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Die Erfindung betrifft ein Röntgengerät umfassend eine Multi-Fokus-Röntgenröhre mit mehreren in einem Array angeordneten Elektronenquellen, wobei jede Elektronenquelle eine Kathode umfasst und wobei eine Versorgungseinheit zur Versorgung der Kathoden vorgesehen ist.
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Ein Röntgengerät mit einer Multi-Fokus-Röntgenröhre, auch Multi-Kathoden-Röntgenröhre genannt, dient beispielsweise in einem bildgebenden medizintechnischen Gerät, wie einem Röntgentomographen, zur räumlichen Abtastung eines Untersuchungsobjektes. Im Falle der Nutzung einer Mono-Fokus-Röntgenröhre oder Ein-Kathoden-Röntgenröhre wird die räumliche Abtastung stattdessen durch eine mechanische Verschiebung der Röntgenröhre realisiert.
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Aus der auf die Anmelderin zurückgehenden Offenlegungsschrift
DE 10 2009 017 649 A1 ist eine derartige Multi-Fokus-Röntgenröhre bekannt, wobei mehrere Feld-Emitter-Kathoden, genauer CNT-Kathoden (CNT: carbon nano tube), zur Erzeugung mehrerer Elektronenstrahlen eingesetzt werden. Die Elektronenstrahlen treffen jeweils als Emissionsstrom an verschiedenen Punkten auf eine gemeinsame Anode und generieren dort nach bekanntem Prinzip Röntgenstrahlung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Röntgengerät mit einer Multi-Fokus-Röntgenröhre anzugeben.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die rückbezogenen Ansprüche beinhalten teilweise vorteilhafte und teilweise für sich selbst erfinderische Weiterbildungen dieser Erfindung.
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Das Röntgengerät umfasst eine Multi-Fokus-Röntgenröhre mit mehreren in einem Array angeordneten Elektronenquellen zur Erzeugung von Elektronenstrahlen, die jeweils als Emissionsstrom an verschiedenen Punkten oder genauer in verschiedenen Bereichen auf eine Anode treffen und dort nach bekanntem Prinzip Röntgenstrahlung generieren. Jede Elektronenquelle umfasst dabei eine Kathode und zur Versorgung der Kathoden ist eine Versorgungseinheit vorgesehen, wobei die Kathoden galvanisch von der Versorgungseinheit getrennt sind. Dabei wird der besondere Vorteil einer sogenannten selbstsperrenden Kathode erreicht.
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Bei einer galvanischen Trennung ist der Ladungsträgeraustausch zwischen zwei leitfähigen Körpern, im vorliegenden Fall also zwischen den Kathoden und der Versorgungseinheit, mit Hilfe einer Barriere, meist ein räumlicher Abstand zwischen den zwei leitfähigen Körpern, unterbunden. Bei „abgeschalteter“ Kathode, wenn also kein aus der Kathode austretender Elektrodenstrom gewünscht ist, können jedoch – aufgrund einer weiterhin bestehenden Potentialdifferenz zwischen einer der Kathoden und beispielsweise einer Anode – Elektronen unerwünscht aus dieser Kathode austreten. Die Kathode lädt sich aufgrund des Elektronenmangels positiv auf, da wegen der galvanischen Trennung zwischen der Versorgung und der Kathode der Elektronenmangel von der Versorgung nicht ausgeglichen wird. Sobald die Potentialdifferenz nicht mehr ausreicht, um Elektronen aus der Kathode herauszulösen und hin zur Anode zu ziehen, oder sich ein ausreichendes Sperrfeld zwischen der Kathode und einer zwischen der Kathode und der Anode positionierten Gate-Elektrode eingestellt hat, bricht der zwischen der Kathode und der Anode fließende Elektronenstrom ab. In Anlehnung an den Sprachgebrauch bei Röhrendioden und Röhrentransistoren spricht man bei abbrechendem Elektronenstrom davon, dass die Kathode sperrt. Dementsprechend sind die Kathoden aufgrund der vorgesehenen galvanischen Trennung als sogenannte selbstsperrende Kathoden ausgeführt. Hierdurch wird die Elektronenstrahl-Erzeugung eigensicher, wodurch sich das Risiko einer ungewollt ausgelösten Röntgenstrahlung erheblich reduziert. Darüber hinaus weisen diese ein besonders günstiges Regelungsverhalten auf und eignen sich daher gut zum Einsatz in einer Multi-Fokus-Röntgenröhre.
