DE102009009159A1 - Fokuskopf einer Röntgenröhre und zugehöriges Betriebsverfahren - Google Patents

Fokuskopf einer Röntgenröhre und zugehöriges Betriebsverfahren Download PDF

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Abstract

Ein Fokuskopf (1) einer Röntgenröhre mit wenigstens einem eine Emissionsfläche aufweisenden Emitter (2) soll einen Versatz des Elektronenstrahls ermöglichen. Insbesondere soll eine hohe Brennfleckgüte erzielt und eine kompakte Bauweise ermöglicht werden. Dazu ist der oder jeder Emitter (2, 2') von einer Mehrzahl von Sperrelektroden (4, 4', 6, 6', 8, 8', 12, 12', 14, 14', 16, 16') umgeben, die unabhängig voneinander mit einem Sperrpotential beaufschlagbar sind, so dass sich im Betriebszustand ein oder mehrere Teilbereiche der jeweiligen Emissionsfläche hinsichtlich einer Elektronenemission gezielt sperren lassen. Ferner wird ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben eines derartigen Fokuskopfes angegeben.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Fokuskopf einer Röntgenröhre mit wenigstens einem eine Emissionsfläche aufweisenden Emitter. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Fokuskopfes.
  • Röntgenröhren finden heutzutage vielfach Verwendung. Im medizinischen Bereich werden sie beispielsweise in Computertomographen eingesetzt, welche die Konstruktion dreidimensionaler Bilder erlauben, indem von dem abzubildenden Objekt, beispielsweise dem menschlichen Körper, in einem Schnittbildverfahren eine Vielzahl von Röntgenaufnahmen in verschiedenen Richtungen erstellt und im Computer verarbeitet werden. In der als Kathode in der Röntgenröhre fungierenden Emissionsvorrichtung sind gewöhnlich ein oder mehrere Emitter in einem Fokuskopf montiert. Die von der Kathode emittierten Elektronen werden zur Anode beschleunigt und erzeugen bei ihrem Aufprall im Brennfleck Röntgenstrahlung. Für eine hohe Güte der Röntgenstrahlung sollte die Größe des Brennfleckes möglichst klein gehalten werden.
  • Im einfachsten Fall ist die Richtung des von der Kathode emittierten Elektronenstrahls fest in Bezug auf die Anode fest vorgegeben. Die an der Anode entstehende Röntgenstrahlung wird auf der anderen Seite des zu untersuchenden Objektes von einem oder mehreren Detektoren aufgefangen.
  • Um eine möglichst detailgetreue Repräsentation des untersuchten Objektes zu erhalten, ist eine möglichst hohe Auflösung der Röntgenbildaufnahmen erstrebenswert. Aus baulichen Gründen oder um Kosten zu sparen, sollte andererseits die Anzahl der Detektorelemente klein gehalten werden. Somit wäre aufgrund der baulichen Anordnung der Detektoren und Röntgenquellen in einem Computertomographen die Auflösung des Röntgen bildes gewöhnlich geringer als von dem Nyquist-Shannon-Abtasttheorem aus der Theorie der Signalverarbeitung gefordert, um eine (prinzipiell) fehlerfreie Rekonstruktion des ursprünglichen Signals zu ermöglichen. Man spricht in diesem Zusammenhang von Unterabtastung. Nach diesem Theorem sollte die Abtastfrequenz mindestens den doppelten Wert der höchsten in dem ursprünglichen Signal vorkommenden Frequenz haben. Um eine größere Abtastfrequenz zu erhalten, wird daher gewöhnlich der Elektronstrahl durch einen „Sprung” seitlich versetzt, indem er in seiner Richtung abgelenkt wird, wodurch sich die Position des Brennfleckes auf der Anode und damit auch die Richtung des Röntgenstrahls durch das Objekt hindurch verändert. Auf diese Weise kann die Abtastfrequenz erhöht werden und im Bedarfsfall eine Überabtastung erreicht werden.
