DE19810346C1

DE19810346C1 - Röntgenröhre und deren Verwendung

Info

Publication number: DE19810346C1
Application number: DE19810346A
Authority: DE
Inventors: Peter Schardt; Erich Hell; Detlef Mattern
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1998-03-10
Filing date: 1998-03-10
Publication date: 1999-10-07
Anticipated expiration: 2018-03-11
Also published as: US6339635B1

Abstract

Röntgenröhre mit einem Vakuumgehäuse (2, 30) aufweisend eine Elektronen emittierende Kathodenanordnung (5, 34) und eine Anode (9, 33) mit einer Auftrefffläche (11, 32), auf die die mittels eines elktrischen Feldes beschleunigten, einen Elektronenstrahl (8, E1, E2) bildenden Elektronen in einem Brennfleck (12, 12.1, 12.2, B1, B2) auftreffen und mit einem Spulen (21) aufweisenden Quadrupol-Magnetsystem (18, 39) zur Fokussierung und Ablenkung des Elekktronenstrahls (8, E1, E2), wobei dem Quadrupol-Magnetsystem (18, 39) Steuermittel (22, 40) zugeordnet sind, welchen verschiedene Parametersätze von Spulenströmen derart vorgebbar sind, daß in Abhängigkeit von dem jeweiligen Parametersatz der Brennfleck (12, 12.1, 12.2, B1, B2) auf bestimmte Orte der Auftrefffläche (11, 32) der Anode (9, 33) diskret azimutal verlagerbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Röntgenröhre mit einem Vakuumge häuse aufweisend eine Elektronen emittierende Kathodenanord nung und eine Anode mit einer Auftrefffläche, auf die die mittels eines elektrischen Feldes beschleunigten, einen Elek tronenstrahl bildenden Elektronen in einem Brennfleck auf treffen und mit einem Spulen aufweisenden Quadrupol-Ma gnetsystem zur Fokussierung und Ablenkung des Elektronen strahls. Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung einer solchen Röntgenröhre für Stereoaufnahmen von einem Objekt. Eine Röntgenröhre der eingangs genannten Art ist beispiels weise aus der DE 196 31 899 Al bekannt. Röntgenröhren dieser oder vergleichbarer Bauart werden sowohl in der Medizin als auch außerhalb der Medizin, z. B. für Materialuntersuchungen, eingesetzt.

Medizinische Anwendungsbereiche derartiger Röntgenröhren lie gen beispielsweise auf den Gebieten der Neuroradiographie, der allgemeinen Angiographie und der Kardiologie. Diese medi zinischen Anwendungsbereiche zeichnen sich im Vergleich zu anderen medizinischen Anwendungsbereichen dadurch aus, daß eine räumliche Wahrnehmung, beispielsweise von Gefäßverläu fen, im Körper eines zu untersuchenden Patienten erwünscht ist, was durch sogenannte Stereoaufnahmen von dem betreffen den Körperbereich des Patienten erreicht werden kann. Unter Stereoaufnahmen versteht man dabei, daß der zu untersuchende Körperbereich unter mindestens zwei unterschiedlichen Rönt genprojektionswinkeln nacheinander durchleuchtet und die Er gebnisse auf einem geteilten oder auf zwei Bildwiedergabe geräten dargestellt werden. Bei der Betrachtung der auf einem geteilten oder auf zwei Bildwiedergabegeräten dargestellten Bildinformationen entsteht für den Betrachter ein räumlicher Eindruck.

Es ist bekannt, derartige Stereoaufnahmen

a) mit einer Röntgenröhre R1, welche linear zwischen zwei Po sitionen verschoben wird (vgl. Fig. 1a),
b) mit einer Röntgenröhre R2, welche um einen Drehpunkt ge dreht wird (vgl. Fig. 1b),
c) mit zwei nebeneinander angeordneten Röntgenröhren R3, R4 (vgl. Fig. 1c) oder
d) mit einer Mehrkathodenröntgenröhre R5, welche beispiels weise drei Kathoden K1, K2, K3 aufweist (vgl. Fig. 1d) durchzuführen.

Die Lösungen a) und b) haben den Nachteil, daß die Bildauf nahmefrequenz zu gering für Röntgenkinoaufnahmen ist. Die Lösung c) hat den Nachteil, daß sie aufgrund der zwei notwen digen Röntgenröhren teuer ist und die Stereobasis, d. h. der Abstand der Foci der Röntgenröhren, zu groß ist. Die Lösung d) ist zwar für alle Anwendungstechniken bei Stereoaufnahmen geeignet, der Aufbau der Röntgenröhre bezüglich der Mehrka thodenanordnung ist jedoch technisch kompliziert und somit teuer.

Aus der US 4,993,055 ist eine Drehröhre bekannt, bei der zwei Brennflecke erzeugbar sind, so daß die Drehröhre auch für Stereoaufnahmen geeignet ist. Zur Ablenkung des von der Kathode zur Anode verlaufenden Elektronenstrahls weist die Drehröhre zwei Gruppen von jeweils zwei einander gegenüber liegenden, ein im wesentlichen homogenes Magnetfeld erzeu gende Magnetspulen auf. Die Gruppen von Magnetspulen sind dabei um einen bestimmten Drehwinkel zueinander versetzt angeordnet, wobei der Drehwinkel im wesentlichen dem Winkel entspricht, unter dem die zwei erzeugbaren Brennflecke ver setzt sind. Bei Gebrauch der einen Gruppe von Spulen wird der Elektronenstrahl also auf den einen Brennfleck und bei Ge brauch der anderen Gruppe von Spulen auf den anderen Brenn fleck abgelenkt.

