DE19716723C2 - Computer tomography radiator with compensation of the thermal focus shift - Google Patents
Computer tomography radiator with compensation of the thermal focus shiftInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Computertomographiestrah ler mit einer in einem mit einem Kühlmittel gefüllten Gehäuse mit einem seitlichen Röntgenstrahl-Austrittsfenster angeord neten, über eine Röhrenaufhängung im Gehäuse gelagerten Rönt genröhre mit einer Kathode und einer vorzugsweise an dem der Kathode abgelegenen Ende in einem Festlager gehalterten Dreh anode.The invention relates to a computed tomography beam with a housing filled with a coolant arranged with a side X-ray exit window X-ray mounted on a tube suspension in the housing Gen tube with a cathode and preferably on the Cathode remote end held in a fixed bearing rotation anode.
Ein derartiger Röntgenstrahler ist aus der EP 0 663 790 A1 bekannt.Such an x-ray emitter is known from EP 0 663 790 A1 known.
Bei Computertomographiestrahlern kommt es in der Regel darauf an, daß sich der Brennfleck an einer bestimmten Stelle befin det und stabil bleibt. Durch die Halterung der Drehanode in axialer Richtung durch ein Festlager wirkt sich die Län genausdehnung der Welle der Drehanode nachteilig aus, da hierdurch Verschiebungen der Anode und damit wegen der schwankenden Temperaturen im Betrieb unerwünschte Bewegungen des Brennflecks in axialer Richtung auftreten.It usually comes down to this in the case of computer tomography lamps indicates that the focal spot is at a certain point det and remains stable. By holding the rotating anode in The Län acts axially through a fixed bearing expansion of the shaft of the rotating anode disadvantageously, because hereby displacements of the anode and thus because of fluctuating temperatures in operation undesirable movements of the focal spot occur in the axial direction.
Diese Schwierigkeiten wurden bislang in unterschiedlicher Weise zu lösen versucht. Zum einen hat man versucht, das Festlager möglichst nahe an der Anode anzubringen, wodurch wegen der verkürzten Länge bis zum Anodenteller die der ther mischen Ausdehnung unterworfene Länge reduziert wird. Ein an odennahes Festlager ist aber höheren thermischen Belastungen ausgesetzt, was die Lebensdauer des Lagers verringert. These difficulties have so far been different Tried to solve way. For one thing, you tried that Install fixed bearings as close as possible to the anode, whereby because of the shortened length to the anode plate, that of the ther mixing expansion subject length is reduced. An on or near the fixed bearing is higher thermal loads exposed, which reduces the life of the bearing.
Alternativ zu dieser Verkürzung der der thermischen Ausdeh nung unterworfenen Länge der Anode durch entsprechende Ver schiebung des Festlagers hat man die unerwünschten Bewegungen des Brennflecks bisher auch herstellerseitig dadurch auszu schalten versucht, daß der Computertomographiestrahler mit einer motorischen Verstellung in der Weise in das System in tegriert wurde, daß der Fokus der Strahlung durch Verschieben des Strahlers immer an der gleichen Stelle gehalten werden kann. Dadurch entstehen aber nicht unerhebliche zusätzliche Kosten.As an alternative to this reduction in thermal expansion length of the anode subject to appropriate ver shifting the fixed bearing you have the unwanted movements of the focal spot so far also to be manufactured by the manufacturer tries to switch that the computed tomography lamp with a motorized adjustment in the way in the system was tegrated that the focus of the radiation by shifting of the spotlight are always kept in the same place can. However, this creates not inconsiderable additional ones Costs.
In der eingangs genannten EP 0 663 790 A1 ist ein Röntgenstrahler beschrieben, der von einem flüssigen Kühlmittel umgeben ist, in dem ein Temperaturfühler angeordnet ist. Durch das elektrische Aus gangssignal des Temperaturfühlers soll die Energiezufuhr zu der Röntgenröhre unterbrochen werden, wenn die Temperatur des Kühlmittels einen bestimmten Wert überschreitet.An X-ray emitter is described in EP 0 663 790 A1 mentioned at the beginning, which is surrounded by a liquid coolant in which a Temperature sensor is arranged. Through the electrical out output signal of the temperature sensor should increase the energy supply the x-ray tube are interrupted when the temperature of the Coolant exceeds a certain value.
Aus der US 4,780,901 ist es bekannt, das Kühlmittel eines Röntgenstrahlers durch einen geschlossenen Kühlkreislauf zu pumpen.From US 4,780,901 it is known that the coolant X-ray radiator through a closed cooling circuit pump.
