EP2283508B1 - Strahlungsquelle und verfahren zum erzeugen von röntgenstrahlung - Google Patents

Strahlungsquelle und verfahren zum erzeugen von röntgenstrahlung Download PDF

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EP2283508B1
EP2283508B1 EP09757210A EP09757210A EP2283508B1 EP 2283508 B1 EP2283508 B1 EP 2283508B1 EP 09757210 A EP09757210 A EP 09757210A EP 09757210 A EP09757210 A EP 09757210A EP 2283508 B1 EP2283508 B1 EP 2283508B1
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EP
European Patent Office
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electron beam
liquid
liquid line
radiation
radiation source
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Active
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EP09757210A
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English (en)
French (fr)
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EP2283508A1 (de
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Frank Sukowski
Norman Uhlmann
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Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
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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
    • H01J35/08—Anodes; Anti cathodes
    • H01J35/12—Cooling non-rotary anodes
    • H01J35/13—Active cooling, e.g. fluid flow, heat pipes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2235/00—X-ray tubes
    • H01J2235/08—Targets (anodes) and X-ray converters
    • H01J2235/081—Target material
    • H01J2235/082—Fluids, e.g. liquids, gases
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01J35/02—Details
    • H01J35/04—Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
    • H01J35/08—Anodes; Anti cathodes
    • H01J35/112—Non-rotating anodes
    • H01J35/116—Transmissive anodes

Definitions

  • the invention relates to a radiation source for generating X-radiation. Furthermore, the invention relates to a method for generating X-radiation.
  • the nondestructive testing of objects using X-ray computed tomography requires the use of high-energy x-ray sources to inspect objects with high transmission lengths or high densities.
  • a solid body is used as the X-ray target, which is strongly heated and thermally stressed by the bombardment with an electron beam in the interaction zone designated as the focal spot.
  • the heat generated in the focal spot is difficult to remove from the solid.
  • the thermal load of the X-ray target thus limits the achievable output power of the X-ray radiation.
  • X-ray sources with a high output power of the X-radiation are required.
  • An X-ray source is known in which a liquid jet is used as the X-ray target.
  • the liquid jet is generated by means of a nozzle and collected by a suction pipe again. Between the nozzle and the suction tube, the liquid jet moves freely in an evacuated chamber.
  • the liquid jet is bombarded with an electron beam to generate X-rays.
  • the fact that the X-ray target is designed as a liquid jet, the resulting heat in the focal spot can be better dissipated compared to a solid.
  • the achievable output of the X-radiation is higher compared to X-ray sources with a solid body as the X-ray target.
  • the disadvantage is that if the liquid jet is heated too much, the vapor pressure of the liquid jet can rise to such an extent that it is no longer completely sucked off, but a portion of the liquid jet evaporates and deposits on the inner walls of the evacuated chamber. The function and reliability of the X-ray source is thereby compromised.
  • a radiation source for generating X-ray radiation which has, as an X-ray target, a liquid which flows through a closed liquid line.
  • An electron beam strikes the liquid line and enters through an entrance window in the form of a metal foil with a thickness of 5 to 30 microns in this.
  • the kinetic energy of the electrons is about 500 keV.
  • a radiation source for generating X-ray radiation which has as the X-ray target a liquid alloy of Ga, In and Sn or liquid mercury flowing through a closed liquid line.
  • the liquid line has a permeable to the electron beam entrance window. Due to the low energy of the electrons, the entrance window is made extremely thin, so that pressure fluctuations on the entrance window must be compensated by an opposite compensation window with a pressure chamber arranged behind it.
  • a radiation source for generating X-ray radiation which has as the X-ray target a liquid alloy of Ga, In and Sn or liquid mercury, which is arranged in a liquid line.
  • the entrance window is thin, so that pressure fluctuations on the entrance window must be compensated.
  • an X-ray source that has liquid mercury in a liquid chamber.
  • the chamber is formed by two opposing plates and a bellows arranged therebetween. The distance of the plates is adjustable.
  • the invention has for its object to provide a radiation source for generating high-energy X-ray radiation, which allows a high degree of heat removal from the interaction zone and at the same time ensures unrestricted function and high reliability of the radiation source.
  • a radiation source for generating X-radiation with the features of claim 1. Because the liquid acting as X-ray target is completely surrounded by the liquid line in the direction of the evacuable chamber, the liquid is completely separated from the chamber, so that no liquid can escape from the liquid line and be deposited in the chamber. The heat removal due to the liquid flow from the interaction zone is not affected by the liquid line. So that the electrons of the electron beam lose as little as possible of their kinetic energy on entering the liquid line, at least the part of the liquid line through which the electrons enter the liquid line is essentially permeable or transparent to the electron beam.