Als nachteilig erweist sich dabei, daß für jede Verlagerung des Brennflecks ein Paar von Spulen erforderlich ist, wodurch der Aufbau der Drehröhre, insbesondere die Anordnung der Magnetspulen betreffend, relativ aufwendig und somit teuer ist.

Aus der US 4,607,380 ist außerdem eine Röntgenröhre mit zwei hintereinander angeordneten Magneten bekannt, von denen der eine zur Ablenkung und der andere zur Fokussierung eines Elektronenstrahls dient.

In der DE 34 01 749 A1 ist eine Röntgenröhre beschrieben, welche hintereinander angeordnete Ablenkelektroden für einen Elektronenstrahl aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Röntgenröhre der eingangs genannten Art so auszubilden, daß der Brennfleck der Röntgenröhre verlagerbar und die Röntgenröhre technisch einfach herstellbar und kostengünstig aufgebaut ist.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine Rönt genröhre mit einem Vakuumgehäuse aufweisend eine Elektronen emittierende Kathodenanordnung und eine Anode mit einer Auf trefffläche, auf die die mittels eines elektrischen Feldes beschleunigten, einen Elektronenstrahl bildenden Elektronen in einem Brennfleck auftreffen und mit einem Spulen auf weisenden Quadrupol-Magnetsystem zur Fokussierung und Ablen kung des Elektronenstrahls, wobei dem Quadrupol-Magnetsystem Steuermittel zugeordnet sind, welchen mehrere verschiedene, speicher- und aktivierbare Parametersätze von Spulenströmen derart vorgebbar sind, daß der Brennfleck in Abhängigkeit von dem jeweiligen Parametersatz auf bestimmte Orte der Auf trefffläche der Anode azimutal verlagerbar ist. Die Röntgen röhre weist also nur ein einziges Quadrupol-Magnetsystem auf, das sowohl zur Fokussierung als auch zur Ablenkung des Elek tronenstrahls vorgesehen ist. Die dem Quadrupol-Magnetsystem zugeordneten Steuermittel ermöglichen es dabei auf vorteil hafte Weise, durch Vorgabe, Speicherung und Aktivierung ver schiedener Parametersätze von Spulenströmen für die Spulen des Quadrupol-Magnetsystems, daß der Brennfleck der Röntgen röhre unter Beibehaltung der relativen Lage des Quadrupol- Magnetsystems zu der Röntgenröhre auf bestimmte Orte der Auf trefffläche der Anode azimutal verlagerbar ist. Dabei ist ei nem zur Fokussierung des Elektronenstrahls dienendes Quadrupolfeld, welches durch im wesentlichen betragsmäßig gleiche Spulenstromanteile erzeugt wird, ein zur Ablenkung des Elektronenstrahls dienendes Dipolfeld überlagert, welches je nach gewünschter Lage des Brennflecks durch nicht notwen digerweise betragsmäßig gleiche Spulenstromanteile erzeugt wird. Die Spulenstromanteile addieren sich dabei jeweils zu einem einer Spule des Quadrupol-Magnetsystems zugeordneten Spulenstrom, wobei bei einem Quadrupol- Magnetsystem mit z. B. vier Spulen jeweils vier Spulenströme, von denen jeder genau einer Spule des Quadrupol-Magnetsystems zugeordnet ist, einen Parametersatz für die Erzeugung eines bestimmten Brennflecks bilden. Aufgrund der Verwendung nur eines mit Steuermitteln versehenen Quadrupol-Magnetsystems zur Fokussierung und Ablenkung des Elektronenstrahls ist die erfindungsgemäße Röntgenröhre relativ einfach aufgebaut und damit auch kostengünstig herstellbar.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Röntgenröhre wenigstens eine dem Quadrupol- Magnetsystem räumlich nachgeschaltete Spule aufweist, wobei mit der Spule ein Magnetfeld erzeugbar ist, mit welchem die Form des Brennflecks und dessen Ausrichtung relativ zu der Auftrefffläche der Anode beeinflußbar ist. Gemäß einer Vari ante der Erfindung handelt es sich bei der Spule dabei um ein Solenoid. Das von dem Solenoid erzeugte Magnetfeld dient zur Beeinflussung des Elektronenstrahls, nachdem dieser das re sultierende Magnetfeld, d. h. das einander überlagerte Quadrupol- und Dipolfeld, des Quadrupol-Magnetsystems durch quert hat. Bei manchen Parametersätzen von Spulenströmen, welche eine bestimmte Ablenkung des Elektronenstrahls auf einen azimutal verlagerten Brennfleck auf der Anode bewirken, kommt es nämlich durch Inhomogenitäten des resultierenden Magnetfeldes am Durchtrittsort des Elektronenstrahls durch das Magnetfeld des Quadrupol-Magnetsystems zu einer uner wünschten Verbreiterung des Elektronenstrahls und damit einer unerwünschten Verbreiterung des verlagerten Brennflecks, wodurch sich das Auflösungsvermögen einer Röntgenaufnahme verschlechtert. Dieser unerwünschten Verbreiterung des Brenn flecks kann durch ein geeignetes, den Elektronenstrahl beein flussendes Magnetfeld des Solenoids entgegengewirkt werden, so daß sich auf vorteilhafte Weise ein Brennfleck gewünschter Länge und Breite auf der Auftrefffläche der Anode einstellt. Dabei besteht auch die Möglichkeit, den Brennfleck unter Beeinflussung durch das Magnetfeld zu drehen, d. h. die Aus richtung des Brennflecks relativ zu der Auftrefffläche zu verändern, so daß bei verlagerten Brennflecken die Brenn flecke stets derart ausgerichtet werden können, daß Röntgen aufnahmen mit hohem Auflösungsvermögen erzeugbar sind.

