EP1280389B1 - Röntgensystem zur Erzeugung von Röntgenaufnahmen - Google Patents

Röntgensystem zur Erzeugung von Röntgenaufnahmen Download PDF

Info

Publication number
EP1280389B1
EP1280389B1 EP02016806A EP02016806A EP1280389B1 EP 1280389 B1 EP1280389 B1 EP 1280389B1 EP 02016806 A EP02016806 A EP 02016806A EP 02016806 A EP02016806 A EP 02016806A EP 1280389 B1 EP1280389 B1 EP 1280389B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ray
voltage
ray source
grid
electron emitter
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP02016806A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1280389A1 (de
Inventor
Joachim Brendler
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.)
Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Koninklijke Philips Electronics NV
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 Philips Intellectual Property and Standards GmbH, Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Publication of EP1280389A1 publication Critical patent/EP1280389A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1280389B1 publication Critical patent/EP1280389B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01J35/045—Electrodes for controlling the current of the cathode ray, e.g. control grids
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05G—X-RAY TECHNIQUE
    • H05G1/00—X-ray apparatus involving X-ray tubes; Circuits therefor
    • H05G1/08—Electrical details
    • H05G1/26—Measuring, controlling or protecting

Definitions

  • the invention relates to an X-ray system having at least one X-ray source provided with a control grid for generating X-ray images, at least one X-ray image converter having means for the electronic readout of X-ray images and an X-ray generator for feeding the X-ray source. Moreover, the invention relates to an X-ray generator suitable for such an X-ray system.
  • This dilemma is at the out of the Japanese Patent Application 11-204289 known X-ray generator, which is provided with a high voltage generator to which the X-ray source is connected and which is provided with means for switching on and off the high voltage of the high voltage generator and with a grid control circuit for controlling the grid.
  • This X-ray generator is used to generate stable X-ray pulses without overshoot (overshot) with the help of the control grid.
  • the current through the X-ray source is switched off, so that the energy stored in the system can not lead to overexposure.
  • Object of the present invention is to provide an X-ray system or an X-ray generator, with the one hand accurate exposure of the X-ray is possible, and on the other hand, the problems are at least largely avoided, resulting in the rapid transition of X-ray images with grid control on X-rays without Grid control result.
  • the control grid or gate grid the current is blocked by the X-ray source.
  • the X-ray radiation is interrupted in this time interval, so that no further exposure of the X-ray image converter (or no overexposure) occurs more. Due to the blocking of the X-ray source, the high voltage at the X-ray source decreases only very slowly in this time interval.
  • Fig. 1, 1 and 2 are two in series (with grounded connection point) switched converter generators, which usually have the following, not shown in the drawing components: a rectifier for generating a DC voltage from a mains voltage, an inverter for generating an AC voltage having a frequency in the KHz range and adjustable amplitude, and a high voltage generator having a high voltage transformer for generating a high voltage and a rectifier for rectifying the high voltage.
  • the converter generators 1 and 2 thus supply at their outputs adjustable DC voltages of up to ⁇ 75 kV.
  • the voltages supplied by the converter generators 1 and 2 are adjustable in amplitude by a control circuit 3 and switched on and off.
  • the output voltages of the converter generators 1 and 2 are supplied to an X-ray source 4 via two high-voltage cables 8, 9.
  • the X-ray source has on the cathode side has a first electron emitter 41 which can deliver a comparatively low electron current impinging on the opposite anode 43 in a comparatively small focal spot and a second, substantially larger electron emitter 42 which can emit a much larger electron current which is incident on the anode 43 in FIG a much larger focal spot impinges.
  • both electron emitters can be activated one after the other - preferably automatically, depending on how strongly the object 5 located in the beam path absorbs the X-ray radiation.
  • the two electron emitters 41 and 42 can be formed by filament helices having outer dimensions suitable for the respective focal spot. In each case one of the two electron emitters can be connected via a changeover switch 43 to a heating current source 44. However, while the filament 42 is directly connected to the combination 43, 44, the filament 41 for the smaller focus is connected to this combination via a transmitter 45.
