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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201310032983.2 (22)申请日 2013.01.28 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 103908281 A (43)申请公布日 2014.07.09 (66)本国优先权数据 201210592688.8 2012.12.31 CN (73)专利权人 清华大学 地址 100084 北京市海淀区清华园1号 专利权人 同方威视技术股份有限公司 (72)发明人 康克军 唐传祥 赵自然 张哲 (74)专利代理机构 中科专利商标代理有限责任 公司 11021 。
2、代理人 王波波 (51)Int.Cl. A61B 6/03(2006.01) G01N 23/04(2006.01) (56)对比文件 CN 203083953 U,2013.07.24, CN 1116305 A,1996.02.07, CN 101573157 A,2009.11.04, CN 101352353 A,2009.01.28, US 2008/0226023 A1,2008.09.18, 审查员 张玲玲 (54)发明名称 CT设备及其方法 (57)摘要 公开了一种CT设备及其方法。 该CT设备包 括： 环形电子枪阵列， 包括多个电子枪， 各个电子 枪配置为按照预定的脉冲序列沿。
3、着环形电子枪 阵列的径向依次发射电子束； 加速腔， 设置在环 形电子枪阵列的环形内侧， 包括嵌套在一起的多 个同心同轴腔， 工作在 模式， 用于对电子枪阵列 的各个电子枪发射的电子束依次进行加速； 环形 透射靶， 设置在所述加速腔的环形内侧， 被所述 加速的电子束轰击， 产生X射线； 环形探测器， 接 收穿透被检查物体后的X射线。 权利要求书2页 说明书8页 附图2页 CN 103908281 B 2016.12.28 CN 103908281 B 1.一种CT设备， 包括： 环形电子枪阵列， 包括多个电子枪， 各个电子枪配置为按照预定的脉冲序列沿着环形 电子枪阵列径向依次发射电子束； 加速腔。
4、， 设置在所述环形电子枪阵列的环形内侧， 包括嵌套在一起的多个同心同轴腔， 工作在 模式， 用于对所述环形电子枪阵列的各个电子枪发射的电子束依次进行加速； 环形透射靶， 设置在所述加速腔的环形内侧， 被所述加速的电子束轰击， 产生X射线； 环形探测器， 接收穿透被检查物体后的X射线。 2.如权利要求1所述的CT设备， 还包括： 电子枪控制单元， 连接到所述环形电子枪阵列， 产生所述脉冲序列， 控制所述环形电子 枪阵列产生径向发射的电子束； 微波功率源， 连接到所述加速腔， 将电子束径向加速到目标能量， 电子径向出束并打环 形透射靶， 产生径向X射线。 3.如权利要求2所述的CT设备， 其中控制。
5、所述电子枪控制单元改变触发模式来改变所 述环形电子枪阵列的扫描速度。 4.如权利要求2所述的CT设备， 其中调节所述微波功率源的馈入功率来改变X射线能 量， 产生不同能量的X射线束。 5.如权利要求2所述的CT设备， 还包括控制系统， 耦接到所述电子枪控制单元和所述微 波功率源， 产生控制信号以控制所述环形电子枪阵列中的电子枪依次启动， 并且控制所述 微波功率源产生微波功率对各个电子枪所产生的电子束依次进行加速。 6.如权利要求2所述的CT设备， 还包括控制系统， 连接到所述电子枪控制单元和所述微 波功率源， 产生控制信号以控制所述环形电子枪阵列中等间隔的第一组电子枪在第一时刻 同时启动， 控。
