DE2426343C2 - Gerät zur Untersuchung eines Objektes mittels Röngtenstrahlung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Untersuchung eines Objektes mittels Röntgenstrahlung, mit einer Quelle zur Erzeugung der Röntgenstrahlung und zur Aussendung derselben in unterschiedlichen Richtungen, Mittein zur Bündelung der Röntgenstrahlung zu einem etwa ebenen, sektorförmigen Strahlungsfeld endlicher Dicke, Detektoren auf der von der Quelle abgekehrten Seite des Objektes zur Erzeugung von Ausgangssignalen, die ein Maß für die Durchlässigkeit des Objektes für die Röntgenstrahlung entlang zahlreicher Strahlenwege sind, die in Richtung der Röntgenstrahlung verlaufen und quer zur Strahlungsrichtung einen Abstand voneinander aufweisen, und Mitteln zur Erzeugung einer Umlaufbewegung der Quelle, der Mittel zur Bündelung, und der die Ausgangssignale erzeugenden Detektoren um eine gemeinsame Achse, die etwa senkrecht zur Ebene des Strahlungsfeldes verläuft

Ein solches Gerät ist aus der britischen Patentschrift 83 915 bekannt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Unterschiede in der räumlichen Strahlungsintensitätsverteilung quer zum sektorförmigen Strahlungsfeld auszugleichea

Diese Aufgabe wird bei einem Gerät der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß zusätzliche Detektoren zur Überwachung der Intensität der Röntgenstrahlung in Abstand voneinander zwischen der Quelle und dem Objekt in der Ebene des Strahlungsfeldes quer zur Richtung der Röntgenstrahlung angeordnet sind, daß die Ausgangssignale dieser zusätzlichen Detektoren einer daraus Korrektursignale ableitenden Rechenschaltung zugeführt werden, und daß eine Kompensationsschaltung vorgesehen ist, in der die Korrektursignale die Ausgangssignale der die Strahlung durch das Objekt messenden Detektoren entsprechend den örtlichen Unterschieden der Strahlungsintensität im Strahlungsfeld korrigieren.
Bei dem bekannten Gerät liegt zwar schon ein zu-

sätzlicher Detektor zur Überwachung der Intensität der Röntgenstrahlung in der Ebene des Strahlungsfeldes vor. Dieser Detektor ist jedoch nicht zwischen der Quelle und dem Objekt angeordnet und er dient nicht zum Ausgleich räumlicher Unterschiede in der Intensiumverteilung der Röntgenstrahlung, sondern er liefert lediglich ein Referenzsignal für die Berücksichtigung zeitlicher Intensitätsschwankungen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert Es zeigen

F i g. 1 eine scheinatische Darstellung einer Vorrichtung zur Untersuchung eines Körpers mittels Röntgenstrahlung,

Fig.2 eine schematische Querschnittsdarstellung eier Coolidgcröhre mit Drehanode, die als Röntgenstrahlungsquelle in der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung verwendbar ist,

F i g. 3 eine Vorderansicht der Drehanode mit einer Funktion der wahrscheinlichen Verteilung der Röntgenstrahlung,

F i g. 4 eine ähnliche Ansicht wie in F i g. 3, wobei die von der Drehanode ausgesendete Röntgenstrahlung in einer Richtung gebündelt wird, und

F i g. 5 eine Anordnung mit anderer Bündelungsrichtung der Röntgenstrahlung.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Vorrichtung dient zur Untersuchung ebener Abschnitte des menschlichen Körpers mitteis Röntgenstrahlung, wobei aus der Absorption oder Durchlässigkeit der elementaren Bereiche des Abschnittes für die Röntgenstrahlung ein Bild rekonstruiert werden kann. Die Vorrichtung besteht aus einem Teil 1 mit einer Ausnehmung, in die der zu untersuchende Teil des Körpers eines Patienten eingeführt und örtlich festgelegt werden kann. Das Teil 1 ist ortsfest in bezug auf den nicht dargestellten Rahmen der Vorrichtung. Ein Stuhl oder ein Tisch für den Patienten ist ortsfest in bezug auf den Rahmen vorgesehen. An einem Ringkörper 3, der um das Teil 1 drehbar ist, befindet sich eine Röntgenstrahlenquelle 2, wobei ein Elektromotor 4 einen Rand 5 am Umfang des Ringkörpers 3 antreibt und dafür sorgt, daß der Ringkörper während der Untersuchung des Patienten mit konstanter Geschwindigkeit angetrieben wird. Die Röntgenstrahlungsquelle 2 ist mit einem Kollimator 6 versehen, der die Strahlung der Quelle 2 in ein dünnes ebenes, sektorförmiges Feld 7 bündelt dessen winkelmäßige Ausdehnung ausreicht, um die Ausnehmung im Teil 1 zu erfassen. Das Feld ist dünn in der Ausdehnung senkrecht zur Papierebene, so daß nur ein dünner Abschnitt oder eine Scheibe des Patienten von dem Röntgenstrahlenfeld durchdrungen wird. Eine Gruppe von Detektoren 8, von denen jeder einen eigenen Kollimator 9 aufweist, dient zum Empfang der Strahlung, nachdem diese die Ausnehmung im Teil 1 durchquert hat, wobei die Kollimatoren 9 bewirken, daß jeder Detektor nur die Strahlung eines in Längsrichtung des Feldes verlaufenden schmalen Strahls empfängt Die einzelnen Detektoren liefern daher Ausgangssignale, die die Durchlässigkeit der Strahlung auf mehreren, seitlich einen Abstand von-

