tuning plate. The W-shaped sensor in a specific embodiment of the invention can have a rod diameter of 0.76 mm, a length of the outer rods of 59 mm, a length of the central rod of 43 mm, which are fixed on a heat-conducting base with a gap relative to the tuning plate of approximately 10 mm.
Во время генерации рентгеновского излучения пучок электронов перемещается с высокой скоростью по поверхности мишеней 19, 20, вызывая локальный разогрев до высоких температур, потенциально опасных для целостности материалов мишени. Основание 3 из теплопроводящего материала обеспечивает теплоотвод конструкции, исключая её деформацию при перегреве. Кроме того, конструктивом системы мишеней предусмотрена система охлаждения, расположенная со стороны внешней установочной поверхности 11 основания 3 и представляющая собой набор проточных каналов 23 для циркуляции охлаждающей среды (охлаждающих ребер), выполненных в плите 18 охлаждения, и образующих по меньшей мере две охлаждающие секции 24, пример реализации которых показан на Фиг.9, 10. During the generation of X-ray radiation, the electron beam moves at a high speed along the surface of targets 19, 20, causing local heating to high temperatures, potentially dangerous for the integrity of the target materials. The base 3 made of heat-conducting material ensures heat dissipation of the structure, eliminating its deformation during overheating. In addition, the design of the target system provides for a cooling system located on the side of the outer mounting surface 11 of the base 3 and representing a set of flow channels 23 for the circulation of the cooling medium (cooling fins), made in the cooling plate 18, and forming at least two cooling sections 24, an example of the implementation of which is shown in Figs. 9, 10.
В одном из частных вариантов были определены оптимальные параметры каналов (форма профиля канала, ширина, высота, расстояние между соседними каналами) системы охлаждения, обеспечивающие наилучшую эффективность теплоотвода. В частности, каналы могут быть выполнены с прямоугольным профилем поперечного сечения или иметь форму поперечного сечения в виде трапеции, предпочтительно, с углом наклона стенок 5°-10°. Требуемый профиль каналов системы охлаждения может быть реализован с помощью фрезерования в процессе изготовления плиты охлаждения. Предпочтительным является расположение каналов системы охлаждения параллельно дугообразным мишеням на равном расстоянии друг от друга. При этом в предпочтительном варианте выполнения изобретения толщина плиты охлаждения составляет от 21 до 23 мм, высота и ширина каналов в плите охлаждения - от 3 до 5 мм, расстояние между соседними каналами от 13 до 15 мм. Количество каналов может составлять не менее 7. Часть плиты 18 в области крепления сегментов выполнена шире её дугообразной верхней части. In one of the particular embodiments, the optimal parameters of the channels (channel profile shape, width, height, distance between adjacent channels) of the cooling system were determined, ensuring the best heat removal efficiency. In particular, the channels can be made with a rectangular cross-section profile or have a cross-sectional shape in the form of a trapezoid, preferably with a wall inclination angle of 5°-10°. The required profile of the cooling system channels can be implemented using milling during the manufacturing process of the cooling plate. It is preferable to arrange the cooling system channels parallel to the arcuate targets at an equal distance from each other. In this case, in the preferred embodiment of the invention, the thickness of the cooling plate is from 21 to 23 mm, the height and width of the channels in the cooling plate are from 3 to 5 mm, the distance between adjacent channels is from 13 to 15 mm. The number of channels can be at least 7. Part of the plate 18 in the area of fastening the segments is made wider than its arcuate upper part.
В одном из частных вариантов реализации изобретения входные отверстия 25 для охлаждающей жидкости расположены в центральной части кольца плиты 18 (её нижней части), а выходные 26 - на концах её широкой части, при этом циркуляция охлаждающей жидкости осуществляется в двух частях плиты - охлаждающих секциях 24, симметричных относительно вертикальной оси, проходящей через центр кольцеобразной плиты 18. Плита охлаждения снабжена крышками 56, обеспечивающими герметичность охлаждаемых секций 24. Описанный вариант конструктивного выполнения системы охлаждения обеспечивает оптимальную плотность ребер, что приводит к уменьшению затрат на механическую обработку, при этом достигается расход охлаждающей жидкости приблизительно 3 галлона в минуту. Данный расход охлаждающей жидкости и её рабочая температура около 20°С являются достаточными для достижения полного охлаждения конструкции по истечении периода 450 с. Повышение расхода и предварительное охлаждение жидкости не обеспечивают дополнительных преимуществ при работе системы охлаждения. In one of the particular embodiments of the invention, the inlet openings 25 for the cooling liquid are located in the central part of the ring of the plate 18 (its lower part), and the outlet openings 26 are at the ends of its wide part, while the circulation of the cooling liquid is carried out in two parts of the plate - the cooling sections. 24, symmetrical with respect to the vertical axis passing through the center of the annular plate 18. The cooling plate is provided with covers 56, ensuring the tightness of the cooled sections 24. The described variant of the design of the cooling system ensures the optimal density of the ribs, which leads to a decrease in the costs of mechanical processing, while achieving a coolant flow rate of approximately 3 gallons per minute. This coolant flow rate and its operating temperature of about 20 ° C are sufficient to achieve complete cooling of the structure after a period of 450 s. Increasing the flow rate and preliminary cooling of the liquid do not provide additional advantages in the operation of the cooling system.
