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Die Erfindung betrifft einen Röntgenstrahler und ein Verfahren zur Herstellung eines Röntgenstrahlers.
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Röntgenstrahler bestehen aus einer Röntgenröhre und einem die Röntgenröhre umgebendes Gehäuse. Die Röntgenröhre selbst beinhaltet ebenfalls ein Gehäuse, das in der Regel als Vakuumgehäuse ausgebildet ist. Beide Arten von Gehäusen umfassen typischerweise ein weichmagnetisches Material.
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Röntgenstrahler und insbesondere Röntgenröhren werden in einer Vielzahl von medizinischen Geräten verwendet, dazu zählen beispielsweise Radiographieanlagen, Angiographieanlagen mit einem oder mehreren C-Armen sowie Computertomographen.
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Die Druckschrift
DE 19901482 B4 gibt eine Mehrfachuntersuchungsanordnung mit einer Vielzahl von bildgebenden Systemen an, die in einem Raum derart angeordnet sind, dass ein auf einem verfahrbaren Patientenlagerungstisch liegender Patient ohne Umbettung in jedem der bildgebenden Systeme untersucht werden kann, wobei neben einer Magnetresonanzanlage mit aktiv geschirmten Magneten eine Röntgenangiographieanlage mit einem weichmagnetischen Mantel im Bereich der bildgebenden Teile zur Abschirmung des statischen Streufeldes der Magnetresonanzanlage vorgesehen ist, und die Massen des weichmagnetischen Mantels an der Röntgenangiographieanlage symmetrisch zu deren Drehachse verteilt angeordnet sind.
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Röntgenröhren sind empfindlich für magnetische Felder, weil die in der Röntgenröhre freigesetzten Elektronen elektrisch geladen sind und durch Magnetfelder von ihrer Bahn abgelenkt werden können. Schwankende Magnetfelder, welche durch Schwankungen der Magnetfelder selbst oder durch Bewegung der Röntgenröhre durch statische oder dynamische inhomogene Felder hindurch bewirkt werden, führen zu einer Bewegung des Fokuspunktes der Röntgenröhre. Die Bewegung des Fokuspunktes führt zu einer Verschlechterung der Auflösung des Röntgensystems.
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Zudem können auch vom Röntgenstrahler ausgehende Magnetfelder, zum Beispiel das Magnetfeld des Anodenantriebs, Störungen in umgebenden Objekten, zum Beispiel EKG-Kabeln, hervorrufen.
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Bei gängigen weichmagnetischen, nahezu einkristallinen Gehäusen ist eine Festlegung der Richtung von magnetischen Flusslinien durch Gehäusewände nicht möglich.
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Es ist Aufgabe der Erfindung einen Röntgenstrahler, ein medizinisches Gerät und ein Verfahren zur Herstellung eines Röntgenstrahlers anzugeben, welche eine Verringerung des Einflusses von, beispielsweise schwankenden, Magnetfeldern auf die Röntgenröhre oder/und umgebende Objekte ermöglichen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Röntgenstrahler nach Anspruch 1, ein medizinisches Gerät nach Anspruch 10 und ein Verfahren zur Herstellung eines Röntgenstrahlers nach Anspruch 11.
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Die Erfindung betrifft einen Röntgenstrahler, welcher ein Gehäuse aufweist, wobei das Gehäuse ein diamagnetisches oder paramagnetisches Gehäusematerial und ferner eine Mehrzahl von ferromagnetischen Partikeln aufweist und wobei die ferromagnetischen Partikel im Wesentlichen entlang geschlossener Bahnen ausgerichtet sind.
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Das Gehäuse kann beispielsweise als Vakuumgehäuse der Röntgenröhre, als Strahlergehäuse, als Gehäuse für den Tellermotor oder als Gehäuse weitere Komponenten oder Teilbereiche des Röntgenstrahlers ausgebildet sein.
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Das Gehäuse kann einteilig, mehrteilig, kugelförmig, zylindrisch oder auch in beliebig anderen, auch komplexeren, Formen ausgebildet sein. Das Gehäuse kann beispielsweise Anschlüsse, Aussparungen, Öffnungen, Vertiefungen oder Erhöhungen, zum Beispiel Kühlrippen, aufweisen.