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Die Elektronenquellen der Multi-Fokus-Röntgenröhre sind vorzugsweise als thermisch unterstützte Elektronenquellen und insbesondere als thermische Emitter ausgeführt. Entsprechende thermische Emitter zeichnen sich durch eine hohe Lebenserwartung und durch hohe erzielbare Emissionsströme aus. Darüber hinaus wird für einen thermischen Emitter prinzipbedingt eine im Vergleich zu einem Feldemitter niedrigere Steuerspannung benötigt, was zu deutlichen Kostenvorteilen bei der Auslegung geeigneter Steuerungs- und Versorgungselektronik führt. Für einen typischen CNT-Emitter ist beispielsweise eine Steuerspannung, also eine Potentialdifferenz zwischen Kathode und Gate-Elektrode, von bis zu 3kV nötig, um einen Emissionsstrom von 100mA zu generieren, während bei einem typischen thermischen Emitter für denselben Emissionsstrom je nach Heizleistung bereits 10V bis einige 100V genügen.
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Bevorzugt wird weiter eine Ausführung, bei der als thermische Emitter Dispenserkathoden zum Einsatz kommen. Bei einer Dispenserkathode diffundiert ein Elektronenquellmaterial, zum Beispiel Barium, aus einem Vorratsraum durch einen porösen Sinterkörper, meist aus Wolfram oder Molybdän, an die Oberfläche und bildet dort einen aktiven dünnen Film, aus dem Elektronen mit verhältnismäßig geringem Energieaufwand extrahiert werden können. Dementsprechend liegt die Arbeitstemperatur einer Dispenserkathode, diese liegt typischerweise bei etwa 1000°C, unterhalb der Arbeitstemperatur eines einfachen metallischen thermischen Emitters, wodurch die aufzubringende Heizleistung einer Dispenserkathode geringer ausfällt und typischerweise bei etwa 2 bis 10 W liegt. Für die Dispenserkathode sind einige weitere Bezeichnungen gebräuchlich, wie zum Beispiel Vorratskathode, Impregnated-Kathode, L-Kathode, B-Kathode, S-Kathode, M-Kathode oder Metall-Kapillar-Kathode, wobei einige Bezeichnungen für ein bestimmtes Elektronenquellmaterial stehen.
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Je nach Verwendungszweck ist es außerdem von Vorteil, wenn die Elektronenquellen linienförmig, bogenförmig oder matrixartig angeordnet und insbesondere einheitlich beabstandet sind. Ein derartiger Aufbau eignet sich beispielsweise um ein Untersuchungsobjekt mit Röntgenstrahlung rasterartig abzutasten, ohne dabei die Röntgenstrahlungsquelle gegen das Untersuchungsobjekt bewegen zu müssen. Besonders günstig sind beispielsweise Abstände von einigen mm bis einigen cm und insbesondere Abstände im Bereich 2mm bis 5cm zwischen den Elektronenquellen. Alternative Ausführungen mit variierenden Abständen zwischen den Elektronenquellen sind jedoch ebenfalls zweckmäßig.
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Günstig ist zudem eine Ausführung, bei der jede Kathode separat ansteuerbar ist. Gemäß einer bevorzugten Steuerungs-Variante wird mit Hilfe des steuerbaren Potentials an der Kathode der Emissionsstrom, also die Stärke oder Intensität des Elektronenstrahls, variiert.
