DE19835450A1 - Verfahren zur Steuerung des Elektronenstroms in einer Röntgenröhre, sowie Röntgeneinrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des in einer Röntgenröhre zwischen einem während des Betriebs der Röntgenröhre kontinuierlich geheizten Elektronenemitter mit zugeordneter Fokuselektrode und einer Anode in Form eines Elektronenstrahls fließenden Elektronenstroms, wobei der Elektronenstrahl in einem Brennfleck auf der Anode auftrifft, wobei zwischen dem Elektronenemitter und der Anode die Röh­ renspannung anliegt, und wobei an der Fokuselektrode ein Potential anliegt. Die Erfindung betrifft außerdem eine zur Durchführung dieses Verfahrens vorgesehene Vorrichtung.

In heutigen Röntgenröhren werden als Elektronen emittierende Bauteile, d. h. Elektronenemitter, fast ausschließlich konti­ nuierlich geheizte Wolframwendeln verwendet. Der Röhrenstrom, also der bei einer gegebenen Röhrenspannung von dem Elektro­ nenemitter ausgehende Elektronenstrom, wird dann durch die Temperatur der Wendel bestimmt welche durch den durch die Wolframwendel Heizstrom eingestellt wird. Bedingt durch die niedrige Wärmekapazität der Wolframwendeln ist es möglich, unter Beibehaltung der jeweiligen Größe des Brennflecks den Röhrenstrom durch Änderung des Heizstromes schnell zu ändern, was für eine Reihe medizinischer Aufnahmetechniken erforder­ lich ist. Bei kontinuierlich geheizten Niedertemperaturemit­ tern, die aus Materialien, z. B. LaB₆, mit niedrigerer spezi­ fischer Elektronenaustrittsarbeit als Wolfram gebildet sind und in der Regel eine deutlich höhere Wärmekapazität als Wolframwendeln besitzen, sind Änderungen des Röhrenstroms nicht mit der gleichen Schnelligkeit wie bei Wolframwendeln möglich, weshalb Niedertemperaturemitter nicht überall ein­ gesetzt werden können. Bei vielen neuartigen Röntgenröhren, beispielsweise Drehkolbenröhren mit zentralem Emitter oder Röntgenröhren mit Schrägeinschuß, werden Rundemitter mit kleiner Emissionsfläche und hohem Emissionsstrom zur Erzeu­ gung eines Elektronenstrahls mit wenigstens annähernd kreis­ förmigem Querschnitt benötigt. Die bekannten Wolframwendeln sind für diese Röhrengeometrien ungeeignet. Die an sich ge­ eigneten Niedertemperaturemitter vertragen aber keine schnel­ len Temperaturwechsel, wie sie für medizinische Aufnahmetech­ niken mit sich rasch änderndem Röhrenstrom erforderlich sind. Soll dennoch bin Niedrigtemperaturemitter eingesetzt werden, muß die Steuerung des Röhrenstromes, also die Einstellung des Elektronenstroms, auf andere Weise als durch Änderung des Heizstromes erfolgen. Dies kann durch eine zusätzliche Elek­ trode, beispielsweise ein vorgeschaltetes Gitter, einen Weh­ neltzylinder oder eine Fokuselektrode, bewirkt werden, die auf einem von dem des Elektronenemitters verschiedenen Potential liegt. Nachteilig hierbei ist aber, daß die Poten­ tialverzerrung, die durch die zusätzliche Elektrode hervorge­ rufen wird, gleichzeitig die Fokussierung des Elektronen­ strahls beeinflußt, so daß die genannte Anordnung nur geeig­ net ist, den Elektronenstrom und damit den Röhrenstrom wahl­ weise an- und abzuschalten, nicht aber variabel zu steuern, ohne gleichzeitig in Abhängigkeit von dem an der zusätzlichen Elektrode anliegenden Potential und damit dem Röhrenstrom die Fokussierung und damit die Größe des Brennflecks in uner­ wünschter Weise zu beeinflussen.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubil­ den, daß eine variable Stromsteuerung bei konstanter Fokus­ sierung, also bei konstanter Größe des Brennflecks, möglich ist.

Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe nach der Erfindung gelöst durch ein Verfahren zur Steuerung des in einer Rönt­ genröhre zwischen einem während des Betriebs der Röntgenröhre kontinuierlich geheizten Elektronenemitter mit zugeordneter Fokuselektrode und einer Anode in Form eines Elektronen­ strahls fließenden Elektronenstroms, wobei der Elektronen­ strahl in einem Brennfleck auf der Anode auftrifft, wobei zwischen dem Elektronenemitter und der Anode die Röhrenspan­ nung anliegt, wobei das an der Fokuselektrode anliegende Potential mit einer Pulsfrequenz zwischen einer in Abhängig­ keit von der gewünschten Größe des Brennflecks und/oder der Röhrenspannung gewählten Durchlaßspannung und einer den Elektronenstrom zur Anode unterbrechenden Sperrspannung ge­ pulst wird, und wobei zur Steuerung des Elektronenstroms die Pulsbreite moduliert wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht also eine pulsbreiten­ modulierte Stromsteuerung für eine Röntgenröhre vor. Hierbei wird das an der Fokuselektrode anliegende Potential mit einer Pulsfrequenz zwischen zwei festen Spannungen pulsartig geän­ dert, nämlich einer Durchlaßspannung, bei welcher das von der Fokuselektrode erzeugte Feld die am Elektronenemitter emit­ tierten Elektronen zur Anode gelangen läßt, und einer Sperr­ spannung, bei der das von der Fokuselektrode erzeugte Feld die am Elektronenemitter emittierten Elektronen vollständig von der Anode abschirmt. Dabei wird nach der Erfindung die Durchlaßspannung so gewählt, daß ein bestimmter Fokus einge­ stellt wird, d. h., daß ein Brennfleck der gewünschten Größe auf der Anode erzeugt wird. Die gewünschte Größe des Brenn­ flecks ist also das Maß nach dem die Höhe Durchlaßspannung zu wählen ist. Außerdem ist die Höhe der Durchlaßspannung im Falle von Röntgenröhren mit einstellbarer Röhrenspannung von der jeweils vorliegenden Röhrenspannung abhängig, die also ebenfalls bei der Wahl der Höhe der Durchlaßspannung zu be­ rücksichtigen ist.

Der Elektronenstrahl zwischen Elektronenemitter und Anode wird also alternierend ein- und ausgeschaltet, wobei im Ein­ schaltfall infolge der erforderlichenfalls unter Berücksich­ tigung der aktuellen Röhrenspannung entsprechend der jeweils gewünschten Größe des Brennflecks gewählten Durchlaßspannung ein Brennfleck der gewünschten Größe auf der Anode erzeugt wird. Die Steuerung des effektiv, d. h. im zeitlichen Mittel, fließenden Röhrenstromes erfolgt durch Pulsbreitenmodulation, d. h., indem die Dauer der Zeitintervalle, während welcher die Durchlaßspannung an der Fokuselektrode anliegt, entsprechend dem jeweils gewünschten Röhrenstrom eingestellt wird. Auf Weise diese gestattet es die Erfindung, ohne Beeinflussung der Größe des Brennflecks einen den Röhrenstrom zu verändern. Dies gilt unabhängig von der Art des jeweils verwendeten Elektronenemitters, also auch für den Fall der Verwendung eines kontinuierlich geheizten Niedertemperaturemitters. Da­ bei wird deutlich, daß infolge der Pulsbreitenmodulation auch schnelle Änderungen des Röhrenstroms, wie sie bei einer Reihe medizinischer Aufnahmetechniken erforderlich sind, ohne Be­ einflussung der Größe des Brennflecks möglich sind.

Die Einstellung des Röhrenstroms ist, allerdings ohne Berück­ sichtigung der Röhrenspannung und/oder der Brennfleckgröße, an sich bereits aus der US 5,617,464 bekannt.

