DE19611228C1

DE19611228C1 - Vorrichtung zur Bestimmung der Elektronenverteilung eines auf einen Brennfleck einer Anode eines Röntgenstrahlers konzentrierten Elektronenbündels

Info

Publication number: DE19611228C1
Application number: DE19611228A
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Schardt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1996-03-21
Filing date: 1996-03-21
Publication date: 1997-10-23
Anticipated expiration: 2016-03-22

Description

Vorrichtung zur Bestimmung der Elektronenverteilung eines auf einen Brennfleck einer Anode eines Röntgenstrahlers konzen trierten Elektronenbündels.

Die Brennfleckgröße auf einer Röntgenröhrenanode wird gemäß der DE 40 33 051 A1 optisch dadurch bestimmt, daß die vom Brennfleck ausgehende Lichtstrahlung mittels eines Spiegels abgelenkt und von einem optischen Sensor erfaßt wird.

Beim Gegenstand der US-PS 4,827,494 wird zur Erfassung der Position und des Fokusses die vom Target ausgehende Wärme strahlung durch eine Fotodiode erfaßt.

Aus der US-PS 5,224,137 ist ein Röntgendiagnostikgerät mit einer Elektronenerzeugungsvorrichtung, mit einer Einrichtung zum Fokussieren der Elektronen zu einem Bündel und zum Be schleunigen der Elektronen auf ein Target zur Erzeugung von Röntgenstrahlung bekannt. Gegenstand dieser Patentanmeldung ist eine Vorrichtung zum Detektieren des Querschnittes, der Position und/oder der Ausrichtung des Elektronenbündels in Bezug zum Target. Die Vorrichtung weist hierzu zumindest ei nen Leiter im Bereich des Targets derart auf, daß unter dem Einfluß des Elektronenbündels ein Signal ableitbar ist. Der Leiter ist hierbei als Wolframdraht ausgeführt, was den Nach teil in sich birgt, daß unter dem Einfluß des Elektronenbün dels und den vom Target rückgestreuten Elektronen vom Wolframdraht Röntgenstrahlung ausgehen kann, die sich nicht oder nur schwer abschirmen läßt und was somit unerwünscht ist. Probleme bereiten zudem die geringe mechanische und thermische Stabilität des Leiters.

Aufgabe der vorliegenden Anmeldung ist es, eine Vorrichtung zum Detektieren des Querschnittes, der Position und/oder der Ausrichtung des Elektronenbündels in Bezug zu einem Target so auszuführen, daß von dieser keine störende Röntgenstrahlung ausgeht und daß diese das Elektronenbündel nicht stört.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patentanspruches 1 gelöst.

Vorteil der Erfindung ist, daß ein Elektronendetektor vorge sehen ist, der die von der Anode rückgestreuten Elektronen erfaßt. Das Signal des Elektronendetektors läßt somit Rück schluß auf den Querschnitt, die Position, und/oder die Aus richtung des Elektronenbündels in Bezug zum als Anode ausge führten Target zu, ohne daß hierbei das Röntgenstrahlenbündel oder das Elektronenbündel gestört oder Röntgenstrahlung er zeugt wird. Da das Signal des Elektronendetektors in direktem Zusammenhang mit den Parametern Querschnitt, Position und Ausrichtung des Elektronenbündels steht, kann auch Rückschluß auf die Brennfleckdimension genommen werden, die für die Bildqualität entscheidend ist. Aufgrund des Signales können zu dem die Qualität des Röntgenstrahlers überprüft, Abstimmungen vorgenommen und zeitliche Veränderungen der Brennfleckpara meter, die beispielsweise durch Driften von Systemparametern wie Temperatur, Druck und äußere Magnetfelder verursacht wer den, erfaßt werden.

