DE4345453B4 - X=ray tube focal spot relative position and dia. test system - evaluates digitised intensity distribution of test object projection - Google Patents

X=ray tube focal spot relative position and dia. test system - evaluates digitised intensity distribution of test object projection Download PDF

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Abstract

The X=ray tube test system uses at least one object image projected onto a detector via at least one X-ray bean, with digitalisation of the intensity distribution of the projection and calculation of the relative position and dia. of the focal spot, using a least square fit method. The intensity distribution may be corrected by a shading function. Pref. the test object is a round rod or wire, which extends perpendicular to the main plane defined by the focal spot and the line along which the projection values are digitalised.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Bestimmung und Steuerung der relativen Position und des Durchmessers des Brennfleckes einer Röntgenröhre nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 6 wie beispielsweise aus DE 24 54 951 A1 bekannt.The invention relates to an apparatus and a method for determining and controlling the relative position and the diameter of the focal spot of an X-ray tube according to the preamble of claims 1 and 6 such as, for example DE 24 54 951 A1 known.

Bei der Durchstrahlungsprüfung mit Direktvergrößerungstechnik werden Röntgenröhren benötigt, deren Brennfleckdurchmesser kleiner als 100 μm ist. Ein so kleiner Brennfleckdurchmesser kann dadurch erhalten werden, dass der Elektronenstrahl mittels einer Elektronenoptik auf die Anode fokussiert wird. Als Elektronenoptik wer den magnetische und/oder elektrostatische Felder benutzt. Die Defokussierung des Elektronenstrahls bei einer Änderung der Anodenspannung wird durch eine Änderung des Fokussierstroms der Elektronenoptik kompensiert. Bei Autofokussystemen wird der Fokussierstrom der Elektronenoptik gemäß dem Verlauf einer Kennlinie, die beispielsweise in einem EPROM gespeichert ist, in Abhängigkeit von der Anodenspannung eingestellt. Bei Röhren ohne Autofokuseinrichtung wird der Fokussierstrom manuell eingestellt. Wird eine Drehanode zur Leistungssteigerung benutzt, muss in Abhängigkeit von der Exzentrizität der Anode nachfokussiert werden. Eine Nachfokussierung ist auch bei Strahllageschwankungen einer Synchrotronstrahlungsquelle notwendig.at the radiographic examination with direct magnification technology X-ray tubes are needed, whose Focal spot diameter is less than 100 microns. Such a small focal spot diameter can be obtained by the electron beam an electron optics is focused on the anode. As electron optics who uses the magnetic and / or electrostatic fields. The Defocusing of the electron beam with a change of the anode voltage is through a change of the focusing current of the electron optics compensated. For autofocus systems becomes the focusing current of the electron optics according to the course of a characteristic, the for example, stored in an EPROM, depending set by the anode voltage. For tubes without autofocus device the focusing current is set manually. Will be a rotary anode used to increase performance, depending on the eccentricity of the anode to be refocused. Refocusing is also possible with beam position fluctuations a synchrotron radiation source necessary.

In der Röntgen-Computer-Tomographie (CT) beeinflussen die Abbildungseigenschaften des radiographischen Systems, also des Detektors und der Quellenapertur, und die Justierung des Probenmanipulators die geometrische Auflösung der rekonstruierten Querschnitte. Bei geometrisch hochauflösenden Röntgen-Computer-Tomographiesystemen mit Pixelbreiten von w < 50 μm im rekonstruierten Querschnitt, einer Mikrofokusröntgenröhre als Quelle und Röntgendetektoren mit einem Pitch d größer als die Pixelbreite w muss der Brennfleckdurchmesser fD kleiner als die Pixelbreite w sein. Falls dies nicht der Fall ist, wird die geometrische Auflösung des Tomogramms nicht durch das Samplingtheorem und die Abbildungseigenschaften des Detektors, sondern überwiegend durch den Brennfleckdurchmesser fD der Röntgenröhre bestimmt.In X-ray computer tomography (CT) affect the imaging properties of radiographic Systems, so the detector and the source aperture, and the adjustment the sample manipulator the geometric resolution of the reconstructed cross-sections. For geometrically high-resolution X-ray computed tomography systems with pixel widths of w <50 μm in the reconstructed Cross section, a microfocus X-ray tube as Source and x-ray detectors with a pitch d greater than the pixel width w, the focal spot diameter fD must be less than be the pixel width w. If this is not the case, the geometric resolution not the tomogram by the sampling theorem and the picture properties of the detector, but predominantly determined by the focal spot diameter fD of the x-ray tube.

