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Die Erfindung befasst sich mit einem Objektiv für eine Röntgenröhre, einem Kondensor für eine Röntgenröhre, sowie mit einer Röntgenröhre mit einem solchen Objektiv und/oder einem solchen Kondensor sowie mit einem Verfahren zum Betrieb einer solchen Röntgenröhre. Die Röntgenröhre ist insbesondere eine Mikrofokus-Röntgenröhre.
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Beim Betrieb von Röntgenröhren, dies gilt in ganz verstärktem Maße für Mikrofokus-Röntgenröhren, verändert sich die Form, Größe und Position des Brennflecks. Dies kommt teilweise von Temperaturänderungen in den Bestandteilen der Röntgenröhre. Solche Änderungen des Brennflecks wirken sich negativ auf die Abbildungsqualität bei der Verwendung der Röntgenröhre in bildgebenden Verfahren aus.
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In der
DE 10 2010 032 338 A1 wird eine Lösung dieses Problems dahingehend vorgestellt, dass die Spulen der Röntgenröhre über eine ungeregelte Kühlung mittels einer Kühlflüssigkeit thermisch stabilisiert werden. Die Röntgenröhre wird dabei unabhängig von äußeren Einflüssen mit einem konstanten Volumenfluss des Kühlmittels gekühlt. Je nach Röhrenleistung, Umgebungstemperatur und Spulenströmen stellt sich ein nicht definiertes Temperaturgleichgewicht ein. Dadurch wird gegenüber einer ungekühlten Röntgenröhre ein Temperaturgleichgewicht mit niedrigerem Absolutwert erreicht. Daraus ergibt sich eine geringere Temperaturdifferenz zur Umgebungstemperatur, wodurch ein Temperaturgleichgewicht schneller erreicht werden kann. Dieser Lösungsansatz ist aufwendig, da in die Spulen Kanäle für die Kühlflüssigkeit eingebracht werden müssen und der Kühlkreislauf in einem Hochvakuumumfeld organisiert werden muss oder die Kühlung außen auf die Röntgenröhre aufgebracht werden muss, wodurch die Röntgenröhre stark vergrößert wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, alternative Möglichkeiten zur Verfügung zu stellen, mittels derer der Brennfleck möglichst konstant gehalten werden kann, die aber keine aufwendige Kühlung mit Kühlflüssigkeiten beinhalten.
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Die Aufgabe wird durch ein Objektiv gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Da die zwei Objektiv-Drahtabschnitte der äußeren Objektivspule gleich viele Windungen aufweisen, ist es möglich, diese mit derselben Stromstärke zu bestromen, so dass ihr jeweiliges Magnetfeld betragsmäßig gleich groß ist. Wenn dafür gesorgt wird, dass diese Magnetfelder entgegengesetzt ausgerichtet sind, heben sich diese auf und man erhält ein resultierendes Gesamtmagnetfeld von null. Dies kann im wesentlichen durch zwei Ausgestaltungen erfolgen: Entweder sind die Windungen in entgegengesetzten Richtungen ausgeführt, dann kann man die beiden Objektiv-Drahtabschnitte in Reihe schalten und von derselben Heizstromquelle bestromen lassen oder wenn die beiden Objektiv-Drahtabschnitte nicht in entgegengesetzten Richtungen ausgeführt sind, müssen diese mit Strom derselben Stromstärke aber in entgegengesetzter Richtung bestromt werden. Der Fachmann weiß, wie er solche Ausführungsformen herstellt. Das Gesamtmagnetfeld der äußeren Objektivspule nimmt demnach keinen Einfluss auf die Führung des Elektronenstrahls der Röntgenröhre, sondern dient einzig der Erzeugung von Wärme in der Objektivspule. Hier wird im Ergebnis - vergleichbar mit dem Stand der Technik - die Temperaturdifferenz im zeitlichen Verlauf herabgesetzt. Somit erhält man ohne die Verwendung der aufwendig in die Objektivspule einzubringenden Kühlflüssigkeit den Effekt einer Stabilisierung des Brennflecks der Röntgenröhre.
