DE3638378A1 - Roentgenroehre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Röntgenröhre mit einem Anoden­ teller, dem eine einen Elektronenstrahl aussendende Kathode gegenüberliegt und der durch einen Antrieb derart bewegbar ist, daß der Fokus eine Bahn auf dem Anodenteller beschreibt.

Es ist bekannt, den Anodenteller einer Röntgenröhre mit einem Rotor zu verbinden, der motorisch in Rotation versetzt wird (Drehanoden-Röntgenröhre). Die Rotorlagerung kann dabei durch Kugellager oder Magnetlager erfolgen. Die Verwendung von Ma­ gnetlagern hat gegenüber Kugellagern den Vorteil einer gerin­ geren Geräuscherzeugung und eines geringeren Verschleißes. Sie ist nur mit einem erheblichen technischen Aufwand reali­ sierbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Röntgenröhre der eingangs genannten Art, also eine Röntgenröhre mit beweg­ tem Anodenteller, zu schaffen, bei der weder Kugellager noch Magnetlager noch Gleitlager für die Anodenlagerung im Innern der Vakuumhülle erforderlich sind.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Anodenteller über ein schwingfähiges Element mit der Vakuum­ hülle verbunden ist und der Antrieb den Anodenteller in Schwingungen versetzt. Bei der erfindungsgemäßen Röntgenröhre entfallen relativ zueinander bewegte Lagerteile im Innern der Vakuumhülle. Es genügt ein Schwinglagerelement zur Lagerung des Anodentellers, das verschleiß- und geräuscharm sowie bil­ lig zu realisieren ist. Die Fokusbahn auf dem Anodenteller sollte dabei so gewählt werden, daß die Fokusabmessungen bei der Bewegung des Anodentellers konstant sind. Bei Schwin­ gungsformen, die zu unterschiedlichen Geschwindigkeiten zwischen dem Anodenteller und dem Elektronenstrahl führen, wobei im Extremfall in Umkehrpunkten die Geschwindigkeit Null vorliegen kann, kann der Elektronenstrom in seiner Intensität in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit gesteuert werden.

Die Fokusbahn auf dem Anodenteller kann durch geeignete Aus­ bildung des Antriebes und Lagerung des Anodentellers gewählt werden und stellt in der allgemeinen Form eine sogenannte Lissajous-Figur dar. Eine Sonderform einer solchen Figur ist die Kreisschwingung, aber auch die geradlinige Bewegung. Ver­ läuft die Fokusbahn auf dem Anodenteller nicht entlang eines Kreisbogens, sondern einer anderen gekrümmten Figur, so ist die Oberfläche des Anodentellers so auszubilden, daß die Be­ dingung der Fokuskonstanz, also der gleichbleibenden Geome­ trie des jeweils vom Elektronenstrahl erfaßten Oberflächen­ teiles, erhalten bleibt. Beispielsweise kann der Fokus die Form einer Kugelkalotte mit dem Krümmungsradius, der der Län­ ge des Abstandes Drehpunkt - Fokus entspricht, haben.

Die nicht-zentrale Erzeugung bzw. Ausrichtung des Elektronen­ strahles bedingt Abweichungen der Oberflächenform des Anoden­ tellers von der sphärischen. Eine lineare Schwingung er­ scheint dabei als die technisch einfachste Lösung. Hier tritt ein Stillstand des Anodentellers bei den Umkehrpunkten ein. An diesen Punkten muß demgemäß der Elektronenstrahl kurzzei­ tig abgeschaltet oder mindestens die Leistung des Elektronen­ strahles reduziert werden. Die Steuerung der Elektronen­ strahlleistung kann in der Weise erfolgen, daß bei unter­ schiedlicher Bewegungsgeschwindigkeit des Fokus gegenüber dem Anodenteller die thermische Belastung im Brennfleck des Ano­ dentellers konstant bleibt. Dies gilt ganz allgemein, also auch für kompliziertere Lissajous-Figuren, bei denen die Ge­ schwindigkeit variiert.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Röntgenröhre nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Einzelheit der Röntgenröhre gemäß Fig. 1, und

Fig. 3 eine Variante der Röntgenröhre gemäß den Fig. 1 und 2.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Röntgenröhre weist ein Gehäuse 1 auf, in dem ein Anodenteller 2 aus schwer schmelz­ barem Material mit Hilfe eines elastischen, schwingfähigen Schaftes 3 gelagert ist. Der Schaft 3 kann ganz oder teilwei­ se von einer Feder gebildet sein, die im Gehäuse 1 einge­ schmolzen ist. Zur Erregung von Schwingungen ist auf dem Schaft 3 ein Anker 4 aus magnetischem Werkstoff angebracht, dem eine Spulenanordnung 5 für den Antrieb zugeordnet ist.

Im Gehäuse 1 ist eine Kathode 6 eingeschmolzen, die einen Elektronenstrahl 7 zum Anodenteller 2 sendet. Die Kathode 6 weist hierzu in bekannter Weise Mittel zur Strahlbündelung auf.

