DE2647220A1

DE2647220A1 - Roentgenroehren-anordnung

Info

Publication number: DE2647220A1
Application number: DE19762647220
Authority: DE
Inventors: Leonard George Oddell; Robert Paul Randall; John Wardley; Reginald Sidney Webley; Rodney William Young
Original assignee: EMI Ltd
Current assignee: EMI Ltd
Priority date: 1975-10-18
Filing date: 1976-10-16
Publication date: 1977-04-28
Also published as: FR2328280A1; JPS5250186A; NL7611391A

Description

EIKENBERG & BRÜMMERSTEDT

PATENTANWÄLTE IN HANNOVER

EMI Limited 100/482

Röntgenröhren-Anordnung

Die Erfindung betrifft eine insbesondere, aber nicht ausschließlich für tomographische Geräte bestimmte Röntgenröhren-Anordnung mit einer Quelle für mindestens einen Elektronenstrahl, der auf eine Auftreffelektrode auftrifft, welche daraufhin Röntgenstrahlung emittiert. Die Elektronenstrahlquelle kann dabei eine Kathode sein, und die Auftreffelektrode ist im allgemeinen eine Anode.

Tomographische Geräte arbeiten normalerweise mit Röntgenstrahlung oder einer entsprechenden durchdringenden Strahlung und dienen der Untersuchung insbesondere des menschlichen Körpers. Sie sind so beschaffen, daß sie eine Darstellung der Verteilung einer in bezug auf die benutzte Strahlung charakteristischen Körpereigenschaft, z.B. der Absorptions-

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werte, im Bereich einer Querschnittsfläche des untersuchten Körpers liefern. Dabei wird, wie beispielsweise in der DT-OS 1 941 433 beschrieben ist, die Strahlung in Form stiftartiger Strahlenbündel entlang vieler in einer Ebene liegender Strahlenwege, die sich z.T. innerhalb des untersuchten Körpers schneiden, durch die betreffende Querschnittsfläche des untersuchten Körpers hindurchgeschickt, und von jedem Strahlenweg wird die Energie der aus dem Körper austretenden Strahlung ermittelt. Aus den so erhaltenen Werten läßt sich für jeden Strahlenweg das Linienintegral der Absorption, die die Strahlung auf jedem Strahlenweg beim Durchqueren des Körpers erfährt, ermitteln. Die Linienintegral-Absorptionswerte, auch als "Eckwerte" bezeichnet, werden dann in einem Computer weiterverarbeitet, welcher den Absorptionskoeffizienten in bezug auf die benutzte Strahlung für die einzelnen Punkte oder Gebiete der untersuchten Querschnittsfläche, also die Verteilung der Absorptionskoeffizienten über die Querschnittsfläche, liefert.

Derartige tomographische Geräte sind speziell zur Ermittlung von Daten zur medizinischen Diagnose außerordentlich wertvoll. Sie setzen jedoch voraus, daß sich die gerade untersuchte Querschnittsfläche während eines Untersuchungsganges, d.h. während der Durchdringung der Querschnittsfläche entlang der verschiedenen Strahlenwege, nicht ändert, weil sich sonst Fehler in den Eckwerten und damit Ungenauigkeiten in der Darstellung der Verteilung der Körpereigenschaft ergeben. Für gewisse Körpergebiete, wie beispielsweise der notwendigerweise Atembewegungen ausführenden Brust, lassen sich aber Veränderungen der Querschnittsfläche nur für relativ geringe Zeitspannen unterdrücken. Insbesondere für diese Körpergebiete ist es somit sehr wichtig, einen Untersuchungsgang so schnell wie

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möglich durchzuführen.

Mit der Erfindung soll eine Röntgenröhren-Anordnung geschaffen werden, die es bei Verwendung in einem computerisierten tomographischen Gerät ermöglicht, die Eckwerte sehr rasch zu ermitteln, um Fehler infolge einer Veränderung der gerade untersuchten Querschnittsfläche ganz oder zumindest sehr weitgehend zu eliminieren.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Röntgenröhren-Anordnung vor, die sich dadurch kennzeichnet, daß die Auftreffelektrode gekrümmt ausgebildet ist und sich über einen endlichen Winkelbereich um ihre Krümmungsachse herum erstreckt, daß der Elektronenstrahl auf einen begrenzten Flächenbereich der Auftreffelektrode gerichtet ist, von dem aus die Röntgenstrahlung in der generellen Richtung zur Krümmungsachse der Auftreffelektrode emittiert wird, und daß Einrichtungen zum Verändern der Position der Quelle für den Elektronenstrahl längs der Auftreffelektrode vorgesehen sind, um die Röntgenstrahlen aufeinanderfolgend von unterschiedlichen Flächengebieten längs der Auftreffelektrode aus zu emittieren.

Bei den bekannten tomographischen Geräten der eingangs geschilderten Art werden die unterschiedlichen Strahlenwege dadurch erzeugt, daß die Röntgenröhre als solche in die für die Strahlenwege jeweils erforderliche Position gebracht wird. Dabei müssen relativ große Massen bewegt werden, was zwangsläufig einen gewissen minimalen Zeitaufwand erfordert. Bei der erfindungsgemäßen Röntgenröhren-Anordnung hingegen braucht nur noch die Position der Quelle für den Elektronenstrahl verändert zu werden, was sich sehr viel schneller durchführen läßt.

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Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden nachfolgend einzelne Ausführungsbeispxele einer erfxndungsgemäßen Röntgenröhren-Anordnung an Hand der Zeichnungen beschrieben. Dabei stellen dar:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der

erfi-ndungsgemäßen Röhren-Anordnung in Draufsicht,

Fig. 2 ein Schnitt in der Ebene H-II der

Fig. 1,

Fig. 3 eine andere Ausführungsform der er

fxndungsgemäßen Röhren-Anordnung im Querschnitt,

Fig. 4 schematisch in Seitenansicht ein

computerisiertes tomographisches Gerät, welches die Röhren-Anordnung gemäß Fig. 3 enthält,

Fig. 5-10 verschiedene weitere Ausführungsformen

der erfxndungsgemäßen Röhren-Anordnung im Querschnitt entsprechend der Fig. 2, und

Fig 11 ein Blockdiagramm einer Steuerschal

tung für die Röhren-Anordnung gemäß Fig. 10.

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Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Ausführungsform der Röntgenröhre 1 besitzt eine längliche, um eine Achse 3 herum gekrümmt verlaufende Anode 2. Die von der Anode 2 emittierte Röntgenstrahlung tritt in der generellen Richtung zur Achse 3 aus, und zwar in einer Ebene, die durch einen kegelstumpfförmigen Kollimatorring 4 definiert ist. Dieser Kollimatorring 4 ist an einem zylindrischen Ringteil 5 befestigt, das seinerseits einen Bestandteil der Außenhülle der Röhre 1 bildet und auf seiner inneren Oberfläche mit einer Bleischicht 6 überzogen ist, um diejenige Strahlung, die von der Anode aus in anderen Richtungen als der durch den Kollimator 4 definierten Richtung emittiert wird, zu absorbieren. Die Außenhülle der Röhre 1 besteht dabei aus insgesamt drei hermetisch miteinander verschweißten oder sonstwie verbundenen Teilen, nämlich neben dem Ringteil 5 noch aus einem ringförmigen Wannenteil 7 und einem ebenfalls ringförmigen Scheibenteil 8. Somit enthält die Außenhülle der Röhre 1 insgesamt drei Verbindungsstellen, nämlich eine Verbindungsstelle 9 zwischen dem Ringteil 5 und dem Wannenteil 7, eine Verbindungsstelle 10 zwischen dem Ringteil 5 und dem Scheibenteil 8, sowie eine Verbindungsstelle 11 zwischen dem Wannenteil 7 und dem Scheibenteil 8. Die Anode 2 ist im wesentlichen als ein ringförmiger Kupfer-Block 12 ausgebildet, der an dem Scheibenteil 8 befestigt ist und der in seinem die Röntgenstrahlen emittierenden Bereich einen Wolfram-Einsatz aufweist.