Zur Definition sei bemerkt, daß der Pitch der Abstand der Einzeldetektoren ist und auch als Samplingintervall bezeichnet wird und den Betrag d hat. Die Pixelbreite w beträgt d/m, wobei m die mittlere geometrische Vergrößerung ist. Bei diesen Systemen wird die Direktvergrößerungstechnik benutzt, d.h. es wird eine geometrische Vergrößerung um den Faktor m >> 1 erreicht.to Definition is noted that the Pitch is the distance of the single detectors and also as a sampling interval is called and has the amount d. The pixel width w is d / m, where m is the mean geometric magnification. In these systems becomes the direct enlargement technique used, i. a geometric enlargement by the factor m >> 1 is achieved.

Eine Bestimmung der Lage der Projektion der Rotationsachse auf das Detektorsystem auf mindestens 2/10 der Pixelbreite w ist eine Voraussetzung für die tomographische Rekonstruktion eines Querschnittes aus Projektionen. Falls die Projektion der Rotationsachse PD' auf das Detektorsystem PD nicht genau ermittelt wird, vermindert sich die geometrische Auflösung und es entstehen Artefakte. Siehe hierzu z.B. 1.A determination of the position of the projection of the axis of rotation on the detector system to at least 2/10 of the pixel width w is a prerequisite for the tomographic reconstruction of a cross-section of projections. If the projection of the rotation axis PD 'on the detector system PD is not accurately determined, the geometric resolution is reduced and artefacts arise. See for example 1 ,

In K. Engelke, Mikrotomographie mit Synchrotronstrahlung zur quantitativen Darstellung des Mineralgehaltes in Knochen, Dissertation, Universität Hamburg 1989, werden solche Artefakte, wie sie bei der Rekonstruktion eines Zylinders in der FAN-BEAM-Geometrie und bei Translations-Rotationsscannen entstehen, beschrieben.In K. Engelke, Microtomography with synchrotron radiation for quantitative Representation of mineral content in bones, dissertation, University of Hamburg 1989, such artifacts, as in the reconstruction of a Cylinder in the FAN-BEAM geometry and in translation rotation scans.

Hochauflösende CT-Systeme mit Mikrofokusröntgenröhren als Quelle und Detektoren mit einer Detektorapertur d, die größer als die Pixelbreite w im rekonstruierten Querschnitt ist, erfordern für hohe geometrische Auflösungen einen Brennfleck, dessen Lage auf dem Target und dessen Durchmesser sich über lange Zeit nicht ändern. Dabei kann die Meßzeit je Querschnitt bei kleiner Pixelbreite bis zu mehreren Stunden betragen. Bei langen Meßzeiten sollte deswegen während der Messung die Position und der Durchmesser des Brennflecks erfaßt und gegebenenfalls korrigiert werden.High-resolution CT systems with microfocus X-ray tubes as Source and detectors with a detector aperture d greater than the pixel width w is in the reconstructed cross section for high geometric resolutions a focal spot, its location on the target and its diameter over do not change for a long time. The measuring time can ever Cross section with small pixel width up to several hours. For long measuring times should therefore during the measurement detects the position and the diameter of the focal spot and optionally Getting corrected.

Nach jeder Änderung der Anodenspannung muß die Projektion der Rotationsachse auf das Detektorsystem PD und der Brennfleckdurchmesser neu ermittelt werden, da die Lage und der Durchmesser des Brennflecks bei einer Änderung der Anodenspannung variiert. Bei Verwendung einer Drehanode zur Leistungssteigerung wandert der Brennfleck in Folge der Exzentrizität der Anode.To every change the anode voltage must be the Projection of the rotation axis on the detector system PD and the Focal spot diameter to be redetermined as the location and the Diameter of the focal spot with a change of the anode voltage varied. When using a rotary anode to increase performance the focal spot moves as a result of the eccentricity of the anode.

