DE1063286B

DE1063286B - Verfahren und Einrichtung zum Einstellen der Lage des durch einen Kathodenstrahl erzeugten Brennflecks auf der Antikathode einer Roentgenroehre

Info

Publication number: DE1063286B
Application number: DEG25312A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr-Ing Enis Bas
Original assignee: Gesellschaft zur Foerderung der Forschung an der Eidgenoessischen Technischen Hochschule
Current assignee: Gesellschaft zur Foerderung der Forschung an der Eidgenoessischen Technischen Hochschule
Priority date: 1958-01-22
Filing date: 1958-09-16
Publication date: 1959-08-13
Also published as: NL113662C; FR1204835A; CH355225A; US2946892A; GB868830A

Description

DEUTSCHES

Bei der herkömmlichen Methode der Herstellung von Röntgenaufnahmen der Zähne wird der Röntgenfilm in den Mund des Patienten eingeführt und durch eine außerhalb des Mundes angeordnete Röntgenstrahlenquelle belichtet, wobei die Zähne durchstrahlt werden. Der Film muß dabei gewöhnlich von dem Patienten festgehalten werden. Auf einem Film lassen sich auf diese Weise 3 bis 4 Zähne abbilden. Die Methode ist besonders zeitraubend und umständlich, wenn sehr viele Aufnahmen nacheinander aufgenommen werden sollen, z. B. bei vollständigen Statusaufnahmen des Gebisses. Eine solche Aufnahmeserie birgt im weiteren noch den Nachteil, daß die hinter dem Film im Röntgenstrahlenkegel liegenden Schädelpartien den Röntgenstrahlen ausgesetzt sind, wobei sie teilweise wiederholt bestrahlt werden. Auch bei anderen zahnärztlichen Röntgenaufnahmen, wie z. B. bei den Röntgenaufnahmen der Kiefer, ist dies der Fall und kann sich auch bei anderweitigen Hohlkörperaufnahmen sehr nachteilig auswirken.

Eine zweite Aufnahmemethode, welche diese Schwierigkeiten beseitigt, besteht darin, daß die Röntgenstrahlenquelle im Innern und der Film außerhalb des Hohlkörpers angeordnet wird. Für zahnärztliche Zwecke z. B. sind Röntgenröhren bekannt, deren Röhrenkolben einen in die Mundhöhle einführbaren Teil aufweisen, welcher die Antikathode der Röntgenröhre enthält und von einem Schutzrohr umgeben ist. Da in einer solchen Röntgenröhre der durch einen Kathodenstrahl erzeugte Brennfleck sehr nahe am Objekt, d. h. an den Zähnen, liegt, muß die Brennfleckgröße sehr klein gewählt werden, will man Bilder guter Auflösung erhalten. Andererseits verlangt die Lage der Antikathode in der Mundhöhle, daß in der Horizontalen die Röntgenstrahlen in einem Winkelraum größer als 180° auf den Film projiziert werden, damit man in einer einzigen Aufnahme das ganze Gebiß erfassen kann. Um diese Bedingung zu erfüllen, weist die Antikathode eine Dachkante oder eine Spitze auf, und der Brennfleck muß genau zentrisch auf der Dachkante bzw. der Spitze der Antikathode liegen, damit eine symmetrische Röntgenstrahlenverteilung resultiert. Dabei darf der Fleckdurchmesser höchstens einige zehntel mm betragen, da der Abstand vom Brennfleck zum Objekt sehr klein ist und der Film nicht sehr dicht an das Objekt gebracht werden kann.

Für intrakavernöse Anwendungen, insbesondere zur Aufnahme des Zahnstatus, ist eine Röntgenröhre bekannt, welche eine pyramidenförmige Antikathode sowie elektromagnetische oder elektrostatische Ablenkmittel zum Steuern des Kathodenstrahls auf die Spitze oder eine der Pyramidenkanten oder Pyramidenflächen der Antikathode aufweist. Das Zentrieren des feinen Brennflecks auf die Spitze oder eine Kante der Anti-Verfahren und Einrichtung zum Einstellen der Lage des durch einen Kathodenstrahl erzeugten Brennflecks auf der Antikathode

einer Röntgenröhre

Anmelder:

Gesellschaft zur Förderung der Forschung an der Eidg. Techn. Hochschule,

Zürich (Schweiz)

Vertreter: Dr.-Ing. W. Höger, Dr.-Ing. E. Maier

und Dipl.-Ing. M.Sc. W. Stellrecht, Patentanwälte,

Stuttgart-O, Uhlandstr. 16

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 22. Januar 1958

Dipl.-Ing. Dr.-Ing. Enis Bas, Zürich (Schweiz),
ist als Erfinder genannt worden

kathode verursacht in der Praxis wegen der fehlenden Kontrollmöglichkeit jedoch große Schwierigkeiten, welche durch die vorliegende Erfindung behoben werden können.

