DE19513291C2 - Röntgenröhre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Röntgenröhre mit einer Anode und einem Elektronenemitter, von dem ein Elektronenstrahl wenig­ stens im wesentlichen kreisförmigen Querschnitts ausgeht, der durch eine zwischen dem Elektronenemitter und der Anode ange­ ordnete Lochblende tritt und in einem Brennfleck auf die Auf­ trefffläche der Anode auftrifft, von dem ein Nutzröntgen­ strahlenbündel ausgeht.

Bekanntermaßen ist es günstig, wenn die Intensitätsverteilung der Röntgenstrahlung im Brennfleck von Röntgenröhren gaußkur­ venähnlich ist, da eine derartige Intensitätsverteilung sich auf die für die Bildqualität bestimmende Modulationstrans­ ferfunktion (siehe hierzu A. Gebauer et al., "Das Röntgen­ fernsehen", Georg Thieme-Verlag, Stuttgart, 1974, Seiten 26 bis 33) günstig auswirkt. Abweichungen von dem gaußkurven­ förmigen Ideal wirken sich übrigens auch nachteilig auf die thermische Belastung der Anode aus. Mit einer gaußkurvenähn­ lichen Intensitätsverteilung ließe sich nämlich eine theore­ tisch um ca. 10% geringere Maximaltemperatur der Anode (bzw. eine entsprechende Steigerung der Leistung bei gleicher Maxi­ maltemperatur) erreichen.

Bei herkömmlichen Röntgenröhren mit als Glühwendel ausgebil­ detem Elektronenemitter ergibt sich für den auf der Anode er­ zeugten, strichförmigen Brennfleck eine einigermaßen günstige, nämlich trapezförmige Intensitätsverteilung der Röntgen­ strahlung nur in Längsrichtung des Brennfleckes. In Querrich­ tung des Brennfleckes weist die Intensitätsverteilung der Röntgenstrahlung dagegen eine "Höcker"-Struktur auf, die meist zwei, teilweise auch vier Maxima aufweist. Eine solche Intensitätsverteilung weicht von dem gaußkurvenförmigen Ideal stark ab.

Dies gilt auch für eine aus der DE 28 55 905 A1 bekannte Röntgenröhre, bei der der von einer Glühwendel ausgehende Elektronenstrahl durch eine zum Schutz von Keramikteilen des Vakuumgehäuses als Abschirmelektrode zwischen der Glühwendel und der Anode vorgesehene, auf Anodenpotential liegende Loch­ blende tritt.

Durch eine zwischen der Glühwendel und der Anode vorgesehene, auf Anodenpotential liegende Lochblende tritt auch bei einer aus der DE 34 26 623 A1 bekannten Röntgenröhre der von einem Glühdraht ausgehende Elektronenstrahl.

Im Falle einer aus der WO 92/03837 A1 bekannten Röntgenröhre der eingangs genannten Art tritt der einen kreisförmigen Querschnitt aufweisende Elektronenstrahl durch eine zwischen Elektronenemitter und Anode angeordnete Lochblende, die, da sie als Fokussierungselektrode vorgesehen ist, auf einem von dem Anodenpotential abweichenden Potential liegt.

Auch bei aus der DE-PS 33 18 37 und der DE 42 30 047 C1 be­ kannten Röntgenröhren tritt der Elektronenstrahl, über dessen Querschnittsform nichts ausgesagt ist, durch eine Lochblende, die auf einem von dem Anodenpotential abweichenden Potential liegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Röntgenröhre der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sich ein Brennfleck mit gaußkurvenähnlicher Intensitätsverteilung er­ gibt.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch die Merk­ male des Patentanspruches 1.