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Als Gehäusematerial können beispielsweise Gläser oder Thermoplaste verwendet werden. Die Verwendung eines diamagnetischen oder paramagnetischen Gehäusematerials hat den Vorteil, dass sie hinsichtlich der magnetischen Eigenschaften einen großen Unterschied zu ferromagnetischen Materialien aufweisen. Es können bevorzugt paramagnetische Gehäusematerialen verwendet werden.
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Die ferromagnetischen Partikel können Elemente aufweisen, die ferromagnetische Gitter ausbilden, beispielsweise Eisen, Nickel, Kobalt oder andere. Ferner können die ferromagnetischen Partikel Legierungen, beispielsweise Häuslersche Legierungen, oder chemische Gemische mit ferromagnetischen Eigenschaften, beispielsweise Magnetit Fe2O3, aufweisen.
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Die ferromagnetischen Partikel können weichmagnetisch sein, so dass die Curietemperatur niedriger ist als die Temperatur vor, während oder nach der Benutzung des Röntgenstrahlers.
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Die ferromagnetischen Partikel können durch Verfahren wie Zerspanung oder Kristallisation hergestellt werden. Die Form der ferromagnetischen Partikel kann als gestreckte Form oder als isotrope Form ausgebildet sein. Die Dimensionen der ferromagnetischen Partikel liegen im Bereich von 10 bis 1000nm.
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Die ferromagnetischen Partikel werden von dem diamagnetischen oder paramagnetischen Gehäusematerial umgeben. Die Festlegung der Richtung der ferromagnetischen Partikel erlaubt eine Festlegung der Richtungen von magnetischen Flusslinien durch die Gehäusewand. Der Einfluss des paramagnetischen oder diamagnetischen Gehäusematerials auf die Festlegung der Richtungen von magnetischen Feldern ist gering. Der Vorteil ergibt sich aus der Kombination eines paramagnetischen oder diamagnetischen Gehäusematerials mit ferromagnetischen Partikeln. Es ist von Vorteil, dass durch die Festlegung der Richtungen von magnetischen Flusslinien durch Gehäusewände ein Schirmungseffekt bei minimalem Materialaufwand erreicht wird.
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Die Ausrichtung der ferromagnetischen Partikel erfolgt im Wesentlichen entlang geschlossener Bahnen, wobei die ferromagnetischen Partikel Lücken zu den in allen drei Raumrichtungen benachbarten ferromagnetischen Partikeln aufweisen können. Die geschlossenen Bahnen liegen parallel zu den magnetischen Flusslinien des zu schirmenden Magnetfeldes oder die geschlossenen Bahnen sind so ausgerichtet, dass die gewünschte Schirmwirkung erreicht werden kann. Die Ausrichtung der ferromagnetischen Partikel kann bevorzugt mit einer Genauigkeit von +/–40°, besonders bevorzugt mit einer Genauigkeit von +/–20° und insbesondere bevorzugt mit einer Genauigkeit von +/–10° erfolgen.
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In einer vorteilhaften Variante werden bevorzugt Partikel mit einer anisotropen Form verwendet. Solche Partikel lassen sich zu einem höheren magnetischen Moment magnetisieren. Dies führt zu höheren Anziehungskräften in magnetischen Streuflüssen und die Partikel lassen sich so bevorzugt selektieren oder ausrichten.
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Durch die Festlegung der magnetischen Flusslinien durch das Gehäuse kann in vorteilhafter Weise das Eindringen von magnetischen Flusslinien in das Gehäusevolumen oder das Verlassen von magnetischen Flusslinien aus dem Gehäusevolumen unterbunden werden. Durch die Festlegung der magnetischen Flusslinien durch das Gehäuse kann beispielsweise der Vorteil erreicht werden, dass der Elektronenstrahl von äußeren Magnetfeldern abgeschirmt wird und eine Abweichung von seiner Sollbahn reduziert oder vermieden wird.