Dabei kann gemäß einer Variante der Erfindung die Pulsfre­ quenz größer als 1 kHz sein, wobei diese insbesondere aus ei­ nem Bereich zwischen 1 und 10 kHz gewählt ist. Im Idealfall entspricht der zeitliche Verlauf der Spannung an der Fokus­ elektrode einem Rechteckverlauf. Ein solcher ist aber in dem Praxis nicht exakt realisierbar. Um zu vermeiden, daß es durch allzu geringe Flankensteilheiten des Verlaufs der Span­ nung an der Fokuselektrode letztlich nur zu einem allmäh­ lichen Anwachsen beziehungsweise Abfall des Röhrenstromes kommt, nicht aber zu der an sich wünschenswerten rechteck­ artigen Änderung, ist gemäß einer Ausführung der Erfindung vorgesehen, daß die Flankensteilheit, mit der die Spannung an der Fokuselektrode zwischen der Sperrspannung und der Durch­ laßspannung und umgekehrt geändert wird derart gewählt, daß die Zeit, in der die Spannung an der Fokuselektrode von der Sperrspannung und auf Durchlaßspannung und umgekehrt umge­ schaltet wird, kürzer als 100 µs, insbesondere kürzer als 10 µs ist, wobei die Zeiten im Bereich von 10 µs und kleiner noch ohne großen Aufwand erreicht werden können.

Bei Röntgeneinrichtungen, wie sie z. B. in der Medizin Verwen­ dung finden, ist der Röntgenröhre ein Detektorsystem nachge­ schaltet. Wird nun der Röhrenstrom und damit die erzeugte Röntgenstrahlung in der beschriebenen Weise gepulst, so hat dies auch Auswirkungen auf das Bildaufnahmeverhalten des Detektorsystems. Um dem Rechnung zu tragen, kann gemäß einer Variante der Erfindung vorgesehen sein, daß die Pulsfrequenz in Abhängigkeit von der Bildaufnahmefrequenz eines der Rönt­ genröhre nachgeschalteten Detektorsystems gewählt wird, wobei die Wiederholfrequenz, also die Pulsfrequenz so groß gewählt werden sollte, daß sie wesentlich über der Bildaufnahmefre­ quenz des Detektorsystems, beispielsweise einem Röntgenfilm, einem Bildverstärker mit Fernsehanlage oder dergleichen liegt. Für Anlagen, bei denen die Bildaufnahmefrequenz sehr hoch ist, beispielsweise bei Computertomographen bei denen bis zu 4000 Bildaufnahmen pro Sekunde erfolgen, kann erfin­ dungsgemäß der Pulsbetrieb mit dem Bildaufnahmebetrieb des der Röntgenröhre nachgeschalteten Detektorsystems synchroni­ siert werden, insbesondere unter Verwendung einer PLL (phase locked loop). Auf diese Weise ist es möglich, durch die Syn­ chronisation den Pulsbetrieb und den Bildaufnahmebetrieb an­ einander anzupassen, so daß auch bei sehr hohen Bildaufnah­ mefrequenzen der Pulsbetrieb einsetzbar ist, beispielsweise derart, daß pro Aufnahme eine oder mehrere pulsartige Ände­ rungen der Spannung an der Fokuselektrode erfolgen.

Bezüglich der Röntgeneinrichtung wird die Aufgabe nach der Erfindung gelöst durch eine Röntgeneinrichtung, mit einer Röntgenröhre, welche einen während des Betriebs der Röntgen­ röhre kontinuierlich geheizten Elektronenemitter mit zugeord­ neter Fokuselektrode und eine Anode aufweist, wobei zwischen dem Elektronenemitter und der Anode ein Elektronenstrom in Form eines Elektronenstrahls fließt, der Elektronenstrahl in einem Brennfleck auf der Anode auftrifft und zwischen dem Elektronenemitter und der Anode die Röhrenspannung anliegt, und mit einer Steuerungseinrichtung, mittels derer das an der Fokuselektrode anliegende Potential mit einer Pulsfrequenz zwischen einer in Abhängigkeit von der gewünschten Größe des Brennflecks und/oder der Röhrenspannung gewählten Durchlaß­ spannung und einer den Elektronenstrom zur Anode unterbre­ chenden Sperrspannung zur Steuerung des Elektronenstroms mit modulierbarer Pulsbreite pulsbar ist.