  • Bekannte Verfahren zum Versetzen eines Röntgenstrahls nutzen die Lorentzkraft aus und verwenden elektrische bzw. magnetische Felder, um die Richtung des Strahls zu verändern. Durch Ablenkelektroden, die beispielsweise in den Fokuskopf integriert sind und ein elektrisches Feld erzeugen, kann die Richtung des Elektronenstrahls beeinflusst werden. Zur Ablenkung des Strahls können auch magnetische Dipolfelder verwendet werden. Aufgrund der relativen Schwäche des magnetischen Anteils der Lorentzkraft im Vergleich zur elektrostatischen Komponente sind für eine maßgebliche Ablenkung des Elektronenstrahls starke Magnetfelder und/oder lange Elektronenbahnen notwendig, wodurch ein vergleichsweise großer baulicher Mindestabstand zwischen Kathode und Anode vorgegeben wird. Dies muss im Hinblick auf eine erwünschte, möglichst kompakte Bauweise der Röntgenröhre als nachteilig eingestuft werden. Bei langen Flugbahnen und/oder großen Stromstärken tritt darüber hinaus ein für die Brennfleckgröße nachteiliger Effekt in Erscheinung. Die Elektronen innerhalb eines Elektronenstrahls stoßen sich während ihres Fluges von der Kathode zur Anode aufgrund der repulsiven Coulombkraft, die zwischen ihnen wirkt, gegenseitig ab. Diese sogenannte Raumladungsvergrößerung wird sowohl mit längerer Elektronenflugbahn als auch mit größerer Stromstärke größer und führt zu einer unerwünschten Vergrößerung des Brennfleckes. Dies erweist sich als besonders ungünstig, da in zukünftigen Systemen hohe Röhrenströme bei möglichst kleinen Röhrenspannungen erreicht werden sollen.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Fokuskopf anzugeben, der einen Versatz des Elektronenstrahls ermöglicht und die Nachteile bekannter Verfahren vermeidet. Insbesondere soll eine hohe Brennfleckgüte erzielt und eine kompakte Bauweise ermöglicht werden. Weiterhin soll ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Fokuskopfes angegeben werden.
  • Bezüglich des Fokuskopfes wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst, indem der oder jeder Emitter von einer Mehrzahl von Sperrelektroden umgeben ist, die unabhängig voneinander mit einem Sperrpotential beaufschlagbar sind, so dass sich im Betriebszustand ein oder mehrere Teilbereiche der jeweiligen Emissionsfläche hinsichtlich einer Elektronenemission gezielt sperren lassen.
  • Hierbei beinhaltet die Sperrung eines Teilbereiches der Emissionsfläche bezüglich Elektronenemission, dass von diesem Teilbereich durchaus noch Elektronen (thermionisch) austreten können. In jedem Fall aber sorgt das geeignet gewählte Sperrpotential dafür, dass die Elektronen nicht in Richtung der Anode beschleunigt werden und auf dem Brennfleck auftreffen. Das Sperrpotential wird dazu im Allgemeinen mit negativem Vorzeichen relativ zum Potential des Emitters gewählt, und zwar mit einem Wert, der zu dem gewünschten Ergebnis der Sperrung führt.
  • Der Begriff Emissionsfläche umfasst hierbei sowohl eine im Wesentlichen ebene Fläche, wie sie bei Flachemittern auftritt, als auch den gewundenen, länglichen, emittierenden Teil eines Wendelemitters. Dabei kann im Falle eines indirekt beheizten Flachemitters eine unstrukturierte, glatte Emissi onsfläche Verwendung finden. Die Emissionsfläche kann auch strukturiert sein und durch Schlitze unterbrochen sein bzw. als mäanderförmige Leiterbahn ausgestaltet sein, wenn ein direkt beheizter Flachemitter verwendet wird.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass sich eine Emissionsfläche eines Emitters durch Anlegen bzw. Aufbringen eines geeignet gewählten Sperrpotentials vollständig, aber insbesondere auch partiell, d. h. nur in gewissen Teilbereichen, hinsichtlich Elektronenemission sperren lässt. Dieser Erkenntnis folgt nun die Überlegung, dass durch geeignete Dimensionierung und Auswahl der gesperrten Teilbereiche eine räumliche Verschiebung und/oder Vergrößerung des emittierenden Teilbereichs und damit effektiv ein Versatz des Elektronenstrahls erreicht werden kann. Dieser Versatz kann beispielsweise durch den Emitter umgebende Sperrelektroden erreicht werden, die derartig ausgestaltet sind und mit einem Sperrpotential beaufschlagt werden können, dass ihnen zugeordnete Teilbereiche der Emissionsfläche nicht zur Bildung des Elektronenstrahls beitragen. Bei Verwendung eines solchen Fokuskopfes kann durch Vermeidung von magnetischen oder elektrischen Ablenkfeldern eine kompakte Bauweise bei gleichzeitiger hoher Brennfleckgüte erreicht werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des Fokuskopfes hat der jeweilige Emitter eine längliche Form und die Sperrelektroden sind derart an den Längsseiten der Emissionsfläche angeordnet, dass die sperrbaren Teilbereiche der Emissionsfläche in Längsrichtung des Emitters gesehen hintereinander liegen. Dadurch wird ein möglichst großer Abstand zwischen den äußeren sperrbaren Teilbereichen der Emissionsfläche erreicht.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Sperrelektroden dergestalt angeordnet, dass jedem sperrbaren Teilbereich der Emissionsfläche ein Sperrelektrodenpaar mit zwei auf sich gegenüberliegenden Seiten des Emitters befindlichen Sperrelektroden zugeordnet ist. Gerade bei länglich ausgebildeten Emittern lassen sich auf diese Weise Bereiche der Emissionsfläche in ihrer vollen Breite sperren. Vorzugsweise werden pro Emitter drei Sperrelektrodenpaare verwendet.
