DE4410760A1 - Röntgenröhre mit einer Anode und Mitteln zur Brennfleckverlagerung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Röntgenröhre nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Derartige Röntgenröhren werden beispielsweise in der Mammo­ graphie verwendet. Die unterschiedlichen Materialien sind dann derart gewählt, daß Röntgenstrahlung unterschiedlicher Härte erzeugt werden kann, wobei für Brüste geringer oder mittlerer Dichte bzw. Größe weichere und für Brüste hoher Dichte bzw. für große Brüste härtere Strahlung verwendet wird. Hinsichtlich der unterschiedlichen Brennfleckgrößen ist zu sagen, daß für normale Anforderungen und Vergrößerungsfak­ toren ein größerer Brennfleck verwendet wird, da dieser höher belastbar ist und somit geringere Belichtungszeiten ermög­ licht. Im Falle besonderer Anforderungen an das Auflösungs­ vermögen der Aufnahmen und/oder bei hohen Vergrößerungsfakto­ ren wird ein kleinerer Brennfleck verwendet.

Eine Röntgenröhre der eingangs genannten Art ist in einer Firmendruckschrift der Firma Machlett aus dem Jahre 1986 beschrieben. Die bekannte Röntgenröhre weist eine in zwei aus unterschiedlichen Materialien gebildete Bereiche unterteilte Auftrefffläche auf, wobei in jedem der Bereiche ein größerer und ein kleinerer Brennfleck erzeugbar ist. Die bekannte Röntgenröhre weist zwei diametral gegenüberliegend angeord­ nete Strahlenaustrittsfenster auf, von denen eines dem einen und eines dem anderen Bereich der Auftrefffläche zugeordnet ist. Dies hat den Nachteil, daß die bekannte Röntgenröhre derart um 180° drehbar in ein Röntgendiagnostikgerät einge­ baut werden muß, daß wahlweise das eine oder das andere Strahlenaustrittsfenster in die zur Anfertigung einer Rönt­ genaufnahme geeignete Position gebracht werden kann, je nachdem, welcher der beiden Bereiche der Auftrefffläche ver­ wendet werden soll. Es versteht sich, daß dies einen hohen konstruktiven und damit finanziellen Aufwand erfordert.

Außerdem ist aus der EP 0 322 260 A1 eine Röntgenröhre be­ kannt, deren Auftrefffläche in zwei aus unterschiedlichen Materialien gebildete Bereiche unterteilt ist, wobei ihn jedem der Bereiche ein Brennfleck erzeugbar ist. Die Fokuslage ist für beide Brennflecke im wesentlichen gleich, so daß es ohne Verstellung der Röntgenröhre möglich ist, beide Bereiche zu nutzen. Da in jedem der beiden Bereich nur ein Brennfleck erzeugbar ist, steht pro Bereich nur eine Brennfleckgröße zur Verfügung.

Aus der DE-OS 22 31 970 ist eine Röntgenröhre bekannt, deren Auftrefffläche in ihrer Gesamtheit aus dem gleichen Material besteht. Bei dieser Röntgenröhre ist an der gleichen Stelle wahlweise ein kleinerer oder ein größerer Brennfleck erzeug­ bar. Beide Brennflecke liegen an der gleichen Stelle.

Aus der DE 29 43 700 C2 ist eine Röntgenröhre für Stereo- Aufnahmen bekannt, deren Auftrefffläche ebenfalls in ihrer Gesamtheit aus dem gleichen Material besteht. Bei dieser Röntgenröhre sind zwei Brennfleckpaare unterschiedlichen Brennfleckabstandes vorgesehen, wobei die Brennfleckpaare unterschiedliche Brennfleckgrößen aufweisen. Für Normal- Aufnahmen ist ein bezüglich der beiden Brennfleckpaare mittig angeordneter fünfter Brennfleck vorgesehen. Es versteht sich, daß es für die ordnungsgemäße Funktion dieser Röntgenröhre unerläßlich ist, daß die Fokuslage sämtlicher Brennflecke verschieden ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Röntgen­ röhre der eingangs genannten Art so auszubilden, daß es ohne Verstellung der Röntgenröhre möglich ist, aus unterschied­ lichen Materialien bestehende Bereiche der Auftrefffläche zu nutzen, und daß dennoch in wenigstens einem der Bereiche Brennflecke unterschiedlicher Größe zur Verfügung stehen.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch die Merk­ male des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruches 1. Es ist dann gewährleistet, daß für alle Bereiche der Anode und sämtliche Brennflecke das gleiche Strahlenaustrittsfenster verwendet werden kann. Zugleich wird infolge der Maßnahme, daß die zu einem Bereich der Auftrefffläche gehörigen Brenn­ flecke jeweils wenigstens im wesentlichen an der gleichen Stelle liegen, erreicht, daß für die einzelnen Bereiche praktisch keine unterschiedlichen Fokuslagen auftreten können. Außerdem können aufgrund des Umstandes, daß Mittel zur Brennfleckverlagerung vorgesehen sind, die Maßnahmen zur Erzeugung der Brennflecke erheblich vereinfacht werden, da nicht mehr für jeden Brennfleck eine besondere Elektronen­ strahlquelle, z. B. Glühkathode, vorgesehen sein muß. Vielmehr wird es in der Regel genügen, für jede Brennfleckgröße eine entsprechende Elektronenstrahlquelle vorzusehen.