Aus den Erläuterungen bezüglich des erfindungsgemäßen Verfah­ rens wird deutlich, daß somit die Steuerungseinrichtung bei der erfindungsgemäßen Röntgeneinrichtung also derart ausge­ bildet ist, daß sie es gestattet den Röhrenstrom ohne Beein­ flussung der Größe des Brennflecks einzustellen. Dabei ist gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfin­ dung vorgesehen, daß ein Speicher vorhanden ist, in dem Werte für die Durchlaßspannung in Abhängigkeit von der Größe des Brennflecks und/oder der Röhrenspannung gespeichert sind. Die Steuerungseinheit kann als bei der Einstellung der jeweils erforderlichen Durchlaßspannung auf die in dem Speicher abge­ legten, beispielsweise experimentell ermittelten Werte zu­ rückgreifen, ohne diese jeweils neu, beispielsweise durch Be­ rechnung, ermitteln zu müssen.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn erfin­ dungsgemäß die Fokuselektrode im wesentlichen ringförmig und der Elektronenemitter zentrisch in der Fokuselektrode ange­ ordnet ist.

Ist eine Synchronisierung der Pulsfrequenz mit dem Bildauf­ nahmebetrieb eines der Röntgenröhre nachgeschalteten Detek­ torsystems erforderlich, ist gemäß einer Variante der Erfin­ dung vorgesehen, daß die Steuerungseinrichtung zu diesem Zweck eine PLL aufweist.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er­ geben sich aus dem im folgenden beschriebenen Ausführungsbei­ spiel, das sowohl das erfindungsgemäße Verfahren als auch die erfindungsgemäße Röntgeneinrichtung betrifft, sowie anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Rönt­ geneinrichtung,

Fig. 2 eine Schnittansicht des Kathodenaufbaus zur Erzeu­ gung eines Rundstrahls unter Verwendung eines kon­ stant geheizten Emitters,

Fig. 3 ein Diagramm zur Darstellung des Röhrenstroms und Durchmessers des Elektronenstrahls auf der Anode als Funktion der Spannung an der Fokuselektrode,

Fig. 4 ein Diagramm zur Darstellung des zeitlichen Ver­ laufs der Spannung an der Fokuselektrode im Pulsbe­ trieb, und

Fig. 5 mit gespreizter Zeitachse einen Ausschnitt des Diagramms gemäß Fig. 4.

In der Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße und demnach nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitende Röntgeneinrichtung be­ schrieben. Diese weist eine Röntgenröhre auf, in deren Vaku­ umgehäuse 1 ein kontinuierlich geheizter, kathodenseitig an­ geordneter Elektronenemitter 2 und eine diesem zugeordnete Fokuselektrode 3 angeordnet sind. In dem Vakuumgehäuse 1 ist außerdem eine Anode 4 aufgenommen, die mit dem Vakuumgehäuse 1 fest verbunden ist. Bei der Röntgenröhre 1 handelt es sich um eine sogenannte Drehkolbenröhre, bei welcher das Vakuumge­ häuse 1 um eine Drehachse M rotiert, auf der der Elektronen­ emitter 2 angeordnet ist. Um den von dem Elektronenemitter 2 emittierten Elektronenstrahl 5 auf einen bezüglich der Mit­ telachse M exzentrisch auf der tellerartigen Anode 4 angeord­ neten Brennfleck BF abzulenken und zu fokussieren ist ein das Vakuumgehäuse T umgebendes, beispielsweise elektromagneti­ sches Ablenksystem 6 vorgesehen.

Die von dem Brennfleck BF ausgehende Röntgenstrahlung 7 durchstrahlt ein Objekt 8 und wird mittels eines Detektor­ systems 9, beispielsweise eines Bildverstärkers, aufgenommen.

Die Röntgeneinrichtung umfaßt außerdem eine insgesamt mit 10 bezeichnete Steuerungseinrichtung, welche den gesamten Be­ trieb der Röntgeneinrichtung steuert und in Fig. 1 schema­ tisch dargestellt ist.

Die Steuerungseinrichtung 10 weist beispielhaft in Form von Einstellknöpfen 11, 12 und 13 dargestellte Einstellmittel für die Größe des Brennflecks BF, den Röhrenstrom I und die Röh­ renspannung U_R auf. Die Steuerungseinrichtung 10 versorgt die Röntgenröhre mit allen zum Betrieb der Röntgenröhre erforder­ lichen Spannungen und Strömen, z. B. der zwischen dem Elektro­ nenemitter 2 und der Anode 4 anliegenden Röhrenspannung U_R, dem für den Betrieb des Elektronenemitters 2 erforderlichen Heizstrom I_H, den für den Betrieb des Ablenksystems 6 erfor­ derlichen Strömen und einer noch im einzelnen zu erläutern­ den, der Fokuselektrode 3 zugeführten Fokussierungsspannung -U_F. In Fig. 1 ist dies durch eine die Steuerungseinrichtung 10 und die Röntgenröhre verbindende Leitung 14 sowie eine die Fokuselektrode 3 mit der Steuerungseinrichtung 10 verbindende Leitung 15 angedeutet.