  • a control grid 46 is provided.
  • This control grid is an electrode whose potential is variable with respect to the potential of the heating filament 41.
  • This control grid can be produced particularly simply if the cathode head required anyway for the formation of the electron orbits emerging from the electron emitters, which is provided with an opening for the two electron emitters, is used. Since the opening for the larger electron emitter 42 is larger, one could not prevent the electron current emitted by it with a comparatively small voltage (a few kV) between this grid 46 and the electron emitter 42.
  • the electron emitter 42 and the electrode 46 are therefore electrically connected to each other and carry the same potential, which is defined by the negative output voltage of the converter generator 2, which is supplied to the electron emitter 42 via the high voltage cable 9.
  • the electron current emitted by the electron emitter 41 can be interrupted when the potential at the control grid 46 is a few kV more negative than at the electron emitter 41.
  • a voltage divider is provided to which Output voltage of the converter generator 2 for the negative high voltage is supplied and comprising a fixed resistor 10 and an electronically controllable resistor 11.
  • the one terminal of the resistor 11 is electrically connected via the transformer 11 to the electron emitter 41 and the other terminal to the high voltage output of the converter generator 2 and thus galvanically connected to the control grid 46.
  • the voltage drop across the resistor 11 therefore determines the magnitude of the bias voltage between the grating 46 and the electron emitter 41.
  • the electronically controllable resistor 11, whose structure is not shown in detail, may for example contain series-connected transistors whose conductivity can be switched by a grid control circuit 12 from a first state to a second state.
  • the resistor 11 In the first switching state, the resistor 11 has a very high conductivity, so that virtually the entire voltage across the resistor 10 drops and the electron emitter 41 leads almost the same potential as the grid 46. In this state, the electrons emitted from the electron emitter 41 can completely the anode 43 reach.
  • the conductivity of the controllable resistor 11 is lower, so that a voltage drop of a few kV occurs at it. The potential at the grid 46 is then more negative than the potential at the electron emitter 41 corresponding to this voltage drop, whereby the electron current from the electron emitter 41 to the anode 43 is blocked.
  • the X-ray radiation generated by the X-ray source passes through the examination subject 5 and is detected by an X-ray image converter which can be read out electronically.
  • the x-ray image converter can, for example, a variety of z. B. 2000 x 2000 arranged matrix-shaped photosensitive elements, which are arranged behind a fluorescent layer, which converts the X-ray radiation into visible light.
  • any other electronically readable X-ray image converter can be used, for example an X-ray image intensifier whose output image is converted into electrical signals by a CCD camera.
  • an image processing device 7 coupled to the X-ray image converter 6 contains a digital image, and the X-ray image converter can then be exposed again.
  • the image processing device 7, the grid control circuit 12 and the circuit 3 for switching on and off the converter generators 1, 2 are controlled by a control unit 13.
  • FIG. 2 illustrates the time course of various electrical variables of the X-ray system shown in Fig. 1.
  • the first line shows the time course of the high voltage U at the X-ray source 4.
  • the time profile of the output signal S of the circuit 3 is shown, through which the high voltage is switched on and off.
  • the third line shows the time profile of the voltage between grid and cathode, while the fourth line shows the time course of the dose rate D generated by the X-ray source.
  • the X-ray is stopped.
  • This recording end can be generated by a timer or X-ray exposure machine when the dose behind the object 5 has reached a certain value.
  • the conductivity of the controllable resistor 11 is abruptly reduced, so that the voltage between the grid and the cathode is negative and the electron current through the X-ray tube 4 is blocked or interrupted; The X-ray image converter is therefore no longer exposed.
  • the high voltage generation of the converter generators 1 and 2 is stopped.
  • the voltage U at the X-ray source in this phase only decreases very slowly due to the energy stored in the cable capacitances and in the other capacities of the system.
  • reading of the X-ray image converter which has ended at time T 3 (eg 200 ms after time T 2 ), also begins.
  • the current must be interrupted by the X-ray source and thus the X-ray radiation.