Bei Autofokussystemen wird der Fokussierstrom gemäß einer programmierten Kennlinie korrigiert. Dabei findet eine automatische Überprüfung des Brennfleckdurchmessers und eine Regelung nicht statt. Außerdem wird die Wanderung des Brennfleckes nicht kompensiert. Wird in einem hochauflösenden CT-System eine Röntgenröhre mit dem o.a. Eigenschaften verwendet, so muß die Wanderung des Brennflecks und der Brennfleckdurchmesser erfaßt und gegebenenfalls korrigiert werden, um die Auflösung zu optimieren.at Autofocus systems, the Fokussierstrom according to a programmed characteristic corrected. Thereby an automatic check of the focal spot diameter takes place and a regulation does not take place. In addition, the migration of the focal spot not compensated. Is in an high-resolution CT system with an X-ray tube the o.a. Properties used, so must the migration of the focal spot and the focal spot diameter detected and corrected if necessary be to the resolution to optimize.

Die Kontrolle der Fokussierung des Brennflecks erfolgte bisher mittels der vergrößerten Projektion eines Gitters auf den Detektor. Die Fokussierung wird dabei manuell so lange verändert, bis das Gitter mit maximalem Kontrast abgebildet wird. Der Brennfleckdurchmesser wurde bisher durch Abbildung verschiedener Gegenstände bestimmt. Es wurden z.B. ein Doppeldrahttestkörper (D. Schnittger, E. Mundry, Untersuchung der Eignung des Platin-Doppeldrahtsteges als Testkörper für die Durchstrahlungsprüfung, Materialprüfung 14, 1992), ein einzelner Platindraht (E. Nabel, H. Heidt, J. Stade, Comparison of microfocal X-ray units, Brit JNDTF FFU28FU, 1986) oder eine Lithographie-Maske (J. Baumann, P. Klofac, G.Fritsch, Accurate determination of the focal spotsize of a microfocus X-ray tube, in Nondestructive Characterization of Material, ed: P. Höller, V. Hauk, C. Ruud, R. Green, Spinger (1989)) verwendet. Eine On-Line-Kontrolle des Brennfleckdurchmessers ist mit diesen Verfahren nicht möglich. Dadurch ergibt sich eine relativ schlechte Auflösung der Messungen.The control of the focus of the focal spot was previously by means of the enlarged projection of a grid on the detector. The focus is manually changed until the grating is displayed with maximum contrast. The focal spot diameter has hitherto been determined by imaging various objects. For example, a double wire test body (D. Schnittger, E. Mundry, Examination of the suitability of the platinum double-wire bar as a test body for the radiographic examination, Materialprüfung 14, 1992), a single platinum wire (E.Nabel, H. Heidt, J. Stade, Comparison of microfocal X-ray units, Brit JNDTF FFU28FU, 1986) or a lithographic mask (J. Baumann, P. Klofac, G.Fritsch, Accurate determination of the focal spots of a microfocus X-ray tube, in Nondestructive Characterization of Material, ed. P. Höller, V. Hauk, C. Ruud R. Green, Spinger (1989)). An on-line control of the focal spot diameter is not possible with these methods. This results in a relatively poor resolution of the measurements.

Der Druckschrift DE 24 54 951 A1 ist eine Vorrichtung zur Bestimmung der Brennfleckgröße von Röntgenröhren zu entnehmen. Diese Vorrichtung weist zwei in parallelen Ebenen liegende, für Röntgenstrahlen undurchlässige linienförmige identische Gruppen von Markierungen auf, wobei die eine Gruppe die Projektion der anderen in einer senkrecht zu den Ebenen stehenden Richtung ist. Weiterhin weist die Vorrichtung eine Halterung für einen fotographischen Film in Strahlenrichtung direkt hinter der der Röntgenröhre abgewandten Gruppe von Markierungen auf, die den Film parallel zu den Gruppen und senkrecht zur Mitte des Röntgenstrahlenbündels hält.The publication DE 24 54 951 A1 a device for determining the focal spot size of x-ray tubes is to be taken. This device comprises two X-ray opaque line-shaped identical groups of markings lying in parallel planes, one group being the projection of the other in a direction perpendicular to the planes. Furthermore, the device has a holder for a photographic film in the beam direction directly behind the group of markers facing away from the x-ray tube, which holds the film parallel to the groups and perpendicular to the center of the x-ray beam.