6、制所述环形电子枪阵列中等间隔的第二组电子枪在第二时刻同时启动， 并且 控制所述微波功率源产生微波功率对各个电子枪所产生的电子束依次进行加速。 7.如权利要求2所述的CT设备， 其中， 所述环形电子枪阵列中的各个电子枪安装在所述 多个同心同轴腔的最外侧的那个同心同轴腔的腔壁外侧。 8.如权利要求1所述的CT设备， 还包括传送装置， 承载所述被检查物体沿着所述环形电 子枪阵列轴线运动。 9.如权利要求1所述的CT设备， 其中所述多个同心同轴腔通过耦合孔耦合在一起。 10.如权利要求1所述的CT设备， 其中所述环形探测器设置在环形靶的内侧， 并且在轴 向方向上与环形靶错开。 11.如权利要求1所述的。
7、CT设备， 还包括： 驱动机构， 配置为在每个电子枪在控制信号的 控制下依次径向发射电子束时， 驱动所述环形电子枪阵列往复转动一个角度， 所述角度小 于等于相邻电子枪与所述环形电子枪阵列所在圆周的圆心连线所成的夹角。 12.如权利要求1所述的CT设备， 还包括准直器， 对所述X射线进行准直。 13.如权利要求1所述的CT设备， 其中， 所述环形探测器的每个探测器单元具体为多层 探测器单元。 14.一种CT设备的方法， 包括步骤： 按照预定的脉冲序列沿着环形电子枪阵列径向依次从各个电子枪发射电子束； 利用包括嵌套在一起且工作在 模式的多个同心同轴腔的加速腔， 对所述环形电子枪 权 利 要 求 书。
8、 1/2 页 2 CN 103908281 B 2 阵列的各个电子枪发射的电子束依次进行加速； 用所述加速的电子束环形轰击透射靶， 产生X射线； 接收穿透被检查物体后的X射线。 15.如权利要求14所述的方法， 其中通过改变电子枪的触发模式来改变环形电子枪阵 列的扫描速度。 16.如权利要求14所述的方法， 其中通过调节微波功率源的馈入功率来改变X射线能 量， 产生不同能量的X射线束。 17.如权利要求14所述的方法， 还包括步骤： 产生控制信号以控制所述环形电子枪阵列中的电子枪依次启动， 并且控制微波功率源 产生微波功率对各个电子枪所产生的电子束依次进行加速。 18.如权利要求14所述的方法。
9、， 还包括步骤： 产生控制信号以控制所述环形电子枪阵列中等间隔的第一组电子枪在第一时刻同时 启动， 控制所述环形电子枪阵列中等间隔的第二组电子枪在第二时刻同时启动， 并且控制 微波功率源产生微波功率对各个电子枪所产生的电子束依次进行加速。 19.如权利要求14所述的方法， 还包括步骤： 在每个电子枪在控制信号的控制下依次径向发射电子束时， 驱动所述环形电子枪阵列 往复转动一个角度， 所述角度小于等于相邻电子枪与所述环形电子枪阵列所在圆周的圆心 连线所成的夹角。 权 利 要 求 书 2/2 页 3 CN 103908281 B 3 CT设备及其方法 技术领域 0001 本技术涉及医学成像、 工业。
10、检测等领域。 可以直接应用于需要超高速成像的医疗 应用领域， 亦可应用在无损检测等工业应用领域。 背景技术 0002 CT是Computed Tomography的简写， 即计算机断层扫描技术， 是一种利用计算机技 术对被测物体断层扫描图像进行重建获得三维断层图像的扫描方式。 该扫描方式是通过单 一轴面的射线穿透被测物体， 根据被测物体各部分对射线的吸收与透过率不同， 由计算机 采集透过射线并通过三维重构成像。 本专利中提到的CT没有特别说明均指X射线CT。 0003 CT按照发展可以分成五代， 前四代的扫描部分均由可移动的X射线管配合探测器 实现(机械扫描模式)， 其中第三代与第四代采用旋转。
11、扫描方式， 其扫描部分由X射线管、 探 测器和扫描架组成， X射线管和探测器安装在扫描架上。 CT工作时通过扫描架的高速旋转使 X射线管在圆周的各个位置向扫描对象发出X射线， 经过探测器的接收和计算机系统的处理 后恢复成所扫描的断层的图像。 0004 近年来发展的螺旋型连续式多层扫描CT(MDCT)本质上属于第四代CT， 其扫描速度 相比于螺旋型单层扫描CT并无进步， 但是其探测器排数增多， 从而X射线管旋转一周就可以 获得多层数据。 对于目前较成熟的64层螺旋型连续式多层扫描CT而言， 旋转一周需要 0.33s， 其时间分辨率好于50ms(时间分辨率主要由扫描周期决定， 在多层CT中也与扫描。