Im Falle der Erfindung wird durch die Verwendung eines Elek­ tronenstrahles mit kreisförmigem Querschnitt zunächst die Voraussetzung dafür geschaffen, daß sich im Brennfleck eine gaußkurvenähnliche Intensitätsverteilung der Röntgenstrahlung für beliebige Richtungen ergeben kann. Zum anderen wird da­ durch, daß der Elektronenstrahl kreisförmigen Querschnitts durch eine zwischen dem Elektronenemitter und der Anode ange­ ordnete, auf Anodenpotential liegende Lochblende tritt, sichergestellt, daß der Elektronenstrahl auch in unmittel­ barer Nähe der Anode noch seinen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Infolge der auf Anodenpotential liegenden Loch­ blende befindet sich nämlich zwischen der Lochblende und der Anode ein feldfreier Raum. Zwischen der Lochblende und der Auftrefffläche der Anode können also keine feldbedingten Verzerrungen der Querschnittsgeometrie des Elektronenstrahles mehr auftreten, mit der Folge, daß auf die Auftrefffläche der Anode tatsächlich ein Elektronenstrahl kreisförmigen Querschnittes auftrifft. Damit ist im Falle der erfindungs­ gemäßen Röntgenröhre eine an das gaußkurvenförmige Ideal gut angenäherte Intensitätsverteilung der Röntgenstrahlung im Brennfleck gewährleistet, und zwar in beliebigen Richtungen gesehen. Eine solche Intensitätsverteilung wäre trotz der Verwendung eines Elektronenemitters, der einen Elektronen­ strahl kreisförmigen Querschnittes erzeugt, bei Abwesenheit der Lochblende nicht gewährleistet, da der auf die Auftreff­ fläche der Anode auftreffende Elektronenstrahl hinsichtlich seiner Querschnittsgeometrie deutlich von einem kreisförmigen Querschnitt abweichen würde.

Da der Elektronenstrahl durch Fokussierungsmittel auf einen Brennpunkt fokussiert ist, dessen Abstand von dem Elektro­ nenemitter größer ist als der Abstand der Auftrefffläche von dem Elektronenemitter, handelt es sich bei dem Brennpunkt also um einen virtuellen Brennpunkt, der vom Elektronenemitter aus gesehen hinter der Auftrefffläche der Anode liegt. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß der Elektronenstrahl ein laminares Strahlprofil besitzt, was sich günstig im Sinne einer weiteren Annäherung an das gaußkur­ venförmige Ideal der Intensitätsverteilung der Röntgenstrah­ lung im Brennfleck auswirkt. Unter einem laminaren Strahl­ profil versteht man übrigens, daß der Elektronenstrahl zwischen dem Elektronenemitter und dem Brennpunkt oder zumindest dem Brennfleck wenigstens im wesentlichen keine sich schneidenden Elektronenbahnen aufweist.

Um zu vermeiden, daß die thermische Belastung der Auftreff­ fläche die zulässigen Grenzen übersteigt, trifft der Elektro­ nenstrahl unter einem Winkel zur Flächennormalen der Auf­ trefffläche im Brennfleck auf, der vorzugsweise größer als 45° ist und wenigstens im wesentlichen dem Winkel zwischen der Flächennormalen der Auftrefffläche und dem Zentralstrahl des Nutzröntgenstrahlenbündels entspricht. Es ergibt sich so ein annähernd strichförmiger Brennfleck. In Richtung des Zen­ tralstrahles des Nutzröntgenstrahlenbündels gesehen ergibt sich ein für eine hohe Abbildungsqualität günstiger, wenig­ stens im wesentlichen kreisförmiger Fokus. Im Hinblick auf die üblicherweise angestrebten Brennfleckabmessungen weist der Elektronenstrahl hinter der Lochblende einen Durchmesser von 0,1 bis 2 mm auf und trifft unter einem solchen Winkel auf die Auftrefffläche auf, daß der Brennfleck, dessen Breite dem Durchmesser des Elektronenstrahles entspricht, eine Länge zwischen 1 und 15 mm aufweist.

Die Fokussierungsmittel enthalten im Hinblick auf den kreis­ förmigen Querschnitt des Elektronenstrahles eine wenigstens bezüglich der Gestalt ihrer Durchtrittsöffnung für den Elek­ tronenstrahl wenigstens im wesentlichen rotationssymmetrische Fokussierungselektrode.