Gemäß einer Variante der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Mittel zur Brennfleckverlagerung eine Relativbewegung zwischen der Anode und der Elektronenemittereinrichtung bewirken. Wegen des mit dieser Lösung unter Umständen verbun­ denen hohen technischen Aufwandes sieht eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vor, daß die Mittel zur Brenn­ fleckverlagerung den Elektronenstrahl ablenken, was magne­ tisch oder elektrostatisch erfolgen kann. Es müssen also lediglich Ablenkelektroden bzw. Ablenkspulen oder -magnete vorgesehen werden.

Die Abweichungen der Fokuslage für alle Brennflecke ist dann besonders gering, wenn die Brennflecke eines Bereiches auf der gleichen Stelle liegen und/oder gemäß einer Variante der Erfindung die zu den unterschiedlichen Bereichen gehörigen Brennflecke wenigstens im wesentlichen auf einer Gerade liegen.

Gemäß einer bevorzugten Variante der Erfindung ist vorge­ sehen, daß die Elektronenemittereinrichtung für jede Brenn­ fleckgröße einen Elektronenemitter aufweist, der in einem entsprechenden Fokussierungsschlitz aufgenommen ist, und daß die Mittelebenen der vorzugsweise parallel zueinander ver­ laufenden Fokussierungsschlitze derart relativ zueinander geneigt sind, daß sich die zu den Elektronenemittern gehöri­ gen Brennflecke wenigstens im wesentlichen auf der gleichen Stelle der Auftrefffläche befinden.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung sehen vor, daß die Anode in zwei aus unterschiedlichen Materialien gebildete Bereiche unterteilt ist bzw. für alle Brennflecke ein gemein­ sames Strahlenaustrittsfenster vorgesehen ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beigefügten Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Röntgenröhre,

Fig. 2 eine Stirnansicht der Kathodenanordnung der Röntgen­ röhre gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III in Fig. 2, und

Fig. 4 eine Stirnansicht des der Kathodenanordnung gegen­ überliegenden Bereiches der Auftrefffläche der Dreh­ anode der Röntgenröhre gemäß den Fig. 1 und 2.

In der Fig. 1 ist mit 1 der Kolben der Röntgenröhre bezeich­ net, der im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispieles in bekannter Weise unter Verwendung von Metall und Keramik - andere Materialien sind möglich - hergestellt ist. Inner­ halb des Kolbens 1 ist an einem Trägerteil 2 eine Kathoden­ anordnung 3 angebracht, die insgesamt zwei in einem gemein­ samen Kathodenbecher 4 aufgenommene Glühkathoden 5 und 6 aufweist. Den Glühkathoden 5 und 6 gegenüberliegend ist eine insgesamt mit 7 bezeichnete Drehanodenanordnung vorgesehen, die einen über eine Achse 8 mit einem Rotor 9 verbundenen Anodenteller 10 aufweist. Der Rotor 9 ist in in der Fig. 1 nicht dargestellter Weise auf einer mit dem Kolben 1 verbun­ denen Achse 11 drehbar gelagert. Im Bereich des Rotors 9 ist auf die Außenwand des Kolbens 1 ein Stator 12 aufgesetzt, der mit dem Rotor 9 zur Bildung eines zum Antrieb der Drehanode dienenden Elektromotors zusammenwirkt.