einander aufweisenden Strahlenwegen darstellen. Da der Ringkörper 3 sich dreht, werden von den einzelnen Detektoren 8 fortlaufend Ausgangssignale erzeugt, so daß zahlreiche Gruppen von Signalen geliefert werden, die den verschiedenen Winkelstellungen des Ringkörpers 3 entsprechea Diese Signale werden über eine Kompensationsschaltung 10 einer Bildrekonstruktionsschaltung 11 zugeführt, in der ein Bild erzeugt wird, das die unterschiedliche Durchlässigkeit oder Absorption der untersuchten Scheibe darstellt Die Rekonstruktionsschaltung 11 kann beliebig ausgebildet sein, beispielsweise «ie die in der GB-PS 12 83 915 beschriebene Schaltung, so daß die Arbeitsweise dieser Schaltung nicht näher erläutert zu werden braucht

Die Genauigkeit der Rekonstruktion hängt in starkem Maß von der Genauigkeit der Messung der Absorption ab, die ein jeweils auf einen Detektor 8 auftreffender Strahl erfährt Daher ist eine genaue Kenntnis der Intensität eines jeden Strahls an dem Punkt erforderlich, wo er aus der Quelle 2 austritt Bei dem großflächigen, von einer Coolidgeröhre mit Drehanode erzeugten Feld 7 kann die Verteilung der Strahlungsdichte beträchtlich innerhalb des Feldes schwanken. Zur Kompensation dieser Schwankungen sind mehrere zusätzliche Detektoren 12 (in der Zeichnung sind drei Detektoren dargestellt) unmittelbar vor der öffnung des Kollimators 6 so angeordnet, daß neben einer Hauptsache des Feldes 7 Strahlung auf sie trifft Die zusätzlichen Detektoren 12 sind über der Breite des Feldes verteilt und überwachen die Intensität der Strahlung.

Die von den zusätzlichen Detektoren 12 abgeleiteten Überwachungssignale werden einer Rechenschaltuug 13 zugeführt, die für jeden Strahl des Feldes, der von den Kollimatoren 6 bestimmt ist, einen Korrekturfaktor ableitet Unter der Annahme, daß die Intensitätsverteilung der Strahlung einem parabolischen Gesetz folgt, sind drei Detektoren 12 dargestellt, da in diesem Falle drei Detektoren ausreichen, um die Verteilung zu erfassen. Die Zahl der Detektoren kann jedoch je nach Genauigkeitsanforderungen variiert werden. Die in der Rechenschaltung 13 abgeleiteten Korrekturfaktoren werden der Kompensationsschaltung 10 zugeführt, um die Ausgangssignale der verschiedenen Detektoren 8 in der erwünschten Weise zu korrigieren. Die Kompensationsschaltung 10 ist als getrennte Schaltung dargestellt jedoch kann sie auch in der Bildrekonstruktionsschaltung 11 enthalten sein.

Die Strahlungsquelle 1 ist hier eine Coolidgeröhre mit Drehanode, die die für eine genaue Bildkonstruktion erforderliche Intensität der Strahlung jedes Strahles gewährleistet Gemäß F i g. 2 besteht die Röhre aus einem hoch evakuierten Kolben 20, einer Kathode 21 und einer in dem Kolben gelagerten drehbaren Anode 22. An die Kathode und an die Anode sind eine Heizspannungsquelle 18 und eine Betriebsspannungsquelb 19 angeschlossen. Ein Wassermantel 23 dient als Wärmeableitung für die Anode 22. Die Anode 22 besitzt am Umfang einen schrägen Rand 28, der eine abgewinkelte Zielfläche für einen Elektronenstrahl 24 bildet, der auf den Rand in Form eines radial verlaufenden Brennflecks 25 (siehe F i g. 3) auftrifft Als Folge des Bombardements der Zielfläche durch den Elektronenstrahl 24 wird Röntgenstrahlung in nahezu allen Richtungen von der Zielfläche mit einer Wahrscheralichkeitsverteilungsfunktion 26 ihrer Intensität ausgesendet dis durch die gestrichelte Umrandung in F i g. 3 dargestellt ist Diese Funktion gilt für eine Ebene, die tangential zum Rand 28 am Brennfleck 25 liegt Es ist üblich, die Röhre mit einer nicht dargestellten Bleiumhüllung zu umgeben, die mit einem Fenster und einem daran befestigten Kollimator versehen wurde, wobei bisher das Fenster so angeordnet wurde, daß es Strahlung durchlassen konnte, die in Richtung des Pfeiles 27 in F i g. 3 ausgesendet wurde, d. h. in der Richtung, in der die Wahrscheinlichkeitsverteilungsfunktion 26 ihren maximalen Wert annimmt Es ist aber ersichtlich, daß der Wert dieser Funktion an beiden Seiten des Maximumwertes rasch abfällt so daß es notwendig ist die Größe des Fensters so zu begrenzen, daß es nur einen dünnen Strahl durchläßt, damit die Wahischeinlichkeitsverteilungsfunktion über den Querschnittsabmessungen des Strahls annähernd konstant gehalten wird.