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Die Verteilung der ferromagnetischen Partikel kann gleichmäßig im paramagnetischen oder diamagnetischen Gehäusematerial erfolgen. In einer weiteren Ausführungsform kann die Verteilung beispielsweise radial, axial, längs oder in der Breite variieren.
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Die Erfindung betrifft ferner ein medizinisches Gerät, welches einen erfindungsgemäßen Röntgenstrahler aufweist.
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Das medizinische Gerät kann beispielsweise eine Radiographieanlage, eine Angiographieanlage mit einem oder mehreren C-Armen oder einen Computertomographen darstellen.
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Durch die Festlegung der magnetischen Flusslinien durch das Gehäuse kann beispielsweise der Vorteil erreicht werden, dass der Elektronenstrahl von äußeren Magnetfeldern abgeschirmt wird und eine Abweichung von seiner Sollbahn reduziert wird. Dadurch kann in vorteilhafter Weise eine Verbesserung der Bildauflösung für das medizinische Gerät erreicht werden. Zudem können in vorteilhafterweise Magnetfelder, die vom Röntgenstrahler selbst ausgehen, beispielsweise vom Anodenantrieb, geschirmt werden, so dass der Einfluss des Magnetfeldes auf andere Komponenten, also die Störemission des Röntgenstrahler selbst, in der Umgebung des Röntgenstrahlers reduziert oder vermieden wird. Beispielsweise kann die Induktion in EKG-Kabeln vermindert werden und damit wird der Vorteil erreicht, dass die Störung von EKG-Signalen verringert wird. Die Störemission des Röntgenstrahlers kann in der gleichen Größenordnung oder auch über den zu untersuchenden Signalen, beispielsweise in der Elektrophysiologie, liegen. Vorteilhaft wird die Behandlungs- und Diagnoseeffizienz von anderen Geräten wie beispielsweise EKG-Geräten durch die Schirmung des Röntgenstrahlers oder einer seiner Komponenten durch das Gehäuse verbessert.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Röntgenstrahlers, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: In einem Schritt I wird das Gehäuse hergestellt. In einem weiteren Schritt II wird das Gehäuse montiert. Der Schritt I umfasst folgende Schritte: In einem Schritt a wird ein Material bereitgestellt, dass eine Mehrzahl von ferromagnetischen Partikeln aufweist. In einem weiteren Schritt b werden die ferromagnetischen Partikel durch ein Magnetfeld ausgerichtet, wobei das Material während dem Ausrichten in einem fließfähigen Zustand ist. Und in einem weiteren Schritt c wird das Material verfestigt und die Ausrichtung der ferromagnetischen Partikel fixiert. In Schritt II kann das Gehäuse beispielsweise als Vakuumgehäuse der Röntgenröhre, als Strahlergehäuse, als Gehäuse für den Tellermotor oder als Gehäuse weitere Komponenten oder Teilbereiche des Röntgenstrahlers montiert werden.
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Das Material weist das paramagnetische oder diamagnetische Gehäusematerial sowie eine Mehrzahl von ferromagnetischen Partikeln auf. Während des Ausrichtens der ferromagnetischen Partikel befindet sich das Material in einem fließfähigen Zustand. Im fließfähigen Zustand kann das Material beispielsweise flüssig, als Granulat oder als Pulver vorliegen. Im fließfähigen Zustand können in vorteilhafter Weise die ferromagnetischen Partikel innerhalb des Materials bewegt werden. Vorteilhaft können die ferromagnetischen Partikel im fließfähigen Zustand durch ein Magnetfeld ausgerichtet werden. Durch die anschließende Verfestigung wird in vorteilhafter Weise die Ausrichtung fixiert, so dass eine Festlegung der Ausrichtung innerhalb des Gehäusematerials dauerhaft gewährleistet ist.
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Zur Ausrichtung der ferromagnetischen Partikel können Magnetfelder von einer oder mehreren Spulen oder/und Permanentmagneten verwendet werden.
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Die ferromagnetischen Partikel können als längliche oder gestreckte Form ausgebildet sein. Die Dimensionen der ferromagnetischen Partikel liegen im Bereich von 10 bis 1000nm. Die Längsachse der ferromagnetischen Partikel lässt sich vorteilhaft im Wesentlichen parallel zu den Magnetflusslinien ausrichten.
