EP0173047A2 - Röntgenröhre - Google Patents

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Publication number
EP0173047A2
EP0173047A2 EP85108795A EP85108795A EP0173047A2 EP 0173047 A2 EP0173047 A2 EP 0173047A2 EP 85108795 A EP85108795 A EP 85108795A EP 85108795 A EP85108795 A EP 85108795A EP 0173047 A2 EP0173047 A2 EP 0173047A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electron beam
target
deflection
ray tube
impact
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP85108795A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0173047A3 (de
Inventor
Helge Carlsen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Scanray AS
Original Assignee
Scanray AS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Scanray AS filed Critical Scanray AS
Publication of EP0173047A2 publication Critical patent/EP0173047A2/de
Publication of EP0173047A3 publication Critical patent/EP0173047A3/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00—X-ray tubes
    • H01J35/02—Details
    • H01J35/04—Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00—X-ray tubes
    • H01J35/02—Details
    • H01J35/14—Arrangements for concentrating, focusing, or directing the cathode ray
    • H01J35/147—Spot size control
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00—X-ray tubes
    • H01J35/24—Tubes wherein the point of impact of the cathode ray on the anode or anticathode is movable relative to the surface thereof
    • H01J35/30—Tubes wherein the point of impact of the cathode ray on the anode or anticathode is movable relative to the surface thereof by deflection of the cathode ray

Definitions

  • the invention relates to an X-ray tube of the type specified in the preamble of claim 1.
  • an X-ray tube of the type in question is known in which, for the purpose of pulse operation, the electron beam is deflected during the pulse pauses from the part of the target surfaces from which the X-ray radiation exits through the exit window of the X-ray tube during the pulse duration.
  • the target is designed as a body with an essentially wedge-shaped surface, the one wedge surface facing away from the target window facing the exit window of the X-ray tube and the other wedge surface facing away from the exit window, so that no X-ray radiation emerges from there. This is intended to ensure that the electron current flows continuously, while the X-ray radiation is pulse-shaped.
  • the electron beam is passed through zigzag paths on the surface of the target facing away from the exit window, in order in this way to distribute the heat generated during the pulse pauses over large areas of the target.
  • the emitted X-rays are not affected by this, since the areas of the target that are swept in this way face away from the exit window.
  • a macro focal spot that is to say a focal spot with a relatively large surface area of 2x2 mm, for example, by designing the cathode or by appropriately guiding or defocusing the electron beam to achieve the desired surface area of the focal spot.
  • a disadvantage here is, however, that the intensity distribution of the electron beam impinging on the macro focal spot and thus also the X-ray radiation resulting therefrom is very uneven. This leads to a reduction in the image quality.
  • a macro focal spot is, however, desirable because of the high overall intensity of the emitted X-rays, particularly when the radiation source and the object to be imaged are far away.
  • the invention has for its object to provide an X-ray tube of the type in question, which has a large focal spot with a uniform intensity distribution.
  • the invention is based on the basic idea of forming a large focal spot, that is to say a macro focal spot, by rapidly deflecting a small focal spot in the manner of deflecting the electron beam in a television picture tube.
  • the paths traversed by the small focal spot can lie closely next to one another, and since the small focal spot has a constant intensity during the deflection, the total area covered by the small focal spot also shines with the same intensity at all points. This creates a macro focal spot with an even intensity distribution.
  • the basic teaching according to the invention also has the advantage that the boundary of the focal spot can largely be shaped as desired. Only the deflection voltages or deflection currents have to be shaped accordingly.
  • the focal spot can therefore be square, elongated or stretched rectangular, or also delimited round or elliptically. With a round or elliptical boundary, the point of impact of the electron beam on the target expediently runs through a circular or elliptical spiral path. In extreme cases, it is even possible to deflect the electron beam only in to be provided in one direction so that a linear focal spot is formed with very different dimensions in two different directions.
  • the drawing shows, partially in section, an X-ray tube with a housing 1, which is connected to a line 2, which is connected to a pump, not shown, for lowering the pressure in the interior 3 of the X-ray tube.
  • a cathode 4 in the form of a small filament, which is bent in a V-shape and with its tip facing an anode 5 and a target 6.
  • a grid cap 7 is arranged in the region of the cathode 4, which projects into an opening 8 in the grid cap 7 and whose tip is approximately aligned with the front boundary of the opening 8. From this front boundary, the grille cap 7 widens in a conical surface 9.
  • a hole 11 runs through the hole anode 5 and continues into an interior 12 of the metallic tube 10 with a variable inside diameter.
  • a focusing coil 13 is arranged in the area of the metallic tube 10.
  • Deflection coils 14 and 15 are also provided, with which the electron beam can be deflected.
  • the target 6 has an inclination to the axis 16 of the X-ray tube indicated by a dash-dotted line and is held in a holder 17 which is connected to a cooling source (not shown) via pipes 18 and 19 for the purpose of cooling the target.
  • an exit window 20 in the housing Radially next to the surface of the target 6 there is an exit window 20 in the housing through which X-ray radiation emanating from the target 6 can exit in the area between two dashed lines 21 and 22.
  • the axis of the x-ray radiation is indicated by a center line 23.
  • a schematically illustrated AC voltage source 24 is connected via a line 25 to the deflection coil 14 and generates a sawtooth-shaped alternating current indicated by a curve 26 in the deflection coil 14, so that the electron beam is deflected laterally in a direction predetermined by the position of the deflection coil 14.
  • Another AC voltage source 27 is connected to the deflection coil 15 via a line 28 and feeds it with a sawtooth-shaped current indicated by a curve 29.
  • the deflection coil 15 is oriented offset by 90 ° to the deflection coil 14, so that the deflection by the deflection coil 15 is perpendicular to that by the deflection coil 14.
  • the frequency of the sawtooth-shaped current generated by the AC voltage source 24 is low in relation to that of the AC voltage source 27 and corresponds to the image deflection frequency in a television tube.
  • the frequency of the sawtooth current of the AC voltage source 27 is significantly higher and corresponds to the line deflection frequency of a television tube.
  • FIG. 2 schematically shows a top view against the target 6 and schematically illustrates an area 30 swept in a row by the electron beam.
  • the individual paths of the electron beam are of course much closer together, just like with a television picture.
  • the direction of image deflection is horizontal in the drawing, the direction of line deflection is vertical.
  • Fig. 3 corresponds essentially to Fig. 2 and shows an elongated rectangular surface 31 which forms the macro focal spot.
  • FIG. 4 also corresponds to FIG. 2, but a surface 32 forming the macro focal spot is elongated in the vertical direction and delimited essentially in a rectangular shape.
  • FIG. 5 again shows a plan view of the target 6, but in this exemplary embodiment a circular focal spot 33 is formed by a spiral path of the electron beam.
  • the bills deliver Voltage sources 24 and 27 to the deflection coils 14 and 15 are continuously increasing sinusoidal currents.
  • magnetic deflection is useful. In principle, however, it is also within the scope of the invention to use other types of distraction, e.g. electrostatic deflection.

