DE2902308A1

DE2902308A1 - Roentgenroehre

Info

Publication number: DE2902308A1
Application number: DE19792902308
Authority: DE
Inventors: Emile Gabbay; Andre Lafitte; Dang Tran-Quang
Original assignee: Koch & Sterzel & Co GmbH; Koch and Sterzel AG
Current assignee: General Electric CGR Deutschland GmbH and Co KG
Priority date: 1978-01-27
Filing date: 1979-01-22
Publication date: 1979-08-02
Also published as: FR2415876B1; FR2415876A1; US4250425A; DE7901623U1; DE2902308C2; US4292563A

Description

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KOCH & STERZEL
GmbH & Co.

Röntgenröhre

Die vorliegende Erfindung betrifft eine im wesentlichen m.i.t einer Durchstrahlariode versehene Röntgenröhre, die Insbesondere für eine auf Computer-Basis arbeitende Transversal-Schicht-Einrichtung geeignet ist.

Einrichtungen dieser Art waren ursprünglich mit einer ein feines Strahlenbündel abgebenden Strahlenquelle und nit einem auf die Strahlenquelle ausgerichteten Strah.lendete.ktor versehen, der die Intensität der Strahlung nach Durchquerung des Körpers erfaßte. Das Gebilde aus Strahlenquelle und Strahlendetektor war dabei einerseits einer geradlinigen, senkrecht zur Richtung des Strahlenbündels verlaufenden Bewegung unterworfen und andererseits einer ro tat oi-i sehen Bewegung um jeweils einen kleinen Winkel (ungefähr 1 ) unterworfen, und zwar um eine Achse, die senkrecht zu der Untersuchungsebene lag. Anschließend erfolgte wiederum eine geradlinige Bewegung sowie eine rotatorische Bewegung, und zwar, bis die Einrichtung einen Bereich von ungefähr 180 abgetastet hatte. Es resultierte daraus eine sehr lange Untersuchungszeit, welche für den Patienten störend war und zudem eine Untersuchung von sich bewegenden Organen nicht erlaubte.

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Um diesen Nachteil zu vermeiden, wurde bei neueren Einrichtungen - wie z.B. in der GB-PS 1 430 Ο89 beschrieben - die geradlinige Bewegung des Gebildes unterdrückt. Dabei emittiert die Strahlenquelle ein fächerföx-miges Strahlenbündel mit großem Öffnungswinkel das die zu untersuchende Schicht des Körpers durchdringt und eine Mehrzahl von nebeneinander in der Ebene d.ieser Schicht angeordneten Strahlendetektoren be aufs chiagt,

Ein anderer Vorschlag, welcher z.B. in der PR-PS 2 242 835 darges bellt und beschrieben ist, bestüat in der Verwendung einer Strahlenquelle, die ebenfalls ein fächerförmiges Strahlenbündel abgibt, wobei jedoch der Öffnungswinkel kleiner ist als bei der vorerwähnten Einrichtung. Die daraus resalutierende eingeschränkte Anzahl von Strahlendetektoren ist aber dabei wiederum geradlinigen und rotator!sehen Bewegungen unterworfen, wobei der Verstellwinkel gleich dem Öffnungswinkel des Strahlenbündels ist.

TJm die Untersuchungszeit zu verringern, ist außerdem bereits bekanntgeworden (DE-OS 25 38 517), die geradlinige mechanische Abtastbewegung dadurch zu unterdrücken, daß als Strahlenquelle eine Röntgenröhre verwendet wird, welche eine Anode mit länglicher Form aufweist, die in Richtung der geradlinigen Bewegung verläuft, und welche durch ein Elektronenstrahl enbündel derart abgetastet wird, daß der Fokus (von welchem das fächerförmige Strahlenbündel ausgeht) die laterale Abtastbewegung in Bezug auf den Körper verwirklicht. Hierbei ist, wie im Fall der vorerwähnten GB-PS 1 430 Ο89, eine ausreichende Anzahl von feststehenden Detektoren vorhanden, und zwar für die Erfassung der Gesamtheit der von der Strahlenquelle bei ihrer Bewegung emittierten Strahlen.