Handelt es sich bei der erfindungsgemäßen Röntgenröhre bei spielsweise um eine Festanodenröntgenröhre oder eine Dreh anodenröntgenröhre, welche für Stereoaufnahmen von Objekten oder zu Materialuntersuchungen vorgesehen sind, kann gemäß einer Variante der Erfindung das Vakuumgehäuse der Röntgen röhre wenigstens zwei jeweils einem Brennfleck zugeordnete Strahlenaustrittsfenster aufweisen. Das Versehen einer er findungsgemäßen Röntgenröhre mit mehreren, z. B. vier, je einem Brennfleck zugeordneten Strahlenaustrittsfenstern ist beispielsweise sehr interessant für industrielle Diagnose zwecke, beispielsweise die Überprüfung von Lötverbindungen auf Leiterplatten, da mit nur einer derartigen Röntgenröhre in einem Prüfstand dem Prüfstand von mehreren Seiten, nämlich den Röntgenaustrittsseiten der Röntgenröhre, kontinuierlich Prüflinge zugeführt werden können, welche in kürzester Zeit nacheinander durchleuchtet, d. h. geprüft werden könnten, wobei der Brennfleck jeweils der definierten Position des Prüflings relativ zu der Röntgenröhre entsprechend azimutal verlagert wird.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß das Vakuumgehäuse ein ringförmiges Strahlenaustrittsfenster auf weist. Vorzugsweise ist dies der Fall, wenn gemäß einer Variante der Erfindung die Röntgenröhre eine Drehröhre ist, also das Vakuumgehäuse der Röntgenröhre um eine Achse drehbar ist, wobei die Kathodenanordnung und die Anode jeweils fest mit dem Vakuumgehäuse verbunden sind. Aufgrund der erfin dungsgemäßen Ausgestaltung der Drehröhre mit einem Steuermit tel aufweisenden Quadrupol-Magnetsystem zur Verlagerung eines Brennflecks kann die Drehröhre auf vorteilhafte Weise einer vorgesehenen Verwendungsform der Röntgenröhre folgend für Stereoaufnahmen von Objekten eingesetzt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 bekannte Anordnungen von Röntgenröhren für Röntgen stereoaufnahmen,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen drehbaren Röntgenröhre,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des Spulenträgers mit daran angeordneten Spulen,

Fig. 4 den Dipolanteil des Magnetfeldes,

Fig. 5 den Quadrupolanteil des Magnetfeldes,

Fig. 6 den Feldverlauf bei Überlagerung der beiden Feldan teile der Fig. 4 und 5,

Fig. 7 die Lage dreier erzeugbarer Brennflecke auf der Auftrefffläche der Anode,

Fig. 8 die drei Brennflecke aus Fig. 7, von denen zwei ge dreht sind, und

Fig. 9 eine erfindungsgemäße Drehanodenröntgenröhre mit vier Strahlenaustrittsfenstern.

Fig. 2 zeigt eine Röntgenröhre 1, die ein kolbenartiges Vaku umgehäuse 2 aufweist mit einem im wesentlichen zylindrischen Bereich 3 und einem daran anschließenden, sich kegelstumpf förmig erweiternden Abschnitt 4.

An dem einen Ende des Vakuumgehäuses 2 ist eine Kathodenan ordnung 5 angeordnet, welche im Falle des vorliegenden Aus führungsbeispiels einen Elektronenemitter aufweist, mit wel chem im Betrieb der Röntgenröhre 1 ein Elektronenstrahl 8 im wesentlichen runden Querschnitts erzeugbar ist. Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist die Kathodenanordnung 5 über Schleifringe 6 mit einer geeigneten Energiequelle verbunden, um auf negatives Potential gelegt zu werden. Der Kathodenanordnung 5 ist eine Fokussierungselektrode 7 zugeordnet, die zur Einstellung der flächenmäßigen Größe des Elektronenstrahls 8 dient.

Das andere Ende des Vakuumgehäuses 2 ist mit einer Anode 9 versehen. Die Anode 9 weist einen Anodenteller 10 mit einer Auftrefffläche 11 auf, die im Falle des vorliegenden Ausfüh rungsbeispiels mit Wolfram belegt ist und auf die der Elek tronenstrahl 8 zur Erzeugung von Röntgenstrahlung 24 in einem Brennfleck 12 trifft. Die erzeugte Röntgenstrahlung 24 tritt durch ein ringförmiges Strahlenaustrittsfenster 13 aus dem Vakuumgehäuse 2 der Röntgenröhre 1 aus.