Der Druckschrift DE 33 03 150 A1 ist eine Röntgendiagnostikanlage mit Stellmitteln für die Dosisleistung der Röntgenröhre zu entnehmen. Dabei wird von einem Rechner für jede eingestellte Dosisleistung die kleinst mögliche Brennfleckgröße bestimmt und über ein Stellglied eingestellt.The publication DE 33 03 150 A1 An X-ray diagnostic system with adjusting means for the dose rate of the X-ray tube is to be taken. In this case, the smallest possible focal spot size is determined by a computer for each set dose rate and set via an actuator.

Aus der Druckschrift DE 33 04 607 A1 kann eine Röntgendiagnostikeinrichtung für die Tomoskopie entnommen werden, die eine Anzahl von Röntgenstrahlenquellen, an einem Röntgenbildverstärker angebrachte Ablenkspulen, eine mit einem Steuergenerator verbundene Ablenkeinrichtung, mit einer Fernsehkamera, einen Monitor und Bildspeichermittel, die Speicherplätze für mehrere vollständige Schichtbilder aufweisen, umfasst. Der Steuergenerator steuert die Ablenkvorrichtung für die Elektronenstrahlen in Abhängigkeit der zu untersuchenden Körperschichten dabei nach einem vorgegebenen Algorithmus.From the publication DE 33 04 607 A1 For example, an x-ray diagnostic device for tomoscopy may be taken comprising a number of x-ray sources, deflection coils attached to an x-ray image intensifier, a deflection device connected to a control generator, a television camera, a monitor and image storage means having storage locations for a plurality of complete slice images. The control generator controls the deflection device for the electron beams as a function of the body layers to be examined according to a predetermined algorithm.

Schließlich wird in der Druckschrift DE 40 33 439 C1 eine Zieleinrichtung zur Röntgenortung bei einer extrakoporalen Behandlung von Patienten mit fokussierten Stoßwellen beschrieben. Die Zieleinrichtung besteht aus einem Träger auf oder in dem röntgenpositive Elemente, bevorzugt Metalldrähte, so angeordnet sind, dass sie auf den Brennpunkt des Stoßwellensystems weisen. Im Röntgenbild gibt die Lage der Elemente eindeutig die Lage des Brennpunkts an.Finally, in the document DE 40 33 439 C1 describes a target device for X-ray localization in an extracoporal treatment of patients with focused shock waves. The aiming device consists of a support on or in the radiopaque elements, preferably metal wires, arranged so that they face the focal point of the shock wave system. In the X-ray image, the position of the elements clearly indicates the position of the focal point.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, die relative Position und den Durchmesser eines Brennfleckes einer Röntgenröhre zu bestimmen, on-line zu kontrollieren und zu steuern. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ist es möglich, schnell, präzise und mit hoher Auflösung z.B. Röntgen-Computer-Tomographie-Messungen durchzuführen. Dabei wird eine hohe geometrische Auflösung in den Rekonstruktionen sichergestellt.The The present invention has the object, the relative position and To determine the diameter of a focal spot of an X-ray tube, on-line control and control. By the device according to the invention Is it possible, fast, accurate and with high resolution e.g. Perform X-ray computer tomography measurements. there becomes a high geometric resolution ensured in the reconstructions.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist in den Ansprüchen 1 und 6 angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.A inventive solution this Task is in the claims 1 and 6 indicated. Further developments of the invention are the subject the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch bei Normalfokusröntgenröhren angewendet werden. Außerdem ist es möglich, die Vorrichtung für die Positionierung und Kontrolle eines Elektronenstrahls von Elektronenstrahlschweißanlagen und von Elektronenmikroskopen einzusetzen.The inventive device can also be used with normal-focus X-ray tubes. Furthermore Is it possible, the device for the Positioning and control of an electron beam from electron beam welding machines and of electron microscopes.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben. Es zeigen:The Invention will now be described by way of embodiments with reference described by way of example on the drawing. Show it:

1 mögliche Projektionsgeometrie der Computer-Tomographie 1 possible projection geometry of computer tomography

2 eine Projektionsgeometrie 2 a projection geometry

3 eine Vorrichtung zur Kontrolle des Brennflecks 3 a device for controlling the focal spot

In den folgenden Figuren sind jeweils gleiche oder entsprechende Teile mit den selben Bezugszeichen bezeichnet, so daß auf eine erneute Vorstellung verzichtet wird, und lediglich die Abweichungen der in diesen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert werden:In The following figures are each the same or corresponding parts denoted by the same reference numerals, so that dispenses with a new idea and only the deviations of those shown in these figures Embodiments over the first embodiment be explained:

