DE1050917B - Röntgenröhre für Mikro-Radiographie - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Röntgenröhre für Mikro-Radiographie. Sie nimmt ihren Ausgang von dem Problem, biologisches Material mit möglichst gutem Kontrast wiederzugeben. Diese Aufgabe wird bekanntlich durch die Verwendung möglichst weicher Röntgenstrahlen gelöst.

Bei den bekannten Röntgenröhren für Mikro-Radiographie war es bisher nicht möglich, extrem weiche Röntgenstrahlen —■ entsprechend einer Grenzenergie des Bremsspektrums von etwa 500 Volt — zu yerwenden, da zumindest zur Abschirmung des von 'der jeweiligen Glühkathode emittierten und an der Anode gestreuten, aktinischen Lichtes ein lichtundurchlässiges Fenster zwischen dem Anodenraum und dem für die Aufnahmen vorgesehenen Raum angebracht wer- *5 den mußte. Die Verwendung eines derartigen. Fensters hatte zur Folge, 'daß die Röntgenstrahlung eine —: und zwar durch das Fenster bedingte — relativ hohe Mindestenergie besitzen muß.

Die genannten Schwierigkeiten werden nach der Erfindung bei einer Röntgenröhre für. Mikro-Radiographie dadurch vermieden, daß die Temperatur der Kathode so weit heruntergesetzt ist, daß eine von der Kathode stammende Temperaturstrahlung nicht zur Schwärzung der Aufnahmeplatte führt. Vorteilhaft findet dabei eine Oxydkathode Verwendung, wie sie für andere Röntgenröhren zu anderen Zwecken an sich bekannt ist. Es ist ferner günstig, für die Kathode eine indirekte Heizung vorzusehen. Eine weitere Erniedrigung der Emissionstemperatur ergibt sich durch die Anordnung der Kathode in einem Wehneltkopf.

In einer bevorzugten · Ausführungsform wird bei einer Röntgenröhre, in Weiterbildung der Erfindung, eine Profilanode vorgesehen. Durch das Profil der Anode wird trotz der Begrenzung des Gesamtstromes durch die Raumladung eine relativ große Flächendichte der emittierten Röntgenstrahlung erreicht, so daß sich relativ kurze Belichtungszeiten, beispielsweise bei kontaktradiographischen Aufnahmen, ergeben.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Röntgenröhre nach der Erfindung ohne Absorptionsfenster zwischen dem Raum, in dem sich die Anode befindet, und dem Raum, in dem sich das Präparat sowie gegebenenfalls der Strahlenempfänger, z. B. Photoplatte, Photokathode eines Bildwandlers, Szintilla- tiomskristall, befindet, ausgeführt.

Bei Verwendung eines Bildwandlers kann dessen Photokathode zweckmäßigerweise derart ausgeführt werden, daß sich zwischen dem Präparat und der genannten Photokathode lediglich eine beispielsweise organische Schutzfolie für die Photokathode befindet. In einer anderen Ausführungsform wird ein vorteilhaft ebener Strahlentransformator —■ beispielsweise ein Szintillationskristall —■ zur Umwandlung der Röntgenröhre für Mikro-Radiographie

Anmelder:

Dr.'phil. nat. Dr. med. h. c.

Dr. med. h. c. Boris Rajewsky,

Frankfurt/M., Stresemannallee 22

Dr. Boris Rajewsky, Frankfurt/M.,

und Dipl.-Phys. Dr. Hermann Mergler, Neu Isenburg, sind als Erfinder genannt worden

Röntgenstrahlung in! eine' andere weniger von glasartigen Stoffen absorbierte Strahlung zwischen dem Präparat und der Photokathode des Bildwandlers angeordnet und eine Vorrichtung zur Abbildung des Szintillationsbildes auf die Photokathode vorgesehen. Weiter kann es günstig sein, insbesondere bei Verwendung eines Szintillationskristalls mit nachgeschaltetem Photomu'ltiplier als Strahlenempfänger, eine durchstrahlte Anode, die von einem möglichst punktförmigen Elektronenstrahl abgetastet wird, zu verwenden. Als Anode wird in diesem: Fall beispielsweise eine Folie aus Aluminium oder Beryllium, auf welche Gold aufgedampft ist, vorgesehen. Dem P'hotomultiplier wird ein Braunsches Rohr- nachgeschaltet, dessen Elektronenstrahl konphas mit der Abtastung der Anode die Bildfläche durchläuft.

Es kann günstig sein, die vorstehend genannten Vorrichtungen derart auszubilden, daß kinematographische Aufnahmen ermöglicht werden.

Im folgenden soll die Erfindung an Hand des· in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden, ohne jedoch damit die Erfindung auf das Ausführungsbeispiel beschränken zu wollen.