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Darüber hinaus ist es von Vorteil, wenn jede Kathode im Betriebszustand gegenüber einem Bezugspotential, zum Beispiel einem Massepotential, eine positive Potentialdifferenz aufweist. Das Massepotential ist dabei vorzugsweise durch eine gemeinsame Masse für alle Teile des Röntgengerätes gegeben.
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Von Vorteil ist es außerdem, wenn zur thermischen Unterstützung für eine jede Elektronenquelle ein von einer Versorgungseinheit versorgtes Heizelement vorgesehen ist, wobei die Heizelemente und die Versorgungseinheit galvanisch voneinander getrennt sind. Zweckmäßig ist zudem eine Ausführung, bei der jedes Heizelement separat ansteuerbar ist. Hierdurch lassen sich zum Beispiel Fertigungstoleranzen ausgleichen.
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Einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung entsprechend ist für die Elektronenquellen eine gemeinsame Kathodengrundplatte als Träger vorgesehen, wobei diese Aufnahmen aufweist, in die jeweils eine vorgefertigte Elektronenquellen-Baueinheit eingesetzt ist. Hierdurch ist auf sehr einfache Weise eine feste Anordnung der Elektronenquellen relativ zueinander und damit ein Multi-Elektronenquellen-Array realisiert.
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Des Weiteren ist es von Vorteil, jeder Elektronenquelle eine eigene und somit separat ansteuerbare Gate-Elektrode zuzuordnen und diese vorzugsweise an der Kathodengrundplatte elektrisch isoliert zu befestigen. Dadurch ist es beispielsweise möglich, die Elektronenquellen zeitlich versetzt zueinander zur Generierung von Röntgenstrahlung zu nutzen. Zur Isolierung oder zusätzlichen Isolierung der Gate-Elektroden untereinander und/oder gegen die Kathodengrundplatte werden zudem bei einigen Ausführungsvarianten eine oder mehrere Isolierleisten zum Beispiel aus Keramik eingesetzt.
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In alternativer Ausgestaltung ist für die Elektronenquellen eine gemeinsame Gate-Elektrode vorgesehen, die an der Kathodengrundplatte fixiert und insbesondere als Lochblech oder Gitter ausgeführt ist. Auf diese Weise lässt sich zum Beispiel die Anzahl der benötigten Bauteile und somit der Fertigungsaufwand verringern.
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Einer weiteren vorteilhaften Gerätevariante entsprechend ist eine jede Elektronenquelle als Modul ausgeführt und mehrere Module sind zur Ausbildung des Arrays aneinander befestigt. Dabei ist vorzugsweise jedes Modul mit Kupplungen versehen, mit deren Hilfe eine mechanische Verbindung zwischen mehreren Modulen herstellbar ist. Dadurch lassen sich nach dem Baukastenprinzip beliebig viele Module im Rahmen der Montage aneinanderreihen und aneinander fixieren.
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Unabhängig davon, ob eine gemeinsame Kathodengrundplatte vorgesehen ist oder ob die Elektronenquellen als Module ausgeführt sind, ist es zweckmäßig, wenn das Array eine Montagebaueinheit bildet. Jene Montagebaueinheit umfasst vorzugsweise die Elektronenquellen, sofern vorgesehen die Kathodengrundplatte, alle vorgesehenen Gate-Elektroden sowie die Kontaktanschlüsse für die Elektronenquellen und die vorgesehenen Gate-Elektroden. Die Montagebaueinheit wird vorzugsweise in einem separaten Montageprozessschritt hergestellt und in einem späteren Montageprozessschritt relativ zu den übrigen Bauelementen, wie beispielsweise der Anode, positioniert und fixiert. Ziel dieser Vorgehensweise ist die Verringerung des Fertigungsaufwandes. Hierfür werden zunächst die kleinsten Bauelemente zu größeren Einheiten und im späteren Verlauf die größeren Einheiten zum vollständigen Gerät zusammengesetzt.