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Wird nun während der Verfestigung ein Magnetfluss appliziert, so richten sich die Partikel in ihrer Längsrichtung parallel aus. Diese Ausrichtung wird beim Verfestigen fixiert. Damit wird auch die Richtung des magnetischen Flusses bestimmt. Der magnetische Fluss durch diese Struktur wird festgelegt, wodurch die Schirmwirkung anisotrop für jedes Volumenelement determinierbar ist.
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Gemäß einem Aspekt eines erfindungsgemäßen Röntgenstrahlers sind die ferromagnetischen Partikel länglich.
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Die Form der ferromagnetischen Partikel kann als gestreckte Form ausgebildet sein, beispielsweise nadelförmig. Die Dimensionen der ferromagnetischen Partikel liegen im Bereich von 10 bis 1000nm. Die länglichen ferromagnetischen Partikel lassen sich vorteilhaft im Magnetfeld ausrichten.
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Gemäß einem Aspekt eines erfindungsgemäßen Röntgenstrahlers sind die ferromagnetischen Partikel ferromagnetische Nanopartikel.
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Die Dimensionen der ferromagnetischen Partikel können im Bereich von 1 bis 100nm liegen. Vorteilhaft kann eine gleichmäßige Verteilung im Gehäuse erreicht werden und damit eine gleichmäßige Schirmung erreicht werden. Zudem werden in vorteilhafterweise durch die kleinen Dimensionen auch komplexe Formen für das Gehäuse ermöglicht und die Ausrichtung durch ein Magnetfeld vereinfacht.
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Gemäß einem Aspekt eines erfindungsgemäßen Röntgenstrahlers variiert die Konzentration der ferromagnetischen Partikel.
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Die Konzentration der ferromagnetischen Partikel kann vorteilhaft radial, axial, längs oder in der Breite variieren um eine optimale Schirmwirkung zu erreichen.
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Gemäß einem Aspekt eines erfindungsgemäßen Röntgenstrahlers umgibt das Gehäuse die Röntgenröhre und/oder einen Tellermotor der Röntgenröhre.
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Das Gehäuse kann die Röntgenröhre umgeben. Das Gehäuse kann beispielsweise das Gehäuse des Röntgenstrahlers sein. Das Gehäuse kann zum Beispiel ölgefüllt sein. Dabei ist es vorteilhaft, dass das Gehäuse beispielsweise nicht vakuumdicht sein muss. Mit Vorteil wird die gesamte Röntgenröhre von dem Gehäuse umgeben und es kann eine Schirmung der gesamten Röntgenröhre erreicht werden.
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Das Gehäuse kann den Tellermotor umgeben und insbesondere vorteilhaft auf das vom Anodenantrieb ausgehende Magnetfeld ausgelegt sein. Komponenten in der Umgebung des Anodenantriebs, beispielsweise zur Aufzeichnung eines EKGs, können besonders gut vom Einfluss des Magnetfeldes geschützt werden.
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Gemäß einem Aspekt eines erfindungsgemäßen Röntgenstrahlers weist das Gehäusematerial Glas oder Kunststoff auf.
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Glas und Kunststoff ermöglichen in vorteilhafter Weise besonders gute Eigenschaften hinsichtlich der Formung des Gehäuses als auch hinsichtlich der Mischung der ferromagnetischen Partikel und des Gehäusematerials.
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Gemäß einem Aspekt eines erfindungsgemäßen Röntgenstrahlers ist das Gehäuse ein Vakuumgehäuse.
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Das Gehäuse kann ein Vakuumgehäuse darstellen und damit auch das Gehäuse der Röntgenröhre darstellen. Es ist von Vorteil, dass das Vakuumgehäuse aufweisend eine Mehrzahl von ferromagnetischen Partikeln die zusätzliche Eigenschaft haben kann, dass die Elektronenstromtrajektorie von äußeren Magnetfeldern abgeschirmt wird. Damit kann der Vorteil erreicht werden, dass der Einfluss eines beispielsweise schwankenden Magnetfelds auf den Brennfleck reduziert oder verhindert wird. Gleichzeitig wird durch die Mischung der ferromagnetischen Partikel mit dem Gehäusematerial ein minimaler Materialaufwand erreicht bei gleichzeitiger zusätzlicher Funktion als magnetische Schirmung.