  • the electron beam generation unit can be operated with a high acceleration voltage, in particular with at least 3 MV, so that a correspondingly high-energy X-ray radiation is generated, which is preferably emitted in the electron beam direction.
  • liquids liquid metals, such as mercury, or liquids with metallic microparticles can be used.
  • the target unit in such a way that the X-ray radiation can be emitted substantially in the electron beam direction enables a simple provision of high-energy X-radiation.
  • the liquid provided by means of the target unit serves as a so-called transmission X-ray target.
  • the generated X-ray radiation is emitted substantially in the electron beam direction.
  • the liquid line is permeable or transparent to the X-ray radiation on the side opposite to the part which is permeable to the electron beam, so that it can emerge from the liquid line essentially without loss of energy in the electron beam direction.
  • the intensity ratio of X-rays generated in the electron beam direction increases as compared with the X-rays generated against the electron beam direction.
  • the X-ray radiation is generated substantially in the electron beam direction, which is used in the target unit.
  • the liquid disposed in the liquid line thus forms a transmission X-ray target.
  • the efficiency in the generation of high-energy X-radiation is substantially higher in the transmission X-ray target according to the invention than in a reflection X-ray target, in which the X-radiation is generated substantially opposite to the electron beam direction.
  • the Elektronenstrahleraeugungsaku is accordingly operable with an acceleration voltage of at least 3 MV.
  • the transmissive portion in the electron beam direction has a dimension in the range of 50 ⁇ m to 500 ⁇ m increases the transmittance of the electron beam.
  • the permeable part of the liquid line has sufficient stability to absorb the forces due to the pressure difference between the pressures inside and outside the liquid line. Since the stability also decreases with decreasing dimension in the electron beam direction, the dimension must be chosen such that there is sufficient transmittance and stability of the transmissive part at the same time.
  • Forming the liquid conduit such that the transmissive portion has a dimension of at most 1000 ⁇ m across the electron beam direction increases the stability of the transmissive member.
  • the dimension of the permeable part transverse to the electron beam direction at most as large as the cross section of the electron beam.
  • a liquid line according to claim 2 is largely permeable to the electrons of the electron beam.
  • the permeability increases with decreasing atomic number of the chemical elements of the material.
  • materials for example compounds of berrylium, carbon, oxygen, aluminum and / or silicon can be used.
  • carbon in the form of graphite or diamond can be used.
  • glassy compounds of carbon can be used, which are available, for example, under the trade name Sigradur.
  • the materials can be ceramics. Decisive for a high permeability or transparency is that all chemical elements of the material have an atomic number of at most 14.
  • a material according to claim 3 is both permeable and stable.
  • An entrance window according to claim 5 allows in a simple manner to form a part of the liquid line permeable.
  • the entrance window and the remaining conduit wall of the fluid conduit can be made of different materials.
  • the entrance window and / or the conduit wall are preferably made of a heat and corrosion resistant metal.
  • the conduit wall preferably has one Wall thickness in the range of 0.5 mm to 50 mm, in particular in the range of 1.0 mm to 20 mm, and in particular in the range of 2 mm to 10 mm.
  • the conduit wall is preferably formed on the side opposite the entrance window side in such a way that the generated X-ray radiation can emerge from the fluid conduit essentially unattenuated.
  • An embodiment of the fluid conduit of claim 6 minimizes the pressure differential between the evacuated chamber and the fluid at the location of the permeable portion of the fluid conduit or entrance window. Reducing the internal cross-sectional area in the landing section increases the velocity of the fluid flowing through it, reducing the static pressure according to the Bernoulli equation.
  • the transition section between the feed section and the impact section can in principle be tapered as desired. For example, the taper may be symmetric in all directions or asymmetrical in at least one selected direction.
  • a transition section according to claim 7 prevents the formation of a turbulent flow.
  • the size of the interaction zone designated as the focal surface can be kept small.
  • a liquid pump according to claim 9 improves the heat removal from the interaction zone.
  • the pressure and the speed of Liquid in the liquid line can be adjusted by means of the liquid pump.
  • a cooling unit according to claim 10 ensures that the temperature of the liquid can be kept permanently constant.
  • the liquid is preferably pumped after the bombardment with the electron beam through a heat exchanger serving as a cooling unit.