Schon seit einiger Zeit ist es bekannt, bei einer Röntgenröhre die Intensität des Kathodenstrahls automatisch zu regeln entsprechend der von der Antikathode ausgehenden Sekundärelektronenschaltung, welcher eine in die Röhre eingebaute Meßelektrode ausgesetzt wird. Hierbei findet jedoch keine Richtungssteuerung des Kathodenstrahls statt.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Einstellen der Lage des durch einen Elektronenstrahl erzeugten Brennflecks auf der Antikathode einer Röntgenröhre, bei welcher zur Erzielung einer Röntgenstrahlung in einem 180° übersteigenden Winkelraum die Antikathode eine Dachkante oder eine Spitze aufweist, auf welche der Brennfleck des Kathodenstrahls zentriert werden soll, und elektrische Steuermittel zur Beeinflussung der Richtung des Kathodenstrahls vorgesehen sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß die Intensität der von der Antikathode emittierten Sekundärelektronenstrahlung nach verschiedenen Richtungen ermittelt und die Richtung des Kathodenstrahls so beeinflußt wird, daß die Intensitätsverteilung der Sekundärelektronenstrahlung und damit die Verteilung

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ler Röntgenstrahlung bezüglich der Röhrenachse einen Außenseite des menschlichen Kopfes im Bereich des

gewünschten Verlauf annimmt. Gebisses zu halten vermag, wie in Fig. 1 und 2 an-

Eine zum Ausüben dieses Verfahrens geeignete Ein- gedeutet ist. Der Halter 13 besteht zweckmäßigerweise

■ichtung geht aus von einer bekannten Röntgenröhre, ebenfalls aus elektrisch und thermisch isolierendem lie eine Kathode, eine Fokussierelektrode, eine Anode 5 Material.

md eine Antikathode besitzt, welch letztere zur Er- Der innere Aufbau der Röntgenröhre ist in Fig. 3 delung einer Röntgenstrahlung in einem 180° über- schematisch dargestellt. Zur Erzeugung eines scharf iteigenden Winkelraum eine Dachkante oder eine gebündelten Elektronenstrahls 20 weist die Röntgen-Spitze besitzt, auf die der Brennfleck des Kathoden- röhre in bekannter Weise eine Kathode 21, einen Strahls zentriert werden soll. Die Einrichtung gemäß io Wehnelt-Zylinder 22 und eine Anode 23 auf. Die ler Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß im Kathode 21 und der Wehnelt-Zylinder 22 stehen mit Innern der Röntgenröhre Meßelektroden bezüglich der dem negativen Pol und die Anode 23 steht mit dem Antikathode symmetrisch angeordnet sind und mit positiven Pol einer elektrischen Hochspannungsquelle iem positiven Pol der die Röntgenröhre speisenden 24 in Verbindung. Der Kathodenstrahl 20 geht durch Hochspannungsquelle durch elektrische Stromwege in 15 eine Öffnung 25 der Anode 23 hindurch und ist gegen Verbindung stehen, in denen sich Ströme entsprechend eine Antikathode 26 gerichtet, die sich an dem in die ien auf die Meßelektroden auf treffenden, von der Anti- Körperhöhle einzuführenden Ende der Röntgenröhre cathode emittierten Sekundärelektronen ausbilden. befindet und ebenfalls an den positiven Pol der Hoch-Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus Spannungsquelle 24 angeschlossen ist. Wo der Kathodenien Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeich- 20 strahl auf die Antikathode auftrifft, entsteht der sonungen, in welchen rein beispielsweise mehrere Aus- genannte Brennfleck, von dem bekanntlich die zu erführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung zeugenden Röntgenstrahlen ausgehen. Um eine Röntveranschaulicht sind und an Hand welcher auch das genstrahlung in einem 180° übersteigenden Winkel-Verfahren gemäß der Erfindung nachstehend beispiels- raum A (Fig. 2) zu erzielen, weist die Antikathode 26 weise erläutert ist. 25 gemäß Fig. 3 zwei Aufprallflächen auf, die sich längs Fig. 1 zeigt teils im senkrechten Schnitt und teils in einer Dachkante 27 schneiden, auf welche der Brenn-Seitenansicht einen Teil einer Einrichtung zur Her- fleck des Kathodenstrahls 20 zentriert werden soll. Zur stellung von Hohlkörper-Röntgenaufnahmen für zahn- Lenkung des Kathodenstrahls 20 in zur Dachkante 27 ärztliche Diagnostik, wobei auch ein menschlicher rechtwinklig verlaufender Richtung sind zwischen der Kopf angedeutet ist; 30 Anode 23 und der Antikathode 26 in bekannter Weise Fig. 2 stellt dasselbe teils im waagerechten Schnitt zwei elektrostatische Ablenkplatten 28 und 29 vor- und teils in Draufsicht dar; handen, zwischen denen der Kathodenstrahl hindurch-Fig. 3 zeigt schematisch teils in Ansicht und teils im läuft. Die eine Platte 28 ist an den positiven Pol der senkrechten Schnitt die elektrisch wirksamen Teile der Hochspannungsquelle 24 angeschlossen, während die Einrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel 35 andere Platte 29 mit einem veränderlichen Spannungsmit dachkantförmiger Antikathode und elektro- teiler 30 in Verbindung steht, mit dessen Hilfe das statischer Zentriervorrichtung für den Kathodenstrahl; Potential an der Platte 29 bezüglich demjenigen an der Fig. 4 ist eine analoge Darstellung eines zweiten Platte 28 sowohl in positivem als auch in negativem Ausführungsbeispiels mit kegelförmiger Antikathode; Sinn verändert werden kann, wie es an sich bekannt

Fig. 5 zeigt teils in Ansicht und teils im senkrechten 40 ist.