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Gemäß einem Aspekt eines erfindungsgemäßen Röntgenstrahlers verlaufen die Bahnen im Wesentlichen parallel zu magnetischen Flusslinien eines zu schirmenden Magnetfeldes.
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Durch die Ausrichtung der ferromagnetischen Partikel entlang von Bahnen, die im Wesentlichen parallel zu magnetischen Flusslinien eines zu schirmenden Magnetfeldes verlaufen, kann die Schirmung in vorteilhafter Weise auf das zu schirmende Magnetfeld abgestimmt werden. Es kann damit eine optimale Schirmung erreicht werden.
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Gemäß einem Aspekt eines erfindungsgemäßen Röntgenstrahlers verlaufen die Bahnen im Wesentlichen in einer Ebene senkrecht zu einer Elektronenstromtrajektorie der Röntgenröhre.
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Durch die Ausrichtung der ferromagnetischen Partikel entlang von Bahnen, die im Wesentlichen auf Bahnen senkrecht zu der Elektronenstromtrajektorie verlaufen, kann die Schirmung in vorteilhafter Weise darauf ausgelegt werden um die beschleunigten Elektronen vom Einfluss äußerer, beispielsweise schwankender Magnetfelder, möglichst effektiv abzuschirmen. Bei kugelförmigen Gehäusen können die Bahnen insbesondere parallel zu den Breitengradlinien des Gehäuses um die Elektronenstromtrajektorie ausgerichtet sein.
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Gemäß einem Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Verfestigen des Gehäusematerials abschnittsweise.
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Das abschnittsweise Verfestigen dient in vorteilhafterweise dazu, dass nach einer Ausrichtung der ferromagnetischen Partikel eine Fixierung der Ausrichtung der ferromagnetischen Partikel erreicht wird. Anschließend kann weiteres Material bereitgestellt werden, eine Ausrichtung der ferromagnetischen Partikel und eine anschließende Fixierung erfolgen. Mit Vorteil wird die Herstellung vereinfacht, indem nur in einem eingeschränkten Teil des Gehäuses eine Ausrichtung und Fixierung der ferromagnetischen Partikel gleichzeitig erfolgen muss. Zudem können in vorteilhafter Weise die zur Ausrichtung verwendeten Magnetfelder für jeden Abschnitt individuell ausgerichtet werden.
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Gemäß einem Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Herstellen des Gehäuses die Verwendung eines 3D-Druckverfahrens.
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Die Verwendung eines 3D-Druckverfahrens ermöglicht in vorteilhafter Weise komplexe Formen des Gehäuses und eine besondere Flexibilität hinsichtlich der Anpassung auf verschiedene Gehäusetypen oder Anforderungen hinsichtlich des zu schirmenden Magnetfelds. Die Flexibilität hinsichtlich der Ausrichtung der ferromagnetischen Partikel ist bei Verwendung von 3D-Druckverfahren besonders vorteilhaft.
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Gemäß einem Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Ausrichten der ferromagnetischen Partikel durch Anlegen eines im Wesentlichen homogenen Magnetfeldes.
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Durch die Verwendung von im Wesentlichen homogenen Magnetfeldern kann eine gleichmäßige Ausrichtung der ferromagnetischen Partikel erreicht werden. Insbesondere die parallele Ausrichtung der Partikel untereinander ist unter Einfluss von im Wesentlichen homogenen Magnetfeldern vorteilhaft. Die Ausrichtung der ferromagnetischen Partikel ist programmierbar und kann mit Hilfe einer Steuerung des Magnetfeldes, beispielsweise durch Steuern der Spulen, erreicht werden.
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Gemäß einem Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Ausrichten der ferromagnetischen Partikel durch Anlegen eines überlagerten variierbaren Magnetflussgradienten.
