DE1814882C3

DE1814882C3 - Röntgenröhrenanode

Info

Publication number: DE1814882C3
Application number: DE19681814882
Authority: DE
Inventors: Kurt 8520 Erlangen Dietz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Filing date: 1968-12-16
Publication date: 1977-10-27

Description

Röntgenröhrenanoden nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sindz. B. bekannt aus der FR-PS 14 70 382.

In z. Z. üblichen Röntgengeräten werden als Strahlenquelle oft Drehanoden-Röntgenröhren benutzt. Die Röhre weist dabei, wie in F i g. 1 angedeutet, in der Regel als Elektronenquelle eine Glühkathode 1 auf. Ein von ihr ausgehender Elektronenstrahl 2 beaufschlagt den Anodenteller 3 am Brennfleck 4. Dieser von Elektroden beaufschlagte Brennfleck 4 weist einen Winkel α zum Zentralstrahl 5 ajf, d.h. zu dem Röntgenstrahl, der meist auf die Bildmitte ausgerichtet ist und der in der Regel senkrecht zu der parallel zur Drehachse verlaufenden Richtung der Elektronen 2 liegt. Der Anodenwinkel α, d. h. der Winkel, um den die Fläche der Anode, auf der die Brennfleckbahn liegt, gegenüber der Senkrechten auf der Drehachse, d. h. dem Zentralstrahl, geneigt ist, beträgt je nach der von den Randstrahlen 6 und 7 begrenzten auszuleuchtenden Feldgröße bei der Mehrzahl der z. Z. üblichen Röhren zwischen 10 und 20° (vgl. Winkel λ zwischen 5 und 6). Bei einer bestimmten optischen, als Strahlenquelle wirksamen BrennfieckgröBe F_;. (vgl. 8 in Fig. 1) im Zentralstrahl 5 ergibt sich je nach Anodenwinkel « eine unterschiedliche, effektiv von Elektronen beaufschlagte Brennfleckgröße F« auf der Anode:
Kv = FVsin ix

Bei voll geöffnetem Strahlenkegel, also bei 2 λ ergibt sich auf der Seite 4 der Kathode eine optisch wirksame Brennfleckgröße F_k = 2 · F₁. An der gegenüberliegenden Begrenzung des Strahlenbündels 10 bei 6 erhält die Abbildung U des Brennflecks 4 nur eine sehr kleine Fläche. Das erreichbare Auflösungsvermögen variiert also über dem Querschnit: des Nutzstrahlenbündels sehr stark.

Bei der aus der FR-PS 14 70 382 bekannten Drehanodenröhre mit Anoden, deren mit einer Schicht aus schwerschmelzbarem Metall überzogener Körper aus Graphit besteht, wird nur das über der Oberfläche der Anode liegende Strahlenfeld benutzt. Ebenso wird bei Membrananoden nach der CH-PS 3 36 132 lediglich an einer Seite nutzbare Strahlung abgenommen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Röntgenröhrenanode gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so auszugestalten, daß das erreichbare Auflösungsvermögen vergleichmäßigt wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil, dieses Anspruchs angegebenen Maßnahmen gelöst.

Durch die Verwendung einer Anode, deren mit Schwermetall belegter Brennfleck auf einem Anodenkörper aus niederatomigem Material iiegt und mindestens zwei verschiedene Neigungen gegenüber dem Zentralstrahl aufweist, so daß das Nutzstrahlenbündel auch an der der Elektronenauftreffseite abgewandten Seite der Schicht austretende Strahlen umfaßt, ist eine Verbesserung der Zeichenschärfe ohne Beeinträchtigung der Belastung möglich.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Fig. 2 bis 5 erläutert.

Fig.2 zeigt eine Röntgenröhre, deren Kolben aufgebrochen gezeichnet ist, mit einer ersten Ausführungsform der Anode;

Fig.3 zeigt Einzelheiten der in Fig.2 dargestellten Anode, und

F i g 4 und 5 zeigen zwei weitere Ausführungsformen der Röntgenröhrenanode.