  • Durch die zusätzliche Verwendung von Ablenkelektroden, die an den zwei Stirnseiten des jeweiligen Emitters angebracht sind, kann der Elektronenstrahl im Bedarfsfall durch elektrische Felder abgelenkt werden. Diese Ablenkung kann auch in Kombination mit einem partiellen Sperren des Elektronenstrahls verwirklicht werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform besitzt der Fokuskopf zwei Emitter, die im Wesentlichen auf einen gemeinsamen Fokus ausgerichtet sind. Gegenüber einer Ausführungsform mit nur einem Emitter steht hier eine größere Anzahl von sperrbaren Teilbereichen zur Verfügung. Auf diese Weise kann insbesondere auch der Abstand zwischen zu unterschiedlichen Zeitpunkten emittierenden Flächen vergrößert werden, was zu einem größeren Versatz des Elektronenstrahls führt. Weiterhin können die zwei Emitter im Parallelbetrieb arbeiten. Um die gleiche Strahlintensität wie von einem einzelnen Emitter zu erzielen, müssen beide Emitter jeweils nur einen Strahl mit der Hälfte der Intensität erzeugen. Dadurch verringert sich die Raumladung in jedem Strahl, was eine unerwünschte Vergrößerung des Brennfleckes verringert. Diese Überlegung lässt sich auf die Verwendung von mehr als zwei Emittern verallgemeinern.
  • Werden mehrere Emitter eingesetzt, können diese jeweils für unterschiedliche Arbeitspunkte geheizt werden, was sich besonders beim schnellen Umschalten der Hochspannung der Röntgenröhre als vorteilhaft erweist. Beispielsweise kann einer der Emitter für eine hohe Röhrenspannung von ca. 120 kV mit einem kleinen Heizstrom betrieben werden, ein zweiter Emitter kann für eine kleine Röhrenspannung von ca. 70 kV mit einem großen Heizstrom betrieben werden.
  • Das gleichzeitige Betreiben mehrerer Emitter ist auch vorteilhaft für die Lebensdauer der Emitter, da bei gewünschter Gesamtstrahlintensität jeweils nur ein Bruchteil der Intensität von jedem Emitter geliefert werden muss. Bei gleicher Brennfleckgröße ist in diesem Fall der erreichbare Röhrenstrom größer.
  • Vorzugsweise ist wenigstens einer der Emitter als Flachemitter ausgestaltet.
  • In alternativer Ausgestaltung ist vorteilhafterweise wenigstens einer der Emitter als Wendelemitter ausgestaltet.
  • Bezüglich des Verfahrens zum Betreiben eines Fokuskopfes wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst, indem wenigstens eine Sperrelektrode zeitweilig mit einem Sperrpotential beaufschlagt wird, wodurch ein oder mehrere Teilbereiche der Emissionsfläche hinsichtlich einer Elektronenemission gesperrt werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden die an die Sperrelektroden angelegten Sperrpotentiale derart geändert, dass der emittierende Bereich der Emissionsfläche räumlich bzw. seitlich in der Ebene der Emissionsfläche verschoben wird. Auf diese Weise kann ein Versatz des Elektronenstrahls bei gleicher oder annähernd gleicher Intensität erreicht werden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird durch eine Änderung der an den Sperrelektroden angelegten Sperrpotentiale die Größe des emittierenden Bereichs verändert. Dies führt zu einer Intensitätsänderung des Elektronenstrahls. Die Veränderung der Größe des emittierenden Bereiches kann auch mit seiner räumlichen Verschiebung kombiniert werden.
