AT6239U1

AT6239U1 - Röntgenröhre

Info

Publication number: AT6239U1
Application number: AT0809502U
Authority: AT
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 1996-12-27
Filing date: 1997-12-15
Publication date: 2003-06-25
Also published as: DE19753509A1; US6052434A

Abstract

Eine Röntgenröhre weist eine Anodenanordnung mit einer zugeordneten Anode und eine Kathodenanordnung auf, um ein fokussiertes Elektronenbündel zu liefern, das auf die Anode gerichtet ist. Ein Anodentarget, das der Anodenanordnung zugeordnet ist, beschleunigt das Elektronenbündel und erzeugt beim Aufprall mit dem Anodentarget Röntgenstrahlen. die Nicht-Fokalstrahlung hat die Tendenz, am intensivsten durch die Deckfläche des Targets emitiert zu werden. In üblichen Röntgenröhren umgibt die Nicht-Fokalstrahlung, wie sie durch den Detektor gesehen wird, nahezu die gesamte Deckfläche der Targetanordnung. Gemäß der Erfindung weist das Anodentarget eine ausgeschnittene Deckfläche auf, um die Nicht-Fokalstrahlung zu verringern, indem die Nicht-Fokalstrahlung von der Deckfläche blockiert wird, damit sie nicht den Detektor erreicht. Das Blockieren der an der Deckfläche erzeugten Strahlung wird wichtiger, wenn das Verhältnis der am Detektor sichtbaren Spurfläche in bezug auf die Deckfläche abnimmt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Röntgenröhre mit einem Anodentarget, dessen Deckfläche Nicht-Fokalstrahlung emittie- ren kann, die von einem entlang einer Sichtlinie der Deckflä- che des Anodentargets angeordneten Detektor detektierbar ist.

Die Röntgenröhre ist bei der medizinischen diagnostischen Bildgebung, der medizinischen Therapie und verschiedenen Prüf- und Materialanalysetechniken wesentlich geworden. Übliche Röntgenröhren sind mit einer rotierenden Anodenstruktur ge- baut, um die an dem Fokal- bzw. Brennpunkt erzeugte Wärme zu verteilen. Die Anode wird durch einen Induktionsmotor gedreht, der einen zylindrischen Rotor, der in eine auskragende Achse gebaut ist, die das scheibenförmige Anodentarget trägt, und eine Eisenstatorstruktur mit Kupferwicklungen aufweist, der den langgestreckten Hals der Röntgenröhre umgibt, der den Ro- tor enthält. Der Rotor der rotierenden Anodenanordnung wird durch den Stator angetrieben, der den Rotor der Anodenanord- nung umgibt.

Die Kathode der Röntgenröhre liefert ein fokus- siertes Röntgenbündel, das über dem Anoden/Kathoden-Vakuum- spalt beschleunigt wird und beim Aufprall auf die Anode Rönt- genstrahlen erzeugt.

Einer der Faktoren, die die Tendenz haben, Röntgenbilder, insbesondere bei der Computer-Tomographie (CT) zu verschlech- tern, ist die Erzeugung von Röntgenstrahlung an anderen Punk- ten in der Röntgenröhre als an dem Brennpunkt. Der grösste Teil dieser Nicht-Fokalstrahlung wird durch Elektronen bewirkt, die

von dem Brennpunkt gestreut sind, um auf andere Punkte des Targets und der Röhre aufzutreffen. Bei der Computer-Tomo- graphie ruft diese Nicht-Fokalstrahlung Bilderartefakte her- vor, insbesondere nahe der Knochen/Hirnrinde-Grenzfläche bei Kopfabtastungen, wo sie Trauma-Verletzungen verdecken oder als falsche sichere medizinische Probleme erscheinen können. Ge- genwärtige Röhrenkonstruktionen mit Software-Korrektur-Algo- rithmen sind marginal.

