DE69122363T2

DE69122363T2 - Vorrichtung zur Unterdrückung von transientem Rauschen in Röntgenröhren

Info

Publication number: DE69122363T2
Application number: DE69122363T
Authority: DE
Inventors: William Frederick Wirth
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1990-12-18
Filing date: 1991-12-11
Publication date: 1997-04-10
Anticipated expiration: 2011-12-12
Also published as: JPH069160B2; DE69122363D1; KR940003306B1; IL100314A; IL100314A0; US5159697A; CA2056475A1; CN1035653C; CN1062633A; JPH04301400A; EP0491519A1; KR920014372A; EP0491519B1

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Röntgenröhrenvorrichtung und insbesondere auf eine Anordnung zum Unterdrücken von hochfrequentem elektrischem Rauschen, das durch eine Röntgenröhre der Vorrichtung erzeugt wird.
Die Röntgen-Bildgebungseinrichtung enthält eine Vakuumröhre mit einer Kathode und einer Anode, die während des Betriebs Röntgenstrahlen emittiert. Die Kathode enthält eine thermionisch emittierende Quelle aus Wolfram und Fokussierungsflächen. Die Kathodeneinrichtung von einer Röntgenröhre enthält üblicherweise einen Heizfaden, der die Einrichtung auf eine Betriebstemperatur erhitzt. Nach dem Anlegen eines angelegten Spannungskpotentials durchqueren die thermionisch emittierten Elektronen die Vakuumstrecke zwischen der Kathode und der Anode, prallen auf die Anode auf und erzeugen dadurch Röntgenstrahlen. Die Röntgenröhren, die üblicherweise zur medizinischen diagnostischen Bildgebung verwendet werden, arbeiten bei sehr hohen Anoden-Kathoden-Spannungen, üblicherweise bei 40.000 bis 150.000 Volt.
Dieser Bereich von Betriebsspannungen erzeugt intensive elektrische Felder in dem Vakuum zwischen der Anode und der Kathode. Diese Felder werden durch scharfe Kanten und Partikel auf der Oberfläche der Elektroden intensiviert. Wenn die Intensität des elektrischen Feldes genügend hoch wird, tritt eine Hochspannungsinstabilität oder -entladung auf, die ein "Röhrensprühen" (tube spit) genannt wird, das die Unregelmäßigkeit teilweise verdampft, die die hohe Feldintensität erzeugte. Wenn die neue Oberfläche nach der Verdampfung nicht glatt genug ist, um das elektrische Feld auf eine ausreichend kleine Intensität zu verringern, wiederholt sich der Prozeß selbst bei einer hohen Frequenz, bis die Oberfläche die Hochspannung aushält. Dieser Prozeß wird häufig "Alterung" (seasoning) in der Röntgenröhrentechnik genannt und tritt gelegentlich während der Lebensdauer einer Röntgenröhre auf und bildet ein Mittel, durch das sich die Röhre selbst reinigt.
Unglücklicherweise regen die Hochspannungsentladungen die natürlichen Resonanzen von den elektrischen Schaltungsanordnungen innerhalb des Röhrengehäuses an. Die entstehenden hochfrequenten Schwingungen, üblicherweise in dem Bereich von 100 MHz, werden in die elektronischen Einrichtungen in der Nähe der Röntgeneinrichtung geleitet und gestrahlt. Diese Schwingungen haben häufig eine sehr hohe Spannung und können eine dauerhafte Beschädigung an empfindlichen elektronischen Komponenten und, noch allgemeiner, eine Fehlfunktion des elektronischen Gerätes bewirken.
Die traditionelle Methode zum Verringern der Wirkung von Röhrensprühungen auf nahegelegenes elektronisches Gerät besteht darin, zu verhindern, daß das elektrische Rauschen in das Gerät eintritt, indem die Schaltungsanordnungen in metallischen Gehäusen eingeschlossen werden und durch eine sorgfältige Auslegung von einem Erdungssystem für diese Gehäuse. Derartige Maßnahme sind zwar bis zu einem gewissen Grad hilfreich beim Verringern der Wirkungen des elektrischen Rauschens aus den Röhrensprühungen, aber sie sind häufig nicht wirksam gegen sehr intensive Röhrensprüheffekte.
GB-A-2 094 057 beschreibt einen Röntgengenerator, in dem eine Röntgenröhre einen röhrförmigen Mantel mit einer Kathode hat, um ein Elektronenbündel auf eine Brennpunktfläche von einem im Abstand angeordnetem Anodentarget zu richten, um Röntgenstrahlen zu erzeugen. Das Target ist für eine axiale Rotation auf dem einen Ende von einem Rotor angebracht, der in einem Endabschnitt von dem Mantel angeordnet und von einem Stator von einem Wechselspannungs-Induktionsmotor umschlossen ist. Eine ringförmige Abschirmung aus einem Material mit hoher magnetischer Permeabilität erstreckt sich quer zwischen dem Elektronenbündel und dem Stator des Induktionsmotors, um elektrische Streu- oder Randfelder, die durch den Stator ausgebildet sind, von dem Elektronenbündel abzuleiten, um nachfolgende seitliche Ablenkungen der Elektronen und entsprechende seitliche Bewegungen der Brennpunktfläche zu verhindern.
Die vorliegende Erfindung ist in den Ansprüchen beansprucht.
Eine Röntgenbildgebungseinrichtung enthält eine Vakuumröhre, die eine Kathode und eine Anode mit einer Röntgenstrahlen emittierenden Oberfläche enthält. Eine übliche Röntgenröhre verwendet einen Induktionsmotor, um eine scheibenförmige Anode zu drehen. Der Motor hat einen Rotor innerhalb des Mantels der Röntgenröhre und ist mit der Anode verbunden. Ein Stator des Motors ist außen um denjenigen Abschnitt des Röntgenröhrenmantels herum angebracht, der den Rotor enthält. Die Anode wird während des Betriebs der Röhre gedreht, so daß ein durch die Kathode erzeugtes Röntgenbündel auf eine relativ kleine Fläche nahe dem Umfang der umlaufenden Scheibe auftrifft.
Die Röntgeneinrichtung enthält weiterhin eine Leistungsversorgung, die ein Hochspannungspotential über der Anode und Kathode und einen Strom an den Heizfaden der Röntgenröhre liefert. Eine Rotorsteuerung liefert Elektrizität an den Motor, um die Drehung der scheibenförmigen Anode in der Röhre zu erzeugen.
Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Mechanismus zum Unterdrücken von hochfrequentem elektrischem Rauschen zu schaffen, das durch ein Sprühen der Röntgenröhre erzeugt wird, damit es nicht von Teilen der Bildgebungseinrichtung, die die Röntgenröhre und die Leistungsversorgung enthalten, geleitet und abgestrahlt wird.
Dieser Mechanismus kann eine leitende Abschirmung zwischen der Röntgenröhre und den Wicklungen des Motorstators aufweisen. Diese Abschirmung verhindert, daß die elektrische Entladung von einem Röhrensprühen mit einem elektrischen Strom in den Statorwicklungen kapazitiv gekoppelt wird. Somit besteht eine spezifische Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, fur eine Abschirmung von elektrischem Rauschen zu sorgen, das in der Röntgenröhre erzeugt wird, damit es keine Ströme in den Statorwicklungen des Anodenmotors für die Röhre erzeugt.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel davon, besteht darin, eine Einrichtung zum Unterdrücken von elektrischem Rauschen zu schaffen, das in der Röntgenröhre erzeugt wird, damit es nicht durch die unterschiedlichen elektrischen Leiter geleitet wird, die mit den Komponenten der Röntgenröhre gekoppelt sind.
Gemäß dieser Aufgabe sind Tiefpaßfilter mit den Hochspannungs-Versorgungsleitungen zwischen der Röhre und der Leistungsversorgung in Reihe geschaltet. Ähnliche Tiefpaßfilter können mit jedem der elektrischen Leiter zwischen der Rotorsteuerung und der Statorwicklung des Motors gekoppelt sein. Die verschiedenen elektrischen Tiefpaßfilter unterdrücken Signale oberhalb von mehreren Megahertz, wobei diese Signale durch die Röhrensprüheffekte erzeugt werden, die in dem 100 MHz-Bereich sind. Als ein alternatives Ausführungsbeispiel zum Anordnen von Filtern auf Hochspannungsleitern kann die Unterdrückung des elektrischen Rauschens von Röhrensprüheffekten dadurch herbeigeführt werden, daß Tiefpaßfilter auf den Niederspannungseingangs- und -ausgangsleitungen zu der Hochspannungs-Leistungsversorgung der Röntgenröhre vorgesehen werden.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Figur 1 ist ein schematisches Blockdiagramm von einer Röntgen-Bildgebungseinrichtung, die die Elemente von einem Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält;
Figur 2 ist ein Schnitt durch das Gehäuse der Röntgenröhre, die gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung modifiziert worden ist; und
Figuren 3 und 4 sind schematische Diagramme von unterschiedlichen Versionen von einer Hochspannungs-Leistungsversorgung für die Röhre, die zwei weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung enthalten.