1 zeigt eine Projektionsgeometrie der Computertomographie. Es sind dargestellt der Brennfleck auf einer Röntgenröhre 1 mit einem Brennfleckdurchmesser fD, ein untersuchter Bereich in dessen Mitte die Rotationsachse PD' in y-Richtung verläuft. Der zu untersuchende Bereich wird durch die Pixelbreite w des rekonstruierten Querschnitts gerastert. Außerdem wird ein Detektor 5 mit einem Samplingintervall d und der Projektion der Rotationsachse PD'auf den Detektor PD gezeigt. 1 shows a projection geometry of computed tomography. It shows the focal spot on an x-ray tube 1 with a focal spot diameter fD, an examined area in the middle of which the axis of rotation PD 'runs in the y-direction. The area to be examined is screened by the pixel width w of the reconstructed cross section. There will also be a detector 5 with a sampling interval d and the projection of the rotation axis PD 'onto the detector PD.

In 2 wird eine allgemeine Projektionsgeometrie dargestellt, die den Brennfleck der Röntgenröhre 1 den Fächerstrahl oder Strahlenkegel der Röntgenröhre 2, einen homogenen Draht oder Stab 3, den Projektionsschatten 4 vom homogenen Stab 3, die Detektorzeile oder den flächigen Röntgendetektor 5 und die Hauptebene 6 zeigt. Wie jede übliche Röntgenröhre erzeugt auch diese einen divergenten Röntgenstrahlenkegel. Der Röntgendetektor 5 kann ein flächiger Röntgendetektor z.B. ein Bildwandler oder eine Detektorzeile sein.In 2 a general projection geometry is shown, showing the focal spot of the x-ray tube 1 the fan beam or beam cone of X-ray tube 2 , a homogeneous wire or rod 3 , the projection shade 4 from the homogeneous rod 3 , the detector row or the area X-ray detector 5 and the main level 6 shows. Like any standard X-ray tube, it also produces a divergent X-ray cone. The x-ray detector 5 For example, a planar X-ray detector may be an image converter or a detector array.

Die Projektion des homogenen Drahtes oder Stabes wird bei einem zeilenförmigen Röntgendetektor entlang einer Geraden oder bei einem gekrümmten Eingangsschirm eines Röntgenbildwandlers entlang einer Linie im Abstand d digitalisiert. Bei einer Linie ist es notwendig, daß die Projektionswerte auf eine Gerade abgebildet werden und die geometrische Korrektur mittels einer Korrekturfunktion erfolgt. Der runde homogene Draht oder Stab 3 steht senkrecht auf der Hauptebene 6 die durch den Brennfleck und der Linie, entlang der die Projektionswerte digitalisiert werden, begrenzt wird. Dabei wird der Draht auf den Detektor projiziert. Die Transmission der Röntgenstrahlung durch den Draht oder Stab sollte größer als 5% und kleiner als 90% sein.The projection of the homogeneous wire or rod is digitized in a line-shaped X-ray detector along a straight line or in the case of a curved input screen of an X-ray image converter along a line at a distance d. For a line, it is necessary that the projection values be mapped to a straight line and that the geometric correction be done by means of a correction function. The round homogeneous wire or rod 3 is perpendicular to the main plane 6 which is limited by the focal spot and the line along which the projection values are digitized. The wire is projected onto the detector. The transmission of X-radiation through the wire or rod should be greater than 5% and less than 90%.

Im folgenden soll beschrieben werden, wie die relative Position und der Durchmesser eines Brennflecks einer Röntgenröhre oder Mikrofokusröntgenröhre bestimmt wird.in the The following will describe how the relative position and determines the diameter of a focal spot of an X-ray tube or microfocus X-ray tube becomes.

Ein runder, homogener (dichter) Draht oder Stab 3 mit einem Durchmesser D wird durch einen divergenten Strahlenkegel 2 einer Röntgenröhre auf einen ortsauflösenden ein- oder zweidimensionalen Röntgendetektor 5 abgebildet. Im Prinzip ist auch ein verfahrbarer "null"-dimensionaler Röntgendetektor denkbar. Allerdings hat ein solcher Detektor den Nachteil, daß damit die Meßzeit verlängert wird.A round, homogeneous (dense) wire or rod 3 with a diameter D is due to a divergent beam cone 2 an X-ray tube on a spatially resolving one- or two-dimensional X-ray detector 5 displayed. In principle, a movable "zero" -dimensional X-ray detector is also conceivable. However, such a detector has the disadvantage that it extends the measuring time.