Die in Fig.2 dargestellte Röntgenröhre hat einen gläsernen Kolben 12, der am oberen Ende eine Kathodenanordnung 13 und am unteren eine Anodenanordnung 14 trägt. Die Kathodenanordnung 13 umfaßt eine Halterung 15 und in einer Umhüllung 16 eine nicht sichtbare Glühkathode, von der aus Elektronen in einem Strahl 17 parallel zur Drehachse 18 auf einer Brennfleckbahn in eine Rille 19 einer Anode auftreffen. Die Anode besteht aus einem ca. 15 mm starken scheibenförmigen Körper 20 aus Graphit, der im Zentrum an der Drehachse 18 gelagert ist. Mittels eines an sich bekannten Rotors 2t und eines nicht dargestellten Stators wird der Körper 20 der Anode in Rotation versetzt. Der Anschluß der Betriebsspannung erfolgt ebenso wie derjenige der Heizspannung der Glühkathode über Leitungen 22, 23, 24 und der Anschluß der Anode an einem Stutzen 25.

Zur Inbetriebsetzung der Röhre wird in bekannter Weise der Anodenkörper 20 in Rotation versetzt und zur Glühemission der Heizstrom an den Leitungen 22 und 24 der Glühwendel 26 eingeschaltet (Fig.3). Dadurch wird der Elektronenstrahl 17 erzeugt, der durch die zwischen Kathode und Anode angelegte Spannung auf die Brennfleckbahn beschleunigt wird. Die auftreffenden Elektronen rufen in der mit einer 5 μίτι starken Wolframschicht 27 belegten Brennfleckbahn Röntgenstrahlen hervor. Die Wolframschicht 27 der Brennfleckbahn ist in der achtmal so breiten als

tiefen ringförmigen Rille auf der Oberfläche des Körpers 20 der Anode angebracht. Von diesen im Brennfleck 28 entstehenden Röntgenstrahlen wird das Bündel 10' nutzbar gemacht, das vor. Randstrahlen 29 und 30 begrenzt ist. Zur Vermeidung unnötiger Absorptionen ist die äußere Oberkante des Anodenkörpers 20 abgetragen, so daß der Teil des Bünde:s 10', der durch diesen Körper 20 läuft, so bald als möglich daraus austiitt. Der untere Teil der so entstehenden Abstufung bleibt zum Abfangen der aus dem Strahl 17 gestreuten Elektronen erhalten, die sonst den Röhrenkolben beaufschlagen würden.

Die Projektion des Brennflecks in der senkrecht zum Zentralstrahl 31 liegenden Projektionsebene 32 ergibt ein Quadrat 33 von z. B. 1 mm Seitenlänge. Die Seiienlänge entspricht der Tiefe der Rille 19, in welcher die Brennfleckbahn liegt, und der Breite de"« Brennflecks 28. An den Randstrahlen 29 und 30 ergibt die Projektion symmetrisch zueinander liegende Rechtecke 34, 35, die einander in Größe und Form ebenso wie in der Bestrahlungsstärke weitgehend gleichen.

Bei der in Fig. 1 gezeichneten bekannten Anode 3 ergibt die Projektion des Brennflecks 4 im Zentralstrahl 5 ebenfalls ein Quadrat 8. Dem Randstrahl 7 ist dann ein Rechteck 9 zugeordnet, welches dem Rechteck 34 in Form und Lage entspricht. Seine Strahlendichte ist jedoch geringer, weil die Breite der Brennfleckbahn und damit die Menge der erzeugten Strahlen kleiner is\ Die Projektion am Randstrahl 6 ergibt eine Linie 11, deren Ausdehnung nur sehr gering ist, die aber hohe Strahlendichte aufweist. Es besteht daher bezüglich des Zentralstrahls 5 in der Ebene 32' (Fig. 1) unsymmetrische Verteilung der Strahlendichte. Außerdem nimmt wegen der Veränderung der Größe der Projektion des Brennflecks die Zeichenschärfe vom Randstrahl 6 beginnend nach dem Randstrahl 7 hin ab.

Bei der neuen Röhre hingegen ist die Zeichenschärfe zu beiden Seiten des zentral liegenden Quadrats 33 gleich, ebenso wie die beiden Rechtecke 34 und 35 einander gleich sind. Durch die Verbreiterung der Brennfleckbahn in 19 gegenüber der Brennfleckbahn 4 werden bei der neuen Röhre wegen der dadurch bedingten Vergrößerung der Flüche des Brennflecks außerdem mehr Strahlen erhalten. Dieser Strahlungsgewinn beträgt gegenüber der bekannten Anode 3, deren Brennfleckbahn um 10° gegenüber der Senkrechten auf der Drehachse geneigt ist, boi Graphitunterlage und gleicher Drehzahl der Anode ca. 50%. Bei gleicher Strahlendichte kann nach der Erfindung ein kleinerer Brennfleck verwendet als bei bekannter Ausführung und damit verbesserte Zeichenschärfe erhalten werden.