Die Anode 9 ist im Falle des vorliegenden Ausführungsbei spiels in ihrem Inneren mit Kanälen 14 versehen, um den Ein- und Austritt von einem Kühlmittel zu ermöglichen, das zur Abfuhr der bei der Erzeugung der Röntgenstrahlung 24 entste henden thermischen Energie erforderlich ist. Die Anode 9 muß jedoch nicht notwendigerweise derartige Kanäle 14 zur Zufuhr von Kühlmittel aufweisen, sondern kann beispielsweise auch direkt mit einem Kühlmittel beaufschlagt werden. Die Anode 9 selbst liegt auf Massepotential oder an positiver Hochspan nung, so daß sich zwischen der Kathodenanordnung 5 und der Anode 9 ein elektrisches Feld einstellt, welches zur Be schleunigung der von der Kathodenanordnung 5 emittierten Elektronen in Richtung auf die Anode 9 dient.

Die Kathodenanordnung 5 und die Anode 9 sind längs einer Achse 15 angeordnet, um die das Vakuumgehäuse 2 drehbar ist. Um die Drehbarkeit des Vakuumgehäuses 2 zu ermöglichen, sind die mit dem Vakuumgehäuse 2 fest verbundene Kathodenanordnung 5 und die mit dem Vakuumgehäuse 2 fest verbundene Anode 9 mit Lagerelementen 16, 17 drehbar gelagert, wobei die Rotation der Röntgenröhre 1 mit einem nicht gezeigten Antriebsmittel bewerkstelligt wird.

Bei der Erzeugung von Röntgenstrahlung 24 wird der Elek tronenemitter der Kathodenanordnung 5 auf seine Emissionstem peratur aufgeheizt, was dazu führt, daß von diesem Elektronen emittiert werden. Infolge des zwischen der Kathodenanordnung 5 und der Anode 9 herrschenden elektrischen Feldes, werden die emittierten Elektronen in Form des gezeigten Elektronen strahls 8 in Richtung der Anode 9 beschleunigt. Da der Elek tronenstrahl 8 entlang der Feldlinien des elektrischen Feldes in Richtung auf die Anode 9 verläuft, ist zum Ablenken des Elektronenstrahls 8 auf die Auftrefffläche 11 der Anode 9, wobei beim Auftreffen des Elektronenstrahls 8 in dem Brenn fleck 12 auf der Auftrefffläche 11 Röntgenstrahlung 24 er zeugt wird, ein der Fokussierung und Ablenkung dienendes Quadrupol-Magnetsystem 18 vorgesehen, das nachfolgend noch näher beschrieben werden wird. Da das Quadrupol-Magnetsystem 18 bezüglich des rotierenden Vakuumgehäuses 2 feststehend ist, wird der Elektronenstrahl 8 immer entsprechend der Lorentz-Kraft v × B gleich, im gezeichneten Beispiel nach un ten, abgelenkt und trifft stets auf die Auftrefffläche 11 der rotierenden Anode 9. Das Quadrupol-Magnetsystem 18 dient aber nicht nur zur Ablenkung des Elektronenstrahls 8, sondern gleichzeitig auch zur Fokussierung des Elektronenstrahls 8, um auf diese Weise im Falle des vorliegenden Ausführungsbei spiels einen strichförmigen Brennfleck 12 auf der Auftreff fläche 11 der Anode 9 einstellen zu können.

Fig. 3 zeigt im Detail in perspektivischer Ansicht das zur Ablenkung und Fokussierung des Elektronenstrahls 8 dienende Quadrupol-Magnetsystem 18. Das Quadrupol-Magnetsystem 18 weist einen ringförmig ausgebildeten Träger 19 auf, der im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein Eisenjoch ist. Der Träger 19 ist an seiner Innenseite mit insgesamt vier radial auskragenden Polvorsprüngen 20 versehen. Die Polvorsprünge 20 sind gleichmäßig zueinander um jeweils einen Winkel von ca. 90° beabstandet. Die Querschnittsform der Polvorsprünge 20 ist im Falle des vorliegenden Ausführungs beispiels im wesentlichen rechteckig. Der Abstand der einan der gegenüberliegenden Polvorsprünge 20 ist derart bemessen, daß er annähernd dem Außendurchmesser des zylindrischen Be reiches 3 des Vakuumgehäuses 2 der Röntgenröhre 1 entspricht, da der Träger 19 um diesen Bereich 3 herum angeordnet ist.

An den Polvorsprüngen 20 sind jeweils Spulen 21 vorgesehen, die in Fig. 3 nur exemplarisch dargestellt sind. Die Spulen 21, die aus einer einzelnen Wicklung bestehen können, sind stromdurchflossen und dienen zur Erzeugung des der Ablenkung und Fokussierung des Elektronenstrahls 8 dienenden Magnetfel des. Das Quadrupol-Magnetsystem 18 stellt also ein einfach aufgebautes und handzuhabendes Magnetsystem dar. Der Träger 19 ist dabei an geeigneten, in den Figuren nicht dargestell ten Halterungsmitteln angeordnet, die das Quadrupol-Magnetsy stem 18 in bezug auf die Röntgenröhre 1 in Ruhe halten und beispielsweise in einem die gesamte Röntgenröhre 1 aufnehmen den Halterungsgehäuse angeordnet sind. Alternativ zu der in Fig. 3 gezeigten einstückigen Ausführung des Trägers 19 kann dieser beispielsweise auch aus zwei Teilen bestehen, die aneinander lösbar befestigt sind, so daß der ringförmige Träger 19 geöffnet werden kann und die beiden Halbschalen um den Bereich 3 des Vakuumgehäuses 2 einfach herumgelegt werden können.

