-
Die Erfindung betrifft einen Röntgenstrahler.
-
Ein derartiger Röntgenstrahler umfasst ein Strahlergehäuse, in dem eine Röntgenröhre angeordnet ist. Die Röntgenröhre ist über eine Befestigungseinrichtung im Strahlergehäuse gehalten.
-
Die Röntgenröhre umfasst ein Vakuumgehäuse, in dem eine Kathode und eine Anode angeordnet sind. Die Kathode emittiert Elektronen, die in Richtung der Anode beschleunigt werden und beim Auftreffen in einem Brennfleck im Material der Anode Röntgenstrahlung erzeugen. Der Brennfleck kann entweder stationär sein (Steh-/Festanoden) oder eine Brennbahn bilden (rotierende Anoden bei Drehanoden-Röntgenröhren oder Drehkolben-Röntgenröhren). Die erzeugte Röntgenstrahlung tritt als Strahlenbündel über ein Strahlenaustrittsfenster als Röntgennutzstrahlung aus dem Vakuumgehäuse aus. Der Röntgenstrahl, der vom Mittelpunkt des Brennflecks senkrecht zur Röhrenachse und im Zentrum des Nutzstrahlenbündels verläuft wird hierbei als Zentralstrahl bezeichnet.
-
Das Vakuumgehäuse ist vollständig aus Glas (Glasröhre), vollständig aus Metall (Ganzmetallröhre), aus einer Kombination aus Metall und Glas (Metallmittelteilröhre) oder aus einer Kombination aus Metall und Keramik (Metall-Keramik-Röhre) gefertigt.
-
Bei den bekannten Fällen ist die Metallmittelteilröhre oder die Ganzmetallröhre an dem Lagerstumpf der Röntgenröhre form- oder kraftschlüssig mit einem Röhrenträger verbunden. Diese anodenseitige Befestigung durch ein Festlager ist z.B. durch Schraubbefestigungen oder Bajonettverriegelungen realisiert. Aufgrund des langen Hebelarms (Abstand zwischen dem Zentralstrahl der Röntgenröhre und deren Befestigung im Strahlergehäuse) muss die Röntgenröhre (Vakuumgehäuse) auf der Anodenseite justiert werden, um die Röntgenröhre am Röhrenflansch zum Strahlenaustrittsfenster des Strahlergehäuses auszurichten. Kathodenseitig (also fokusnah) ist die Röntgenröhre lediglich durch ein Loslager abgestützt, um die Position des Röhrenflansches (und somit die Position von Zentralstrahl und Brennfleck) relativ zum Strahlergehäuse zu fixieren.
-
Bei dem bekannten Röntgenstrahler können Schwingungen, die durch das Lagersystem der Anode oder durch die unvermeidbare Restunwucht der Anode erzeugt werden, direkt in das Strahlergehäuse übertragen werden. Auch Vibrationen einer Gantry eines Computertomografiegerätes können auf das Strahlergehäuse und damit auf die Röntgenröhre übertragen werden.
-
Aus der
DE 197 16 723 A1 ist ein Röntgenstrahler mit einem Strahlergehäuse bekannt, in dem eine Röntgenröhre angeordnet ist, die über eine Befestigungseinrichtung im Strahlergehäuse gehalten ist, wobei die Befestigungseinrichtung ein kathodenseitig angeordnetes Festlager und ein anodenseitiges Loslager umfasst und zumindest das Loslager wenigstens ein Dämpfungselement aufweist. Ein ähnlicher Röntgenstrahler ist in der
DE 10 2004 035 981 B4 beschrieben.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine ausgerichtete und schwingungsarme bzw. schwingungsgedämpfte Befestigung einer Röntgenröhre innerhalb eines Strahlergehäuses zu schaffen.
-
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Röntgenstrahler gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Röntgenstrahlers sind jeweils Gegenstand von weiteren Ansprüchen.
-
Der Röntgenstrahler gemäß Anspruch 1 umfasst ein Strahlergehäuse, in dem eine Röntgenröhre angeordnet ist, die über eine Befestigungseinrichtung im Strahlergehäuse gehalten ist, wobei die Befestigungseinrichtung ein kathodenseitig angeordnetes Festlager und ein anodenseitiges Loslager umfasst und zumindest das Loslager wenigstens ein Dämpfungselement aufweist. Weiterhin umfasst das Festlager einen Röhrenflansch und einen Befestigungsflansch, wobei der Röhrenflansch starr an der Röntgenröhre befestigt ist und der Befestigungsflansch als Teil des Strahlergehäuses ausgeführt ist. Erfindungsgemäß umschließt der Röhrenflansch ein in der Röntgenröhre angeordnetes Strahlenaustrittsfenster an einem Außenumfang.