Для улучшения отведения тепла из нагреваемых частей конструкции может быть использована подложка из интерфейсного материала, расположенная между основаниями 3 сегментов 2 и плитой 18 охлаждения, которая увеличивает пропускную способность по теплообмену в среде высокого вакуума внутри камеры. В качестве материала подложки может выступать, например, пиролитический графит. Плита охлаждения снабжена отверстиями для её крепления на несущей раме электроннолучевого сканера. To improve heat removal from the heated parts of the structure, a substrate made of interface material can be used, located between the bases 3 of the segments 2 and the cooling plate 18, which increases the heat exchange capacity in the high vacuum environment inside the chamber. Pyrolytic graphite, for example, can act as a substrate material. The cooling plate is provided with holes for its fastening to the supporting frame of the electron beam scanner.
Сегменты 2 соседних теплопроводящих оснований расположены с небольшим зазором друг относительно друга, образованным между стыковочными боковыми поверхностями 9, и рассчитанным исходя из линейного расширения теплопоглощающей конструкции из бескислородной меди высокой проводимости (общего увеличения всей длины кольца теплопроводящих блоков исходя из рассчитанной деформации каждого края сегмента менее чем на 0,2 мм при термической нагрузке в течение 6 секунд). Для компенсации данной деформации теплопоглощающие конструкции содержат зазоры, предпочтительно, от 0,35 до 0,45 мм (например, 0,4 мм), расположенные радиально между соседними основаниями сегментов системы мишеней. Расположение сегментов мишени с зазором друг относительно друга на величину, меньше расчетной, может приводить к их механическому повреждению в результате расширения сегментов мишеней при воздействии на них энергией электронов. Расположение сегментов мишени с зазором друг относительно друга на величину, больше расчетной, может приводить к возникновению дефектов (неоднородностям) на получаемых рентгеновских изображениях исследуемых объектов. The segments 2 of adjacent heat-conducting bases are located with a small gap relative to each other, formed between the mating side surfaces 9, and calculated based on the linear expansion of the heat-absorbing structure made of high-conductivity oxygen-free copper (the total increase in the entire length of the ring of heat-conducting blocks based on the calculated deformation of each edge of the segment by less than 0.2 mm under a thermal load for 6 seconds). To compensate for this deformation, the heat-absorbing structures contain gaps, preferably from 0.35 to 0.45 mm (for example, 0.4 mm), located radially between adjacent bases of the segments of the target system. The arrangement of the target segments with a gap relative to each other by a value less than the calculated one can lead to their mechanical damage as a result of the expansion of the target segments when exposed to the energy of electrons. The arrangement of target segments with a gap relative to each other by a value greater than the calculated value can lead to the occurrence of defects (inhomogeneities) in the resulting X-ray images of the objects being studied.
Процесс пайки пластин для генерации рентгеновского излучения к теплопроводящему основанию осуществляют в вакуумной печи, например, модели Ipsen Turbo Treater. Для обеспечения точности и плотного прилегания пластин к основанию в процессе пайки может быть использовано приспособление 28, представленное на Фиг.11. Данное приспособление обеспечивает точную пайку без образования пустот и без деформации поверхности пластин. The process of soldering the plates for generating X-ray radiation to a heat-conducting base is carried out in a vacuum furnace, for example, models Ipsen Turbo Treater. To ensure precision and tight fit of the plates to the base during soldering, the device 28 shown in Fig. 11 can be used. This device ensures precise soldering without the formation of voids and without deformation of the surface of the plates.
Ниже представлено описание примера осуществления сборки системы мишеней.Below is a description of an example of the implementation of the target system assembly.