Neue CT-Produkte, die entwickelt worden sind, sind empfindlicher gegenüber Nicht-Fokalstrahlung, da sie breitere Röntgenbündel, um Vielscheiben-Detektoren aufzu- nehmen, und kürzere Geometrien verwenden. Von besonderer Wich- tigkeit ist das Erfordernis für ein gleichförmiges Röntgenbün- del in der Z-Achse auf dem Detektor. Nicht-Fokalstrahlung ruft eine zusätzliche Ungleichförmigkeit hervor, die eine breitere Kollimation und dementsprechend eine erhöhte Röntgendosis des Patienten erfordert, um die Ungleichförmigkeit zu vermeiden.

Die vergrösserte Ungleichförmigkeit vergrössert auch das Erfor- dernis für komplizierte Software-Korrekturen und Kollimations- einrichtungen.

Aus der DE 22 03 403 ist eine Röntgenröhre der einleitend angegebenen Art zur intermittierenden Abgabe von Röntgenstrah- len für die Erzeugung von Laufbildern bekannt, wobei sich über den Umfang der Anode eine mit einem Targetstreifen belegte Hälfte und eine targetlose, mit einem Abschattungsrand ver- sehene Hälfte abwechseln. Bei diesen Drehanoden wird in jenem Bereich, wo tatsächlich Röntgenstrahlen erzeugt werden, d.h. ein Target vorhanden ist, keine Abschattung der Nicht-Fokal- strahlung von der Deckfläche erzielt.

Bei einer aus der JP 3 194 834 bekannten Röntgenröhre an- derer Art soll das Problem der Emissionskontrolle gelöst wer- den. Die Anode kann zwar mit einem Ausschnitt versehen werden, doch ist dieser nicht in Verbindung mit einem entlang einer Sichtlinie der Deckfläche angeordneten Detektor vorgesehen.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Röntgenröhren- struktur zu schaffen, welche die Nicht-Fokalstrahlung verklei- nert. Dies wird erfindungsgemäss bei einer Röntgenröhre der einleitend angegebenen Art dadurch erreicht, dass ein Teil der Deckfläche des Anodentargets zur Bildung eines an sich bekann- ten Ausschnittes in der Deckfläche entfernt ist, wobei der Ausschnitt eine Tiefe hat, die ausreicht, um die Sichtlinie der Deckfläche gegenüber dem Detektor zu verdecken.

Vorzugsweise weist der Ausschnitt, wie an sich bekannt, rechtwinkelige Ränder auf. Nach einem anderen Erfindungsmerk- mal hat der Ausschnitt eine konkave Konfiguration.

Nach einem anderen Erfindungsmerkmal ist der Detektor in einer Sichtlinie des nicht-ausgeschnittenen Teils der Deckflä- che des Anodentargets angeordnet, so dass die vom ausgeschnit- tenen Teil der Deckfläche ausgehende Nicht-Fokalstrahlung vom Detektor nicht detektierbar ist.

Bei der Erfindung wird somit die Deckfläche in jenem Be- reich der Drehanode, wo tatsächlich Röntgenstrahlen erzeugt werden, so zurückversetzt, dass sie gegenüber der Sichtlinie des Detektors verdeckt ist.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbe- sondere darin, dass die Nicht-Fokalstrahlung um einen signifi- kanten Betrag im Vergleich zu einer üblichen Anodenröhre ver- kleinert wird. Ein zusätzlicher Vorteil besteht darin, dass die verminderte Änderung der Nicht-Fokalstrahlungsintensität mit der Z-Position des Detektors das Erfordernis für zahlreiche Korrektur-Kernels auf Vielscheiben-CT-Systemen eliminiert. Zu- sätzlich verbessert die verringerte Nicht-Fokalstrahlung die Ebenheit des Kernschattenbereiches des Röntgenbündels, die für Vielscheiben-Systeme erforderlich ist, und minimiert dadurch eine erhöhte Patientendosis.

