DE102008038582A1

DE102008038582A1 - Röntgenstrahler

Info

Publication number: DE102008038582A1
Application number: DE102008038582A
Authority: DE
Inventors: Jörg Dr. Freudenberger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2008-08-21
Filing date: 2008-08-21
Publication date: 2010-02-25
Also published as: US20100046715A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Röntgenstrahler für ein medizin-technisches Röntgengerät mit einer in einem Schutzgehäuse (4) angeordneten Vakuumkammer (2), in der eine ein Röntgenstrahlbündel (18) emittierende Anode (14) angeordnet ist. Die Vakuumkammer ist von einer zwischen Schutzgehäuse (4) und Vakuumkammer (2) gebildeten und mit einer elektrisch isolierenden Flüssigkeit (L) gefüllten Schutzkammer (8) umgeben. In der Schutzkammer (8) ist eine mit einem Gas (G) gefüllte Strahlendurchtrittskammer (22) angeordnet, die von dem aus der Vakuumkammer (2) austretenden und sich zum Schutzgehäuse (4) ausbreitenden Röntgenstrahlbündel (18) durchquert wird. Dadurch ist das Ausmaß der vom Röntgenstrahler beim Betrieb erzeugten Sekundärstrahlung verringert.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Röntgenstrahler, wie er beispielsweise aus der DE 44 30 020 C1 oder der DE 10 2006 024 435 A1 bekannt ist.
Bei einem solchen bekannten Röntgenstrahler werden die von einer Katode erzeugten Elektronen zu einer als Target dienenden Anode beschleunigt und erzeugen dort beim Auftreffen Röntgenstrahlen. Katode und Anode sind in einer Vakuumkammer angeordnet, die sich in einem Schutzgehäuse befindet, das zum Strahlenschutz sowie zum Schutz der Vakuumkammer vor mechanischer Zerstörung dient. Zwischen Vakuumkammer und Schutzgehäuse wird auf diese Weise eine die Vakuumkammer umgebende Schutzkammer gebildet, die mit einer Flüssigkeit, in der Regel ein Öl, gefüllt ist. Dieses Öl dient neben der elektrischen Isolierung auch zur Kühlung der Vakuumkammer.
Die Röntgenstrahlung tritt aus der Vakuumkammer aus, durchquert die Schutzkammer und verlässt das Schutzgehäuse durch ein Strahlenaustrittsfenster. Das aus dem Schutzgehäuse austretende Röntgenstrahlbündel wird dabei durch innerhalb oder außerhalb des Schutzgehäuses angeordnete Blendenanordnungen auf das gewünschte Maß begrenzt.
Insbesondere in der medizinischen Therapie oder Diagnostik stellt die beim Betrieb von Röntgenstrahlern durch Compton-Streuung unvermeidlich auftretende Sekundär- oder Streustrahlung ein erhebliches Problem dar, da sie einerseits zu einer zusätzlichen Dosisbelastung des Bedienpersonals und der Patienten führt. Andererseits geht mit einer solchen Sekundärstrahlung in Röntgendiagnostikeinrichtungen auch eine Verschlechterung der Bildqualität einher, da der Röntgenempfänger zusätzlich Röntgenstrahlen empfängt, deren Ursprung nicht mehr in der Zone liegt, in der die Elektronen auf die Anode auftreffen (Brennfleck).
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Röntgenstrahler anzugeben, bei dem das Auftreten von Streustrahlung gegenüber bekannten Röntgenstrahlern verringert ist.
Die genannte Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst mit einem Röntgenstrahler mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Ein solcher Röntgenstrahler enthält eine in einem Schutzgehäuse angeordnete Vakuumkammer in der eine ein Röntgenstrahlbündel emittierende Anode angeordnet ist. Die Vakuumkammer ist von einer zwischen Schutzgehäuse und Vakuumkammer gebildeten und mit einer elektrisch isolierenden Flüssigkeit gefüllten Schutzkammer umgeben, wobei das aus der Vakuumkammer austretende und sich zum Schutzgehäuse ausbreitende Röntgenstrahlbündel eine in der Schutzkammer angeordnete und mit einem Gas gefüllte Strahlendurchtrittskammer durchquert.
Die Erfindung beruht dabei auf der Überlegung, dass bei den bekannten Röntgenstrahlern ein Teil der Sekundärstrahlung bereits entsteht, wenn das aus der Vakuumkammer austretende Röntgenstrahlbündel die in der Schutzkammer zur Kühlung und/oder Isolation verwendete Flüssigkeit durchquert. Aufgrund des Compton-Effektes werden die Röntgenstrahlen nämlich bereits in der Schutzkammer an den Elektronen der dort befindlichen Flüssigkeitsteilchen gestreut. Dementsprechend lässt sich bei ausreichender elektrischer Isolation das Ausmaß der durch die primären Röntgenstrahlen im Bereich zwischen Vakuumkammer und Schutzgehäuse erzeugten sekundären Röntgenstrahlen verringern, wenn zumindest ein Teil der von den Röntgenstrahlen innerhalb der Schutzkammer zurückgelegten Wegstrecke in einem Medium erfolgt, das eine niedrigere Dichte hat, als das als Isolationsflüssigkeit in der Regel benutzte Öl. Dies wird gemäß der Erfindung durch eine in der Schutzkammer im Strahlengang des Röntgenstrahlbündels angeordnete und mit Gas gefüllte Strahlendurchtrittskammer erreicht.