In Fig. 1 ist in einem gegenüber den Fig. 2 und 3 vergrößerten Maßstab die Ausbildung der Kathode sowie der Anode bei der erfindungsgemäßen Röntgenröhre dargestellt, während in Fig. 2 und 3 in zwei verschiedenen, zueinander senkrechten Schnittrichtungen ein Ausführungsbeispiel der . erfindungsgemäßen Röntgenröhre gezeigt wird. Die aus Fig. 1 ersichtlichen Feinheiten über die Ausbildung, der Kathode und Anode wurden der Übersichtlichkeit wegen.. nicht in Fig. 2 und 3 aufgenommen.

809 750/400

Bei den laufenden Untersuchungen mit der Röntgenröhre hat sich das vorstehend beschriebene stegförmige Anodenprofil als sehr günstig erwiesen, jedoch können auch andere Anodenprofile — beispielsweise warzen-5 förmige oder'nadeiförmige Profile — mit gegenüber dem Kathodenkörper 44 vorstehenden, konvex gewölbten Teilen verwendet werden, so daß gewünschtenfalls sehr kleine Foki entstehen. Derartige Fo'ki lassen sich insbesondere für Vergrößerungsradiogra-

nach der Erfindung in Draufsicht dargestellt, während in Fig. 3 eine Seitenansicht (Schnittlinie 3-3) der erfindungsgemäßen Röntgenröhre gezeigt ist.

Der Kathodenkopf befindet sich am Ende eines Kühlwasserrohres 11 mit einem Flansch für den Kathodenkopf. ' . Der Hülsenschliff 12 zum. Kernschliff 13, der das Küihlwasserrohr 11 trägt ist durch drei in Fig. 3 dar-

AIs Kathode 40' wird nach der Erfindung vorzugsweise eine Oxydkathode verwendet, bei der das Oxyd auf einer metallischen. Fläche aufgebracht ist. Die genannte metallische Fläche hat dabei zweckmäßig die Gestalt eines zylindrischen Röhrchens 41, welches beispielsweise aus Nickel besteht und auf dem gegebenenfalls unter Verwendung von Zwischenschichten eine Karbonatpaste aufgebracht wird. Je nach Größe, insbesondere Länge des gewünschten Röntgenstrahlen

emittierenden Fokus wird Karbonatpaste in mehr oder io phie vorteilhaft verwenden.

minder großer Ausdehnung auf das Nickelröhrchen In Fig. 2 ist eine Gesamtansicht eimer Röntgenröhre

aufgebracht. Durch eine entsprechende Formierung . . _ - . _

wird dann in bekannter Weise eine Oxydkathode hergestellt; Die vorstehend erwähnten Zwischenschichten sowie die von der zu formierenden Karbonatpaste ge- 15 bildete Schicht sind in der Zeichnung der Übersichtlichkeit wegen nicht näher dargestellt. Durch die Verwendung einer auf einer metallischen Fläche aufgebrachten Oxydkathode wird bei der erfindungsgemäßen

Röntgenröhre einmal das von der Heizwendel 42 emit- 20 gestellte Hakestäbe 14 mit dem Anodengehäuse 49 vertierte aktinische Licht abgeschirmt, zum anderen er- bunden. Zwischen dem Hülsenschliff 12 und dem Gegibt sich eine große !mechanische Stabilität, auf Grund häuse49 befindet sich ferner ein Tombakrohr 15. Die deren eine größtmögliche Annäherung der Kathode an Haltestäbe 14 können einzeln verkürzt oder verlängert die Anode ,ermöglicht wird, .oder mit anderen Worten, werden, so daß der Kathodenkopf 10 verschiebbar der Abstand Kathoden-Anode ist nicht mehr durch 25 und kippbar ist. Der Abstand und Ausstellwinkel zwimechanische, · sondern! lediglich durch elektrische . sehen dem Kopf 10 und der Anode 44 kann somit je-Eigenschaften des Systems Kathode—Anode festge- weils leicht entsprechend der gewählten Spannung und legt. gewünschten Fokusgröße eingestellt werden. Die Ka-

Die Kathode 40 befindet sich in einem Wehneltkopf thode sowie die Anode 44 sind gegenüber dem Ge-43, der derart ausgedreht ist und der sich auf einem 30 häuse der Röntgenröhre isoliert angeordnet, so daß derartigen Potential befindet, daß eine Bündelung und sich beispielsweise das Potential der Anode, insbesondamit Ausnutzung der gesamten emittierten Elektronen dere in bezug auf die Wandungen der Röntgenröhre, ermöglicht wird.: Ferner wird bei der Formgebung des in gewünschter Weise verändern läßt. Wehneltkopfes 43 darauf geachtet, daß die Wärmeab- Die Anode 44 hat die Gestalt eines Sechskantes.