Die Fig. 4 bis 6 zeigen die sich aus dem Quadrupolbetrieb ergebenden einzelnen Feldanteile des Magnetfeldes und deren Überlagerung zu dem resultierenden Magnetfeld, wobei jede Spule 21 des Quadrupol-Magnetsystems 18 mit einem aus mehre ren Spulenstromanteilen zusammengesetzten resultierenden Spulenstrom zur Erzeugung des resultierenden Magnetfeldes beaufschlagt wird.

Fig. 4 zeigt den Dipolanteil des mit dem Quadrupol-Magnetsy stem 18 erzeugbaren Magnetfeldes, welcher theoretisch aus der Beaufschlagung jeder Spule 21 mit einem entsprechenden Spu lenstromanteil resultiert. Wie der Fig. 4 zu entnehmen ist, sind vier Magnetpole I, II, III und IV ausgebildet, wie sich bereits aus Fig. 3 ergibt. Für den Dipolanteil des Magnetfel des stellen die Pole I und II jeweils den Nordpol, die Pole III und IV jeweils den Südpol dar. Dies spiegelt sich in dem skizzierten angegebenen Feldverlauf wider. Der Dipolanteil des Magnetfeldes dient zum Ablenken des Elektronenstrahls 8. Gemäß der in Fig. 4 gezeigten Konstellation würde der Elektro nenstrahl 8 in Richtung des Pfeiles A abgelenkt werden.

Fig. 5 zeigt den Quadrupolanteil des Magnetfeldes, der sich aufgrund des unsymmetrischen Betriebes der Spulen 21 ergibt, wobei jede Spule 21 des Quadrupol-Magnetsystems zur Erzeugung des Quadrupolanteils des Magnetfeldes theoretisch mit einem betragsmäßig gleichen Spulenstromanteil beaufschlagt wird. Die Pole I und III sind im Falle des Quadrupolanteils des Magnetfeldes der jeweilige Nordpol, die Pole II und IV hinge gen der Südpol. Dies spiegelt sich auch in dem spezifischen Feldverlauf wieder. Der Quadrupolanteil des Magnetfeldes hat hierbei die Eigenschaft - und hieraus resultiert der Fokus sierungseffekt - den Elektronenstrahl 8 in Ablenkrichtung zu defokussieren, d. h. der Elektronenstrahl 8 wird in Richtung des Pfeiles A aus Fig. 4 auseinandergezogen. In dazu senkrech ter Richtung wird der Elektronenstrahl 8 dagegen zusammenge führt, seine Breite verringert sich also. Auf diese Weise ist die Einstellung eines Strichfokus möglich. Die Fläche des Elektronenstrahls 8 bzw. des Brennflecks 12 ändert sich hier bei nicht, lediglich das Verhältnis von Länge zu Breite. Die Größe selbst ist allein mittels der Fokussierungselektrode 7 einstellbar.

Durch Überlagerung der Spulenstromanteile zur Erzeugung des Dipolfeldes und der Spulenstromanteile zur Erzeugung des Quadrupolfeldes ergeben sich für die Spulen 21 unterschiedli che resultierende Spulenströme, so daß sich bei Beaufschla gung der Spulen 21 mit den entsprechenden resultierenden Spulenströmen ein zur Ablenkung und Fokussierung des Elektro nenstrahls 8 dienendes, in Fig. 6 dargestelltes resultierendes Magnetfeld einstellt.

Um die Röntgenröhre 1 für Röntgenstereoaufnahmen eines Objek tes, beispielsweise eines in den Figuren nicht dargestellten Patienten, z. B. für die Neuroradiographie, die allgemeine Angiographie oder die Kardiologie, einsetzen zu können, bei denen zu untersuchende Körperbereiche des Patienten unter mindestens zwei unterschiedlichen Röntgenprojektionswinkeln nacheinander durchleuchtet werden, sind dem Quadrupol-Magnet system 18 der Röntgenröhre 1 Steuermittel 22 zugeordnet. Die Steuermittel 22 umfassen beispielsweise nicht näher darge stellte Eingabe-, Rechen- und Speichereinheiten und wenig stens eine Stromquelle. Vorzugsweise ist pro Spule 21 des Quadrupol-Magnetsystems 18 je eine Stromquelle vorgesehen. Über die Eingabeeinheit der Steuermittel 22 können Parameter sätze von im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels vier Spulenströmen, die bei entsprechender Beaufschlagung der Spulen 21 ein Magnetfeld erzeugen, welches eine azimutale Verlagerung des Brennfleckes 12 bewirkt, vorgegeben und in der Speichereinheit der Steuermittel 22 gespeichert werden. Die Recheneinheit der Steuermittel 22 kann je nach Eingabe, beispielsweise durch einen Benutzer oder durch Ablauf eines entsprechenden Betriebsprogrammes, die Stromquellen der Steuermittel 22 derart ansteuern, daß jede Spule 21 des Quadrupol-Magnetsystems 18 mit einem entsprechenden für die jeweilige Spule 21 vorgesehenen Strom eines Parametersatzes zur Erzeugung eines definierten Magnetfeldes zur Ablenkung des Elektronenstrahls 8 auf einen bestimmten Brennfleck auf der Auftrefffläche 11 der Anode 9 beaufschlagt wird. Die Steuermittel 22 können dabei sogar derart betrieben werden, daß die Brennflecke zwischen zwei oder mehreren Orten auf der Auftrefffläche 11 der Anode 9 zeitabhängig, beispielsweise auch periodisch, diskret verlagert werden können.