Нарезают пластины из материала Bag-8 толщиной 0,1 мм, которые используют в качестве припоя в процессе пайки. Размеры припоя должны совпадать с размерами вольфрам-рениевых пластин. Осуществляют никелирование вольфрам-рениевых пластин, очистку деталей приспособления ацетоном. Пластины устанавливают на теплопроводящее основание (медный блок), предварительно поместив припой между основанием и пластинами, после чего закрепляют данную конструкцию в приспособлении 28. При этом основание болтами крепят к плите из нержавеющей стали для сохранения плоскостности во время процесса пайки. С помощью графитовых прижимых элементов 29 прижимают вольфрам-рениевые пластины к основанию с использованием зажимов 30 и шпилек 31 из нержавеющей стали. Это позволяет вольфрам-рениевым пластинам принимать форму медного блока во время процесса пайки. Поскольку в результате точной резки на деталях из вольфрам-рениевого сплава образуется прямая кромка, для полного прилегания вольфрам-рениевых пластин на медном блоке в области установочного буртика предварительно срезают фаску на внутренней кромке (кромке, которая находится в месте установочного буртика) деталей из вольфрам-рениевого сплава на ленточно-шлифовальном станке. Всю конструкцию помещают в вакуумную печь. Пошагово нагревают печь до 885°С, что приблизительно на 93°С выше температуры плавления припоя Bag-8 (780 °C), и быстро охлаждают конструкцию путем введения аргона. Затем конструкцию медленно охлаждают в течение часа для дальнейшего извлечения из печи и охлаждения на воздухе. Осуществляют контроль соединения вольфрам-рениевого сплава с медью на наличие непропаянных пустот (например, методом ультразвуковой дефектоскопии). При необходимости сегмент мишени обрезают по размеру, обеспечивающему достижение наиболее точного и наиболее плоского профиля кольца мишени, находящегося внутри вакуумной камеры. Медные блоки с припаянными пластинами помещают в ультразвуковую ванну для очистки, после чего устанавливают на плиту охлаждения с зазором 0,4 мм друг относительно друга. При этом для крепления блоков мишени на плите охлаждения используют отверстия 27 в плите, которые позволяют позиционировать блоки мишеней с указанным зазором. На сегменты мишеней могут быть также установлены W-образные сенсоры 17. Изготовленную систему мишеней в соответствии с заявляемым изобретением используют в устройстве для генерации рентгеновского излучения и электроннолучевом сканере. Устройстве для генерации рентгеновского излучения включает установленную на несущей раме 32 вакуумную камеру 33, на переднем конце которой устанавливают данную систему мишеней 1, а на задней части камеры - два источника электронов 34 (электронные пушки), питаемые от высоковольтного источника напряжения, каждый из которых создает пучок электронов с заданной кинетической энергией и необходимой конфигурацией. Устройство также включает магнитную систему вращения, фокусировки и отклонения электронных пучков 35, направляющую пучки вдоль траекторий по направлению на активные (генерирующие) дугообразные кольцевые мишени, и окна выхода рентгеновского излучения 36, ограничивающие распространение рентгеновского излучения (обеспечивающие распространение рентгеновского излучения только на исследуемый объект). При этом магнитная система включает одну фокусирующую катушку и несколько отклоняющих катушек для каждого источника электронов, которые размещаются на вакуумной камере и запитываются от источника тока с управлением. Вакуумная камера представляет собой сварную несущую конструкцию из нержавеющей стали, которая имеет экранировку от рентгеновского излучения и обеспечивает сверхвысокий вакуум от 10'5 до 10'9 Па, который необходим для формирования электронного пучка. Окно выхода рентгеновского излучения выполнено из тонкого рентген-прозрачного металла (например, бериллий, тонкая нержавеющая сталь) и является частью вакуумной камеры в области выхода рентгеновского излучения. Область рентгеновского окна расположена напротив мишеней и позволяют пучку генерируемого рентгеновского излучения перемещаться в исследуемой зоне. Угол между мишенями обеспечивает сплошное покрытие исследуемого объекта рентгеновским излучением. Bag-8 plates 0.1 mm thick are cut and used as solder during soldering. The dimensions of the solder must match the dimensions of the tungsten-rhenium plates. The tungsten-rhenium plates are nickel-plated and the parts of the device are cleaned with acetone. The plates are installed on a heat-conducting base (copper block), after which the solder is placed between the base and the plates, after which this structure is fixed in device 28. In this case, the base is bolted to a stainless steel plate to maintain flatness during the soldering process. Using graphite clamping elements 29, the tungsten-rhenium plates are pressed to the base using clamps 30 and studs 31 made of stainless steel. This allows the tungsten-rhenium plates to take the shape of the copper block during the soldering process. Since precision cutting produces a straight edge on the tungsten-rhenium alloy parts, a chamfer is preliminarily cut on the inner edge (the edge located at the mounting flange) of the tungsten-rhenium alloy parts on a belt grinder to ensure a complete fit of the tungsten-rhenium plates on the copper block in the area of the mounting flange. The entire structure is placed in a vacuum furnace. The furnace is heated in stages to 885°C, which is approximately 93°C higher than the melting point of Bag-8 solder (780°C), and the structure is quickly cooled by introducing argon. The structure is then slowly cooled for an hour before being removed from the furnace and cooled in air. The tungsten-rhenium alloy to copper connection is checked for unsoldered voids (e.g., by ultrasonic flaw detection). If necessary, the target segment is cut to a size that ensures the most accurate and flattest profile of the target ring located inside the vacuum chamber. Copper blocks with soldered plates are placed in an ultrasonic bath for cleaning, after which they are installed on the cooling plate with a gap of 0.4 mm relative to each other. In this case, holes 27 in the plate are used to attach the target blocks to the cooling plate, which allow positioning the target blocks with the specified gap. W-shaped sensors 17 can also be installed on the target segments. The manufactured target system in accordance with the claimed invention is used in a device for generating X-ray radiation and an electron beam scanner. The device for generating X-ray radiation includes a vacuum chamber 33 mounted on a supporting frame 32, on the front end of which this target system 1 is installed, and on the rear part of the chamber - two electron sources 34 (electron guns) powered by a high-voltage voltage source, each of which creates an electron beam with a given kinetic energy and the necessary configuration. The device also includes a magnetic system for rotating, focusing and deflecting electron beams 35, directing the beams along trajectories in the direction of active (generating) arc-shaped ring targets, and X-ray exit windows 36, limiting the propagation of X-ray radiation (ensuring the propagation of X-ray radiation only to the object under study). The magnetic system includes one focusing coil and several deflection coils for each electron source, which are placed on the vacuum chamber and fed from a controlled current source. The vacuum chamber is a welded supporting structure made of stainless steel, which is shielded from X-ray radiation and provides an ultra-high vacuum of 10' 5 to 10' 9 Pa, which is necessary for the formation of an electron beam. The X-ray exit window is made of a thin X-ray-transparent metal (e.g., beryllium, thin stainless steel) and is part of the vacuum chamber in the X-ray exit area. The X-ray window area is located opposite the targets and allows the beam of generated X-ray radiation to move in the area under study. The angle between the targets provides continuous coverage of the object under study with X-ray radiation.