12、覆 盖范围和重建方式有关)。 0005 上述第四代CT的扫描方式的优点是空间分辨率高， 缺点是时间分辨率低。 限制其 时间分辨率主要因素是其扫描速度。 对于目前最先进的多层螺旋CT， 最大扫描速度也只有 0.33s/周， 这是由扫描架和X射线管的机械强度极限决定的： 当CT高速旋转时， X射线管处的 线速度已经达到第一宇宙速度， 为保证结构的稳定， CT的转速存在极限。 0006 第五代CT(UFCT)的扫描原理与前四代不同， X射线的产生采用先进的电子束技术 (electron beam technology)， 球管的阳极与阴极分离， 从阴极的电子枪发射电子束， 经加 速形成高能电子束， 。
13、再通过聚集和磁场偏转线圈， 投射到呈210 弧形的阳极靶面， 产生X射 线束， 代替传统的机械性旋转， 扫描速度可以达到50ms/周。 0007 综上， 在医疗成像领域， 以心脏成像为代表， 使用机械扫描模式可以做到每秒对同 一位置完成23次断层扫描， 使用电子束扫描模式可以做到每秒对同一位置完成20次断层 扫描； 在工业检测领域， 对于大型物体进行断层成像的扫描速度一般在分钟量级。 0008 在现有CT成像装置的技术路线下， 提高扫描速度的途径有三种： 1.提高硬件性能。 如提高机械装置的旋转速度、 增加射线源的数量等； 2.利用被测物体的稳定性进行等效扫 描。 如在心脏成像中使用门控技术；。
14、 3.改变扫描方式。 如电子束扫描(UFCT)。 0009 以上这些手段可以在一定程度上加快扫描速度， 但无法进一步实现超高速扫描， 实现对高速运动物体的断层成像。 说 明 书 1/8 页 4 CN 103908281 B 4 发明内容 0010 为克服上述CT技术中对扫描速度(也即时间分辨率)的限制， 本技术的目的是提供 一种高时间分辨率的CT设备。 0011 根据本技术的实施例， 提供了一种CT设备， 包括： 环形电子枪阵列， 包括多个电子 枪， 各个电子枪配置为按照预定的脉冲序列沿着环形电子枪阵列径向依次发射电子束； 加 速腔， 设置在所述环形电子枪阵列的环形内侧， 包括嵌套在一起的多个。
15、同心同轴腔， 工作在 模式， 用于对所述环形电子枪阵列的各个电子枪发射的电子束依次进行加速； 环形透射 靶， 设置在所述加速腔的环形内侧， 被所述加速的电子束轰击， 产生X射线； 环形探测器， 接 收穿透被检查物体后的X射线。 0012 根据本技术的实施例， 所述的CT设备还包括： 电子枪控制单元， 连接到所述环形电 子枪阵列， 产生所述脉冲序列， 控制所述环形电子枪阵列产生径向发射的电子束； 微波功率 源， 连接到所述加速腔， 将电子束径向加速到目标能量， 电子径向出束并打环形透射靶， 产 生径向X射线。 0013 根据本技术的实施例， 控制所述电子枪控制单元改变触发模式来改变所述环形电 子。
16、枪阵列的扫描速度。 0014 根据本技术的实施例， 调节所述微波功率源的馈入功率来改变X射线能量， 产生不 同能量的X射线束。 0015 根据本技术的实施例， 所述的CT设备还包括控制系统， 耦接到所述电子枪控制单 元和所述微波功率源， 产生所述控制信号以控制所述环形电子枪阵列中的电子枪依次启 动， 并且控制所述微波功率源产生微波功率对各个电子枪所产生的电子束依次进行加速。 0016 根据本技术的实施例， 所述的CT设备还包括控制系统， 连接到所述电子枪控制单 元和所述微波功率源， 产生控制信号以控制所述环形电子枪阵列中等间隔的第一组电子枪 在第一时刻同时启动， 控制所述环形电子枪阵列中等间隔。
17、的第二组电子枪在第二时刻同时 启动， 并且控制所述微波功率源产生微波功率对各个电子枪所产生的电子束依次进行加 速。 0017 根据本技术的实施例， 所述环形电子枪阵列中的各个电子枪安装在所述多个同心 同轴腔的最外侧的那个同心同轴腔的腔壁外侧。 0018 根据本技术的实施例， 所述的CT设备还包括传送装置， 承载所述被检查物体沿着 所述环形电子枪阵列轴线运动。 0019 根据本技术的实施例， 所述多个同心同轴腔通过耦合孔耦合在一起。 0020 根据本技术的实施例， 所述环形探测器阵列设置在环形靶的内侧， 并且在轴向方 向上与环形靶错开。 0021 根据本技术的实施例， 所述的CT设备还包括： 驱。