Der Anodenteller 2 hat eine gekrümmte Oberfläche und kann durch die Spulenanordnung 5 zu Schwingungen angeregt werden. Eine vorteilhafte Fokusbahn auf dem Anodenteller 2 verläuft auf diesem kreisförmig. Die Fig. 2 zeigt eine sich dabei ein­ stellende Stellung des Anodentellers 2 und die von ihm ausge­ sandte Röntgenstrahlung S. Die Kathode 6 ist so angeordnet, daß der Elektronenstrahl 8 im Ruhezustand im Zentrum des Ano­ dentellers 2 auftreffen würde. Aufgrund der Schwingbewegung beschreibt aber der Fokus eine vorbestimmte Bahn auf dem Ano­ denteller 2, nämlich vorzugsweise, wie oben erläutert, eine Kreisbahn. Eine Kreisbahn hat den Vorteil, daß eine konstante Geschwindigkeit zwischen Fokus und Anodenteller vorliegt. Die Fig. 2 zeigt dabei, daß der Fokus in der bei Drehanodenrönt­ genröhren bekannten Weise in seiner Projekticn gegenüber der tatsächlichen Größe verkleinert ist. Hierzu ist der Zentral­ strahl 9 der Röntgenstrahlung S in einem von 90° abweichenden Winkel zur Achse des Anodentellers 2 orientiert.

Der Antrieb des Anodentellers 2 erfolgt in der geschilderten Weise über den Anker 4 und die Spulenanordnung 5, und zwar mit Hilfe eines magnetischen Wechsel- bzw. Drehfeldes. Dieses Feld übt seine Kraft auf den Anker 4 aus. Es ist auch denk­ bar, den Schaft 3 selbst aus geeignetem Material, z.B. magne­ tischen Material, herzustellen, so daß der Anker 4 entfallen kann.

Erfolgt die Anregung der Schwingbewegung auf die Eigenfre­ quenz des schwingenden Teiles, so kommt man mit kleinen elek­ trischen Antriebsleistungen aus. Es können ferner große Ab­ stände innerhalb des Magnetfeldes zugelassen werden.

Das Gehäuse 1 kann so geformt werden, daß der Anker 4 in eine Ausbuchtung eintaucht, in der besonders starke Magnetfelder erzeugbar sind.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist der Anodenteller 10 mit einem starren Schaft 11 verbunden, welcher außerhalb des Glasgefäßes 12 mit Hilfe eines Kugelgelenkes 13 allseitig schwenkbar gelagert ist. Zur Ermöglichung einer Schwenkung des Schaftes 11 ist die Vakuumhülle der Röntgenröhre im Be­ reich des Schaftes 11 als Federbalg 14, also flexibel ausge­ bildet. Der Antrieb erfolgt mit Hilfe einer Kurvenscheibe 15, in der das Schaftende geführt ist und die durch einen Motor 16 in Rotation versetzt wird.

Der Anodenteller 10 und der Schaft 11 sind zur Durchleitung eines Kühlmittels hohl ausgebildet. Hierzu weist der Schaft 11 Kühlanschlüsse 17 auf.

Bei der Ausführungsform gemäß der Fig. 3 ist das Kugelgelenk 13 außerhalb des Vakuumgefäßes angeordnet und kann wegen der dort niedrigen Temperaturen in üblicher Technik ausgeführt werden. Die Anodenbewegung kann auch durch einen magnetischen Antrieb entsprechend der Fig. 1 erfolgen.

Claims (7)

1. Röntgenröhre mit einem Anodenteller (2, 10), dem eine einen Elektronenstrahl (7) aussendende Kathode (6) gegenüber­ liegt, und der durch einen Antrieb (4, 5, 15, 16) derart be­ wegbar ist, daß der Fokus eine Bahn auf dem Anodenteller (2, 10) beschreibt, dadurch gekennzeich­ net, daß der Anodenteller (2, 10) über ein schwingfähi­ ges Element (3, 11, 13) mit der Vakuumhülle (1, 12, 14) ver­ bunden ist und der Antrieb (4, 5, 15, 16) den Anodenteller (2, 10) in Schwingungen versetzt.

2. Röntgenröhre nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das schwingfähige Element vom elastischen Schaft (3) des Anodentellers (2) gebildet ist.

3. Röntgenröhre nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Anodenteller (10) mit einem starren Schaft (11) verbunden ist, der außerhalb der Vakuumhülle (12, 14) allseitig schwenkbar gelagert ist, wobei die Vakuumhülle (12, 14) im Bereich des Schaftes (11) flexi­ bel ausgebildet ist.

4. Röntgenröhre nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Lager für den Schaft (11) von einem Kugelgelenk (13) gebildet ist.

5. Röntgenröhre nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (15, 16) im Bereich des freien Schaftendes angeordnet ist.

6. Röntgenröhre nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Antrieb (15, 16) von einer motorgetriebenen Kurvenscheibe (15) gebildet ist, in der das Schaftende geführt ist.

7. Röntgenröhre nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (11) zur Durchleitung eines Kühlmittels hohl ausgebildet ist.