DE19619294C2 - Röntgenstrahler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen vorzugsweise diagnostischen Zwecken dienenden Röntgenstrahler aufweisend eine Röntgenröh­ re mit einem ersten Strahlenaustrittsfenster und ein mit ei­ nem elektrisch isolierenden Medium gefülltes, die Röntgenröh­ re aufnehmendes Schutzgehäuse mit einem mit dem ersten fluch­ tenden zweiten Strahlenaustrittsfenster.

Ein solcher Röntgenstrahler ist aus der DE 42 09 377 A1 be­ kannt.

An das Strahlenaustrittsfenster der Röntgenröhre sind dabei folgende Anforderungen gestellt:

• 1. es soll den im Inneren der Röntgenröhre vorhandenen Vaku­ umbereich von dem die Röntgenröhre umgebenden elektrisch isolierenden Medium trennen,
• 2. es soll im Interesse einer möglichst geringen Beeinflus­ sung des durch das Strahlenaustrittsfenster tretenden Strahlenbündels möglichst homogen sein,
• 3. es soll aus einem fertigungstechnisch beherrschbaren Werkstoff gebildet sein, und
• 4. es soll kostengünstig herstellbar sein.

Heute gebräuchliche Werkstoffe für die Strahlenaustrittsfen­ ster von Röntgenröhren sind Glas, Glas mit Anschliff, Beryl­ lium und Titan. Beryllium und Titan als Werkstoff für das Strahlenaustrittsfenster einer Röntgenröhre sind in der DE 28 33 093 A1 genannt.

Gemäß DIN 6815 und eventuell anderen Vorschriften wird im Schutzgehäuse noch eine sogenannte Grund-Filterung verlangt, die der Reduktion der Hauteintrittsdosis dient, welche übri­ gens im unteren Energiebereich nicht zur Bildgebung beiträgt, sondern nur eine unnötige Belastung für den Patienten dar­ stellt. Diese Grund-Filterung wird durch eine entsprechende Bemessung des beispielsweise aus Aluminium gebildeten Strah­ lenaustrittsfensters des Schutzgehäuses erreicht.

Die genannten Anforderungen lassen sich nur schwer realisie­ ren, ohne die Dosisausbeute des Röntgenstrahlers negativ zu beeinflussen. Die Dosisausbeute ist eine Gütekriterium, das für eine bestimmte Röhrenspannung bzw. einen bestimmten Röh­ renstrom angibt, welche Dosisleistung im Abstand von 1 m von dem Strahler erreicht wird.

Insbesondere muß auch gemäß DIN 6868 Teil 50 bei 77 kV Röh­ rengleichspannung und einem Fokus-Objekt-Abstand von 1 m hin­ ter einem Prüfkörper aus Aluminium von 25 mm Dicke eine Transmissionsdosis-Ausbeute von wenigstens 65% und höchstens 135% bezogen auf

als 100% erreicht werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Rönt­ genstrahler der eingangs genannten Art so auszubilden, daß es möglich ist, zur Bildgebung unnötige Weichstrahlenanteile be­ reits im Röntgenstrahler zurückzuhalten, ohne daß dies mit einer nennenswerten Reduzierung der Dosisausbeute des Rönt­ genstrahlers verbunden ist.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch einen Röntgenstrahler aufweisend

• a) eine Röntgenröhre mit einem ersten Strahlenaustritts­ fenster, das aus Titan gebildet ist und eine Dicke von wenigstens 0,1 mm und von höchstens 0,3 mm aufweist, und
• b) ein mit einem elektrisch isolierenden Medium gefülltes, die Röntgenröhre aufnehmendes Schutzgehäuse mit einem mit dem ersten fluchtenden, zweiten Strahlenaustrittsfenster, das aus Aluminium gebildet ist und eine Dicke von wenig­ stens 0,5 mm und von höchstens 1,5 mm aufweist,
• c) wobei das erste Strahlenaustrittsfenster, das zweite Strahlenaustrittsfenster und die zwischen diesen befind­ liche Schicht des elektrisch isolierenden Mediums bei ei­ ner Röhrengleichspannung von 77 kV und einem Fokus-Ob­ jekt-Abstand von 1 m insgesamt eine solche Filterwirkung aufweisen, daß hinter einem Prüfkörper aus Aluminium von 25 mm Dicke eine Transmissionsdosisausbeute von wenig­ stens 65% und höchstens 135% bezogen auf
  als 100% erreicht wird.

