DE2607618A1 - Roentgenroehre - Google Patents

Description

PHILIPS PATENTVERWALTUNG GMBH, 2000 HAMBURG 1, STEINDAMM 94

"Röntgenröhre"

Die herkömmlichen Röntgenröhren haben gemeinsam, daß der Brennfleck seine Lage im Raum nicht ändert; auch bei Drehanoden ändert er nicht seine Lage im Raum, sondern nur in bezug auf die Drehanode. Es gibt jedoch eine Reihe von Anwendungsfällen, wo ein ortsveränderlicher Brennfleck erforderlich ist, und deshalb wird in diesen Fällen die ganze Röntgenröhre entsprechend bewegt. Eine solche Bewegung des Röntgenstrahlen erfolgt beispielsweise bei Röntgenschichtaufnahmen, wo der Röntgenstrahier während der Aufnahme beispielsweise auf einem Kreisbogen bewegt wird, oder bei der Tomosynthese, wo ein Röntgenstrahier nacheinander in verschiedene, genau definierte

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Positionen gebracht werden muß. Auch bei der Strahlentherapie wird ein Röntgenstrahier um den Bestrahlungsherd geschwenkt.

Eine derartige Bewegung eines Röntgenstrahlen hat den Nachteil, daß exakte Bewegungsabläufe, wie sie insbesondere bei der Tomosynthese erforderlich sind, nur mit einem hohen mechanischen Aufwand zu erzielen sind. Dazu muß das große Gewicht des Röntgenstrahlen durch stabile Führungselemente abgefangen werden. Die schädliche Wirkung des Lagerspiels dieser Führungselemente wird durch die Länge der Führungsarme noch verstärkt. Dadurch können mechanische Schwingungen des Röntgenstrahlen auftreten, die unscharfe Röntgenaufnahmen zur Folge haben oder Positionierungsfehler, die ebenfalls nicht kompensierbar sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Röntgenröhre zu schaffen, die eine Verlagerung des Brennflecks im Raum gestattet, ohne daß die Röntgenröhre selbst dabei bewegt werden muß. Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Maßnahmen gelöst. Die in Anspruch 2 beschriebene Weiterbildung der Erfindung gestattet die einwandfreie Ausblendung der von dem ortsveränderlichen Brennfleck emittierten Röntgenstrahlung. Die in Anspruch 3 beschriebene Weiterbildung der Erfindung ist insbesondere für die sog. Tomosynthese geeignet, bei der Einzelaufnahmen aus verschiedenen, genau definierten Positionen des Röntgenstrahlen und der Filmkassette angefertigt werden, die anschließend einander überlagert werden. Die Filmkassette wird dabei zweckmäßig von einem entsprechenden Schrittmotor gegensinnig zum Röntgenstrahier verschoben. Die in Anspruch 4 beschriebene Weiterbildung der Erfindung stellt eine besonders zweckmäßige Stromversorgung des Heizfadens der Katode dar. Die in Anspruch 5 beschriebene Weiterbildung der Erfindung bewirkt, daß die emittierte Strahlung bei geeigneter Ausblendung in einem Punkt konvergiert, was für die Strahlentherapie, aber auch für Röntgenschichtaufnahmen und die Röntgentomosynthese von Bedeutung ist. Die in Anspruch 6 beschriebene Weiterbildung

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der Erfindung erlaubt ein exaktes Ausrichten der Röntgenröhre.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In dieser Zeichnung ist der Glas- oder Metallkolben der Röntgenröhre mit 1 bezeichnet. Dieser rotationssymmetrieehe Kolben ist in der Symmetrieachse mit Öffnungen versehen, durch die eine hohlzylindrische, in den am Röhrenkolben befestigten Lager 3 gelagerte Drehachse 2a geführt ist. In den Öffnungen angebrachte Dichtungen 4 sorgen dafür, daß das Vakuum im Innern des Röhrenkolbens weitgehend erhalten bleibt. Das Röhreninnere kann durch einen im Kolben 1 angebrachten Pumpstutzen evakuiert werden, der vorzugsweise auch während des Betriebes der Röntgenröhre an eine nicht näher dargestellte Vakuumpumpe angeschlossen bleibt.