18、动机构， 配置为在每个电子枪在控 制信号的控制下依次径向发射电子束时， 驱动所述环形电子枪阵列往复转动一个角度， 所 述角度小于等于相邻电子枪与所述环形电子枪阵列所在圆周的圆心连线所成的夹角。 0022 根据本技术的实施例， 所述的CT设备还包括准直器， 对所述X射线进行准直。 0023 根据本技术的实施例， 所述环形探测器阵列的每个探测器单元具体为多层探测器 单元。 说 明 书 2/8 页 5 CN 103908281 B 5 0024 根据本技术的实施例， 提供了一种CT设备的方法， 包括步骤： 按照预定的脉冲序列 沿着环形电子枪阵列径向依次从各个电子枪发射电子束； 利用包括嵌套在一起且工。
19、作在 模式的多个同心同轴腔的加速腔， 对所述环形电子枪阵列的各个电子枪发射的电子束依次 进行加速； 用所述加速的电子束环形轰击透射靶， 产生X射线； 接收穿透被检查物体后的X射 线。 0025 根据本技术的实施例， 通过改变电子枪的触发模式来改变环形电子枪阵列的扫描 速度。 0026 根据本技术的实施例， 通过调节微波功率源的馈入功率来改变X射线能量， 产生不 同能量的X射线束。 0027 根据本技术的实施例， 所述的方法还包括步骤： 产生控制信号以控制所述环形电 子枪阵列中的电子枪依次启动， 并且控制微波功率源产生微波功率对各个电子枪所产生的 电子束依次进行加速。 0028 根据本技术的实施。
20、例， 所述的方法还包括步骤： 产生控制信号以控制所述环形电 子枪阵列中等间隔的第一组电子枪在第一时刻同时启动， 控制所述环形电子枪阵列中等间 隔的第二组电子枪在第二时刻同时启动， 并且控制微波功率源产生微波功率对各个电子枪 所产生的电子束依次进行加速。 0029 根据本技术的实施例， 所述的方法还包括步骤： 在每个电子枪在控制信号的控制 下依次径向发射电子束时， 驱动所述环形电子枪往复转动一个角度， 所述角度小于等于相 邻电子枪与所述环形电子枪阵列所在圆周的圆心连线所成的夹角。 0030 由于采用了上述技术， 可以实现在保证一定的空间分辨率的前提下， 大幅度提高 CT扫描速度。 附图说明 00。
21、31 下面的附图表明了本技术的实施方式。 这些附图和实施方式以非限制性、 非穷举 性的方式提供了本技术的一些实施例， 其中： 0032 图1是根据本技术实施例的CT设备的总体结构示意图； 0033 图2是根据本技术实施例的CT设备的电扫描部分的综合构成示意图； 0034 图3示出了根据本技术实施例的CT设备中同轴腔工作时的场型示意。 具体实施方式 0035 下面将详细描述本技术的具体实施例， 应当注意， 这里描述的实施例只用于举例 说明， 并不用于限制本技术。 在以下描述中， 为了提供对本技术的透彻理解， 阐述了大量特 定细节。 然而， 对于本领域普通技术人员显而易见的是： 不必采用这些特定细。
22、节来实行本技 术。 在其他实例中， 为了避免混淆本技术， 未具体描述公知的结构、 材料或方法。 0036 在整个说明书中， 对 “一个实施例” 、“实施例” 、“一个示例” 或 “示例” 的提及意味 着： 结合该实施例或示例描述的特定特征、 结构或特性被包含在本技术至少一个实施例中。 因此， 在整个说明书的各个地方出现的短语 “在一个实施例中” 、“在实施例中” 、“一个示例” 或 “示例” 不一定都指同一实施例或示例。 此外， 可以以任何适当的组合和/或子组合将特定 的特征、 结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。 此外， 本领域普通技术人员应当理 说 明 书 3/8 页 6 CN 10。