Fig. 7 zeigt exemplarisch die azimutale Verlagerung des Brenn flecks 12 auf einen Brennfleck 12.1 und 12.2, wobei bei der Erzeugung eines jeden der drei Brennflecke 12, 12.1 und 12.2 die Spulen 21 des Quadrupol-Magnetsystems 18 mit jeweils drei verschiedenen Parametersätzen von jeweils vier Spulenströmen beaufschlagt werden. Fig. 7 ist im übrigen ein Polarkoordina tensystem einbeschrieben.

Es wird also deutlich, daß in Abhängigkeit von verschiedenen Parametersätzen von Spulenströmen, mit welchen die Spulen 21 des Quadrupol-Magnetsystems 18 beaufschlagt werden, der Brennfleck 12 auf bestimmte Orte, d. h. auf bestimmte andere Brennflecke 12.1, 12.2 der Auftrefffläche 11 der Anode 9 diskret azimutal verlagerbar ist.

Da sich die Form des Brennflecks 12 bei einer azimutalen Verlagerung infolge von Inhomogenitäten des jeweils resultie renden Magnetfeldes am Durchtrittsort des Elektronenstrahls 8 durch das Magnetfeld des Quadrupol-Magnetsystems 18 in uner wünschter Weise verändern, z. B. verbreitern, kann, wodurch sich das Auflösungsvermögen einer Röntgenaufnahme bei einem derartig veränderten Brennfleck verschlechtern kann, ist die Röntgenröhre 1 mit einer dem Quadrupol-Magnetsystem 18 nach geschalteten Spule versehen. Bei der Spule handelt es sich vorzugsweise, wie im Falle des vorliegenden Ausführungsbei spiels, um ein Solenoid 23. Mit Hilfe des Solenoids 23 kann dabei ein geeignetes, den Elektronenstrahl 8 beeinflussendes Magnetfeld derart erzeugt werden, daß der Verbreiterung des Elektronenstrahls 8 und damit der unerwünschten Verformung des Brennflecks bei einer azimutalen Verlagerung des Brenn flecks 12 beispielsweise auf den Brennfleck 12.1 bzw. 12.2 entgegengewirkt werden kann. Mit Hilfe des Magnetfeldes des Solenoids 23 können die Brennflecke 12, 12.1 und 12.2 sogar in jede beliebige Richtung bezüglich der r-Koordinate des in Fig. 7 einbeschriebenen Polarkoordinatensystems gedreht wer den, d. h. die Ausrichtung der Brennflecke 12, 12.1, 12.2 kann relativ zu der Auftrefffläche 11 verändert werden, wodurch insbesondere bei Stereoaufnahmen mit zwei oder mehre ren Brennflecken durch entsprechende Formung bzw. Drehung der Brennflecke relativ zu dem zu durchstrahlenden Objekt vom Röntgendetektor aus gesehen das Auflösungsvermögen der einem Brennfleck zugeordneten Röntgenaufnahme verbessert werden kann. Fig. 8 zeigt exemplarisch, wie die Brennflecke 12.1 und 12.2 aus Fig. 7 mit Hilfe eines geeigneten Magnetfeldes des Solenoids 23 bezüglich der r-Koordinate des der Fig. 7 und der Fig. 8 einbeschriebenen Polarkoordinatensystems gedreht werden können.

Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsge mäßen Röntgenröhre 30, welche z. B. für Materialuntersuchung vorgesehen sein kann. Die Röntgenröhre 30 ist als Drehanoden röntgenröhre ausgebildet und weist ein aus mehreren Teilen zusammengefügtes Vakuumgehäuse 31 auf. Die Röntgenröhre 30 ist im Inneren des Vakuumgehäuses 31 mit einem eine Auftreff fläche 32 aufweisenden Anodenteller 33, einem feststehenden Elektronenemitter 34, mit welchem ein Elektronenstrahl im wesentlichen runden Querschnitts erzeugbar ist, und einem Motor zum Antrieb des Anodentellers 33 versehen. Der Motor ist als Kurzschlußläufermotor ausgebildet und weist einen drehfest mit dem Anodenteller 33 verbundenen Rotor 35 und einen im Bereich des Rotors 35 auf das Vakuumgehäuse 31 auf gesetzten Stator 36 auf. Der Anodenteller 33 und der Rotor 35 sind in an sich bekannter, nicht näher dargestellter Weise im Inneren des Vakuumgehäuses 31 drehbar gelagert.