Die Erfindung wird nun mit weiteren Vorteilen anhand der folgenden Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen : Figur1 eine Querschnittsdarstel-

lung einer bekannten Röntgenröhrenanode; Figur 2A eine Seiten- ansicht, die einen üblichen Targetabschnitt der Röntgenröhren- anode gemäss Figur 1 darstellt ; und Figur 2B eine Seitenansicht der Targetanordnung zur Verwendung mit der in Fig. 1 gezeigten Röntgenröhrenanode gemäss der vorliegenden Erfindung.

Die Erfindung bezieht sich auf Röntgenröhren, die eine ro- tierende Anodenanordnung und eine Kathodenanordnung verwenden.

Der Zweck der Erfindung besteht darin, die Nicht-Fokalstrah- lung von Röntgenröhren zu verkleinern.

Figur 1 stellt eine typische bekannte Röntgenröhrenanode 10 dar. Die Röntgenröhren- anode 10 ist üblicherweise mit einer rotierenden Targetanordnung 12 mit einem zuge- ordneten Schaft 14 gebaut, um die an Fokal- bzw. Brennpunkt 16 erzeugte Wärme zu verteilen. Die Anodenanordnung 10 weist die Targetanordnung 12 und einen Rotor 18 auf, der ebenfalls auf anodischem Potential liegt. Eine typische Röntgenröhre weist fer- ner eine nicht gezeigte Kathodenanordnung der Röntgenröhre auf, um ein fokussiertes
Elektronenbündel zu liefern, das über einem Vakuumspalt von der Anode zu der Ka- thode beschleunigt wird, um beim Aufprall auf das Target Röntgenstrahlen zu erzeugen.

Weiterhin wird gemäss Figur 1 die Anodenanordnung 10 durch einen Induktionsmotor gedreht, der einen zylindrischen Rotor 18 aufweist, derum eine auskragende Achse 20 herum gebaut ist. Die Kragachse 20 trägt die scheibenförmige Tar- getanordnung 12, die über den Schaft 14 und eine Nabe 22 mit dem Rotor 18 und einer Lageranordnung 24 verbunden ist, die die Rotation erleichternde Lager enthält. Der Rotor 18 der rotierenden Anodenanordnung 10, der durch einen Stator des Induktionsmotors gedreht wird, ist auf anodischem Potential.

Es wird nun auf Figur 2A bezug genommen. Die Nicht-Fokalstrahlung hat die Tendenz, am intensivsten durch die Deckfläche 32a der Targetanordnung 12a emitiert zu werden.

In üblichen Röntgenröhren umgibt deshalb die Nicht-Fokalstrahlung, wie sie von einem Detektor 26 gesehen wird, nahezu die gesamte Deckfläche der Targetanordnung 12a.

Erfindungsgemäss wird die Nicht-Fokalstrahlung von der Deckfläche 32a des Targets 12a blockiert, damit sie nicht den Detektor 26 erreicht. Ein Blockieren der Strahlung, die an der Deckfläche 32a erzeugt wird, wird wichtiger, wenn das Verhältnis der am Detektor sichtbaren Spurfläche in bezug auf die Fläche der Deckfläche 32a kleiner wird.

In Figur 2B ist eine Konstruktion für das Target 12b dargestellt, um die Nicht-Fokalstrahlung zu verringern, die in einer üblichen Anodenstruktur erfahren wird, wie sie beispielsweise in Figur 2A dargestellt ist. Die Deckfläche weist eine Ausschnittiefe 28 auf, um die Sichtlinie der Deckfläche des Targets 12b von dem Detektor 26 zu eliminieren, so dass der Detektor die Nicht-Fokalstrahlung nicht empfängt, die von dieser Fläche emitiert wird. Wie in den Figuren zu sehen ist, ist auch eine Mutter 30 der Targetanordnung 12a von der Targetanordnung 12b entfernt worden, so dass der Targetausschnitt 28 für die Anodenanordnung effektiv die gesamte Deckfläche verdeckt.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Ausschnittiefe 28 die minimale Tiefe, die ausreicht, um die Sichtlinie der Deckfläche des Targets 12b von dem Detektor 26 zu verdecken. Die minimale Tiefe kann für einige Systeme etwa 2,3