  • the invention has been described above in connection with an electronically readable X-ray image converter.
  • the invention is also applicable to x-ray imagers that automatically - z. B. with a car - are transported from the beam path.
  • This may be, for example, a film-film combination, which is moved to a park position after recording or a storage phosphor, which is transported to a reading station, where the X-ray image is read by means of a laser.
  • the above-described overexposure problem also arises. It is eliminated in that the control grid remains locked in the time interval following the X-ray exposure in which the X-ray image converter is transported out of the beam path.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • X-Ray Techniques (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
  • Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Röntgensystem mit mindestens einem mit einem Steuergitter versehenen Röntgenstrahler zur Erzeugung von Röntgenaufnahmen, mindestens einem Röntgenbildwandler mit Mitteln zum elektronischen Auslesen von Röntgenaufnahmen und einem Röntgengenerator zur Speisung des Röntgenstrahlers. Außerdem betrifft die Erfindung einen für ein solches Röntgensystem geeigneten Röntgengenerator.
  • Bei der Anfertigung von Röntgenaufnahmen ist am Ende einer Röntgenaufnahme noch Energie in den Kapazitäten des System gespeichert. Dazu gehören die Kapazitäten des oder der Kabel, über die der Röntgenstrahler an einen Hochspannungserzeuger angeschlossen ist, sowie die Kondensatoren eines in dem Röntgengenerator enthaltenen Wechselrichters. Die gespeicherte Energie bewirkt, daß bei Aufnahmeende die Hochspannung an dem Röntgenstrahler nur in dem Maß abnehmen kann, in dem die Kapazitäten -überwiegend über den Röntgenstrahler - entladen werden. Die Entladung der Kapazitäten über den Röntgenstrahler dauert um so länger, je niedriger der Strom durch den Röntgenstrahler während der Aufnahme ist. Dementsprechend liefert der Röntgenstrahler auch nach dem eigentlichen Aufnahmeende noch weiterhin Strahlung, die zu unerwünschten Überbelichtungen führen kann.
  • Dieses Problem ist besonders ausgeprägt bei der Aufnahme von dünnen Objekten, beispielsweise in der Pädiatrie, weil durch die geringe Objektdicke und einen vorgegebenen Wert der Hochspannung (z. B. 70 kV) nur ein sehr kleiner mAs-Wert geschaltet werden darf (ca. 0,05 mAs). Aufgrund der in den gespeicherten Kapazitäten gespeicherten Energie sind bei Röntgenstrahlern (ohne Steuergitter) jedoch nur mAs-Werte schaltbar, die um ein Mehrfaches höher sind als der gewünschte mAs-Wert. Mit diesen Werten läßt sich eine Überbelichtung einer Röntgenaufnahme nur vermeiden, wenn - entgegen z. B. den IEC-Vorschriften - die Aufnahme bei einer niedrigeren Spannung an der Röntgenröhre erfolgt. Bei einer niedrigeren Spannung an der Röntgenröhre ist aber die Strahlenbelastung für den Patienten größer.
  • Dieses Dilemma wird bei dem aus der japanischen Patentanmeldung 11-204289 bekannten Röntgengenerator vermieden, der mit einem Hochspannungserzeuger, an den der Röntgenstrahler angeschlossen ist und der mit Mitteln zur Ein- und Ausschaltung der Hochspannung des Hochspannungserzeugers und mit einer Gittersteuerschaltung zum Steuern des Gitters versehen ist. Dieser Röntgengenerator dient zur Erzeugung von stabilen Röntgenimpulsen ohne Überschwinger (overshot) mit Hilfe des Steuergitters. Zusätzlich wird mit Hilfe des Steuergitters bei Aufnahmeende der Strom durch den Röntgenstrahler abgeschaltet, so daß die im System gespeicherte Energie nicht zu einer Überbelichtung führen kann.
  • Probleme ergeben sich aber dann, wenn ein solcher Röntgengenerator neben dem mit einem Steuergitter versehenen Röntgenstrahler noch einen oder mehrere Röntgenstrahler ohne Steuergitter versorgen soll. Solche Röntgenstrahler benutzt man aus Kostengründen bei hohen Aufnahmeleistungen, bei den das eingangs geschilderte Problem nicht so gravierend ist. Das Problem besteht darin, daß die gespeicherte Energie bzw. die Hochspannung am Röntgenstrahler nur sehr langsam abgebaut werden kann, weil das Steuergitter den Stromfluß durch den Röntgenstrahler nach dem Aufnahmeende unterbindet. Wenn in dieser Phase der Röntgengenerator auf einen anderen Röntgenstrahler (an einem anderen Anwendungsgerät) umgeschaltet wird, erfolgt diese Umschaltung unter Hochspannung, wofür die üblichen Hochspannungsumschalter nicht ausgelegt sind. Es kommt hinzu, daß der neue Röntgenstrahler schon bei Beginn der einer Röntgenaufnahme vorangehenden Vorbereitungsphase, in der z. B. die Drehanode auf Touren gebracht und der Heizfaden der Kathode dieses Röntgenstrahler aufgeheizt wird, in unerwünschter Weise Röntgenstrahlung emittiert.