-
Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist also wiederum eine Festlager-Loslager-Anordnung realisiert, wobei das kathodenseitige Festlager allein die axialen Kräfte aufnimmt und das anodenseitige Loslager eine axiale Verschiebung zulässt.
-
Bei dem Röntgenstrahler nach Anspruch 1 ist die Röntgenröhre anodenseitig in einem Loslager aufgenommen, das wenigstens ein Dämpfungselement aufweist. Durch das Loslager werden die im Betriebszustand der Röntgenröhre entstehenden thermischen Längenausdehnungen aufgenommen. Weiterhin werden die während des Betriebs unter Umständen auftretenden Schwingungen der Röntgenröhre abgefangen und somit nicht mehr direkt auf das Strahlergehäuse übertragen. Gleichzeitig stützt das Dämpfungselement im Loslager die Röntgenröhre radial ab. Durch das anodenseitige Loslager beeinflusst die (axiale) Längenausdehnung der Röntgenröhre nicht mehr die Position des aus dem Strahlenaustrittsfenster der Röntgenröhre austretenden Zentralstrahls relativ zum Strahlenaustrittsfenster des Strahlergehäuses. Vielmehr wird die Längenausdehnung der Röntgenröhre in einen Bereich verschoben, an dem diese keinen technischen und funktionellen Einfluss hat.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Röntgenstrahler umfasst das Festlager einen Röhrenflansch und einen Befestigungsflansch, wobei der Röhrenflansch starr am Röhrengehäuse befestigt ist und der Befestigungsflansch als Teil des Strahlergehäuses ausgeführt ist. Bei der erfindungsgemäßen Lösung erfolgt die Befestigung der Röntgenröhre somit innerhalb des Strahlergehäuses fokusnah direkt am Röhrenflansch (Festlager). Die Metallmittelteil- und Ganzmetallröhren werden direkt im Strahlergehäuse, im Eintankgehäuse oder im Duo-Block formschlüssig, kraftschlüssig oder stoffschlüssig fixiert. Somit ist eine Justierung der Röntgenröhre zum Strahlergehäuse nicht mehr erforderlich. Voraussetzung hierfür ist, dass der Röhrenflansch, der ein in der Röntgenröhre angeordnetes Strahlenaustrittsfenster an einem Außenumfang umschließt, zum Zentralstrahl der Röntgenröhre bereits justiert ist.
-
Die erfindungsgemäße Lösung ist für alle Arten von Röntgenröhren mit Flansch geeignet und kann damit sowohl bei einem Röntgenstrahler mit einer Drehanoden-Röntgenröhre als auch bei einem Röntgenstrahler mit einer Drehkolben-Röntgenröhre eingesetzt werden. Auch bei einem Röntgenstrahler mit einer Festanode ist die erfindungsgemäße Lösung problemlos realisierbar.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Festlager wenigstens ein Dämpfungselement auf (Anspruch 2). Damit sind sowohl das Loslager als auch das Festlager mit wenigstens einem Dämpfungselement ausgestattet. Dadurch wird während des Betriebs des Röntgenstrahlers die Dämpfung der Röntgenröhre im Strahlergehäuse nochmals verbessert.
-
Im Rahmen der Erfindung ist die Röntgenröhre als Ganzmetallröhre (Anspruch 3) oder als Metallmittelteilröhre (Anspruch 4) oder als Metall-Keramik-Röhre (Anspruch 5) ausgeführt.
-
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Röntgenstrahlers ist das Strahlergehäuse als Röntgenstrahlergehäuse ausgebildet (Anspruch 6). Das Strahlergehäuse enthält damit im Wesentlichen ausschließlich die Röntgenröhre.
-
Gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausführungsform des Röntgenstrahlers ist das Strahlergehäuse als Eintankgehäuse ausgeführt (Anspruch 7). In dem Eintankgehäuse sind die Röntgenröhre und die zugehörige Hochspannungseinheit (Hochspannungserzeuger) gemeinsam angeordnet. Das Eintankgehäuse bildet somit ebenfalls ein Strahlergehäuse.