Der Elektronenemitter weist gemäß einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform der Erfindung eine vom Brennfleck aus gesehen wenigstens im wesentlichen kreisförmige, Elektronen emittie­ rende Fläche auf, die in einer wenigstens bezüglich ihrer Aufnahmeöffnung für den Elektronenemitter wenigstens im we­ sentlichen rotationssymmetrischen Wehneltelektrode aufgenom­ men ist. Es ist so auf einfache Weise möglich, einen Elek­ tronenstrahl kreisförmigen Querschnittes zu erzeugen. Zweck­ mäßigerweise handelt es sich bei dem Elektronenemitter um ei­ nen sogenannten Niedrigtemperatur-Emitter. Solche Niedrig­ temperatur-Emitter sind aus einem Material gebildet, das eine im Vergleich zu dem üblicherweise verwendeten Wolfram niedri­ ge Elektronenaustrittsarbeit aufweist und somit bei niedrige­ ren Temperaturen in ausreichendem Maße Elektronen emittiert. Niedrigtemperatur-Emitter können beispielsweise als Sinter­ körper aus Iridium-Cer oder Lanthanhexaborid ausgeführt sein. Es besteht auch die Möglichkeit, derartige Niedrigtemperatur- Emitter als direkt oder indirekt geheizte Emitter mit einer mit einem geeigneten Material, beispielsweise Iridium- Lanthan, beschichteten Emissionsfläche auszubilden. Es muß sich bei dem Elektronenemitter aber nicht notwendigerweise um einen Niedrigtemperatur-Emitter handeln.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beigefügten Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Röntgenröhre in schematischer Darstellung im Längsschnitt,

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung einen teilweisen Längs­ schnitt durch die Röntgenröhre gemäß Fig. 1,

Fig. 3 den Brennfleck der Röntgenröhre gemäß den Fig. 1 und 2 in vergrößerter perspektivischer Darstellung, und

Fig. 4 den Schnitt gemäß Linie IV-IV in Fig. 3.

In der Fig. 1 ist mit 1 das Vakuumgehäuse der Röntgenröhre bezeichnet, das im Falle des beschriebenen Ausführungsbei­ spieles in bekannter Weise unter Verwendung von Metall und Keramik oder Glas - andere Materialien sind möglich - herge­ stellt ist. Innerhalb des Vakuumgehäuses 1 ist in einem rohr­ förmigen Gehäuseansatz 2 eine Kathodenanordnung 3 angebracht, die einen innerhalb einer rotationssymmetrischen Weh­ neltelektrode 4 aufgenommenen Elektronenemitter aufweist, der als Flachemitter in Form einer kreisscheibenförmigen Glüh­ kathode 5 ausgeführt und mittels einer Keramikscheibe 6 an der Wehneltelektrode 4 angebracht ist. Der Glühkathode 5 gegenüberliegend ist eine insgesamt mit 7 bezeichnete Dreh­ anode vorgesehen, die einen über eine Welle 8 mit einem Rotor 9 verbundenen Anodenteller 10 aufweist. Der Rotor 9 ist in in der Fig. 1 nicht dargestellter Weise auf einer mit dem Vaku­ umgehäuse 1 verbundenen Achse 11 drehbar gelagert. Im Bereich des Rotors 9 ist auf die Außenwand des Vakuumgehäuses 1 ein Stator 12 aufgesetzt, der mit dem Rotor 9 zur Bildung eines zum Antrieb der Drehanode dienenden Elektromotors zusammen­ wirkt.

Beim Betrieb der Röntgenröhre wird dem Stator 12 über Leitun­ gen 13 und 14 ein Wechselstrom zugeführt, so daß der über die Achse 11 mit dem Rotor 9 verbundene Anodenteller 10 rotiert.

