DE3934321A1

DE3934321A1 - Roentgenroehre mit austrittsfenster

Info

Publication number: DE3934321A1
Application number: DE3934321A
Authority: DE
Inventors: Guenter Bartmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1989-10-13
Filing date: 1989-10-13
Publication date: 1991-04-18

Description

Die Erfindung betrifft eine Röntgenröhre mit einer Kathode zum Emittieren von Elektronen, die zur Erzeugung von Röntgen strahlung auf eine Anode beschleunigt werden und mit einem Austrittsfenster für die Röntgennutzstrahlung.

Bei einer bekannten Röntgenröhre sind eine Kathode und eine Anode einander gegenüberliegend und im Abstand zueinander in einen luftleeren Glaskörper eingeschmolzen. Die Kathode besitzt einen Glühfaden zum Emittieren von Elektronen. Durch Anlegen einer Spannung zwischen Anode und Kathode werden die Elektronen in Richtung zur Anode beschleunigt und treffen auf einen Be reich der Anode, das Target, das in Richtung zur Kathode abge schrägt ist. Beim Auftreffen auf das Target werden die Elektro nen abgebremst, wobei ihre kinetische Energie in Wärme und in Röntgenstrahlung (Primärstrahlung) umgewandelt wird. Von der erzeugten Röntgenstrahlung interessiert nur die Strahlung (Röntgennutzstrahlung), die durch ein Fenster des Röntgen röhrengehäuses austritt.

Es werden nicht alle Elektronen im Anodenmaterial abgebremst, ein Teil der Elektronen wird elastisch reflektiert, wodurch Se kundärelektronen aus der Anode gelöst werden können. Diese Sekundärelektronen treffen teils in der näheren Umgebung des Targets (des thermischen Brennfleckes) wieder auf die Anode oder auf die Glaswand oder auf andere Röhrenbauteile und setzen erst beim zweiten oder gar dritten Aufprall ihre Energie in Strahlung um. Die durch die Sekundärelektronen erzeugte Rönt genstrahlung wird als extrafokale Röntgenstrahlung bezeichnet. Zur extrafokalen Strahlung zählt zudem auch die Streustrahlung, die durch das Auftreffen von Primärstrahlung auf Röntgenröhren bauteile erzeugt wird. Ein hoher, extrafokaler Strahlungsanteil bewirkt eine Brennfleckvergrößerung mit einer Vergrößerung der Unschärfe des optischen Brennfleckes, der die Projektion des thermischen Brennfleckes in Nutzstrahlenrichtung darstellt und einer damit verbundenen nachteiligen Beeinflussung der Bildwiedergabe.

Zur Verminderung der extrafokalen Strahlung ist bei einer be kannten Röntgenröhre im Bereich der Stehanode ein Element zum Abfangen von reflektierten Elektronen vorgesehen. Zudem kann die extrafokale Strahlung durch Mehrfachausblendung reduziert werden.

Aufgabe der Erfindung ist die weitere Verminderung der extra fokalen Röntgenstrahlung.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich der Querschnitt des Austrittsfensters der Röntgenröhre in Strah lungsrichtung ändert.

Vorteil der erfindungsgemäßen Röntgenröhre ist, daß durch Absorption und Ausblendung der extrafokale Strahlenanteil an der Nutzstrahlung gegenüber dem Stand der Technik verringert, die Unschärfe des optischen Brennfleckes verkleinert und die Strahlenbelastung des Untersuchungsobjektes reduziert ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine Stehanoden-Röntgenröhre mit einem Austritts fenster nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Drehanodenröhre mit einem Austrittsfenster nach der Erfindung und

Fig. 3 eine Stehanoden-Röntgenröhre mit einem weiteren Aus trittsfenster nach der Erfindung.

Die Fig. 1 zeigt schematisch eine bekannte Stehanoden-Röntgen röhre 1 mit einer Kathode 2 und einer Anode 3, die einander gegenüberliegend und im Abstand zueinander in einen luftleeren Glaskörper 4 eingeschmolzen sind. Die Anode 3 ist in Richtung zur Kathode 2 abgeschrägt und mit einem Target 5 versehen. Ein Aufsatz 6 hat eine in Richtung der Kathode 2 zeigende zentrale Öffnung 7 zum Durchlaß der von der Kathode 2 emittierten Elek tronen. Durch Anlegen einer Spannung an die Anode 3 und die Ka thode 2 werden die Elektronen von der Kathode 2 in Richtung zur Anode 3 beschleunigt und geben beim Auftreffen auf das Target 5 ihre kinetische Energie in Form von Wärme und Röntgenstrahlung ab. Die Röntgennutzstrahlung 9 wird annähernd senkrecht zur Achse der Röntgenröhre 1 durch ein Austrittsfenster 8 des Auf satzes 6 abgestrahlt. Der Querschnitt des Austrittsfensters 8 ist in Strahlungsrichtung konisch verjüngt. Durch die Abrundung der zur Anode 3 zeigenden Seite 10 des Aufsatzes 6 und das ko nisch geformte Austrittsfenster 8 wird die extrafokale Strah lung aus beispielsweise der von der Primärstrahlung erzeugten Streustrahlung B und der durch Sekundärelektronen erzeugten Strahlung A entweder im Material des Aufsatzes 6 absorbiert oder sie trifft durch die Ausgestaltung des Austrittsfensters 8 auf die Blendenplatten 11 und wird dort absorbiert. Vorteil hafterweise kann die Oberfläche 10 des Aufsatzes 6 und die Oberfläche des Austrittsfensters 8 rauh ausgestaltet sein zum Absorbieren von Sekundärelektronen und extrafokaler Strahlung.