  • Das letztere Problem stellt sich auch bei Röntgenröhren, die zwei Kathoden für zwei unterschiedlich große Brennflecke aufweisen, wobei der Elektronenstrom zu dem einen Brennfleck (in der Regel zu dem kleineren) mit Hilfe eines Steuergitters gesperrt werden kann, während für den anderen Brennfleck keine Gittersteuerung verfügbar ist. Hier kann es bei Untersuchung ein und desselben Objektes bei einer Serie von Aufnahmen automatisch zu einem Übergang von dem einen auf den anderen Brennfleck und wieder zurück kommen, wobei sich eine vorzeitige Emission von Röntgenstrahlung ergibt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Röntgensystem bzw. einen Röntgengenerator zu schaffen, mit dem einerseits eine genaue Belichtung der Röntgenaufnahme möglich ist, und bei dem andererseits die Probleme zumindest weitgehend vermieden werden, die sich beim schnellen Übergang von Röntgenaufnahmen mit Gittersteuerung auf Röntgenaufnahmen ohne Gittersteuerung ergeben.
  • Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Röntgensystem mit mindestens einem mit einem Steuergitter versehenen Röntgenstrahler zur Erzeugung von Röntgenaufnahmen, mindestens einem Röntgenbildwandler mit Mitteln zum elektronischen Auslesen von Röntgenaufnahmen oder zum Transportieren des Röntgenbildwandlers aus dem von dem Röntgenstrahler beaufschlagten Bereich in einem auf die Röntgenaufnahme folgenden Zeitintervall und mit einem Röntgengenerator zur Speisung des Röntgenstrahlers, der versehen ist mit
    • einem Hochspannungserzeuger, an den der Röntgenstrahler anschließbar ist,
    • Mitteln zur Ein- und Ausschaltung der Hochspannung des Hochspannungserzeugers bei Beginn und am Ende einer Röntgenaufnahme
    • und einer Gittersteuerschaltung zum Sperren des Steuergitters und des Stromes durch den Röntgenstrahler während des Zeitintervalls und zum anschließenden Freigeben des Stromes durch den Röntgenstrahler.
    wobei die Gittersteuerschaltung eingerichtet ist, um von einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand zu schalten, wobei in dem ersten Schaltzustand der Elektronenemitter nahezu dasselbe Potential führt wie das Steuergitter und wobei im zweiten Schaltungszustand das Potential am Steuergitter um einige kV negativer als das Potential am Elektronenemitter ist.
  • Erfindungsgemäß wird in dem Zeitintervall nach dem Aufnahmeende, in dem die Röntgenaufnahme ausgelesen wird (bei einem elektronisch auslesbaren Röntgenbildwandler) bzw. in dem der Röntgenbildwandler aus dem Strahlengang transportiert wird (bei einer Film-Folien-Kombination oder einem Speicherphosphor als Röntgenbildwandler) das Steuergitter bzw. der Strom durch den Röntgenstrahler gesperrt. Infolgedessen wird in diesem Zeitintervall die Röntgenstrahlung unterbrochen, sodass keine weitere Belichtung des Röntgenbildwandlers (bzw keine Überbelichtung) mehr erfolgt. Aufgrund der Sperrung des Röntgenstrahlers nimmt die Hochspannung am Röntgenstrahler in diesem Zeitintervall nur sehr langsam ab.
  • Wenn nach dem Zeitintervall der Strom durch den Röntgenstrahler wieder freigegeben wird, entsteht zwar erneut Röntgenstrahlung, doch ist diese für die vorherige (nunmehr elektronisch ausgelesene oder mitsamt dem Röntgenbildwandler aus dem Strahlengang transportierte) Röntgenaufnahme ohne Belang. Jedoch können sich die Kapazitäten des Systems dann auch über den Röntgenstrahler entladen, weshalb die Spannung am Röntgenstrahler wesentlich schneller absinkt als während der Unterbrechung des Stromes mit Hilfe des Steuergitters. Es ergeben sich daher keine Probleme mehr, wenn kurz danach von dem einen Röntgenstrahler bzw. Brennfleck auf einen anderen Röntgenstrahler bzw. Brennfleck umgeschaltet wird.
  • Ein erfindungsgemäßer Röntgengenerator ist in Anspruch 2 beschrieben.
  • Die Erfindung wird nachstehen anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen Röntgensystem mit einem Röntgengenerator, mit dem die Erfindung ausführbar ist, und
    Fig. 2
    den zeitlichen Verlauf verschiedener elektrischer Größen bei einem solchen Röntgengenerator.
  • In Fig. 1 sind mit 1 und 2 zwei in Serie (mit geerdetem Verbindungspunkt) geschaltete Konvertergeneratoren bezeichnet, die üblicherweise folgende, in der Zeichnung nicht näher dargestellte Komponenten aufweisen: einen Gleichrichter zur Erzeugung einer Gleichspannung aus einer Netzspannung, einen Wechselrichter zur Erzeugung einer Wechselspannung mit einer Frequenz im KHz-Bereich und einstellbarer Amplitude, und einen Hochspannungserzeuger mit einem Hochspannungstransformator zur Erzeugung einer Hochspannung und einem Gleichrichter zur Gleichrichtung der Hochspannung. Die Konvertergeneratoren 1 und 2 liefern also an ihren Ausgängen einstellbare Gleichspannungen von bis zu ± 75 kV. Die von den Konvertergeneratoren 1 und 2 gelieferten Spannungen sind durch eine Steuerschaltung 3 in der Amplitude einstellbar und ein- und ausschaltbar.