Die DE 42 07 173 A1 betrifft einen Röntgenstrahler, der der art an einer Halterung angebracht ist, daß die Halterung an oder im Bereich der Achse des Zentralstrahls der Röntgenröhre angreift und so ausgebildet ist, daß sich temperaturbedingte Ausdehnungen allenfalls in Richtung des Zentralstrahls aus wirken.DE 42 07 173 A1 relates to an X-ray emitter which is the Art is attached to a bracket that the bracket or in the area of the axis of the central beam of the X-ray tube attacks and is designed so that temperature-related Extensions at most in the direction of the central beam Act.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Compu tertomographiestrahler der eingangs genannten Art so auszuge stalten, daß in einfacher Weise und ohne die vorstehend be schriebenen Schwierigkeiten der bisherigen Lösungen in Kauf nehmen zu müssen eine stabile Positionierung des Strahler- Fokus ohne aufwendige Verschiebung des gesamten Computertomo graphiestrahlers erreicht wird.The invention has for its object a Compu Tertomography radiators of the type mentioned at the outset stalten that in a simple manner and without the above be written difficulties of the previous solutions in purchase need to take a stable position of the spotlight Focus without time-consuming shifting of the entire computer tomo graphic lamp is reached.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Regelvorrichtung vorgese hen, die die Kühlmitteltemperatur derart regelt, daß sich die Längenausdehnungen der Anode einerseits und der Röhrenaufhän gung und des Außengehäuses bis zum Röntgenstrahlaustrittsfen ster andererseits jeweils zu Null kompensieren, so daß die Position des Brennflecks der Anode bezüglich des Austritts fensters konstant bleibt.A control device is provided to solve this problem hen that controls the coolant temperature so that the Length extensions of the anode on the one hand and the tube hangers and the outer housing up to the X-ray outlet ster on the other hand each compensate for zero, so that the Position of the anode focal spot with respect to the exit window remains constant.
Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß die Tem peratur der Anode sich in weitem Umfang unabhängig von der Temperatur des Kühlmittels und damit des Strahlers und des Strahlergehäuses mit der Aufhängung der Röntgenröhre ändert, so daß durch eine gezielte Änderung der Kühlmitteltemperatur und damit der Längenausdehnung der Röhrenaufhängung die in weitem Umfang nicht steuerbare Längenänderung der Drehanode aufgrund von Temperaturänderungen der Anode kompensiert wer den kann.The invention is based on the knowledge that the Tem temperature of the anode is largely independent of the Temperature of the coolant and thus the radiator and Spotlight housing with the suspension of the x-ray tube changes, so that by a targeted change in the coolant temperature and thus the length extension of the tube suspension which in largely uncontrollable change in length of the rotating anode due to temperature changes in the anode that can.
Die Regelung der Kühlmitteltemperatur erfolgt dabei bevorzugt durch eine entsprechende Regelung der für das Kühlmittel vor gesehenen Umlaufkühlung.The coolant temperature is preferably controlled by appropriate regulation of the coolant seen circulation cooling.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß in einem Speicher der Regelvorrichtung ein Kennfelddia gramm gespeichert ist, in welchem die in Laborversuchen ge messenen Längenausdehnungen der Anode sowie der Röhrenaufhän gung und des Außengehäuses bis zum Röntgenstrahlaustrittsfen ster enthalten sind. Mit den durch Laborversuche gewonnenen und im Kennfelddiagramm abgespeicherten Daten wird die Tempe ratur des Kühlmittels so geregelt, daß beide Längenausdehnun gen sich jeweils zu Null kompensieren.In a further embodiment of the invention, that a map slide in a memory of the control device is stored in which the ge measured linear expansion of the anode and the tube hangers and the outer housing up to the X-ray outlet ster are included. With those obtained through laboratory tests and the data stored in the characteristic diagram is the tempe rature of the coolant regulated so that both linear expansion compensate each other to zero.
Zur Regelung sind dabei zwei Verfahren möglich. Gemäß einem ersten Regelungsverfahren kann vorgesehen sein, daß der Lastrechner des Computertomographen ständig die Temperatur der Anode ermittelt und daraus die zur Kompensation erforder liche Temperatur des Kühlmittels errechnet.Two methods are possible for regulation. According to one first regulatory procedure can be provided that the Computer tomograph load computer constantly the temperature the anode is determined and from it the required for compensation coolant temperature.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, daß die Regelung der Kühlmitteltemperatur entsprechend der Positionsregelung des Computertomographen erfolgt. Alternatively, it can also be provided that the regulation of the Coolant temperature according to the position control of the Computer tomography is done.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er geben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausfüh rungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung, die einen Schnitt durch eine Computertomographieröhre zeigt. Dabei werden nur diejenigen Teile in der nachfolgenden Beschreibung angespro chen, die für den erfindungsgemäßen Ausgleich der thermischen Fokuswanderung von Bedeutung sind.Further advantages, features and details of the invention he give themselves an execution from the following description Example and based on the drawing, a section through a computed tomography tube. This will only those parts addressed in the following description Chen, for the compensation of thermal according to the invention Focus hikes are important.