Die Fig. 2 zeigt schematisch eine Drehanodenröhre, bei der funktionell gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen ver sehen sind. Bei der gezeigten Röntgenröhre ist ein Austritts fenster 12 im Bereich der Drehanode 3 angeordnet und ist funktionsgleich mit dem Austrittsfenster 8 nach der Fig. 1.

Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf ein Austritts fenster, dessen Querschnitt in Strahlungsrichtung ver kleinert ist. Erfindungsgemäß kann der Querschnitt des Aus trittsfensters in Strahlungsrichtung vergrößert sein, das Austrittsfenster kann sich in Strahlungsrichtung trompeten förmig vergrößern bzw. verkleinern. Der Querschnitt des Austrittsfensters kann in einem ersten Bereich konisch verjüngt und in einem zweiten Bereich konisch erweitert sein, wie dies in der Fig. 2 gezeigt ist. Dann ist der Querschnitt des zwei ten Bereiches vorteilhafterweise so ausgebildet, daß er der maximalen Öffnung des von der Röntgenröhre 1 ausgesandten Nutz strahlenbündels angepaßt ist.

Die Fig. 3 zeigt die bereits aus der Fig. 1 bekannte Röntgen röhre, bei der sich der Querschnitt des Austrittsfensters 13 in Strahlungsrichtung konisch oder kontinuierlich erweitert. Die Öffnung des Austrittsfensters 13 ist über den gesamten Quer schnitt der maximalen Öffnung des Röntgennutzstrahlenbündels angepaßt. Auch durch diese vorteilhafte Ausgestaltung des Austrittsfensters 13 der Röntgenröhre 1 wird der Anteil der extrafokalen Röntgenstrahlung an der Röntgennutzstrahlung reduziert.

Gemäß einer nicht gezeigten weiteren Ausgestaltung der Erfin dung kann ein buchsenförmiges Element in den Aufsatz 6 gemäß der Fig. 1 eingebracht werden zum Durchlaß der Röntgennutz strahlung. Eine Durchbrechung des buchsenförmigen Elementes ist gemäß der Erfindung als Austrittsfenster 8 ausgebildet. Das buchsenförmige Element kann beispielsweise aus einem Kristall hergestellt sein, an dessem Kristallgitter die extrafokale Strahlung gebeugt und damit auf die Blendenplatte 11 zur Absorption reflektiert wird. Das buchsenförmige Element kann bei weiteren Ausgestaltungen der Erfindung aus einem Keramik material oder einem Metall mit hoher Dichte bestehen. Besonders vorteilhaft ist, wenn die Oberfläche des buchsenförmigen Elementes im Bereich der Anode rauh ist zur Absorption von Sekundärelektronen und extrafokale Strahlung.

Claims

1. Röntgenröhre (1) mit einer Kathode (2) zum Emittieren von Elektronen, die zur Erzeugung von Röntgenstrahlung (9) auf eine Anode (3) beschleunigt werden und mit einem Austrittsfenster (8, 12, 13) für die Röntgennutzstrahlung, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Querschnitt des Austrittsfensters (8, 12, 13) der Röntgenröhre (1) in Strahlungsrichtung ändert.

2. Röntgenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Querschnitt des Austrittsfensters (12, 13) in Strahlungsrichtung vergrößert.

3. Röntgenröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung des Querschnit tes des Austrittsfensters (8, 12, 13) der Öffnung des Nutz strahlenkegels angepaßt ist.

4. Röntgenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Querschnitt des Austrittsfensters (8, 12, 13) in Strahlungsrichtung verkleinert.

5. Röntgenröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Querschnitt des Austrittsfensters (8, 12, 13) kontinuierlich ändert.

6. Röntgenröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß eine Durch brechung eines Elementes im Bereich der Anode (3) als Aus trittsfenster (8, 12, 13) ausgebildet ist.

7. Röntgenröhre nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die Durchbrechung des Elementes ein Einsatz mit einem Austrittsfenster (8, 12, 13) eingesetzt ist.

8. Röntgenröhre nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für den Einsatz ein Kristall, ein Keramikmaterial oder ein Metall mit hoher Dichte verwendet ist.

9. Röntgenröhre nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Element als Aufsatz auf die Anode (3) ausgebildet ist und daß die der Anode (3) zugewandte Seite im Abstand zur Anode (3) angeordnet und abgerundet ist.

10. Röntgenröhre nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche (10) des Elementes im Bereich der Anode (3) rauh ausgebildet ist.