Schnitt einen Teil eines dritten Ausführungsbeispiels Die bisher beschriebenen Elemente der Röntgen-

mit pyramidenförmiger Antikathode und elektro- röhre, mit Ausnahme der Hochspannungsquelle 24,

magnetischer Zentriervorrichtung für den Kathoden- sind in einem evakuierten Glaskolben angeordnet, der

strahl; im wesentlichen zylindrische Form hat und in das

Fig. 6 stellt zum Teil einen Schnitt nach der 45 Schutzgehäuse 11 hineinragt. Bei einer Röntgenröhre

Linie VI-VI in Fig. 5 und zum Teil eine elektrische dieser Art ist es während des Betriebes schwierig, fest-

Schaltung der Einrichtung dar; zustellen, ob der Brennfleck des Kathodenstrahls 20

Fig. 7 ist die analoge Darstellung eines vierten Aus- genau auf die Dachkante 27 der Antikathode 26 zen-

führungsbeispiels mit pyramidenförmiger Antikathode triert ist oder überwiegend oder ganz auf die eine oder

und elektrostatischer Zentriervorrichtung; 50 andere der schrägen Aufprallflächen der Antikathode

Fig. 8 zeigt einen Teil eines weiteren Ausführungs- fällt. Ist letzteres der Fall, so ergibt sich eine un-

beispiels im Schnitt analog demjenigen längs der gleiche Verteilung der Intensität der Röntgenstrahlung

Linie VI-VI in Fig. 5. im Winkelraum A.

Die in Fig. 1 und 2 veranschaulichte Röntgeneinrich- Gemäß Fig. 3 sind nun zwei zusätzliche, einander tung weist ein im wesentlichen zylindrisches, aus elek- 55 gleich ausgebildete Meßelektroden 31 und 32 voririsch und thermisch isolierendem Material bestehendes handen, die ebenfalls im Innern des Glaskolbens an-Schutzgehäuse 11 auf, das in einen Hohlkörper ein- geordnet sind, und zwar symmetrisch in bezug auf die geführt werden kann. Gemäß Fig. 1 und 2 ist das durch die Dachkante 27 gehende Symmetrieebene der Schutzgehäuse 11 in die Mundhöhle eines Menschen Antikathode und zwischen der Antikathode 26 und den eingeführt zwecks Röntgenaufnahme des gesamten Ge- 60 zur Zentrierung des Kathodenstrahls 20 dienenden Abbisses in einer einzigen Aufnahme. Das Schutzgehäuse lenkplatten 28 und 29. Die Elektrode 31 ist über ein 11 enthält einen entsprechend geformten Teil einer elektrisches Meßinstrument 35 und die Elektrode 32 Röntgenröhre, die sich zum Teil aber auch in einem über ein gleiches Meßinstrument 36 mit dem positiven weiteren Gehäuse 12 befindet, welches weitere EIe- Pol der Hochspannungsquelle 24 verbunden,
mente der Röntgeneinrichtung enthält. Auf dem 65 Die Gebrauchs- und Wirkungsweise der beschrie-Schutzgehäuse 11 ist ein gekrümmter Halter 13 für benen Röntgeneinrichtung und das Verfahren zum Eineinen Röntgenfilm 14 angeordnet, der in seiner Mittel- stellen der Lage des Brennflecks auf der Antikathode partie eine Durchbrechung aufweist, durch welche das sind wie folgt:

Schutzgehäuse 11 hindurchgeschoben ist. Der Halter Durch den Aufprall der Elektronen des Kathoden-

13 ist derart geformt, daß er den Film 14 an der 70 Strahls 20 auf die Antikathode 26 entstehen nicht nur

Röntgenstrahlen, sondern auch Sekundärelektronen. Falls der Kathodenstrahl 20 zentrisch auf die Dachkante der Antikathode fällt, ist die Intensitätsverteilung der Sekundärelektronenstrahlung und damit die Verteilung der Röntgenstrahlung symmetrisch zur Röhrenachse. Mittels der Meßelektroden 31 und 32 werden die Sekundärelektronen in den hier interessierenden Richtungen aufgefangen. In den zwischen den Elektroden 31 und 32 und dem positiven Pol der Hochspannungsquelle vorhandenen Stromwegen fließen elektrische Ströme, deren Stärke proportional der Intensität der Sekundärelektronenstrahlung auf die Elektroden 31 und 32 sind. Mit Hilfe der Meßinstrumente 35 und 36 können die Stromstärken ermittelt und miteinander verglichen werden.

Liegt der Brennfleck genau symmetrisch auf der Dachkante 27, so zeigen die beiden Meßinstrumente 35 und 36 die gleiche Stromstärke an. Ist jedoch der Brennfleck z. B. nach rechts verschoben, so ist die Sekundärelektronenstrahlung nach der Elektrode 31 größer als nach der Elektrode 32., und das Meßinstrument 35 zeigt eine höhere Stromstärke als das Meßinstrument 36. Wenn dies der Fall ist, regelt man mit Hilfe des Spannungsteilers 30 die Ablenkplatte 29 auf ein höheres Potential, wodurch der Kathodenstrahl 20 entsprechend nach links gelenkt wird. Die Korrektur der Lage des Brennflecks wird so lange durchgeführt, bis die beiden Meßinstrumente 35 und 36 gleiche Stromstärke anzeigen, dann ist der Brennfleck genau auf die Dachkante 27 zentriert. Völlig analog verfährt man, wenn der Brennfleck nach links abgewichen ist und dadurch die Stromstärke durch das Instrument 36 größer ist als durch das andere Instrument 35. In diesem Falle wird die Ablenkplatte 29 mittels des Spannungsteilers 30 auf ein niedrigeres Potential gebracht, um eine entsprechende Lenkung des Kathodenstrahls nach rechts hervorzurufen, bis die Stromstärke an beiden Meßinstrumenten 35 und 36 dieselbe wird.