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Abstract

Eine Röntgenröhre weist eine Kathode, ein Gitter, eine Lochanode und ein hinter der Lochanode angeordnetes Target mit seitlichem Austrittsfenster für die Röntgenstrahlung auf. Außerdem sind zwei jeweils an eine Wechselspannungsquelle angeschlossene Ablenkspulen zur seitlichen Ablenkung des Elektronenstrahls in zwei Ebenen vorgesehen. Die Ausgangsspannungen oder Ausgangsströme der Wechselspannungsquelle sind nach Verlauf und Frequenz so bemessen, daß der Auftreffpunkt des Elektronenstrahls auf dem Target wie der Elektronenstrahl einer Fernsehbildröhre eng benachbarte Bahnen durchläuft und damit eine Fläche auf dem Target überstreicht, die als Makrobrennfleck dem Austrittsfenster zugewandt ist. Durch Bildung eines solchen Makrobrennflecks mittels Ablenkung eines Mikrobrennflecks wird eine gleichmäßige Intensitätsverteilung über die gesamte Ausdehnung des Makrobrennflecks erreicht.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Röntgenröhre der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
  • Durch die DE-OS 32 22 512 ist eine Röntgenröhre der betreffenden Art bekannt, bei der zum Zwecke des Impulsbetriebes der Elektronenstrahl während der Impulspausen von dem Teil der Targetflächen abgelenkt wird, von dem die Röntgenstrahlung während der Impulsdauer durch das Austrittsfenster der Röntgenröhre austritt. Zu diesem Zwecke ist das Target als Körper mit im wesentlichen keilförmiger Oberfläche ausgebildet, wobei die eine Keilfläche die dem Austrittsfenster der Röntgenröhre zugewandte Targetfläche und die andere Keilfläche dem Austrittsfenster abgewandt ist, so daß von dort keine Röntgenstrahlung austritt. Hierdurch soll erreicht werden, daß der Elektronenstrom kontinuierlich fließt, die Röntgenstrahlung dagegen impulsförmig ist. Dabei ist auch vorgesehen, den Elektronenstrahl auf der dem Austrittsfenster abgewandten Fläche des Targets zickzackförmige Bahnen durchlaufen zu lassen, um auf diese Weise die während der Impulspausen erzeugte Wärme über weite Flächen des Targets zu verteilen. Die abgegebene Röntgenstrahlung wird hierdurch nicht beeinflußt, da die so überstrichenen Flächen des Targets dem Austrittsfenster abgewandt sind.
  • Es ist bekannt, zur Erzeugung eines Makrobrennflecks, also eines Brennflecks verhältnismäßig großer Flächenausdehnung von z.B. 2x2 mm, durch Gestaltung der Kathode oder durch eine entsprechende Führung oder Defokussierung des Elektronenstrahls die gewünschte Flächenausdehnung des Brennflecks zu erzielen. Ein Nachteil besteht hierbei jedoch darin, daß die Intensitätsverteilung des auf den Makrobrennfleck auftreffenden Elektronenstrahls und somit auch die davon herrührende Röntgenstrahlung sehr ungleichmäßig ist. Dies führt zu einer Verringerung der Abbildungsqualität. Ein Makrobrennfleck ist jedoch wegen der großen Gesamtintensität der abgegebenen Röntgenstrahlung insbesondere bei weitem Abstand zwischen Strahlungsquelle und abzubildendem Gegenstand erwünscht.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Röntgenröhre der betreffenden Art zu schaffen, die einen großen Brennfleck bei gleichmäßiger Intensitätsverteilung hat.
  • Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebene Lehre gelöst.
  • Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, einen großen Brennfleck, also einen Makrobrennfleck, durch schnelles Ablenken eines kleinen Brennflecks nach Art der Ablenkung des Elektronenstrahls in einer Fernsehbildröhre zu bilden. Die von dem kleinen Brennfleck durchlaufenen Bahnen können dabei eng nebeneinander liegen, und da der kleine Brennfleck eine während der Ablenkung gleichbleibende Intensität hat, strahlt auch im Ergebnis die von dem kleinen Brennfleck überstrichene Gesamtfläche an allen Stellen mit gleicher Intensität. Somit ist ein Makrobrennfleck mit gleichmäßiger Intensitätsverteilung geschaffen.
