Fuentes de electrones de tubos de rayos X.

Una fuente de electrones para un escáner de rayos X, que comprende:

un medio de emisión de electrones quecomprende elementos emisores (318) que definen una pluralidad de regiones de fuente de electrones (318); unarejilla de extracción (20) que define una pluralidad de regiones de rejilla (120; 220; 320; 420), cada una asociada aal menos una región de fuente respectiva de las regiones de fuente; y un medio de control dispuesto para controlarel potencial eléctrico relativo entre cada una de las regiones de rejilla y la región de fuente respectiva de maneraque la posición desde la cual los electrones se extraen del medio de emisión puede moverse entre dichas regionesde fuente, caracterizada porque la fuente de electrones comprende además un supresor (312; 412) que comprendeun bloque que presenta un canal (313) que se extiende a lo largo de su lado inferior en el que los elementosemisores (318) están ubicados y una pluralidad de aberturas, cada una alineada con una de las regiones de fuentede electrones, por lo que el supresor rodea los elementos emisores y se mantiene a una tensión constante, y ladiferencia de potencial entre los elementos emisores y el supresor es tal que los electrones se extraen de lasregiones de fuente.

Fuentes de electrones de tubos de rayos X

La presente invención se refiere a tubos de rayos X, a fuentes de electrones para tubos de rayos X y a sistemas de formación de imágenes con rayos X.

Los tubos de rayos X incluyen una fuente de electrones, que puede ser un emisor termiónico o una fuente de cátodos fríos, alguna forma de dispositivo de extracción, tal como una rejilla, que puede conmutar entre un potencial de extracción y un potencial de bloqueo para controlar la extracción de electrones procedentes del emisor, y un ánodo que produce los rayos X cuando los electrones impactan en el mismo. Ejemplos de tales sistemas se dan a conocer en el documento US 4.274.005 y en el documento US 5.259.014.

Debido al creciente uso de escáneres de rayos X, por ejemplo con fines médicos y de seguridad, cada vez es más deseable producir tubos de rayos X que sean relativamente baratos y que tengan una larga vida útil.

Por consiguiente, la presente invención proporciona una fuente de electrones para un escáner de rayos X que comprende un medio de emisión de electrones que comprende elementos emisores que definen una pluralidad de regiones de fuente de electrones, una rejilla de extracción que define una pluralidad de regiones de rejilla, cada una asociada a al menos una región de fuente respectiva de las regiones de fuente, y un medio de control dispuesto para controlar el potencial eléctrico relativo entre cada una de las regiones de rejilla y la región de fuente respectiva de manera que la posición desde la cual los electrones se extraen del medio de emisión puede moverse entre dichas regiones de fuente, donde la fuente de electrones comprende además un supresor que comprende un bloque que presenta un canal que se extiende a lo largo de su lado inferior en el que los elementos emisores están ubicados y una pluralidad de aberturas, cada una alineada con una de las regiones de fuente de electrones, por lo que el supresor rodea los elementos emisores y se mantiene a una tensión constante, y la diferencia de potencial entre los elementos emisores y el supresor es tal que los electrones se extraen de las regiones de fuente.

La rejilla de extracción puede comprender una pluralidad de elementos de rejilla separados a lo largo del medio de emisión. En este caso, cada región de rejilla puede comprender uno o más de los elementos de rejilla.

El medio de emisión puede comprender, por ejemplo, un elemento emisor alargado y los elementos de rejilla pueden estar separados a lo largo del elemento emisor, de manera que cada región de fuente está en una posición respectiva a lo largo del elemento emisor.

Preferentemente, el medio de control está dispuesto para conectar cada uno de los elementos de rejilla a un potencial eléctrico de extracción, que es positivo con respecto al medio de emisión, o a un potencial eléctrico de inhibición, que es negativo con respecto al medio de emisión. Más preferentemente, el medio de control está dispuesto para conectar los elementos de rejilla al potencial de extracción de manera sucesiva en pares adyacentes para dirigir un haz de electrones entre cada par de elementos de rejilla. Aún más preferentemente, cada uno de los elementos de rejilla puede conectarse al mismo potencial eléctrico al igual que cualquiera de los elementos de rejilla adyacentes al mismo, de manera que puede formar parte de dos de dichos pares diferentes.