Die Röhrenspannung wird über Leitungen 15 und 16 angelegt. Die Leitung 15 ist mit der Achse 11 verbunden, die ihrerseits mit dem Vakuumgehäuse 1 elektrisch leitend verbunden ist. Die Leitung 16 ist mit einem Anschluß der Glühkathode 5 verbun­ den. Der andere Anschluß der Glühkathode 5 ist mit einer Lei­ tung 17 verbunden, über die der Glühkathode 5 ein Heizstrom zugeführt werden kann. Ist dies der Fall, geht von der Glüh­ kathode 5 ein Elektronenstrahl ES kreisförmigen Querschnitts aus. Während in Fig. 1 nur die Mittelachse des Elektronen­ strahls ES eingetragen ist, sind in den Fig. 2 und 3 auch dessen Konturen bzw. Begrenzungslinien angedeutet.

Dieser tritt zunächst durch eine Fokussierungselektrode 19, die unter Zwischenfügung eines Isolators 21 an dem Vakuumge­ häuse 1 angebracht ist, dann durch die Blendenöffnung A einer mit dem Vakuumgehäuse 1 elektrisch leitend verbundenen und damit auf Anodenpotential liegenden, in einer wenigstens im wesentlichen rechtwinklig zu dem Elektronenstrahl ES liegen­ den Ebene angeordneten Lochblende 20 und trifft dann wie an­ gedeutet in einem mit BF bezeichneten Brennfleck auf eine Auftrefffläche 22 des Anodentellers 10 auf. Von dem Brenn­ fleck BF geht Röntgenstrahlung aus. Das Nutzröntgenstrahlen­ bündel, dessen Zentralstrahl und Randstrahlen in den Fig. 1 und 2 strichliert angedeutet und mit ZS bzw. RS bezeichnet sind, tritt durch ein Strahlenaustrittsfenster 23 aus.

Bei der Glühkathode 5 handelt es sich um einen sogenannten Niedrigtemperatur-Emitter aus einem Material mit im Vergleich zu dem üblicherweise als Kathodenmaterial verwendeten Wolfram niedriger Elektronenaustrittsarbeit und damit niedrigerer Be­ triebstemperatur. Die Glühkathode 5 ist als Sinterkörper aus Iridium und Cer (Ir-Ce) oder Iridium und Lanthan (Ir-La) oder aus Lanthanhexaborid (LaB₆) ausgeführt. Als Materialien für Niedrigtemperatur-Emitter eignen sich ganz allgemein Legie­ rungen aus Rhenium bzw. einem Metall der VIII. Vertikalreihe des Periodensystems und aus einem Element der Gruppe Barium, Calcium, Lanthan, Yttrium, Gadolinium, Cer, Thorium, Uran. Außerdem eignen sich mit Lanthanoxid (La₂O₃) dotierte Wolf­ ram- oder Molybdän-Substrate. Weiter eignet sich thoriertes Wolfram als Material für Niedrigtemperatur-Emitter.

Zwischen dem einen Anschluß der Glühkathode 5 und der Weh­ neltelektrode 4 liegt gemäß Fig. 1 die Wehneltspannung U_W an. Außerdem liegt gemäß Fig. 1 zwischen dem einen Anschluß der Glühkathode S und der Fokussierungselektrode 29 eine Fokus­ sierungsspannung U_F an.

Die Gestalt der für den Elektronenstrahl ES vorgesehenen rotationssymmetrischen Durchtrittsöffnung der Fokussierungs­ elektrode 19, die Fokussierungsspannung U_F und die Weh­ neltspannung U_W sind derart gewählt, daß sich ein virtueller Brennpunkt oder "cross over" des Elektronenstrahles ES er­ gibt, der von der Glühkathode 5 aus gesehen hinter der Auf­ trefffläche 22 liegt. Hierdurch ergibt sich ein laminarer Elektronenstrahl ES, d. h. zwischen der Glühkathode 5 und dem Brennfleck BF existieren im wesentlichen keine sich schnei­ denden Elektronenbahnen.

Um zu vermeiden, daß die thermische Belastung der Auftreff­ fläche die zulässigen Grenzen übersteigt, trifft der Elektro­ nenstrahl ES unter einem solchen Winkel α zur Flächennorma­ len N der Auftrefffläche 22 im Brennfleck BF auf, daß sich ein strichförmiger, genauer gesagt elliptischer Brennfleck BF ergibt (siehe Fig. 3). Die Breite B des Brennfleckes BF ent­ spricht dem Durchmesser D des Elektronenstrahles (siehe Fig. 4), der bei gegebener Geometrie der Glühkathode 5, der Wehneltelektrode 4, der Fokussierungselektrode 19 und der Lochblende 20 sowie bei gegebenem Heizstrom und gegebener Röhrenspannung von der Wehneltspannung U_W und der Fokussie­ rungsspannung U_F abhängt.