  • Die erfindungsgemäße Grundlehre hat auch den Vorteil, daß die Begrenzung des Brennflecks weitgehend beliebig geformt werden kann. Es sind lediglich entsprechend die Ablenkspannungen oder Ablenkströme zu formen. Der Brennfleck kann daher quadratisch, lang- oder quergestreckt rechteckig oder auch rund oder elliptisch umgrenzt sein. Bei runder oder elliptischer Umgrenzung durchläuft der Auftreffpunkt des Elektronenstrahls auf das Target zweckmäßigerweise eine kreis- oder ellipsenförmige spiralige Bahn. Im Extremfall ist es sogar auch möglich, eine Ablenkung des Elektronenstrahls nur in einer Richtung vorzusehen, so daß ein linienförmiger Brennfleck gebildet ist mit sehr unterschiedlichen Ausdehnungen in zwei verschiedenen Richtungen.
  • 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, die mit der Lochanode 5 leitend verbunden ist. Durch die Lochanode 5 verläuft ein Loch 11, das sich in einen Innenraum 12 der metallischen Röhre 10 mit variablem Innendurchmesser 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.
  • Das Target 6 weist zu der durch eine strichpunktierte Linie angedeuteten Achse 16 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 Austrittsfenster 20, durch das von dem Target 6 ausgehende Röntgenstrahlung im Bereich zwischen zwei gestrichelten Linien 21 und 22 austreten kann. Die Achse der Röntgenstrahlung ist durch eine Mittellinie 23 angedeutet.
  • Eine schematisch dargestellte Wechselspannungsquelle 24 ist über eine Leitung 25 an die Ablenkspule 14 angeschlossen und erzeugt einen durch eine Kurve 26 angedeuteten sägezahnförmigen Wechselstrom in der Ablenkspule 14, so daß der Elektronenstrahl in einer durch die Lage der Ablenkspule 14 vorgegebenen Richtung seitlich abgelenkt wird.
  • Eine weitere Wechselspannungsquelle 27 ist über eine Leitung 28 an die.Ablenkspule 15 angeschlossen und speist diese mit einem durch eine Kurve 29 angedeuteten, sägezahnförmigen Strom. Die Ablenkspule 15 ist um 90° versetzt zu der Ablenkspule 14 orientiert, so daß die Ablenkung durch die Ablenkungsspule 15 senkrecht zu der durch die Ablenkspule 14 erfolgt.
  • Die Frequenz des von der Wechselspannungsquelle 24 erzeugten sägezahnförmigen Stromes ist im Verhältnis zu der der Wechselspannungsquelle 27 niedrig und entspricht der Bildablenkfrequenz bei einer Fernsehröhre. Die Frequenz des sägezahnförmigen Stromes der Wechselspannungsquelle 27 ist wesentlich höher und entspricht der Zeilenablenkfrequenz einer Fernsehröhre.
  • In Fig. 2 ist schematisch eine Draufsicht gegen das Target 6 gezeigt und eine von dem Elektronenstrahl zeilenförmig überstrichene Fläche 30 schematisch verdeutlicht. In der Praxis liegen die einzelnen Bahnen des Elektronenstrahls natürlich viel enger nebeneinander, genauso wie bei einem Fernsehbild. Die Bildablenkungsrichtung ist dabei in der Zeichnung horizontal, die Zeilenablenkungsrichtung vertikal.
  • Fig. 3 entspricht im wesentlichen der Fig. 2 und zeigt eine langgestreckt rechteckförmige Fläche 31, die den Makrobrennfleck bildet.
  • Fig. 4 entspricht ebenfalls Fig. 2, jedoch ist eine den Makrobrennfleck bildende Fläche 32 in vertikaler Richtung langgestreckt und im wesentlichen rechteckförmig umgrenzt.
  • Fig. 5 zeigt wieder eine Draufsicht auf das Target 6, jedoch ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein kreisförmiger Brennfleck 33 durch eine spiralig verlaufende Bahn des Elektronenstrahls gebildet. In diesem Fall liefern die Wechselspannungsquellen 24 und 27 an die Ablenkspulen 14 und 15 wiederkehrend stetig zunehmende sinusförmige Ströme.
  • In der Praxis ist eine magnetische Ablenkung zweckmäßig. Grundsätzlich liegt es jedoch auch im Rahmen der Erfindung, andere Arten der Ablenkung, also auch z.B. eine elektrostatische Ablenkung, zu verwenden.