Es ist vorteilhaft, wenn der Elektronendetektor hierzu einen Kollimator derart aufweist, daß nur die von einem vorgegebe nen Raumwinkel von der Anode rückgestreuten Elektronen erfaßt werden, und/oder wenn der Kollimator zumindest zwei in einer Richtung zueinander versetzte Löcher zum Durchlaß der Elek tronen aufweist. Es kann somit eine besonders genaue Bestim mung des Brennfleckes und der Brennfleckparameter erfolgen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn sich bei einer langge streckten Anode auch der Kollimator entlang der langgestreck ten Anode erstreckt und Löcher an unterschiedlichen Positio nen entlang der langgestreckten Anode aufweist und wenn den unterschiedlichen Positionen jeweils ein Elektronendetektor zugeordnet ist. Somit kann beispielsweise bei einer Ringrönt genanordnung die Brennfleckgeometrie und damit die Parameter des Elektronenbündels entlang der Anode detektiert bzw. be stimmt werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn aufgrund der Signale des Elektronendetektors eine Steuerung des Elektronenbündels hinsichtlich dessen Optimierung er folgt.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispie les anhand der Zeichnungen in Verbindung mit den Unteransprü chen.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Röntgenanordnung mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung der Elektronenverteilung,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel eines Kollimators der Vor richtung nach Fig. 1,

Fig. 3 ein Signal des Elektronendetektors der Vorrichtung nach Fig. 1 und

Fig. 4 die Geometrie einer Anordnung des Elektronendetektors der Vorrichtung nach Fig. 1 in Bezug zur Anode.

In der Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 ein Röntgenstrahler in prinzipieller Weise gezeigt. Im Ausführungsbeispiel weist der Röntgenstrahler 1 eine langgestreckte Anode 2 auf, die in einem Gehäuse 3 angeordnet ist. Ein Elektronenstrahl 4 ist zum Erzeugen von Röntgenstrahlung 5 auf die Anode 2 gerich tet. Hierbei sind die Elektronen des Elektronenstrahles 4 auf einen Brennfleck 6 der Anode 2 konzentriert. Es werden nicht alle Elektronen in der Anode 2 zur Erzeugung von Röntgen strahlung abgebremst, sondern ein Teil der Elektronen wird von der Anode 2 rückgestrahlt. Diese rückgestrahlten Elektro nen 7 werden von einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 8 detek tiert. Hierzu weist die Vorrichtung 8 einen Elektronendetek tor 9 auf, der in Abhängigkeit von den empfangenen Elektronen ein Signal erzeugt, das einer Auswerteeinrichtung 10 zuge führt wird, die das Signal hinsichtlich der Amplitude und/ oder der Signalbreite auswertet. Aufgrund des Signales des Elektronendetektors 9 ist ein Rückschluß auf die Größe des Brennfleckes 6, die Elektronenverteilung im Brennfleck 6 so wie die Position des Brennfleckes 6 auf der Anode 2 möglich.

Vorzugsweise ist dem Elektronendetektor 9 ein Kollimator 11 vorgeschaltet, der so ausgestaltet ist, daß er nur die in ei nem vorgegebenen Raumwinkel von der Anode 2 rückgestrahlten Elektronen 7 erfaßt. Mehrfach gestreute Elektronen können so mit von der Erfassung ausgeschlossen werden. Der Kollimator 11 kann hierzu zumindest zwei, vorzugsweise drei zueinander versetzte Löcher zum Durchlaß der rückgestrahlten Elektronen 7 aufweisen, wobei die zentralen Achsen der Löcher 12 so aus gerichtet sind, daß die rückgestrahlten Elektronen 7 von ver schiedenen Positionen des Brennflecks 6 erfaßt werden können (Fig. 4).

Im Ausführungsbeispiel ist gezeigt, daß die Anode 2 als lang gestreckte Anode 2 ausgeführt ist und daß der Elektronen strahl 4 von einer Richtung parallel zur Anode 2 auf die Anode 2 abgelenkt werden kann. Zur Führung und Ablenkung des Elektronenstrahles 4 sind Ablenkelemente 13 und Führungsele mente 14 für den Elektronenstrahl 4 vorgesehen. Sind die Ablenkelemente 13 als elektromagnetische Spulen ausgeführt, so kann der Elektronenstrahl 4 durch sukzessive Ansteuerung der Ablenkspulen entlang der Anode 2 abgelenkt werden.