Das Fenster und der Kollimator 6 werden gemäß F i g. 4 so angeordnet, daß sie ein Bündel von Röntgenstrahlung durchlassen, das im Querschnitt etwa rechteckförmig und in der Ebene etwa sektorförmig ist um so das Feld 7 zu bilden. Die Mittellinie des Feldes 7 liegt

rechtwinklig zur Mittellinie des Elektronenstrahls 24. In anderen Worten erstreckt sich das Feld 7 etwa tangential zum Rand 28 der Anode, während der Elektronenstrahl 24 parallel zur Drehanodenachse verläuft Da die Wahrscheinlichkeitsverteilungsfunktion 26 über der Breite des Feldes 7 einen breiten Minimumwert besitzt, tritt nur eine begrenzte Schwankung der Wahrscheinlichkeit über der Breite des Feldes auf, obwohl dieses im Vergleich zu der entsprechenden Abmessung des Elektronenstrahls 24 eine erhebliche Größe aufweist Die Schwankung der Wahrscheinlichkeitsverteilungsfunktion 26 über der Breite des Feldes 7 wird, wie schon erwähnt wurde, durch die zusätzlichen Strahlungsdetektoren 12 überwacht, die in einer Reihe über der Breite in der erwähnten Bleiumhüllung angeordnet sind und in einer Ebene liegen, die etwas von der oberen oder unteren Ebene des Fensters in der Umhüllung versetzt ist so daß die zusätzlichen Detektoren 12 den Durchlaß der Strahlung durch das Fenster nicht beeinträchtigen.

Die zusätzlichen Detektoren 12 empfangen daher die Strahlung neben der oberen oder unteren Hauptfläche des Feldes. Schwankungen bei der Aussendung der Strahlung über der Breite des Feldes 7 können dadurch kompensiert werden.

Eine andere mögliche Ausführungsform ist in F i g. 5 dargestellt In diesem Falle ist der Kollimator, der nicht dargestellt ist, da seine Konstruktion klar ist, so angeordnet daß er ein Strahlungsfeld 7 auswählt, das etwa senkrecht zum Brennfleck 25 verläuft, d. h. /um schmalen Streifen auf der Anode, auf den der Elektronenstrahl 24 auftrifft Bei dieser Anordnung bestimmt der Brennfleck 25 die Dicke der zu untersuchenden Scheibe. Durch diese Anordnung wird eine gleichmäßigere Verteilung der Strahlungsintensität in der Ausdehnung der

Dicke des Feldes erreicht und ebenfalls die Gleichmäßigkeit der Verteilung über der Breite des Feldes verbessert

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Gerät zur Untersuchung eines Objektes mittels Röntgenstrahlung, mit einer Quelle zur Erzeugung der Röntgenstrahlung und zur Aussendung derselben in unterschiedlichen Richtungen, Mitteln zur Bündelung der Röntgenstrahlung zu einem etwa ebenen, sektorförmigen Strahlungsfeld endlicher Dicke, Detektoren auf der von der Quelle abgekehrten Seite des Objektes zur Erzeugung von Ausgangssignalen, die ein MaB für die Durchlässigkeit des Objektes for die Röntgenstrahlung entlang zahlreicher Strahlenwege sind, die in Richtung der Röntgenstrahlung verlaufen und quer zur Strahlungsrichtung einen Abstand voneinander aufweisen, und Mitteln zur Erzeugung einer Umlaufbewegung der Quelle, der Mittel zur Bündelung, und der d:s Ausgangssignale erzeugenden Detektoren um eine gemeinsame Achse, die etwa senkrecht zur Ebene des Strahlungsfeldes verläuft, dadurch gekennzeichne t,daß zusätzliche Detektoren (12) zur Überwachung der Intensität der Röntgenstrahlung in Abstand voneinander zwischen der Quelle und dem Objekt in der Ebene des Strahlungsfeldes (7) quer zur Richtung der Röntgenstrahlung angeordnet sind, daß die Ausgangssignale dieser zusätzlichen Detektoren einer daraus Korrektursignale ableitenden Rechenschaltung (13) zugeführt werden, und daß eine Kompensationsschaltung (10) vorgesehen ist, in der die Korrektursignale die Ausgangssignale der die Röntgenstrahlung durch das Objekt messenden Detektoren (8) entsprechend den örtlichen Unterschieden der Strahlungsintensität im Strahlungsfeld korrigieren.