Das Vakuumgehäuse 31 weist insgesamt vier Gehäuseabschnitte 31a bis d auf. In seinem in Fig. 9 oberen Bereich ist das Vakuumgehäuse 31 mit einem metallischen Gehäuseabschnitt 31a versehen, in dem sich der Elektronenemitter 34 befindet, der in dem Fokussierungsschlitz eines schematisch angedeuteten Kathodenbechers 37 aufgenommen ist. An den Gehäuseabschnitt 31a schließt sich ein kreisförmiger, ebenfalls metallischer Gehäuseabschnitt 31b an, welcher mit einem den Anodenteller 33 und den Rotor 35 des Elektromotors aufnehmenden, ebenfalls metallischen, annähernd trichterförmigen Gehäuseabschnitt 31c verbunden ist. Der Gehäuseabschnitt 31c weist vier um ca. 90° versetzte Strahlenaustrittsfenster 38.1 bis 38.4, von denen in Fig. 9 nur die Strahlenaustrittsfenster 38.1 und 38.2 sichtbar sind, für im Betrieb der erfindungsgemäßen Röntgen röhre 30 erzeugte Röntgenstrahlung auf. Der Gehäuseabschnitt 31a ist in an sich bekannter Weise auf seiten des Elektro nenemitters 34 mit einem Keramikteil verschlossen, welches mit Anschlüssen für die Heizspannung des Elektronenemitters 34 versehen ist.

Der vierte Gehäuseabschnitt 31d des Vakuumgehäuses 31 ist ein kreisförmig ausgebildetes Keramikteil, welches an dem trich terförmigen Gehäuseabschnitt 31c angeordnet ist und diesen in dem in Fig. 9 unteren Bereich des Vakuumgehäuses 31 ver schließt. Die Gehäuseabschnitte 31a bis 31d sind im übrigen in an sich bekannter Weise vakuumdicht miteinander verbunden.

Die Anschlüsse für die Röhrenspannung und die Versorgungs spannung für den Stator 36 sind in Fig. 9 nicht dargestellt und in an sich bekannter Weise ausgeführt.

Um den Gehäuseabschnitt 31a ist ein dem in Fig. 2 gezeigten Quadrupol-Magnetsystem 18 entsprechendes Quadrupol-Magnetsy stem 39 angeordnet, welches wie im zuvor beschriebenen Aus führungsbeispiel zur Fokussierung und Ablenkung eines von dem Elektronenemitter 34 im Betrieb der Röntgenröhre 30 ausgehen den Elektronenstrahls dient. Dem Quadrupol-Magnetsystem 39 sind wie im zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel Steuer mittel 40 zur Vorgabe verschiedener Parametersätze von Spu lenströmen zugeordnet, mit welchen die Spulen des Quadrupol- Magnetsystems 39 zur Erzeugung eines gewünschten Magnetfeldes für die Fokussierung und Ablenkung des Elektronenstrahls beaufschlagt werden.

Werden die Spulen des Quadrupol-Magnetsystem 39 im Betrieb der Röntgenröhre 30 mit Spulenströmen eines ersten Parameter satzes beaufschlagt, so trifft der von dem Elektronenemitter 34 ausgehende Elektronenstrahl E1 auf einen ersten, auf der kegelstumpfförmigen Auftrefffläche 32 des Anodentellers 33 liegenden Brennfleck B1 auf. Von der Auftreffstelle geht ein Röntgenstrahlenbündel aus, von dem in Fig. 9 nur der Zentral strahl Z1 angedeutet ist. Das Nutzröntgenstrahlenbündel tritt dabei durch das in dem Gehäuseabschnitt 31c des Vakuumgehäu ses 31 vorhandene Strahlenaustrittsfenster 38.1 aus der Röntgenröhre 30 aus. Werden die Spulen des Quadrupol-Magnet systems 39 dagegen von den Steuermitteln 40 mit Spulenströmen eines zweiten Parametersatzes beaufschlagt, so trifft der von dem Elektronenemitter 34 ausgehende Elektronenstrahl E2 auf einen zweiten, auf der kegelstumpfförmigen Auftrefffläche 32 des Anodentellers 33 liegenden Brennfleck B2 auf. In diesem Fall geht von der Auftreffstelle ein Röntgenstrahlenbündel aus, von dem in Fig. 9 ebenfalls nur der Zentralstrahl Z2 angedeutet ist. Das Nutzröntgenstrahlenbündel tritt dabei durch das in dem Gehäuseabschnitt 31c des Vakuumgehäuses 31 vorgesehene Strahlenaustrittsfenster 38.2 aus der Röntgen röhre 30 aus. Eine Beaufschlagung der Spulen des Quadrupol- Magnetsystems 39 mit entsprechenden Parametersätzen von Spulenströmen ermöglicht es dabei, den von dem Elektronen emitter 34 ausgehenden Elektronenstrahl in in Fig. 9 nicht dargestellter Weise auf zwei weitere um ca. 90° gegenüber dem Brennfleck B1 bzw. B2 versetzte Brennflecke B3 und B4 abzulenken, wobei bei Auftreffen des Elektronenstrahls auf die Auftrefffläche 32 des Anodentellers 33 jeweils ein Rönt genstrahlenbündel erzeugt wird, welches in einem Falle durch das Strahlenaustrittsfenster 38.3 und im anderen Fall durch das Strahlenaustrittsfenster 38.4 aus der Röntgenröhre 30 austreten würde.

Es wird also deutlich, daß im Falle des vorliegenden Ausfüh rungsbeispiels durch geeignete Beaufschlagung der Spulen des Quadrupol-Magnetsystems 39 mit Parametersätzen von Spulen strömen vier um ca. 90° versetzte Brennflecke auf der Auf trefffläche 32 des Anodentellers 33 erzeugbar sind, wobei bei Auftreffen des Elektronenstrahls auf der Auftrefffläche 32 des Anodentellers 32 Nutzröntgenstrahlenbündel erzeugt wer den, welche durch den jeweiligen Brennflecken zugeordnete Strahlenaustrittsfenster 38.1 bis 38.4 aus der Röntgenröhre 30 austreten.

