DE2720640C2 - Röntgenröhre für Körperhöhlenuntersuchungen - Google Patents

Description

Die Erfindung oetrifft eine Röntgenröhre gemäß dem Oberbegriff des Hauptansp, uchs.

Eine solche Röntgcnröh-e ist aus der DE-OS 15 64 738 bekannt. Solche Rönti .nröhren werden fceispielsweise 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 $0 mm betragen und der Brennfleck sollte nicht mehr als IO mm vom Ende des Rohres entfernt sein, da »nderenfalls bei einer vollständigen Aufnahme des gesamten Gebisses das Rohrende den Gaumen des Patienten berühren würde. Die Röntgenröhre muß eine Rundstrahlcharakterislik wenigstens im Bereich von 270 besitzen und ihre Strahlung muß im spitzen Winkel ium Rohr austreten.

Die eingangs genannte Röntgenröhre erfüllt diese Forderungen weitgehend. Bei ihr ist die Anode am Ende lies Rohres angeordnet und die Kathode außerhalb des Rohres im Innern des Röhrenkolben. Bei dieser Röntgenröhre ergibt sich ein sehr langer Elektrodentvcg und deshalb sind Fokussierspulen vorgesehen, um eine exakte Zentrierung des Elektronenstrahls auf die Anode /u erreichen. Um /u verhindern, daß die Zcntr'erung verlorengeht, wenn mechanische Kräfte tuf das Rohr einwirken, is! die Röntgenröhre über ein nachgiebiges federndes Halterungsglied mit dem fiehausc des Röntgenstrahlen verbunden. Die Röntgenröhre wird durch diese Maßnahme recht aufwendig und kompliziert,

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

Weiterhin ist aus der FR-PS 6 85 561 eine Röntgenröhre bekannt, deren Röhrenkolben ein an seinem Ende abgeschlossenes und in die Körperhöhle einfüi-rbares

κι Rohr umfaßt, in dem die Anode am Ende eines in das Rohr hineinragenden Stabes befestigt und die Kathode am selben Ende des Rohres gegenüber der Anode angeordnet ist. Aufgrund dieses kurzen Abstandes zwischen Anode und Kathode sind dabei keine

is Fokussierungsspulen erforderlich, jedoch ist die darin erzeugte Röntgenstrahlung so ungünstig gerichtet, daß es kaum möglich ist, beide Zahnbögen gleichzeitig zu durchstrahlen.

Aufgabe der vorliegr.nden Erfindung ist es. eine Röntgenröhre für Körperhöhlenuntersuchung zu schaffen, bei der einerseits der Aufwand für die Zentrierung des Elektronenstrahls und die Anforderungen an die mechanische Stabilität, insbesondere des Rohres, gering sind und bei der andererseits eine günstige Dosisvertei-

>i lung und eine ausreichende Wärmeableitung gewährleistet sind.

Ausgehend von einer Röntgenröhre der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches

to angegebenen Merkmale gelöst.

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

Γι 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 Rotationsoaraboloids haben

4i) 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 Kathodenhei/fadens. geerdet werden, während die

4i Anode an eine p"Mtive Hochspannung angeschlossen wird Dadurch wird eine Regelung oder Steuerung des Rohrenstromes sehr einfach, weil die dafür erfordert) chen Komponenten F.rdpotential b/w. ein nur wenig davon abweichende? Potential führen können.

in Der Absland /wischen Anode und Kathode kann dabei so klein gemacht werden, wie das aus Gründen der lloihspannungsfestigkeit gerade noch zulässig ist Dadurch ergibt sich ein so kur/er F.lektronenweg. daß f okiissierspulen oder sonstige Hilfsmittel /ur Zentric

'<'· rung des Elektronenstrahls auf die Anode nicht erforderlu h sind. Die Anforderungen an die mechanische Stabilität der Röntgenröhre sind dabei wesentlich geringer, weil Verformungen des Rohres, die bei der bekannten Röntgenröhre eine starke Defokussierung

Ni bewirken wurden, sich aufgrund des kurzen Elektronen wogcs auf die Zentrierung kaum auswirken. Es kummt hinzu, daß durch die Formgebung der Elektronenanord· hung selbst, durch die die Elektronenbahn beeinflußt wird, eine Zentrierung bzw. Fokussierung des Elektro-

6ί nenslrahls erreicht wird.