Im Hinblick auf die üblicherweise angestrebten Brennfleckab­ messungen ist der Winkel α so gewählt, daß sich bei einem Durchmesser D des Elektronenstrahles ES von 0,1 bis 2,0 mm eine Länge L des Brennfleckes zwischen 1 und 15 mm ergibt. Der angegebene Durchmesserbereich gilt für den Durchmesser des Elektronenstrahles ES hinter der Lochblende 20.

Die Lage des Strahlenaustrittsfensters 23 ist so gewählt, daß der Winkel β des Zentralstrahles ZS des Nutzröntgenstrahlen­ bündels zur Flächennormalen N der Auftrefffläche 22 im Brenn­ fleck BF wenigstens im wesentlichen gleich dem Winkel α ist. In Richtung des Zentralstrahles des Nutzröntgenstrahlenbün­ dels gesehen ergibt sich ein für eine hohe Abbildungsqualität günstiger, wenigstens im wesentlichen kreisförmiger Fokus.

Infolge des kreisförmigen Querschnittes des Elektronenstrah­ les ES ist zunächst die Voraussetzung dafür gegeben, daß sich im Brennfleck BF eine gaußkurvenähnliche Intensitätsvertei­ lung der Röntgenstrahlung für beliebige Richtungen ergeben kann. Da der Elektronenstrahl ES durch die zwischen der Glüh­ kathode 5 und dem Anodenteller 10 angeordnete, auf Anoden­ potential liegende Lochblende 20 tritt, ist sichergestellt, daß der Elektronenstrahl ES auch in unmittelbarer Nähe des Anodentellers 10 noch seinen kreisförmigen Querschnitt auf­ weist. Infolge der auf Anodenpotential liegenden Lochblende 20 befindet sich nämlich zwischen der Lochblende und dem Anodenteller 10 ein feldfreier Raum, in dem also keine feld­ bedingten Verzerrungen der Querschnittsgeometrie des Elektro­ nenstrahles ES mehr auftreten, mit der Folge, daß auf die Auftrefffläche 22 tatsächlich ein Elektronenstrahl ES kreis­ förmigen Querschnittes auftrifft. Damit ist eine an das gauß­ kurvenförmige Ideal gut angenäherte Intensitätsverteilung der Röntgenstrahlung im Brennfleck BF gewährleistet, und zwar in beliebigen Richtungen gesehen. Eine solche Intensitätsver­ teilung wäre trotz der Verwendung einer Kathodenanordnung 3, die einen Elektronenstrahl ES kreisförmigen Querschnittes er­ zeugt, bei Abwesenheit der Lochblende 20 nicht gewährleistet, da der auf die Auftrefffläche 22 auftreffende Elektro­ nenstrahl ES dann hinsichtlich seiner Querschnittsgeometrie deutlich von einem kreisförmigen Querschnitt abweichen würde.

Da der Elektronenstrahl ES ein laminares Strahlprofil be­ sitzt, wird eine nochmals verbesserte Annäherung an das gauß­ kurvenförmige Ideal der Intensitätsverteilung der Röntgen­ strahlung im Brennfleck BF erreicht.