23、3908281 B 6 解， 这里使用的术语 “和/或” 包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。 0037 为了进一步提高CT设备的扫描速度， 本技术的实施例提出了一种CT设备， 包括： 环 形电子枪阵列， 配置为按照预定的脉冲序列沿着环形电子枪阵列的径向依次发射电子束； 加速腔， 设置在所述环形电子枪阵列的环形内侧， 包括嵌套在一起的多个同心同轴腔， 工作 在 模式， 用于对所述环形电子枪阵列的各个电子枪发射的电子束依次进行加速； 环形透射 靶， 设置在所述加速腔的内侧， 被所述加速的电子束轰击， 产生X射线； 环形探测器， 接收穿 透被检查物体后的X射线。 0038 例如， 根据一。
24、些实施例的CT设备， 电子束源采用环形电子枪阵列。 加速腔采用场型 为TEM模的同轴谐振加速腔， 且该同轴加速腔可以由多个同心的同轴腔耦合而成， 工作模式 为pi(或 )模。 靶采用环形金属透射靶。 电子束源(电子枪阵列)可以安装在同轴腔的外环 上， 金属靶安装在同轴腔的内环上， 电子径向出束打靶产生X射线。 0039 根据一些实施例， 该CT设备中， 通过电子枪控制单元产生电压脉冲序列控制环形 电子枪阵列产生径向电子束， 利用以微波功率源驱动的同轴谐振加速腔径向加速电子束到 目标能量， 电子径向出束并打环形金属透射靶产生径向X射线， 穿透被检查物体后被环形探 测器接收并将强度数据送至中央控制。
25、系统处理。 此外， 可以控制电子枪控制单元改变触发 模式来改变扫描速度， 也可以调节微波功率源的馈入功率来改变X射线能量， 进而可以应用 于低能医学成像领域和高能工业无损检测领域。 0040 根据另一实施例， 为了克服现有CT技术中对扫描速度(也即时间分辨率)的限制， 提供一种高时间分辨率的CT设备。 它使用高重复频率(大约1000pps)的脉冲微波功率源， 在 功率源的一个宏脉冲(大约1 s)内可以做上千次固定角度数据采集。 而相邻两个宏脉冲间 隔只有大约1ms， 其扫描速度可达1ms/周， 把目前最先进CT的扫描速度提高了近50倍。 0041 例如， 基于以高重复频率的射频微波功率源供能的。
26、同轴腔， 多把直流高压电子枪 安装在同轴腔外侧上并沿圆周均布。 使用脉冲序列依次触发各电子枪发出连续电子束。 在 同轴腔中的TEM场中加速后打透射靶， 产生与同轴腔轴线垂直的通过同一中心的X射线序 列。 利用此X射线序列对目标物体进行CT成像。 0042 在其他实施例中， 利用射频高重复频率微波加速电子的同轴腔、 同轴腔工作于TEM 模、 多把电子枪沿圆周均布、 使用脉冲序列触发电子枪、 利用透射靶产生与同轴腔轴线(纵 向)垂直的通过同一中心的X射线序列。 0043 在采用上述结构的实施例中， 可以实现在保证一定的空间分辨率的前提下， 扫描 速度高达1ms/周的CT成像。 同时， 调节微波功率。
27、源的馈入功率， 可以实现一定范围内的X射 线能量调节， 有产生高能X射线的潜力， 可以应用于工业无损检测。 例如， 以不同的馈入功率 对电子束进行加速， 产生不同能量的X射线束， 从而实现多能扫描， 例如双能扫描。 0044 例如， 改变微波功率源的馈入功率大小， 就可以实现不同能量的电子束输出， 也就 是不同能量的X射线输出。 在一定范围内， 电子束能量与馈入功率之间满足： 0045 EP (1) 0046 在上式中， E表示电子束能量， P表示馈入功率。 据此， 可以实现X射线的多能。 0047 图1是根据本技术实施例的CT设备的总体结构示意图。 如图1所示， 本技术的CT设 备包括电扫描。
28、装置， 中央控制系统1， 电子枪控制单元2， 微波功率源3， 探测器控制单元4， 数 据处理单元5和图像重建单元6等。 该电扫描装置包括环形电子枪阵列7、 同轴谐振加速腔8、 说 明 书 4/8 页 7 CN 103908281 B 7 金属靶9和环形的探测器11。 0048 电扫描装置是实现超高速断层成像的硬件设备， 参见图2， 展示了电扫描装置的大 致结构： 环形电子枪阵列7由若干个(典型数量是数十甚至数百个)电子枪组成， 其作用是受 控发射电子。 0049 加速腔8工作在TEM模式， 用于径向加速电子并打金属透射靶9形成X射线。 环形的 探测器11用于接收穿过被测物体10的X射线。 00。