  • a liquid according to claim 11 ensures a good ratio of the generation of X-radiation to the generation of heat. This ratio improves with increasing atomic number of the chemical elements of the liquid.
  • Mercury as a liquid has proven itself in practice for generating X-ray radiation.
  • An X-ray computer tomograph according to claim 12 allows the investigation of objects with high transmission lengths and / or high densities with good image quality.
  • a further object of the present invention is to provide a method for generating high-energy X-ray radiation which to a great extent permits heat removal from the interaction zone and at the same time ensures unrestricted and reliable generation of X-ray radiation.
  • a radiation source 1 has an evacuated chamber 3 for generating high-energy x-ray radiation 2.
  • an electron beam generating unit 5 is arranged.
  • the electron beam generating unit 5 serves to generate an electron beam 6 which extends in an electron beam direction 7 in the chamber 3.
  • the electron beam generation unit 5 is operable to accelerate the electrons forming the electron beam 6 with a maximum acceleration voltage U B, and more particularly from 3 MV to 24 MV. Alternatively, the upper limit for the acceleration voltage may be 18 MV.
  • the electron beam generation unit 5 is designed as a linear accelerator (LINAC), in which the electrons can be generated via incandescent emission and can be accelerated in several stages in an evacuated tube, the so-called waveguide. At lower acceleration voltages U B , the electron beam generating unit 5 may alternatively be formed as an X-ray tube.
  • LINAC linear accelerator
  • the radiation source 1 has a target unit 8 which serves to provide an X-ray target 9.
  • the X-ray target 9 is formed as a liquid and is hereinafter referred to as liquid 9.
  • the liquid 9 is arranged in a closed liquid line 10 which extends transversely to the electron beam direction 7 at a second end 11 of the chamber 3 and closes the chamber 3.
  • the liquid 9 is thus completely surrounded by the liquid line 10 in the direction of the chamber 3.
  • the target unit 8 has a liquid pump 13.
  • the liquid line 10 is divided into a feed section 14, a funnel-shaped tapering first transition section 15, a striking section 16, a funnel-shaped expanding second transition section 17 and a discharge section 18.
  • the impact section 16 is arranged at the second end 11 of the chamber 3 in the middle of this, so that the electron beam 6 strikes the liquid line 10 in the impact section 16.
  • a cooling unit 19 designed as a heat exchanger 19 is arranged in the liquid line 10 in the feed section 14.
  • a part 20 of the liquid line 10 for the electron beam 6 is so permeable or transparent that it can enter the liquid line 10 through the permeable part 20 substantially without the loss of kinetic energy.
  • the permeable part 20 of the liquid line 10 is formed as a separate entrance window, which is arranged in a recess 21 of the liquid line 10 forming conduit wall 22 tightly.
  • entrance window 20 By interaction of the electron beam 6 and the liquid 9, an interaction zone 23 designated as a focal spot for generating the X-radiation 2 can thus be generated within the liquid line 10.
  • entrance window 20 Of the permeable part of the liquid line 10 is hereinafter referred to as entrance window 20.
  • the entrance window 20 consists of a material of one or more chemical elements, each having an atomic number of at most 14.
  • the material of the entrance window 20 is beryllium, diamond or aluminum. These materials have a high permeability to the electron beam 6 due to their atomic numbers.
  • the conduit wall 22 may in principle consist of any material and, in particular, does not need to be permeable to the electron beam 6.
  • the entrance window 20 has in the electron beam direction 7 a dimension D of at most 1000 .mu.m, in particular of at most 100 .mu.m, and in particular of at most 10 .mu.m.
  • the smaller the thickness dimension D the greater the transparency of the entrance window 20 for the electron beam 6. If the dimension D of the entrance window 20 is at most 1000 .mu.m, this is preferably in the range from 50 .mu.m to 500 .mu.m. As a result, a high stability of the entrance window 20 is ensured at the same time.
  • the entrance window 20 has a dimension H of at most 500 ⁇ m.
  • the entrance window 20 may be circular or square. In a circular design, the dimension H denotes the diameter. In a square design, the dimension H denotes the side length.
  • the dimension H corresponds to the diameter of the electron beam 6.
  • the liquid line 10 has a first inner cross-sectional area A 1 .
  • the liquid line 10 has a second inner cross-sectional area A 2 in the impact section 16 comprising the entrance window 20.
  • the inner cross-sectional areas A 1 and A 2 are in Fig. 2 indicated.
  • the entrance window 20 is formed flush with the conduit wall 22 toward an inner side of the liquid passage 10, so that the second inner cross-sectional area A 2 in the entire impact portion 16 is constant.