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Die Aufgabe wird auch durch einen Kondensor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 2 gelöst. Die Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kondensors ist prinzipiell gleich wie diejenige des gerade beschriebenen erfindungsgemäßen Objektivs mit den dort angegeben Vorteilen.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die zwei Objektiv-Drahtabschnitte der äußeren Objektivspule des Objektivs oder die zwei Kondensor-Drahtabschnitte der äußeren Kondensorspule des Kondensors in entgegengesetzten Richtungen gewickelt sind. Dabei ergibt sich der oben schon angerissene Vorteil gegenüber einer gleichgerichteten Wicklung, dass mit derselben Heizstromquelle ohne zusätzliche Vorrichtungen die Bestromung der beiden Objektiv-Drahtabschnitte beziehungsweise der beiden Kondensor-Drahtabschnitte mittels einer Reihenschaltung erfolgen kann.
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Die Aufgabe wird auch durch einen Kondensor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 4 gelöst. Dadurch, dass die innere Kondensorspule in eine gerade Anzahl von Magnetfeld-Drahtabschnitten - beispielsweise 2, 4, 6, 8 oder 10 - aufgeteilt ist, kann die Feldstärke des von dieser inneren Kondensorspule erzeugten Magnetfeldes bei unveränderter Leistungsaufnahme der inneren Kondensorspule dadurch variiert werden, dass die einzelnen Magnetfeld-Drahtabschnitte so bestromt werden, dass sich die jeweils entstehenden (Teil-)Magnetfelder der einzelnen Magnetfeld-Drahtabschnitte - die aufgrund der jeweils gleichen Anzahl an Wicklungen bei gleicher Stromstärke betragsmäßig gleich groß sind - aufheben oder verstärken und somit die resultierende Gesamtfeldstärke in einem Extrem null ist und im anderen Extrem die Summe aller einzelnen Feldstärken ist. Dabei wird die Leistungsaufnahme der gesamten inneren Kondensorspule nicht geändert, obwohl unterschiedliche Feldstärken erzeugt werden können; die Leistungsaufnahme wird also konstant gehalten. Das Ergebnis ist somit, dass keine Änderung des Brennflecks aufgrund thermischer Änderungen in der inneren Kondensorspule für verschieden starke Magnetfelder, die in der Kondesorspule erzeugt werden, auftreten. Es versteht sich von selbst, dass die Unterteilung zwischen den erzielbaren Magnetfeldstärken umso feiner wird, je mehr Magnetfeld-Drahtabschnitte vorhanden sind. So ist es bei der Verwendung von zwei Magnetfeld-Drahtabschnitten nur möglich, die innere Kondensorspule abzuschalten (Gesamtfeldstärke ist null) oder die volle Feldstärke zu erzeugen. Bei der Verwendung von sechs Magnetfeld-Drahtabschnitten können hingegen zwei Zwischenstufen ausgewählt werden (ein Drittel oder zwei Drittel der Gesamtfeldstärke).
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Anzahl der Magnetfeld-Drahtabschnitte vier ist. Durch die Aufteilung in vier Magnetfeld-Drahtabschnitte kann zusätzlich zu dem ausgeschalteten Modus (Feldstärke null bei entgegengesetzten Feldstärken von jeweils zwei der Magnetfeld-Drahtabschnitte) und der vollen Feldstärke (alle vier einzelnen Feldstärken addieren sich) noch ein Modus bei halber Feldstärke eingestellt werden (drei Feldstärken sind in eine Richtung und eine Feldstärke ist in die Gegenrichtung orientiert, so dass sich insgesamt zwei Feldstärken gegenseitig aufheben).