mm betragen, sie kann aberfür andere Systeme kleineroder grösser sein, was von der
Systemkonfiguration abhängt. Zwar sorgt eine Ausschnittiefe, diekleiner als das Mini- mum ist, immer noch füreine Teilverkleinerung dervon dem Detektor empfangenen
Nicht-Fokalstrahlung, sie ist abernicht so wirksam beim Eliminieren der Nicht-Fokal- strahlung.

Umgekehrt ist zwar eine Ausschnittiefe, die grösser als das Minimum ist, ge- nauso effektiv beim Eliminieren der Nicht-Fokalstrahlung, wie die minimale Tiefe, aber die Festigkeit und die Wärmekapazität derVorrichtung können durch die grössere Tiefe beeinträchtigt werden. Dementsprechend wird die Ausschnittiefe so berechnet, dass die Oberfläche am Rand des Detektors verdecktwird, ohne dass so viel ausgeschnitten wird, dass die Wärmekapazität der Anode nachteilig beeinflusst wird.

Zwar könnte derTargetausschnitt 28 ersichtlich verschiedene Konturen haben, aberder in Figur 2B dargestellterechtwinklige Ausschnitt ist einfacher zu prüfen und zube- arbeiten als beispielsweise eine konkave Oberfläche. Üblicherweise wird derAusschnitt an der letzten Bearbeitungsstufe des Targets hergestellt, bevores zur Anodenmontage geschickt wird.

Die Erfindung sorgtfür den Vorteil, dass die Nicht-Fokalstrahlung verkleinert wird, da die von der Deckfläche der Anode emitierte Strahlungblockiert wird, damit sie den De- tektornichterreicht. Die Erfindung sorgtfürein gleichförmigeres Röntgenbündel und dementsprechend für einekleinere Partialdosis, und sie liefert auch den zusätzlichen Vorteil, dass die Abhängigkeit der Nicht-Fokalstrahlungsintensität mit der Z-Achsenpo- sition aufdem Detektor eliminiertwird.

Die Erfindung wurde zwar unterbesonderer Bezugnahme auf gewisse bevorzugte Aus- führungsbeispiele im Detail beschrieben, es wird aber deutlich, dass im Rahmen des Erfindungsgedankens und des Schutzumfanges der Erfindung Änderungen und Ab- wandlungen vorgenommen werden können. Beispielsweise kann die Erfindung die Verwendung von eine kleine Atomzahl aufweisenden Materialienfür die Deckfläche des Targets enthalten, wie beispielsweiseTitan, Graphit, Keramiken usw.

Claims

Ansprüche 1. Röntgenröhre mit einem Anodentarget, dessen Deckfläche Nicht-Fokalstrahlung emittieren kann, die von einem entlang einer Sichtlinie der Deckfläche des Anodentargets angeordneten Detektor detektierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Deckfläche des Anodentargets (12b) zur Bildung eines an sich bekannten Ausschnittes in der Deckfläche entfernt ist, wobei der Ausschnitt (28) eine Tiefe hat, die ausreicht, um die Sichtlinie der Deckfläche gegenüber dem Detektor (26) zu verdecken.
2. Röntgenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausschnitt (28), wie an sich bekannt, rechtwinkelige Ränder aufweist.
3. Röntgenröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Ausschnitt (28) eine konkave Konfiguration hat.
4. Röntgenröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor (26) in einer Sichtlinie des nicht-ausgeschnittenen Teils der Deckfläche des Anodentargets (12b) angeordnet ist, so dass die vom ausgeschnittenen Teil (28) der Deckfläche ausgehende Nicht-Fokalstrahlung vom Detek- tor (26) nicht detektierbar ist.