EP0168777B1

EP0168777B1 - Röntgenröhre

Info

Publication number: EP0168777B1
Application number: EP19850108638
Authority: EP
Inventors: Hans-Erik Hjelmrodt
Original assignee: Scanray AS
Current assignee: Scanray AS
Priority date: 1984-07-19
Filing date: 1985-07-11
Publication date: 1989-02-01
Also published as: EP0168777A2; EP0168777A3; DE3426624C2; DE3426624A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Röntgenröhre der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.
Durch die EP-A-0 096 824 (DE-OS 32 22 511) ist eine Röntgenröhre der betreffenden Art bekannt, in deren evakuiertem Kolben eine von einem Gitter umgebene Glühkathode, eine Lochanode und ein Target angeordnet sind. Die Glühkathode besteht aus einem Draht, dessen Dimensionen groß gegenüber den Dimensionen der Elektronenaustrittsfläche sind. Außerdem ist eine Vorrichtung zur Erzielung einer erhöhten Oberflächentemperatur an derjenigen Stelle vorgesehen, an der das elektrische Feld zwischen Anode und Kathode seinen höchsten Wert erreicht. Auf diese Weise soll eine möglichst geringe Ausdehnung der Elektronenaustrittsfläche auf der Kathode erzielt werden. Zur Erzeugung des winzigen Flecks erhöhter Temperatur auf der Kathode ist u. a. auch eine äußere Strahlungseinwirkung z. B. durch Lichteinstrahlung, Infraroteinstrahlung oder mittels eines Lasers vorgesehen. Die Schaffung dieser Strahlungseinwirkung ist als kompliziert angegeben, während es als viel einfacher und ebenso wirkungsvoll bezeichnet ist, die Glühkathode mit einem Wärmestrahlung absorbierenden Körper so zu umgeben, daß von allen Seiten der Oberfläche des Glühdrahtes mehr Strahlung absorbiert wird als von der gewünschten Elektronenaustrittsfläche. Als wärmeabsorbierender Körper ist das die Kathode umgebende Gitter vorgesehen. Die Aufnahme von Wärmestrahlung von der Glühkathode erfolgt jedoch ziemlich gleichmäßig von allen Oberflächenbereichen der Glühkathode, auch von der Elektronenaustrittsfläche her. Zwar ist die Wärmestrahlungsaufnahme von der Elektronenaustrittsfläche geringer als von anderen Oberflächenbereichen der Glühkathode, jedoch ist dieser Kühlungsunterschied so gering, daß sich der gewünschte Unterschied in der Oberflächentemperatur nicht erreichen läßt, zumal auch eine Kühlung der Elektronenaustrittsfläche von der Lochanode her erfolgt, die eine niedrige Temperatur hat. Weder die Temperaturerhöhung im Bereich der Elektronenaustrittsfläche durch äußere Strahlungseinwirkung noch durch Kühlung umgebender Bereiche führt daher zu einer brauchbaren Lösung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Röntgenröhre der betreffenden Art zu schaffen, bei der die Nachteile der bekannten Röntgenröhre nicht vorhanden sind, bei der also ohne äußere Strahlungseinwirkung und ohne Kühlungsmaßnahmen ein solcher Temperaturunterschied auf der Oberfläche der Glühkathode erzielt wird, daß Elektronen überwiegend von einer äußerst geringen Fläche der Kathode austreten, um so die Fokussierung des Elektronenstrahls zu erleichtern.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebene Lehre gelöst.
Nach dem Grundgedanken der Erfindung wird die von der Glühkathode selbst ausgehende Strahlung durch optische Mittel auf einen kleinen Fleck auf der Oberfläche der Glühkathode fokussiert, so daß dort eine Temperaturerhöhung in bezug zu dem Umgebungsbereich stattfindet. Durch entsprechende Bemessung der strahlenden Oberfläche der Glühkathode und den die Strahlung zurückwerfenden Hohlspiegel läßt sich erreichen, daß Elektronen nur in diesem Fokussionspunkt aus der Oberfläche der Kahtode austreten können, während die Temperatur in den umgebenden Bereichen so gering ist, daß dort keine oder nur wenige Elektronen austreten. e
Der Hohlspiegel läßt sich in einfacher und zweckmäßiger Weise koaxial zu dem von der Kathode durch das Loch der Lochanode zu dem Target gehenden Elektronenstrahl anordnen, wobei dann in dem Hohlspiegel ein Loch vorgesehen ist, durch das der Elektronenstrahl hindurchtreten kann. Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn der Hohlspiegel gemäß einer Weiterbildung der Erfindung durch die der Kathode zugewandte und vorzugsweise verspiegelte Oberfläche der Lochanode gebildet ist. Das bedeutet, daß außer einer entsprechenden Gestaltung der Lochanode und der Verspiegelung keine zusätzlichen Maßnahmen erforderlich sind, um die gewünschte Temperaturerhöhung in einem eng begrenzten Fokuspunkt zu erzielen.
Die in Anspruch 4 angegebene Weiterbildung ' der Erfindung bewirkt, daß durch elektrische Heizung die Kathode, die in der Regel ein V-förmig gebogener Glühdraht ist, auf einer solchen Temperatur gehalten wird, daß wenige Elektronen aus der Oberfläche austreten können. Die Wärmestrahlung reicht dann aber aus, um nach Fokussierung durch den Hohlspiegel auf einen feinen Punkt auf der Oberfläche der Kathode dort eine solche Temperaturerhöhung zu erzielen, daß an diesem feinen Punkt genügend Elektronen austreten können.
Anhand der Zeichnung soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
Die Zeichnung zeigt teilweise geschnitten eine Röntgenröhre mit einem Gehäuse 1, das an eine Leitung 2 angeschlossen ist, die mit einer nicht dargestellten Pumpe zur Absenkung des Druckes im Innenraum 3 der Röntgenröhre verbunden ist.
Im Innenraum 3 befindet sich eine Kathode 4 in Form eines kleinen Glühdrahtes, der V-förmig gebogen ist und mit seiner Spitze einer Anode 5 und einem Target 6 zugewandt ist. Eine Gitterkappe 7 ist im Bereich der Kathode 4 angeordnet, die in einen Durchbruch 8 der Gitterkappe 7 ragt und mit ihrer Spitze etwa mit der vorderen Begrenzung des Durchbruchs 8 fluchtet. Von dieser vorderen Begrenzung aus erweitert sich die Gitterkappe 7 in einer Kegelfläche 9.
Auf der Rückseite der Lochanode 5 befindet sich eine Röhre 10 mit variablem Durchmess, die mit der Lochanode 5 leitend verbunden ist. Durch die ochanode 5 verläuft ein Loch 11, das sich in einen Innenraum 12 der metallischen Röhre 10 fortsetzt.
Im Bereich der metallischen Röhre 10 ist eine Fokussierspule 13 angeordnet. Außerdem sind Ablenkspulen 14 und 15 vorgesehen, mit denen der Elektronenstrahl ablenkbar ist und die für das Verständnis der Erfindung nicht weiter von Bedeutung sind.
Das Target 6 weist zu der durch eine strichpunktierte Linie angedeuteten Achse 6 der Röntgenröhre eine Neigung auf und ist in einer Halterung 17 gehalten, die zum Zwecke der Kühlung des Targets über Rohrleitungen 18 und 19 an eine nicht gezeigte Kühlquelle angeschlossen ist.
Radial neben der Oberfläche des Targets 6 befindet sich in dem Gehäuse ein Fenster 20, durch das von dem Target 6 ausgehende Röntgenstrahlung im Bereich zwischen zwei gestrichelten Linien 21 und 22 austreten kann. Der Winkel zwischen einer durch eine gestrichelte Linie 23 angedeuteten Mittelachse der austretenden Röntgenstrahlung und der Oberfläche des Targets 6 beträgt circa ±45 Grad. Bei Betrieb sind an die Kathode 4, die Gitterkappe 7 und die Lochanode 5 die üblichen Speisespannungen gelegt, die hier keiner Erläuterung bedürfen.
Die Lochanode 5 weist auf ihrer der Kathode 4 zugewandten Seite eine Hohlfläche 24 auf, die spiegelnd ausgebildet und so geformt ist, daß Wärmestrahlung von der Kathode 4 reflektiert und auf einen feinen Punkt auf der Spitze der V-förmigen Kathode 4 fokussiert wird. In diesem Brennpunkt erfolgt eine solche Temperaturerhöhung, daß Elektronen im wesentlichen nur in diesem feinen Punkt austreten. Daraus ergibt sich ein sehr feiner Elektronenstrahl und folglich auch ein sehr kleiner Auftrefffleck des Elektronenstrahls auf dem Target 6, so daß eine Röntgenröhre mit sehr feinem Fokus geschaffen ist. Der feine Elektronenstrahl erleichtert auch die Fokussierung.