Die Steuerungseinrichtung 10 versorgt außerdem das Detektor­ system mit den je nach Art des Detektorsystems notwendigen Spannungen und Strömen über eine Leitung 16. Außerdem sind für einen noch zu erläuternden Zweck über eine Leitung 17 der Steuerungseinrichtung 10 auch Signale von dem Detektorsystem 9 zugeführt, nämlich ein der Bildaufnahmefrequenz entspre­ chendes Signal.

Die Fig. 2 zeigt im Detail den Aufbau der Kathodenanordnung der Röntgenröhre aus Fig. 1. Der Elektronenemitter 2 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, z. B. ein Niedertempera­ tur Emitter, weint eine flache, kreisförmige Emissionsfläche auf und ist zentrisch in der ringförmig ausgebildeten Fokus­ elektrode 3 angeordnet. Dabei ist die Fokuselektrode 3 gegen­ über dem Vakuumgehäuse 1 mittels eines Isolators 18 isoliert. Der Elektronenemitter 2 wird über Anschlußdrähte 19 und 20, die durch eine elektrisch isolierende Vakuumdurchführung 21 aus dem Vakuumgehäuse 1 herausgeführt sind, mit dem Heizstrom I_H beheizt.

Wird der Elektronenemitter 2 beheizt, treten insbesondere im Bereich der kreisförmigen Emissionsfläche Elektronen aus, die als in Fig. 2 strichliert angedeuteter Elektronenstrahl 5 mit einem wenigstens annähernd kreisförmigen Querschnitt in dem infolge der Röhrenspannung U_R zwischen dem Elektronenemitter 2 und der Anode 4 vorliegenden elektrischen Feld in Richtung auf die Anode 4 beschleunigt werden. Auf diese treffen die Elektronen dann in dem Brennfleck BF auf.

Mittels des an der Fokuselektrode 3 in Form einer Fokussie­ rungsspanung -U_F anliegenden Potentials ist es möglich, die Größe des Brennflecks BF auf der Anode 4 einzustellen. Dazu liegt die Fokuselektrode 3 auf einem gegenüber dem Potential des Elektronenemitters 2 negativen Potential. Dies führt dazu, daß der zwischen dem Elektronenemitter 2 und der Anode 4 fließende, dem Röhrenstrom I entsprechende Elektronenstrom um so geringer wird, je negativer das Potential der Fokus­ elektrode 3 gegenüber dem Potential des Elektronenemitters 2 ist. Außerdem beeinflußt das an der Fokuselektrode 3 an­ liegende Potential den Durchmesser d des Elektronenstrahls 5 und damit die Größe des Brennflecks BF.

In Fig. 3 sind der Röhrenstrom I und der Durchmesser d des Elektronenstrahls als Funktion der an der an der Fokuselek­ trode 3 anliegenden negativen Fokussierungsspannung -U_F dar­ gestellt. Mit Zunahme der negativen Fokussierungsspannung -U_F nimmt demnach der Durchmesser d des Elektronenstrahls 5 und damit die Größe des Brennflecks BF auf der Anode 4 zunächst ab, bis ein Minimum erreicht wird, wonach wieder ein Durch­ messeranstieg erfolgt. Diese "Crossover"-Effekt ist bekannt. Wie Fig. 3 außerdem zeigt, nimmt mit Vergrößerung der negati­ ven Fokussierungsspannung -U_F der Röhrenstrom I ab. Dies ist dadurch bedingt, daß das infolge der an der Fokuselektrode 3 anliegenden negativen Fokussierungsspannung -U_F vorhandene elektrische Feld zu einer immer stärkeren Abschirmung des Elektronenemitters 2 gegenüber der Anode 4 führt, bis schließlich für den Fall, daß die Fokussierungsspannung -U_F eine Sperrspannung -U_S erreicht, bei der eine vollständige Abschirmung des Elektronenemitters 2 bewirkt wird und keine Elektronen zur Anode 4 mehr durchgelassen werden.