Beschreibung der Erfindung

Indem zunächst auf Figur 1 eingegangen wird, enthält eine Röntgen-Bildgebungseinrichtung, die allgemein mit 10 bezeichnet ist, eine Bestrahlungsregelung 12 mit einer Steuertafel, durch die ein Röntgen-Techniker die Parameter für eine gegebene Bestrahlung eingibt. Auf der Basis der Eingabe von dem Röntgen-Techniker erzeugt die Bestrahlungssteuerung 12 einen Satz von Steuersignalen auf Leitungen 13, die den Betrieb von einem Kathodenwandler 14, einem Anodenwandler 15 und einer Heizfadenversorgung 16 steuern bzw. regeln. Die Wandler 14 und 15 und die Heizfadenversorgung 16 bilden eine Niederspannungs-Leistungsversorgung. Die Ausgangsspannungen und -ströme von den Komponenten 14-16 werden durch die Bestrahlungsregelung 12 geregelt, um die gewünschte Röntgendosis für die Bestrahlung zu erzeugen.
Der Kathoden-Wandler 14 und der Anoden-Wandler 15 liefern eine relativ kleine spannungsgeregelte elektrische Leistung an eine Hochspannungsversorgung 18, die die Spannungen verstärkt, um das Anoden-Kathoden-Potential für die Röntgenröhre 20 zu erzeugen. Das Anoden/Kathoden-Potential, das an die Röntgenröhre 20 angelegt wird, ist beispielsweise in dem Bereich von 40 bis 150 kV. Die Komponenten der Hochspannungsversorgung 18 sind in einem geerdeten, leitenden Gehäuse eingeschlossen, das Hochfrequenzsignale abschirmt, damit sie nicht von den Versorgungsschaltungen an die Bestrahlungsregelung oder an andere Einrichtungen in nerhalb der unmittelbaren Nähe abgestrahlt werden.
Die Heizfadenversorgung 16 liefert Strom zur Zufuhr an einen Heizfaden innerhalb der Röntgenröhre, um die thermionische Kathode auf eine gewünschte Betriebstemperatur zu erhitzen. Üblicherweise sind die Kathode und der Heizfaden in einer einzigen Einrichtung innerhalb der Röhre enthalten, die als eine "Kathodenheizung" bezeichnet ist, wie es durch das Element 51 in Figur 2 dargestellt ist.
Das Anoden-Kathoden-Potential und der Heizfadenstrom werden von der Hochspannungsversorgung 18 zwei Kabeln 21 und 22 zugeführt, die von der Röntgenröhre 20 ausgehen. Das Spannungspotential für die Anode wird an den Mittelleiter von dem koaxialen Anodenkabel 21 angelegt, wobei der äußere Leiter geerdet ist, um für eine Abschirmung für das Anodenpotential zu sorgen. In ähnlicher Weise führt das doppelte axiale Kathodenkabel 22 den Heizfadenstrom und das Kathodenpotential von der Hochspannungsversorgung 18 zu der Röntgenröhre. Die äußere koaxiale Abschirmung des zweiten Kabels 22 ist ebenfalls zum Mantel der Hochspannungsversorgung geerdet.
In Reihe mit dem Anodenkabel 21 liegt eine in der Leitung angeordnete erste Tiefpaß-Filteranordnung 24, die in einem leitenden Mantel 25 enthalten ist. Die Abschirmung des Anodenkabels 21 auf beiden Seiten des ersten Filters 24 ist mit dem leitenden Mantel 25 verbunden, der seinerseits geerdet ist. Der Mittelleiter des Anodenkabels 21 auf bei-25 den Seiten des Filters 24 ist mit einer Luftkerndrossel 27 verbunden. Ein Kondensator 26 ist zwischen den Filtermantel und dasjenige Ende der Drossel 27 geschaltet, das mit der Hochspannungsversorgung 18 verbunden ist. Die Zusammenschaltung von Drossel 27 und Kondensator 26 bildet ein LC Tiefpaßfilter, dessen Ansprechcharakteristik eine Grenzfrequenz zwischen ein und zwei Megahertz hat, um Hochfrequenz(HF)-Signale in dem Kabel oberhalb dieser Frequenz zu unterdrücken. In einigen Fällen kann die Eigenkapazität des Anodenkabels 21 einen Wert haben, der, wenn er mit der Drossel 27 verknüpft wird, für die Unterdrückungsfunktion sorgt, ohne daß ein getrennter Kondensator 26 erforderlich ist.