  • Die Ausgangsspannungen der Konvertergeneratoren 1 und 2 werden einem Röntgenstrahler 4 über zwei Hochspannungskabel 8, 9 zugeführt. Der Röntgenstrahler besitzt auf der Kathodenseite einen ersten Elektronenemitter 41, der einen vergleichsweise niedrigen Elektronenstrom liefern kann, der auf der gegenüberliegenden Anode 43 in einem vergleichsweise kleinen Brennfleck auftrifft und einen zweiten, wesentlichen größeren Elektronenemitter 42, der einen wesentlich größeren Elektronenstrom emittieren kann, der auf der Anode 43 in einem wesentlich größeren Brennfleck auftrifft. Bei der Untersuchung eines im Strahlengang befindlichen Patienten können beide Elektronenemitter nacheinander aktiviert werden - vorzugsweise automatisch, in Abhängigkeit davon, wie stark jeweils das im Strahlengang befindliche Objekt 5 die Röntgenstrahlung absorbiert.
  • Die beiden Elektronenemitter 41 und 42 können durch Heizfaden-Wendeln mit für den jeweiligen Brennfleck geeigneten äußeren Abmessungen gebildet werden. Jeweils einer der beiden Elektronenemitter ist über einen Umschalter 43 an eine Heizstromquelle 44 anschließbar. Während jedoch der Heizfaden 42 direkt mit der Kombination 43, 44 verbunden ist, ist der Heizfaden 41 für den kleineren Fokus über einen Überträger 45 mit dieser Kombination verbunden.
  • Zum Ein- und Ausschalten des Elektronenstroms des Elektronenemitters 41 ist ein Steuergitter 46 vorgesehen. Dieser Steuergitter ist eine Elektrode, deren Potential gegenüber dem Potential des Heizfadens 41 veränderbar ist. Besonders einfach läßt sich dieses Steuergitter herstellen, wenn der ohnehin für die Formung der aus den Elektronenemittern austretenden Elektronenbahnen erforderliche Kathodenkopf, der mit je einer Öffnung für die beiden Elektronenemitter versehen ist, benutzt wird. Da die Öffnung für den größeren Elektronenemitter 42 größer ist, könnte man den von ihm emittierten Elektronenstrom mit einer vergleichsweise kleinen Spannung (einige kV) zwischen diesem Gitter 46 und dem Elektronenemitter 42 nicht unterbinden. Der Elektronenemitter 42 und die Elektrode 46 sind deshalb miteinander elektrisch verbunden und führen dasselbe Potential, das durch die negative Ausgangsspannung des Konvertergenerators 2 definiert ist, das dem Elektronenemitter 42 über das Hochspannungskabel 9 zugeführt wird.
  • Hingegen kann der von dem Elektronenemitter 41 emittierte Elektronenstrom unterbrochen werden, wenn das Potential am Steuergitter 46 um einige kV negativer ist als am Elektronenemitter 41. Zu diesem Zweck ist ein Spannungsteiler vorgesehen, dem die Ausgangsspannung des Konvertergenerators 2 für die negative Hochspannung zugeführt wird und der einen festen Widerstand 10 und einen elektronisch steuerbarer Widerstand 11 umfaßt. Der eine Anschluß des Widerstandes 11 ist galvanisch über den Übertrager 11 mit dem Elektronenemitter 41 verbunden und der andere Anschluß mit dem Hochspannungs-Ausgang des Konverter Generators 2 und somit galvanisch mit dem Steuergitter 46. Der Spannungsabfall über dem Widerstand 11 bestimmt daher die Größe der Vorspannung zwischen dem Gitter 46 und dem Elektronenemitter 41.
  • Der elektronisch steuerbare Widerstand 11, dessen Aufbau nicht näher dargestellt ist, kann beispielsweise in Serie geschaltete Transistoren enthalten, deren Leitfähigkeit von einer Gittersteuerschaltung 12 von einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand geschaltet werden kann. Im ersten Schaltzustand hat der Widerstand 11 eine sehr hohe Leitfähigkeit, so daß praktisch die gesamte Spannung über dem Widerstand 10 abfällt und der Elektronenemitter 41 nahezu dasselbe Potential führt wie das Gitter 46. In diesem Zustand können die aus dem Elektronenemitter 41 emittierten Elektronen vollständig die Anode 43 erreichen. Im zweiten Schaltzustand ist die Leitfähigkeit des steuerbaren Widerstandes 11 geringer, so daß an ihm ein Spannungsabfall von einigen kV auftritt. Das Potential am Gitter 46 ist dann entsprechend diesem Spannungsabfall negativer als das Potential am Elektronenemitter 41, wodurch der Elektronenstrom vom Elektronenemitter 41 zur Anode 43 gesperrt wird.
  • Die von dem Röntgenstrahler erzeugte Röntgenstrahlung durchsetzt das Untersuchungsobjekt 5 und wird von einem Röntgenbildwandler erfaßt, der elektronisch auslesbar ist. Der Röntgenbildwandler kann beispielsweise eine Vielzahl von z. B. 2000 x 2000 matrixförmig angeordneten lichtempfindlichen Elemente enthalten, die hinter einer Fluoreszenzschicht angeordnet sind, die die Röntgenstrahlung in sichtbares Licht umsetzt. Es kann aber jedoch jeder andere elektronisch auslesbare Röntgenbildwandler benutzt werden, beispielsweise ein Röntgenbildverstärker, dessen Ausgangsbild von einer CCD-Kamera in elektrische Signale umgesetzt wird. Nach dem Auslesen enthält eine mit dem Röntgenbildwandler 6 gekoppelte Bildverarbeitungs-Einrichtung 7 ein digitales Bild, und der Röntgenbildwandler kann dann erneut belichtet werden. Die Bildverarbeitungs-Einrichtung 7, die Gittersteuerschaltung 12 und die Schaltung 3 zum Ein- und Ausschalten der Konvertergeneratoren 1, 2 werden von einer Steuereinheit 13 gesteuert.