An Hand der Instrumente 35 und 36 ist es möglich, festzustellen, ob der Brennfleck richtig auf die Dachkante 27 zentriert ist. Wenn dies der Fall ist, erhält man eine Röntgenstrahlung, deren Intensität in der Horizontalen über einen Winkelraum A (Fig. 2) von mehr als 180° und in der Vertikalen über einen kleineren Winkelraum B (Fig. 1) eine symmetrische \^Aerteilung aufweist. Es ist dann möglich, in einer einzigen Aufnahme ein Röntgenbild von einem gesamten menschlichen Gebiß herzustellen. Die Elektroden 28 und 29 sind derart dünn ausgebildet, daß sie die Röntgenstrahlen praktisch ungeschwächt durchlassen.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 unterscheidet sich vom beschriebenen zunächst einmal dadurch, daß die Antikathode 126 eine an sich bekannte rotationssymmetrische, kegelige Aufprallfläche und somit an Stelle einer Dachkante eine Spitze 127 aufweist, auf welche der Brennfleck des Kathodenstrahls 20 zentriert werden soll, um eine gleichmäßige Intensitätsverteilung der Röntgenstrahlung nach allen Richtungen in einem Winkelraum von mehr als 180° zu erzielen. Zum Zentrieren des Kathodenstrahls 20 auf die Spitze 127 sind zwei Paare von elektrostatischen Ablenkplatten 28, 29 bzw. 38, 39 vorhanden, die rechtwinklig in Bezug aufeinander angeordnet sind. Die Platten 28 und 38 sind an den positiven Pol der Hochspannungsquelle 24 angeschlossen, während die anderen Platten

29 und 39 mit einem veränderbaren Spannungsteiler

30 bzw. 40 in Verbindung stehen, mit dessen Hilfe das Potential der Elektrode 29 bzw. 39 gegenüber demjenigen der Elektroden 28 und 38 positiv oder negativ geregelt werden kann. Zwischen den Ablenkplatten 28 und 29 und der Antikathode 126 sind drei einander gleiche, stiftförmige Meßelektroden 131, 132 und 133 symmetrisch in Bezug aufeinander und auf die Rotationssymmetrieachse der Antikathode 126 angeordnet.

Wenn der Brennfleck des Kathodenstrahls 20 nicht genau auf die Spitze 127 der Antikathode 126 zentriert ist, ist die Intensität der Sekundärelektronenstrahlung an den drei Meßelektroden 131, 132 und 133 verschieden, so daß sich auch unterschiedliche Ströme durch die einander gleichen Meßinstrumente 35 und 36 und 37 einstellen. Wird mit Hilfe der \^reränderbaren Spannungsteiler 30 und 40 der Kathodenstrahl derart gelenkt, daß der Brennfleck genau auf die Spitze 127 der Antikathode 126 fällt, dann zeigen die drei Meßinstrumente 35, 36 und 37 gleiche Stromstärke an. Mit Hilfe der Instrumente 35, 36 und 37 ist es also möglich, festzustellen, ob der Brennfleck des Kathoden-Strahls richtig auf die Spitze 127 der Antikathode 126 zentriert ist.

Anstatt nur drei, können selbstverständlich auch mehr Meß elektroden, z. B. zweckmäßigerweise vier, regelmäßig und symmetrisch zur Rotationssymmetrieachse der Antikathode 126 angeordnet sein. Die Meßinstrumente 35, 36 und 37 brauchen nicht in jedem Fall Zeigerinstrumente zu sein, sondern könnten zur Anzeige z. B. auch Glimmstecken aufweisen oder sonstwie ausgebildet sein.

Es ist klar, daß bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen an Stelle der elektrostatischen auch magnetische Ablenkmittel zum Zentrieren des Brennflecks des Kathodenstrahls vorhanden sein könnten.

Ein magnetische Ablenkmittel aufweisendes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 5 und 6 veranschaulicht. Vier Elektromagnete 41, 42, 43 und 44 sind rechtwinklig zueinander und radial zum zylindrischen Glaskolben 45 der Röntgenröhre angeordnet. Die Mittel zum Befestigen der Magnete, z. B. ein Ring aus ferromagnetischem Material, welcher zugleich den magnetischen Rückschluß bildet, sind der Einfachheit wegen nicht dargestellt. Die Antikathode 226 der Röntgenröhre ist eine Pyramide mit rechteckiger Grundfläche und besitzt folglich zwei Symmetrieebenen, die rechtwinklig aufeinanderstehen, beispielsweise vertikal und horizontal. Die Antikathode 226 ist koaxial im Glaskolben 45 angeordnet. An der Innenwand des Glaskolbens 45 sind vier gleiche Meßelektroden 231, 232, 233 und 234 in Form von dünnen metallischen Belägen angebracht, und zwar symmetrisch zu den genannten Symmetrieebenen der Antikathode 226 und deren schrägen Pyramidenflächen gegenüberliegend. Beispielsweise können die Beläge aus kolloidalem Graphit nach den gut bekannten Verfahren der Röhrentechnik hergestellt werden. Einen anderen Herstellungsweg bietet die Vakuumaufdampfung eines passenden Metalls oder Halbleiters, beispielsweise mit Hilfe einer Abdeckmaske, so daß der notwendige Isolationsraum zwischen einzelnen Elektroden gewahrt bleibt. Ein weiterer interessanter Herstellungsweg besteht in der Auftragung eines halbleitenden Zinnoxydbelags auf chemischem Wege oder durch Vakuumaufdampfung. In den Glaskolben sind Anschlußdrähte 46 bzw. 47 eingeschmolzen, die zu den Meßelektroden bzw. zur Antikathode führen.