Ist die Anode 2 bogen- oder ringförmig ausgestaltet, so kann somit ein um ein Zentrum rotierendes Röntgenstrahlenbündel beispielsweise zur Abtastung einer Querschnittsebene eines Untersuchungsobjektes erzeugt werden. Die Vorrichtung 8 ist dann vorzugsweise an mehreren Positionen entlang der Anode 2 angeordnet. Hierbei ist dann ein in der Fig. 2 gezeigter Kol limator 11 vorgesehen, der Löcher 12 an unterschiedlichen Positionen aufweist, denen jeweils einen Elektronendetektor 9 zugeordnet ist. Aus der Fig. 2 ergibt sich, daß jeder Position jeweils drei in einer Richtung seitlich zueinander versetzte Löcher zugeordnet sind. An einem Elektronendetektor 9 ist dann beispielsweise das in der Fig. 3 gezeigte Signal ableit bar. Das Maximum dieses Signales gibt hierbei die Position des Brennflecks 6 entlang der Anode 2 an. Die Breite des Signal es ist ein Maß für die Ausdehnung des Brennflecks 6 entlang der Anode 2. Durch die Projektion geben die Flächen der einzelnen Signale einer Gruppe (einer jeweiligen Posi tion) sowie deren Verhältnisse, die Lage und Ladungsvertei lung des Brennfleckes 6 an. Das Meßsignal und damit der Meß strom kann für eine typische Anordnung bei einem Elektronen strahlstrom I₀ aus der Geometrie abgeschätzt werden:

r_k = 0.2 mm (Kollimatorlochradius)
d = 10 mm (Kollimatordicke)
A = 10 mm² (Fläche des Brennflecks)
I₀ = 1 A

Vorteil der Erfindung ist, daß die Vorrichtung sowohl bei Steh- als auch bei Drehanoden oder bei langgestreckten Anoden zum Erfassen der Brennfleckgeometrie und der Position des Brennflecks 6 auf der Anode 2 herangezogen werden kann, ohne das hierbei der Elektronenstrahl 4 ungünstig beeinflußt oder die Röntgenstrahlverteilung gestört wird. Es ist somit eine Online-Messung des Brennfleckes 6 auf der Anode 2 bei einem einfachen mechanischen, elektrischen und thermisch stabilen Aufbau mit auch nur einem Elektronendetektor 9 möglich. Auf grund des Signales der Auswerteeinrichtung 10 kann eine Steuerung des Elektronenstrahles 4 hinsichtlich gewünscht er Parameter erfolgen.

Claims

1. Vorrichtung zur Bestimmung der Elektronenverteilung eines auf einen Brennfleck (6) einer Anode (2) eines Röntgenstrah lers (1) konzentrierten Elektronenstrahles (4), wobei ein Elektronendetektor (9) zum Erfassen der von der Anode (2) rückgestrahlten Elektronen (7) vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Signal des Elektronendetektors (9) einer Auswerte einrichtung (10) zugeführt wird, die das Signal hinsichtlich der Amplitude und/oder der Signalbreite auswertet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Elektronendetektor (9) einen Kollimator (11) derart aufweist, daß nur die in einem vorgegebenen Raumwinkel von der Anode (2) rückgestrahlten Elektronen erfaßt werden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Kollimator (11) zumindest zwei zueinander versetzte Löcher (12) zum Durchlaß der rückgestrahlten Elektronen (7) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die zentralen Achsen der Löcher (12) so ausgerichtet sind, daß rückgestrahlte Elektronen (7) von verschiedenen Positionen der Anode (2) erfaßt werden.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Anode (2) langgestreckt ist, wobei sich der Kollimator (11) entlang der langgestreckten Anode (2) erstreckt und Löcher (12) an unterschiedlichen Positionen entlang der langgestreckten Anode (2) aufweist und wobei den unterschiedlichen Positionen jeweils ein Elektro nendetektor (9) zugeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei jeder Position drei seitlich zueinander versetzte Löcher (12) zugeordnet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Anode (2) bogenförmig ausgestaltet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Anode (2) ringförmig ausgestaltet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Anode (2) als Stehanode ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Anode (2) als Drehanode ausgebildet ist.