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Die spezielle mechanische Ausgestaltung des Röntgengerätes wie sie insbesondere in den Ansprüchen 6 bis 12 zum Ausdruck kommt ist auch unabhängig von der speziellen Ausgestaltung mit der galvanischen Trennung möglich. Die spezielle mechanische Ausgestaltung wird als eigenständig erfinderisch angesehen. Die Einreichung von Teilanmeldungen hierauf bleibt vorbehalten.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst das Röntgengerät zudem eine Steuerungseinheit zur Steuerung und Versorgung insbesondere der Elektronenquellen, wobei vorzugsweise eine jede Elektronenquelle individuell von der Steuerungseinheit ansteuerbar ist. Mit einer entsprechenden individuellen Ansteuerbarkeit lassen sich sehr unterschiedliche Betriebsmodi für das Röntgengerät realisieren, so dass dieses sehr flexibel einsetzbar ist.
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Darüber hinaus ist es vorteilhaft, das Röntgengerät derart zu gestalten, dass im Betriebszustand für ein Heizelement und für eine Kathode einer jeden Elektronenquelle ein gemeinsames Potential, nachfolgend Kathodenpotential genannt, vorgegeben ist, wobei das Potential über dem Heizelement zur Regulierung der Heizelementtemperatur mittels einer Wechselspannung variiert wird. Dabei ändert sich das Potential über dem Heizelement im Wesentlichen periodisch, so dass im Zeitmittel das Potential über dem Heizelement weiter dem Kathodenpotential entspricht. Das mittels Gleichspannung generierte Kathodenpotential wird also am Heizelement von einem durch Wechselspannung hervorgerufenen Potential überlagert, wobei die Amplitude der Wechselspannung vorzugsweise kleiner 70V ist. Auf diese Weise wird die effektive Potentialdifferenz zwischen der Kathode und dem Heizelement gering gehalten, wodurch Überschläge zwischen beiden Elementen vermieden werden.
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So ist zum Beispiel bei einer Potentialdifferenz zwischen der Gate-Elektrode und dem Massepotential von ca. 400V–500V als Potentialdifferenz zwischen der Kathode und dem Massepotential sowie, bei nicht angelegter Heizspannung, zwischen dem Heizelement und dem Massepotential ein Wert von etwa 500V vorgesehen und für die Amplitude der Heizspannung ein Wert von 10V. Zur Steuerung der Elektronenemission und damit zur Steuerung des Elektronenstrahls wird dann das Kathodenpotential, also das Potential der Kathode und zeitlich gemittelte Potential über dem Heizelement, in Richtung Massepotential gezogen, um so die gewünschte Potentialdifferenz zwischen der Gate-Elektrode und der Kathode einzustellen.
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Dabei ist es insbesondere vorgesehen, das Kathodenpotential sowohl für das Heizelement als auch für die Kathode über einen gemeinsamen elektrischen Kontakt vorzugeben. Dieser ist vorzugsweise innerhalb der Röhre platziert, so dass hierdurch im Vergleich zu einer Ausführung mit einem separaten elektrischen Kontakt für jedes Element auf die Durchführung eines elektrischen Leiters durch die Wandung der Röhre verzichtet werden kann, was den Fertigungsaufwand wesentlich reduziert.