29、50 图2是根据本技术实施例的CT设备中多层同轴腔原理示意图。 图2中左侧是同轴腔 的中心横截面， 右侧是中心纵截面， 黑色实箭头代表电子束， 中心处的灰色区域代表X射线。 环形电子枪阵列7安装在多层同轴腔的外环上， 环形的金属透射靶9安装在同轴腔8的内环 上， 环形的探测器11也安装在同轴腔的内环上。 0051 同轴腔内的三种不同颜色分别代表三个(或多个)同心的同轴腔， 通过耦合孔耦合 在一起。 在其他实施例中， 也可以采用其他的方式， 例如耦合器， 将多个同轴腔耦合在一起。 0052 当某把电子枪发射电子束时， 该电子束沿径向进入同轴腔并先后经过三个同轴腔 的微波场获得连续加速， 之后电子。
30、束打透射靶， 产生与电子运动方向同向的X射线， 穿透被 检物体10后投射到探测器11上并被探测器11接收。 根据一些实施例， 探测器接收的X射线并 不是严格沿径向的X射线而是与径向有一夹角的X射线， 即右图中颜色较深部分的X射线。 0053 图3是根据本技术实施例的CT设备中的多层同轴腔中的场型示意图。 图3中左侧是 同轴腔的中心横截面， 右侧是中心纵截面， 黑色实箭头代表电场， 黑色的和代表磁场。 0054 每个同轴腔中的场型为TEM模， 耦合腔链工作于pi(或 )模， 因此相邻两同轴腔间 电磁场反相。 同轴腔中TEM模的特征是： 电场只有径向分量， 磁场只有角向分量， 且电磁场沿 角向均匀。
31、， 用来加速电子束团的中心横截面附近电场最强， 磁场接近0。 由于电子在加速过 程中其相对论速度 逐渐增大最后接近1， 为了使工作在pi(或 )模的同轴腔链内的微波场 能够始终与电子同步(即始终使电子处于加速相位)， 同心同轴腔的径向尺寸必须由外到内 逐渐递增， 直至到达腔内工作微波的半波长， 这一点也在图中有所体现。 0055 根据本技术的实施例， CT设备中的中央控制系统1连接到电子枪控制单元2和微波 功率源3， 产生控制信号以控制环形电子枪阵列7中的电子枪依次启动， 并且控制微波功率 源3产生微波功率对各个电子枪所产生的电子束进行加速。 0056 根据本技术的其他实施例， 中央控制系统1。
32、连接到电子枪控制单元2和微波功率源 3， 产生控制信号以控制环形电子枪阵列7中等间隔的多个电子枪同时启动， 并且控制微波 功率源3产生微波功率对各个电子枪所产生的电子束进行加速。 0057 例如， 在成像过程中， 参见图1， 电子枪控制单元2接收中央控制系统1的启动扫描 指令后控制环形电子枪阵列7中电子枪按一定顺序发射电子束I0(根据电子加速能量和准 直器设计同一时刻可以允许13个电子枪发射电子以加快扫描速度)。 电子束I0经过同轴 谐振加速腔8加速达到目标能量(可高可低， 由微波功率源3的馈入功率决定， 低可至大约 100keV， 高可达大约1MeV)， 加速后的电子束I1打金属透射靶9产生。
33、与同轴腔轴线垂直方向 的X射线J0， 经过金属透射靶9和探测器11之间的准直器(未示出)准直后穿透沿着环形电子 枪阵列轴线平行移动的传送装置上承载的被检查物体10， 强度衰减后的X射线J1在探测器 11上被接收。 0058 探测器控制单元4接收中央控制系统1的启动扫描指令后控制探测器11采集数据， 说 明 书 5/8 页 8 CN 103908281 B 8 并将其发送到中央控制系统1。 中央控制系统根据电子枪发射顺序对采集到的探测器数据 进行重新排列， 并发送到数据处理单元5进行预处理。 数据处理单元5完成不一致校正、 硬化 校正、 亮度校正等工作后将计算得到的标准投影数据发送到图像重建单元。
34、6进行重建， 进而 得到被测物体指定位置的断层图像序列。 0059 在一些实施例中， 因为实际安装的原因， 金属靶9和探测器11不能位于同一个纵向 位置， 因此电子束打靶产生的X射线会斜入射到探测器表面。 因此， 需要倾斜探测器的表面， 使之与入射到其表面的X射线的入射方向垂直。 另外， 需要将环形探测器安装成与金属靶错 开一段距离， 从而接收来自对面的金属靶的斜入射的X射线束， 如图2所示。 0060 在一些实施例中， 电子枪安装在一个圆周上， 等间距阵列排布。 为了方便后续扫 描， 也即电子枪序列发射一周时获得不重复的数据。 例如， 使整个圆周上的电子枪数目为奇 数， 这样就不会存在两把相。