Электронно-лучевой сканер (сканирующая система) включает установленные на несущей раме 32 вышеописанное устройство для генерации рентгеновского излучения, детекторную систему 37 и коллиматор 38, расположенный между системой мишеней и детекторной системой. Детекторная система образована набором сцинтилляционных матриц, закрепленных на кольцеобразном каркасе 39, который снабжен зазором 40, разделяющим детекторную систему 37 на два кольцеобразных сектора. При этом каркас 39 выполнен с боковыми стенками 41, одна из которых является съемной, и снабжен механизмом 42 для крепления и юстировки детекторной системы, а также фиксации каркаса к несущей раме, при этом в зафиксированном положении боковые стенки каркаса расположены с противоположных сторон от несущей рамы. Система мишеней 1 закреплена на несущей раме посредством крепления к раме кольцеобразной плиты 18. Каркас 39 расположен концентр ично относительно системы мишеней с размещением зазора 40 напротив выходного окна 36 устройства для генерации рентгеновского излучения, при этом один сектор детекторной системы расположен с возможностью детектирования излучения от внутренней мишени 19, а другой - от внешней 20, где внутренняя и внешняя мишени расположены с обеспечением прохода генерируемого излучения в зазор 40. В предпочтительном варианте реализации изобретения внутренний диаметр каркаса детекторной системы составляет не менее 1040 мм, при этом диаметр кольцеобразного сектора составляет не менее 1175 мм и его ширина не менее 235 мм. Каждый сектор детекторной системы включает набор сцинтилляционных матриц размером не менее 16x32 с размером пикселя не более 1,06 мм на 1, 12 мм, с общей площадью детектирования не менее 16 см2. Зазор 40 в кольцеобразном каркасе может быть выполнен шириной от 16,5 до 17 мм и удален от нижней границы внутренней мишени на расстоянии не более 50 мм. The electron beam scanner (scanning system) includes the above-described device for generating X-ray radiation, a detector system 37 and a collimator 38 mounted on a supporting frame 32, located between the target system and the detector system. The detector system is formed by a set of scintillation matrices fixed on a ring-shaped frame 39, which is provided with a gap 40 dividing the detector system 37 into two ring-shaped sectors. In this case, the frame 39 is made with side walls 41, one of which is removable, and is provided with a mechanism 42 for fastening and adjusting the detector system, as well as fixing the frame to the supporting frame, while in the fixed position the side walls of the frame are located on opposite sides from the supporting frame. The target system 1 is fixed on the supporting frame by means of fastening the annular plate 18 to the frame. The frame 39 is arranged concentrically relative to the target system with the gap 40 arranged opposite the output window 36 of the device for generating X-ray radiation, wherein one sector of the detector system is arranged with the possibility of detecting radiation from the internal target 19, and the other - from the external 20, where the internal and external targets are arranged with the provision of passage of the generated radiation into the gap 40. In the preferred embodiment of the invention, the internal diameter of the frame of the detector system is not less than 1040 mm, wherein the diameter of the annular sector is not less than 1175 mm and its width is not less than 235 mm. Each sector of the detector system includes a set of scintillation matrices of not less than 16x32 in size with a pixel size of not more than 1.06 mm by 1.12 mm, with a total detection area of not less than 16 cm 2 . The gap 40 in the annular frame can be made with a width of 16.5 to 17 mm and removed from the lower boundary of the internal target at a distance of no more than 50 mm.