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Durch Anlegen eines überlagerten variierbaren oder variablen Magnetflussgradienten kann die Konzentration der ferromagnetischen Partikel im Gehäuse, beispielsweise radial, axial, längs oder in der Breite variiert werden. Durch die Variation der Konzentration kann in vorteilhafter Weise eine optimale Schirmwirkung erreicht werden. Zum Erzeugen eines überlagerten variablen Magnetflussgradienten können insbesondere Spulen verwendet werden. Durch Steuerung der Spulen können die erzeugten Magnetfelder beispielsweise zeitlich und in ihrer Stärke variieren. Durch die Variation des Magnetflussgradienten wird eine variable Zugkraft in Richtung des im Aufbau befindlichen Gehäuses ausgeübt, sodass eine Variation der Konzentration der ferromagnetischen Partikel im Gehäuse erreicht wird. Die Variation der Konzentration ist programmierbar und kann mit Hilfe der Steuerung des Magnetfeldes, beispielsweise durch Steuern der Spulen, erreicht werden.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt:
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1 schematisch eine Darstellung eines kugelförmigen Gehäuses einer Röntgenröhre;
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2 schematisch eine Darstellung eines zylindrischen Gehäuses einer Röntgenröhre;
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3 schematisch eine Darstellung eines zylindrischen Gehäuses eines Röntgenstrahlers;
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4 schematisch eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Röntgenstrahlers;
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5 schematisch eine Darstellung einer Vorrichtung zur Ausrichtung der ferromagnetischen Partikel bei der Herstellung eines Röntgenstrahlers mittels 3D-Druckverfahren; und
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6 schematisch einen Computertomographen mit einem erfindungsgemäßen Röntgenstrahler.
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Die 1 zeigt eine beispielhafte Ausführung einer schematischen Darstellung eines kugelförmigen Gehäuses 3 einer Röntgenröhre 5. Die Röntgenröhre 5 umfasst eine Anode, beispielsweise eine Dreh- oder Stehanode, und eine Kathode (nicht dargestellt). Weitere Komponenten, beispielsweise Anodenantrieb, Durchführungen und Anschlüsse, können vorhanden sein. Zudem können zur Zuführung oder/und Unterbringung von anderen Komponenten Auswölbungen oder/und Einkerbungen an der Kugeloberfläche vorhanden sein. Die von der Kathode emittierten Elektronen werden entlang einer Elektronenstromtrajektorie zur Anode hin beschleunigt. Die Elektronenstromtrajektorie ist parallel zur in der Figur angegebenen Richtung der Elektronenstromtrajektorie 9 ausgerichtet. Die ferromagnetischen Partikel sind entlang von geschlossenen Bahnen 7, die im Wesentlichen in einer Ebene senkrecht zur Richtung der Elektronenstromtrajektorie 9 verlaufen, ausgerichtet. Für das kugelförmige Gehäuse 3 ergeben sich Bahnen 7, die gemäß den Breitengraden auf einer Kugeloberfläche angeordnet sind. Die ferromagnetischen Partikel bilden in der Regel keine Aneinanderreihung, sondern sie sind im Wesentlichen gleichmäßig im Gehäuse 3 verteilt, wobei die Ausrichtung beispielsweise ihrer Längsachse festgelegt ist. Die beschleunigten Elektronen erzeugen gemäß des Biot-Savart-Gesetzes ein Magnetfeld, im Falle von der Erzeugung gepulster Strahlung beispielsweise mittels Generator- oder Gitterpulsung ein schwankendes Magnetfeld. Durch die Ausrichtung der ferromagnetischen Partikel wird ein Verlassen der magnetischen Flusslinien aus dem Gehäuse 3 verhindert. Zudem wird auch ein Eindringen magnetischer Flusslinien von externen Magnetfeldern in das Volumen des Gehäuses 3 verhindert.