Schließlich ist auch zur Begrenzung oder Unterdrückung der mechanischen um das zu untersuchende Objekt erfolgenden Rotationsbewegung des aus Strahlenquelle und Strahlendetektor

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bestehenden Gebildes bereits vorgeschlagen worden, die Anode kreisbogenförmlg auszubilden oder aus einem Ring herzustellen, welcher teilweise oder ganz das Objekt umgibt. Diese Röhren weisen entweder eine feststehende Kathode auf, wobei das Elektronenstrahlenbündel zwecks Abtastung der Anode abgelenkt #ird (FR-PS 2 32'l· 191 ) oder eine bewegliche d.h. auf einem Wagen befestigte Kathode (FR-PS 2 328 280) oder mehrere feststehende Kathoden, deren abgelenkte Strahlenbündel jeweils einen korrespondierenden Teil der Anode abtasten (FR-PS 2 328 28o).

Alle diese bekannten Einrichtungen weisen gemeinsame Nachteile auf, und zwar, daß sie mit fächerförmigem Strahlenbündel arbeiten. Die Verarbeitung der von den Strahlendetektoren für den Aufbau der die Verteilung der Strahlenabsorption in. der Ebene der untersuchten Schicht repräsentierenden Abbildung gelieferten Größen ist langer und komplizierter als in dem Fall, wo die Dämpfungswerte von parallel ausgesandten S1?ahle.abündeln erhalten werden, und zwar, weil die Größen zu Grup£>en, die mit den Bahnen von parallelen Strahlenbündels korrespondieren, wieder zusarsiinengefaßt oder nicht zusammengefaßt werden müssen.

von den bei diesen bekannten Einrichtungen benutzten Röntgenröhren mit feststehender Anode* oder Dx-ehanode her·- vorgerufene fächerförmige Strahlenbündel weist im übrigen in seinem Inneren eine energetische Verteilung auf, die recht unterschiedlich ist. Zudem ist die Projektion des reellen Fokus auf die Eingangsfläche von jedem dei" Strahlendetektoren einer Verzerrung unterworfen, welche sich mit dem ¥inkelabstand in Bezug auf den Zentrais trahl des Strahlßnbündels vergrößert, so daß die Detektoren, die an den Enden der Reihe angeordnet sind, nur einen kleinen Teil der Strahlenenergie erfassen.

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Im übrigen werden bei einer mit fächerförmigem. Strahlenbündel arbeitenden Einrichtung alle Detektoren oder mehrere von ihnen simultan bestrahlt, und zwar dsidurch, daß ein Detektor Strahlen erfaßt, die ursprünglich Strahlenbündel angehören, welche von anderen Detektoren erfaßt werden sollen. Dies ist auch durch die vor diesen Detektoren angeordnete Kollimationseinrichtung nicht zu verhindern und bewirkt ein Rauschen im Bildniveau.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Röntgenröhre zu schaffen, bei der die vorerwähnten Nachteile nicht auftreten, und bei der bei der Untersuchung von Objekten mit relativ geringen Dimensionen (Schädel, Brust) die mechanische Abtastung in linearer Richtung reduziez^t wird oder sogar unnötig ist.

Erfinxningsgemäß wird die Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des vorliegenden Hauptanspruchs genannten Merkmale gelöst.

Mit der erfindungsgemäßen Röntgenröhre wird eine Reihe von koplanaren parallelen und separaten Strahlenbündeln hervorgerufen, welche die räumliche Auflösung der Einrichtung verbessern (Erfassung von plötzlichen und wichtigen Änderungen der Dichte des Objektes). Die Intensität der Strahlenbündel ist dabei ausreichend, um die Dichte-Auflösung nicht zu beeinträchtigen (Differenzierung von sohr nahe beieinanderliegenden Dichten). Im übrigen sind die Strahlenbündel ausgerichtet, was den unerwünschten Einfluß der bei den bekannten Einrichtungen vorhandenen Strahlenbündel reduziert, d.h. es sind in diesem Zusammenhang keine Korrekturen der Berechnung die zu einer Verlängerung der Aquisitionszeit der Größen und/oder der Rechnung führen, zu verwirklichen.