Die bisher beschriebene Einrichtung gemäß Fig. 5 und teils Fig. 6 läßt sich wie folgt verwenden: Die Antikathode 226 wird direkt und die Meßelektroden 231 bis 234 werden je über ein elekrisches Meßinstrument mit dem positiven Pol der Hochspannungsquelle verbunden, analog zu den vorherigen Ausführungsbei-

spielen. Die Spulen der einander axial gegenüberiegenden Elektromagnete 41 und 42 bzw. 43 und 44 liegen in einem Gleichstromkreis, der auch nicht dargestellte Mittel zum Regeln der Stromstärke und der Polarität des durch die Spulen fließenden Stromes entlält, das Ganze derart, daß eine Lenkung des Kathodenstrahls 20 auf die Spitze 127 der pyramidenförmigen Antikathode 226 möglich ist. Wenn der Brennfleck des Kathodenstrahls 20 richtig auf die Spitze 127 zentriert ist, so sind die Sekundärelekironenströme zu den einander gegenüberliegenden Meßelektroden und durch die zugehörigen Meßinstrunente einander gleich. \Veil die Antikathode 226 eine Pyramide mit rechteckiger Grundfläche und somit ■ceine regelmäßige Pyramide ist, ergeben sich nicht zu lllen Meßelektroden'231 bis 234 gleich große Sekunlärelektronenströme, sondern nur zu den einander paarweise gegenüberliegenden Elektroden. In jedem Fall ist die richtige Zentrierlage des Brennflecks des Kathodenstrahl dann erreicht, wenn die Sekundär-.'lektronenströme zu den Meßelektroden einander die Waage halten.

In Fig. 6 ist ferner dargestellt, wie die Lenkung des Kathodenstrahls bzw. die Zentrierung des Brennflecks luf die Spitze 127 der Antikathode 226 automatisch erfolgen kann. Der Einfachheit wegen sind nur dieienigen Mittel gezeichnet, welche dazu dienen, den Kathodenstrahl in horizontaler Richtung zu lenken md die Sekundärelektronenströme zu den Meßelek- :roden 231 und 232 einander gleichzumachen. Die ibrigen an die Meßelektroden 233 und 234 sowie die Magnete 43 und 44 angeschlossenen Mittel, welche zur ^enkung des Kathodenstrahls in vertikaler Richtung lienen, sind völlig analog.

Die beiden einander gegenüberliegenden Meßelekiroden 231 und 232 sind mit den Steuergittern einer Doppeltriode 49 verbunden, deren Kathoden zusamnengeschaltet und sowohl an den positiven Pol der Hochspannungsquelle 24 als auch an den negativen Pol iner zusätzlichen Gleichspannungsquelle50 niedrigerer Spannung angeschlossen sind. Zwischen der Kathode .md dem Steuergitter eines jeden Triodensystems der ^öhre 49 ist ein verhältnismäßig hochohmiger Widerstand 51 bzw. 52 eingeschaltet, über welchen der posi- ;ive Pol der Hochspannungsquelle 24 mit der Meßelektrode 231 bzw. 232 in Verbindung steht. Jeder der Elektromagnete 41 bis 44 weist zwei Wicklungen mit entgegengesetztem Wicklungssinn auf. Die magnetisch einander gleichsinnig wirkenden Wicklungen α der Magnete 41 und 42 sind in Reihe miteinander zwischen lie Anode des linken Triodensystems und den posi- :iven Pol der Spannungsquelle 50 eingeschaltet. Die iiagnetisch ebenfalls einander gleichsinnig wirkenden Wicklungen b der Magnete 41 und 42 sind in Reihe niteinander zwischen die Anode des rechten Triodensystems und den positiven Pol der Spannungsquelle 50 'ingeschaltet. Vorzugsweise haben die Wicklungen a ind b gleiche Windungszahlen und sind die Widerstände 51 und 52 einander gleich.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Schaltung ist wie folgt:

Die durch Meßelektroden 231 und 232 aufgefangenen Sekundärelektronen fließen über die Widerstände 51 und 52 zum positiven Pol der Hochspanlungsquelle 24 ab. In den Widerständen 51 und 52 entstehen Spannungsabfälle, die den Sekundärelektronenitrömen proportional sind und auf die Steuergitter der Doppeltriode 49 einwirken. Ist der Brennfleck des '■Cathodenstrahls 20 auf die Spitze der Antikathode 226 :entriert, so sind die Sekundärelektronenströme durch die Widerstände 51 und 52 bzw. die an diesen Widerständen auftretenden Spannungen einander gleich. In den beiden Hälften der Doppeltriode 49 fließen dann gleich große Anodenströme, so daß die magnetischen Wirkungen der beiden Wicklungen α und b eines jeden Magneten 41 bzw. 42 sich gegenseitig aufheben. Im Räume des Kathodenstrahls 20 entsteht somit kein von den Magneten 41 und 42 herrührendes magnetisches Feld, so daß der Kathodenstrahl keine Ablenkung gegen die eine oder andere der Meßelektroden 231 und 232 erleidet.