El medio de control puede estar dispuesto, cuando cada uno de dichos pares adyacentes está conectado al potencial de extracción, para conectar los elementos de rejilla situados a cada lado del par, o incluso todos los elementos de rejilla que no forman parte del par, al potencial de inhibición.

Los elementos de rejilla comprenden preferentemente elementos alargados paralelos y el elemento emisor, que también es un elemento alargado, se extiende preferentemente de manera sustancialmente perpendicular a los elementos de rejilla.

Los elementos de rejilla pueden comprender hilos y, más preferentemente, son planos y se extienden en un plano sustancialmente perpendicular al elemento emisor para proteger al elemento emisor contra el bombardeo iónico inverso procedente del ánodo. Los elementos de rejilla están preferentemente separados del medio de emisión en una distancia casi idéntica a la distancia entre elementos de rejilla adyacentes.

La fuente de electrones comprende además preferentemente una pluralidad de elementos de enfoque, que también pueden ser alargados y son preferentemente paralelos a los elementos de rejilla, dispuestos para enfocar los haces de electrones después de que hayan pasado por los elementos de rejilla. Más preferentemente, los elementos de enfoque están alineados con los elementos de rejilla, de manera que los electrones que pasan entre cualquier par de los elementos de rejilla pasarán entre un par de elementos de enfoque correspondientes.

Preferentemente, los elementos de enfoque están dispuestos para conectarse a un potencial eléctrico que es negativo con respecto al emisor. Preferentemente, los elementos de enfoque están dispuestos para conectarse a un potencial eléctrico que es positivo con respecto a los elementos de rejilla.

Preferentemente, el medio de control está dispuesto para controlar el potencial aplicado a los elementos de enfoque para controlar de ese modo el enfoque de los haces de electrones.

Los elementos de enfoque pueden comprender hilos, y pueden ser planos, que se extienden en un plano sustancialmente perpendicular al elemento emisor para proteger al elemento emisor contra el bombardeo iónico inverso procedente de un ánodo.

Los elementos de rejilla están preferentemente separados del emisor, de manera que si un grupo de uno o más elementos de rejilla adyacentes conmutan con respecto al potencial de extracción se extraerán electrones a partir de una longitud del elemento emisor que es mayor que el ancho de dicho grupo de elementos de rejilla. Por ejemplo, los elementos de rejilla pueden estar separados del elemento emisor en una distancia que es al menos casi idéntica a la distancia entre elementos de rejilla adyacentes, que puede ser del orden de 5 mm.

Preferentemente, los elementos de rejilla están dispuestos para enfocar al menos parcialmente en un haz los electrones extraídos.

La presente invención proporciona además un sistema de tubos de rayos X que comprende una fuente de electrones según la invención y al menos un ánodo. Preferentemente, el al menos un ánodo comprende un ánodo alargado dispuesto de manera que los haces de electrones producidos por diferentes elementos de rejilla impactarán en diferentes partes del ánodo.

Un escáner de rayos X puede comprender un tubo de rayos X según la invención y un medio de detección de rayos X, donde el medio de control está dispuesto para producir rayos X a partir de puntos de fuente respectivos de rayos X en dicho al menos un ánodo y para recopilar conjuntos de datos respectivos procedentes del medio de detección.

Preferentemente, el medio de detección comprende una pluralidad de detectores. Más preferentemente, el medio de control está dispuesto para controlar los potenciales eléctricos de las regiones de fuente o de las regiones de rejilla para extraer electrones a partir de una pluralidad de agrupaciones sucesivas de dichas regiones de fuente, produciendo cada agrupación una iluminación que tiene un patrón de ondas cuadradas de una longitud de onda diferente, y para registrar una lectura del medio de detección para cada una de las iluminaciones. Aún más preferentemente, el medio de control está dispuesto además para aplicar una transformación matemática a las lecturas registradas para reconstruir las características de un objeto situado entre el tubo de rayos X y el detector.

Preferentemente, los puntos de fuente están colocados en una disposición lineal. Preferentemente, el medio de detección comprende una disposición lineal de detectores que se extiende en una dirección sustancialmente perpendicular a la disposición lineal de puntos de fuente. Más preferentemente, el medio de control está dispuesto para registrar una lectura de cada uno de los detectores para cada iluminación. Esto puede permitir que el medio de control use las lecturas de cada uno de los detectores para reconstruir características de una capa respectiva del objeto. Preferentemente, el medio de control está dispuesto para usar las lecturas para generar una reconstrucción tridimensional del objeto.