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¥eitere Vorteile sowie Im Zusammenhang damit stehende Maßnahmen und Merkmale werden anhand eines in der Zeichnung mehr oder minder schematisch dargestellten Ausführungsbei-Spieles näher erläutert.

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, besteht die Strahlenquelle 1 aus einer in einem aus Blei bestehenden oder mit Blei ausgekleideten Schutzgehäuse 2 angeordneten Röntgenröhre. Die Röntgenröhre besteht aus eiaer Glashülle 3, in welcher eine Kathode h und eine Drehanode 7 eingeschlossen ist, die über geeignete, ein Vakuum in ihrem Inneren gewährleistende Mittel 15 mit einer metallischen Platte 1ö verbunden ist. Diese Platte ist mit einer Öffnung versehen, an die ein metallischer Hohlzylinder 17 anschließt, der einen Rotor 18 umgibt. Der Hohlzylinder I7 ist wiederum von einem Stator 19 umgeben. Außerdem ist dieser Hohlzylinder an seinem der Öffnung abgewaiidten Ende durch eine Scheibe 20 verschlossen, welche auf einem Isolierblock 21 befestigt 1st. Dieser Isolierblock ist wiederum mit dem Schutzgehäuse 2 formschlüssig verbunden.

Die Anode 7 besteht aus einem glockenartig ausgebildeten Anodenkörper 8, der z.B. aus Graphit oder Aluminium hergestellt sein kann. Ein etwa hohlzylindrisch ausgebildeter Bereich des Anodenkörpers 8 ist auf seiner inneren Oberfläche mit einer die Röntgenstrahlen emittierenden Schicht bzw. mehreren Teilschichten 14 versehen und weist bei Verwendung von Graphit eine Dicke von etwa 4-5 mm oder bei Verwendung von Aluminium eine Dicke von etwa 2 mm auf.

Die auf den Anodenkörper aufgebrachte(n) die Röntgenstrahlen emittierende(η) Schicht(en), ist bzw. sind von geringer Dicke wobei die Dicke zwischen 2 und 10/u liegt. Die Schicht besteht aus einem schwerschmelzbaren Material mit hoher Atomnummer z.B. Wolfram, Platin oder dgl. Diese Schicht(en) wird bzw. werden durch ein bekanntes Verfahren auf den Anodenkörper 8 aufgebracht, wie z.B. durch Elektronenbeschuß, durch Elektrolyse oder in der Dampfphase.

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Diese Schicht kann, die ganze innere Oberfläche des zylindrischen Bereiches bedecken oder sie kann durch Gebrauch einer geeigneten Maske in Form ringforniger Bänder Ik aufgebracht sein, die konzentrisch zur Rotationsachse der Anode liegen.

Die Röntgem^öhre beinhaltet im übrigen eine zylinderförmige aus Metall z.B. Kupfer oder Tantal bestehende Haube 22, -welche zwischen der Drehanode und der Glashülle 3 angeordnet ist. Diese Haube 22 ist mit der Platte 1(5 verbunden und weist Öffnungen 10 zum Durchgang der von der Drehanode 7 ausgehenden Röntgenstrahlen auf. Wenn die Schicht aus ringförmigen Bändern Ik gebildet ist, so sind die Öffnungen 10 gegenüber den Bändern Ik angeordnet, d.h. sie fluchten mit denselben. Außer der KoI l.imation bewirkt die Haube auch die Absorption von parasitären Strahlungen (extra-fokale Strahlung und Streustrahlung) und die Absorption der von der Drehanode abgegebenen thermischen Strahlung, und zwar, imdem die Wärme auf einen schematisch angedeuteten Kühlkreislauf 23 mit Hilfe eines geeigeneten Mediums übertragen wird. Die Röntgenröhre beinhaltet im übrigen eine Pokussieriuigsvorrichtung 2'l·, die zwischen der Drehanode 7 und der Kathode k vorgesehen Lind starr mit der Haube 22 verbunden ist. Durch diese Vorrichtung wird ei- f-\ r\ gi

nersoits tou der Kathodes 4 ausgehende Elektroneiistrahlenbündel fokussiert und andererseits ein homogenes Feld in dem zwischen der Kathode und der Drehanode sich befindenden Zwischenraum geschaffen.