35、对的电子枪(也即两者同圆心连线夹角不是180 )， 也就意味着 数据不重复， 相当于电子枪排列密度变大， 提高了空间分辨率。 0061 在一些实施例中， 上述CT设备有多种工作模式。 这是由其电子源的结构决定的， 也 是本技术的CT设备相对于其它CT的一个优势。 例如电子枪阵列可工作在单电子枪工作模 式， 也就是最普通的模式： 控制单元发出脉冲序列依次触发各电子枪， 任一时刻只有一把电 子枪在发射电子， 电子束打到金属靶后从靶点发出X射线穿透物体， 进而被探测器接收获得 数据。 若想进行整个切片扫描， 电子枪必须依次全部触发， 也就是靶点旋转360 。 0062 在一些实施例中， 上述CT设备。
36、也可以工作在多电子枪工作模式。 同一时刻， 等间距 的多把电子枪被触发同时对物体成像使探测器获得数据。 例如， 在三电子枪模式下， 每个靶 点只需要旋转120 即可完成对整个切片的扫描。 再如， 在六电子枪模式下， 每个靶点只需要 旋转60 即可完成对整个切片的扫描。 0063 例如， 在一些实施例中， 控制系统(例如， 图示的中央控制系统)连接到环形电子枪 阵列和微波功率源， 产生控制信号以控制环形电子枪阵列中的电子枪依次启动， 并且控制 微波功率源产生微波功率对各个电子枪所产生的电子束依次进行加速。 0064 在其他实施例中， 上述控制系统连接到环形电子枪阵列和微波功率源， 产生控制 信号。
37、以控制环形电子枪阵列中等间隔的第一组电子枪(1、 4、 7号枪)在第一时刻同时启 动， 控制环形电子枪阵列中等间隔的第二组电子枪(2、 5、 8号枪)在第二时刻同时启动， 控制环形电子枪阵列中等间隔的第三组电子枪(3、 6、 9号枪)， 控制环形电子枪阵列中 等间隔的第一组电子枪(1、 4、 7号枪)在第四时刻同时启动， 从而实现 “旋转” 发射电子 束。 同时， 该控制单元还控制述微波功率源产生微波功率对各个电子枪所产生的电子束依 次进行加速。 0065 虽然多把电子枪同时工作好处很多， 比如提高时间分辨率， 减少单切片扫描时间， 但是由于单个靶点发出的X射线是有散角的， 这样探测器某一点接。
38、收到的数据可能来自多 个靶点的贡献， 这会造成干扰和失真， 因此多电子枪工作模式的同时工作电子枪数目不可 太多。 0066 在一些实施例中， 可以增加驱动机构， 使得电子枪阵列蠕动， 即电子枪阵列的 蠕 动 。 所谓 蠕动 就是电子枪阵列所在圆周在一个小角度内进行往复旋转， 这种模式的好处 在于能够提高空间分辨率。 例如， 将电子枪阵列逆时针旋转一个小角度的结果： 靶点跟随电 子枪环旋转， 发出的X射线覆盖了之前X射线无法覆盖的角度。 从这个视角上来说， 电子枪阵 说 明 书 6/8 页 9 CN 103908281 B 9 列的 蠕动 相当于成倍加密了电子枪阵列的密度。蠕动 中电子发射的次数。
39、越多， 加密程 度就越大， CT的空间分辨率也就越高。 0067 例如， 在一些实施例中， 给图示的设备增加驱动机构， 将其配置为在每个电子枪在 控制信号的控制下依次径向发射电子束时， 驱动环形电子枪阵列往复转动一个角度， 该角 度小于等于相邻电子枪单元与环形电子枪阵列所在圆周的圆心连线所成的夹角。 0068 根据本技术的其他实施例， 提供了一种CT设备的方法， 包括步骤： 按照预定的脉冲 序列沿着环形电子枪阵列径向依次从各个电子枪发射电子束； 利用包括嵌套在一起且工作 在 模式的多个同心同轴腔的加速腔， 对所述环形电子枪阵列的各个电子枪发射的电子束 依次进行加速； 用所述加速的电子束环形轰击。