  • Im folgenden soll der zeitliche Ablauf einer Röntgenaufnahme anhand von Fig. 2 erläutert werden, die den zeitlichen Verlauf verschiedener elektrischer Größen des in Fig. 1 dargestellten Röntgensystems darstellt. Die erste Zeile zeigt den zeitlichen Verlauf der Hochspannung U an dem Röntgenstrahler 4. In der zweiten Zeile ist der zeitliche Verlauf des Ausgangssignals S der Schaltung 3 dargestellt, durch das die Hochspannung ein- und ausgeschaltet wird. Die dritte Zeile zeigt den zeitlichen Verlauf der Spannung zwischen Gitter und Kathode, während die vierte Zeile den zeitlichen Verlauf der vom Röntgenstrahler 4 erzeugten Dosisleistung D zeigt.
  • Vor dem Zeitpunkt T1, d. h. bevor die Hochspannung durch das Signal S eingeschaltet wird, liegt am Röntgenstrahler keine Spannung U an, und auch die Spannung zwischen Gitter und Kathode ist Null. Es wird keine Röntgenstrahlung erzeugt. In dieser (Vorbereitungs-) Phase heizt die Heizstromquelle 44 aber bereits den Elektronenemitter 41 auf und die als Drehanode ausgebildete Anode 43 des Röntgenstrahlers 4 wird auf Touren gebracht, so daß am Ende dieser Vorbereitungszeit die volle Drehzahl der Anode erreicht ist und der Elektronenemitter eine bestimmte Temperatur erreicht hat. Zur Zeit T1 aktiviert das Schaltsignal S die Konvertergeneratoren 1 und 2, so daß die Spannung U am Röntgenstrahler ansteigt, bis sie einen stationären Wert erreicht hat. Die Spannung zwischen Gitter Kathode behält ihren vorherigen Wert bei, so daß der Elektronenstrom ungehindert die Anode erreichen kann und Röntgenstrahlung erzeugt wird.
  • Zur Zeit T2 wird die Röntgenaufnahme beendet. Dieses Aufnahmeende kann durch einen Zeitschalter oder einen Röntgenbelichtungsautomaten erzeugt werden, wenn die Dosis hinter dem Objekt 5 einen bestimmten Wert erreicht hat. Zu diesem Zeitpunkt wird die Leitfähigkeit des steuerbaren Widerstandes 11 schlagartig verringert, so daß die Spannung zwischen Gitter und Kathode negativ wird und der Elektronenstrom durch die Röntgenröhre 4 gesperrt bzw. unterbrochen wird; der Röntgenbildwandler wird also nicht mehr weiter belichtet. Gleichzeitig wird die Hochspannungserzeugung der Konvertergeneratoren 1 und 2 gestoppt. Jedoch nimmt die Spannung U am Röntgenstrahler in dieser Phase aufgrund der in den Kabelkapazitäten und in den sonstigen Kapazitäten des Systems gespeicherten Energie nur ganz langsam ab.
  • Zum Zeitpunkt T2 beginnt auch das Auslesen des Röntgenbildwandlers, das im Zeitpunkt T3, beendet ist (z. B. 200 ms nach dem Zeitpunkt T2). Während des Auslesens muß der muß der Strom durch den Röntgenstrahler und damit die Röntgenstrahlung unterbrochen sein.
  • Am Ende des Auslesevorganges, also im Zeitpunkt T3 (oder kurz danach) springt die Spannung zwischen Gitter und Kathode wieder auf ihren ursprünglichen Wert zurück. Es kann nun wieder Röntgenstrahlung entstehen, die aber nicht mehr zu einer Überbelichtung führen kann, da der Röntgenbildwandler bereits ausgelesen ist. Der ab dem Zeitpunkt T3 wieder einsetzende Strom durch den Röntgenstrahler hat zur Folge, daß die Kabelkapazitäten und die anderen Kapazitäten des Systems, in denen Energie gespeichert ist, sich wesentlich schneller entladen können als zuvor im Zeitraum T2 - T3. Deshalb sinkt auch die Spannung U am Röntgenstrahler schneller ab als vorher und erreicht verhältnismäßig schnell einen nicht mehr störenden niedrigen Wert.
  • Wenn dann der Umschalter 43 umgeschaltet würde, so daß die Heizstromquelle 44 den Elektronenemitter 42 erhitzen würde, ergäbe sich ein Röhrenstrom erst wieder dann, wenn die Konvertergeneratoren 1 und 2 erneut eingeschaltet würden. Dieser Elektronenemitter würde einen wesentlich größeren Elektronenstrom liefern als der Elektronenemitter 42. Bei Aufnahmeende könnte dieser Elektronenstrom auch nicht unterbrochen werden. Jedoch würde er die Kabelkapazitäten und die anderen Kapazitäten des Systems sehr schnell entladen, so daß das nach Aufnahmeende noch wirksame mAs-Produkt im Vergleich zu dem während der Aufnahme wirksamen mAs-Produkt relativ klein wäre und praktisch nicht zur Überbelichtung führen könnte.
  • Vorstehend wurde die Erfindung in Verbindung mit einem elektronisch auslesbaren Röntgenbildwandler beschrieben. Die Erfindung ist aber auch bei Röntgenbildwandlern anwendbar, die automatisch - z. B. mit einem Wagen - aus dem Strahlengang transportiert werden. Dabei kann es sich z.B. um eine Film-Folienkombination handeln, die nach der Aufnahme in eine Park-Position gefahren wird oder um einen Speicherphosphor, der in eine Lesestation transportiert wird, wo die Röntgenaufnahme mit Hilfe eines Lasers ausgelesen wird. Bei hochempfindlichen Bildwandlern dieser Art bzw. bei der Aufnahme von dünnen Objekten ergibt sich das eingangs geschilderte Überbelichtungsproblem ebenfalls. Sie wird dadurch beseitigt, daß das Steuergitter in dem auf die Röntgenaufnahme folgenden Zeitintervall gesperrt bleibt, in dem der Röntgenbildwandler aus dem Strahlengang transportiert wird.