Ein erster Spannungsbegrenzer, wie beispielsweise ein Metalloxid-Varistor (MOV) 28, ist zwischen den Filtermantel 25 und das andere Ende der Drossel 27 geschaltet, das mit der Röntgenröhre 20 verbunden ist. Die Gesamtnennspannung des ersten MOV 28 muß größer sein als die maximale Spannung, die zwischen der Anode und Erde angelegt wird, beispielsweise eine Nennspannung von 180 kV. In der Praxis kann es schwierig sein, einen einzigen MOV mit einer derartigen Nennspannung zu finden, und es kann eine Anzahl von Vorrichtungen mit kleinerer Nennspannung in Reihe geschaltet werden, um die gewünschte Nennspannung zu erreichen. Der erste MOV 28 bildet einen Nebenschluß nach Erde für hohe transiente Spannungen, die von dem Mittelleiter des Anodenkabels 21 geführt werden. Andere Vorrichtungen, wie beispielsweise eine Funkenstrecke, eine Zener- oder eine Lavinen-Diode oder eine Glättungsschaltung, können gemäß der Erfindung als ein Spannungsbegrenzer anstelle der unterschiedlichen Metalloxid-Varistoren verwendet werden.
Eine zweite Filteranordnung 30 ist in die Leitung mit dem Kathodenkabel 22 geschaltet. Die zweite Filteranordnung 30 ist in einem elektrisch leitenden Mantel 32 enthalten, mit dem die äußere leitende Abschirmung des Kathodenkabels 22 auf sowohl den Hochspannungsversorgungs- als auch Röntgenröhrenseiten des Filters 30 verbunden ist. Der zweite Filtermantel 32 ist direkt mit Erde verbunden. Jeder der zwei axialen Innenleiter 33 und 34 des Kathodenkabels 22 hat Abschnitte auf jeder Seite des zweiten Filters 30. Die Abschnitte von jedem der axialen Twin- bzw. Doppelleiter 33 und 34 sind durch Luftkerndrosseln 35 und 36 verbunden, die in einer bifilaren Weise in dem Mantel 32 gewickelt sind. Getrennte Kondensatoren 37 und 38 erstrecken sich zwischen dem geerdeten Mantel 32 der Filteranordnung und demjenigen Ende von jeder Drossel 35 und 36, das nahe der Hochspannungs-Leistungsversorgung 18 ist. Jeder Satz von einer Drossel und einem Kondensator in der zweiten Anordnung 30 bildet getrennte LC Tiefpaßfilter für die entsprechenden axialen Doppelleiter 33 und 34. Jedes dieser Tiefpaßfilter hat eine ähnliche Grenzfrequenz zu dem Tiefpaßfilter in der ersten Anordnung 24, d.h. ein bis zwei Megahertz.
An einen der Innenleiter 33 in dem Kathodenkabel 22 ist die hohe Kathodenspannung in der Versorgung 18 direkt angelegt. Das Röhrenende der Drossel 35, das mit diesem Leiter 33 verbunden ist, ist mit einem weiteren Spannungsbegrenzer verbunden, wie beispielsweise einem zweiten Metalloxid-Varistor (MOV) 39, der sich zwischen dieser Drossel und dem geerdeten Mantel 32 erstreckt. Der zweite MOV 39 hat eine ähnliche Nennspannung wie der erste MOV 28. Alternativ, wenn bifilare Drosseln in der zweiten Filteranordnung nicht verwendet werden, sollte ein getrennter MOV oder ein anderer Spannungsbegrenzer mit jedem der Innenleiter 33 und 34 gekoppelt sein. Die zweite Filteranordung 30 bildet ein Tiefpaßfilter auf jedem der axialen Doppelleiter des Kathodenversorgungskabels 22 und eine Unterdrückungsvorrichtung für hohe transiente Spannungen auf dem Leiter 33, der die Hochspannung für die Kathode der Röntgenröhre führt.
Ein Anodenmotor der Röntgenröhre 20 wird durch Strom angetrieben, der durch Leiter 41 und 42 von einer Rotorsteuerung 40 geführt wird. Diese Leiter 41 und 42 sind mit den Statorwicklungen in der Röntgenröhre 20 durch getrennte Drosseln 43 bzw. 44 verbunden. Die Enden der Drosseln 43 und 44, die nahe der Rotorsteuerung 40 sind, sind durch getrennte Kondensatoren 45 und 46 mit Erde gekoppelt. Jeder Satz aus einer Drossel und einem Kondensator (43-45 und 44-46) in dem Stromkreis von der Rotorsteuerung 40 bilden zusätzliche Tiefpaßfilter, die hohe Frequenzen unterdrücken, damit sie nicht durch die Motorleiter 41 und 42 geleitet werden. Jedes dieser Tiefpaßfilter hat eine ähnliche Grenzfrequenz-Charakteristik zu denjenigen, die in den Anordnungen 24 und 30 enthalten sind, um Hochfrequenzsignale auszufiltern, die durch Röhrensprühen erzeugt werden. Die Tiefpaßfilter sollten so nahe wie möglich an dem Röntgenröhrengehäuse 23 angeordnet sein, um zu verhindern, daß elektrisches Rauschen zwischen dem Röhrengehäuse und den Filtern abgestrahlt wird.