Liegt jedoch der Brennfleck des Kathodenstrahls 20 nicht zentrisch auf der Spitze der Antikathode 226, sondern z. B. mehr an der Seite der Meßelektrode 231, so ist der zu dieser Meßelektrode abfließende Sekundärelektronenstrom größer als derjenige zur Meßelektrode 232. Infolgedessen stellt sich am Steuergitter des linken Triodensystems der Doppeltriode 49 eine größere negative Spannung gegenüber der Kathode ein als am rechten Triodensystem. Im linken Triodensystem fließt somit ein geringerer Anodenstrom als im rechten Triodensystem, weshalb die magnetischen Wirkungen der Wicklungen α und b der Elektronenmagnete 41 und 42 einander nicht mehr aufheben können. Es ergibt sich im Bereich des Kathodenstrahls 20 eine magnetische Feldstärke, welche den Kathodenstrahl gegen die Meßelektrode 232 hin ablenkt, bis die Spannungsabfälle an den Widerständen 51 und 52 bis auf eine verhältnismäßig geringe Rest-Regeldifferenz einander gleich werden. Dies bedeutet, daß dann die Sekundärelektronenströme, welche durch die Widerstände 51 und 52 abfließen, einander praktisch gleich sind und somit der Brennfleck des Kathodenstrahls 20 bis auf einen praktisch vernachlässigbaren Rest-Regelfehler zentrisch auf der Spitze der Antikathode 226 liegt.

Die Wirkungsweise der zur Lenkung des Ivathodenstrahls 20 in vertikaler Richtung dienenden Mittel ist völlig analog. Zur Speisung der nicht dargestellten Doppeltriode für die Vertikalsteuerung kann die gleiche Spannungsquelle 50 verwendet werden wie für die Speisung der Doppeltriode 49.

Die Schaltung gemäß Fig. 6 kann bei einer nicht dargestellten Ausführungsvariante so abgeändert sein, daß alle Wicklungen der Magnete 41 und 42 magnetisch gleichsinnig wirkend in Reihe miteinander und zwischen die beiden Anoden der Doppeltriode 49 geschaltet sind. Die Anoden sind dabei über gleich große Widerstände mit dem positiven Pol der Spannungsquelle 50 verbunden. Wenn an den Gittern der Doppeltriode 49 gleich große Steuerspannungen herrschen, d. h. wenn der Kathodenstrahl der Röntgenröhre richtig zentriert ist, so stellen sich an den Anoden der Doppeltriode gleiche Spannungen ein, so daß durch die Wicklungen der Magnete kein Strom fließt und daher auch keine magnetische Beeinflussung des Kathodenstrahls in horizontaler Richtung erfolgt. Ist jedoch der Brennfleck des Kathodenstrahls in horizontaler Richtung von der Spitze der Antikathode 226 abgewichen, so werden die Spannungen an den Gittern und auch die Spannungen an den beiden Anoden der Doppeltriode 49 voneinander verschieden. Die Spannungsdifferenz an den Anoden verursacht einen Stromfluß durch die Wicklungen der Magnete 41 und 42, wodurch die Magnete erregt werden und der Kathodenstrahl in horizontaler Richtung korrigierend abgelenkt wird.

Es ist klar, das an Stelle von Doppeltrioden auch Einzeltrioden in doppelter Anzahl vorhanden sein können. Es ist aber auch möglich, die Elektronen-

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oder

röhrenverstärker durch Transistorverstärker
durch magnetische Verstärker zu ersetzen.

Bei einer nicht dargestellten Ausführungsvariante der in Fig. 5 und 6 gezeigten Einrichtung können die Trioden weggelassen und die Wicklungen α bzw. b der Elektromagnete 41 und 42 direkt zwischen die Meßelektrode 231 bzw. 232 und den positiven Pol der Hochspannungsquelle 24 eingeschaltet sein. In analoger Weise sind dann die Wicklungen α und b der Magnete 43 und 44 zwischen die Meßelektrode 233 bzw. 234 und den positiven Pol der Hochspannungsquelle 24 eingeschaltet. Die Sekundärelektronenströme fließen dann unmittelbar durch die Wicklungen der zur Lenkung des Kathodenstrahls dienenden Elektromagnete, ohne vorher verstärkt zu werden. Um eine ausreichende Regelempfindlichkeit zu erzielen, müssen die Wicklungen α und b der Elektromagnete dann genügend hohe Windungszahl aufweisen.