Claims (5)

1. Röntgenröhre, mit einer Kathode, mit einem Gitter, mit einer Lochanode und mit einem hinter der Lochanode angeordneten Target, dem seitlich ein Austrittsfenster für die Röntgenstrahlung zugeordnet ist, und mit zwei jeweils an eine Wechselspannungsquelle angeschlossenen Ablenkspulen zur seitlichen Ablenkung des Elektronenstrahls in zwei Ebenen, dadurch gekennzeichnet, daß Ausgangsspannung oder Ausgangsstrom der Wechselspannungsquelle (24, 27) nach Verlauf und Frequenz so bemessen ist, daß der Auftreffpunkt des Elektronenstrahls auf dem Target (6) wie der Elektronenstrahl einer Fernsehbildröhre eng benachbarte Bahnen durchläuft und damit eine Fläche auf dem Target (6) überstreicht, die als Makrobrennfleck dem Austrittsfenster (20) zugewandt ist.
2. Röntgenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkspannungen oder Ablenkströme der Wechselspannungsquellen (24, 27) nach Verlauf und Frequenz so bemessen sind, daß die Bahnen des Auftreffpunktes des Elektronenstrahls auf das Target (6) nach Art eines Fernsehbildes eng benachbarte Zeilen bilden (Fig. 2, 3, 4).
3. Röntgenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkspannungen oder Ablenkströme der Wechselspannungsquellen (24, 27) so bemessen sind, daß die Bahn des Auftreffpunktes des Elektronenstrahls auf das Target eine Spirale bildet (Fig. 5).
4. Röntgenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Auftreffpunkt des Elektronenstrahls auf dem Target (6) überstrichene Fläche (30, 31, 32, 33) eine von einem Quadrat, einem Rechteck, einem Kreis oder einer Ellipse umgrenzte Fläche ist.
5. Röntgenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Auftreffpunkt des Elektronenstrahls auf dem Target (6) überstrichene Fläche linienförmig ist.
EP85108795A 1984-08-27 1985-07-13 Röntgenröhre Withdrawn EP0173047A3 (de)

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DE19843431434 DE3431434A1 (de) 1984-08-27 1984-08-27 Roentgenroehre

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EP0173047A2 true EP0173047A2 (de) 1986-03-05
EP0173047A3 EP0173047A3 (de) 1988-03-16

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EP0173047A3 (de) 1988-03-16
DK368685D0 (da) 1985-08-14
DE3431434A1 (de) 1986-03-06
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