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Die Aufgabe wird auch durch eine Röntgenröhre mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst. Dadurch, dass die Heizstromquelle die Objektiv-Drahtabschnitte beziehungsweise die Kondensor-Drahtabschnitte mit derselben Stromstärke bestromt, aber dabei Feldstärken entgegengesetzter Richtung erzeugt werden, heben sich die Magnetfelder auf und man erhält trotz Wärmeerzeugung in der jeweiligen Spule kein Magnetfeld. Es ergeben sich somit die oben zu Patentanspruch 1 schon ausgeführten Vorteile. Der Fachmann weiß, wie er die Heizstromquelle mit den Objektiv-Drahtabschnitten beziehungsweise mit den Kondensor-Drahtabschnitten verbinden muss, um die angegebenen Einzelfeldstärken zu erreichen.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die beiden Objektiv-Drahtabschnitte der äußeren Objektivspule und/oder die beiden Kondensor-Drahtabschnitte der äußeren Kondensorspule in Reihe geschaltet sind. Bei einer Wicklung der jeweiligen Drahtabschnitte in entgegengesetzter Richtung und Reihenschaltung derselben, kann nur eine einzige Heizstromquelle für die äußere Objektivspule beziehungsweise die äußere Kondensorspule verwendet werden, die ohne Zusatzelemente in sehr einfacher Art und Weise die Bestromung vornehmen kann.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass mindestens eine der Heizstromquellen mit einer Steuerung verbunden ist, die mit einem Temperaturfühler verbunden ist, der die Temperatur des Objektivs und/oder des Kondensors misst. Mit einer solchen Steuerung kann die Heizleistung verändert werden, so dass die Temperatur des Objektivs und/oder des Kondensors an geänderte Umstände angepasst werden kann, wodurch die Stabilisierung des Brennflecks noch besser erreicht werden kann.
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Die Aufgabe wird auch durch eine Röntgenröhre mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Für eine solche Röntgenröhre ergeben sich die Vorteile, die oben bezüglich Patentanspruch 4 und seiner Weiterbildung bei einer Anzahl von vier Magnetfeld-Drahtabschnitten ausgeführt wurden.
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Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Betrieb einer Röntgenröhre mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Mit den beiden erfindungsgemäßen Betriebsmodi (Gesamtfeldstärke null und maximale Feldstärke) werden die oben schon bezüglich Patentanspruch 4 ausgeführt wurden.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass sich in einem dritten Betriebsmodus die Magnetfelder der einzelnen Magnetfeld-Drahtabschnitte der inneren Kondensorspule teilweise gegenseitig aufheben. Dadurch können je nach Anzahl der vorhandenen Magnetfeld-Drahtabschnitte eine bestimmte Anzahl an Zwischenstufen (zwischen Feldstärke null und voller Feldstärke) ausgewählt werden, wodurch der Einsatz der Röntgenröhre flexibler wird, ohne dass die durch die eingebrachte Leistung erfolgende Wärmeerzeugung verändert wird.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
- 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kondensor und ein erfindungsgemäßes Objektiv einer erfindungsgemäßen Röntgenröhre,
- 2a eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen ersten Betriebsmodus einer erfindungsgemäßen Röntgenröhre,
- 2b eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen dritten Betriebsmodus einer erfindungsgemäßen Röntgenröhre und
- 2c eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen zweiten Betriebsmodus einer erfindungsgemäßen Röntgenröhre.
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In 1 ist ein Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Mikrofokus-Röntgenröhre im Bereich ihres Kondensors 2 und ihres Objektivs 1 in einem schematischen Längsschnitt dargestellt. Der nicht dargestellte Rest der Mikrofokus-Röntgenröhre entspricht dem Stand der Technik und ist für die Erfindung nicht relevant. Anstatt einer Mikrofokus-Röntgenröhre, kann es sich auch um einen anderen Röntgenröhrentyp handeln.
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Kondensor 2 und Objektiv 1 sind um eine Röhre für den Elektronenstrahl 3 herum angeordnet. In Richtung des Elektronenstrahls 3 liegt der Kondensor 2 vor dem Objektiv 1.