Die Lochblende 20 schützt die Glühkathode 5 auch vor Ionenbe­ schuß. Da nämlich im Falle der erfindungsgemäßen Röntgenröhre die durch den Beschuß des Anodentellers 10 mit dem Elektro­ nenstrahl ES produzierten Ionen im feldfreien Raum entstehen, können nur diejenigen zur Glühkathode 5 gelangen, die durch die Lochblende 20 in den nicht feldfreien Raum zwischen Loch­ blende 20 und Glühkathode 5 treten. Es gelangt also nur ein vergleichsweise geringer Teil der produzierten Ionen zu der Glühkathode 5, so daß im Falle der erfindungsgemäßen Rönt­ genröhre eine erhöhte Lebensdauer der Glühkathode 5 und da­ mit der Röntgenröhre im Vergleich zu einer Röntgenröhre ohne Lochblende erreicht wird. Der Vorteil des als Glühkathode 5 verwendeten Niedrigtemperatur-Emitters gegenüber einem her­ kömmlichen Elektronenemitter, z. B. aus Wolfram, infolge der niedrigeren Betriebstemperatur eine höhere Lebensdauer errei­ chen zu können, kann also erst voll zum Tragen kommen, da ein vorzeitiger Ausfall der Glühkathode 5 infolge Ionenbeschuß vermieden ist.

Da der Elektronenstrahl ES unter einem Winkel α zur Flächen­ normalen N der Auftrefffläche 22, der größer als 45° ist, im Brennfleck BF auftrifft und die Lochblende 20 in einer zu dem Elektronenstrahl ES wenigstens im wesentlichen rechtwinklig verlaufenden Ebene angeordnet ist, weist die Blendenöffnung A der Lochblende 20 eine Größe auf, die geringer ist, als wenn ein Elektronenstrahl zur Erzeugung eines Brennflecks gleicher Ab­ messungen unter einem spitzen Winkel zur Flächennormalen N der Auftrefffläche 22 im Brennfleck BF auftrifft. Dies ist vorteilhaft, da die Wahrscheinlichkeit, daß Ionen zu der Glühkathode 5 gelangen, um so geringer ist, je kleiner die Blendenöffnung A ist. Da der Elektronenstrahl ES außerdem einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, ergibt sich für eine gegebene Querschnittsfläche des Elektronenstrahles ES und einen gegebenen Winkel α eine minimale Größe der Blenden­ öffnung A der Lochblende 20.

Zwischen der Innenseite des Wandabschnittes eines den Gehäu­ seansatz 2 verschließenden Keramikteiles 24 und einem die Wehneltelektrode 4 mit der Glühkathode 5 aufnehmenden Kera­ mikrohr 25 sind zwei piezoelektrische Translatoren 26, 27 vorgesehen, bei denen es sich im wesentlichen um Piezo-Kri­ stalle handelt. Die piezoelektrischen Translatoren 26, 27 dienen zum einen der mechanischen Verbindung der Kathodenan­ ordnung 3 mit dem Gehäuseansatz 2. Zum anderen dienen sie da­ zu, zu Justagezwecken die Glühkathode 5 und die Drehanode 7 im Sinne einer Änderung des Winkels α des Elektronenstrahls ES zur Flächennormalen N der Auftrefffläche 22 und einer Ver­ lagerung des Brennfleckes BF auf der Auftrefffläche 22 rela­ tiv zueinander zu verstellen. Dies wird auf einfache Weise dadurch erreicht, daß die Glühkathode 5 und die Drehanode 7 in einer den Elektronenstrahl ES und die Flächennormale N enthaltenden Ebene relativ zueinander verstellt werden können. Dazu sind die piezoelektrischen Translatoren 26, 27 derart eingebaut, daß sie bei Veränderungen der an ihnen anliegenden Spannungen eine Längenänderung im wesentlichen in Richtung der Flächennormale N erfahren.

Die piezoelektrischen Translatoren 26, 27 sind gemäß Fig. 2 an eine Bedieneinheit 28 angeschlossen. Je nachdem, ob ein mit x bezeichneter Drehknopf 29a oder ein mit α bezeichneter Drehknopf 29b betätigt wird, werden die piezoelektrischen Translatoren 26 und 27 gleichsinnig oder gegensinnig ange­ steuert. Im Falle einer gleichsinnigen Ansteuerung ergibt sich je nach Ansteuerungssinn eine Parallelverschiebung des Elektronenstrahles ES in Richtung der Flächennormalen N in der einen oder anderen Richtung. Bei gegensinniger Ansteue­ rung ergibt sich eine Änderung der Winkels α des Elektronen­ strahles ES zur Flächennormalen N in der einen oder anderen Richtung.