Die Fig. 2 zeigt in Form eines Diagrammes die relative Pho­ tonenflußdichte als Funktion der Photonenenergie für einen erfindungsgemäßen (quadratische Punkte) und einen herkömmli­ chen (dreieckige Punkte) Röntgenstrahler. Der herkömmliche Röntgenstrahler weist ein erstes Strahlenaustrittsfenster aus Beryllium einer Dicke von 2,0 mm und ein zweites Strahlen­ austrittsfenster aus Aluminium einer Dicke von 1,4 mm auf, wobei sich zwischen beiden eine 7 mm dicke Schicht von Iso­ lieröl befindet. Der erfindungsgemäße Röntgenstrahler weist ein erstes Strahlenaustrittsfenster aus Titan einer Dicke von 0,3 mm und ein zweites Strahlenaustrittsfenster aus Aluminium einer Dicke von 0,5 mm auf, wobei sich zwischen beiden eben­ falls eine 7 mm dicke Schicht von Isolieröl befindet. Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, weist der erfindungsgemäße Rönt­ genstrahler bei praktisch gleicher Dosisausbeute gegenüber dem herkömmlichen Röntgenstrahler eine Reduzierung der zur Bildgebung nicht beitragenden, niederenergetischen Weichstrah­ lung im Bereich um 25 keV auf. Die Bedingungen der DIN 6868, Teil 50, werden dadurch eingehalten, daß die Gesamtfilterwir­ kung des ersten und des zweiten Strahlenaustrittsfensters so­ wie der zwischen diesen befindlichen Schicht des elektrisch isolierenden Mediums bei 77 kV und einem Fokus-Objekt-Abstand von 1 m hinter einem Prüfkörper aus Aluminium von 25 mm Dicke eine Transmissionsdosis-Ausbeute von wenigstens 65% und höch­ stens 135% bezogen auf

als 100% erreicht wird.

Wenn gemäß einer bevorzugten Variante der Erfindung unter den genannten Bedingungen eine Transmissionsdosis-Ausbeute von wenigstens 95% und höchstens 105% bezogen auf

er­ reicht wird, so sind erfindungsgemäße Röntgenstrahler pro­ blemlos gegen herkömmliche Röntgenstrahler austauschbar, da die von letzteren erzielte Transmissionsdosis-Ausbeute in dem Bereich zwischen 95% und 105% bezogen auf

liegt.

Aus der DE 42 04 301 A1 ist übrigens eine Röntgenröhre mit einem Strahlenaustrittsfenster aus Titan bekannt, dessen Dic­ ke derart bemessen ist, daß die Röntgenröhre die Erfordernis­ se der DIN 6815 erfüllt.

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

Fig. 1 in grob schematischer Darstellung einen erfin­ dungsgemäßen Röntgenstrahler im Längsschnitt, und

Fig. 2 in Form eines Diagrammes die relative Photonenfluß­ dichte als Funktion der Photonenenergie für einen er­ findungsgemäßen und einen herkömmlichen Rönt­ genstrahler.

Die Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Röntgenstrahler, der ein mit einem elektrisch isolierenden Medium, z. B. Isolier­ öl, gefülltes, aus zwei Schalen 1a und 1b zusammengesetztes Schutzgehäuse 1 und eine darin angeordnete Röntgenröhre 2 aufweist. Letztere ist als Drehanoden-Röntgenröhre ausgebil­ det und weist einen Anodenteller 3, eine feststehende Glühka­ thode 4 und einen Motor zum Antrieb der Drehanode auf. Der Motor ist als Kurzschlußläufermotor ausgebildet und weist ei­ nen drehfest mit dem Anodenteller 3 verbundenen Rotor 5 und einen im Bereich des Rotors 5 auf das Vakuumgehäuse 6 aufge­ setzten Stator 7 auf. Der Anodenteller 3 und der Rotor 5 sind in an sich bekannter, nicht näher dargestellter Weise im In­ neren des als aus mehreren Teilen zusammengefügtes Me­ tall/Keramik-Gehäuse ausgeführten Vakuumgehäuses 6 drehbar gelagert.

Das Vakuumgehäuse 6 ist in seinen in Fig. 1 oberen Bereich mit einem Gehäuseansatz 6a versehen, in dem sich die Glüh­ kathode 4 befindet, die in dem Fokussierungsschlitz eines schematisch angedeuteten Kathodenbechers 8 aufgenommen ist.

Die Anschlüsse für die Röhrenspannung, die Heizspannung und die Versorgungsspannung für den Stator 7 sind nicht darge­ stellt und in an sich bekannter Weise ausgeführt.

Der im Betrieb von der Glühkathode 4 ausgehende Elektronen­ strahl E trifft auf die kegelstumpfförmige Auftrefffläche des Anodentellers 3 auf. Von der Auftreffstelle geht ein Röntgen­ strahlenbündel aus, von dem in der Fig. 1 nur der Zentral­ strahl Z angedeutet ist. Das Nutzröntgenstrahlenbündel tritt durch ein in dem Vakuumgehäuse 6 vorgesehenes erstes, aus Ti­ tan gebildetes Strahlenaustrittsfenster 9 und ein mit diesem fluchtendes, in dem Schutzgehäuse 1 vorgesehenes zweites, aus Aluminium gebildetes Strahlenaustrittsfenster 10 aus dem Röntgenstrahler aus.