В соответствии с заявляемым изобретением была изготовлена система мишеней, составленная из 12 сегментов, закрепленных на кольцеобразной плите с зазором 0,4 мм между соседними сегментами. Габаритные размеры основания сегмента составляли: Ы=278 мм, L2=139 мм, L3=129 мм (Фиг.5). Ширина внутренней и внешней пластин, закрепленных на основании, составляла 14,5 мм, ширина настроечной пластины - 29,5 мм. Высота Ы выступа составляла 0,9 мм. Толщина пластин составляла 0,8 мм, при этом внешняя пластина закреплена под углом а= 17° по отношению к плоскости расположения настроечной пластины, а внутренняя пластина - под углом 0=13° к данной плоскости. Радиус кривизны внутренней продольной поверхности сегмента Rl= 621 мм; радиус кривизны внешней поверхности внутренней пластины R2=644 мм; радиус кривизны внешней поверхности настроечной пластины R3=714 мм, радиус кривизны внешней поверхности внешней пластины R4=675 мм, радиус кривизны внутренней поверхности внутренней пластины R5=629,7 мм, радиус кривизны внутренней поверхности внешней пластины R6=661, 1 мм, радиус кривизны внутренней поверхности настроечной пластина R7=714,2 мм (Фиг.5). Нижняя граница внешней пластины расположена на высоте hl =3,5 мм от нижней границы настроечной пластины, верхняя граница внутренней пластины расположена на высоте h2=21, 1 мм от нижней границы настроечной пластины, а нижняя граница внутренней пластины расположена на высоте h3=23,6 мм от нижней границы настроечной пластины, при этом нижняя граница внешней пластины удалена от нижней границы внутренней пластины на расстояние 31,4 мм в проекции на плоскость расположения настроечной мишени; нижняя граница внешней пластины удалена от настроечной пластины на расстояние 53,1 мм. Сегменты снабжены вольфрамовыми W-образными сенсорами для отслеживания положения электронного пучка на настроечной пластине. Прутки имели диаметр 0,76 мм, длина крайних прутков составляла 59 мм, центрального прутка - 43 мм. Прутки были закреплены на теплопроводящем основании с зазором относительно настроечной пластины 10 мм. Плита, на которой были установлены сегменты, имела габаритные размеры L4=1491 мм, L5=1636,6, внутренний радиус кривизны плиты охлаждения R8=587,5. Толщина плиты охлаждения составляла L6=22 мм. Плита была разделена на две секции, каждая из которых была образована семью каналами для охлаждающей жидкости, имеющими прямоугольный профиль поперечного сечения, с расстоянием между соседними каналами L7=14 мм, шириной каналов L8=4 мм и высотой каналов Ы 1=8 мм. Величина зазора (полости) между нижней границей крышки и верхней границей прямоугольного канала составляла L9=8 мм, толщина плиты охлаждения от нижней границы канала до нижней границы плиты охлаждения составляла L10=4 мм. Система мишеней закреплялась на несущей раме с вакуумной камерой, на которой также устанавливались каркас с детекторной системой, включающей 1161 сцинтилляционную матрицу размером 16x32 с размером пикселя 1,06 мм на 1,12 мм, и коллиматор, при этом внутренний диаметр каркаса детекторной системы составлял 1040 мм. В каркасе был выполнен зазор шириной 16,5 мм, разделяющий детекторную систему на два кольцеобразных сектора шириной 235 мм, расположенный на расстоянии 50 мм от нижней границы внутренней мишени. Диаметр кольцеобразного сектора составлял 1175 мм. Окно выхода рентгеновского излучения представляло собой полосу нержавеющей стали толщиной 0,38 мм. In accordance with the claimed invention, a target system was manufactured consisting of 12 segments fixed on a ring-shaped plate with a gap of 0.4 mm between adjacent segments. The overall dimensions of the segment base were: Ы=278 mm, L2=139 mm, L3=129 mm (Fig. 5). The width of the inner and outer plates fixed to the base was 14.5 mm, the width of the tuning plate was 29.5 mm. The height Ы of the protrusion was 0.9 mm. The thickness of the plates was 0.8 mm, with the outer plate fixed at an angle of α= 17° relative to the plane of the tuning plate, and the inner plate at an angle of θ=13° to this plane. The radius of curvature of the inner longitudinal surface of the segment Rl= 621 mm; the radius of curvature of the outer surface of the inner plate R2=644 mm; the radius of curvature of the outer surface of the tuning plate R3=714 mm, the radius of curvature of the outer surface of the outer plate R4=675 mm, the radius of curvature of the inner surface of the inner plate R5=629.7 mm, the radius of curvature of the inner surface of the outer plate R6=661.1 mm, the radius of curvature of the inner surface of the tuning plate R7=714.2 mm (Fig. 5). The lower boundary of the outer plate is located at a height of hl = 3.5 mm from the lower boundary of the tuning plate, the upper boundary of the inner plate is located at a height of h2 = 21.1 mm from the lower boundary of the tuning plate, and the lower boundary of the inner plate is located at a height of h3 = 23.6 mm from the lower boundary of the tuning plate, wherein the lower boundary of the outer plate is removed from the lower boundary of the inner plate by a distance of 31.4 mm in projection onto the plane of the tuning target; The lower boundary of the outer