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Der Kondensor 2 weist einen Kondensorinnenkern 20 auf, der rotationssymmetrisch um die Röhre für den Elektronenstrahl 3, die durch ihn gebildet wird, ausgeführt ist. Der Kondensorinnenkern 20 erstreckt sich auch senkrecht zum Elektronenstrahl 3 und bildet an seiner Außenseite einen Teil einer Außenwand, indem er dort die Form einer Röhre aufweist.
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In Richtung des Elektronenstrahls 3 davor angeordnet ist ein Kondensoraußenkern 21, der neben einer sich senkrecht zum Elektronenstrahl 3 erstreckenden Vorderwand - die zentral eine Öffnung für den Elektronenstrahl 3 aufweist - einen röhrenförmigen Bestandteil aufweist, der ebenfalls Teil der Außenwand ist und fluchtend mit dem Teil der Außenwand ist, der durch den Kondensorinnenkern 20 gebildet wird.
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Auf dem zentralen Teil des Kondensorinnenkerns 20, der auch die Röhre für den Elektronenstrahl 3 bildet, ist eine innere Kondensorspule 22 angeordnet. Diese weist vier Drahtabschnitte mit jeweils einer identischen Anzahl von Windungen auf, die in Richtung des Elektronenstrahls 3 übereinander (diese Version ist in 1 gezeigt) oder nacheinander wie folgt angeordnet sind: erster Magnetfeld-Drahtabschnitt 22a, zweiter Magnetfeld-Drahtabschnitt 22b, dritter Magnetfeld-Drahtabschnitt 22c, vierter Magnetfeld-Drahtabschnitt 22d.
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Um die innere Kondensorspule 22 herum ist eine äußere Kondensorspule 23 angeordnet. Diese weist zwei Drahtabschnitte mit jeweils einer identischen Anzahl von Windungen auf, die in Richtung des Elektronenstrahls 3 übereinander (diese Version ist in 1 gezeigt) oder nacheinander wie folgt angeordnet sind: erster Kondensor-Drahtabschnitt 23a, zweiter Kondensor-Drahtabschnitt 23b. Diese beiden Drahtabschnitte sind in gegenläufiger Richtung zueinander gewickelt.
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Das Objektiv 1 weist einen Objektivinnenkern 10 auf, der rotationssymmetrisch um die Röhre für den Elektronenstrahl 3, die durch ihn gebildet wird, ausgeführt ist. Er erstreckt sich auch senkrecht zum Elektronenstrahl 3 und bildet an seiner Außenseite einen Teil der Außenwand, indem er dort die Form einer Röhre aufweist. Dieser Teil der Außenwand ist fluchtend mit dem Teil der Außenwand, der durch den Objektivinnenkern 10 gebildet wird und mit diesem verbunden.
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In Richtung des Elektronenstrahls 3 davor angeordnet ist ein Objektivaußenkern 11, der neben eines sich senkrecht zum Elektronenstrahl 3 erstreckenden Vorderwand - die zentral eine Öffnung für den Elektronenstrahl 3 aufweist - einen röhrenförmigen Bestandteil aufweist, der ebenfalls Teil der Außenwand ist und fluchtend mit dem Teil der Außenwand ist, der durch den Objektivinnenkern 10 gebildet wird.
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Auf dem inneren Teil des Objektivinnenkems 10, der auch die Röhre für den Elektronenstrahl 3 bildet, ist eine innere Objektivspule 12 angeordnet, wie man sie aus dem Stand der Technik kennt..
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Um die innere Objektivspule 12 herum ist eine äußere Objektivspule 13 angeordnet. Diese weist zwei Drahtabschnitte mit jeweils einer identischen Anzahl von Windungen auf, die in Richtung des Elektronenstrahls 3 übereinander (diese Version ist in 1 gezeigt) oder nacheinander wie folgt angeordnet sind: erster Objektiv-Drahtabschnitt 23a, zweiter Objektiv-Drahtabschnitt 23b. Diese beiden Drahtabschnitte sind in gegenläufiger Richtung zueinander gewickelt.