Entsprechend ist die Punktion der in Fig. 4 dargestellten Anode 37, bei welcher die mit einer 10 μΐη dicken Wolframschicht bedeckte Brennfleckbahn auf dem Wulst 39 liegt. Dieser verläuft ebenso wie die Rinne auf der Anode 20 ringförmig um die Achse 18 als Zentrum. Analog zu F i g. 3 ist ersichtlich, daß sich auch bei dem Wulst 39, auf dem die Brennfleckbahn auf gegeneinander geneigten Flächen einer Schicht 40, 41 liegt, die bei der Rille erzielbare Verbesserung ergibt. Auch hier wird zentral ein Quadrat 42 und seitlich die zwei gleich großen Rechtecke 43 und 44 erhalten.

Gleichmäßig beeinflußte Strahlung wird erhalten, wenn wenigstens am äußeren Rand der Brennfleckbahn, die etwa, wie in Fig. 5 dargestellt, in einer mit einer Wolframschicht 49 ausgelegten Rille 48 liegt, eine 3 mm starke Wand 50 aus Graphit angebracht ist. Gleichzeitig erhält der Anodenkörper im Teil 51, der unter der äußeren Hälfte der in der Rille 48 liegenden Brennfleckbahn liegt, die gleiche Dicke wie die Wand 50. Die auf der Wolframschicht 49 der Brennfleckbahn entstehenden Röntgenstrahlen haben im Bereich des Nutzstrahlenkegels in der Wand 50 und im Teil 51 des Anodenkörpers immer eine gleich dicke Schicht aus Anodenmaterial zu durchdringen, wenn die Höhe der Wand 50 wenigstens den über der Brennfleckbahn liegenden Randstrahl 53 des Röntgenstrahlenkegels 52 einschließt. Der Sirahlenkegel 52 ist dann also weitgehend homogen. Die Wand 50 schirmt andererseits die im Bereich des Brennflecks entstehenden Streuelektronen gegenüber der Kolbenwand ab. Durch eine weitere Wand 54 am Innenrand der Brennfleckbahn können auch die nach der Gegenseite strebenden Streuungen abgefangen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Röntgenröhrenanode, bestehend aus einem Anodenkörper aus einem niederatomigen Material 5 und aus einer auf dem Anodenkörper aufgetragenen dünnen Schicht eines hochatomigen, schwerschmelzbaren Materials, deren Dicke in der Größenordnung der Eindringtiefe der auffallenden Elektronen liegt, wobei an der Elektronenauftreffseite der Schicht austretende Röntgenstrahlen als Nutzstrahibündel Verwendung finden, dadurch gekennzeichnet, daß der von den Elektronen getroffene Teil der Schicht (27,40/41,49) mindestens zwei verschiedene Neigungen gegenübei einem Zentralstrahl der Elektronen (17) aufweist und daß das Nutzstrahlbündel (10', 5:2) auch an der der Elektronenauftreffseite abgewandten Seite der Schicht austretende Röntgenstrahlen umfaßt.

2. Röntgenröhrenanode nach Anspruch 1, bei der die Anode als Drehanode ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Anodenkörper (20, 51) mit einer konzentrisch zur Drehachse (18) gelegenen ringförmigen Rille (19, 48) versehen ist und daß sich die Schicht (27,49) in dieser Rille befindet.

3. Röntgenröhrenanode nach Anspruch 1, bei der die Anode als Drehanode ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Anodenkörper mit einem konzentrisch zur Drehachse gelegenen, ringförmigen Wulst (39) versehen ist und daß sich die Schicht (40/41) auf diesem Wulst befindet.

4. Röntgenröhrenanode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auch der aus der Elektronenauftreffseite der Schicht (49) austretende Teil des Röntgenstrahlenbündels (52) durch einen Wandteil (50) des Anodenkörpers (51) verläuft.

5. Röntgenröhrenanode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Rille (19, 48) achtmal so groß wie die Tiefe der Rille ist.

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