-
Bei einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel des Röntgenstrahlers ist das Strahlergehäuse als Duo-Block ausgestaltet (Anspruch 8). Im Duo-Block sind die Röntgenröhre und der Heiztrafo angeordnet; der Hochspannungserzeuger ist separat aufgestellt und gehört nicht zum Duo-Block.
-
Die erfindungsgemäße Lösung sowie deren vorteilhafte Ausgestaltungen bieten gegenüber den bisher bekannten Röntgenstrahlern folgende Vorteile:
- • Beim Betrieb des Röntgenstrahlers treten deutlich geringere Einflüsse von thermischen Längenausdehnungen der Anodenanordnung (Drehanode mit Anodenwelle) und des Röhrengehäuses auf. Die Längenausdehnung des Röhrengehäuses hat durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen nahezu keinen Einfluss mehr auf die Lage des Zentralstrahls (Fokuslage).
- • Aufgrund des erfindungsgemäß vorgesehenen kathodenseitigen Festlagers erhält man im Betrieb des erfindungsgemäßen Röntgenstrahlers eine deutlich stabilere Lage der Fokuspunkte (fokusnahe Festlagerung) und damit eine Verbesserung der Bildqualität.
- • Durch zumindest ein Dämpfungselement im Loslager werden Schwingungen, die im Betriebszustand durch die Anodenanordnung entstehen können, kompensiert. Schwingungen werden somit nicht mehr direkt in das Strahlergehäuse eingebracht. Der Röntgenstrahler läuft damit im Betrieb wesentlich vibrationsärmer, so dass ein entsprechend geringerer Geräuschpegel entsteht. Diese Geräuschreduktion wird von den Patienten und den Bedienpersonen als angenehmer empfunden. Dadurch wird das Risiko von Fehlaufnahmen aufgrund von Patientenbewegungen verringert, die möglicherweise von Patienten bei einem plötzlich auftretenden ungewohnten Geräusch verursacht werden.
- • Das Loslager dient lediglich zur Abstützung der Röntgenröhre und lässt aber eine Bewegung in Längsrichtung zu. Im Loslager wird somit eine Längsausdehnungen der Röntgenröhre aufgrund der im Betrieb entstehenden Temperatur kompensiert. Dadurch wird eine Verschiebung des Zentralstrahls im Strahlenaustrittsfenster des Strahlergehäuses zuverlässig vermieden.
- • Da der Röhrenflansch zum Zentralstrahl der Röntgenröhre bereits justiert ist, entfällt die bisher notwendige Justierung der Röntgenröhre im Strahlergehäuse.
- • Falls nicht nur das Loslager, sondern auch das Festlager mit Dämpfungselementen versehen ist, wird die Schwingungsdämpfung bzw. Schwingungsentkopplung und damit eine entsprechende Geräuschminderung nochmals verbessert. Gleichzeitig dienen die Dämpfungselemente zur elektrischen Isolierung zum Strahlergehäuse bzw. zum Eintankgehäuse. Die Dämpfungselemente weisen hierbei eine Härte von z.B. größer 80 Shore A auf.
-
Nachfolgend wird ein schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Die einzige Figur zeigt in einem Teil-Längsschnitt eine Ausführungsform eines Röntgenstrahlers.
-
Der in der Zeichnung dargestellte Röntgenstrahler umfasst ein Strahlergehäuse 1, in dem eine Röntgenröhre 2 angeordnet ist.
-
Die Röntgenröhre 2 ist als Metallmittelteilröhre ausgebildet und umfasst ein Vakuumgehäuse 10, in dem eine Kathode 11 und eine Anode 12 angeordnet sind. Das Vakuumgehäuse 10 ist durch einen Kathodendeckel 13 vakuumdicht abgeschlossen. Die Kathode 11 emittiert Elektronen, die in Richtung der Anode 12 beschleunigt werden und beim Auftreffen in einem Brennfleck 30 im Material der Anode 12 Röntgenstrahlung erzeugen. Die Anode 12 ist als Drehanode ausgeführt, so dass der Brennfleck 30 eine Brennbahn bildet. Die erzeugte Röntgenstrahlung tritt als Strahlenbündel über ein Strahlenaustrittsfenster 14 als Röntgennutzstrahlung aus dem Vakuumgehäuse 10 aus. Der Röntgenstrahl, der vom Mittelpunkt des Brennflecks 30 senkrecht zur Röhrenachse 15 und im Zentrum des Nutzstrahlenbündels verläuft, wird hierbei als Zentralstrahl 16 bezeichnet.