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Die beiden in gegenläufiger Richtung gewickelten und gleiche Windungszahlen aufweisenden erster Kondensor-Drahtabschnitt 23a und zweiter Kondensor-Drahtabschnitt 23b werden von einer zweiten Heizstromquelle (nicht dargestellt) mit demselben Strom bestromt; sie können hierzu in Reihe direkt hintereinander geschaltet sein. Es ergibt sich damit für die gesamte äußere Kondensorspule 23 eine resultierende Feldstärke von null, da sich die beiden Magnetfelder, die durch die beiden Drahtabschnitte entstehen, gegenseitig aufheben. Die äußere Kondensorspule 23 produziert somit bei Bestromung einzig Wärme, aber kein Magnetfeld, das sich auf die Flugbahn des Elektronenstrahls 3 auswirken würde. Man kann somit durch Änderung der anliegenden Stromstärke der zweiten Heizstromquelle die Wärme des gesamten Kondensors 2 beeinflussen. Mittels eines Temperaturfühlers (nicht dargestellt), der die Temperatur des Kondensors 2 erfasst, und einer damit verbundenen Steuerung (nicht dargestellt), kann über die Änderung der Stromstärke der zweiten Heizstromquelle die Temperatur des Kondensors 2 im Wesentlichen konstant gehalten werden, wodurch es zu keiner Änderung des Brennflecks der Mikrofokus-Röntgenröhre aufgrund thermischer Einflüsse bezüglich des Kondensors 2 kommt. Eine solche Vorrichtung mit Temperaturfühler, Steuerung und zweiter Heizstromquelle ist dem Fachmann prinzipiell bekannt.
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Für die äußere Objektivspule 13 gilt das gleiche wie gerade für die äußere Kondensorspule 23 Ausgeführte: Die beiden in gegenläufiger Richtung gewickelten und gleiche Windungszahlen aufweisenden erster Objektiv-Drahtabschnitt 13a und zweiter Objektiv-Drahtabschnitt 13b werden von einer ersten Heizstromquelle (nicht dargestellt) mit demselben Strom bestromt; sie können hierzu in Reihe direkt hintereinander geschaltet sein. Es ergibt sich damit für die gesamte äußere Objektivspule 13 eine resultierende Feldstärke von null, da sich die beiden Magnetfelder, die durch die beiden Drahtabschnitte entstehen, gegenseitig aufheben. Die äußere Objektivspule 13 produziert somit bei Bestromung einzig Wärme, aber kein Magnetfeld, das sich auf die Flugbahn des Elektronenstrahls 3 auswirken würde. Man kann somit durch Änderung der anliegenden Stromstärke der ersten Heizstromquelle die Wärme des gesamten Objektivs 1 beeinflussen. Mittels eines Temperaturfühlers (nicht dargestellt), der die Temperatur des Objektivs 1 erfasst, und einer damit verbundenen Steuerung (nicht dargestellt), kann dann über die Änderung der Stromstärke der ersten Heizstromquelle die Temperatur des Objektivs 1 im Wesentlichen konstant gehalten werden, wodurch es zu keiner Änderung des Brennflecks der Mikrofokus-Röntgenröhre aufgrund thermischer Einflüsse bezüglich des Objektivs 1 kommt. Eine solche Vorrichtung mit Temperaturfühler, Steuerung und erster Heizstromquelle ist dem Fachmann prinzipiell bekannt.
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Für die Änderung des Elektronenstrahls 3 sind somit nicht die äußere Kondensorspule 23 und die äußere Objektivspule 13 zuständig, sondern die innere Kondensorspule 22 und die innere Objektivspule 12. Hinsichtlich der inneren Objektivspule 12 handelt es sich um eine aus dem Stand der Technik bekannte Objektivspule, die von ihrem Aufbau her nicht erfindungswesentlich ist und deren Wirkungsweise deshalb nicht näher beschrieben werden muss.