Beim Betrieb der Röntgenröhre wird dem Stator 12 über Leitun­ gen 13 und 14 ein Wechselstrom zugeführt, so daß der über die Achse 11 mit dem Rotor 9 verbundene Anodenteller 10 rotiert. Die Röhrenspannung wird über Leitungen 15 und 16 angelegt, wobei die Leitung 16 mit jeweils einem Anschluß der Glüh­ kathoden 5 und 6 verbunden ist (siehe Fig. 2). Die jeweils anderen Anschlüsse der Glühkathoden 5 und 6 sind mit Leitun­ gen 17a bzw. 17b verbunden. Je nachdem, ob über die Leitungen 17a und 16 der Glühkathode 5 oder über die Leitungen 17b und 16 der Glühkathode 6 ein Heizstrom zugeführt wird, geht von der Glühkathode 5 oder 6 ein Elektronenstrahl aus. Der von der jeweils aktivierten Glühkathode 5 bzw. 6 ausgehende Elektronenstrahl trifft wie in Fig. 1 strichliert angedeutet auf eine Auftrefffläche 19 des Anodentellers 10 auf, wobei der von der größeren Glühkathode 5 ausgehende Elektronen­ strahl einen größeren Brennfleck und der von der kleineren Glühkathode 6 ausgehende Elektronenstrahl einen kleineren Brennfleck ergibt. In Fig. 1 sind übrigens nur die Glüh­ kathode 5 und die Leitungen 17a und 16 sichtbar. Die Glüh­ kathode 6 sowie die Leitung 17b sind verdeckt. Ihre Anwesen­ heit ist in Fig. 1 durch die Verwendung der Bezugszeichen 5, 6 und 17a, 17b veranschaulicht.

Der Anodenteller 10 besteht zumindest im Bereich seiner Auftrefffläche 19 aus unterschiedlichen Materialien. Die Auftrefffläche ist in zwei ringförmige Bereiche 20 und 21 unterteilt. Sie besteht in dem Bereich 20 aus Ruthenium oder Wolfram. In dem Bereich 21 besteht die Auftrefffläche 19 aus Molybdän. Dabei genügt es, wenn das jeweilige Material in einer Schichtdicke vorliegt, die wenigstens gleich der Ein­ dringtiefe der von der jeweiligen Glühkathode 5, 6 ausgehen­ den Elektronen ist.

Außerdem sind Mittel zum Ablenken des von der jeweils akti­ vierten Glühkathode 5 bzw. 6 ausgehenden Elektronenstrahles vorgesehen, bei denen es sich um zwei plattenförmige Ablenk­ elektroden 27a, 27b handelt, deren Potential über Steuerlei­ tungen 18a, 18b verändert werden kann.

Die an den Ablenkelektroden 27a, 27b anliegenden Potentiale können derart verändert werden, daß der von der jeweils aktivierten Glühkathode 5 oder 6 ausgehende Elektronenstrahl entweder in dem Bereich 20 oder dem Bereich 21 der Auftreff­ fläche 19 auftrifft, wobei im ersten Fall Röntgenstrahlung einer ersten Härte erzeugt wird, die der charakteristischen Strahlung von Ruthenium oder Wolfram entspricht. Im zweiten Falle wird Röntgenstrahlung einer zweiten Härte erzeugt, die der charakteristischen Strahlung von Molybdän entspricht.

Es wird also deutlich, daß wahlweise einer von vier Brenn­ flecken BF1a, BF1b und BF2a und BF2b erzeugt werden kann, wobei die ersteren im Bereich 20 und die letzteren im Bereich 21 liegen.

Für die von den Brennflecken BF1a, BF1b, BF2a oder BF2b ausgehende Röntgenstrahlung ist ein einziges Strahlenaus­ trittsfenster 24 vorgesehen, das beispielsweise aus Beryllium gebildet sein kann.

Die Verwendung eines einzigen Strahlenaustrittsfensters 24 wird dadurch möglich, daß einerseits die Brennflecke BF1a und BF1b und andererseits die Brennflecke BF2a und BF2b auf dem gleichen Radius und außerdem dicht beisammen liegen, wobei im Falle des dargestellten Ausführungsbeispieles die Brennflecke BF1a und BF1b bzw. BF2a und BF2b sogar an der gleichen Stelle liegen.