Claims (3)

  1. Röntgengenerator (1-3, 8-12) zur Speisung mindestens eines mit einem Steuergitter (46) und einem Elektronenemitter (41) versehenen Röntgenstrahlers (4) zur Erzeugung von Röntgenaufnahmen für ein Röntgen-System mit:
    - einem Hochspannungserzeuger (1,2), an den der Röntgenstrahler angeschlossen ist,
    - Mitteln (3) zur Ein- und Ausschaltung der Hochspannung des Hochspannungserzeugers bei Beginn und Ende einer Röntgenaufnahme,
    - und einer Gittersteuerschaltung (12) zum Sperren des Steuergitters und des Stromes durch den Röntgenstrahler während eines kurzen Zeitintervalls (T2- T3) und zum anschließenden Freigeben des Stromes durch den Röntgenstrahler,
    gekennzeichnet dadurch, dass die Gittersteuerschaltung (12) eingerichtet ist, um von einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand zu schalten, wobei in dem ersten Schaltzustand der Elektronenemitter (41) nahezu dasselbe Potential führt wie das Steuergitter (46) und wobei im zweiten Schaltungszustand das Potential am Steuergitter (46) um einige kV negativer als das Potential am Elektronenemitter (41) ist.
  2. Röntgen-System mit:
    mindestens einem mit einem Steuergitter (46) und einem Elektronenemitter versehenen Röntgenstrahler (4) zur Erzeugung von Röntgenaufnahmen,
    mindestens einem Röntgenbildwandler (6) mit Mitteln (7) zum elektronischen Auslesen von Röntgenaufnahmen oder zum Transportieren des Röntgenbildwandlers aus dem von dem Röntgenstrahler beaufschlagten Bereich in einem auf die Röntgenaufnahme folgenden Zeitintervall (T2-T3)
    und einem Röntgengenerator gemäß Anspruch 1.
  3. Verfahren zum Betreiben eines Röntgensystems gemäß Anspruch 2, wobei das Verfahren aufweist:
    Einschalten einer Hochspannung;
    Erzeugen von Röntgenstrahlung zum Durchführen der Röntgenaufnahme mittels eines Röntgenbildwandlers;
    Ausschalten der Hochspannung;
    Anlegen einer negative Spannung zwischen Steuergitter (46) und dem Elektronenemitter (41);
    Auslesen des Röntgenbildwandlers; und
    Zurückspringen der Spannung zwischen dem Steuergitter (46) und dem Elektronenemitter (41).
EP02016806A 2001-07-28 2002-07-26 Röntgensystem zur Erzeugung von Röntgenaufnahmen Expired - Lifetime EP1280389B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10136947 2001-07-28
DE10136947A DE10136947A1 (de) 2001-07-28 2001-07-28 Röntgensystem zur Erzeugung von Röntgenaufnahmen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP1280389A1 EP1280389A1 (de) 2003-01-29
EP1280389B1 true EP1280389B1 (de) 2007-10-10