strahlung vom der Kathode weitgehend herabgesetzt 35 Die eigentliche, je nach der gewünschten Strahlenart wird. Durch die zuletzt genannte Maßnahme wird eine . (Brems- oder charakteristische Strahlung) zur VerVerringerung des Temperaturgefälles zwischen Heiz- wendung gelangende Anode wird jeweils auf eine der wendel 42 und dem Röhrchen 41 und damit eine Her- Flächen 47 des Anodensechskantes 44 aufgeschraubt, äbsetzung .der Heizwendeltemperatur erreicht. Die Auf diese Weise lassen sich leicht die verschiedensten Kathodentemperatur andererseits wird durch Ausnut- 40 charakteristischen Strahlungen — sogar__von_ni£ht zung der . gesiamten Elektronenemission auf einem , metallischen Elementen ;^erzeugen. i_m letzteren Fall Minimum gehalten. Im Betrieb ist die Kathode daher w«a3^azu"Me^rrTbeispielsiweise Kupferblättchen, nur dunkelglühend von der Photoplatte aus. nicht sieht- mit einer Säure des Metalloids behandelt, so daß sich bar, und die an der Anode gestreute Wärmestrahlung an der Oberfläche des Metallblättchens eine Schicht, vermag nicht mehr, wenn sie auf die Photoplatte fällt, 45 bestehend unter anderem aus einer Verbindung des diese zu schwärzen. . Metalloids, ausbildet. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, befindet sich der Anodemsechskant 44 an einem zylindrischen Anodenrohr 20, welches zweckmäßig mittels einer Lochscheibe 21 aus Silikomgummi, eines Haltesprechend der jeweils gewählten Spannung bzw. ge- 50 zentrierringes aus Isoliermaterial 22, eines Zenrtrierwünschten Fokusausdehnung eingestellt. Man hat da- . und Paßringes aus Isoliermaterial 23 und eines Mesmit die Möglichkeit, jeweils die günstigsten Auf nähme- sing-Preßringes 24 in dem metallischen Kernschliff 25 bedingungen einzustellen. gehaltem wird. Die für eine Aufnahme jeweils ge-

Die Anode 44 besitzt im Ausführungsbeispiel ein wünschte Anode wird ohne Unterbrechung des Vaku-Profil, welches günstigerweise stegförmig ausgebildet 55 ums und Gefährdung der isolierten, elektrischen Zuist. Dadurch wird erreicht, daß die von der Kathode führung durch Drehern des Kermschliffes 25 im Hülsen-40 emittierten Elektronen im wesentlichen auf den schliff 26 eingestellt.

oberen, stark konvex.gewölbten Teil46 und die Sei- Zwischen dem Kameraraum 30, in dem sich das

tenteile des Stegs 45 auftreffen. Den auf die Steganode Präparat sowie gegebenenfalls die Photoplatte befinübergehenden Elektronen steht somit eine Fläche zur 60 det, und dem Raum 48, in dem sich die Anode befin-Verfügung, die den mit Elektronen belegten Flächen- det, ist kein Fenster vorgesehen. Es ist zweckmäßig, inhalt einer an der Stelle des Stegfirstes stehenden die Öffnung 31 zwischen Anodenraum 48 und Kameraebenen Prallanode mehrfach übertrifft. Die Projektion raum 30 als dynamische Druckstufe auszubilden, Dadieses Fokus auf die Empfangsfläche (Photoplatte, durch wird ermöglicht, den Kameraraum 30 im Be-Photokathode eines Bildwandlers usw.) ist aber nicht 65 trieb auf einem schnell herstellbaren Vorvakuumdruck größer als bei einer Prallanode. Durch diese Anode zu halten.

Der Abstand Kathode—Anode sowie der Anstellwinkel der Anode sind, wie sich insbesondere aus den Fig. 2 und 3 ergibt, veränderlich und werden entwird daher die scheinbare Stromdichte an der Anode vervielfacht, so daß eine wesentliche, sehr starke Herabsetzung der erforderlichen Belichtungszeiten erreicht wird.