-
Die Röntgenröhre 2 ist über eine Befestigungseinrichtung im Strahlergehäuse 1 gehalten. Weiterhin umfasst die Befestigungseinrichtung ein kathodenseitig angeordnetes Festlager 3 und ein anodenseitiges Loslager 4. Das Loslager 4 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Dämpfungselement 5 auf. Im Rahmen der Erfindung sind jedoch auch mehrere Dämpfungselemente möglich.
-
Bei dem einzigen Ausführungsbeispiel umfasst das Festlager 3 einen Röhrenflansch 6, der starr am Vakuumgehäuse 10 der Röhrenröhre 2 befestigt ist. Weiterhin umfasst das Festlager 3 einen zweiteiligen Befestigungsflansch 7, der ein erstes Teil 71 und ein zweites Teil 72 aufweist. Das erste Teil 71 des Befestigungsflansches 7 ist nach der Montage der Röntgenröhre 2 im Strahlergehäuse 1 verdrehfest mit dem Röhrenflansch 6 verbunden. Das zweite Teil 72 des Befestigungsflansches 7 ist mit dem Strahlergehäuse 1 verbunden. Der Befestigungsflansch 7 ist als Teil des Strahlergehäuses 1 ausgeführt und hierzu mit dem zweiten Teil 72 im Strahlergehäuse 1 befestigt.
-
Der Röhrenflansch 6 umschließt das in der Röntgenröhre 2 angeordnete Strahlenaustrittsfenster 14 am Außenumfang. Der Austritt der Röntgennutzstrahlung aus dem Strahlenaustrittsfenster 14 wird somit nicht behindert. Weiterhin hält der Befestigungsflansch 7 den Bereich des Strahlenaustrittsfensters 14 vom Kühl-Isoliermedium frei.
-
Weiterhin weist das Festlager 3 Dämpfungselemente 8 auf, die im dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen dem ersten Teil 71 und dem zweiten Teil 72 des Befestigungsflansches 7 angeordnet sind.
-
Die Befestigung der Röntgenröhre 2 erfolgt innerhalb des Strahlergehäuses 1 fokusnah über den Röhrenflansch 6 direkt am Befestigungsflansch 7, der als Teil des Strahlergehäuses 1 ausgeführt ist. Das Vakuumgehäuse 10 der Röntgenröhre 2 wird bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel direkt am Strahlergehäuse 1 mittels Befestigungsbohrungen im Befestigungsflansch 7 fixiert. Somit ist eine Justierung von Vakuumgehäuse 10 zum Strahlergehäuse 1 nicht mehr erforderlich. Der Röhrenflansch 6 muss hierfür zum Zentralstrahl 16 der Röntgenröhre 2 bereits justiert sein.
-
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch das offenbarte Ausführungsbeispiel eingeschränkt und andere Varianten können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
-
Die Erfindung betrifft einen Röntgenstrahler mit einem Strahlergehäuse 1, in dem eine Röntgenröhre 2 angeordnet ist, die über eine Befestigungseinrichtung im Strahlergehäuse 1 gehalten ist. Die Befestigungseinrichtung umfasst ein kathodenseitig angeordnetes Festlager 3 und ein anodenseitiges Loslager 4, wobei zumindest das Loslager 4 wenigstens ein Dämpfungselement 5 aufweist. Wie in der Beschreibung anhand des dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert, ist in einem derartigen Röntgenstrahler die Röntgenröhre 2 innerhalb des Strahlergehäuses 1 ausgerichtet und schwingungsarm bzw. schwingungsgedämpft befestigt.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Röntgenstrahler erhält man durch das fokusnahe Festlager 3 eine vibrationsarme Befestigung der Röntgenröhre 2 im Strahlergehäuse 1. Dadurch sind auftretende Betriebsgeräusche stark reduziert. Darüber hinaus wird durch die erfindungsgemäße Lösung eine deutlich stabilere Fokuslage relativ zum Strahlenaustrittsfenster 14 erreicht, wodurch sich eine entsprechend verbesserte Bildqualität ergibt.