Die Strahlendurchtrittskammer erstreckt sich vorzugsweise von der Vakuumkammer bis zum Schutzgehäuse und nimmt auf diese Weise in dem von den Röntgenstrahlen durchsetzten Bereich den gesamten zwischen Vakuumkammer und Schutzgehäuse befindlichen Zwischenraum ein. Von einem mit der elektrisch isolierenden Flüssigkeit gefüllten und an sie angrenzenden Bereich der Schutzkammer ist sie durch eine oder mehrere, sich von der Vakuumkammer bis zum Schutzgehäuse erstreckende, elektrisch isolierende Seitenwände fluiddicht getrennt. Dadurch legen die durch ein erstes Strahlenaustrittsfenster aus der Vakuumkammer austretenden Röntgenstrahlen die gesamte Wegstrecke innerhalb der Schutzkammer bis zu einem im Schutzgehäuse angeordneten zweiten Strahlenaustrittsfenster innerhalb des Gases zurück, so dass das Ausmaß an Streustrahlung minimal ist.
Als Gas ist trockene Luft, Stickstoff, vorzugsweise Schwefelhexafluorid SF₆ geeignet, wobei der Druck in der Strahlendurchtrittskammer vorzugsweise größer als 1 bar ist.
Wenn das erste Strahlenaustrittsfenster eine insbesondere Wolfram W als Absorber enthaltene Blende aufweist, wird der Raumwinkel des aus der Vakuumkammer austretenden Röntgenstrahlbündels noch vor dem Eintritt in die mit dem Gas gefüllte Strahlendurchtrittskammer auf das gewünschte Maß begrenzt, und die von den Röntgenstrahlen innerhalb des Schutzgehäuses erzeugte Sekundärstrahlung ist weiter reduziert.
Zur Erläuterung der Erfindung wird auf das Ausführungsbeispiel der Zeichnung verwiesen, in deren einziger Figur ein Röntgenstrahler gemäß der Erfindung in einem Schnittbild grob schematisch veranschaulicht ist.
Gemäß der Figur umfasst der Röntgenstrahler eine Vakuumkammer 2, die in einem Schutzgehäuse 4 angeordnet ist, so dass zwischen Vakuumkammer 2 und Schutzgehäuse 4 eine die Vakuumkammer 2 umgebende und durch deren Wand 6 sowie das Schutzgehäuse 4 begrenzte Schutzkammer 8 gebildet ist. Ein aus einer Katode 10 austretender Elektronenstrahl 12 wird auf eine Ano de 14, im Beispiel eine Drehanode, fokussiert und erzeugt dort ein von einem Brennfleck 16 ausgehendes Röntgenstrahlbündel 18, das aus einem in der Wand 6 der Vakuumkammer 2 befindlichen ersten Strahlenaustrittsfenster 20, beispielsweise eine dünne Aluminium-, Beryllium- oder Titanfolie, in eine innerhalb der Schutzkammer 8 zwischen der Vakuumkammer 2 und dem Schutzgehäuse 4 im Strahlengang des Röntgenstrahlbündels 18 angeordnete und mit einem Gas G gefüllte Strahlendurchtrittskammer 22 austritt.
Als Gas G ist trockene Luft, Stickstoff, insbesondere Schwefelhexafluorid SF₆ geeignet, das bei einem Druck von etwa 3 bar ebenso günstige elektrische Isolationseigenschaften aufweist wie die üblicherweise verwendeten Öle. Zur Bündelbegrenzung ist auf der Innenseite der Wand 6 der Vakuumkammer 2 eine Blende 24 angeordnet, die als Absorber Wolfram W enthält.
Die Abmessungen der Strahlendurchtrittskammer 22 sind quer zur Ausbreitungsrichtung des Röntgenstrahlbündels 18 an dessen (maximalen) Durchmesser angepasst ist und überschreiten diesen nur geringfügig. Der außerhalb der Strahlendurchtrittskammer 22 befindliche Bereich der Schutzkammer 8 ist mit einer elektrisch isolierenden Flüssigkeit L gefüllt.
Das Röntgenstrahlbündel 18 durchquert die Strahlendurchtrittskammer 22 und tritt aus dem Schutzgehäuse 4 durch ein in diesem angeordnetes zweites Strahlenaustrittsfenster 26 aus.
Die Strahlendurchtrittskammer 22 erstreckt sich im Beispiel von der Vakuumkammer 2 bis zum Schutzgehäuse 4, so dass sie in Ausbreitungsrichtung des Röntgenstrahlbündels 18 gesehen von der Wand 6 der Vakuumkammer 2 und dem Schutzgehäuse 4 begrenzt ist. Sie ist je nach ihrer geometrischen Gestalt, beispielsweise zylindrisch oder quaderförmig, und von dem an sie angrenzenden, mit der elektrisch isolierenden Flüssigkeit L gefüllten Bereich der Schutzkammer 4 durch eine oder mehrere, sich von der Vakuumkammer 2 bis zum Schutzgehäuse 4 erstreckende, elektrisch isolierende Seitenwände 28 fluiddicht getrennt. Die Seitenwände 28 bestehen aus einem elektrischen Isolator, um die in der Regel auf Hochspannungspotential liegende Wand 6 der Vakuumkammer 2 vom Schutzgehäuse 4 elektrisch zu isolieren. Da sich die mit dem Gas G gefüllte Strahlendurchtrittskammer 22 vom ersten Strahlenaustrittsfenster 20 bis zum zweiten Strahlenaustrittsfenster 26 erstreckt, ist das Ausmaß der durch Compton-Streuung innerhalb der Schutzkammer 8 entstehenden sekundären Röntgenstrahlung signifikant verringert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 4430020 C1 [0001]
- DE 102006024435 A1 [0001]