Aus Fig. 4, die den zeitlichen Verlauf der an der Fokuselek­ trode 3 anliegenden Fokussierungsspannung -U_F zeigt, ist er­ sichtlich, daß die Fokuselektrode 3 nicht auf einem konstan­ ten Potential liegt, sondern daß die Fokussierungsspannung U_F mit einer Pulsfrequenz, der eine Periodendauer T entspricht, zwischen der auch in Fig. 3 veranschaulichten Durchlaßspan­ nung -U_d und der ebenfalls in Fig. 3 dargestellten negative­ ren Sperrspannung -U_S pulsartig geändert wird, so daß sich ein wenigstens im wesentlichen rechteckförmiger Signalverlauf ergibt.

Dabei ist die Durchlaßspannung U_d unter Berücksichtigung der jeweils eingestellten Röhrenspannung U_R so gewählt, daß ein Durchmesser e des Elektronenstrahls 5 vorliegt, der zu einem Brennfleck BF der gewünschten Größe führt. Die Pulsdauer t_d, während derer jeweils die Durchlaßspannung U_d an der Fokus­ elektrode 3 anliegt, ist unter Berücksichtigung der mittels des Einstellknopfes 13 gewählten Röhrenspannung U_R und der mittels des Einstellknopfes 11 gewählten Größe des Brenn­ flecks BF so eingestellt, daß sich über der Zeit gesehen ein mittlerer Röhrenstrom I ergibt, der dem mittels des Einstell­ knopfes 12 eingestellten Röhrenstrom I entspricht.

Es wird also deutlich, daß es durch Verändern der Pulsbreite t_d, also durch Pulsbreitenmodulation, möglich ist, den mitt­ leren Röhrenstrom I zu variieren, ohne daß dies zu einer Ver­ änderung der Größe des Brennfleckes BF führt, da die für die Größe des Brennfleckes BF maßgebliche Durchlaßspannung U_d un­ verändert bleibt.

Der Betrieb der erfindungsgemäßen Röntgeneinrichtung erfolgt bevorzugt mit einer Frequenz größer als 1 kHz.

Da die Emission von Elektronen nur möglich ist, wenn der momentane Wert der Fokussierungsspannung -U_d ist, ergibt sich der mittlere Röhrenstrom I zu:
I = I_d.(t_d/T), mit
t_d = Pulsdauer
T = Periodendauer
I_d = maximaler Strom bei U_d.

Auf diese Weise ist es möglich, den Röhrenstrom 1 für eine gegebene Fokussierungsspannung zwischen I = 0 und I. = I_d stu­ fenlos einzustellen.

Für alle mittels der Einstellknöpfe 11 bis 13 einstellbaren Kombination von Röhrenspannung U_R, Röhrenstrom I und Größe des Brennflecks BF sind die zugehörigen Werte für die Durch­ laßspannung -U_d und die Pulsbreite t_b in einem Speicher 22 der Steuerungseinrichtung 10 gespeichert, der die entspre­ chenden Werte in Abhängigkeit von der jeweiligen Stellung der Einstellknöpfe 11 bis 13 einer elektrischen Generatorschal­ tung 23 und einem Pulsbreitenmodulator 24 zuführt. Dies ist in Fig. 1 durch Verbindungen der Einstellknöpfe 11 bis 13 mit dem Speicher 22 veranschaulicht.

Die elektrische Generatorschaltung 23, die die Röntgenröhre auch mit der Röhrenspannung U_R und dem Heizstrom I_H versorgt, führt dann dem Pulsbreitenmodulator 24 die entsprechend ein­ gestellte Durchlaßspannung -U_d sowie die Sperrspannung -U_S zu. Der Pulsbreitenmodulator erzeugt dann die Fokussierungs­ spannung -U_F mit einer der jeweils gewählten Einstellung ent­ sprechenden Pulsbreite t_d.

Im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispiels enthält die Steuerungseinrichtung 10 auch eine Versorgungsschaltung 25 für das Detektorsystem 9.