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Bei der Verwendung von Dispenserkathoden als Elektronenquellen ergibt sich das Problem der Abdampfung des Elektronenquellmaterials aus dem Vorratsraum, also zum Beispiel von Barium bzw. Bariumoxid, während des Betriebs. Dieses Material schlägt sich in der Folge unter anderem auf den Gate-Elektroden nieder. Dadurch ergibt sich in Abhängigkeit der Temperatur das Problem der ungewollten Elektronenemission aus dem niedergeschlagenen Material heraus. Liegt eine in der Röntgenröhre angeordnete Anode auf einem für den Betrieb der Röntgenröhre typischen Potential, dann verursacht diese Elektronenemission sogenannte Dunkelströme, was zu einer Beeinträchtigung der gewünschten Funktion der Multi-Fokus-Röntgenröhre führt. Daher ist es von Vorteil, zur Unterdrückung solcher Dunkelströme zumindest die Gate-Elektroden aus einem Material zu fertigen oder mit einem Material zu beschichten, welches eine Anlagerung des Elektronenquellmaterials aus dem Vorratsraum, also des Vorratsmaterials, an den Gate-Elektroden unterbindet oder wenigstens erschwert. Dazu eignen sich u.a. Gold, Platin, Titan, Graphit, Molybdän- oder Wolframcarbid. Zusätzlich ist es zweckmäßig weitere Bauteile, beispielweise Fokussierelektroden, aus diesem Material zu fertigen oder mit diesem Material zu beschichten.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
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1 in einer Schnittdarstellung eine Montagebaueinheit mit mehreren in einem Array angeordneten thermischen Emittern, mit einer Kathodengrundplatte und mit einer Gate-Elektrode,
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2 in einer Draufsicht die Gate-Elektrode,
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3 in einer Schnittdarstellung eine Elektronenquelle in Modulausführung,
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4 in einer Schnittdarstellung eine Elektronenquellen-Baueinheit eingesetzt in der Kathodengrundplatte,
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5 in einer Schnittdarstellung eine Montagebaueinheit mit mehreren in einem Array angeordneten thermischen Emittern, mit einer Kathodengrundplatte sowie mit mehreren Gate-Elektroden und
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6 in einer Blockschaltbilddarstellung ein Röntgengerät.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Im Kontext dieser Erfindung wird der Begriff Röntgengerät 2 sowohl für eine Röntgenröhre 4 als auch für eine Funktionseinheit mit einer Röntgenröhre 4 und weiteren Bauteilen, wie zum Beispiel einer Steuerungseinheit 6, verwendet. Im Ausführungsbeispiel umfasst das Röntgengerät 2 jedoch in jedem Fall mehrere in einem Array 8 angeordnete thermische Emitter 10 als Elektronenquellen.
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Ein entsprechendes Array 8 ist in 1 in einer schematischen Schnittdarstellung zu sehen. Das Array 8 bildet hierbei eine Montagebaueinheit aus acht in einer Reihe angeordneten thermischen Emittern 10, die in einheitlichem Abstand zueinander von einer Kathodengrundplatte 12 gehalten sind, und einer an jener Kathodengrundplatte 12 isoliert montierten Gate-Elektrode 14, in welche acht geometrische Öffnungen als Blenden 16 eingearbeitet sind.
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Entsprechend einer alternativen Ausgestaltung ist einer jeden Elektronenquelle eine eigene, gegen die übrigen Gate-Elektroden 14 elektrisch isolierte, Gate-Elektrode 14 zugeordnet. Ein zweckmäßiges Ausführungsbeispiel ist in 5 schematisch dargestellt. Die einzelnen Gate-Elektroden 14 sind hierbei jeweils mit Hilfe zweier in Richtung der Bildebenen-Normalen zueinander versetzter Schraubverbindungen an der Kathodengrundplatte 12 befestigt. Zur zusätzlichen Isolierung der Gate-Elektroden 14 gegen die Kathodengrundplatte 12 wird zwischen den einzelnen Gate-Elektroden 14 und der Kathodengrundplatte 12 eine Keramikleiste 50 platziert, die mit der Kathodengrundplatte 12 verschraubt wird. Die Gate-Elektroden 14 liegen dabei in der Keramikleiste 50 ein und sind dementsprechend versenkt angeordnet. Die Keramikleiste 50 ist je nach Anwendungsfall entweder einstückig ausgebildet oder aus mehreren Keramikleisten zusammengesetzt. Die für die Schraubverbindungen verwendeten metallischen Schrauben 18 werden mit Hilfe von Keramikunterlegscheiben 20 elektrisch von den Gate-Elektroden 14 getrennt.