Die Drehachse 2a ist Träger eines hohlkegelstumpfförmigen Katodenkörpers 2, an dessen von der Drehachse abgewandten Rand ein Katodenheizfaden 10 angeordnet ist, der von einem Wehneltzylinder 11 umschlossen wird. Die elektrischen Zuleitungen zum Katodenheizfaden sind durch den Katodenkörper 2 und die Wand dei^iohlzylindrisehen Drehachse 2a an je eine Schleifringanordnung 12 geführt, deren Kontakte durch den Röhrenkolben hindurch an eine nicht näher dargestellte Spannungsquelle anschließbar sind. Das Innere 9 des Katodenkörpers besteht ebenso wie die Wände der Drehachse aus einem Isolator, und die Außenfläche wird durch eine auf Katodenpotential befindliche Metallisierung o.dgl. gebildet. Es können auch mehrere Katodenheizfäden verwendet werden. Die Verwendung von mehreren Katodenheizfäden erlaubt es, Brennflecke mit unterschiedlicher Intensität zu erzeugen. Wird eine Anzahl von Heizfäden für jeweils gleiche Strahlungsintensität am Rand des hohlkegelstumpfförmigen Katodenkörpers gleichmäßig verteilt angeordnet, läßt sich auch eine Verschiebung des Brennfleckes ohne Drehung des Katodenkörpers dadurch erreichen, daß die Heizfäden nacheinander ein- und ausgeschaltet werden.

Ungefähr in der Mitte (in axialer Richtung) des Röhrenkolbens 1 PHD 76-035 - 4 -

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ist innen ein Tragring 17 befestigt, der den Anodenring 18 trägt. Der Tragring 17 muß ein Isolator sein, wenn der Röhrenkolben aus Metall besteht und geerdet ist und wenn die Anode Hochspannungspotential führt. Der Ring 18, der wegen der besseren Wärmeleitfähigkeit zweckmäßig aus Kupfer besteht, wird in seinem Hohlraum 19 mit Wasser gekühlt, das durch den Zu- bzw. Ablaufstutzen 20 fließt, der jeweils mit einer Isolation 21 durch den Röhrenkolben 1 geführt ist. Der Anodenring 18 trägt auf seinem Innenmantel einen Belag aus Wolfram oder einer Wolfram-Rhenium-Legierung und auf diesem Belag wird durch die von der Katode emittierten Elektronen Röntgenstrahlung erzeugt.

Am oberen Ende des Röhrenkolbens ist ein Schrittmotor 14 angebracht, der über einen Zwischentrieb 13 die Drehachse antreibt, wobei die Katode entweder kontinuierlich in Drehung versetzt wird oder nacheinander in definierte Positionen gebracht werden kann, in denen die Hochspannung und damit die Röntgenstrahlung eingeschaltet wird. Dabei wandert der Brennfleck auf dem Innern des Anodenringes entsprechend mit und die emittierte Strahlung dringt durch ein am Boden des Röhrenkolbens angebrachtes Fenster 24 hindurch nach außen, wo sie durch eine in der strahlenundurchlässigen auf der Drehachse befestigten Blende 5 vorgesehenen Bohrung 25 in geeigneter Weise ausgeblendet wird. Die Röntgenstrahlung verläuft dabei auf einem Kegelmantel mit dem Öffnungswinkel 4 und schneidet sich im Punkt 7 bzw. umftiesen Punkt herum. Die Zentrierung der Röntgenröhre auf das zu bestrahlende oder zu durchstrahlende Objekt kann mittels einer optischen Ausrichteinrichtung erfolgen, beispielsweise in Form eines Lasers 15» der einen Lichtstrahl 16 aussendet, der durch die hohle Drehachse hindirch den Punkt 7 schneidet. Statt dessen kann auch der untere Teil 6 mit einem Gewinde versehen und eine Zentrierspitze aufgeschraubt werden, deren Länge durch die Lage des Punktes bestimmt wird.