Family

ID=7693496

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP02016806A Expired - Lifetime EP1280389B1 (de) 2001-07-28 2002-07-26 Röntgensystem zur Erzeugung von Röntgenaufnahmen

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6570958B2 (de)
EP (1) EP1280389B1 (de)
JP (1) JP2003142295A (de)
DE (2) DE10136947A1 (de)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006529052A (ja) * 2003-05-16 2006-12-28 コーニンクレッカ　フィリップス　エレクトロニクス　エヌ　ヴィ Ｘ線画像を曝射するための方法及び装置
EP1994400B1 (de) * 2006-02-09 2021-04-07 Leidos Security Detection & Automation, Inc. Strahlenabtastsysteme und -verfahren
DE102009051633B4 (de) 2009-11-02 2015-10-22 Siemens Aktiengesellschaft Spannungsstabilisierung für gittergesteuerte Röntgenröhren
US9069092B2 (en) 2012-02-22 2015-06-30 L-3 Communication Security and Detection Systems Corp. X-ray imager with sparse detector array
JP6441015B2 (ja) * 2014-10-06 2018-12-19 キヤノンメディカルシステムズ株式会社 Ｘ線診断装置及びｘ線管制御方法
US10991539B2 (en) * 2016-03-31 2021-04-27 Nano-X Imaging Ltd. X-ray tube and a conditioning method thereof
US10290460B2 (en) * 2016-09-07 2019-05-14 General Electric Company X-ray tube with gridding electrode
DE102016222365B3 (de) * 2016-11-15 2018-04-05 Siemens Healthcare Gmbh Verfahren, Computerprogrammprodukt, computerlesbares Medium und Vorrichtung zur Erzeugung von Röntgenpulsen bei einer Röntgenbildgebung
DE102022206833A1 (de) * 2021-09-01 2023-03-02 Siemens Healthcare Gmbh Betreiben einer Röntgenröhre

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2064893B (en) * 1979-11-21 1983-09-01 Emi Ltd Circuit for controlling the grid potential of a pulsed x-ray tube
US4366395A (en) 1979-11-21 1982-12-28 Emi Limited Circuit for controlling the grid potential of a pulsed X-ray tube
JP4127728B2 (ja) 1998-01-13 2008-07-30 株式会社東芝 パルスｘ線装置
JP4026976B2 (ja) * 1999-03-02 2007-12-26 浜松ホトニクス株式会社 Ｘ線発生装置、ｘ線撮像装置及びｘ線検査システム

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None *

Also Published As

Publication number Publication date
DE50211031D1 (de) 2007-11-22
JP2003142295A (ja) 2003-05-16
EP1280389A1 (de) 2003-01-29
US6570958B2 (en) 2003-05-27
US20030021380A1 (en) 2003-01-30
DE10136947A1 (de) 2003-02-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009037688B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung eines Elektronenstrahls für die Erzeugung von Röntgenstrahlung sowie Röntgenröhre
EP0269927B1 (de) Computertomograph
DE19835450A1 (de) Verfahren zur Steuerung des Elektronenstroms in einer Röntgenröhre, sowie Röntgeneinrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE3622430A1 (de) Hochspannungsversorgungssystem mit umrichter-regeleinheit
DE10163583A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Belichtung von Röntgenaufnahmen
DE2007246A1 (de) Transistorisiertes Hochspannungs-Schaltersystem für die Gitter von Röntgenröhren und für andere Anwendungszwecke
EP1280389B1 (de) Röntgensystem zur Erzeugung von Röntgenaufnahmen
DE102011054114A1 (de) Verfahren und System für den Betrieb eines Elektronenstrahlsystems
DE60034980T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Auslesen eines Festkörperstrahlungsbildes
DE3114644A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von elektronenimpulsen hoher dichte
DE102006024436A1 (de) Röntgeneinheit
EP0253417B1 (de) Röntgengenerator
DE102016222365B3 (de) Verfahren, Computerprogrammprodukt, computerlesbares Medium und Vorrichtung zur Erzeugung von Röntgenpulsen bei einer Röntgenbildgebung
DE10224292A1 (de) Röntgenröhre
EP0340866B1 (de) Anordnung zur Erzeugung von Röntgenaufnahmen mittels eines Photoleiters
CA2574203A1 (en) Active dose reduction device and method
DE4230880A1 (de) Röntgengenerator zur Speisung einer Röntgenröhre mit wenigstens zwei Elektronenquellen
DE2851079A1 (de) Roentgenroehre
DE2912099C2 (de) Verschluß- und Ablenksteuersystem in einer elektronenoptischen Kamera zum Registrieren von schnellablaufenden Vorgängen
DE2628474C3 (de) Aufnahmeeinrichtrung mit Bildwandlertarget für eine Aufnahmeröhre
US4731803A (en) Circuit for operating an X-ray tube
DE3224440C2 (de)
DE2441986B2 (de) Röntgenröhre hoher Leistung
DE3222514A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von roentgenstrahlung fuer stereoaufnahmen, tomografien und tomosynthesen
DE3343130A1 (de) Roentgenroehre mit einer hilfskathode

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL LT LV MK RO SI

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: KONINKLIJKE PHILIPS ELECTRONICS N.V.

Owner name: PHILIPS INTELLECTUAL PROPERTY & STANDARDS GMBH

17P Request for examination filed

Effective date: 20030729

AKX Designation fees paid

Designated state(s): DE FR GB

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: PHILIPS INTELLECTUAL PROPERTY & STANDARDS GMBH

Owner name: KONINKLIJKE PHILIPS ELECTRONICS N.V.

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): DE FR GB

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REF Corresponds to:

Ref document number: 50211031

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20071122

Kind code of ref document: P

GBV Gb: ep patent (uk) treated as always having been void in accordance with gb section 77(7)/1977 [no translation filed]
ET Fr: translation filed
PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed

Effective date: 20080711

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20071010

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20090203

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: ST

Effective date: 20090331

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20080731