Dies wird dadurch erreicht, daß die Glühkathoden 5 und 6 in Fokussierungsnuten oder -schlitze 25 bzw. 26 des Kathoden­ bechers 4 aufgenommen sind, deren Mittelebenen relativ zueinander geneigt sind. In Fig. 2 sind die Schnittgeraden der vorzugsweise rechtwinklig zur Zeichenebene verlaufenden Mittelebenen mit der Zeichenebene strichliert eingetragen und mit E1 bzw. E2 bezeichnet. Dabei sind unter Berücksichtigung der Potentialverhältnisse die Fokussierungsnuten 25 und 26 in ihrem Querschnitt derart ausgebildet, daß die Brennflecke BF1a und BF1b bzw. BF2a und BF2b jeweils an der gleichen Stelle liegen. Die in der Fokussierungsnut 25 aufgenommene Glühkathode 5 ist übrigens kleiner als die in der Fokussie­ rungsnut 26 aufgenommene Glühkathode 6, mit der Folge, daß auch die Brennflecke BF1a und BF2a wie beschrieben kleiner als die Brennflecke BF1b und BF2b sind. Die Brennflecke BF1a und BF1b einerseits und BF2a und BF2b liegen übrigens auf einer wenigstens im wesentlichen radial verlaufenden, in Fig. 4 strichpunktiert eingetragenen Geraden, wodurch sich eine besonders dicht beisammen liegende Anordnung der Brennflecke BF1a, BF1b, BF2a und BF2b ergibt. Mit Z ist übrigens das Zentrum des Anodentellers bezeichnet.

Auf der Auftrefffläche bildet sich in Abhängigkeit davon, welche der Glühkathoden 5 bzw. 6 aktiviert ist und in welchem der Bereiche 20, 21 der Auftrefffläche 19 der von der akti­ vierten Glühkathode 5 oder 6 ausgehende Elektronenstrahl auftrifft, eine der Brennfleckbahnen BFB1a, BFB1b, BFB2a, BFB2b aus, wobei infolge des Umstandes, daß die Brennflecke BF1a und BF1b bzw. BF2a und BF2b an der gleichen Stelle liegen, die Brennfleckbahnen BFB1a und BFB2a innerhalb der Brennfleckbahnen BFB2a und BFB2b liegen.

Der Röntgenröhre ist eine Steuereinheit 22 zugeordnet, die alle zum Betrieb der Röntgenröhre erforderlichen Spannungen und Ströme erzeugt und außerdem die Umschaltung der Brenn­ flecke und in diesem Zusammenhang die Umschaltung der Poten­ tiale der Ablenkelektroden 27a und 27b übernimmt. Die Um­ schaltung der Brennflecke kann von einer Bedienperson mittels eines mit der Steuereinheit 22 verbundenen Schalters 23 bewerkstellig werden, der für jeden der Brennflecke eine entsprechend bezeichnete Schaltstellung aufweist. Die Um­ schaltung kann auch automatisch erfolgen, z. B. in Abhängig­ keit von Bedienelementen, mittels derer die physische Konsti­ tution (dick/dünn) des Untersuchungsobjektes eingegeben wird, bzw. in Abhängigkeit von dem jeweils eingestellten Abstand zwischen Brennfleck und Film bzw. Film und Objekt. Diese Abstände sind für den jeweiligen Vergrößerungsfaktor maßgeb­ lich.

Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine Röntgenröhre, deren Auftrefffläche in zwei aus unterschiedlichen Mate­ rialien gebildete Bereiche unterteilt ist. Im Rahmen der Erfindung können auch mehr als zwei Bereiche unterschiedli­ chen Materials vorgesehen sein.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel werden in jedem der Bereiche der Auftrefffläche 19 zwei Brennflecke erzeugt. Es besteht im Rahmen der Erfindung auch die Möglichkeit, in einem, mehreren oder jedem der Bereiche mehrere Brennflecke bzw. in einzelnen Bereichen nur einen Brennfleck zu erzeugen, die wahlweise, unter Umständen aber auch gleichzeitig, akti­ viert werden können. Dabei können die Brennflecke eines Bereiches von unterschiedlicher Größe und/oder Lage sein. Die Brennflecke eines Bereichs der Auftrefffläche müssen übrigens nicht notwendigerweise an der gleichen Stelle liegen. Es genügt, wenn sie so dicht beisammen liegen, daß die Fokuslage für alle Brennflecke im wesentlichen gleich ist.

Bei der vorstehend beschriebenen Röntgenröhre handelt es sich um eine Drehanoden-Röntgenröhre. Die Erfindung kann aber auch bei Röntgenröhren mit Festanode Anwendung finden.