Im Falle des in Fig. 9 gezeigten Ausführungsbeispiels ist da bei auf eine zusätzliche, dem Quadrupol-Magnetsystem 39 nach geschaltete Spule zur Formung und Ausrichtung des Elektronen strahls verzichtet worden. Im übrigen muß auch die in Fig. 2 dargestellte Röntgenröhre 1 nicht notwendigerweise mit einer derartigen Spule versehen sein. Es kann aber auch mehr als nur eine derartige Spule zur Beeinflussung des Elektronen strahls dem Quadrupol-Magnetsystem nachgeschaltet sein.

Die dem Quadrupol-Magnetsystem nachgeschaltete Spule zur Be einflussung der Form und der Ausrichtung des Brennfleck auf der Auftrefffläche der Anode muß dabei nicht notwendigerweise ein Solenoid sein, sondern kann auch eine andersartig ausge bildete, ein geeignetes Magnetfeld erzeugende Spule sein.

Im Falle des in Fig. 9 gezeigten Ausführungsbeispieles ist die Anzahl der verlagerten Brennflecke bzw. die Anordnung der den Brennflecken zugeordneten Strahlenaustrittsfenster nur exem plarisch zu verstehen und kann auch anders ausgeführt sein. Beispielsweise können auch mehr als vier Brennflecke durch geeignete Beaufschlagung der Spulen des Quadrupol-Magnetsy stems mit Spulenströmen entsprechender Parametersätze erzeugt werden, wobei jedem der erzeugten Brennflecke ein Strahlen austrittsfenster zum Austritt des Nutzröntgenstrahlenbündels aus der Röntgenröhre zugeordnet ist.

Im übrigen muß das Quadrupol-Magnetsystem nicht notwendiger weise nur vier Spulen, sondern kann auch mehr, z. B. acht, Spulen aufweisen, wobei jede Spule mit einem geeigneten Spu lenstrom beaufschlagt wird. In diesem Fall könnten bei spielsweise vier Spulen mit Spulenströmen zur Erzeugung des Dipolfeldes und vier Spulen mit Spulenströmen zur Erzeugung des Quadrupolfeldes beaufschlagt werden. Ein Parametersatz von Spulenströmen würde dann acht Spulenströme umfassen.

Es wird also deutlich, daß die Ausführungsbeispiele nur exemplarisch zu verstehen sind und andere Ausgestaltungen der Röntgenröhre im Rahmen der Erfindung möglich sind.

Die erfindungsgemäße Röntgenröhre ist vorstehend am Beispiel einer Drehröhre und einer Drehanodenröntgenröhre beschrieben worden. Bei der erfindungsgemäßen Röntgenröhre kann es sich jedoch auch um eine Festanodenröntgenröhre handeln.

Claims

1. Röntgenröhre mit einem Vakuumgehäuse (2, 31) aufweisend eine Elektronen emittierende Kathodenanordnung (5, 34) und eine Anode (9, 33) mit einer Auftrefffläche (11, 32), auf die die mittels eines elektrischen Feldes beschleunigten, einen Elek tronenstrahl (8, E1, E2) bildenden Elektronen in einem Brenn fleck (12, 12.1, 12.2, B1, B2) auftreffen und mit einem Spu len (21) aufweisenden Quadrupol-Magnetsystem (18, 39) zur Fo kussierung und Ablenkung des Elektronenstrahls (8, E1, E2), wobei dem Quadrupol-Magnetsystem (18, 39) Steuermittel (22, 40) zugeordnet sind, welchen mehrere verschiedene, speicher- und aktivierbare Parametersätze von Spulenströmen derart vor gebbar sind, daß in Abhängigkeit von dem jeweiligen Parame tersatz der Brennfleck (12, 12.1, 12.2, B1, B2) auf bestimmte Orte der Auftrefffläche (11, 32) der Anode (9, 33) diskret azimutal verlagerbar ist.

2. Röntgenröhre nach Anspruch 1, welche wenigstens eine dem Quadrupol-Magnetsystem (18, 39) räumlich nachgeschaltete Spule (23) aufweist, wobei mit der Spule (23) ein Magnet feld erzeugbar ist, mit welchem die Form des Brennflecks (12, 12.1, 12.2, B1, B2) und dessen Ausrichtung relativ zu der Auftrefffläche (11, 32) beeinflußbar ist.

3. Röntgenröhre nach Anspruch 2, deren Spule ein Solenoid (23) ist.

4. Röntgenröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 3, deren Vakuumgehäuse (31) wenigstens zwei jeweils einem Brenn fleck (B1, B2) zugeordnete Strahlenaustrittsfenster (38.1, 38.2) aufweist.

5. Röntgenröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 3, deren Vakuumgehäuse (2) ein ringförmiges Strahlenaustrittsfen ster (13) aufweist.

6. Röntgenröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 5, deren Vakuumgehäuse (2) um eine Achse (15) drehbar ist, wobei die Kathodenanordnung (5) und die Anode (9) jeweils fest mit dem Vakuumgehäuse (2) verbunden sind.

7. Verwendung einer Röntgenröhre nach Anspruch 6 für Stereo aufnahmen von einem Objekt.