Des weiteren enthält die Steuerungseinrichtung 10 eine PLL 26, deren Ausgang mit dem Pulsbreitenmodulator 24 verbunden ist und dieser ein der Pulsfrequenz entsprechendes Signal mit der Periodendauer T zuführt. Dieses Signal erzeugt die PLL 26 aus einem von einem Taktgenerator 27 gelieferten, dem einen Eingang der PLL 26 zugeführten Signal, dessen Frequenz der Abtastfrequenz entspricht und einem dem anderen Eingang der PLL 26 über die Leitung 17 zugeführten Signal, das der Bild­ aufnahmefrequenz des Detektorsystems 9 entspricht.

Es wird also deutlich, daß die Pulse der an der Fokuselek­ trode 3 anliegenden Fokussierungsspannung -U_F mit der Bild­ aufnahmefrequenz des Detektorsystems 9 synchronisiert sind.

Wie aus der Fig. 5 deutlich wird, die einen Ausschnitt der Fig. 4 mit stark gespreizter und außerdem im Bereich der Pulsdauer unterbrochener Zeitachse t zeigt, ist die Zeitdauer t_a, in der die Fokussierungsspannung U_F von der Sperrspannung U_S auf die Durchlaßspannung U_d und umgekehrt umgeschaltet wird, klein im Verhältnis zu der Pulsdauer t_d und kürzer als 100 µs, insbesondere kürzer als 10 µs.

Vorzugsweise wird der Elektronenemitter 2 kontinuierlich mit einem konstanten Heizstrom I_H versorgt. Es ist im Rahmen der Erfindung jedoch auch möglich, zusätzlich zu der Einstellung des Röhrenstroms I durch Pulsbreitenmodulation eine Einstel­ lung des Röhrenstroms I durch Veränderung des Heizstromes I_H zu bewirken.

Im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispiels sind die Röh­ renspannung und die Größe des Brennflecks einstellbar. Die Erfindung kann aber auch dann Verwendung finden, wenn die Röhrenspannung fest und nur die Größe des Brennflecks ein­ stellbar ist, oder die Größe des Brennflecks fest und nur die Röhrenspannung einstellbar ist.

Im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispiels ist ein Nie­ dertemperaturemitter vorgesehen, der einen Elektronenstrahl kreisförmigen Querschnitts erzeugt. Es können im Rahmen der Erfindung jedoch auch andere Elektronenemitter als Niedertem­ peraturemitter Verwendung finden. Des weiteren können im Rah­ men der Erfindung auch Elektronenemitter Verwendung finden, von denen ein Elektronenstrahl ausgeht, dessen Querschnitt nicht kreisförmig ist. Die im Falle des beschriebenen Ausfüh­ rungsbeispiels vorgesehene Röntgenröhre ist als sogenannten Drehröhre ausgebildet. Es können jedoch im Rahmen der Erfin­ dung auch herkömmliche Drehanoden- oder Festanoden-Röntgen­ röhren Verwendung finden.

Claims (18)

1. Verfahren zur Steuerung des in einer Röntgenröhre zwischen einem während des Betriebs der Röntgenröhre kontinuierlich geheizten Elektronenemitter mit zugeordneter Fokuselektrode und einer Anode in Form eines Elektronenstrahls fließenden Elektronenstroms, wobei der Elektronenstrahl in einem Brennfleck auf der Anode auftrifft, wobei zwischen dem Elek­ tronenemitter und der Anode die Röhrenspannung anliegt, wobei das an der Fokuselektrode anliegende Potential mit einer Pulsfrequenz zwischen einer in Abhängigkeit von der ge­ wünschten Größe des Brennflecks und/oder der Röhrenspannung gewählten Durchlaßspannung und einer den Elektronenstrom zur Anode unterbrechenden Sperrspannung gepulst wird, und wobei zur Steuerung des Elektronenstroms die Pulsbreite moduliert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Pulsfrequenz, mit der das an der Fokuselektrode anliegende Potential zwischen der Durchlaßspannung und der Sperrspannung gepulst wird, größer als 1 kHz ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Pulsfrequenz zwi­ schen 1-10 kHz liegt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Pulsanstiegszeit, mit der das an der Fokuselektrode anlie­ gende Potential zwischen der Durchlaßspannung und der Sperr­ spannung (U_S) geändert wird, kürzer als 100 µs ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Pulsanstiegszeit kürzer als 10 µs ist.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Pulsfrequenz, mit der das an der Fokuselektrode an­ liegende Potential zwischen der Durchlaßspannung und der Sperrspannung gepulst wird, in Abhängigkeit der Bildaufnahme­ frequenz eines der Röntgenröhre nachgeschalteten Detektor­ systems gewählt wird.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Pulsfrequenz, mit der das an der Fokuselektrode an­ liegende Potential zwischen der Durchlaßspannung und der Sperrspannung gepulst wird, mit dem Bildaufnahmebetrieb des der Röntgenröhre nachgeschalteten Detektorsystems synchroni­ viert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der Pulsbetrieb unter Verwendung einer PLL synchronisiert wird.