Die Ablenkung des Elektronenstrahlenbündels zwecks Abtastung der Schicht ist durch ein elektromagnetisches bzw. elektrostatisches System 6 gewährleistet. Die Drehanode J, die metallischen Teile 16, 17, 20 und die Haube 22, sowie die Fokussierungsvorrichtung 2k befinden sich, dabei auf demselben Potential.

Das Schutzgehäuse 2 weist Öffnungen 25 auf, welche durch Aluminiumfenster verschlossen sind, und welche die Passage von

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Röntgenstrahlen erlauben. Auf der äußeren Oberfläche des Schutzgehäuses sind parallel liogende scheibenförmige Ansätze 13 vorhanden, die ein zweites KoI l.iraaiorsystera bilden, und welojie aus einem Röntgenstrahlen absorbierenden Material bes tehen.

Der vorliegende erfind.ungsgemäße Gegenstand ist nicht auf die dargestellte und beschriebene Ausfuhrungsform begrenzt. Zum Beispiel kann die Drehanode 7 simultan durch mehrere Elektronenstrahlenbünde.l abgetcistet werden, und zwar um im selben Augenblick, d.h. gleichzeitig mehrere parallele Röntgenstrahl enbündel zu erhalten. Dabei erfolgt also eine weitere Verkürzung der TJntersuchungszeit.

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Claims

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KOCH & STERZEL Essen, den 12.1.197.9

CJmbH & Co. Bt/Os

Patentansprüche

A) Röntgenröhre mit einer· Kathode und einer· drehbar· gehaltenen Durchstrahlanode, dadurch gekennzeichue i:, daß die Durchstrahlanode (7) aus einem, einen hohlzylinderartigen Bereich aufweisenden glockenförmigen Auodenkörper (8) aus einem für Röntgenstrahlen gut durchlässigen Material besteht, dessen innere Oberfläche zumindest im hohlzylinderartigen Bereich ganz oder teilweise mit einer Schicht (i4) aus einem schwersehmelzbaren, Röntgenstrahlen emittierenden Mater-ial überzogen ist, und daß zwecks Erzeugung einer Reihe von feinen parallelen und koplanaren Röntgenstrahlen ein mit mehreren entsprechenden Öffnungen (1O) versehener Kollimator zumindest einem Teil der äußeren Oberfläche des Anodenkörpers (8) benachbart, und ein geeignetes, mit dem Kollimator kooperierendes, ein. oder mehrere von der Kathode ausgehende^) Elektronenstrahlenbündel entsprechend beeinflussendes Ablenksystem (6) vorhaxiden ist.
2.) Röntgenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (1^·) auf der ganzen inneren Oberfläche des glokkenförmigen Anodenkörpers (8) vorhanden ist.

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3.) Röntgenröhre nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht sich aus mehreren ringförmig auf der inneren Oberfläche des Anodenkörpers (8) vorhandenen, und voneinander getrennten Teil schicht en (1¹+) zusammeiisetz fc, welche konzentrisch zu der Achse des Anodenkörpers (8) in senkrecht zu der Abtastrichtutig des ElektronenstrahlenbündeIs stehenden, mit den Öffnungen (1O) des Kollimators fluchtsndeη Ebenen liegen.
4.) Röntgenröhre nach einem der Ansprüche 1 - 3> dadurch gekennzeichnet, daß der Kolliraatoi· aus einer mit den Öffnungen (1O) zwecks Passage der Röntgenstrahlanbände1 versehenen metallischen zylindrischen Hülle (22) bestehb, die im Inneren der Röntgenröhre angeordnet ist and die Drehanode (7) umgibt.
5.) Röntgenröhre nach einem der Ansprüche 1 ~ 3, dadurch gekennzeichnet, daß dis Dicke der Schicht (1·'+) zwischen 2 und 10 Xi liegt.
6.) Röntgenröhre nach einem der Ansprüche 1-5» dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere von derartigen Röntgenröhren bei einem Transversal-Sch^chtgerät zum Einsatz gelangen.

- Beschreibung -

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