Wie aus Figur 1 deutlich wird, ist jeder der Leiter, die von dem Röntgenröhrengehäuse 23 ausgehen, mit einem Tiefpaßfilter verbunden, das irgendwelche Hochfrequenzsignale unterdrückt, die von diesem Leiter geführt werden. Da die Hochspannungskabel 21 und 22 jeweils Koaxialtypen sind, die eine äußere geerdete Abschirmung aufweisen, sind die Signale führenden Leiter innerhalb einer geerdeten Struktur zwischen der Elektrode der Röntgenröhre und dem 25 Filter eingeschlossen. Genauer gesagt, ist die Röntgenröhre in einem leitenden Gehäuse 23 eingeschlossen, mit dem die Abschirmungen von jedem der Hochspannungskabel 21 und 22 elektrisch verbunden sind. Zusätzlich hat jede der Filteranordnungen 24 und 30 einen äußeren, elektrisch leitenden Mantel 25 bzw. 32, mit dem die Abschirmungen der Kabel 21 und 22 ebenfalls elektrisch gekoppelt sind. Deshalb sind die Leiter, die irgendwelche Hochfrequenzsignale führen, die durch Röhrensprühen bzw. Entladungen erzeugt sind, in einer geerdeten Umhüllung eingeschlossen, bis sie ein Filterelement erreichen, das diese Signale unterdrückt.
Gemäß Figur 2 sind die in Figur 1 gezeigten Tiefpaßfilter in das leitende Gehäuse 23 eingeschlossen, das die Röntgenröhre 20 umgibt, anstatt in getrennten Mänteln und 32. In diesem alternativen Ausführungsbeispiel verlaufen die Kabel 21 und 22 direkt zwischen der Versorgung 18 und dem Röhrengehäuse 23 ohne in die Leitung eingefügte Vorrichtungen.
Die Röntgenröhre 20 weist einen Glasmantel 50 auf, der eine Heizfadenkathode 21 und eine umlaufende Anode 52 umschließt. Ein Verbindungsstück 53 befindet sich an dem einen Ende des Glasmantels 50 und ist elektrisch mit der Kathode 51 verbunden, um das Hochspannungspotential und den Heizfadenstrom zur Kathode zuzuführen. Die scheibenförmige Anode 52 ist mechanisch mit einem Rotor 55 verbunden, der sich in einen Hals 54 des Glasmantels 50 erstreckt. Eine Statoranordnung 56 verläuft um den Röhrenhals 54 herum und bildet einen Motor mit dem Rotor 55, der die Anode 52 antreibt. Der Stator 56 weist einen üblichen geblechten Eisenstapel 57 auf, durch den eine Statorspule 58 in einer üblichen Weise gewickelt ist. Wenn ein Strom von der Rotorsteuerung 40 der Statorspule 58 zugeführt wird, wird ein umlaufendes Magnetfeld in dem Halsabsahnitt 54 des Röhrengehäuses erzeugt, wodurch der Rotor 55 und die Anode 52 auf der Längsachse der Röntgenröhre 20 gedreht werden.
Obwohl die Hochspannungs-Versorgungskabel 21 und 22 zu der Anode und Kathode der Röntgenröhre abgeschirmt sind, um HF Emissionen zu verringern, entsteht eine sehr markante Quelle von Emissionen aus üblichen Röntgenröhren aus Strom erzeugenden Röntgenentladungen in die Statorwicklung aufgrund von kapazitiver oder induktiver Kopplung. Durch die Entladungen erzeugte Hochfrequenzsignale werden auf den Statorstromleitern 41 und 42 aus dem Röhrengehäuse 23 herausgeführt und strahlen dann von diesen Leitern ab.
Um diese Rauschemission zu verringern, sieht ein Aspekt der vorliegenden Erfindung eine leitfähige Abschirmung 60 zwischen der Röntgenröhre 20 und dem Stator 56 vor. Diese Abschirmung 60 weist einen Flansch 61 und einen rohrförmigen Abschnitt 62 auf, die beide aus einem dielektrischen Material gebildet sind. Der rohrförmige Abschnitt 62 erstreckt sich um den Hals 54 der Röntgenröhre 20 zwischen dem Hals und dem Stator 56. Der Flansch 61 erstreckt sich von dem einen Ende des rohrformigen Abschnittes nach außen in einem Winkel, der mit der Form des Röntgenröhrenmantels übereinstimmt.
Ein Überzug aus leitfähigem Material ist auf die äußere Oberfläche 63 der Abschirmung 60 in Figur 2 aufgebracht. Das leitfähige Material überdeckt die äußere Oberfläche von sowohl dem Flanschabschnitt 61 als auch dem rohrförmigen Abschnitt 62, mit der Ausnahme von einem ringförmigen Spalt 64 in dem Überzug auf dem Inneren des rohrförmigen Abschnitts. Der Spalt 64 sorgt für eine Unterbrechung in dem Überzug, um die Bildung von einem leitenden Pfad longitudinal entlang dem rohrformigen Abschnitt 62 durch das Material zu verhindern. Ein derartiger leitender Pfad könnte die magnetische Kopplung zwischen dem Stator 56 und dem Rotor 55 stören. Die Breite des Spaltes 64 ist ausreichend, um den leitenden Pfad zu minimieren, während trotzdem für eine angemessene HF Abschirmung zwischen der Röntgenröhre 20 und der Statorwicklung 58 gesorgt ist. Das leitende Material auf beiden Seiten des Spaltes 64 ist elektrisch mit dem geerdeten Röhrengehäuse 23 verbunden.