Im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispieles ist die Elektronenemittereinrichtung durch direkt beheizte Glühkatho­ den gebildet, die in dem jeweiligen Brennfleck auf die Auf­ trefffläche auftreffende Elektronenstrahlen erzeugen. An­ stelle von Glühkathoden können aber auch andere Elektronen­ emitter, z. B. indirekt beheizte Kathoden oder Elektronen­ strahlkanonen, verwendet werden. Falls als Elektronenemitter direkt beheizte Glühkathoden verwendet werden, müssen diese nicht notwendigerweise im Falle des beschriebenen Ausfüh­ rungsbeispieles als Drahtwendeln ausgebildet sein. Vielmehr können auch insbesondere mäanderförmige Bandemitter verwendet werden, wie sie beispielsweise in der DE-OS 27 27 907 be­ schrieben sind.

Die beschriebene Ausbildung der Fokussierungsnuten, die es gestattet, Brennflecke auf wenigstens im wesentlichen der gleichen Stelle der Auftrefffläche zu erzeugen, kann übrigens auch im Zusammenhang mit Röntgenröhren Verwendung finden, deren Auftrefffläche in ihrer Gesamtheit aus dem gleichen Material besteht.

Claims (9)

1. Röntgenröhre mit einer Anode,

• a) deren Auftrefffläche (19) in aus unterschiedlichen Mate­ rialien gebildete Bereiche (20, 21) unterteilt ist, und
• b) mit einer Elektronenemittereinrichtung, mittels derer in jedem der Bereiche (20, 21) wenigstens ein Brennfleck (BF1a, BF1b, BF2a, BF2b) erzeugbar ist,
• c) wobei in wenigstens einem Bereich (20, 21) mehrere Brenn­ flecke (BF1a, BF1b, BF2a, BF2b) erzeugbar sind, und
• d) in wenigstens einem Bereich (20, 21), in dem mehrere Brennflecke (BF1a, BF1b, BF2a, BF2b) erzeugbar sind, Brennflecke (BF1a, BF1b, BF2a, BF2b) unterschiedlicher Größe erzeugbar sind,

dadurch gekennzeichnet,

• e) daß Mittel (27a, 27b) zur Brennfleckverlagerung vorge­ sehen sind, mittels derer wenigstens ein Brennfleck (BF1a, BF1b, BF2a, BF2b) von einem Bereich (20, 21) in einen anderen Bereich (21, 20) derart verlagerbar ist,
• f) daß sowohl die zu unterschiedlichen Bereichen (20, 21) gehörigen Brennflecke (BF1a, BF1b bzw. BF2a, BF2b) als auch die zu einem Bereich (20, 21) gehörigen Brennflecke (BF1a, BF1b, BF2a, BF2b) unterschiedlicher Größe wenig­ stens im wesentlichen auf der gleichen Stelle und so dicht beisammen liegen, daß die Fokuslage für alle Brenn­ flecke (BF1a, BF1b, BF2a, BF2b) im wesentlichen gleich ist.

2. Röntgenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Brenn­ fleckverlagerung eine Relativverschiebung zwischen Anode und der Elektronenemittereinrichtung bewirken.

3. Röntgenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Brenn­ fleckverlagerung (27a, 27b) den Elektronenstrahl ablenken.

4. Röntgenröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die zu den unterschiedlichen Bereichen (20, 21) gehörigen Brennflecke (BF1a, BF1b, BF2a, BF2b) wenigstens im wesentlichen auf einer Gerade liegen.

5. Röntgenröhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode als Drehanode ausgeführt ist und die Gerade wenigstens im wesentlichen radial verläuft.

6. Röntgenröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Elektronenemittereinrichtung für jede Brennfleckgröße einen Elektronenemitter (5, 6) aufweist, der in einem entsprechen­ den Fokussierungsschlitz (25, 26) aufgenommen ist, und daß die Mittelebenen (E1, E2) der Fokussierungsschlitze (25, 26) derart relativ zueinander geneigt sind, daß sich die zu den Elektronenemittern (5, 6) gehörigen Brennflecke (BF1a, BF1b, BF2a, BF2b) wenigstens im wesentlichen auf der gleichen Stelle der Auftrefffläche (19) befinden.

7. Röntgenröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Anode in zwei aus unterschiedlichen Materialien gebildete Bereiche (20, 21) unterteilt.

8. Röntgenröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß für alle Brennflecke (BF1a, BF1b, BF2a, BF2b) ein gemeinsames Strahlenaustrittsfenster (24) vorgesehen ist.