Dabei weist das erste, aus Titan gebildete Strahlenaustritts­ fenster 9 eine Dicke von wenigstens 0,1 mm und von höchstens 0,3 mm auf. Das zweite, aus Aluminium gebildete Strahlen­ austrittsfenster 10 weist eine Dicke von wenigstens 0,5 mm und von höchstens 1,5 mm auf.

Die Dicken des ersten und des zweiten Strahlenaustrittsfen­ sters 9, 10 sind unter Berücksichtigung der Dicke der zwi­ schen beiden vorhandenen Schicht des Isolieröls von vorzugs­ weise 4 bis 10 mm so gewählt, daß das erste Strahlen­ austrittsfenster, das zweite Strahlenaustrittsfenster und die zwischen diesen befindliche Schicht des Isolieröls bei einer Röhrengleichspannung von 77 kV und einem Fokus-Objekt-Abstand von 1 m insgesamt eine solche Filterwirkung aufweisen, daß hinter einem Prüfkörper aus Aluminium von 25 mm Dicke eine Transmissionsdosis-Ausbeute von wenigstens 65% und höchstens 135%, vorzugsweise von wenigstens 95% und höchstens 105%, be­ zogen auf

als 100% erreicht wird.

Für eine Dicke der zwischen dem ersten und dem zweiten Strah­ lenaustrittsfenster 9, 10 befindlichen Schicht des Isolieröls von 7 mm sind in der am Ende der Beschreibung befindlichen Tabelle 1 sechs Dickenkombinationen für das erste und das zweite Strahlenaustrittsfenster 9, 10 angegeben, die diese Bedingung erfüllen und zudem hinsichtlich der Transmissions­ dosis-Ausbeute (Prozentangaben in Klammern bezogen auf

als 100%) herkömmlichen Röntgenstrahlern, die für einen solchen geltenden Verhältnisse sind in der letzten Zei­ le der Tabelle in Fettdruck angegeben, praktisch entsprechen.

Es wird also deutlich, daß mit einem erfindungsgemäßen Rönt­ genstrahler den Erfordernissen hinsichtlich der Transmissi­ onsdosis-Ausbeute der DIN 6868 Teil 50 entsprochen werden kann. Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, wird mit dem er­ findungsgemäßen Röntgenstrahler zudem noch der Vorteil einer Reduktion der für die Bildgebung nicht nutzbaren und den Pa­ tienten somit unnötig belastenden Weichstrahlung im Bereich von 25 keV erreicht.

Der im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebene Aufbau der Röntgenröhre ist nur beispielhaft zu verstehen. Zum Beispiel kann die Erfindung auch im Zusammenhang mit Röntgenstrahlern Verwendung finden, die ein anders aufgebau­ tes Schutzgehäuse und/oder eine Röntgenröhre mit einem anders aufgebautes Vakuumgehäuse, die anstelle einer Drehanode auch eine Festanode enthalten kann, aufweisen. Außerdem kann an­ stelle von Isolieröl ein anderes elektrisch isolierendes Me­ dium, z. B. Luft, in dem Schutzgehäuse enthalten sein.

Tabelle 1

Claims (3)

1. Röntgenstrahler aufweisend

• a) eine Röntgenröhre (2) mit einem ersten Strahlenaustritts­ fenster (9), das aus Titan gebildet ist und eine Dicke von wenigstens 0,1 mm und von höchstens 0,3 mm aufweist, und
• b) ein mit einem elektrisch isolierenden Medium gefülltes, die Röntgenröhre (2) aufnehmendes Schutzgehäuse (2) mit einem mit dem ersten fluchtenden, zweiten Strahlenaus­ trittsfenster (10), das aus Aluminium gebildet ist und eine Dicke von wenigstens 0,5 mm und von höchstens 1,5 mm aufweist,
• c) wobei das erste Strahlenaustrittsfenster (9), das zweite Strahlenaustrittsfenster (10) und die zwischen diesen befindliche Schicht des elektrisch isolierenden Mediums bei einer Röhrengleichspannung von 77 kV und einem Fokus- Objekt-Abstand von 1 m insgesamt eine solche Filterwir­ kung aufweisen, daß hinter einem Prüfkörper aus Aluminium von 25 mm Dicke eine Transmissionsdosisausbeute von wenigstens 65% und höchstens 135% bezogen auf
  als 100% erreicht wird.

2. Röntgenstrahler nach Anspruch 1, bei dem eine Transmis­ sionsdosisausbeute von wenigstens 95% und höchstens 105% be­ zogen auf
als 100% erreicht wird.

3. Röntgenstrahler nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Dicke der zwischen dem ersten und dem zweiten Strahlenaustritts­ fenster (9, 10) befindlichen Schicht des elektrisch isolie­ renden Mediums wenigstens 4 mm und höchstens 10 mm beträgt.