Die Objekte werden jeweils auf dünnen Membranen befestigt, die auf Ringe gespannt werdeni Die genanntein Ringe werden, in dafür vorgesehene Öffnungen 70 zwischen dem Raum 48 und dem Kameraraum 30 oder

der Kamerascheibe 32 eingesetzt. Die Trägerfolie für die zu untersuchenden Objekte wird mit Rücksicht: auf mechanische und insbesondere auf Absorptionseigenschaften der Folie ausgewählt. Insbesondere dient die Folie für das zu untersuchende Präparat als Filter und für die Photoplatte als Abschirmung gegen vagabundierende Elektronen. Bei den Untersuchungen hat sich gezeigt, daß sich als Trägerfolie besonders ein Kondensationsprodukt aus Terephthalsäure und Äthylenglykol, das in Deutschland unter dem Handelsnamen Hostaphan erhältlich ist, eignet. Die Kamera ist derart ausgebildet, daß mehrere Aufnahmen ohne Belüftung der Röntgenröhre ausgeführt werden können¹, und zwar entweder vom gleichen Objekt mehrere Aufnahmen (Einsetzen der Ringe mit den Objekten zwisdhen dem Raum· 48 und dem Kameraraum 30; z.B. bei Aufnahmen mit verschiedener Strahlenqualität — unter anderem für eine biologische Strukturanalyse) oder mehrere Aufnahmen von verschiedenen Objekten mit gleicher Strahlenqualität (z. B. bei einer biologisehen Funktionsanalyse, Ringe mit den Objekten in der Kamerascheibe 32). Dies wird beispielsweise durch die Verwendung einer trommelartigem Kamera, im Ausführungsbeispiel die Kamerascheibe 32, ermöglicht.

Im AusführungsbeiiSpiel erfolgt die Einstellung für eine Aufnahme — und zwar ohne Unterbrechung des Vakuums — durch Zurückziehen des Rohres 33, welches in einem Käfigsimmering 34 und einem geschlitzten Kegelring 35 gleitet, durch Drehen der Scheibe in die neue Aufnahmestellung und durch Vorgkitenlassen der Kamerascheibe 32, die der Atmosphärendruck vorschiebt.

Die erfindungsgemäße Röntgenröhre läßt sich vorteilhaft zur Untersuchung von Stoffen, die auis leidhten Elementen aufgebaut sind, beispielsweise histologische Schnitte, organische Verbindungen und insbesondere Kunststoffe, verwenden.

Die vorstehend beschriebenen erfinderischen Maßnahmen sind nicht nur bei Röntgenröhren für Mi'kro-Radiographie verwendbar, sondern auch bei anderen Röntgenröhren, beispielsweise Röntgenröhren für Vergrößerungsradiögraphie, vorteilhaft anzuwenden.

Claims (16)

Patentansprüche: 45

1. Röntgenröhre für Mikro-Radiographie, insbesondere für sehr weiche Röntgenstrahlen, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Kathode so weit heruntergesetzt ist, daß eine von der Kathode stammende Temperaturstrahlung nicht zur Schwärzung der photographischen Platte führt.

2. Röntgenröhre nach Anspruch 1 mit einer Aufnahmekamera, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstrecke zwischen dem Anodenraum (48) und dem Kameraraum (3Oj kein Fenster aufweist, sondern als dynamische Druckstufe ausgebildet ist.

3. Röntgenröhre nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Oxydkathode vorgesehen ist.

4. Röntgenröhre nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode so ausgebildet ist, daß die Elektronen auf eine Profilanode fokussiert werden.

5. Röntgenröhre nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen Kathode und Anode veränderlich ist.

6. Röntgenröhre nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Potential der Anode insbesondere in bezug auf die Wandungen der Röntgenröhre veränderlich ist.

7. Röntgenröhre nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfolie des zu untersuchenden Präparats als Filter für die Röntgenstrahlung dient.

8. Röntgenröhre nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch die Verwendung von Polyglykolterephthalat als Trägerfolie.

9. Röntgenröhre nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung der Aufnahmekamera, daß mehrere Aufnahmen ohne Belüftung der Röntgenröhre ausführbar sind.

10. Röntgenröhre nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung der Aufnahmekamera, daß vom gleichen Objekt mehrere Aufnahmen herstellbar sind..

11. Röntgenröhre nach Anspruch 9, gekennzeicl· net durch eine derartige Ausbildung der Auf-

. nahmekamera, daß mehrere Aufnahmen von verschiedenen Objekten herstellbar sind.

12. Röntgenröhre nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, insbesondere nach Anspruch 9 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch die Verwendung einer trommelartigeh Kamera.

13. Verwendung einer Röntgenröhre nach Anspruch 1 oder einem der folgenden zur Untersuchung von Stoffen, die aus leichten Elementen aufgebaut sind.

14. Verwendung einer Röntgenröhre nach Anspruch 1 bis 12 oder einem derselben zur Untersuchung von histologischen Schnitten.

15. Verwendung einer Röntgenröhre nach Anspruch 1 bis 12 oder einem derselben zur Untersuchung von organischen Verbindungen.

16. Verwendung einer Röntgenröhre nach Anspruch 1 bis 12 oder einem derselben zur Untersuchung von Kunststoffen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 387 974, 440013,

104,922 365;

französische Patentschrift Nr. 451 849;

Auszüge deutscher Patentanmeldungen, Bd. 5, 1948,

S. 193.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 80? 750/400 2.