Die in Fig. 6 veranschaulichte elektrische Schaltung kann mit geringfügiger Abänderung auch dann benutzt ao werden, wenn die Röntgenröhre eine elektrostatisch wirkende Lenkvorrichtung für den Kathodenstrahl aufweist, wie z. B. in Fig. 4 gezeigt ist. An Stelle der Magnetwicklungen liegen dann in den Anodenstromkreisen der Trioden Widerstände, an denen den Anodenströmen proportionale Spannungsabfälle entstehen, welche an die elektrostatischen Ablenkplatten angelegt werden.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Einrichtung zum automatischen Zentrieren des Brennflecks ist in Fig. 7 veranschaulicht. Die Meßelektroden 231 bis 234, welche wie beim vorherigen Beispiel als Beläge an der Innenwandung des Glaskolbens 45 der Röntgenröhre angeordnet sind, werden jetzt zugleich als elektrostatische Ablenkplatten zur Lenkung des Kathodenstrahls verwendet. Die Antikathode 226 hat auch hier die Form einer Pyramide mit rechteckiger Grundfläche, und die Elektroden 231 bis 234 sind den schrägen Pyramidenflächen gegenüberliegend angeordnet. Der positive Pol der zur Speisung der Röntgenröhre dienenden Hochspannungsquelle 24 ist über Widerstände 61, 62, 63 und 64 mit den Elektroden 231, 232, 233 bzw. 234 und über einen Widerstand 66 mit der Antikathode 226 verbunden. Sind die Elektroden 231 bis 234 und die Antikathode 226 vollkommen zentrisch und symmetrisch in Bezug aufeinander angeordnet, so sind die Widerstände 61 und 62 bzw. 63 und 64 paarweise gleich groß gewählt. Alle Widerstandswerte sind derart hoch, daß die Elektroden 231 bis 234 durch die über die Widerstände 61 bis 64 abgeleiteten Sekundärelektronenströme auf genügend hohe negative Potentiale gegenüber dem positiven Pol der Hochspannungsquelle 24 aufgeladen werden, um eine elektrostatische Lenkung des Kathodenstrahls hervorrufen zu können. Die Widerstände 61 und 62 bzw. 63 und 64 sind paarweise außerdem so bemessen, daß bei zentrischer Lage des Brennflecks auf der Spitze der Antikathode 226 alle vier Elektroden auf das gleiche Potential aufgeladen werden, so daß zwischen den einzelnen Elektroden keine Potentialdifferenz besteht. Der Widerstand 66 ist mit Vorteil derart bemessen, daß durch den über die Antikathode abfließenden Primärelektronenstrom der Röntgenröhre die Antikathode auf gleiches Potential gegenüber dem positiven Pol der Hochspannungsquelle 24 zu" liegen kommt wie die Elektroden 231 bis 234.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung;^" ist wie folgt: -ir.:: : ■-·., :.

Wenn der Brennfleck genau auf die Spitze der "Anti" kathode 226 zentriert ist, sind die Elektroden 231 bis

40

45

55

60 234 alle auf dem gleichen Potential, so daß der Kathodenstrahl keinen ablenkenden elektrostatischen Feldkräften unterworfen ist. Allfällig vorhandene Zentrier- und Symmetriefelder zwischen den vier Elektroden 231 bis 234 und der Antikathode 226 können durch entsprechende Korrekturen an den Widerständen 61 bis 64 behoben werden. Wenn nachher der Brennfleck auf der Antikathode 226 nicht mehr zentrisch auf deren Spitze liegt, sondern beispielsweise gegen die Elektrode 233 verschoben ist, so wird der Sekundärelektronenstrom zur Elektrode 233 größer und der jenige zur Elektrode234 kleiner. Dies verursacht einen Potentialunterschied an den beiden genannten Elektroden, und zwar so, daß der Kathodenstrahl gegen die Elektrode 234 hin abgelenkt wird, bis die Potentiale an beiden Elektroden 233 und 234 bis auf eine verhältsnismäßig geringe Regelrestgröße gleich werden. Damit wird auch die zentrale Lage des Brennflecks auf der Spitze der Antikathode 226 bis auf einen praktisch vernachlässigbaren Regelrestfehler automatisch wiederhergestellt.

Es ist möglich und gegebenenfalls zweckmäßig, die Widerstände 61 bis 64 im Innern des Röntgenröhrenkolbens anzuordnen. Die Widerstände verbinden dann die Elektroden 231 bis 234 mit einer andern, am positiven Pol der Hochspannungsquelle 24 angeschlossenenen Elektrode, beispielsweise der Anode, der Röntgenröhre. Die Widerstände 61 bis 64 können in diesem Fall durch Beläge eines elektrisch leitenden Stoffes auf der Innenwandung des Glaskolbens 45 gebildet sein.

Gemäß nicht dargestellten Ausführungsvarianten kann die Antikathode der Röntgenröhre auch eine Pyramide sein, deren Grundfläche in bekannter Weise eine von Vier abweichende Anzahl Ecken aufweist. Bei einer Pyramide mit dreieckiger Grundfläche z. B. müssen dann drei Meßelektroden vorhanden sein. Bei einer sechseckigen Grundfläche der Pyramide genügen ebenfalls drei Meßelektroden, während bei z. B. achteckiger Grundfläche vier Meßelektroden nötig sind.

Ist die Grundfläche der Pyramide, welche die Antikathode bildet, ein regelmäßiges Polygon, so können die Meßelektroden anstatt gegenüber den Seitenflächen der Pyramide auch gegenüber den Kanten der Pyramide angeordnet sein, wie in Fig. 8 am Beispiel einer pyramidenförmigen Antikathode 326 mit quadratischer Grundfläche veranschaulicht ist.

Wenn in vorstehender Beschreibung und in den nachfolgenden Ansprüchen von einer Dachkante oder einer Spitze der Antikathode die Rede ist, so ist diese Bezeichnung nicht streng geometrisch, sondern technisch zu verstehen, d. h daß sowohl die Dachkante wie auch die Spitze einen gewissen Krümmungsradius aufweisen kann, der bei der praktischen Herstellung der Antikathode nicht beliebig klein gemacht werden kann. Der Krümmungsradius sollte aber den Durchmesser des Brennflecks nicht überschreiten, wenn eine gute Streuung der Röntgenstrahlung in einem 180° übersteigenden Winkelraum erzeugt werden soll.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Einstellen der Lage des durch einen Kathodenstrahl erzeugten Brennflecks auf der Antikathode einer Röntgenröhre, - bei welcher zur Erzielung einer Röntgenstrahlung in einem 180° übersteigenden Winkelraum die Antikathode ^: " eine'"Dachkante oder eine Spitze aufweist, auf weTcEeTTer Brennfleck des Kathodenstrahls zentriert werden soll, und elektrische Steuermittel zur Be-