Die Intensitätsverteilung der Röntgenstrahlung wird entlang einer Geraden oder entlang einer Linie an n Stützstellen im Abstand d digitalisiert. Der Stab 3 steht dabei senkrecht auf der Ebene, die durch den Brennfleck und der detektierten Linie begrenzt wird. Der Stab 3 wird um den Faktor m geometrisch vergrößert auf den Detektor projiziert. Dabei sollte die geometrische Anordnung so gewählt werden, daß m·D/d > 20 und 10 < d/fD < 20 ist. Die Intensitätsverteilung I(x) wird entlang der Detektorlinie im Abstand d an n Stützstellen digitalisiert.The intensity distribution of the X-ray radiation is digitized along a straight line or along a line at n interpolation points at a distance d. The rod 3 stands perpendicular to the plane bounded by the focal spot and the detected line. The rod 3 is projected by the factor m geometrically enlarged on the detector. In this case, the geometric arrangement should be selected such that m · D / d> 20 and 10 <d / fD <20. The intensity distribution I (x) is digitized along the detector line at a distance d at n nodes.

Die Intensitätsverteilung I(x) wird normiert und wie folgt dargestellt:

Figure 00070001
The intensity distribution I (x) is normalized and represented as follows:
Figure 00070001

Nun werden die linke und die rechte Position R1 und R2 der Projektion des Drahtes auf die Projektionslinie ermittelt. Der Intensitätsverlauf der Projektion des Stabes oder Drahtes wird durch ein Polynom 2. Ordnung näherungsweise beschrieben: Ip(x) = ax2 + bx + c Now, the left and right positions R1 and R2 of the projection of the wire on the projection line are determined. The intensity profile of the projection of the rod or wire is approximately described by a polynomial of 2nd order: I p (x) = ax 2 + bx + c

Die Koeffizienten a, b, c werden so bestimmt, daß das Fehlerquadrat F (a, b, c) minimal wird:

Figure 00080001
The coefficients a, b, c are determined so that the error square F (a, b, c) becomes minimum:
Figure 00080001

Also genügt das Fehlerquadrat der folgenden Bedingung:

Figure 00080002
So the error square satisfies the following condition:
Figure 00080002

Der Projektionsschwerpunkt PS ergibt sich aus dem Extremwert der Parabel PS = –b/2a. The projection center PS results from the extreme value of the parabola PS = -b / 2a.

Der Brennfleckdurchmesser ist auch umgekehrt proportional zu a. Falls der Brennfleck parallel zur Detektorlinie um Ux wandert, so wandert der Projektionsschwerpunkt um δx·m. Der Projektionsschwerpunkt kann somit mit einer besseren Auflösung als d/10 bestimmt werden.Of the Focal spot diameter is also inversely proportional to a. If the focal spot moves parallel to the detector line by Ux, so wanders the projection center around δx · m. Of the Projection focus can thus with a better resolution than d / 10 can be determined.

Die Vorrichtung zur On-Line-Kontrolle und zur Steuerung von Lage und Größe des Brennflecks einer Röntgenröhre wird im folgenden beschrieben.The Device for on-line control and control of position and Size of the focal spot one X-ray tube is described below.

Wie in 3 dargestellt, werden zwei runde homogene Stäbe 3, 3' im äußeren Bereich des Strahlenkegels 2 der Röntgenröhre senkrecht zueinander und senkrecht zur Durchstrahlungsrichtung angeordnet. Zwei Röntgendetektorzeilen 5, 5' oder ein zweidimensionaler Röntgendefektor 5 werden derart angeordnet, daß das Durchstrahlungsbild des jeweils zum Detektor senkrecht stehenden Stabes geometrisch vergrößert auf den Detektor projiziert wird. Die Bestimmung der Lage und der Größe des Brennflecks geschieht wie vorher beschrieben. Es sollte darauf geachtet werden, daß die Stäbe im äußeren Bereich des Strahlenkegels so angebracht sind, daß die Durchstrahlungsprüfung des Objektes 7, die den inneren Bereich des Strahlenkegels der Röntgenröhre ausnutzt, nicht beeinträchtigt wird.As in 3 shown, become two round homogeneous bars 3 . 3 ' in the outer area of the beam cone 2 the X-ray tube perpendicular to each other and arranged perpendicular to the transmission direction. Two x-ray detector lines 5 . 5 ' or a two-dimensional x-ray detector 5 are arranged so that the radiographic image of each perpendicular to the detector rod is geometrically enlarged projected onto the detector. The determination of the position and the size of the focal spot is done as previously described. Care should be taken that the rods are mounted in the outer area of the cone so that the radiographic examination of the object 7 , which does not interfere with the inner portion of the X-ray tube beam cone.