Innerhalb der Röhre 1, und zwar innerhalb ihres durch den Wannenteil 7 begrenzten Bereichs, befinden sich zwei Führungsschienen für einen Laufwagen 17. Die eine dieser Führungsschienen ist gebildet durch einen Vorsprung 13 auf der Innenseite des Wannenteils 7, während die andere Führungsschiene eine

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im Wannenteil angeordnete ringförmige Schiene 14 ist, die noch durch Ständer 15 unterstützt sein kann, welche sich am Boden des Wannenteils abstützen. Der Laufwagen 17 trägt eine z.B. aus gewalztem Wolfram bestehende Kathode 16 und ist mit drei Rädern ausgerüstet (von denen in Fig. 2 zwei Räder 18 und 19 erkennbar sind), mit denen er auf den Führungsschienen 13 und 14 längsbeweglich ist. Im Bedarfsfall können die Räder des Laufwagens dabei elastisch in den Kontakt mit den Führungsschienen 13 und 14 gedrückt sein. Unterhalb des Laufwagens 17 ist an diesem ein Pick-üp-Rotor 20 befestigt, der mit einer außerhalb der Röhre 1 angeordneten Stator-Wicklung 21 so zusammenwirkt, daß der Laufwagen 17 durch elektromagnetisch Induktion in Bewegung gesetzt werden kann.

Es ist zweckmäßig, die Räder 18 und 19 des Laufwagens 17 zur Stromzufuhr für die Kathode 16 heranzuziehen, um die Kathode 16 mit dem notwendigen Heizstrom zu versorgen und sie auf dem erforderlichen Potential relativ zur Anode 2 zu halten. Damit dienen die Führungsschienen 13 und 14 zugleich als Stromschienen, wobei, falls das Wannenteil 7 der Hülle 1 aus einem isolierenden Material besteht, der Vorsprung 13 mit einem leitenden Belag, z.B. aus Kupfer, beschichtet sein muß. In Fig. 2 ist ein Stromanschluß 22 zu erkennen, der an der Stelle 23 hermetisch abgedichtet durch die Außenhülle der Röhre 1 hindurchgeführt ist und der Stromzufuhr zur Führungsschiene 14 dient. Ein entsprechender Stromanschluß kann für den leitenden Belag auf dem Vorsprung 13 vorgesehen sein. Von den Rädern 18 und 19 aus ist die elektrische Verbindung zur Kathode 16 durch leitende Kanäle 14 und 25 im Laufwagen 17 hergestellt, die in Fig. 2 gestrichelt angedeutet sind. Abgesehen von diesen Kanälen 24 und 25 besteht der Laufwagen 17 aus einem elektrisch isolierenden Material, z.B. aus glasierter Keramik.

Auf dem Laufwagen 17 sind zwei sich nach oben erstreckende Säulen 26 befestigt, die je einen Kollimator-Flügel 27 tra-

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gen. In der Fig. 2 ist nur eine dieser Säulen mit dem zugeordneten Kollimator-Flügel erkennbar, und diese Teile verdecken die zweite Säule mit dem zweiten Kollimator-Flügel. Die beiden Kollimator-Flügel liegen mit ihren zur Anode 2 hinweisenden Kanten 28 verhältnismäßig nahe beieinander, und sie divergieren in Richtung auf das Ringteil 5 so, daß sie einen Strahlungsfächer von z.B. 15° in der durch den Kollimatorring 4 definierten Ebene abgrenzen. Vorzugsweise ist der Abstand zwischen der Kathode 16 und der Anode 2 wesentlich kleiner als der Abstand zwischen den Flügel-Kanten 28 und der Anode 2, so daß die elektrischen Felder, die den Elektronenstrahl 29 zur Anode 2 lenken, durch die Anwesenheit der Flügel 27 oder der Säulen 26 nicht gestört werden.

Wenn durch ein entsprechendes elektrisches Feld zwischen Anode und Kathode der aus der Kathode 16 austretende Elektronenstrahl 29 mit beträchtlicher Intensität (z.B. r^ ^ A/cm²) auf ein bestimmtes, der Kathode gerade gegenüberliegendes Gebiet der Anode 2 gerichtet wird, wird von diesem Gebiet der Anode 2 eine Röntgenstrahlung emittiert. Diese Strahlung tritt durch die Kollimator-Flügel 27 und den Kollimatorring 4 hindurch und gelangt dann zu einer Detektor-Reihe 31, die mit Hilfe einer Halterung oben auf dem Scheibenteil 8 der Außenhülle der Röhre 1 befestigt ist. Diese Detektor-Reihe 31 besteht aus einer Anzahl von einzelnen Detektoren, z.B. Szintillator-Kristallen, die optisch entweder mit einer Fotoverviolfacher-Röhre oder einer Foto-Diode gekoppelt sind. In dem Strahlungsweg zur Detektor-Reihe ist normalerweise noch eine (nicht dargestellte) statische Bank von Kollimatoren vorgesehen, um in bekannter Weise die Empfindlichkeit der Detektor-Kristalle gegenüber solcher Strahlung zu vermindern, die von dem zu untersuchenden Körper gestreut wird, d.h. nicht diesen Körper längs einem im wesentlichen linearen Strahlenweg durchlaufen hat.

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Im Betrieb der soweit beschriebenen Röhre 1 wird, nachdem das erforderliche Potential zwischen der Anode 2 und der Kathode 16 eingestellt ist, der Laufwagen 17 in eine schnelle Bewegung längs den Führungsschienen 13 und 14 gesetzt, z.B. auf eine Umdrehungsgeschwindigkeit von etwa 600 Upm gebracht. Dadurch bewegt sich die Quelle für den Elektronenstrahl 29 in dem Wannenteil 7 unter der Anode 2 entlang und verursacht eine Emission von Röntgenstrahlung in einem sich entsprechend der Bewegung des Laufwagens 17 ständig verschiebenden Gebiet der Anode. Die durch die Kollimator-Flügel 27 und den Kollimatorring 4 bewirkte KoI-limation ist dabei so, daß sich ein fächerförmiges Strahlenbündel ergibt, das um den zu untersuchenden Körper herumläuft und auch jeweils entsprechende Segmente der Detektor-Reihe 31 auftrifft.

Um zu verhindern, daß sich durch die schnelle Rotation des Laufwagens 17 und der von ihm getragenen Teile unbalancierte Fliehkräfte ergeben, kann noch ein zweiter, nicht mehr dargestellter Laufwagen vorgesehen sein, der diametral gegenüber dem Laufwagen 17 auf den Führungsschienen 13 und 14 läuft und dessen Gewicht so bemessen ist, daß er die gleichen Kräfte auf die Röhre 1 und insbesondere deren Außenhülle ausübt wie der Laufwagen 17.

Bemerkt sei weiterhin noch, daß insbesondere dann, wenn die Außenhülle der Röhre 1 aus einem leitfähigen Material besteht, natürlich ausreichende Isolationsgebiete bzw. isolierende Halterungen für alle stromführenden Teile und für die Anode 2 vorgesehen sein müssen, um die Stromzufuhr zur Kathode und das ausreichende Potential zwischen Kathode und Anode zu" gewährleisten.

Die Fig. 3 und 4 geben eine modifizierte Ausführungsform einer Röntgenröhre 32 wieder, die im dargestellten Beispiel ei-

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nen Durchmesser von etwa 2 m haben kann. Die Außenhülle dieser Röhre setzt sich aus vier Sektionen zusammen, nämlich einer inneren zylindrischen Wandung 33, einer äußeren zylindrischen Wandung 34 sowie zwei einander im wesentlichen gleichen Endringen 35 und 36. Diese vier Sektionen, die aus Metall (z.B. rostfreiem Stahl) oder aus innen mit Kupfer platiertem Fiberglas (um eine Gas-Perfusion zu verhindern) bestehen können, sind entlang ihrer abgeflanschten Kanten hermetisch dicht so miteinander verbunden, daß die Außenhülle die Form eines Hohlringes besitzt. In der inneren Wandung 33 ist ein für Röntgenstrahlung durchlässiger Bereich 37 vorgesehen, im übrigen ist diese Wandung auf ihrer inneren Oberfläche mit Blei beschichtet. Weiterhin ist in der Außenhülle ein Vakuum-Anschluß 38 angebracht, der zu einer in Fig. 3 nicht weiter gezeigten Pumpe führt. Nach Wahl kann die Außenhülle auf das erforderliche Vakuum gebracht und dann abgesperrt oder aber auch kontinuierlich abgepumpt werden. Letzteres ist im dargestellten Beispiel der Fall.

Innerhalb der Röhre 32 befinden sich eine ringförmige Anode 39, die von der äußeren Wandung 34 getragen wird, und eine Kathode 40. Um das erforderliche hohe Potential zwischen der Anode 39 und der Kathode 40 aufrechtzuerhalten, kann die Wandung 34 aus einem hochvakuumdichten Isoliermaterial bestehen oder auch mit einer inneren isolierenden Beschichtung versehen sein. Die Kathode 40 ist auf einem als Ring ausgebildeten Laufwagen 41 angebracht, der sich im Inneren der Röhre 32 gegen die äußere Wandung 34 abstützt und der im Betrieb ständig um die Mittelachse 42 der Röhre 32 rotiert. Als Support für den Laufwagen 41 dienen mindestens drei in gleichen Winkelabständen entlang dessen Umfang angeordnete Laufräder, und zwei solcher Räder 43 und 44 sind (unter den Annahme, daß insgesamt vier Räder vorhanden sind) in Fig. 3 erkennbar. Diese Laufräder sind drehbar in Lagerteilen 45 gelagert, die sich am Laufwagen 41 befin-

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den, und sie laufen entlang der Innenseite der äußeren Wandung in ringförmigen Rillen 46 und 47, die z.B. durch Flansche aus Polytetrafluoräthylen gebildet sind.

Zum Antrieb des Laufwagens 41 innerhalb der Röhre 32 dienen elektromagnetisch-induktive Mittel, wie sie in Gestalt der zusammenwirkenden Antriebselemente 48 und 49 dargestellt sind. Zur Stromversorgung des Elements 48, welches auf das Element einwirkt und dadurch den Laufwagen antreibt, ist ein Stromanschluß 50 hermetisch dicht durch die Außenhülle in das Innere der Röhre eingeführt. Weitere Stromanschlüsse 51 gehen zu elektrisch leitenden Flächen, die innerhalb der Rillen 46 und 47 angebracht sind und die über das Laufrad 43 in der schon anhand von Fig. 2 erläuterten Weise die Stromversorgung der Kathode 40 dienen. Außerdem ist noch ein Stromanschluß 52 an die Anode 39 geführt.

Diametral gegenüber der Kathode 40 trägt der Laufwagen 41 noch eine Bank von Röntgen-Detektoren 53, die durch eine Befestigung in der Höhe der Anode 39 gehalten sind. Jeder der Detektoren kann den schon anhand von Fig. 2 beschriebenen Aufbau haben und ist zwischen Kollimatoren 54, 55 usw. angeordnet. Um die auf der Kathoden-Seite aus der Röhre austretende, den zu untersuchenden Körper durchdringende und dann auf der Detektor-Seite wieder in die Röhre eintretende Strahlung zu einem flachen Schwaden zu begrenzen, ist ein weiterer Kollimator 56, in Form zweier flacher Ringe, dem durchlässigen Bereich 37 in der inneren Wandung 33 zugeordnet. Im übrigen befinden sich auf dem Laufwagen 41 im Bereich der Kathode 40 auch noch Kollimator-Flügel nach Art der in Fig. 2 beschriebenen Flügel 27, die von einer aufragenden Säule getragen sind. Diese Kollimator-Flügel und ihre Säule sind jedoch in Fig. 3 nicht mit eingezeichnet.

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Bei dem in Fig. 3 dargestellten Beispiel ist nur eine einzige Strahlenquelle und auch nur eine einzige zugehörige Detektor-Bank vorgesehen. Bei Bedarf können jedoch auch mehrere Strahlenquellen (Kathoden) und entsprechend mehrere Detektor-Bänke in regelmäßigen Winkel-Intervallen auf dem Laufwagen 41 angebracht sein.

Die Röhre 32 wird folgendermaßen betrieben: Die Kathode wird aufgeheizt, wobei sie Elektronen emittiert, die einen von der Elektrodenform und der Potentialdifferenz zwischen der Anode und der Kathode bestimmten Elektronenstrahl bilden. Beim Auftreffen dieses Elektronenstrahls auf die Anode wird ein durch den durchlässigen Bereich 37 hindurchtretender, auf die Detektoren 53 gerichteter Röntgenstrahl erzeugt, der in eine Ebene 57, die sich innerhalb des durch die Anode 39 gebildeten Ringes erstreckt, kollimiert wird. Sobald der Laufwagen in Drehung versetzt wird, bewegt sich die Elektronenstrahlquelle und damit die Auftreffstelle auf der Anode entlang dem Anodenring, wodurch die Hauptrichtung der Röntgenstrahlung um die Achse 42 rotiert. Die Detektoren 53 bleiben dabei jeweils in einer der Kathode 40 gegenüberliegenden Lage, in der sie die von der Anode ausgehende Strahlung empfangen.

Es liegt auf der Hand, daß viele andere Kathode-Anode-Anordnungen möglich sind, wie z.B. eine stationäre, kreisringförmige Sekundär- bzw. Stoßkathode mit einer darunter rotierenden Primärkathode. In einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein kompletter Röntgenstrahlenerzeuger (d.h. eine Kathode und eine kleine Anode) innerhalb der evakuierten Hülle auf dem Laufwagen angebracht und durch die leitenden Bereiche der Rillen 46 und 47 in der bereits für die Kathode beschriebenen Weise mit Energie versorgt. Bei einer solchen Anordnung ist die

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Hülle nach wie vor evakuiert, obwohl im Bedarfsfall der auf dem Laufwagen aufgesetzte Röntgenstrahlerzeuger auch in ein in sich geschlossenes, evakuiertes Schiffchen eingesetzt sein kann. Allerdings führt eine evakuierte Hülle zu einer verminderten Lichtbogenbildung an sich bewegenden Kontaktstellen.

Die Anode 39 kann erforderlichenfalls, z.B. mit Hilfe eines Kühlmittelkreislaufs, gekühlt werden. Der durchlässige Bereich 37 kann aus Kupfer in einer Stärke bestehen, die so gewählt ist, daß sie als Filter wirkt.

Die Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung einschließlich einer gemäß Fig. 3 beschriebenen Röhre 32 zur Untersuchung eines Körpers 58. Die Achse 42 in der Fig. 3 ist ebenfalls in Fig. 4 gezeigt. Der Deutlichkeit halber ist in Fig. 3 mit dem Bezugszeichen 58 in vereinfachter Darstellung ein Körperteil bezeichnet, der sich in der richtigen Untersuchungslage befindet. Der Körper 58 kann ein menschlicher Körper oder irgendein Gegenstand sein, wie z.B. ein Gußteil, das untersucht werden soll. Die Röntgenröhre 32 ist so innerhalb der Vorrichtung angeordnet, daß die Achse 42 horizontal liegt. Bei dem in Fig. 4 dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Röhre die Form eines hohlen Toruses auf, der die Achse 42 umgibt und in der der die Kathode 40 und die Detektorbank 53 tragende Laufwagen 41 rotieren kann. Dabei wird die Strahlung über die Achse 42 hinaus in verschiedene Richtungen innerhalb der Ebene 57 ausgesandt und dieselbe Strahlung, nachdem sie durch einen planaren Abschnitt des Körpers 58 hindurchgetreten ist, wieder aufgefangen.

Die Vorrichtung in Fig. 4 besteht u.a. aus einem Rahmen 60, an dem sowohl die Röntgenröhre 32 als auch ein Tisch 61 befestigt ist, der mit Hilfe eines Verstellschrauben-Mechanismus

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62 bekannter Art gekippt werden kann. Außerdem kann der Tisch 61 noch in Längsrichtung des Körpers 58 des Patienten verfahren werden, so daß der gewünschte Teil des Patienten-Körperbaus in die von der Röntgenröhre 32 erzeugte Röntgenstrahlebene gebracht werden kann. Die Längsbewegung wird mit Hilfe eines zweiten Verstellschrauben-Mechanismus 63 bewerkstelligt; der Tisch 61 ist dazu relativ zu dem Rahmen 60 verschieblich gelagert. Der Patient liegt auf einer Auflage 64, die lösbar an dem Tisch 61 befestigt ist; mit Hilfe z.B. eines Riemens 65 ist seinerseits der Patient auf die Auflage 64 geschnallt. Zwischen dem Körper 58 und der Auflage 64, zumindest in dem Bereich, in dem durchleuchtet werden soll, ist ein Futtermaterial 66 geschoben, das die gleiche Absorptionscharakteristik wie der Körper 58 des Patienten aufweist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird eine permanent evakuierte Röntgenröhre 32 benutzt, die mit Hilfe des Vakuum-Anschlusses 38 an ein Vakuum-Pumpsystem angeschlossen ist, von dem ein Teil 6 7 gezeigt ist. Pumpsysteme zur Evakuierung einer Röhrenhülle von ungefähr 2 m Durchmesser und einer Querschnittsfläche von ungefähr 0,2 χ 0,2 m sind hinreichend bekannt.

Die beschriebene Anordnung stellt eine Röntgenunter.-suchungs-Vorrichtung dar, die einfacher ist als die bekannten Vorrichtungen, bei denen sich u.a. eine getrennte Röntgenstrahlröhre in einer kombinierten Reziprok- und Rotationsbewegung auf einem Rahmen bewegt. Es gibt außerhalb der Röntgenröhre 32 keinerlei bewegte Teile, sondern nur innerhalb der Röhre, deren Bewegung mit Hilfe gegenseitiger Induktion zwischen den zusammenwirkenden Antriebselementen 48 und 49 (Fig. 3) elektrisch geregelt wird. Deshalb können alle Hochleistungs-Stromanschlüsse 50, 51 und 52 an der Röntgenröhre 32 unverrückbar an dem Rahmen und nahe dessen Unterseite wie dargestellt befestigt sein. Die beweglichen

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Teile der Röhre rotieren in einem Vakuum,wodurch sie ohne übermäßigen Luftwiderstand schnell bewegt werden können, was besonders dafür vorteilhaft ist, daß eine Röntgenuntersuchung schnell genug gemacht werden muß, um einen sich bewegenden Teil des Körpers "einzufrieren" (die Untersuchung ist so schnell abgeschlossen, daß die Bewegung eines Organs, z.B. der Lunge, keine Veränderung des Untersuchungsergebnisses bewirkt).

Die dauernde Verbindung der Detektoren mit der Strahlungsquelle verbessert die Genauigkeit der Strahlungsmessung. Natürlich müssen die Strahlungsergebnisse von den sich bewegenden Detektoren abgenommen werden, dies kann jedoch mit Hilfe einer von vielen bekannten Techniken ausgeführt werden, einschließlich optisch-elektronischer Umsetzer und kapazitiver oder anderer elektrischer kontaktloser Systeme. Dadurch, daß die Röntgenröhre fortlaufend leergepumpt werden kann, kann sie auch leicht demontierbar gestaltet werden, was das Auswechseln der Kathode oder anderer Teile gestattet. Außerdem besteht keine Notwendigkeit, Teile in hohem Maße gasfrei zu machen, was für versiegelte Röhren gilt.

In einer Konstruktion mit einer fortlaufend im Betrieb befindlichen Pumpe können Kunststoffe mit einem geringen Dampfanteil benutzt werden, während sich die Maßnahmen zur Kühlung wegen der relativ großen Anode in Grenzen halten.

Bisher ist zwar nur eine torusförmige Röntgenröhre beschrieben worden, es gehört aber ebenso zum Bereich der Erfindung, daß im Bedarfsfall eine torusabschnittförmige Röhre mit begrenzter Bewegung einer gekrümmten Plattform verwendet wird. Außerdem können mehr als eine Kathode oder ein Elektronenstrahl vorgesehen sein, womit eine Untersuchung in mehreren Ebenen gleichzeitig mit entsprechend angeordneten Detektoren

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möglich ist.

In Fig. 5 ist in derselben Querschnittsansicht wie in Fig. 2 ein weiteres Beispiel einer Röntgenröhre gezeigt, die der gemäß Fig. 2 ähnlich ist, jedoch statt der Kupferblock-Anode 2 bzw. 12 (Fig. 2) eine Durchtritts-Anode 68 aufweist. In Fig. 5 sind alle Bestandteile, die aus Fig. 2 bekannt sind, mit den jeweils selben Bezugszeichen versehen, selbst wenn einige Bestandteile eine geringfügig abgeänderte Form aufweisen und/oder wegen des abweichenden Anodensystems an unterschiedlichen Stellen angeordnet sind.

Die Durchtritts-Anode 68 umfaßt einen dünnen, von einem Stützring 69 getragenen und innerhalb dieses Ringes angeordneten dünnen Ring. Der Stützring 69 selber wird von einer Konsole 70 gehalten, die wiederum an der Außenhülle 7 der Röhre angebracht ist. Der die Kathode 16 tragende Laufwagen 17 bewegt sich auf den Führungsschienen 13 und 14, die mit einem vertikalen Abstand voneinander an dem Wannenteil 7 angebracht sind. Es sei darauf hingewiesen, daß der Pick-up-Rotor 20 der aus den Bestandteilen 20 und 21 (Stator-Wicklung) bestehenden Antriebseinheit in den Laufwagen 17 integriert ist.

Ebenfalls in Fig. 5 ist eine Verlängerung des Wannenteils 7 dargestellt, das an der Stelle 71 mit Hilfe einer Verschlußkappe 72 gasdicht verschlossen ist, durch die die elektrischen Stromanschlüsse 22 in bekannter Weise gasdicht hindurchgehen. Es sei darauf hingewiesen, daß die Verlängerung und die Verschlußkappe nicht um die ganze Röntgenröhre 1 herumreichen, sondern nur in einer bestimmten Winkellage vorhanden sind.

In Fig. 6 ist in der gleichen Schnittansicht wie in Fig. und unter Verwendung derselben Bezugszeichen für entsprechende

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Bauteile ein weiteres Beispiel der Erfindung gezeigt. In diesem Fall ist eine feststehende, kreisringförmige^lektronen-emittierende Sekundär-Kathode 73 unterhalb der Anode 2, bzw. des Kupferblockes 12 angeordnet, die eine dünne Stärke aufweist und mit Hilfe eines Stützringes 74 gehalten ist, der auf an der Außenhülle 7 der Röhre angebrachten Stäben 75 ruht. Unterhalb der Sekundär-Kathode 73 befindet sich eine Primär-Kathode 76, die in einem kreisringförmigen Lager 77 drehbar gelagert ist und deren Antrieb mit Hilfe der induktiv zusammenwirkenden Elemente 20 und 21 in der beschriebenen Weise erfolgt. Die Primär-Kathode 76 erzeugt einen primären Elektronenstrahl, der gegen die Sekundär-Kathode 73 gerichtet ist und wegen der Rotationsbewegung der Primär-Kathode 76 an der Sekundär-Kathode 73 entlang zum Umlauf gebracht wird.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß wiederum eine gegenüber der Fig. 2 unterschiedlicher Anordnung von Säulen 26 und Kollimator-Flügeln 27 vorgesehen sind.

Die Kathode 73 wird unter einem kräftigen, positiven Potential (z.B. 3 kV) gegenüber der Primär-Kathode 76 gehalten, die die Form eines Kreises bzw.- eines radialen Streifens aufweist. Der aus ihr austretende Elektronenstrahl trifft auf die dünne Kathode 73 und erzeugt dabei einen genügend großen Temperaturanstieg, der zu einer reichlichen Emission von Elektronen als Elektronenstrahl 2 9 führt, dessen Querschnittsform dem der von der Kathode 76 ausgehenden Strahl im wesentlichen gleich ist.

In Fig. 7 ist in derselben Schnittansicht wie in Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Röhrenkonstruktxon gemäß der Erfindung gezeigt. Wiederum sind gegenüber der Fig. 2 gleiche Bestandteile mit denselben Bezugsziffern versehen. In Fig. 7 ist

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zu erkennen, daß kein Kathoden-Laufwagen vorhanden ist. Statt dessen ist eine indirekt beheizte Kreisring-Kathode 78 unterhalb der Anode 2 bzw. des Kupferblockes 12 feststehend angeordnet. Sie wird mit Hilfe einer Heizwendel 79 beheizt, die ebenfalls um die ganze Röhre herum in geringem Abstand zu der Kreisring-Kathode 78 angeordnet ist. Die für die Heizwendel 79 bestimmten elektrischen Anschlüsse 80 laufen durch entsprechende Stäbe 81 und 82 hindurch, die aus elektrisch nicht leitenden Material bestehen. Die beiden Stäbe 81 und 82 stehen aufrecht auf der Verschlußkappe 72 und tragen darüber hinaus die Heizwendel 79. Die Heizwendel 79 ist natürlich auch noch an einer Reihe weiterer Stellen um die Röhre herum gestützt und kann elastisch aufgehängt sein, so daß sie dann, wenn sie beheizt wird, nicht von der Kathode 78 weg nach unten sackt. Die Kreisring-Kathode 78 wird von einem Ring 83 aus elektrisch nicht leitfähigem Material gehalten, der an der inneren Wand der Außenhülle 7 angebracht ist.

Zwischen der Kreisring-Kathode 78 und der Anode 2, bzw. dem Kupferblock 12 ist eine kreisringförmige Blende 84 vorgesehen, die eine einzige öffnung 85 in sich trägt. Die Blende verhindert auf diese Weise, daß bis auf den Bereich in der Nachbarschaft der öffnung 85 die von der Kathode 78 erzeugten Elektronen zur Anode 2 gelangen. Die Blende 84 ist für eine Rotationsbewegung in einem Kreisringlager 86 gelagert, das seinerseits von dem Ringteil 5 gestützt wird, und kann innerhalb der Röhre mit Hilfe der zusammenwirkenden Teile 20 und 21 aufgrund elektromagnetischer Induktion darin bewegt werden. Während sich die Blende 84 dreht, bewegt sich die öffnung 85 zwischen der Kathode und der Anode im Kreis, wobei sie den Elektronenstrahl 29 entlang der Anode aufrastert. Form und Größe der öffnung 85 ist empirisch bestimmt und hängt von der gewünschten Form des Elektronenstrahles, von dem Potential zwischen Anode und Kathode, von der gewünschten Drehgeschwindigkeit der Blende und dem ggfs. an der Blende selbst

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anliegenden Potential ab.

Bei einer alternativen Anordnung, wobei eine kreisringförmige Stoß- bzw. Sekundär—Kathode nach Art der in Verbindung mit Fig. 6 beschriebenen verwendet wird, ist die Primär-Kathode, die Elektronen für das Auftreffen auf die Kreisring-Kathode emittiert, innerhalb der Röhre feststehend angeordnet und in Kreisring-Richtung mit der Stoßelektrode von gleicher Abmessung. Eine drehbare Blende mit einer Öffnung darin - ähnlich der Blende 84 in Fig. 7 - ist zwischen der Primär-Kathode und der Stoß-Kathode angeordnet. Im Betrieb werden die von der Primär-Kathode ausgehenden Elektronen von der Blende in der Weise gesteuert, daß sie zu einem Strahl gebündelt werden, der um die Stoß-Kathode herum aufgerastert wird.

Alle bisher gezeigten Ausführungsbeispiele bedürfen sich bewegender Teile innerhalb der Röhrenhülle, z.B. des Laufwagens in den Fig. 2 und 5, des Laufwagens 41 in Fig. 3, der Kathode 76 in Fig. 6 und der Blende 84 in Fig. 7. Eine noch schnellere Aufrasterung kann ohne solche bewegten Teile bewirkt werden; in den drei im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen kommen keine mechanischen Bewegungen mehr vor. Damit gelingt es, die Aufrasterung der Strahlung einmal um den ganzen Körper herum in der Größenordnung von 3 Millisekunden auszuführen.

Eine derartige Röhrenkonstruktion ohne bewegte Teile ist in Fig. 8 gezeigt, wiederum als Schnittansicht gemäß Fig. 2. Durch das Auftreffen eines primären Elektronenstrahls, der von einer Primär-Kathode 88 erzeugt wird, tritt auf einer Stoß-Kath.ode 87 ein Sekundär-Elektronenstrahl aus. Die Primär-Kathode kann dabei als einfache Elektronenschleuder mit einem relativ niedrigen Stromverbrauch ausgeführt sein. Bei der in Fig. 8 gezeigten Form besteht die Stoß-Kathode 87 aus einem flachen Ring aus Tantal-Band von einer Dicke zwischen 0,05 mm und 0,005 mm. Dieses Band wird von einem Ring 89 getragen, der seinerseits von einer an der

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Außenhülle 7 befestigten Stütze 90 gehalten wird. Bei bestimmten Anwendungsfällen der Röhre muß die Elektronen-Emission von dem Kathodenband 87 aus in sehr schneller Folge einsetzen und wieder aufhören. Bei der Verwendung von Bändern mit einer Dicke zwischen 0,05 mm und 0,005 mm gelingt das ohne weiteres, und zwar ganz besonders dann, wenn eine Direkt-Heizung eingesetzt wird, die das Kathodenband gerade unterhalb ihres Emissions-Energieniveaus hält.

Die Primär-Kathode 88 ist eine von mehreren Elektronen-Schleudern, die rings um die Röntgenröhrenhülle 1 in gleichem Abstand zueinander angeordnet sind. Die Anzahl kann zwei bis zweiunddreißig betragen, zu bevorzugen sind jedoch acht bis zwanzig solcher Elektronen-Schleudern. An der Stelle 91 befindet sich eine weitere Primär-Kathode 88. Die Anschlüsse zu diesen Primär-Kathoden und den zugehörigen Elektroden gehen durch die Verschlußkappen 72 hindurch. Jede Primär-Kathode besteht vorzugsweise aus einer indirekt beheizten Emissions-Elektrode üblicher Art.

Alle Primär-Kathoden sind parallel nebeneinander in Funktion, wobei mit Hilfe eines Modulators diejenige Primär-Kathode bestimmt wird, von der aus eine Emission von Elektronen gewünscht ist. Die primäre Emissions-Elektrode ist von einer weiteren, die emittierten Elektronen zu einem einfachen Strahl formenden Elektrode, z.B. in der bekannten Becherform,umgeben, an der ein entsprechendes Potential anliegt. Dadurch werden die Elektronen zu einem Strahl gebündelt, der auf vorbestimmte Zonen der Stoß-Kathoden-Auf treff-Fläche gegenüber der Primär-Elektrode gerichtet werden kann. Dieses Richten geschieht mit Hilfe von Ablenkmitteln, die beispielsweise in Form eines an der entsprechenden Stelle angebrachten Paares von elektrostatischen Ablenkungsplatten 88a vorhanden sind, das von elektrisch isolierten Stützen 90 gehalten wird. Natürlich können auch statt dessen elektromagnetische Ablenkungsspulen benutzt werden.

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Auf diese Weise kann der von der Primär-Kathode 88 ausgehende Elektronen-Strahl stufenweise oder kontinuierlich entlang einem Bogenstück auf der Stoß-Kathode 87 auf jede Stelle gerichtet werden; die Länge des Bogenstückes wird dabei von der Anzahl der vorhandenen Elektronen-Schleudern bestimmt. Beim Auftreffen des Primär-Elektronenstrahls auf die Stoß-Kathode 87 entsteht der Haupt-Elektronenstrahl, der infolgedessen entlang dem entsprechenden Bogenstück der Anode 2 aufgerastert wird, wobei letztere von den fortlaufenden Stellen aus, auf die der Haupt-Elektronenstrahl auftrifft, Röntgenstrahlen aussendet.

In einer bevorzugten Ausfuhrungsform der hier beschriebenen Röhre wird eine Röntgenstrahlen-Emission von 320 Anoden-Auftreff-Flächen gewünscht, die mit einem Abstand zueinander der Reihe nach um die Anode 2 bzw. den Kupferblock 12 herum angeord-' net sind. In derselben Weise sind Elektronen-Schleudern nach Art der Primär-Kathode 88 um die Röntgenröhre 1 herum angeordnet, wobei jede mit entsprechenden Ablenkmitteln versehen ist, wie z.B. den Ablenkungsplatten 88a. Zu jeder Elektronen-Schleuder, also z.B. zu der Primär-Kathode 88, gehört eine halsartige Erweiterung der Außenhülle der Röhre, obwohl diese nicht erforderlich ist, wenn eine genügend große Ablenkung des Elektronenstrahls von der innerhalb der Grundlinie der Hülle angeordneten Elektronen-Schleuder möglich ist. Die Elektronen-Emission einer jeden Elektronen-Schleuder wird entweder durch Aus- und Anschalten seiner Heizung oder durch die Anwendung einer Gitter-Elektrode geregelt, oder durch eine Kombination beider Maßnahmen. Dadurch, daß die Kathoden und deren Gitter-Elektroden von zwanzig Elektronen-Schleudern in bekannter Weise zu einer entsprechenden Matrix aus Steueranschlüssen zusammengefaßt werden, kann jede Elektronen-Schleuder einzeln in Betrieb gesetzt werden. Wenn eine elektrostatische Ablenkung verwendet wird, können alle Platten für jeweils eine Ablenkrichtung mit gemeinsamen Anschlüssen versehen werden, da die

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jeweils in Betrieb befindliche Elektronen-Schleuder bereits vorher mit Hilfe der Kathoden-Matrix bestimmt worden ist. Die Ablenkung ist so gestaltet, daß für jede Elektronen-Schleuder sech zehn Auftreff-Flächen auf der Anode 2 auswählbar sind. Ablenkungstechniken dieser Art sind hinreichend bekannt.

In einer weiteren Ausführungsform der Röhre werden die auf die Anode 2 gegebenen verschiedenen Elektronenstrahlen von eigenständigen, einzelnen Kathoden abgenommen. Nimmt man wiederum das Vorhandensein von 320 Auftreff-Flächen und zwanzig Elektronen-Schleudern an, dann gehören zu jeder Elektronen-Schleuder elektromagnetische oder elektrostatische Ablenkungs- und Modulationsmittel (Gitter), um die vorhergehend beschriebene Steuerung des Elektronenstrahls zu erreichen. Natürlich weist jede Elektronen-Schleuder eine größere Leistung als die vorherbeschriebenen Primär-Elektronen-Schleudern auf, so daß es empfehelenswert ist, eine elektromagnetische Ablenkung im Hinblick auf die "Steifigkeit" des unter vollem Anoden-Kathoden-Potential stehenden Kathodenstrahles zu verwenden.

Bei den verschiedenen, bisher beschriebenen Ausführungsformen und -beispielen kann jede Elektronenstrahlquelle so angeordnet werden, daß sie getrennt für sich innerhalb der Röntgenröhre 1 montiert ist. Auf diese Weise kann die aus der Elektronen-Schleuder und den Ablenkungsmitteln bestehende Einheit ähnlich wie bei Fernsehröhren gasdicht, aber lösbar in der Außenhülle der Röhre an der gewünschten Stelle eingebaut sein. Es können.also alle Verschleißteile der Röntgenröhre an Ort und Stelle austauschbar ausgeführt sein, womit die Betriebskosten gesenkt werden.

In Fig. 9 ist in einer ähnlichen Schnittansicht wie Fig. ein weiteres, erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel gezeigt, bei

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dem wiederum keine bewegten Teile benötigt werden. In diesem Fall weist die Kathode eine krexsringförmxge, fortschreitende Kalt-Kathoden-Anordnung auf, bei der eine kalte Kathoden-Entladung in Schritten hintereinander unterhalb der Anode 2 um diese herum unter dem Einfluß von entsprechend mit Ladung versehenen Steuer-Elektroden in einer Weise stattfindet, die der Funktionsweise einer unter dem Namen "Dekatron" bekannten Zählröhre analog ist.

Eine Bezugs- bzw. Start-Kathode 92 ist die erste auf einem Ring von Führungs- und Kathoden-Elektroden, die unterhalb der Anode 2 bzw. des Kupferblockes 12 angeordnet sind. Die nächstfolgende Kathoden-Elektrode der aneinander gereihten Elektroden ist mit dem Bezugszeichen 93 versehen; zwischen je einem Paar von Kathoden-Elektroden sind zwei Führungs-Elektroden 94 und 95 angeordnet, die aufeinanderfolgend in bekannter Weise mit Ladung versehen werden, wodurch die zwischen der einen Kathode und der Anode vorhandenen Entladung auf eine Stelle übertragen wird, die sich zwischen der Anode und der nächst benachbarten Kathode in Richtung des Uhrzeigersinns befindet. Es ist offensichtlich, daß minimal zwei Führungs-Elektroden vorhanden sein müssen, damit ein Fortschreiten in der gewünschten Richtung sichergestellt ist_f im Bedarfsfall können aber mehrere solcher Führungs-Elektroden zwischen einem Kathoden-Elektroden-Paar vorgesehen sein. Alle bezüglich ihrer Lage zu der jeweiligen Kathoden-Elektrode in gleicher Weise angeordneten Führungs-Elektroden 94 einerseits und 95 andererseits sind jeweils zueinander parallel geschaltet. Darüber hinaus sind alle Kathoden-Elektroden 93 (bis auf die Start-Kathode 92) parallel gestaltet. Zur Stromversorgung dieser Elektroden sind vier Anschlußleitungen, dargestellt als Bündel 96, durch die Verschlußkappe 72 geführt.

Vorzugsweise werden die Kathoden-Elektroden und die Führungs-Elektroden von einem Ring 97 aus elektrisch isolierendem

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Material getragen, dermit Erhebungen und/oder Vertiefungen zwischen jedem Elektrodenpaar versehen ist, wodurch der elektrische Nebenschlußweg verlängert wird. Der Ring 97 ist unlösbar mit der Wandung des Wannenteils 7 befestigt.

Im Betrieb wird zunächst eine Entladung zwischen der kalten Start-Kathode 92 und der Anode 2, bzw. dem Kupferblock 12 erzeugt, wodurch Elektronen auf .die Anode 2 auftreffen und Röntgenstrahlen erzeugen, die durch den Körper eines Patienten in der vorher beschriebenen Weise hindurchgeschickt werden. Danach werden entsprechende elektrische Steuerimpulse nacheinander an die Führungs-Elektroden 94 und 95, in dieser Reihenfolge, gegeben, was dazu führt, daß sich die Entladung auf einer Kreisbahn zu der Kathode 93 hin bewegt. Die Stelle, an der die Elektronen auf die Anode 2 auftreffen, wandert also wegen der Kreisbewegung der Entladung und dadurch ändert sich die Richtung, unter der die Röntgenstrahlen durch den Körper des Patienten hindurchgehen.

In Fig. 10 ist in der gleichen Schnittansicht wie in Fig.2 eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform gezeigt, für die keine bewegten Teile benötigt werden. In diesem Fall besteht die Kathode aus einem flachen Ring 98 aus Wolfram oder einem ähnlich geeigneten Material. Bei diesem Beispiel wird der flache Ring 98, also die Kathode, zur Emittierung von Elektronen direkt beheizt, obwohl natürlich auch im Bedarfsfall eine Anordnung mit indirekter Heizung vorgesehen sein kann.

Während des Betriebes wird zwischen der Anode 12 und der Kathode 98 ein Potential aufrechterhalten, wodurch ein ausreichender Elektronen-Strahl 29 unter dem Einfluß eines derartig beschleunigenden elektrischen Feldes abgesaugt wird, daß die Elektronen unter Erzeugung von Röntgenstrahlung auf die Anode 2 auf-

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treffen. Obwohl es bei der Bereitstellung genügender Energiezufuhr und Kühlkapazität möglich ist, die gesamte Anode 2 aufeinmal zur Aussendung von Röntgenstrahlen heranzuziehen, ist dies wegen der massiven Informationsflut, die eine gleichzeitige Informationsentnahme aus 1.000 oder noch mehr um das Objekt herum angeordneten Detektoren verlangt, nicht besonders wirtschaftlich.

Demgemäß ist der Elektronen-Strahl 29 zu jeder Zeit auf einen schmalen Bereich der Anode 2 beschränkt und um die Röhre herum aufgerastert, so daß die Röntgenstrahlung durch den Körper des Patienten hintereinander in verschiedenen Richtungen hindurchgeht. Bei einer Ausfuhrungsform der Röhre ist zwischen die Kathode 98 und die Anode 12 eine plattenförmige, mit Öffnungen versehene oder aus Drähten bestehende Steuerblende 99 eingefügt, die jeweils als Modulationselement dienen. Während des Betriebes ist die Steuerblende bis auf die Stellen, an denen der aufgerasterte Elektronenstrahl entstehen soll, mit einem elektrischen Gegenpotential aufgeladen, wodurch die Elektronen an einem Auftreffen auf die Anode gehindert werden. Die Anzahl der Modulationselemente richtet sich nach der Anzahl der Winkelrichtungen, von denen aus der Körper durchleuchtet werden soll. In einem typischen Bedarfsfall werden ungefähr 500 Modulationselemente benötigt. Das Gegenpotential beträgt üblicherweise 3 kV, und zwar negativ gegenüber der Kathode. Der Elektronen-Strahl wird einmal um die Röhre herum in ungefähr 3 Millisekunden in Rasterschritten herumgeführt, um den Einfluß eines sich gewollt oder ungewollt bewegenden Patienten möglichst zu reduzieren.

Es wäre schwierig und umständlich, zur Steuerung der einzelnen Modulationselemente individuelle Leitungen für das

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Gegenpotential durch die Röhrenhülle hindurchzuführen. Deshalb ist innerhalb der Röhre eine an die Modulationselemente angeschlossene Steuerschaltung 100 vorgesehen, und nur deren Steuerungs-Eingangsleitungen, die mit Hilfe einer Multi-Level-Kodierung zur Ansteuerung des gewünschten Modulationselementes wahlweise unter Strom gesetzt werden können, gehen durch die Außenhülle 7 hindurch. Die Anzahl der Leitungen ist kleiner als die Anzahl der Modulationselemente. Die Steuerschaltung in Fig. 10 ist mit einem Schild 101 abgedeckt, der z.B. aus Blei besteht. Der Schild 101 verhindert eine Beeinflussung der in der Steuerschaltung enthaltenen Halbleiterelemente durch Röntgenstrahlen. Die Eingangsleitungen sind mit 102 bezeichnet. Sie gelangen über die Verschlußkappe 72 in das Innere der Röhrenhülle und verlaufen darin unterhalb des Schildes 101.

In Fig. 11 ist als Block-Diagramm eine Steuerschaltung zur wahlweisen Ansteuerung der Modulationselemente 99 hintereinander gezeigt. Die Ansteuerung kann in regelmäßigen Folgen geschehen, so daß der Elektronen-Strahl 2 9 Schritt für Schritt um die Röntgenröhre mit gleichbleibender Geschwindigkeit herumwandert. Alternativ kann aber auch die Ansteuerung in einer Reihenfolge des pseudo-statistischen Zufalls erfolgen, die natürlich bekannt und vorher festgelegt ist.

Außerhalb der Röhre sind neun Schaltkreise 103 - 111 vorgesehen. Jeder Schaltkreis weist einen Eingang von 0 Volt und einen solchen von -3 kV auf und ein entsprechendes Paar von Ausgangsleitern 112-120, die zusammen die Steuerungsanschlüsse 102 der Fig. 10 bilden. Jeder Schaltkreis ist mit einem Logik-Eingang versehen, der z.B. von der entsprechenden Stufe eines neunstufigen, in bekannter Weise von einem Zeitimpuls gesteuerten Binär-Zählers 121 abgenommen wird. Die Anordnung ist dabei so

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ausgelegt, daß der linke Ausgang der beiden Ausgangsleiter O Volt und der rechte -3 kV führt, wenn der jeweilige Schaltkreis an seinem Logik-Eingang mit einer binären "1" beaufschlagt wird. Wenn andererseits in den logischen Eingang eine binäre "0" eingegeben wird, reagiert der Schaltkreis in der Weise, daß auf den linken Ausgangsleiter -3 kV und auf den rechten 0 Volt gegeben werden. Auf diese Weise wird in Abhängigkeit von einer bestimmten Binärzahl, die von dem Zähler 121 ausgeht, eine bestimmte Konfiguration von Potentialen an den neun Ausgangsleiter-Paaren erzeugt.

Die Ausgangsleiter 112 - 120 sind, wie schon erwähnt, die Steuerungsanschlüsse 102, die dicht durch die Verschlußklappe 72 der Röhre 1 hindurchgeführt sind und sich unterhalb des Bleischildes 101 um die gesamte Röhre herum erstrecken. Jedes Element des Modulationsnetzes ist an die-Anschlüsse 102 so angeschlossen, daß immer nur eine innerhalb der Anschlüsse in der beschriebenen Weise erzeugte Konfiguration von Potentialen das Gegenpotential von -3 kV beseitigt, das normalerweise daran anliegt. Jedes Element ist daher lediglich an einen Ausgangsleiter der neun Leiterpaare angeschlossen, und zwar mit Hilfe von Halbleiter-Dioden. Dadurch ist nur dann jedes Element von dem Gegenpotential von -3 kV befreit, wenn alle neun Leiter, an denen es angeschlossen ist, 0 Volt aufweisen.

In dem dargestellten Beispiel sei angenommen, daß der Binärzähler 121 jeweils die binären Zahlen "1", "1", "0", "0", "0", ¹¹O", "0", "0", "0", an die Schaltkreise 103 bis 11 abgibt. Die Potential-Konfiguration an den Anschlüssen 102 ist dann gemäß der Zeichnung: 0, -3; 0, -3; -3, 0; -3, 0; -3, 0; -3, 0; -3,0; -3, 0 und -3, 0. Folglich weist nur eine Konfiguration an den jeweils einen Leitern der neun Paare von Ausgangs-Leitern das

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Potential 0 Volt auf. Für diese Kombination sind in der Zeichnung die Anschlüsse dargestellt, sie gelten für das r-te Modulationselement 99r, weshalb alle diesbezüglichen Schaltungselemente mit dem Suffix r versehen sind. Die Kathoden von
neun Dioden 122r - 13Or sind an die entsprechenden Ausgangs-Leiter 112 - 120, also an die Steuerungsanschlüsse 102 angeschlossen; Die Anoden der Dioden sind miteinander verbunden
und der so gebildete gemeinsame Anschluß ist über einen Widerstand 131 an einen Leiter 132 angesch¹ossen, der mit jedem
Schaltkreis 103 - 11 verbunden ist und grundsätzlich das Potential 0 Volt aufweist. Der gemeinsame Anschluß der Dioden-Anoden ist außerdem noch mit dem entsprechenden Modulationselement 99r verbunden. Es ist klar erkennbar, daß, wenn alle Kathoden der Dioden 122r - 13Or auf 0 Volt liegen (die Zeichnung gibt diesen Fall wieder), an dem Widerstand 131r keine Spannung anliegt und deshalb an dem Modulationselement 99r kein Gegenpotential entsteht. Der Elektronenstrahl 29 (Fig. 10) trifft also ungehindert an einer Stelle auf die Anode 2 auf, die der Lage des Modulationselementes 99r entspricht. Wenn dagegen die Kathode einer oder mehrerer der Dioden 122r - 13Or an einem
Ausgangsleiter mit einem Potential von -3 kV angeschlossen ist, fließt offensichtlich ein Strom durch den Widerstand 131r,
der zwischen seinen beiden Anschlüssen zur Bildung eines
Potentials führt, das seinerseits das Entstehen eines Gegenpotentials an dem Modulationselement 99r zur Folge hat.

Zu irgendeiner Zeit ist also jeweils nur ein Element 99r ohne Gegenpotential, wobei das jeweilige Element von der Binärzahl aus dem Binär-Zähler 121 ausgewählt wird. Es sei darauf hingewiesen, daß jedes Modulationselement an die entsprechende Kombination von Ausgangsleitern 102 bzw. 112 - 120 angeschlossen ist. Es gibt also von jedem Modulationselement eine Verbindung zu jeweils einem Leiter der Ausgangsleiterpaare, wie oben beschrieben.

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Bei allen Ausführungsformen, bei denen keine tatsächlichen Bewegungen von mechanischen Teilen um die Röhre herum erforderlich sind, ergeben sich Schwierigkeiten bezüglich der Kollimation der Röntgenstrahlen, die von verschiedenen Stellen der Anode 2 aus fächerförmig mit dem erforderlichen Winkel (z.B. 20°) ausgehen. Eine solche Kollimation kann mit Hilfe eines feststehenden Ringes von Kollimatoren bewerkstelligt werden, die unmittelbar neben der Austrittsfläche des Kollimatorringes 4 angebracht sind. Die Kollimatoren bei diesem feststehenden Ring sind in der Strahlungsebene leicht geneigt. Abweichend davon können bewegliche Kollimatorenringe benutzt werden, vorausgesetzt, daß sie mit der Bewegung des Röntgenstrahlen aussendenden Abschnittes genau synchronisiert sind.

In all den Fällen, in denen die Strahlung so dargestellt worden ist, daß sie durch den Körper des Patienten in einer geneigten Ebene verläuft , ist es wünschenswert, daß die Ebene nur eine Neigung von 1° bis 3° gegenüber der flach liegenden Ebene beträgt, die im Idealfall durchleuchtet würde.

-Patentansprüche-

KRE/Wr/dm

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Claims

2&47220

Patentansprüche

M.,- Röntgenröhren-Anordnung mit einer Quelle für mindestens einen Elektronenstrahl, der auf eine Auftreffelektrode auftrifft, welche daraufhin Röntgenstrahlung emittiert, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftreffelektrode gekrümmt ausgebildet ist und sich über einen endlichen Winkelbereich um ihre Krümmungsachse herum erstreckt, daß der Elektronenstrahl auf einen begrenzten Flächenbereich der Auftreffelektrode gerichtet ist, von dem aus die Röntgenstrahlung in der generellen Richtung zur Krümmungsachse der Auftreffelektrode emittiert wird, und daß Einrichtungen zum Verändern der Position der Quelle für den Elektronenstrahl längs der Auftreffelektrode vorgesehen sind, um die Röntgenstrahlen aufeinanderfolgend von unterschiedlichen Flächengebieten längs der Auftreffelektrode aus zu emittieren.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftreffelektrode sich im wesentlichen vollständig um ihre Krümmungsachse herum erstreckt.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Röhre ein Laufwagen angeordnet ist, der entlang der Auftreffelektrode beweglich ist und der mindestens einen Bestandteil der Elektronenstrahlguelle trägt.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Laufwagen eine Kathode angeordnet ist, die so positioniert

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ist, daß die aus iher austretenden Elektronen direkt auf den begrenzten Flächenbereich der Auftreffelektrode auftreffen.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode ein im wesentlichen flaches Teil aus gewalztem Wolfram enthält.
6. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Laufwagen eine Quelle für einen primären Elektronenstrahl trägt und weiterhin eine Sekundär-Kathode in der Nähe der Auftreff elektrode, sich damit im wesentlichen gleich erstreckend, vorgesehen ist, wobei die Quelle für den primären Elektronenstrahl so angeordnet ist, daß der Elektronenstrahl auf die Sekundär-Kathode auftrifft und diese zur Emission weiterer Elektronen zur Auftreffelektrode hin bringt, und wobei weiterhin der Laufwagen den primären Elektronenstrahl relativ zur Sekundär-Kathode so bewegt, daß die von der Sekundär-Kathode emittierten weiteren Elektronen von aufeinanderfolgenden Flächenbereichen der Sekundär-Kathode ausgehen.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftreffelektrode als Durchtritts-Elektrode ausgebildet ist.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine längliche, sich im wesentlichen gleich mit der Auftreffelektrode erstreckende Kathode als Elektronenstrahlguelle sowie eine zwischen der Kathode und der Auftreffelektrode angeordnete drehbare Scheibe vorgesehen sind, wobei die Scheibe in einem begrenzten Flächenbereich eine öffnung aufweist, durch die ein Elektronenstrahl von der Kathode zur Auftreffelektrode gelangen kann, und wobei Mittel zum Drehen der

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Scheibe vorgesehen sind, um der darin enthaltenen Öffnung aufeinanderfolgende unterschiedliche Positionen relativ zur Kathode und damit auch zur Auftreffelektrode zu geben.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein der Auftreffelektrode benachbartes
und sich damit im wesentlichen gleich erstreckendes Kathodenteil vorgesehen ist sowie eine Quelle für einen primären
Elektronenstrahl und Einrichtungen zum Abtasten des primären Elektronenstrahls relativ zum Kathodenteil, um eine Emission von Elektronen von aufeinanderfolgenden Flächenbereichen des Kathodenstrahls aus zu aufeinanderfolgenden Flächenbereichen der Auffangelektrode zu erzeugen.
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenstrahlquelle eine Anzahl
von Kaitentladungs-Kathodenteilen enthält, die in der Nähe der Auftreffelektrode und in deren Längsrichtung mit Abstand zueinander angeordnet sind, und daß Führungsmittel vorgesehen
sind, die dafür sorgen, daß sich eine Entladung von einem
Kathodenteil zum nächsten in vorbestimmter Folge weiterbewegt, um die Entladung relativ zur Auftreffelektrode aufzurastern.
11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Führungsmittel mindestens zwei Führungs-Elektroden
enthalten, die mit Leitern verbunden und zwischen einem jeden Paar von Kathodenteilen angeordnet sind, und daß Einrichtungen zum aufeinanderfolgenden Anlegen von impulsförmigen elektrischen Potentialen an die Führungs-Elektroden vorgesehen sind.

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12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine sich im wesentlichen gleich mit der Anode erstreckende Kathode vorgesehen ist sowie eine Anzahl von Modulator-Elementen, die sich zwischen der Kathode und der Auftreffelektrode befinden und die mit einer Selektor-Schaltung verbunden sind, welche die Modulator-Elemente so ansteuert, daß jeweils eines von ihnen einen Elektronenstrahl von der Kathode aus zur Auftreffelektrode durchläßt.
13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Selektor-Schaltung einen mit Dioden bestückten Modulatorkreis gemäß Fig. 11 enthält.
14. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung bei einem computersisierten tomographischen Gerät.

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