DE19509006A1 - Röntgenröhre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Röntgenröhre mit einer Anode und einem Elektronenemitter, der einen im Brennfleck auf die Auf­ trefffläche der Anode auftreffenden Elektronenstrahl erzeugt.

Die Abmessungen des Brennfleckes, von dem die Röntgenstrah­ lung ausgeht, beeinflussen zum einen die mit der Röntgenröhre erzielbare Abbildungsqualität und zum anderen die Lebensdauer der Anode. Im allgemeinen gilt, daß die Abbildungsschärfe um so größer ist, je kleiner der Brennfleck ist, und die Lebens­ dauer der Anode um so höher ist, je größer der Brennfleck ist. Es wird deshalb versucht, je nach Anwendungsfall den günstigsten Kompromiß zwischen Bodenbelastung und Abbil­ dungsschärfe zu finden. Dabei müssen unterschiedliche rönt­ gendiagnostische Anforderungen, z. B. der Neuroradiographie, der Kardangiographie oder der Lungendiagnostik, sowie Körper­ größe und Gewicht der Patienten berücksichtigt werden.

Aufgrund der stark unterschiedlichen Anforderungen gibt es derzeit im allgemeinen von einer Röntgenröhre mehrere Ausfüh­ rungen, z. B. im Falle der Angiographie eine Kardangio-Rönt­ genröhre und eine Röntgenröhre für Allgemein- bzw. Extremita­ tenangiographie. Dabei weist im allgemeinen jede Röntgenröhre wiederum mindestens zwei Elektronenemitter zur Erzeugung von Brennflecken unterschiedlicher Größe auf, die je nach bei der jeweiligen Untersuchung vorliegender Anodenbelastung gewählt werden. Hier wird im allgemeinen für den Durchleuchtungsbe­ trieb, in dem die Anodenbelastung gering ist, ein kleiner Fokus verwendet, während für Kinosequenzen wegen der dann sehr hohen Anodenbelastung ein großer Fokus gewählt wird.

Unter Umständen existieren von einer Röntgenröhre sogar noch landesspezifische Ausführungen, um dem unterschiedlichen Kör­ perbau der Patienten in den jeweiligen Ländern Rechnung tra­ gen zu können.

Aus den genannten Gründen sind nur kleine Fertigungsserien mit erhöhten Kosten bei Herstellung, Lagerhaltung und Service möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Röntgenröhre der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Brenn­ fleckabmessungen leicht dem jeweiligen Anwendungsfall ange­ paßt werden können.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine Rönt­ genröhre mit einer eine Auftrefffläche aufweisenden Anode und einem Elektronenemitter, der einen im Querschnitt wenigstens im wesentlichen kreisförmigen Elektronenstrahl einstellbaren Durchmessers erzeugt, der unter einem spitzen Winkel in einem Brennfleck auf die Auftrefffläche der Anode auftrifft. Das Verhältnis Länge zu Breite des Brennfleckes ist dann durch den spitzen Winkel bestimmt. Für die üblichen Verhältnisse Länge (L) zu Breite (B) von L/B=4 bis 10 ergeben sich Auf­ treffwinkel zwischen 15° und 5°. Die absoluten Abmessungen des Brennfleckes sind durch den Durchmesser des Elektronen­ strahles bestimmt, wobei die Breite des Brennfleckes dem Durchmesser des Elektronenstrahles im Bereich der Auftreff­ fläche entspricht. Es wird also deutlich, daß im Falle der Erfindung eine einzige Röntgenröhre eine große Bandbreite un­ terschiedlicher Anforderungen abdecken kann, da entweder bei der Fertigung der Röntgenröhre und/oder im Betrieb der Rönt­ genröhre jeweils nur der erforderliche Durchmesser des Elek­ tronenstrahles eingestellt werden muß. Es sind also erheblich größere Fertigungsserien als beim Stand der Technik möglich, mit der Folge einer Kostensenkung bei Herstellung, Lagerhal­ tung und Service. Wenn der Durchmesser des Elektronenstrahles im Betrieb der Röntgenröhre einstellbar ist, entfällt sogar die Notwendigkeit, zur Realisierung unterschiedlicher Brenn­ flecke mehrere Elektronenemitter entsprechend angepaßter Eigenschaften vorsehen zu müssen. Es besteht dann vielmehr die Möglichkeit, beispielsweise beim Übergang von Durchleuch­ tungs- auf Kinobetrieb, den Durchmesser des Elektronenstrah­ les mittels geeigneter Steuer- und Stellmittel entsprechend zu verändern, d. h. im genannten Falle zu vergrößern.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfin­ dung ist vorgesehen, daß der Elektronenstrahl unter einem Winkel auf die Auftrefffläche der Anode auftrifft, der wenig­ stens im wesentlichen dem Winkel zwischen dem Zentralstrahl des von der Anode ausgehenden Röntgenstrahlenbündels und der Auftrefffläche entspricht. In Richtung des Zentralstrahles gesehen, ergibt sich dann ein wenigstens im wesentlichen kreisförmiger Fokus, was für eine hohe Abbildungsqualität wünschenswert ist.