Die piezoelektrischen Translatoren 26, 27 bilden also eine Verstelleinheit, die es ermöglicht, innerhalb der Verstell­ grenzen der piezoelektrischen Translatoren 26 und 27 die Aus­ richtung der Kathodenanordnung 3 und der Drehanode 7 relativ zueinander so zu justieren, daß der Brennfleck BF die jeweils gewünschte Position einnimmt.

Diese Justiermöglichkeit ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn der Winkel zwischen der Flächennormalen N und dem Elek­ tronenstrahl ES sehr groß ist, beispielsweise 80°, da dann schon geringe Fehljustagen dazu führen könnten, daß der Elek­ tronenstrahl ES infolge von während des Betriebes der Rönt­ genröhre auftretenden, thermisch bedingten axialen Verschie­ bungen der Drehanode 7 und infolge von thermisch bedingten Verkippungen und/oder Verschiebungen der die Glühkathode 5 enthaltenden Kathodenanordnung 3 die Auftrefffläche 22 ver­ fehlt.

Da die piezoelektrischen Translatoren 26 und 27 auch bei be­ reits evakuierter Röntgenröhre mittels der Bedieneinheit 28 betätigt werden können, ist man jederzeit in der Lage, sowohl im Falle von thermisch bedingten axialen Verschiebungen der Drehanode 7 als auch im Falle von thermisch bedingten Verkip­ pungen und/oder Verschiebungen der die Glühkathode 5 enthal­ tenden Kathodenanordnung 3 durch entsprechende Betätigung der piezoelektrischen Translatoren 26 und 27 korrigierend einzu­ greifen. Die Montage der Röntgenröhre gestaltet sich also einfach, da keine besonderen Justagen erforderlich sind, um ein ordnungsgemäßes Auftreffen des Elektronenstrahles auf die Auftrefffläche 22 der Drehanode 7 sicherzustellen.

Im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispiels sind im Hin­ blick auf die geringen Kosten piezoelektrische Translatoren 26 und 27 vorgesehen. Es können aber auch andere elektrische, mechanische oder elektromechanische Verstellelemente vorgesehen sein.

Im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispiels ist die durch die piezoelektrischen Translatoren 26 und 27 gebildete Ver­ stelleinheit der Kathodenanordnung 3 wegen deren geringerer Masse bzw. deren geringerem Gewicht zugeordnet. Das heißt, daß zur Erzielung der gewünschten Relativbewegung zwischen Kathodenanordnung 3 und Drehanode 7 allein die Kathodenanord­ nung 3 verstellt wird. Es ist aber grundsätzlich auch mög­ lich, die Verstelleinheit der Drehanode 7 zuzuordnen und so­ mit die gewünschte Relativbewegung allein durch Verstellung der Drehanode 7 zu bewirken. Außerdem ist es auch möglich, sowohl der Kathodenanordnung 3 als auch der Drehanode 7 eine Verstelleinheit zuzuordnen und die gewünschte Relativbewegung durch Verstellung der Kathodenanordnung 3 und der Drehanode 7 zu bewirken. Im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispiels enthält die Verstelleinheit mehrere Verstellelemente, nämlich die beiden piezoelektrischen Translatoren 26, 27. Unter Um­ ständen kann es aber genügen, wenn die Verstelleinheit nur ein Verstellelement enthält.

Alternativ zu der beschriebenen Ausbildung der Glühkathode 5 als Sinterkörper besteht auch die Möglichkeit, die Glüh­ kathode 5 aus einem Grundkörper und einer im Bereich der zur Elektronenemission vorgesehenen Fläche auf dem Grundkörper angebrachten Beschichtung aufzubauen. Dabei besteht die Be­ schichtung aus einem Material, das im Vergleich zum Material des Grundkörpers eine geringe Elektronenaustrittsarbeit auf­ weist. Als Material für den Grundkörper kommt beispielsweise Wolfram oder Molybdän, als Material für die Beschichtung Lanthanhexaborid (LaB₆) in Frage.