Als eine Alternative zu einer Abschirmung 60 kann die gleiche Funktion durch einen äußeren leitenden Überzug auf der Statorspule 58 hervorgerufen werden. Anstelle der Abschirmung 60 ist ein leitendes Material, wie beispielsweise eine Folie, um die Statorspule 58 herumgewickelt Wie bei der Abschirmung 60 muß ein ringförmiger Spalt in dem leitenden Material um den inneren Durchmesser der Spule herum bestehen, um einen magnetischen Pfad in dem Material zu eliminieren, damit dieser die magnetische Kopplung zwischen dem Stator 56 und dem Rotor 55 nicht beeinflußt. Das leitende Material ist durch einen Draht (nicht gezeigt) geerdet, der sich zwischen dem Material und dem Röhrengehäuse 23 erstreckt.
Die Leiter 41 und 42 von der Rotorsteuerung 40 erstrecken sich durch eine Kopplung 73 in dem Röntgenröhrengehäuse 23. Die Kopplung 73 ist so aufgebaut, daß sie die Fläche minimiert, durch die ein HF Signal strahlen kann.
Die Statorwicklung 58 hat zwei Zuführungen 66 und 67, denen der Strom von der Rotorsteuerung zugeführt wird. Jede der Zuführungen 66 und 67 ist mit den Leitern 41 und 42 von der Rotorsteuerung 40 durch eine getrennte Drossel 68 bzw. 69 gekoppelt. Diejenigen Enden der zwei Drosseln 68 und 69, die mit den Leitern 41 und 42 der Rotorsteuerung verbunden sind, sind auch mit dem Röhrengehäuse 23 durch getrennte Kondensatoren 71 und 72 gekoppelt. Jede Zusammenschaltung von einem Kondensator und einer Drossel bildet ein Tiefpaßfilter ähnlich demjenigen, das alternativ durch 30 Komponenten 43-46 auf dem Äußeren des Röntgenröhrengehäuses 23 in dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ausgebildet ist. Jedes dieser Tiefpaßfilter unterdrückt Signale oberhalb einer Grenzfrequenz von eins bis zwei Megahertz.
Zwar ist in den Zeichnungen ein Einphasenmotor dargestellt, aber es kann auch ein zwei- oder dreiphasiger Motor verwendet werden. In diesen Fällen hat die Statorwicklung 58 eine zusätzliche Zuführung und ein weiteres Tiefpaßfilter, das mit dieser Zuführung verbunden ist.
Die Kombination aus der leitenden Abschirmung 60 und den Tiefpaßfiltern auf den Leitern von der Rotorsteuerung 40 dient dazu, den Effekt zu minimieren, daß eine Röhrensprühentladung in der Statorwicklung 58 ein Signal erzeugt, das dann aus dem Röhrengehäuse 23 herausgeleitet wird. Die Abschirmung 60 kann auch für eine Röntgenröhreneinrichtung in dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 verwendet werden, wo die Tiefpaßfilter außen von dem Röhrengehäuse 23 sind.
Figur 2 stellt auch die Verwendung von Tiefpaßfiltern in dem Röntgenröhrengehäuse 23 anstelle der in der Leitung befindlichen Einrichtungen 24 und 30 in jedem der Anoden- und Kathoden-Versorgungskabel 21 und 22 dar. Stattdessen ist das Versorgungskabel 21 mit einem Kästchen 74 in dem Gehäuse verbunden, das die Abschirmung des Kabels 21 mit dem geerdeten Gehäuse 23 verbindet. Der Leiter 75 des Anodenversorgungskabels ist mit dem Gehäuse durch einen Kondensator 76 und mit der Anode der Röntgenröhre 20 durch eine Drossel 77 verbunden. Ein MOV 78 verbindet den Anodenanschluß der Röntgenröhre 20 mit dem Gehäuse 23. Somit bilden die Komponenten 76, 77 und 78 eine Filteranordnung ähnlich dem Element 24 in Figur 1, um Hochfrequenzsignale zu unterdrücken, die in der Röntgenröhre erzeugt werden, damit diese nicht auf dem Versorgungskabel 21 aus dem Gehäuse 23 herauswandern.
In ähnlicher Weise ist das Kathodenkabel 22 mit einem Kästchen 80 in dem Gehäuse 23 verbunden, das die äußere Abschirmung des Kabels an dem geerdeten Gehäuse befestigt. Die inneren axialen Doppelleiter 33 und 34 verlaufen in das Gehäuse hinein, wo sie durch zwei Drosseln 81 und 82 mit dem Heizfaden-Kathodenanschluß 53 der Röntgenröhre verbunden sind. Getrennte Kondensatoren 83 und 84 koppeln das Gehäuse 23 mit den Befestigungspunkten von jedem der Versorgungskabelleiter 33 und 34 an den Drosseln 81 und 82. Die Zuführung des Kathodenanschlusses 53, mit dem der Kabelleiter 33 verbunden ist, ist auch mit dem Röhrengehäuse 23 durch einen weiteren MOV 85 verbunden. Die durch die Komponenten 81 - 85 gebildete Schaltungsanordnung stellt eine Filteranordnung in dem Gehäuse 23 dar anstelle der externen Komponente 30 in Figur 1 und verhindert, daß Hochfrequenzsignale, die in der Röntgenröhre durch die Entladungen erzeugt sind, über die Leiter 33 und 34 des Kathodenversorgungskabels aus dem Gehäuse 23 herausgeleitet werden.