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Die 2 zeigt eine beispielhafte Ausführung einer schematischen Darstellung eines zylindrischen Gehäuses 3 einer Röntgenröhre 5. Das zylindrische Gehäuse 3 umfasst ein zylindrisches größeres Volumen und daran angeschlossene zylindrische kleinere Volumen an beiden Deckseiten, wobei deren Symmetrieachse mit der Symmetrieachse des größeren Volumens zusammenfällt. Die Röntgenröhre 5 umfasst eine Anode, beispielsweise eine Dreh- oder Stehanode, und eine Kathode (nicht dargestellt). Weitere Komponenten, beispielsweise Anodenantrieb, Durchführungen und Anschlüsse, können vorhanden sein. Die von der Kathode emittierten Elektronen werden entlang einer Elektronenstromtrajektorie zur Anode hin beschleunigt. Die Elektronenstromtrajektorie ist parallel zur in der Figur angegebenen Richtung der Elektronenstromtrajektorie 9 entlang der Zylinderachse ausgerichtet. Die ferromagnetischen Partikel sind entlang von geschlossenen Bahnen 7, die im Wesentlichen in einer Ebene senkrecht zur Richtung der Elektronenstromtrajektorie 9 verlaufen, ausgerichtet. Für das zylindrische Gehäuse 3 ergeben sich Bahnen 7, die entlang des Umfangs der zylindrischen Volumen verlaufen. Auf den Deckseiten ergeben sich kreisförmige Bahnen 7. Die ferromagnetischen Partikel bilden in der Regel keine Aneinanderreihung, sondern sie sind im Wesentlichen gleichmäßig im Gehäuse 3 verteilt, wobei die Ausrichtung beispielsweise ihrer Längsachse festgelegt ist. Die beschleunigten Elektronen erzeugen gemäß des Biot-Savart-Gesetzes ein Magnetfeld, im Falle von der Erzeugung gepulster Strahlung beispielsweise mittels Generator- oder Gitterpulsung ein schwankendes Magnetfeld. Durch die Ausrichtung der ferromagnetischen Partikel wird ein Verlassen der magnetischen Flusslinien aus dem Gehäuse 3 verhindert. Zudem wird auch ein Eindringen magnetischer Flusslinien von externen Magnetfeldern in das Volumen des Gehäuses 3 verhindert.
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Die 3 zeigt eine beispielhafte Ausführung einer schematischen Darstellung eines zylindrischen Gehäuses 3 eines Röntgenstrahlers 1. Der Röntgenstrahler 1 umfasst eine Röntgenröhre 5 und ein zylindrisches Gehäuse 3. Weitere Komponenten, beispielsweise Anodenantrieb, Durchführungen und Anschlüsse, können vorhanden sein. Die von der Kathode emittierten Elektronen werden entlang einer Elektronenstromtrajektorie zur Anode hin beschleunigt. Die Elektronenstromtrajektorie ist parallel zur in der Figur angegebenen Richtung der Elektronenstromtrajektorie 9 ausgerichtet. Die ferromagnetischen Partikel sind entlang von geschlossenen Bahnen 7, die im Wesentlichen in einer Ebene senkrecht zur Richtung der Elektronenstromtrajektorie 9 verlaufen, ausgerichtet. Die ferromagnetischen Partikel bilden in der Regel keine Aneinanderreihung, sondern sie sind im Wesentlichen gleichmäßig im Gehäuse 3 verteilt, wobei die Ausrichtung beispielsweise ihrer Längsachse festgelegt ist. Für das zylindrische Gehäuse 3 ergeben sich Bahnen 7, die entlang des Umfangs der zylindrischen Volumen verlaufen. Auf den Deckseiten ergeben sich kreisförmige Bahnen 7. Die beschleunigten Elektronen erzeugen gemäß des Biot-Savart-Gesetzes ein Magnetfeld, im Falle von der Erzeugung gepulster Strahlung beispielsweise mittels Generator- oder Gitterpulsung ein schwankendes Magnetfeld. Zudem kann der Anodenantrieb ein weiteres Magnetfeld erzeugen. Durch die Ausrichtung der ferromagnetischen Partikel wird ein Verlassen der magnetischen Flusslinien aus dem Gehäuse 3 verhindert. Zudem wird auch ein Eindringen magnetischer Flusslinien von externen Magnetfeldern in das Volumen des Gehäuses 3 verhindert.