9. Röntgeneinrichtung, mit einer Röntgenröhre, welche einen während des Betriebs der Röntgenröhre kontinuierlich geheiz­ ten Elektronenemitter (2) mit zugeordneter Fokuselektrode (3) und eine Anode (4) aufweist, wobei zwischen dem Elektronen­ emitter (2) und der Anode (4) ein Elektronenstrom in Form ei­ nes Elektronenstrahls (5) fließt, der Elektronenstrahl (5) in einem Brennfleck auf der Anode (4) auftrifft und zwischen dem Elektronenemitter (2) und der Anode (4) die Röhrenspannung (U_R) anliegt, und mit einer Steuerungseinrichtung (10), mit­ tels derer das an der Fokuselektrode (3) anliegende Potential (U_F) mit einer Pulsfrequenz zwischen einer in Abhängigkeit von der gewünschten Größe des Brennflecks und/oder der Röh­ renspannung (U_R) gewählten Durchlaßspannung (U_d) und einer den Elektronenstrom zur Anode unterbrechenden Sperrspannung (U_S) zur Steuerung des Elektronenstroms mit modulierbarer Pulsbreite pulsbar ist.

10. Röntgeneinrichtung nach Anspruch 9, bei der ein Speicher vorgesehen ist, in dem Werte für die Durchlaßspannung (U_d) in Abhängigkeit von der Größe des Brennflecks und/oder der Röh­ renspannung (U_R) gespeichert sind.

11. Röntgeneinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, bei deren Röntgenröhre die Fokuselektrode (3) im wesentlichen ringför­ mig und der Elektronenemitter (2) zentrisch in der Fokus­ elektrode (3) angeordnet ist.

12. Röntgeneinrichtung nach Anspruch 9 bis 11, bei der die Steuerungseinheit (10) das an der Fokuselektrode (3) an­ liegende Potential (U_F) mit einer Pulsfrequenz pulst, die größer als 1 kHz ist.

13. Röntgeneinrichtung nach Anspruch 12, bei der die Puls­ frequenz zwischen 1-10 kHz liegt.

14. Röntgeneinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, bei der die Pulsanstiegszeit, mit der die Steuerungseinheit (10) das an der Fokuselektrode (3) anliegende Potential (U_F) zwischen der Durchlaßspannung (U_d) und der Sperrspannung (U_S) ändert, kleiner als 100 µs ist.

15. Röntgeneinrichtung nach Anspruch 14, bei der die Pulsan­ stiegszeit kleiner als 10 µs ist.

16. Röntgeneinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15 der die Steuerungseinheit (10) die Pulsfrequenz, mit der sie das an der Fokuselektrode (3) anliegende Potential (U_F) zwischen der Durchlaßspannung (U_d) und der Sperrspannung (U_S) pulst, in Abhängigkeit von der Bildaufnahmefrequenz eines der Röntgenröhre (1) nachgeschalteten Detektorsystems (9) ein­ stellt.

17. Röntgeneinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, bei die Steuerungseinheit (10) die Pulsfrequenz, mit der sie das an der Fokuselektrode (3) anliegende Potential (U_F) zwischen der Durchlaßspannung (U_d) und der Sperrspannung (U_S) pulst, mit dem Bildaufnahmebetrieb des der Röntgenröhre (1) nachgeschalteten Detektorsystems (9) synchronisiert.

18. Röntgeneinrichtung nach Anspruch 17, bei der die Steue­ rungseinheit (10) zur Synchronisierung des Pulsfrequenz mit dem Bildaufnahmebetrieb eine PLL aufweist.