Preferentemente, el medio de control está dispuesto para hacer funcionar los puntos de fuente en dicha pluralidad de agrupaciones y las lecturas se toman simultáneamente desde cada uno de los detectores para cada una de dichas agrupaciones.... [Seguir leyendo]

1. Una fuente de electrones para un escáner de rayos X, que comprende: un medio de emisión de electrones que comprende elementos emisores (318) que definen una pluralidad de regiones de fuente de electrones (318) ; una rejilla de extracción (20) que define una pluralidad de regiones de rejilla (120; 220; 320; 420) , cada una asociada a al menos una región de fuente respectiva de las regiones de fuente; y un medio de control dispuesto para controlar el potencial eléctrico relativo entre cada una de las regiones de rejilla y la región de fuente respectiva de manera que la posición desde la cual los electrones se extraen del medio de emisión puede moverse entre dichas regiones de fuente, caracterizada porque la fuente de electrones comprende además un supresor (312; 412) que comprende un bloque que presenta un canal (313) que se extiende a lo largo de su lado inferior en el que los elementos emisores (318) están ubicados y una pluralidad de aberturas, cada una alineada con una de las regiones de fuente de electrones, por lo que el supresor rodea los elementos emisores y se mantiene a una tensión constante, y la diferencia de potencial entre los elementos emisores y el supresor es tal que los electrones se extraen de las regiones de fuente.

2. Una fuente de electrones según la reivindicación 1, en la que cada una de la pluralidad de aberturas (315) está alineada con una región de fuente respectiva de las regiones de fuente (318a) .

3. Una fuente de electrones según la reivindicación 2, en la que la rejilla de extracción (20) está situada encima del supresor (12; 312; 412) y comprende una pluralidad de elementos de rejilla (120; 220; 320; 420) separados a lo largo del medio de emisión.

4. Una fuente de electrones según la reivindicación 3, en la que cada uno de los elementos de rejilla (120; 220; 320; 420) incluye una abertura (321) , estando alineada la abertura con una abertura de supresor (315) respectiva.

5. Una fuente de electrones según la reivindicación 3, en la que el medio de control está dispuesto para conectar cada uno de los elementos de rejilla (120; 220; 320; 420) o bien a un potencial de extracción que es positivo con respecto al medio de emisión o bien a un potencial de inhibición que es negativo con respecto al medio de emisión.

6. Una fuente de electrones según la reivindicación 5, en la que un elemento de rejilla (120; 220; 320; 420) está conectado a un potencial eléctrico de extracción y está dispuesto para acelerar los electrones hacia el elemento de rejilla.

7. Una fuente de electrones según la reivindicación 5 o la reivindicación 6, en la que un elemento de rejilla (120; 220; 320; 420) está conectado a un potencial eléctrico de inhibición y está dispuesto para retener electrones adyacentes al punto de emisión.

8. Una fuente de electrones según cualquier reivindicación anterior, en la que el medio de emisión (18) comprende una pluralidad de elementos emisores (318) .

9. Una fuente de electrones según cualquier reivindicación anterior, en la que el medio de control está dispuesto para activar cada una de las regiones de fuente (318) por turnos.

10. Una fuente de electrones según cualquier reivindicación anterior, en la que el medio de control está dispuesto para controlar los potenciales eléctricos de las regiones de rejilla (120; 220; 320; 420) para extraer electrones de una pluralidad de agrupaciones sucesivas de dichas regiones de fuente, produciendo cada agrupación una iluminación que tiene un patrón de ondas cuadradas de diferente longitud de onda.

11. Un tubo de rayos X caracterizado porque comprende una fuente de electrones (18) según cualquier reivindicación anterior y al menos un ánodo (32; 132) .

12. Un tubo de rayos X según la reivindicación 11, en el que el al menos un ánodo (32; 132) comprende un ánodo alargado dispuesto de manera que los haces de electrones producidos por diferentes elementos de rejilla (120; 220; 320; 420) incidirán en diferentes partes del ánodo.