  • Das beschriebene Verfahren erlaubt durch verschiedene Kombinationsmöglichkeiten bezüglich der Beaufschlagung der Sperr elektroden mit Sperrpotential vielfältige Arten, den Fokuskopf zu betreiben. Durch Sperren aller Teilbereiche der Emissionsfläche wird ein vollständiges Sperren des Elektronenstrahls erreicht, wodurch die Erzeugung von Röntgenstrahlung vollständig unterbunden ist. Durch partielles Sperren wird ein Versatz des Elektronenstrahls – gegebenenfalls kombiniert mit einer Intensitätsveränderung – erreicht. Das Verfahren kann beispielsweise in den laufenden Betrieb eines Computertomographen integriert werden und so zu einer Auflösungssteigerung der rekonstruierten dreidimensionalen Repräsentation des untersuchten Objektes benutzt werden.
  • Vorteilhafterweise steht für den Betrieb des Fokuskopfes eine elektronische Steuereinheit zur Verfügung, die programmatisch durch Ausführung einer Anzahl vordefinierter Verfahrensschritte die einzelnen Sperrelektroden mit dem gewünschten Sperrelektrodenpotential beaufschlagt. Hierbei kann insbesondere der zeitliche Ablauf verschiedener Sperrpotentialmuster vorgegeben und bedarfsweise abrufbar sein. Optional kann die Steuereinheit auch eine zusätzliche interaktive Bedienung ermöglichen. Bei Einsatz in einem Computertomographen kann die Steuereinheit des Fokuskopfes mit den Steuereinheiten des Tomographen in geeigneter Weise gekoppelt und/oder synchronisiert werden.
  • Vorzugsweise wird mindestens ein Fokuskopf der genannten Art in einer Röntgenröhre eingesetzt.
  • Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, dass durch ein partielles Sperren der Emissionsfläche ein Versatz bzw. Sprung des Elektronenstrahls bei kurzer Distanz zwischen Kathode und Anode und damit kurzer Flugbahnlänge der Elektronen realisiert werden kann. Dabei ist die Flugbahnlänge nur durch die notwendigen Isolationsabstände zwischen Kathode und Anode begrenzt. Insbesondere sind keine magnetischen Felder erforderlich, welche nur bei einer relativ langen Flugbahn eine maßgebliche Ablenkung des Elektronenstrahls erzielen. Es können auch mehrere Emitter parallel verwendet werden, wo durch zur Erreichung eines vorgegebenen Gesamtelektronenstromes jeder Emitter nur einen gewissen Anteil liefern muss. Dadurch erhöhen sich die Lebensdauern der Emitter.
  • Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen jeweils in schematisierter Darstellung:
  • 1 einen Fokuskopf mit zwei Emittern mit jeweils drei Sperrelektrodenpaaren sowie Ablenkelektroden gemäß einer ersten Ausführungsform in einer Frontalansicht (Draufsicht),
  • 2 einen Fokuskopf mit einem Emitter mit jeweils drei Sperrelektrodenpaaren sowie Ablenkelektroden gemäß einer zweiten Ausführungsform in einer seitlich schrägen Ansicht,
  • 3 den Fokuskopf gemäß 2, wobei eine bestimmte Betriebskonfiguration durch Pfeile, die die Richtung der emittierten Elektronenstrahlen angeben, angedeutet ist,
  • 4 den Fokuskopf gemäß 2, mit einer alternativen Betriebskonfiguration, und
  • 5 einen Fokuskopf gemäß einer dritten Ausführungsform mit zwei Emittern mit jeweils drei Sperrelektrodenpaaren.
  • Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Der in 1 dargestellte Fokuskopf 1 ist mit zwei länglich ausgestalteten Emittern 2 und 2' ausgestattet und wird in einer Röntgenröhre als Kathode eingesetzt. Dabei werden die Emitter – je nach Ausgestaltung direkt oder indirekt – beheizt und emittieren als Konsequenz davon Elektronen. Die Elektro nen werden durch ein elektrisches Feld in Richtung der Anode (nicht dargestellt) beschleunigt und werden in der Anode gestoppt, wobei ein gewisser Anteil von ihnen Röntgenstrahlung erzeugt.
  • An den Längsseiten des Emitters 2 sind jeweils 3 Sperrelektroden 4, 6, 8 und 4', 6' und 8' angeordnet, wobei sich die Sperrelektroden 4 und 4', 6 und 6', sowie 8 und 8' jeweils gegenüberstehen und auf diese Weise Sperrelektrodenpaare bilden. Der Emitter 2 ist weiterhin an den Stirnseiten von Ablenkelektroden 10 und 10' umgeben. Der Fokuskopf 1 besitzt einen zweiten Emitter 2', welcher an den Stirnseiten von Ablenkelektroden 11 und 11' umgeben ist. Er ist von Sperrelektrodenpaaren 12 und 12', 14 und 14', sowie 16, 16' umgeben. Wird ein Paar von Sperrelektroden (2 und 2', 4 und 4', oder 6 und 6'), die den Emitter 2 umgeben, mit einem Sperrpotential beaufschlagt, so wird ein Teilbereich der Emissionsfläche des Emitters 2, der im Wesentlichen räumlich zwischen den beiden Sperrelektroden liegt, bezüglich Elektronenemission gesperrt. Es können auch zwei oder drei der den Emitter 2 umgebende Sperrelektrodenpaare gleichzeitig gesperrt werden. Werden alle drei Sperrelektrodenpaare 2 und 2', 4 und 4', sowie 6 und 6' gleichzeitig gesperrt, so wird im Wesentlichen der Elektronenstrahl ausgeschaltet. Durch den Betrieb der Ablenkelektroden 10 und 10' kann mit Hilfe eines elektrischen Feldes der Elektronenstrahl in seiner Richtung verändert werden. In der dargestellten Ausführungsform erfolgt die Richtungsänderung des Elektronenstrahls in Längsrichtung des Emitters 2 und kann in Kombination mit einer Sperrung von Teilbereichen des Emitters 2 erfolgen.
  • Der Emitter 2' kann völlig äquivalent zum Emitter 2 durch Beaufschlagung der Sperrelektrodenpaare 12 und 12', 14 und 14', sowie 16 und 16' mit einem Sperrpotential betrieben werden. Mit Hilfe der Ablenkelektroden 11 und 11` lässt sich der Elektronenstrahl, der von seiner Emissionsfläche ausgeht, in Längsrichtung ablenken. Der Fokuskopf erlaubt simultan das Ablenken und partielle oder vollständige Sperren beider Elektronenstrahlen.
  • Die Sperrelektroden können unabhängig voneinander mit einem Sperrpotential beaufschlagt werden. Auf diese Weise können auch Teilbereiche, die nur einer Sperrelektrode zugeordnet sind, gesperrt werden. Eine andere Möglichkeit des Betriebes des Fokuskopfes besteht darin, dass Sperrelektroden immer paarweise mit einem Sperrpotential beaufschlagt werden.
  • In der dargestellten Konfiguration kann der Fokuskopf mit einem einzelnen der Emitter 2 und 2' oder mit beiden Emittern 2 und 2' gleichzeitig betrieben werden. Bei gewünschter Strahlintensität muss bei zwei parallel betriebenen Emittern 2 und 2' jeder Strahl nur die Hälfte der Intensität haben. Auf diese Weise ist die Verbreiterung des Strahls aufgrund der Raumladung in jedem der beiden Strahlen kleiner gegenüber einem einzigen Strahl mit der Gesamtintensität der beiden Strahlen. Dadurch wird eine unerwünschte Vergrößerung des Brennfleckes vermieden. Die Sperrelektrodenpaare 2, 2', 12, 12', 4, 4' und 14, 14', sowie 6, 6' und 16, 16' können dabei simultan mit Sperrpotential beaufschlagt werden. Auf diese Weite wird der Elektronenstrahl in allen Emittern gleichzeitig versetzt.