Von Vorteil ist auch, daß die Anode keinen direkten thermischen Kontakt mit dem Rohr hat, das sieh 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 stärker 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 mm und einem Durchmesser von 10 mm oder weniger. Wie in der Zeichnung angedeutet, besteht das Rohr zweckmäßigerweise aus zwei Teilen, wobei in 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 Rohres 2 angeordnet Die KiUhodenzuleitungen können auf nicht näher dargestellte Weise außen am Rohr 2 entlang geführt sein, und zwar so, daii sie bei einer Röntgenaufnahme weder im oberen ncch im unteren Teil des Gebisses abgebildet werden. Die >■> Zuleitungen können aber auch auf das Rohr aufgedampft sein (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 j<> fast vollständig umschlossen wird. Dabei durchsetzt zwar die Strahlung, die die beiden Gebißhälften abbildet, auch die Zuleitungen; es ergibt sich aber keine störende Überlagerung, weil diese Zuleitungen dünn sein können und die Strahlung in allen Bereichen der is beiden Gcbißhäiften gleichmäßig schwächen. — Grundsätzlich kann aber auch eine Kalteniissionskathode benutzt werden, die (bis auf eine Erdung) keine Zuleitungen benötigL

Die Anode 6 ist am Ende eines in das Rohr 2 hineinragenden konzentrisch zu dessen Längsachse verlaufenden Stabes 5a, Sb nur wenige Millimeter von der Kathode entfernt angeordnet. Sie besteht aus einer dünnen Wolframschicht, deren Dicke (wenige μ) so bemessen ist. daß einerseits ein genügend großer Anteil u der Elektronen in der Wolframschicht abgebremst wird und daß andererseits die dabei entstehende, in den Raum jenseits (in bezug auf die der Kathode zugewandte Fläche der Anode) der Wolframsclncht abgestrahlte Röntgenstrahlung durch die Wolframschicht nur wenig geschwächt wird. Es handelt sich also um eine Trnnsmissionsanode. 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 Vertiefung 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 χ bezeichneten Winkelbereich rotationssymetrisch zur Rohrlängsachse 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 gröP ., 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 Aiodenstab 5a, Sb 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 3 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. Sb und das Zwischenstück 8 abgeführt werden. Zu diesem Zweck muß der von der Anode abgewandte Teil Sb 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 abg.strahlt 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 läii' sich noch verbessern, wenn der Teil 56 des Stabes aus einem Material mit hohem thermischen Emissionsvermögen besteht, beispielsweise Graphit.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Röntgenröhre für Körperhöhlenuntersuchungen, deren Röhrenkolben ein an seinem abgewandten Ende abgeschlossenes und in die Körperhöhle einführbares Rohr umfaßt, in dem die konkav geformte und als Transmissionsanode ausgebildete Anode angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (6) am Ende eines in das Roh,- (2) hineinragenden Stabes (5a, 5b)befestigt ist, daß der der Anode benachbarte Teil (5a) des Stabes aus einem Material mit niedriger Ordnungszahl und der daran anschließende Teil (5b) aus einem Material mit hohem thermischen Emissionsvermögen besteht, und daß die Kathode am Ende des Rohres (2) gegenüber der Anode (6) angeordnet ist.

2. Röntgenröhre nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der unmittelbar der Anode (6) benachbarte Teil (5a) des Stabes (5a. 5b) aus einem Material mit niedriger Ordnungszahl besteht und daß der daran anschließende Teil (Soldes Stabes aus einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit besteht.

3. Röntgenröhre nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht unmittelbar mit der Anode (6) in Verbindung stehende Teil (5b) an seiner Oberfläche aufgerauht und/oder geschwärzt ist.