plate is removed from the tuning plate by a distance of 53.1 mm. The segments are equipped with tungsten W-shaped sensors for tracking the position of the electron beam on the tuning plate. The rods had a diameter of 0.76 mm, the length of the outer rods was 59 mm, the central rod - 43 mm. The rods were fixed on a heat-conducting base with a gap relative to the tuning plate of 10 mm. The plate on which the segments were installed had overall dimensions L4 = 1491 mm, L5 = 1636.6, the internal radius of curvature of the cooling plate R8 = 587.5. The thickness of the cooling plate was L6 = 22 mm. The plate was divided into two sections, each of which was formed by seven channels for cooling liquid, having a rectangular cross-sectional profile, with the distance between adjacent channels L7 = 14 mm, the channel width L8 = 4 mm and the channel height Ы 1 = 8 mm. The gap (cavity) between the lower boundary of the cover and the upper boundary of the rectangular channel was L9 = 8 mm, the thickness of the cooling plate from the lower boundary of the channel to the lower boundary of the cooling plate was L10 = 4 mm. The target system was fixed on a supporting frame with a vacuum chamber, on which a frame with a detector system including 1161 scintillation matrices measuring 16x32 with a pixel size of 1.06 mm by 1.12 mm and a collimator were also installed, while the inner diameter of the detector system frame was 1040 mm. The frame had a 16.5 mm wide gap dividing the detector system into two 235 mm wide annular sectors located 50 mm from the lower boundary of the internal target. The diameter of the annular sector was 1175 mm. The X-ray exit window was a 0.38 mm thick stainless steel strip.
Типовые параметры сканирования, обеспечиваемые изготовленным сканером: анодное напряжение от -70 кВ до -140 кВ; ток пучка, определяемый первеансом источника электронов, равен 1,5А при напряжении на катоде -140 кВ; вакуум в источнике электронов - 10'8-10'7 Торр, в сканирующей трубке в области мишени - 10'6- 10'5 Торр; время пробега пучка по мишени (длительность одного сканирования) 25 мс; размер осей эллипса пятна пучка на мишени порядка 1 мм на 7 мм. Протяженность сканирующей области - 16 см. Апертура сканера (диаметр гентри) составляла 100 см. Typical scanning parameters provided by the manufactured scanner: anode voltage from -70 kV to -140 kV; beam current determined by the perveance of the electron source is 1.5 A at a cathode voltage of -140 kV; vacuum in the electron source is 10' 8 -10' 7 Torr, in the scanning tube in the target area - 10' 6 - 10' 5 Torr; beam travel time across the target (duration of one scan) is 25 ms; the size of the beam spot ellipse axes on the target is about 1 mm by 7 mm. The length of the scanning area is 16 cm. The scanner aperture (gantry diameter) was 100 cm.
На Фиг.14 представлен общий вид электронно-лучевого компьютерного томографа, реализованного с использованием заявляемой группы изобретений, с дополнительным оборудованием, и который включает электронно-лучевой сканер с гентри 43, и связанные со сканером электронный блок управления, выполненный с возможностью регулировки подачи напряжения на устройство для генерации рентгеновского излучения электронно-лучевого сканера и съема информации с детектора, систему распределения питания 45, систему питания и накопления электроэнергии 46, высоковольтный источник напряжения 47, чиллер 51. При этом электронный блок управления включает электронику управления разверткой пучка (ЭУРП) 48, систему компьютерного управления 49, блок 50, включающий систему сбора данных и систему реконструкции данных. В состав томографа также входят стол пациента 44, электрокардиограф 52 и пульт управления (не показан). ЭУРП размещена в стандартной стойке и связана с помощью соединительных кабелей с системой распределения питания, системой магнитного отклонения, системой компьютерного управления, системой сбора данных, столом пациента, высоковольным источником питания, электрокардиографом. Fig. 14 shows a general view of an electron-beam computer tomograph, implemented using the claimed group of inventions, with additional equipment, and which includes an electron-beam scanner with a gantry 43, and an electronic control unit connected to the scanner, designed with the possibility of regulating the voltage supply to the device for generating X-ray radiation of the electron beam scanner and data retrieval from the detector, power distribution system 45, power supply and energy storage system 46, high-voltage power source 47, chiller 51. In this case, the electronic control unit includes beam scanning control electronics (BSCE) 48, computer control system 49, block 50, including a data acquisition system and a data reconstruction system. The tomograph also includes a patient table 44, an electrocardiograph 52 and a control panel (not shown). The BSCE is located in a standard rack and is connected by means of connecting cables to the power distribution system, magnetic deflection system, computer control system, data acquisition system, patient table, high-voltage power source, electrocardiograph.