Figuren 3 und 4 stellen zwei weitere alternative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar, in denen die unterdrückung von Hochfrequenzsignalen, die durch die Hochfrequenzkabel 21 und 22 mitgeführt werden, in der Hochspannungsversorgung 18 ausgeführt wird. Wenn zunächst das Ausführungsbeispiel in Figur 3 betrachtet wird, so ist der Mittelleiter von dem koaxialen Anodenkabel 21 mit der Anoden-Hochspannungsversorgungsschaltung 90 durch einen Filter verbunden, der durch eine Drossel 91 und einen Kondensator 92 gebildet ist. Dieser Filter unterdrückt Hoch frequenzsignale auf dem Kabel, damit sie nicht auf den Leitungen geführt werden, die zu der Bestrahlungssteuerung 12, den Wandlern 14 und 15 und der Heizfadenversorgung 16 verlaufen. Ahnlich wie bei dem doppelten axialen Kathodenversorgungskabel 22 sind die inneren Leiter 33 und 34 durch getrennte Drosseln 93 und 94 mit dem Heizfadenversorgungstransformator 95 verbunden. Die Drossel 93 verbindet den Leiter 33 auch mit der Kathoden-Hochspannungsversorgung 96. Kondensatoren 97 und 98 erstrecken sich von Knotenpunkten zwischen den Drosseln 93 und 94 und dem Heizfadenversorgungstransformator 95 zu dem geerdeten leitenden Gehäuse 99 der Hochspannungsversorgung 18.
Somit eliminiert das in Figur 3 gezeigte Ausführungsbeispiel die Verwendung von in der Leitung angeordneten Filteranordnungen 24 und 30, wie sie in Figur 1 gezeigt sind, indem Tiefpaßfilter am Ende der Kabel 21 und 22 in der Hochspannungsversorgung 18 eingefügt werden.
Alternativ kann von der Verwendung von Hochspannungsdrosseln und -kondensatoren für die Hochfrequenz-Rauschunterdrückungsfunktion abgesehen werden, indem diese Tiefpaßfilter auf den Niederspannungsleitern vorgesehen werden, die in die Hochspannungsversorgung 18 hinein und aus dieser herausführen. Diese Niederspannungsleiter erstrecken sich zu der Bestrahlungsregelung 12, den Wandlern 14 und 15 und der Heizfadenversorgung 16. Da beide Kabel 21 und 22 zwischen der Hochspannungsversorgung 18 und dem Röntgenröhrengehäuse 23 vollständig abgeschirmt sind, wird im Effekt eine einzige abgeschirmte Umhüllung um die Komponenten der Röntgenröhre, die Leiter des Kabels und die Komponenten der Hochspannungsversorgung 18 herum ausgebildet. Eine derartige vereinheitlichte Abschirmung verhindert, daß in der Röntgenröhre erzeugte Hochfrequenzsignale von entweder den Röhrengehäuse 23 oder den Kabeln 21 und 22 abgestrahlt werden, so daß der einzige Austrittspunkt für Strahlung, die durch die Hochspannungskabel geführt wird, aus der Hochspannungsversorgung 18 auf den Niederspannungsleitern heraus ist.
Figur 4 stellt dar, wie jede der Niederspannungsleitungen, die von dem Gehäuse der Hochspannungsversorgung 18 ausgehen, damit gekoppelte Tiefpaßfilter aufweisen. Jeder Filter ist durch eine Drossel 88, die mit dem Niederspannungsleiter in Reihe geschaltet ist, und einen Kondensator 89 gebildet, der zwischen den Leiter und das geerdete Gehäuse 99 der Hochspannungsversorgung 18 geschaltet ist. Dies sorgt für ein Tiefpaßfilter mit einer Grenzfrequenz in dem Bereich von ein bis zwei Megahertz auf jedem der Niederspannungsleiter, um das durch eine Röhrenentladung erzeugte Hochfrequenz-Rauschsignal zu unterdrücken, damit es nicht aus der vereinheitlichten Ummantelung herauswandert, das durch das Hochspannungsgehäuse 99, die Abschirmung um die Kabel 21 und 22 herum und das Gehäuse 23 der Röntgenröhre 20 gebildet ist.
Es sei daran erinnert, daß zusätzlich zu den Merkmalen, wie sie in Anspruch 1 definiert sind, eine Tiefpaßfilterung der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Rotorsteuer leitungen trotzdem in dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 3 und 4 vorgesehen sein muß.