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Zu Gunsten eines hohen Gleichteile-Anteils sind zur Befestigung der im Ausführungsbeispiel aus 5 eingesetzten Kathoden-Bauteil-Einheiten 22 ebenfalls Schraubverbindungen vorgesehen mit identischen Schrauben 18 und identischen Keramik-Unterlegscheiben 20. In 4 wird eben diese Befestigungslösung in einer schematischen Schnittdarstellung im Montageendzustand gezeigt, wobei die Schnittrichtung senkrecht zur Schnittrichtung aus 5 verläuft.
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Eine jede Kathoden-Bauteil-Einheit 22 umfasst dabei ein Metallröhrchen 24, an dessen unterem und im Montageendzustand der Blende 16 zugewandtem Ende ein poröses Wolfram-Pellet mit eingebettetem Barium-Vorrat als Kathode 26 befestigt ist. Zur indirekten Heizung der Kathode 26 ist innerhalb des Metallröhrchens 24 ein Heizelement, zum Beispiel ein Heizdraht aus Wolfram, positioniert, welches über zwei elektrische Anschlüsse 28 mit elektrischer Energie versorgt wird. Einer dieser Anschlüsse 28 ist dabei in nicht näher dargestellter Weise zum Beispiel über ein Potentialpin mit dem Wolfram-Pellet elektrisch leitend verbunden, so dass hierdurch für die Kathode 26 und den entsprechenden Anschluss ein gemeinsames Kathodenpotential als Bezugspotential vorgebbar ist. Die so realisierte Heizvorrichtung ist mitsamt der Kathode 26 an einem Keramikträger 30 fixiert, welcher im Rahmen der Montage in eine Aufnahme 32 in der Kathodengrundplatte 12 eingesetzt und dort mittels Schrauben 18 und Muttern 34 festgeklemmt wird. Dabei werden die vorzugsweise exzentrisch angeordneten elektrischen Anschlüsse 28 zweier in einem Array 8 benachbarter Kathoden-Bauteil-Einheiten 22 vorzugsweise um 180° gegeneinander verdreht angeordnet.
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Alternativ zur Ausbildung des Arrays 8 mit Hilfe einer Kathodengrundplatte 12 ist es vorgesehen, ein entsprechendes Array 8 durch ein Aneinanderreihen und ein aneinander Fixieren mehrerer Module 36 zu realisieren. Ein derartiges Modul 36 umfasst dabei eine Kathode 26 mit Heizvorrichtung, eine oder mehrere Gate-Elektrode 14 sowie elektrische Anschlüsse für die Kathode 26, die Gate-Elektroden 14 sowie die Heizvorrichtung.
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Entsprechend einer sehr zweckdienlichen Ausführungsvariante umfasst ein Röntgengerät 2 sowohl eine Röntgenröhre 4 als auch eine Steuerungseinheit 6. Eine derartige Variante ist in 6 nach Art eines Blockschaltbildes gezeigt. Die Röntgenröhre 4 wird dabei gebildet durch eine Anordnung aus vier indirekt geheizten Kathoden 26, einer gemeinsamen Gate-Elektrode 14 sowie einer gemeinsamen Anode 38, welche in einer evakuierten Röhre 40 positioniert ist. Für die einzelnen Elemente der Anordnung sind elektrische Kontakte vorgesehen, die aus der evakuierten Röhre 40 herausgeführt und mit Versorgungseinheiten 42, 46, 48 und/oder der Steuerungseinheit 6 verbunden sind.