При выходе из источника пучок электронов попадает в электронно-лучевой сканер через фланец со встроенным электродом для удаления ионов, который «перехватывает» ионы, перемещающиеся из зоны мишени в зону катода, с целью минимизации воздействия таких ионов на поверхность катода и влияния на неоднородность пространственного заряда пучка. Электронный пучок управляется системой магнитного отклонения, которая состоит из фокусирующего соленоида (создает первичную фокусировку пучка), двух пар дипольных катушек (создают поперечные по отношению к оси пучка магнитные отклоняющие поля, а также квадрупольный момент для создания эллиптического поперечного сечения пучка), угловых квадрупольных катушек для «вращения» эллипса пучка. Управление токами в катушках осуществляет электроника управления разверткой пучка. Электронный пучок, выходящий из источника, фокусируется на находящуюся под вакуумом рентгеновскую мишень и сканирует ее. Источник рентгеновского излучения передвигается по дуге окружности, рентгеновское излучение проходит через исследуемый объект в области гентри и детектируется матрицей приемных элементов. Сигналы с детекторов преобразуются в данные, которые используются для создания трехмерных изображений объема исследуемого объекта. При этом система сбора данных, входящая в состав электронно-лучевого компьютерного томографа, обеспечивает считывание и передачу данных с детекторной системы на сервер сбора данных и осуществляет запись собранных данных в память сервера. Полученный набор данных обрабатывается системой реконструкции данных с помощью алгоритмов реконструкции, позволяющих получить изображение объема исследуемого объекта. Свойства электронного пучка и пятна пучка на мишени должны оставаться в рамках заданных значений в течение всей развертки. Магнитная система обеспечивает поочередное перемещение пучков электронов по дугообразным секциям системы мишени, расположенным под различными углами, для расширения области сканирования исследуемого объекта в рамках проведения одного сканирования. Использование двух источников электронов обеспечивает пропорциональное уменьшение длины траектории электронных пучков и, соответственно, уменьшение линейных размеров электронно-лучевого сканера вдоль оси сканирования. При этом уменьшение времени проведения одного сканирования определяется соответствующим уменьшением траектории развертки (дугообразной мишени), которая приходится на один источник. Upon exiting the source, the electron beam enters the electron beam scanner through a flange with a built-in ion removal electrode, which “intercepts” ions moving from the target area to the cathode area in order to minimize the impact of such ions on the cathode surface and the effect on the inhomogeneity of the beam space charge. The electron beam is controlled by a magnetic deflection system, which consists of a focusing solenoid (creates primary beam focusing), two pairs of dipole coils (create magnetic deflection fields transverse to the beam axis, as well as a quadrupole moment to create an elliptical beam cross-section), and angular quadrupole coils to “rotate” the beam ellipse. The currents in the coils are controlled by beam sweep control electronics. The electron beam exiting the source is focused on an X-ray target under vacuum and scans it. The X-ray source moves along an arc of a circle, the X-rays pass through the object under study in the gantry area and are detected by the matrix of receiving elements. The signals from the detectors are converted into data that are used to create three-dimensional images of the volume of the object under study. In this case, the data acquisition system, which is part of the electron beam computed tomograph, provides reading and transmission of data from the detector system to the data acquisition server and records the collected data in the server memory. The resulting data set is processed by the data reconstruction system using reconstruction algorithms that allow obtaining an image of the volume of the object under study. The properties of the electron beam and the beam spot on the target must remain within the specified values during the entire scan. The magnetic system ensures alternate movement of electron beams along arc-shaped sections of the target system, located at different angles, to expand the scanning area of the object under study within the framework of one scan. The use of two electron sources ensures a proportional reduction in the length of the electron beam trajectory and, accordingly, a reduction in the linear dimensions of the electron beam scanner along the scanning axis. In this case, the reduction in the time of one scan is determined by the corresponding reduction in the scan trajectory (arc-shaped target), which falls on one source.
Заявленный электронно-лучевой сканер характеризуется надежной и простой конструкцией, обеспечивает повышение качества рентгеновских изображений, сокращение времени сканирования, а также характеризуется протяженностью области сканирования не менее 16 см. The declared electron beam scanner is characterized by a reliable and simple design, provides improved quality of X-ray images, reduced scanning time, and is also characterized by a scanning area length of at least 16 cm.
Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что в электроннолучевой сканер согласно изобретению могут быть внесены различные модификации и усовершенствования, не выходящие за рамки формулы изобретения. Электроннолучевой сканер может быть изготовлен с использованием известных материалов, оборудований и технологий, и может найти широкое применение для получения томографических изображений различных объектов для медицины (кардиологических исследований) и промышленного неразрушающего контроля. It should be clear to those skilled in the art that various modifications and improvements can be made to the electron beam scanner according to the invention without going beyond the scope of the claims. The electron beam scanner can be manufactured using known materials, equipment and technologies, and can find wide application for obtaining tomographic images of various objects for medicine (cardiological research) and industrial non-destructive testing.