Claims

1. Röntgenröhre, mit einer Kathode, mit einer Lochanode, mit einem Target und mit einer Einrichtung zum Richten elektromagnetischer Strahlung auf einen Punkt auf der der Lochanode zugewandten Oberfläche der Kathode, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung aus einem Hohlspiegel (24) besteht, der im Wärmestrahlungsbereich der Kathode (4) angeordnet ist und dessen Brennpunkt auf der Oberfläche der Kathode (4) liegt.

2. Röntgenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlspiegel (24) koaxial zu dem von der Kathode (4) durch das Loch (11) der Lochanode (5) zu dem Target (6) gehenden Elektronenstrahl angeordnet ist und im Bereich des Elektronenstrahls ebenso wie die Lochanode (5) ein Loch aufweist.

3. Röntgenröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlspiegel (24) durch die der Kathode (4) zugewandte und verspiegelte Oberfläche der Lochanode (5) gebildet ist.

4. Röntgenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode (4) eine elektrisch vorgeheizte Glühkathode ist, wobei die durch die Vorheizung erzeugte Temperatur im wesentlichen dicht bei der für den Austritt von Elektronen erforderlichen Temperatur liegt, während die Zufuhr elektromagnetischer Strahlung durch den Hohlspiegel (24) auf die Oberfläche der Kathode (4) so bemessen ist, daß überwiegend an diesem Punkt Elektronen austreten.