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Mit Hilfe der Steuerungseinheit
6 erfolgt die Steuerung und/oder die Versorgung der Elemente der Anordnung sowie der Versorgungseinheiten
42,
46,
48. Hierbei sind je nach Anwendungsfall oder Betriebsmodus verschiedene Regelungs- oder Steuerungsverfahren vorgesehen, die in den auf die Anmelderin zurückgehenden und teilweise noch unveröffentlichten Schriften
DE 10 2009 017 649 A1 (ein Regelungsverfahren basierend auf dem Konzept der Spannungsregelung),
DE 10 2009 036 940 A1 (ein Regelungsverfahren basierend auf dem Konzept der Kathodenstromregelung),
DE 10 2010 043 561 (ein Regelungsverfahren basierend auf dem Konzept der Gatestromregelung) und
DE 10 2010 043 540 (ein Regelungsverfahren basierend auf dem Konzept der Anodenstromregelung) ausführlich beschrieben sind. Auf den gesamten Offenbarungsgehalt dieser Schriften wird daher ausdrücklich Bezug genommen.
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Im Ausführungsbeispiel, dargestellt in 6, ist für die indirekte Heizung der Kathoden 26 eine Serienschaltung vorgesehen mit einem Heizstrom von etwa 200mA bis 1,3A. Aufgrund der Toleranzen der Kathoden hat sich eine individuell geregelte Heizung für jede Kathoden 26 als ebenfalls sehr vorteilhaft herausgestellt, weswegen eine entsprechende Ausführung als Alternative vorgesehen ist. Als Heizelement dient hierbei eine Glühwendel 44, die zusammen mit der Kathode 26 auf einem gemeinsamen Kathodenpotential mit einer Potentialdifferenz von etwa 500V gegen ein gemeinsames Massepotential gehalten wird. Die Kathode 26 und die Glühwendel 44 sind dabei mit Hilfe eines Trenntransformators 52 galvanisch von der Versorgungseinheit 42 getrennt. Die Vorgabe des Kathodenpotentials zur Steuerung des Emissionsstroms erfolgt durch die Steuerungseinheit 6. Zur Regulierung der Temperatur der Kathode 26 wird in jede Glühwendel 44 eine von der Versorgungseinheit 42 generierte Wechselspannung mit einer Amplitude von etwa 10V induktiv übertragen.
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Für den Abstand zwischen den Kathoden 26 und der Gate-Elektrode 14 erweist sich ein Wert zwischen 0μm und 500μm als besonders vorteilhaft, so dass als Folge eine Gate-Kathoden-Steuerspannung, dies entspricht der Potentialdifferenz zwischen der Gate-Elektrode 14 und der Kathode 26, von einigen 10V bis einigen 100V in Abhängigkeit des Emissionsstroms vorgesehen ist. Als Sperrspannung zur Abschaltung des Elektronenstrahls wird bei dieser Anordnung ein Wert für die Gate-Kathoden-Steuerspannung von einigen –10V eingestellt.
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Je nach Anwendungsfall werden die Elektronenquellen einzeln und somit zeitlich versetzt zueinander zur Generierung von Röntgenpulsen mit einer Pulsbreite von einigen 10μs bis einigen 100ms genutzt, wobei zur Gewährleistung eines möglichst schnell abklingenden Pulses bei Pulsende eine Rückführung des Kathodenpotential auf Gate-potential mittels Kurzschluss vorgenommen oder für die Gate-Kathoden-Steuerspannung kurzzeitig auch ein negativer Wert, zum Beispiel –50V, vorgegeben wird. Alternativ dazu ist jedoch auch ein Betriebsmodus vorgesehen, bei dem stets mehrere Elektronenquellen gleichzeitig aktiv sind und dementsprechend Röntgenstrahlung generieren.
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Zur Manipulation der Querschnitte der mit Hilfe der Elektronenquellen erzeugten Elektronenstrahlen ist es entsprechend einer Weiterentwicklung des Aufbaus der Röntgenröhre 4 vorgesehen, zwischen der Gate-Elektrode 14 und der Anode 38 entweder eine oder mehrere Fokussier-Elektroden für alle Elektronenstrahlen oder aber je eine oder mehrere Fokussier-Elektroden pro Elektronenstrahl zu positionieren.
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Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009017649 A1 [0003, 0040]
- DE 102009036940 A1 [0040]
- DE 102010043561 [0040]
- DE 102010043540 [0040]