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Die 4 zeigt eine beispielhafte Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Röntgenstrahlers 1. In einem ersten Schritt 11 wird das Gehäuse 3 hergestellt. In einem zweiten Schritt 13 wird das Gehäuse 3 montiert. Der Schritt 11 weist dabei die Schritte 15, 17 und 19 auf. In Schritt 15 wird ein Material aufweisend eine Mehrzahl von ferromagnetischen Partikeln bereitgestellt. Das Material ist diamagnetisch oder paramagnetisch und kann ein Kunststoff, beispielsweise ein Thermoplast, oder ein Glas sein. Die ferromagnetischen Partikel können Elemente aufweisen, die ferromagnetische Gitter ausbilden, beispielsweise Eisen, Nickel, Kobalt oder andere. Ferner können die ferromagnetischen Partikel Legierungen, beispielsweise Häuslersche Legierungen oder chemische Gemische mit ferromagnetischen Eigenschaften, beispielsweise Magnetit Fe2O3, aufweisen. Die ferromagnetischen Partikel können in länglicher Form vorliegen, beispielsweise als Späne. In Schritt 17 werden die ferromagnetischen Partikel durch ein Magnetfeld ausgerichtet, wobei das Material während dem Ausrichten in einem fließfähigen Zustand ist. Ein fließfähiger Zustand kann beispielsweise durch eine Flüssigkeit, ein Granulat oder ein Pulver vorliegen. In Schritt 19 erfolgt das Verfestigen des Materials und die Fixierung der Ausrichtung der ferromagnetischen Partikel. Das Verfestigen kann abschnittsweise erfolgen. Das Verfestigen kann beispielsweise durch Abkühlen, Sintern oder Pressen erfolgen. Durch die Verfestigung des Materials wird die Ausrichtung der ferromagnetischen Partikel permanent festgelegt. Das Gehäuse weist eine sogenannte magnetische Textur auf.
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Die 5 zeigt eine beispielhafte Ausführung einer Vorrichtung zur erfindungsgemäßen Herstellung eines Gehäuses 3 mittels 3D-Druckverfahren. Das Material aufweisend eine Mehrzahl von ferromagnetischen Partikeln wird in einem trichterförmigen Behälter 21 bereitgestellt. Die Druckdüse 23 weist Spulen 25 zur Erzeugung eines im Wesentlichen homogenen Magnetfeldes auf. Unter Einfluss des im Wesentlichen homogenen Magnetfeldes werden die ferromagnetischen Partikel im Material ausgerichtet, wobei sich das Material in einem fließfähigen Zustand befindet. Das Material wird auf einer Druckplattform 29 aufgebracht, das Material wird verfestigt und dabei wird die Ausrichtung der ferromagnetischen Partikel fixiert. Das Gehäuse 3 entsteht unter Verwendung eines 3D-Druckverfahrens. Die Verfestigung des Materials findet abschnittweise statt.
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Die 6 zeigt einen Computertomographen 31 mit einem erfindungsgemäßen Röntgenstrahler 1. Der Computertomograph 31 beinhaltet eine Gantry 33 mit einem Rotor 35. Der Rotor 35 umfasst Röntgenstrahler 1 und Detektorvorrichtung 37. Der Patient 39 ist auf der Patientenliege 41 gelagert und ist entlang der Rotationsachse z 43 durch die Gantry 33 bewegbar. Zur Steuerung und Berechnung der Schnittbilder wird eine Recheneinheit 45 verwendet. Eine Eingabeeinrichtung 47 und eine Ausgabevorrichtung 49 sind mit der Recheneinheit 45 verbunden. Durch die Ausrichtung der ferromagnetischen Partikel im Gehäuse wird der Einfluss durch die Bewegung der Gantry 33 und damit auch des Röntgenstrahlers 1 durch statische oder dynamische inhomogene Felder hindurch oder/und durch die Schwankung der Magnetfelder verringert oder verhindert. Es wird eine bessere Auflösung erreicht. Zudem kann die die Störemission des Röntgenstrahlers 1 selbst in der Umgebung des Röntgenstrahlers 1 reduziert oder vermieden werden. Beispielsweise kann die Induktion in EKG-Kabeln (nicht dargestellt) vermindert oder verhindert werden und damit wird der Vorteil erreicht, dass die Störung von EKG-Signalen verringert wird.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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