Claims

Röntgenstrahler für ein medizintechnisches Röntgengerät, mit einer in einem Schutzgehäuse (4) angeordneten Vakuumkammer (2) die von einer zwischen Schutzgehäuse (4) und Vakuumkammer (2) gebildeten und mit einer elektrisch isolierenden Flüssigkeit (L) gefüllten Schutzkammer (8) umgeben ist, und in der eine ein Röntgenstrahlbündel (18) emittierende Anode (14) angeordnet ist, wobei das aus der Vakuumkammer (2) austretende und sich zum Schutzgehäuse (4) ausbreitende Röntgenstrahlbündel (18) eine in der Schutzkammer (8) angeordnete und mit einem Gas (G) gefüllte Strahlendurchtrittskammer (22) durchquert.
Röntgenstrahler nach Anspruch 1, bei der sich die Strahlendurchtrittskammer (22) von der Vakuumkammer (2) bis zum Schutzgehäuse (4) erstreckt und von einem mit der elektrisch isolierenden Flüssigkeit (L) gefüllten und an sie angrenzenden Bereich der Schutzkammer (4) durch eine oder mehrere, sich von der Vakuumkammer (2) bis zum Schutzgehäuse (4) erstreckende, elektrisch isolierende Seitenwände (28) fluiddicht getrennt ist.
Röntgenstrahler nach Anspruch 1 oder 2, bei dem als Gas (G) Schwefelhexafluorid SF₆ vorgesehen ist.
Röntgenstrahler nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem ein in der Wand (6) der Vakuumkammer (2) befindliches Strahlenaustrittsfenster (20) eine Wolfram W als Absorber enthaltende Blende (24) aufweist.