Claims
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2023125936A RU2811066C1 (en) | 2023-10-10 | Target system of device for generating x-ray radiation of electron beam computed tomograph with double radiation source, device for generating x-ray radiation and electron beam scanner based on it | |
| RU2023125936 | 2023-10-10 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2025080159A1 true WO2025080159A1 (en) | 2025-04-17 |
Family
ID=95396100
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2024/050122 Pending WO2025080159A1 (en) | 2023-10-10 | 2024-06-10 | Target assembly for x-ray generating device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2025080159A1 (en) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100123087A1 (en) * | 2008-11-19 | 2010-05-20 | Telesecurity Sciences, Inc. | Method and apparatus for production and maintenance of electron beam space-charge neutralization |
| RU123225U1 (en) * | 2011-12-09 | 2012-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | X-ray tube anode stationary |
| US8530849B2 (en) * | 2008-09-22 | 2013-09-10 | Telesecurity Sciences, Inc. | Electron beam scanner |
| RU2596715C2 (en) * | 2011-02-22 | 2016-09-10 | Конинклейке Филипс Н.В. | Detection device |
| RU2599276C1 (en) * | 2014-06-25 | 2016-10-10 | Тсинхуа Юниверсити | Detector device, computer tomography system with two energy levels and method of detecting using said system |
| RU2636752C2 (en) * | 2012-09-21 | 2017-11-28 | Сименс Акциенгезелльшафт | Device having anode for generating x-ray radiation |
| EP3734636A1 (en) * | 2017-12-25 | 2020-11-04 | Nanovision Technology (Beijing) Co., Ltd. | Arc-shaped multi-focal point fixed anode gate controlled ray source |
-
2024
- 2024-06-10 WO PCT/RU2024/050122 patent/WO2025080159A1/en active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8530849B2 (en) * | 2008-09-22 | 2013-09-10 | Telesecurity Sciences, Inc. | Electron beam scanner |
| US20100123087A1 (en) * | 2008-11-19 | 2010-05-20 | Telesecurity Sciences, Inc. | Method and apparatus for production and maintenance of electron beam space-charge neutralization |
| RU2596715C2 (en) * | 2011-02-22 | 2016-09-10 | Конинклейке Филипс Н.В. | Detection device |
| RU123225U1 (en) * | 2011-12-09 | 2012-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | X-ray tube anode stationary |
| RU2636752C2 (en) * | 2012-09-21 | 2017-11-28 | Сименс Акциенгезелльшафт | Device having anode for generating x-ray radiation |
| RU2599276C1 (en) * | 2014-06-25 | 2016-10-10 | Тсинхуа Юниверсити | Detector device, computer tomography system with two energy levels and method of detecting using said system |
| EP3734636A1 (en) * | 2017-12-25 | 2020-11-04 | Nanovision Technology (Beijing) Co., Ltd. | Arc-shaped multi-focal point fixed anode gate controlled ray source |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5222114A (en) | X-ray analysis apparatus, especially computer tomography apparatus and x-ray target and collimator therefor | |
| US8520803B2 (en) | Multi-segment anode target for an X-ray tube of the rotary anode type with each anode disk segment having its own anode inclination angle with respect to a plane normal to the rotational axis of the rotary anode and X-ray tube comprising a rotary anode with such a multi-segment anode target | |
| US7976218B2 (en) | Apparatus for providing shielding in a multispot x-ray source and method of making same | |
| US7068749B2 (en) | Stationary computed tomography system with compact x ray source assembly | |
| US7197116B2 (en) | Wide scanning x-ray source | |
| US4531226A (en) | Multiple electron beam target for use in X-ray scanner | |
| US20240347310A1 (en) | X-ray tube cathode focusing element | |
| US20100098219A1 (en) | Apparatus for providing collimation in a multispot x-ray source and method of making same | |
| US12437957B2 (en) | X-ray cathode shield | |
| US12431318B2 (en) | X-ray cathode shield | |
| CN109119312B (en) | Magnetic scanning type X-ray tube | |
| JPH0235417B2 (en) | ||
| CN1627470A (en) | X-ray CT device | |
| JPWO2012026381A1 (en) | X-ray tube apparatus and X-ray CT apparatus | |
| RU2811066C1 (en) | Target system of device for generating x-ray radiation of electron beam computed tomograph with double radiation source, device for generating x-ray radiation and electron beam scanner based on it | |
| US20070140432A1 (en) | Structure for collecting scattered electrons | |
| WO2025080159A1 (en) | Target assembly for x-ray generating device | |
| US20240105415A1 (en) | X-ray tube assembly and x-ray ct equipment | |
| US20040120462A1 (en) | Method and apparatus for generating x-ray beams | |
| JP5766128B2 (en) | X-ray tube apparatus and X-ray CT apparatus | |
| JP2011504647A (en) | X-ray tube having a focal position close to the tube end | |
| US20220415601A1 (en) | X-ray tube device and x-ray ct apparatus | |
| US20250292986A1 (en) | Flat emitter with compliant supported end | |
| JP6777526B2 (en) | X-ray tube device and X-ray CT device | |
| JP2013093102A (en) | X-ray tube device and x-ray ct device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 24877658 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |