DE2720640A1 - Roentgenroehre fuer koerperhoehlenuntersuchungen - Google Patents

Description

PHILIPS PATENTVERWALTUNG GMBH, 2000 HAiMDUIlG 1, STEINDAKM 94

"Röntgenröhre für Körporhühlenuntersuchungen"

Die Erfindung betrifft eine Röntgenröhre für Körperhöhlenuntersuchungen, deren Röhrenkolben ein an seinem abgewandten Ende abgeschlossenes und in die Körperhöhle einführbares Rohi- umfaßt, in dem die Anode angeordnet ist.

Solche Röntgenröhren werden beispielsweise in der zahnmedizinischen Diagnostik zur Darstellung des gesamten Gebisses benutzt. Dabei wird das Rohr in den Mund des Patienten eingeführt. Der Rohrdurchmesser darf daher nicht wesentlich größer als 20 mm sein, die Länge des Rohres sollte wenigstens 30 mm betragen und der Brennfleck sollte nicht mehr als 10 mm vom

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Ende des Rohres entfernt sein, da anderenfalls bei einer vollständigen Aufnahme des gesamten Gebisses das Rohrende* den Gaumen des Patienten berühren würde. Die Röntgenröhre muß eine Rundstrahlcharakteristik wenigstens im Bereich von 270° besitzen und ihre Strahlung muß im spitzen Winkel zum Rohr austreten.

Eine Röntgenröhre der eingangs genannten Art, die diese Forderungen erfüllt, ist aus der DT-OS 20 30 624 bekannt. Dabei ist die Anode„ die die Form eines Kegels hat, am Ende des Rohres angeordnet und die Kathode außerhalb des Rohres im Innern des Röhrenkolber.s. Bei dieser Röntgenröhre ergibt sich ein sehr langer Elektronenweg, und deshalb sind Fokussierspul en vorgesehen, um eine exakte Zentrierung des Elektronenstrahls auf die Anode zu erreichen. Um zu verhindern, daß die Zentrierung verlorengeht, wenn mechanische Kräfte auf das Rohr einwirken, ist die Röntgenröhre über ein nachgiebiges federndes Halterungsglied mit dem Gehäuse des Röntgenstrahlers verbunden. Die Röntgenröhre wird durch diese Maßnahmen recht aufwendig und kompliziert.

Ein weiterer Nachteil ist, daß die Kathode dabei negative Hochspannung führt, da die Anode auf Erdpotential liegen muß, so daß die Versorgung der Kathode sowie eine Regelung des Röhrenstroraes nur auf Hochspannungspotential möglich ii.t. Die in der Anode erzeugte Wärme wird über das Anodenrohr abgeleitet, wobei die am meisten erwärmten Teile des Rohres sich bei der Aufnahme im Munde des Patienten befinden. Da hier nur niedrige Oberflächen!emperaturen zulässig sind, darf diese Röntgenröhre auch nur mit einer niedrigen elektrischen Leistung beaufschlagt werden.

Bei dieser Röntgenröhre treffen die Elektronen nur aus einer Richtung (parallel zur Rohrachse) auf die Anode. Das Dosismaximum liegt dabei in der Ebene senkrecht zum Elektronenstrahl bzw. zur Rohrachse. Diese Dosisverteilung ist un-

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günstig, weil für die Röntgenaufnahme eine im spitzen Winkel zur Rohrachse austretende Strahlung benötigt wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine zur Darstellung des gesamten Gebisses geeignete Röntgenröhre zu schaffen, bei der der Aufwand für die Zentrierung des Elektronenstrahls und die Anforderungen an die mechanische Stabilität, insbesondere des Rohres, wesentlich niedriger sind.

Ausgehend von einer Röntgenröhre der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Anode am Ende eines in das Rohr hineinragenden Stabes befestigt, konkav geformt und als Transmissionsanode ausgebildet ist und daß die Kathode am Ende des Rohres gegenüber dor Anode angeordnet ist.

Unter "Transmissionsanode" wird dabei eine Anode verstanden, bei der die durch den Anodenkörper hindurch in den Raum Jenseits (in bezug auf den Auftreffbereich der aus der Kathode emittierten Elektronen) der Anode tretende Röntgenstrahlung ausgenutzt wird. Die Angabe "konkav geformt" bedeutet dabei, daß die Anode mit einer Vertiefung versehen ist. Diese Vertiefung, die die Form eines Trichters, Bechers oder Rotationsparaboloids haben kann, ist gegenüber der Kathode vorzugsweise symmetrisch zur Rohrachse angeordnet.

Da bei der Erfindung die Kathode am Rohrende angebracht ist, kann sie, d.h. eine der Zuleitungen des Kathodenheizfadens, geerdet werden, während die Anode an eine positive Hochspannung angeschlossen wird. Dadurch wird eine Regelung oder Steuerung des Röhrenstroms sehr einfach, weil die dafür erforderlichen Komponenten Erdpotential bzw. ein nur wenig davon abweichendes Potential führen können.

Der Abstand zwischen Anode und Kathode kann dabei so klein gemacht werden,wie das aus Gründen der Hochspannungsfestigkeit gerade noch zulässig ist. Dadurch ergibt sich ein

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so kurzer Elektronenweg, daß Fokussierspulen oder sonstige Hilfsmittel zur Zentrierung des Elektronenstrahls auf die Anode nicht erforderlich sind. Die Anforderungen an die mechanische Stabilität d?r Röntgenröhre sind dabei wesentlich geringer, v/eil Verformungen des Rohres, die bei der bekannten Röntgenröhre eine starke Defokussierung bewirken würden, sich aufgrund des kurzen Elektronenweges auf die Zentrierung kaum auswirken. Es kommt hinzu, daß durch die Formgebung der Elektrodenanordnung selbst, durch die die Elektronenbahn beeinflußt wird, eine Zentrierung bzw. Fokussierung des Elektronenstrahls erreicht wird.

Von Vorteil ist auch, daß die Anode keinen direkten thermischen Kontakt mit dem Rohr hat, das sich bei der Untersuchung im Munde des Patienten befindet. Es sind daher wesentlich höhere Anodentemperaturen zulässig als bei der bekannten Röntgenröhre; die Röhre ist also thermisch stärke*· belastbar.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in vergrößertem Maßstab darstellt, erläutert.

Der Röhrenkolben 1 enthält ein Rohr 2 mit einer Länge von 75 min und einem Durchmesser von 10 mm oder weniger. Wie in der Zeichnung angedeutet, besteht das Rohr zweckmäßigerweise aus zwei Teilen, wobei der vom Röhrenkolben abgewandte Teil aus Aluminium-Oxyd-Keramik oder einem anderen Material besteht, das die erzeugte Röntgenstrahlung nur geringfügig absorbiert, während der andere Teil des Rohres 2 aus einem geeigneten Metall bestehen kann. Das Rohr 2 wird von einem aus Kunststoff und Blei bestehenden Applikator 3 umschlossen, der die Aufgabe hat, die Röntgenstrahlung von den Bereichen fernzuhalten, die nicht aufgenommen werden sollen.

Die Kathode 4 ist am vakuumdicht abgeschlossenen Ende des PHD 77-044 - 5 -

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Rohres 2 angeordnet. Die Kathodenzuleitungen können auf nicht näher dargestellte Weise außen am Rohr 2 entlang geführt sein, und zwar so, daß sie bei einer Röntgenaufnahme weder im oberen noch im unteren Teil des Gebisses abgebildet werden. Die Zuleitungen können aber auch auf das Rohr aufgedampft 3ein (wobei mindestens bei den Metallteilen eine isolierende Zwischenschicht vorgesehen sein muß), und zwar in einer solchen Breite, daß das Rohr von den beiden parallel zur Längsachse geführten Zuleitungen fast vollständig umschlossen wird. Dabei durchsetzt zwar die Strahlung, die die beiden Gebii3hälften abbildet, auch die Zuleitungen; es ergibt sich aber keine störende Überlagerung, weil diese Zuleitungen dünn sein können und die Strahlung in allen Bereichen der beiden Gebißhälften gleichmäßig schwächen. - Grundsätzlich kann aber auch eins Kaltemissionskathode benutzt werden, die (bis auf eine Erdung) keine Zuleitungen benötigt.

Die Anode 6 ist am Ende eines in das Rohr 2 hineinragenden konzentrisch zu dessen Längsachse verlaufenden Stabes 5a, 5b nur wenige Millimeter von der Kathode entfernt angeordnet. Sie besteht aus einer dünnen Wolframschicht, deren Dicke (wenige /u) so bemessen ist, daß einerseits ein genügend großer Anteil der Elektronen in der Wolframschicht abgebremst wird und daß andererseits die dabei entstehende, in den Raum Jenseits (in bezug auf die der Kathode zugewandte Flüche der Anode) der Wolframschicht abgestrahlte Röntgenstrahlung durch die Wolframschicht nur wenig geschwächt wird. Es handelt sich also um eine Transmissionsanode. Da die Röntgenstrahlung dabei auch den Anodenstab durchsetzt, muß dieser - zumindest in dem der Anode benachbarten Teil 5a aus einem Material mit niedriger Ordnungszahl, beispielsweise Graphit oder Beryllium, bestehen.

Die Anode ist konkav geformt, d.h. sie besitzt eine zur Rohrlängsachse symmetrische Vertiefung in Form eines Trichters, Bechers, Rotationsparaboloids o.dgl. Die Elektronenbahn wird dabei durch Form und die Größe der Ver-

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tiefung mitbestimmt, so daß durch geeignete Gestaltung der Vertiefung Form und Größe des Brennflecks den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden kann.

Es ergibt sich in dem mit Ok bezeichneten Winkelbereich rotationssymmetrisch zur Rohrlängsache eine annähernd gleichmäßige Dosisverteilung. Wenn das Rohr 2 eine gleichmäßige Wandstärke hat, ist die Absorption der Strahlung durch das Rohr (und auch durch den Anodenstab) um so größer, je spitzer der Winkel ist, unter dem die emittierte Röntgenstrahlung das Rohr schneidet. Dies kann in bekannter Weise dadurch ausgeglichen werden, daß das Rohr in diesem Bereich dünner gemacht wird.

Der Anodenstab 5ε, 5b ist über ein Zwischenstück 8 aus Metall mit einem Keramikisolator 7 verbunden, der seinerseits mit dem Röhrenkolben verbunden ist. Die positive Hochspannung wird über das Zwischenstück 8 mittels eines HochspannungsSteckers 9 zugeführt, der eine der Konusform des Keramikisolators 7 angepaßte Ausnehmung aufweist, in die der Keramikisolator unter Zwischenfügung einer Gummimanschette gepreßt wird. Die in der Anode erzeugte Wärme kann über den Stab 5a, 5b und das Zwischenstück 8 abgaführt werden. Zu diesem Zweck muß der von der Anode abgewandte Teil 5b des Stabes aus einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise Kupfer oder auch Molybdän, bestehen. Zweckmäßigerweise wird dieser Teil auch aufgerauht und an seiner Oberfläche geschwärzt, so daß ein Teil der erzeugten Wärme auf das Rohr 2 abgestrahlt werden kann. Dies führt zwar zu einer Erwärmung des Rohres, jedoch wird in erster Linie der Teil erwärmt, der bei der Aufnahme sich nicht im Munde des Patienten befindet. Die Abkühlung durch Abstrahlung der Wärme vom Anodenstab auf das Rohr läßt sich noch verbessern, wenn der Teil 5b des Stabes aus einem Material mit hohem thermischen Emissionsvermögen besteht, beispielsweise Graphit.

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e e r s e i t e

Claims (4)

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   PATENTANSPRÜCHE :

   Röntgenröhre für Körperhöhlenuntersuchungen, deren Röhrenkolben ein an seinem abgev/andten Ende abgeschlossenes und in die Körperhöhle einführbares Rohr umfaßt, in dem die Anode angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (6) am Ende eines in das Rohr (2) hineinragenden Stabes (5a, 5b) befestigt, konkav geformt und als Transmissiensanode ausgebildet ist und daß die Kathode (4) am Ende des Rohres (2) gegenüber der Anode (6) angeordnet ist.
2. 2. Röntgenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der unmittelbar der Anode (6) benachbarte Teil (5a) des Stabes (5a, 5b) aus einem Material mi'c niedriger Ordnungszahl besteht und daß der daran anschließende Teil (5b) des Stabes aus einem Material mi·¹: guter Wärmeleitfähigkeit besteht.
3. 3. Röntgenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der der Anode benachbarte Teil (5a) des Stabes aus einem Material mit niedriger Ordnungszahl und der daran anschließende Teil (5b) au3 einem Material mit hohem thermischen Emissionsvermögen besteht.
4. 4. Röntgenröhre nach Anspruch 2. oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht unmittelbar mit der Anode (6) in Verbindung stehende Teil (5b) an seiner Oberfläche axigerauht und/oder geschwärzt ist.

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