Die Intensitätsverteilung der Detektorzeilen oder des zweidimensionalen Detektors werden mittels der Digitalisierungseinheit 8 digitalisiert und die Projektionsschwerpunkte in X-Richtung und in Y-Richtung werden wie vorher beschrieben bestimmt. Dieses kann durch ein Steuerprogramm eines Mikrocomputers 9 geschehen. Ändert sich nun die Lage des Projektionsschwerpunktes in X- oder Y-Richtung, so kann die Zentrierung des Elektronenstrahls mittels zweier Zentrierspulen 13, 14 erfolgen. Der Strom durch diese Spulen wird mittels zweier D/A-Wandler 10, 11 über den Mikrocomputer 9 gesteuert, der die Projektionsschwerpunkte in X- und Y-Richtung bestimmt. Eine Änderung der Projektionsschwerpunkte in X- oder Y-Richtung wird korrigiert, indem der Strom durch die Zentrierspulen über die D/AWandler 10, 11 mittels des Steuerprogramms geändert wird.The intensity distribution of the detector lines or the two-dimensional detector are determined by means of the digitizing unit 8th digitized and the projection centers in the X direction and Y direction are determined as previously described. This can be done by a control program of a microcomputer 9 happen. If the position of the projection centroid now changes in the X or Y direction, the centering of the electron beam can take place by means of two centering coils 13 . 14 respectively. The current through these coils is by means of two D / A converters 10 . 11 over the microcomputer 9 controlled, which determines the projection centers in the X and Y direction. A change of the projection centers in the X or Y direction is corrected by the current through the centering coils via the D / AWandler 10 . 11 is changed by means of the control program.

Ändert sich der Brennfleckdurchmesser in X- oder Y-Richtung, so ändern sich die Polynom-Parameter a in X- oder Y-Richtung. Geschieht dieses, so wird der Brennfleckdurchmesser mittels des D/A-Wandlers 12 durch Variation des Stromes der Fokussierspule 15 gesteuert. Das Steuerprogramm regelt über den D/A-Wandler 12 den Fokussierstrom, so daß die Polynomparameter a in X- und Y-Richtung konstant bleiben.If the focal spot diameter changes in the X or Y direction, the polynomial parameters a change in the X or Y direction. If this happens, the focal spot diameter will be changed by the D / A converter 12 by varying the current of the focusing coil 15 controlled. The control program controls via the D / A converter 12 the focusing current, so that the polynomial parameters a remain constant in the X and Y directions.

Claims (7)