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einflussung der Richtung des Kathodenstrahls vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität der von der Antikathode emittierten Sekundärelektronenstrahlung nach verschiedenen Richtungen ermittelt und die Richtung des Kathodenstrahls so beeinflußt wird, daß die Intensitätsverteilung der Sekundärelektronenstrahlung und damit die Verteilung der Röntgenstrahlung bezüglich der Röhrenachse einen gewünschten Verlauf annimmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärelektronenstrahlung mit Hilfe von zur Antikathode symmetrisch angeordneten Meßelektroden ihrer an diesen Elektroden herrschenden Intensität proportionale elektrische Ströme erzeugt und die Richtung des Kathodenstrahls derart beeinflußt wird, daß die Ströme einander wenigstens annähernd die Waage halten.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer ungeraden Anzahl von Meßelektroden die Richtung des Kathodenstrahls derart beeinflußt wird, daß alle über die Meßelektroden abfließenden Sekundärelektronenströme einander wenigstens annähernd gleich werden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer geraden Anzahl von Meßelektroden die Richtung des Kathodenstrahls derart beeinflußt wird, daß mindestens diejenigen Sekundärelektronenströme, welche über die zur Antikathode paarweise symmetrisch liegenden Meßelektroden abfließen, einander wenigstens annähernd gleich werden.

5. Einrichtung zum Ausüben des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einer Röntgenröhre, die eine Kathode, eine Fokussierelektrode, eine Anode und eine Antikathode aufweist, welch letztere zur Erzielung einer Röntgenstrahlung in einem 180° übersteigenden Winkelraum eine Dachkante oder eine Spitze besitzt, auf die der Brennfleck des Kathodenstrahls zentriert werden soll und die elektrische Steuermittel zum Beeinflussen der Richtung des Kathodenstrahls aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern der Röntgenröhre Meßelektroden (31, 32 bzw. 131 bis 133 bzw. 231 bis 234) zu der Antikathode (26 bzw. 126 bzw. 226 bzw. 326) symmetrisch angeordnet sind und mit dem positiven Pol der die Röntgenröhre speisenden Hochspannungsquelle (24) durch elektrische Stromwege in A^erbindung stehen, in denen sich Ströme entsprechend den auf die Meßelektroden auftreffenden, von der Antikathode emittierten Sekundärelektronen ausbilden.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antikathode (126) eine an sich bekannte rotationssymmetrische Aufprallfläche besitzt und mindestens drei Meßelektroden (131 bis 133) symmetrisch um die Rotationssymmetrieachse der Antikathode angeordnet sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antikathode (26) in an sich bekannter Weise zwei sich längs einer Dachkante (27) schneidende Aufprallflächen besitzt und mindestens zwei Meß elektroden (31 und 32) symmetrisch beiderseits der durch die Dachkante (27) gehenden Symmetrieebene der Antikathode angeordnet sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antikathode (226), wie an sich bekannt, pyramidenförmig ausgebildet ist und mindestens drei Meßelektroden (231 bis 234) gegenüber den Seitenflächen der Pyramide angeordnet sind.

9. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antikathode (326) die Gestalt einer regelmäßigen Pyramide besitzt und mindestens drei Meßelektroden (231 bis 234) gegenüber den Kanten der Pyramide angeordnet sind.

10. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Meßelektroden (231 bis 234) in Verbindung stehenden Strom wege an die bekannten elektrischen Steuerungsmittel (41 bis 44, 49 bis 52) zum Ablenken des Kathodenstrahls angeschlossen sind, welche durch die Sekundärelektronenströme steuerbar sind, derart, daß der Brennfleck des Kathodenstrahls (20) automatisch auf die gewünschte Stelle der Antikathode (226) zentriert wird.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen (a und b) von elektromagnetischen Ablenkorganen (41 bis 44) für den Kathodenstrahl (20) unmittelbar in die mit den Meßelektroden (231 bis 234) verbundenen Stromwege eingeschaltet und von den Sekundärelektronenströmen durchflossen sind.

12. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Meßelektroden (231 bis 234) verbundenen Strom wege je einen elektrischen Widerstand (61 bis 64) enthalten, an welchem eine dem Sekundärelektronenstrom proportionale Spannung entsteht, und daß elektrostatische Ablenkorgane für den Kathodenstrahl (20) unmittelbar an die erwähnten Spannungen angeschlossen sind.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßelektroden (231 bis 234) zugleich die elektrostatischen Ablenkorgane für den Kathodenstrahl (20) sind.

14. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Widerstände innerhalb der Röntgenröhre angeordnet sind und die Meßelektroden mit einer am positiven Pol der Hochspannungsquelle liegenden anderen Elektrode der Röntgenröhre verbinden.

15. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände durch Beläge eines elektrisch leitenden Stoffes auf der Innenwandung des Glaskolbens gebildet sind.

16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Antikathode (226 bzw. 326) in an sich bekannter Weise koaxial zu einem zylindrischen Glaskolben (45) angeordnet ist, auf dessen Innenwandung die Meßelektroden (131 bis 134) als Beläge aufgebracht sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 440 013, 490 709;
französische Patentschrift Nr. 978 570;
britische Patentschrift Nr. 711 691.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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