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Allerdings ist die erfindungsgemäße innere Kondensorspule 22 grundlegend anders aufgebaut - siehe obige Erläuterungen - wie eine aus dem Stand der Technik bekannte Kondensorspule. Bei der im Folgenden beschriebenen bekannten Kondensorspule wird davon ausgegangen, dass sie genauso viele Windungen aufweist, wie die Summe der vier Drahtabschnitte der erfindungsgemäßen inneren Kondensorspule 22. Auch die anderen spezifischen Merkmale sollen übereinstimmen, um einen Vergleich zwischen einer Kondensorspule gemäß dem Stand der Technik und einer erfindungsgemäßen inneren Kondensospule 22 zu ermöglichen.
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Bei einer bekannten Kondensorspule, die nur eine durchgehende Wicklung aufweist, erfolgt die Einstellung der Stärke des Magnetfelds durch eine Änderung des Stroms einer mit der Kondensorspule verbundenen Stromquelle. Wenn kein Magnetfeld vorhanden sein soll, beträgt die Stromstärke 0 A. Die Leistungsaufnahme der Kondensorspule beträgt somit 0 W. Die Temperatur der Kondensorspule beträgt dann beispielsweise 25° C. Wird ein mittleres Magnetfeld benötigt, wird beispielsweise eine Stromstärke 1 A verwendet, was bei regelmäßig anliegender Spannung von 15 V zu einer Leistungsaufnahme von 15 W führt, wodurch die Kondensorspule beispielsweise eine Temperatur von 35° C hat. Bei einem starken Magnetfeld wird beispielsweise eine Stromstärke von 2 A verwendet, bei einer Spannung von 30 V erhält man eine Leistungsaufnahme von 60 W und eine Temperatur der Kondensorspule von beispielsweise 60° C. Aufgrund der signifikanten Temperaturänderung ergibt sich eine Beeinflussung des Brennflecks.
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Der Aufbau der erfindungsgemäßen inneren Kondensorspule 22 mit vier Drahtabschnitten gleicher Windungszahl ermöglicht es, durch im Folgenden näher ausgeführten und in den 2a-2d dargestellten unterschiedlichen Verschaltungen der vier Drahtabschnitte zueinander die Leistungsaufnahme konstant zu halten, was - bei den sonstigen Randbedingungen, die im vorangehenden Absatz zu der aus dem Stand der Technik bekannten Kondensorspule ausgeführt wurden - zu einer konstanten Temperatur der inneren Kondensorspule 22 führt. Die vier Drahtabschnitte sind mit einer Magnetfeld-Stromquelle 4 verbunden, die konstant mit einem Strom 2 A betrieben wird, wie dies dem starken Magnetfeld bei der im vorangehenden Absatz beschriebenen bekannten Kondensorspule der Fall ist. Somit liegt bei identischer Spannung wie oben beschrieben eine Leistungsaufnahme von immer 60 W vor. Dies bedeutet, dass die Temperatur der inneren Kondensorspule konstant bei beispielsweise 60° C liegt. Um die im Folgenden beschriebenen unterschiedlichen Magnetfeldstärken der gesamten inneren Kondensorspule 22 zu ermöglichen, ist die Magnetfeld-Stromquelle 4 mit den vier Drahtabschnitten - erster Magnetfeld-Drahtabschnitt 22a, zweiter Magnetfeld-Drahtabschnitt 22b, dritter Magnetfeld-Drahtabschnitt 22c, vierter Magnetfeld-Drahtabschnitt 22d - über eine dem Fachmann bekannte Schaltung verbunden, die unterschiedliche Stromrichtungen in den einzelnen Drahtabschnitten ermöglicht.
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In 2a ist eine Schaltung gezeigt, bei der der erste Magnetfeld-Drahtabschnitt 22a und der zweite Magnetfeld-Drahtabschnitt 22b in derselben Richtung vom Strom durchflossen sind, aber der dritte Magnetfeld-Drahtabschnitt 22c und der vierte Magnetfeld-Drahtabschnitt 22d werden in entgegengesetzter Richtung zu den beiden erstgenannten vom Strom durchflossen. Damit ergibt sich, dass sich die Magnetfelder der einzelnen Drahtabschnitte gegenseitig aufheben und es ist kein resultierendes Magnetfeld vorhanden.