Weiter besteht die Möglichkeit, die Glühkathode 5 aus einem Grundkörper und einer Beschichtung aufzubauen, die den Grund­ körper außer im Bereich seiner zur Elektronenemission vorge­ sehenen Fläche bedeckt und aus einem Material besteht, das eine im Vergleich zu dem Material des Grundkörpers hohe Elek­ tronenaustrittsarbeit aufweist. Als Material für den Grund­ körper eignet sich beispielsweise LaB₆, als Material für die Beschichtung Wolfram oder Molybdän.

Wenn ein gegen Ionenbeschuß unempfindlicher Elektronenemitter vorgesehen ist, kann anstelle der Lochblende 20 auch eine an­ dere auf Anodenpotential liegende Elektrode vorgesehen sein, durch die sichergestellt ist, daß der Elektronenstrahl ES tatsächlich mit kreisförmigem Querschnitt auf die Auftreff­ fläche 22 auftrifft.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Drehanoden-Röntgenröhre. Die Erfindung kann aber auch bei Röntgenröhren mit Festanode Anwendung finden.

Im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispieles ist der Elektronenemitter durch eine direkt beheizte Glühkathode ge­ bildet. Anstelle einer direkt beheizten Glühkathode kann aber auch ein anderer Elektronenemitter, z. B. eine indirekt be­ heizte Kathode oder eine Elektronenstrahlkanone, z. B. nach Pierce, verwendet werden. Falls als Elektronenemitter eine direkt beheizte Glühkathode verwendet wird, muß diese nicht notwendigerweise wie im Falle des beschriebenen Ausführungs­ beispieles als Flachemitter ausgebildet sein. Vielmehr kann auch ein insbesondere konkav gekrümmter Elektronenemitter Verwendung finden.

Claims (5)

1. Röntgenröhre mit einer Anode (7) und einem Elektronenemit­ ter (5), von dem ein Elektronenstrahl (ES) wenigstens im wesentlichen kreisförmigen Querschnitts ausgeht, der durch eine zwischen dem Elektronenemitter (5) und der Anode (7) an­ geordnete, auf dem Anodenpotential liegende Lochblende (20) tritt und in einem Brennfleck (BF) auf die Auftrefffläche (22) der Anode (7) auftrifft, von dem ein Nutzröntgenstrah­ lenbündel ausgeht, wobei der Elektronenstrahl (ES) durch Fokussierungsmittel (4, 19) auf einen Brennpunkt (F) fokus­ siert ist, dessen Abstand von dem Elektronenemitter (5) größer ist als der Abstand der Auftrefffläche von dem Elek­ tronenemitter (5).

2. Röntgenröhre nach Anspruch 1, bei der der Elektronenstrahl (ES) unter einem Winkel (α) zur Flächennormalen (N) der Auf­ trefffläche (22) im Brennfleck (BF) auftrifft, der wenigstens im wesentlichen dem Winkel (β) zwischen der Flächennormalen (N) der Auftrefffläche (22) und dem Zentralstrahl (ZS) des Nutzröntgenstrahlenbündels entspricht.

3. Röntgenröhre nach Anspruch 2, deren Elektronenstrahl (ES) einen Durchmesser von 0,1 bis 2,0 mm aufweist und unter einem solchen Winkel (α) zur Flächennormalen (N) der Auftreffflä­ che (22) im Brennfleck (BF) auftrifft, daß der Brennfleck (BF) eine Länge zwischen 1 und 15 mm aufweist.

4. Röntgenröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 3, deren Fo­ kussierungsmittel (4, 19) eine wenigstens im wesentlichen ro­ tationssymmetrische Fokussierungselektrode (19) enthalten, durch die der Elektronenstrahl (ES) tritt.

5. Röntgenröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 4, deren Elek­ tronenemitter (5) eine vom Brennfleck (BF) aus gesehen wenig­ stens im wesentlichen kreisförmige, Elektronen emittierende Fläche aufweist, die in einer wenigstens im wesentlichen ro­ tationssymmetrischen Wehneltelektrode (4) aufgenommen ist.