  • Ein Fokuskopf 1 in einer zweiten Ausführungsform ist in 2 dargestellt und besitzt genau einen länglichen Emitter 2, der auf jeder Längsseite von drei Sperrelektroden 4, 6, 8 bzw. 4', 6', und 8' umgeben ist. An den Stirnseiten des Emitters sind Ablenkelektroden 10 und 10' angebracht.
  • Eine mögliche Ausführungsform des Verfahrens zum Betreiben des Fokuskopfes ist mit Hilfe der 3 und der 4 dargestellt. Zu einem gegebenem Zeitpunkt t, dargestellt in 3, sind nur die beiden Sperrelektroden 4 und 4' mit einem Sperrpotential beaufschlagt. Der räumlich zwischen den Sperrelektroden 4 und 4' liegende Teilbereich der Emitterfläche des Emitters 2 ist somit hinsichtlich Elektronenemission gesperrt. Die Teilbereiche zwischen den Sperrelektrodenpaaren 6 und 6' bzw. 8 und 8' sind nicht gesperrt, so dass von ihnen Elektronenemission stattfindet, welche in Emissionsrichtung 18 in Richtung der Anode (nicht eingezeichnet) stattfindet. Zu einem darauffolgenden Zeitpunkt t', dargestellt in 4, ist nur an die Sperrelektroden 8 und 8' ein Sperrpotential angelegt. Die zwischen den Sperrelektrodenpaaren 4, 4' und 6, 6' liegenden Teilbereiche emittieren Elektronen in Emissionsrichtung 18. Hierdurch wird ein seitlicher Versatz des Elektronenstrahls um im Wesentlichen ein Drittel der Länge des Emitters erreicht. Der Elektronenstrahl wird dabei von zwei Teilbereichen des Emitters emittiert.
  • Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens wird im Folgenden beschrieben: Zu einem Zeitpunkt t werden die Sperrelektroden 4, 4', 6 und 6' mit einem Sperrpotential beaufschlagt. Elektronenemission erfolgt in diesem Fall nur von dem Teilbereich, der räumlich zwischen den Sperrelektroden 8 und 8' liegt. Zu einem nachfolgenden Zeitpunkt t' werden die Sperrelektroden 6, 6', 8 und 8' mit einem Sperrpotential beaufschlagt, so dass der emittierende Teilbereich des Emitters zwischen den Sperrelektroden 4 und 4' liegt. Hierdurch wird ein Versatz des Elektronenstrahls um im Wesentlichen zwei Drittel der Länge des Emitters erreicht.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform eines Fokuskopfes 1 mit zwei Emittern 2 und 2' und jeweils drei sie umgebenden Sperrelektrodenpaaren zeigt 5. Die beiden Emitter 2 und 2' sind leicht gegeneinander geneigt angeordnet und im Wesentlichen auf ein gemeinsames Emissionsziel, den Brennfleck auf der Anode, ausgerichtet. In einer solchen Ausgestaltung lässt sich ein Versatz des Elektronenstrahls erreichen, der größer ist als der Versatz, der durch nur einen derart ausgestalteten Emitter erreicht werden kann. Dazu werden zu einem Zeitpunkt t alle Sperrelektroden außer den Sperrelektroden 8 und 8' mit einem Sperrpotential beaufschlagt. Der einzige emittierende Teilbereich des Emitters 2 liegt somit räumlich zwischen den Sperrelektroden 8 und 8'. Alle Teilbereiche der Emissionsfläche des Emitters 2' sind bezüglich E lektronenemission gesperrt. Zu einem nachfolgenden Zeitpunkt t' werden alle Sperrelektroden mit einem Sperrpotential beaufschlagt außer den Sperrelektroden 12 und 12', zwischen denen der einzige emittierende Teilbereich des Emitters 2' liegt. Der hierbei erzielte Versatz des Elektronenstrahls ist die räumliche Distanz der Teilbereiche, die räumlich zwischen dem Sperrelektrodenpaar 8, 8' und dem Sperrelektrodenpaar 12, 12' liegt. Auf ähnliche Weise können auch andere Teilbereiche der beiden Emitter 2 und 2' zeitweilig gesperrt werden.
  • Ein Fokuskopf 1 kann auch mit mehr als zwei Emittern ausgestattet sein, wodurch sich zusätzliche Möglichkeiten und Erweiterungen der hier beschriebenen Betriebsweisen ergeben.