Claims

1. Röntgenröhrenanordnung für ein Bildgebungssystem, enthaltend:

eine Vakuumröhre (20) zum Emittieren von Röntgenstrahlen mit einem Mantel (50), der eine Kathoden-Elektrode (51) und eine Anoden-Elektrode (52) enthält;

einen Motor mit einem Rotor (55), der innerhalb des Mantels mit der Anode verbunden ist, und mit einem Stator (56) außerhalb des Mantels;

ein elektrisch leitfähiges Gehäuse (23), das die Vakuumröhre (20) und den Motor umgibt;

einen elektrisch leitfähigen Überzug (63) innerhalb des Gehäuses und um den Mantel (50) zwischen den Elektroden (51, 52) und dem Stator (56), wobei der leitfähige Überzug einen Ringspalt (64) aufweist, der sich um den Mantel (50) erstreckt, wobei die Breite des Spaltes ausreichend ist, um eine nachteilige Beeinflußung durch einen leitfähigen Pfad in dem Überzug auf die magnetische Kopplung zwischen dem Stator (56) und dem Rotor (55) zu minimieren, während trotzdem eine angemessene HF-Abschirmung zwischen der Röhre (20) und dem Stator (56) ausgebildet wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Überzug (63) auf eine Abschirmung (60) aufgebracht ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Überzug ein leitfähiger Überzug ist, der den Stator umgibt, wobei der Spalt verhindert, daß ein magnetischer Pfad in dem Überzug die magnetische Kopplung zwischen dem Stator und dem Rotor nachteilig beeinflußt.

4. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, enthaltend:

erste (41) und zweite (42) Leiter, die mit einer Wicklung des Stators zum Führen von Strom verbunden sind;

einen ersten Tiefpaß-Filter (68, 71), der mit dem ersten Leiter und der Wicklung in Reihe geschaltet ist, um in der Röhre erzeugte Hochfrequenzsignale zu unterdrücken; und

einen zweiten Tiefpaß-Filter (69, 72), der mit dem zweiten Leiter und der Wicklung in Reihe geschaltet ist, um in der Röhre erzeugte Hochfrequenzsignale zu unterdrücken.

5. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, enthaltend:

einen dritten Tiefpaß-Filter (67, 77), der mit einem dritten Leiter (21) zwischen der Anoden-Elektrode und einer Hochspannungsversorgung (18) in Reihe geschaltet ist;

einen vierten Tiefpaß-Filter (81, 83), der mit einem vierten Leiter (33) zwischen einem Heizfaden der Vakuumröhre und einer Heizfaden-Stromversorgung in Reihe geschaltet ist; und

einen fünften Tiefpaß-Filter (82, 84), der mit einem fünften Leiter (34) zwischen dem Heizfaden und der Heizfaden-Stromversorgung in Reihe geschaltet ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, enthaltend:

einen ersten Spannungsbegrenzer (78), der zwischen den dritten Tiefpaß-Filter (76, 77) und Erde bzw. Masse geschaltet ist; und

einen zweiten Spannungsbegrenzer (85), der zwischen Erde bzw. Masse und wenigstens einen der vierten und fünften Tiefpaß-Filter geschaltet ist.

7. Anordnung nach Anspruch 1, enthaltend:

ein erstes Kabel (21) mit einem Mittelleiter (75), der die Hochspannungsversorgung (18) mit der Anode verbindet, und mit einer geerdeten Abschirmung, die den Mittelleiter umgibt und mit dem leitfähigen Gehäuse verbunden ist;

ein zweites Kabel (22) mit mehreren Leitern (33, 34), die die Hochspannungsversorgung (18) und eine Heizfaden-Stromversorgung (16) mit der Kathode und einem Heizfaden (51) verbinden, und mit einer geerdeten Abschirmung, die die mehreren Leiter umgibt; und

mehrere Tiefpaß-Filter, wobei der eine Tiefpaß-Filter (76, 77) mit dem Mittelleiter zwischen der Anode und der Hochspannungsversorgung in Reihe geschaltet ist, und getrennte Tiefpaß-Filter (81-84), die mit jedem der mehreren Leiter in dem zweiten Kabel und zwischen der Röhre und der Hochspannungsversorgung und der Heizfaden-Stromversorgung in Reihe geschaltet sind.

8. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei sich jeder Tiefpaß-Filter innerhalb des Gehäuses befindet.

9. Anordnung nach Anspruch 1, enthaltend:

zwei Motorleiter (41, 42); und

erste (68, 71) und zweite (69, 72) Tiefpaß-Filter im Motorkreis, wobei jeder Tiefpaß-Filter mit einem der zwei Motorleiter zwischen einer Motorstromquelle (40) und dem Motor in Reihe geschaltet ist.

10. Bildgebungssystem enthaltend die Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, enthaltend:

eine Leistungsversorgung (14, 15, 16) und eine Einrichtung (18) zum Erzeugen einer Hochspannung als Antwort auf den Empfang von einer kleineren Spannung von der Leistungsversorgung; und

einen Tiefpaß-Filter (24, 30), der mit einem Leiter (21, 22) verbunden ist, der sich zwischen der Hochspannungseinrichtung und der Vakuumröhre (20) erstreckt.

11. System nach Anspruch 10, enthaltend:

eine Einrichtung (12) zum Regeln der Röntgenbestrahlung, wobei die Leistungsversorgung (14, 15, 16) durch die Bestrahlungs-Regeleinrichtung betätigt ist;

die Hochspannungseinrichtung (18) in einem leitfähigen Gehäuse (99) angeordnet ist, um die Anoden/Kathoden-Spannung der Leistungsversorgung auf eine höhere Spannung zu vergrößern;

mehrere Leitermittel (21, 22) zum elektrischen Verbinden der Röhre (20) mit der Hochspannungseinrichtung; und

einen getrennten Tiefpaß-Filter (24, 30), der mit jedem der mehreren Leiter verbunden ist.