Wie bereits erwähnt, kann die Röntgenröhre für eine Strahlen-PHD 76-035 - 5 -

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behandlung oder für eine Röntgenschichtaufnahme benutzt werden. Bei diesen Anwendungen muß die Katode während der Röntgenschichtaufnahme bzw. der Strahlenbehandlung kontinuierlich gedreht werden. Bei der sog. Tomosynthese, bei der eine Anzahl von Einzelaufnahmen aus genau definierten Positionen heraus gemacht und anschließend überlagert wird, ist es erforderlich, den Brennfleck zwischen den Aufnahmen um einen definierten Betrag zu verschieben. Hierzu eignet sich der Schrittmotor besonders. Während der Verschiebung muß dabei die Hochspannung an der Röntgenröhre abgeschaltet werden. Die Röntgenröhre kann auch für Röntgenstereountersuchungen benutzt werden.

Grundsätzlich kann die erfindungsgemäße Röntgenröhre aber auch mit stillstehender Katode betrieben werden, wobei gegebenenfalls die Röntgenröhre selbst auf einer Kreis- oder Ellipsenbahn bewegt werden kann. Schließlich ist es noch möglich, die Röntgenröhre längs einer Geraden oder auf einer Kreisbzw, einer Ellipsenbahn zu bewegen und dabei gleichzeitig die Katode in Drehung zu versetzen.

Bei der in der Zeichnung dargestellten Röntgenröhre erfolgt der Antrieb der Katode mittels eines außerhalb der Röntgenröhre angebrachten Schrittmotors. Dadurch ergeben sich Dichtungsprobleme für die Durchführung der Drehachse aus der Röntgenröhre heraus, und außerdem ist eine Vakuumpumpe erforderlich. Dieser Aufwand läßt sich - wie bei den herkömmlichen Drehanoden-Röntgenröhren auch - dadurch vermeiden, daß innerhalb des Röhrenkolbens ein Rotor vorgesehen ist (der allerdings mit der Katode verbunden ist) und daß außerhalb der Röntgenröhre auf dem Röhrenkolben ein Stator angebracht ist, der den Rotor in Drehung versetzt.

PATENTANSPRÜCHE:

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Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1.) Röntgenröhre mit Relativbewegung zwischen Anode und Katode, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Antriebseinrichtung (13, 14) die Katode (2, 2a) vorzugsweise auf einem Kreisbogen bewegt wird.

2. Röntgenröhre nach Anspruch 1 mit auf einem Kreis um eine Drehachse bewegter Katode, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Drehachse (2a) eine Blende (5) zur Ausblendung der auf der Anode (18, 22) erzeugten Strahlung vorgesehen ist.

3. Röntgenröhre nach Anspruch 1 zur Erzeugung einer Anzahl von Aufnahmen aus verschiedenen Perspektiven, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung durch einen außerhalb des Kolbens (1) der Röntgenröhre angeordneten Schrittmotor (14) gebildet wird, der auf die durch den Röhrenkolben (1) hindurchgeführte Drehachse (2a) einwirkt.

4. Röntgenröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet _v daß der elektrische Anschluß des Katodenheizfadens (10) über Schleifringe (12) erfolgt.

5. Röntgenröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (18, 22) die Form eines Ringes hat, auf dessen Innenmantel (22) der Elektronenstrahl auftrifft.

6. Röntgenröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse der Katode ein Hohlzylinder ist und daß eine optische Ausrichtvorrichtung (15), vorzugsweise ein Laser, vorgesehen ist, die den Hohlzylinder durchstrahlt.

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