Der gezeigte Computertomographiestrahler umfaßt ein Außenge häuse 1 mit einem Röntgenstrahlaustrittsfenster 2, in welchem eine Röntgenröhre 3 mit einem vorzugsweise aus Glas bestehen den Gehäuse 4 einer nur schematisch angedeuteten Kathode 5 und einer Drehanode 6, bestehend aus dem Anodenteller 7, dem Anodenstengel 10, der Anodenwelle 8 und der Lagerbuchse 9 an geordnet ist. Die Röntgenröhre 3 ist über eine elastische Aufhängung 11 im Gehäuse 1 gelagert, wobei der Raum zwischen der Röntgenröhre 3 und dem äußeren Gehäuse 1 mit einem Kühl mittel, meist Öl, gefüllt ist.The computed tomography radiator shown comprises an outer housing 1 with an x-ray exit window 2 , in which an x-ray tube 3 with a preferably made of glass, the housing 4 of a cathode 5, only indicated schematically, and a rotating anode 6 , consisting of the anode plate 7 , the anode stem 10 , the anode shaft 8 and the bearing bush 9 is arranged on. The X-ray tube 3 is mounted on an elastic suspension 11 in the housing 1 , the space between the X-ray tube 3 and the outer housing 1 being filled with a coolant, usually oil.
An den möglichen Verschiebungen des Brennflecks auf dem An odenteller bei schwankenden Betriebstemperaturen sind zwei unterschiedliche Ausdehnungstrecken beteiligt. Die eine Aus dehnungsstrecke, nämlich die Ausdehnungsstrecke a der Anode, besteht aus dem Anodenteller 7, der Anodenwelle 8, der Lager buchse 9 und dem Anodenstengel 10. Die andere Ausdehnungs strecke b umfaßt die axiale Länge der Röhrenaufhängung 11 so wie die axiale Länge der Außenhaut c zwischen dem Röhrenträ ger 11 und dem Flansch 12 des Röntgenstrahlaustrittsfensters. Bei 13 erkennt man die Brennfleckposition, die entsprechend der vorliegenden Erfindung durch eine die Temperatur der An ode berücksichtigende Regelungsvorrichtung für die Temperatur des Kühlmittels zwischen der Röntgenröhre 3 und dem Gehäuse 1 in einer stabilen Position bezüglich des Röntgenstrahlaus trittsfensters 2 gehalten werden soll. Der Brennfleck 13 kann durch Erhöhung der Temperatur des Kühlmittels in Anodenrich tung und durch Verringerung der Temperatur des Kühlmittels in Kathodenrichtung verschoben werden. Bei der bevorzugten Aus führungsform der weiter oben angesprochenen unterschiedlichen Regelungsverfahren wird die Positionsregelung des Computerto mographen mit der Temperaturregelung des Strahler-Kühlmittels so verknüpft, daß der Sollwert für die Öltemperatur durch die Positionsregelung gesteuert wird.Two different expansion distances are involved in the possible displacements of the focal spot on the odor plate when the operating temperature fluctuates. From an expansion distance, namely the expansion distance a of the anode, consists of the anode plate 7 , the anode shaft 8 , the bearing bush 9 and the anode stem 10 . The other expansion distance b includes the axial length of the tube suspension 11 as well as the axial length of the outer skin c between the Röhrenträ ger 11 and the flange 12 of the X-ray exit window. At 13 one recognizes the focal spot position which, according to the present invention, is to be kept in a stable position with respect to the X-ray exit window 2 by a control device for the temperature of the coolant between the X-ray tube 3 and the housing 1, which takes into account the temperature of the anode. The focal spot 13 can be shifted by increasing the temperature of the coolant in the anode direction and by reducing the temperature of the coolant in the cathode direction. In the preferred embodiment of the different control methods mentioned above, the position control of the computer tomograph is linked to the temperature control of the radiator coolant in such a way that the setpoint for the oil temperature is controlled by the position control.
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- 1997-04-21 DE DE19716723A patent/DE19716723C2/en not_active Expired - Fee Related
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