40、透射靶， 产生X射线； 接收穿透被检查物体后 的X射线。 0069 根据本技术的其他实施例， 通过改变电子枪的触发模式来改变环形电子枪阵列的 扫描速度。 0070 根据本技术的其他实施例， 通过调节微波功率源的馈入功率来改变X射线能量， 产 生不同能量的X射线束。 0071 根据本技术的其他实施例， 所述的方法还包括步骤： 产生控制信号以控制所述环 形电子枪阵列中的电子枪依次启动， 并且控制微波功率源产生微波功率对各个电子枪所产 生的电子束依次进行加速。 0072 根据本技术的其他实施例， 所述的方法还包括步骤： 产生控制信号以控制所述环 形电子枪阵列中等间隔的第一组电子枪在第一时刻同时启动，。
41、 控制所述环形电子枪阵列中 等间隔的第二组电子枪在第二时刻同时启动， 并且控制微波功率源产生微波功率对各个电 子枪所产生的电子束依次进行加速。 0073 根据本技术的其他实施例， 所述的方法还包括步骤： 在每个电子枪在控制信号的 控制下依次径向发射电子束时， 驱动所述环形电子枪阵列往复转动一个角度， 所述角度小 于等于相邻电子枪与所述环形电子枪阵列所在圆周的圆心连线所成的夹角。 0074 本技术由于采用脉冲信号触发环形电子枪阵列中各把电子枪发出电子束， 其扫描 速度可以通过改变触发延时以及触发模式(单枪触发和多枪触发等)调整， 并且本技术对扫 描速度的限制主要在探测器的死时间、 脉冲功率源的重。
42、复率以及电子枪的流强， 在现有技 术条件下， 完全可以实现1ms以下的扫描周期。 0075 应当指出的是， 尽管本技术主要应用领域在医学成像领域， 但是由于X射线能量的 可调性， 依然有应用于需要高能X射线的医学治疗或工业无损检测领域的潜力。 0076 虽然在上述实施例中， 采用的是电子枪阵列来产生径向电子束， 但是也可以采用 其他的电子束发生装置。 0077 以上的详细描述通过使用示意图、 流程图和/或示例， 已经阐述了CT设备及其方法 的众多实施例。 在这种示意图、 流程图和/或示例包含一个或多个功能和/或操作的情况下， 本领域技术人员应理解， 这种示意图、 流程图或示例中的每一功能和/或。
43、操作可以通过各种 结构、 硬件、 软件、 固件或实质上它们的任意组合来单独和/或共同实现。 在一个实施例中， 本技术的实施例所述主题的若干部分可以通过专用集成电路(ASIC)、 现场可编程门阵列 (FPGA)、 数字信号处理器(DSP)、 或其他集成格式来实现。 然而， 本领域技术人员应认识到， 这里所公开的实施例的一些方面在整体上或部分地可以等同地实现在集成电路中， 实现为 说 明 书 7/8 页 10 CN 103908281 B 10 在一台或多台计算机上运行的一个或多个计算机程序(例如， 实现为在一台或多台计算机 系统上运行的一个或多个程序)， 实现为在一个或多个处理器上运行的一个或多。
44、个程序(例 如， 实现为在一个或多个微处理器上运行的一个或多个程序)， 实现为固件， 或者实质上实 现为上述方式的任意组合， 并且本领域技术人员根据本公开， 将具备设计电路和/或写入软 件和/或固件代码的能力。 此外， 本领域技术人员将认识到， 本公开所述主题的机制能够作 为多种形式的程序产品进行分发， 并且无论实际用来执行分发的信号承载介质的具体类型 如何， 本公开所述主题的示例性实施例均适用。 信号承载介质的示例包括但不限于： 可记录 型介质， 如软盘、 硬盘驱动器、 紧致盘(CD)、 数字通用盘(DVD)、 数字磁带、 计算机存储器等； 以及传输型介质， 如数字和/或模拟通信介质(例如，。
45、 光纤光缆、 波导、 有线通信链路、 无线通 信链路等)。 0078 虽然已参照几个典型实施例描述了本技术， 但应当理解， 所用的术语是说明和示 例性、 而非限制性的术语。 由于本技术能够以多种形式具体实施而不脱离技术的精神或实 质， 所以应当理解， 上述实施例不限于任何前述的细节， 而应在随附权利要求所限定的精神 和范围内广泛地解释， 因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权 利要求所涵盖。 说 明 书 8/8 页 11 CN 103908281 B 11 图1 说 明 书 附 图 1/2 页 12 CN 103908281 B 12 图2 图3 说 明 书 附 图 2/2 页 13 CN 103908281 B 13 。