Als Elektronenemitter ist ein Kathodensystem nach Pierce vor­ gesehen, das an sich bekannt und in "Der Entwurf von Pierce- Elektronenkanonen", Roland Wolfram, Archiv für Elektronik und Übertragungstechnik, Band 31 (1977), Seiten 239 bis 244, be­ schrieben ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeich­ nungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Rönt­ genröhre in teilweiser Darstellung,

Fig. 2 in perspektivischer Darstellung den Brennfleck der erfindungsgemäßen Röntgenröhre mit im Brennfleck auf­ treffenden Elektronenstrahl und von dem Brennfleck ausgehenden Nutzröntgenstrahlenbündel, und

Fig. 3 einen Schnitt gemäß Linie II-II in Fig. 1.

Im Falle der Röntgenröhre gemäß den Fig. 1 bis 3 wird mittels eines an sich bekannten und deshalb nicht dargestellten Kathodensystems nach Pierce ein Elektronenstrahl ES erzeugt, der einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Im Bereich der Auftrefffläche 1 der Anode 2 der Röntgenröhre weist der Elektronenstrahl ES den Durchmesser D auf (siehe Fig. 2 und 3). Der Elektronenstrahl ES trifft unter einem spitzen Winkel α von beispielsweise 5° bis 15° auf die Auf­ trefffläche 1 der Anode 2 in dem Brennfleck BF auf.

Der sich bildende Brennfleck BF ist von im wesentlichen elliptischer Gestalt (siehe Fig. 2). Die Breite B des Brenn­ fleckes BF entspricht zweimal der kleinen Halbachse des elliptischen Brennfleckes, die wiederum gleich dem halben Durchmesser D des Elektronenstrahles ES ist. Für die Länge L des Brennfleckes BF, die gleich zweimal der großen Halbachse der Ellipse ist, gilt

Es wird also deutlich, daß sich durch Verändern des Durchmes­ sers D des Elektronenstrahles ES die Abmessungen B und L des Brennfleckes BF verändern lassen, wobei das Verhältnis D/L durch den Winkel α festgelegt ist. Die Veränderung des Durchmessers D des Elektronenstrahles ES, ist bei eine Katho­ densystem nach Pierce leicht möglich.

Im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispieles ist der Win­ kel β zwischen dem Zentralstrahl ZS des durch ein in dem Vakuumgehäuse 3 der Röntgenröhre vorgesehenes Strahlenaus­ trittsfenster 4 auftretenden Nutzröntgenstrahlenbündels im wesentlichen gleich dem Winkel α. In Richtung des Zentral­ strahles ZS des Nutzröntgenstrahlenbündels gesehen ergibt sich also ein kreisförmiger Fokus der Röntgenstrahlung.

Im Falle der erfindungsgemäßen Röntgenröhre besteht die Mög­ lichkeit, den Durchmesser des Elektronenstrahles ES entweder bei der Herstellung der Röntgenröhre dem jeweiligen Anwen­ dungszweck der Röntgenröhre entsprechend fest einzustellen und eine Veränderung des Durchmessers des Elektronenstrahles und damit der Brennfleckabmessungen durch den Benutzer der Röntgenröhre durch geeignete Maßnahmen zu unterbinden. Es können aber in nicht dargestellter Weise auch Steuer- und Stellmittel vorgesehen sein, die es gestatten, den Durchmes­ ser des Elektronenstrahles ES und damit die Abmessungen des Brennfleckes BF innerhalb gewisser Grenzen den Bedürfnissen des jeweiligen Untersuchungsfalles anzupassen.

Claims (3)

1. Röntgenröhre mit einer eine Auftrefffläche (1) aufweisen­ den Anode (2) und einem Elektronenemitter, der einen im Quer­ schnitt wenigstens im wesentlichen kreisförmigen Elektronen­ strahl (ES) einstellbaren Durchmessers (D) erzeugt, der unter einem spitzen Winkel (α) in einem Brennfleck (BF) auf die Auftrefffläche (1) der Anode (2) auftrifft.

2. Röntgenröhre nach Anspruch 2, deren Elektronenstrahl (ES) unter einem Winkel (α) auf die Auftrefffläche (1) der Anode (2) auftrifft, der wenigstens im wesentlichen dem Winkel (β) zwischen dem Zentralstrahl (ZS) des von der Anode (2) aus­ gehenden Nutzröntgenstrahlenbündels und der Auftrefffläche (1) entspricht.

3. Röntgenröhre nach Anspruch 1 oder 2, welche als Elektro­ nenemitter ein Kathodensystem nach Pierce enthält.