Claims (12)

  1. Fokuskopf (1) einer Röntgenröhre mit wenigstens einem eine Emissionsfläche aufweisenden Emitter (2), wobei der oder jeder Emitter (2, 2') von einer Mehrzahl von Sperrelektroden (4, 4', 6, 6', 8, 8', 12, 12', 14, 14', 16, 16') umgeben ist, die unabhängig voneinander mit einem Sperrpotential beaufschlagbar sind, so dass sich im Betriebszustand ein oder mehrere Teilbereiche der jeweiligen Emissionsfläche hinsichtlich einer Elektronenemission gezielt sperren lassen.
  2. Fokuskopf (1) nach Anspruch 1, wobei der jeweilige Emitter (2) eine längliche Form besitzt, und wobei die Sperrelektroden (4, 4', 6, 6', 8, 8') derart an den Längsseiten der Emissionsfläche angeordnet sind, dass die sperrbaren Teilbereiche der Emissionsfläche in Längsrichtung des Emitters (2) gesehen hintereinander liegen.
  3. Fokuskopf (1) nach Anspruch 2, wobei jedem sperrbaren Teilbereich ein Sperrelektrodenpaar (4, 4') mit zwei auf sich gegenüberliegenden Seiten des Emitters (2) befindlichen Sperrelektroden (4, 4') zugeordnet ist.
  4. Fokuskopf (1) nach Anspruch 3 mit drei Sperrelektrodenpaaren (4, 4', 6, 6', 8, 8') je Emitter (2).
  5. Fokuskopf (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei an den zwei Stirnseiten des jeweiligen Emitters (2) zusätzliche Ablenkelektroden (10, 10') angebracht sind.
  6. Fokuskopf (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Fokuskopf (1) zwei Emitter (2, 2') besitzt, die im Wesentlichen auf einen gemeinsamen Fokus ausgerichtet sind.
  7. Fokuskopf (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei wenigstens einer der Emitter (2) als Flachemitter ausgestaltet ist.
  8. Fokuskopf (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei wenigstens einer der Emitter (2) als Wendelemitter ausgestaltet ist.
  9. Verfahren zum Betreiben eines Fokuskopfes (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei wenigstens eine Sperrelektrode (4, 4', 6, 6', 8, 8') zeitweilig mit einem Sperrpotential beaufschlagt wird, wodurch ein oder mehrere Teilbereiche der Emissionsfläche hinsichtlich einer Elektronenemission gesperrt werden.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei durch eine Änderung der an die Sperrelektroden (4, 4', 6, 6', 8, 8') angelegten Sperrpotentiale der emittierende Bereich der Emissionsfläche räumlich verschoben wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei durch eine Änderung der Sperrpotentiale der emittierende Bereich der Emissionsfläche in seiner Größe verändert wird.
  12. Röntgenröhre mit wenigstens einem Fokuskopf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012211281B3 (de) * 2012-06-29 2013-12-24 Siemens Aktiengesellschaft Kathode
DE102014223028A1 (de) * 2014-11-12 2016-05-12 Siemens Aktiengesellschaft Kathode
DE102016200698A1 (de) * 2016-01-20 2017-07-20 Siemens Healthcare Gmbh Kathode

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4266133A (en) * 1979-11-08 1981-05-05 Siemens Corporation Multiple focus X-ray generator
DE3001141A1 (de) * 1980-01-14 1981-07-16 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Kathodenanordnung fuer eine roentgenroehre
DE4100297A1 (de) * 1991-01-08 1992-07-09 Philips Patentverwaltung Roentgenroehre

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4266133A (en) * 1979-11-08 1981-05-05 Siemens Corporation Multiple focus X-ray generator
DE3001141A1 (de) * 1980-01-14 1981-07-16 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Kathodenanordnung fuer eine roentgenroehre
DE4100297A1 (de) * 1991-01-08 1992-07-09 Philips Patentverwaltung Roentgenroehre

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012211281B3 (de) * 2012-06-29 2013-12-24 Siemens Aktiengesellschaft Kathode
DE102014223028A1 (de) * 2014-11-12 2016-05-12 Siemens Aktiengesellschaft Kathode
DE102016200698A1 (de) * 2016-01-20 2017-07-20 Siemens Healthcare Gmbh Kathode
DE102016200698B4 (de) 2016-01-20 2023-11-16 Siemens Healthcare Gmbh Kathode

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