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In 2b ist eine Schaltung gezeigt, bei der der erste Magnetfeld-Drahtabschnitt 22a, der zweite Magnetfeld-Drahtabschnitt 22b und der dritte Magnetfeld-Drahtabschnitt 22c in derselben Richtung vom Strom durchflossen sind, aber der vierte Magnetfeld-Drahtabschnitt 22d wird in entgegengesetzter Richtung zu den drei erstgenannten vom Strom durchflossen. Damit ergibt sich, dass sich zwei Teilmagnetfelder gegenseitig aufheben und das resultierende Magnetfeld die Summe von zwei der Drahtabschnitte ist. Dies entspricht dem schwachen Magnetfeld bei der bekannten Kondensorspule, wie es oben beschrieben wurde.
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In 2c ist eine Schaltung gezeigt, bei der erster Magnetfeld-Drahtabschnitt 22a, zweiter Magnetfeld-Drahtabschnitt 22b, dritter Magnetfeld-Drahtabschnitt 22c und vierter Magnetfeld-Drahtabschnitt 22d alle in derselben Richtung vom Strom durchflossen werden. Damit ergibt sich ein resultierendes Magnetfeld, das vier mal so groß ist wie dasjenige eines einzelnen Drahtabschnitts. Dies entspricht dem starken Magnetfeld bei der bekannten Kondensorspule, wie es oben beschrieben wurde.
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Es ist klar, dass bei einer stärkeren Unterteilung der Windungen der inneren Kondensorspule 22 in noch mehr Drahtabschnitte eine noch feinere Einstellung von Zwischenmagnetfeldstärken erzeugt werden kann, zwischen null und der vollen Magnetfeldstärke bei durchfließen aller Drahtabschnitte in derselben Stromrichtung.
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Zusammenfassend gesagt, ist einer der erfindungsgemäßen Hauptaspekte, dass verschiedene Magnetfeldstärken an der inneren Kondensorspule 22 bei gleichbleibender Temperatur derselben einzig durch unterschiedliche Aufteilung der Stromflussrichtung in den Drahtabschnitten mittels einer Schaltung erreicht werden kann. Da keine Temperaturänderung trotz Magnetfeldstärkenänderung erfolgt, ist eine Änderung des Brennflecks aufgrund thermischer Einflüsse ausgeschaltet.
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Es ist nicht zwingend erforderlich, dass die einzelnen Drahtabschnitte der inneren Kondensorspule 22 alle dieselbe Anzahl von Windungen aufweisen. Prinzipiell ist jede andere Aufteilung möglich; es sollte nur sichergestellt sein, dass zumindest eine Kombination möglich ist, bei der sich eine Gesamtmagnetfeldstärke von null ergibt. So wäre beispielsweise auch eine Aufteilung der Gesamtwindungen im Verhältnis von 1/4 + 1/8 + 1/8 + 1/8 + 1/8 + 1/4 möglich.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Objektiv
- 2
- Kondensor
- 3
- Elektronenstrahl
- 4
- Magnetfeld-Stromquelle
- 10
- Objektivinnenkern
- 11
- Objektivaußenkern
- 12
- innere Objektivspule
- 13
- äußere Objektivspule
- 13a
- erster Objektiv-Drahtabschnitt
- 13b
- zweiter Objektiv-Drahtabschnitt
- 20
- Kondensorinnenkern
- 21
- Kondensoraußenkern
- 22
- innere Kondensorspule
- 22a
- erster Magnetfeld-Drahtabschnitt
- 22b
- zweiter Magnetfeld-Drahtabschnitt
- 22c
- dritter Magnetfeld-Drahtabschnitt
- 22d
- vierter Magnetfeld-Drahtabschnitt
- 23
- äußere Kondensorspule
- 23a
- erster Kondensor-Drahtabschnitt
- 23b
- zweiter Kondensor-Drahtabschnitt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010032338 A1 [0003]