Vorrichtung zur Bestimmung und Steuerung der Lage und des Durchmessers eines Brennflecks (1) auf einem Target einer Röntgenröhre, der mit Elektronenstrahlen erzeugbar ist, und aus dem ein kegelförmiges Röntgenstrahlenfeld (2) austritt, dadurch gekennzeichnet, dass zwei zueinander senkrecht angeordnete, längliche Gegenstände (3, 3'), die als runder homogener Draht oder Stab ausgebildet sind, senkrecht zur Durchstrahlungsrichtung in das Röntgenstrahlungsfeld (2) eingebracht sind, dass eine Detektoreinheit (5) vorgesehen ist, auf die die Durchstrahlungsbilder der Gegenstände (3, 3') geometrisch vergrößert abbildbar sind, und dass Zentrierspulen (13, 14) zur Ablenkung der Elektronenstrahlen vorgesehen sind, die in Abhängigkeit der Lageänderung der auf die Detektoreinheit (5) produzierten Abbilder der länglichen Gegenstände (3, 3') über eine Steuereinheit (9) ansteuerbar sind.Device for determining and controlling the position and diameter of a focal spot ( 1 ) on a target of an X-ray tube which can be generated with electron beams, and from which a cone-shaped X-ray field (US Pat. 2 ), characterized in that two mutually perpendicular, elongated objects ( 3 . 3 ' ), which are formed as a round homogeneous wire or rod, perpendicular to the transmission direction in the X-ray field ( 2 ) are introduced, that a detector unit ( 5 ) to which the radiographic images of the objects ( 3 . 3 ' ) are geometrically enlarged imbildbar, and that centering coils ( 13 . 14 ) are provided for deflecting the electron beams which, depending on the change in position of the on the detector unit ( 5 ) produced images of elongated objects ( 3 . 3 ' ) via a control unit ( 9 ) are controllable. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenstände (3, 3') im äußeren Bereich des kegelförmigen Röntgenstrahlenfeldes (2) angeordnet sind.Device according to claim 1, characterized in that the objects ( 3 . 3 ' ) in the outer region of the conical X-ray field ( 2 ) are arranged. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die minimale Transmission der Röntgenstrahlung durch die länglichen Gegenstände (3, 3') größer als 5% und kleiner als 90% ist.Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the minimum transmission of the X-ray radiation through the elongated objects ( 3 . 3 ' ) is greater than 5% and less than 90%. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoreinheit (5) ein flächiger Röntgendetektor ist oder wenigstens eine Detektorzeile (5') aufweist.Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the detector unit ( 5 ) is a planar X-ray detector or at least one detector row ( 5 ' ) having. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Röntgenröhre eine Mikrofokus-Röntgenröhre ist.Device according to one of claims 1 to 4, characterized that the x-ray tube a Microfocus X-ray tube is. Verfahren zur Bestimmung und Steuerung der Lage und des Durchmessers eines Brennflecks (1) auf einem Target einer Röntgenröhre, der mit Elektronenstrahlen erzeugbar ist, die mit Fokussierspulen (15) beeinflussbar sind, und aus dem ein kegelförmiges Röntgenstrahlenfeld (2) austritt unter Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch folgende Schritte: • Abbildung beider länglicher Gegenstände (3, 3') auf der Detektoreinheit (5), • Bestimmung des Projektionsschwerpunktes PS jeweils für beide Abbilder auf der Detektoreinheit (5), • bei Änderung der Lage des Projektionsschwerpunktes werden die Zentrierspulen (13, 14) für einen Lageausgleich des Brennpunktes (1) mit Strom beaufschlagt.Method for determining and controlling the position and diameter of a focal spot ( 1 ) on a target of an x-ray tube that can be generated with electron beams that are coupled to focusing coils ( 15 ) are influenced, and from which a conical X-ray field ( 2 ) using the device according to one of claims 1 to 5, characterized by the following steps: • imaging of both elongated objects ( 3 . 3 ' ) on the detector unit ( 5 ), • determination of the projection center of gravity PS for both images on the detector unit ( 5 ), • if the position of the center of projection changes, the centering coils ( 13 . 14 ) for a positional compensation of the focal point ( 1 ) supplied with electricity. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des Projektionsschwerpunktes folgende Schritte durchgeführt werden: • Aufnahme und Normierung der jeweiligen Intensitätsverteilung In(x), des auf der Detektoreinheit (5) projizierten Abbildes des länglichen Gegenstandes (3, 3'), • Bildung eines Polynoms 2. Ordnung zur näherungsweisen Beschreibung der Intensitätsverteilung IP(x), der Form Ip(x) = ax2 + bx + c,• Bestimmung der Koeffizienten a, b, c durch Bildung nach der Methode der kleinsten Fehlerquadrate, • Ermittlung des Projektionsschwerpunktes PS des jeweiligen Abbildes nach PS = –b/2a. A method according to claim 6, characterized in that the following steps are carried out for determining the projection center of gravity: recording and normalization of the respective intensity distribution I n (x) of the detector unit ( 5 ) projected image of the elongated object ( 3 . 3 ' ), • formation of a polynomial of 2nd order for the approximate description of the intensity distribution I P (x), the shape of I p (x) = ax 2 + bx + c, Determination of the coefficients a, b, c by formation according to the method of least squares, determination of the projection center of gravity PS of the respective image by PS = -b / 2a.
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