  • the ratio A 1 / A 2 of the first inner cross-sectional area A 1 to the second inner cross-sectional area A 2 is greater than 1, in particular greater than 10, and in particular greater than 100.
  • the impact section 16 has along the electron beam direction 7 an internal dimension B of at most 5000 ⁇ m, in particular of at most 1000 ⁇ m, and in particular of at most 100 ⁇ m.
  • the liquid 9 consists of a material having at least one chemical element, wherein the at least one chemical element has an atomic number of at least 50. If the liquid 9 is made of a material having a plurality of chemical elements, then each chemical element has an atomic number of at least 50. Preferably, the material of the liquid 9 Mercury. The efficiency of the generation of X-radiation 2 against the generation of heat increases linearly with the atomic number of the material of the liquid 9.
  • the radiation source 1 is of a - in Fig. 1 only indicated - lead shield 24 surrounded.
  • the lead shield 24 has an exit window 25 for the generated X-radiation 2 in the region of the impact section 16.
  • the radiation source 1 is, for example, part of an X-ray computer tomograph for nondestructive testing of industrial objects.
  • the generation of X-ray radiation 2 by means of the radiation source 1 will be described.
  • the electron beam generation unit 5 electrons are generated by thermal emission, which are accelerated by the acceleration voltage U B and form the electron beam 6.
  • the electron beam 6 passes through the chamber 3 in the electron beam direction 7 and impinges on the liquid line 10 in the impingement section 16. Because the entrance window 20 is substantially transparent to the electrons of the electron beam 6, the electron beam 6 can pass through the liquid line 10 into the liquid line 10 Enter liquid 9.
  • the electron beam 6 and the liquid 9 cooperate in a known manner, so that X-ray radiation 2 is emitted, which is emitted substantially in the electron beam direction 7 and leaves the radiation source 1 through the exit window 25.
  • the entrance window 20 is permeable and has a small dimension D in the electron beam direction 7, the electrons of the electron beam 6 lose little kinetic energy when entering the liquid line 9.
  • the second inner cross-sectional area A 2 is significantly smaller than the first inner cross-sectional area A 1 , the pressure difference between the liquid 9 and the chamber 3 at the location of the entrance window 20 minimized.
  • a high stability of the liquid line 10 in the impingement section 16 is ensured by the fact that the entrance window 20 is at most as large as the diameter of the electron beam 6.
  • the liquid 9 is continuously pumped by the liquid pump 13 through the liquid line 10, so that the heat generated in the interaction zone 23 heat is dissipated by an exchange of the liquid 9 in the interaction zone 23.
  • the liquid 9 heated in the interaction zone 23 is pumped by means of the liquid pump 13 through the cooling unit 19, whereby the supplied heat is dissipated again and the liquid 9 has no increased temperature when it flows through the interaction zone 23 again. Because the liquid 9 is completely surrounded by the liquid line 10 towards the chamber 3, no liquid 9 can evaporate in the interaction zone 23 and leave the liquid line 10. This ensures unrestricted function and high reliability of the radiation source 1.
  • the pressure of the liquid 9 and the flow rate of the liquid 9 can be adjusted by means of the liquid pump 13. Because the first transition section 15 tapers in a funnel shape in the flow direction 12, a laminar flow is ensured at the transition between the feed section 14 and the impact section 16.
  • the liquid 9 acts as a transmission X-ray target, so that the generated X-radiation 2 is emitted substantially in the electron beam direction 7.
  • This is extremely efficient since, with increasing acceleration voltage U B, the intensity ratio of X-radiation 2 generated in the electron beam direction 7 increases with respect to X-radiation 2 generated against the electron beam direction 7.
  • At acceleration voltages U B from about 1 MV substantially all of the X-radiation 2 is generated in the electron beam direction 7.
  • the conduit wall 22 is designed such that the generated X-radiation 2 can emerge from the fluid conduit 9 substantially unattenuated in the electron beam direction 7.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Strahlungsquelle zum Erzeugen von Röntgenstrahlung. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen von Röntgenstrahlung.
  • Bei der zerstörungsfreien Prüfung von Objekten mittels Röntgencomputertomographie ist der Einsatz von hochenergetischen Röntgenstrahlungsquellen erforderlich, um auch Objekte mit hohen Durchstrahlungslängen oder hohen Dichten prüfen zu können. Bei bekannten Röntgenstrahlungsquellen wird als Röntgentarget ein Festkörper eingesetzt, der durch den Beschuss mit einem Elektronenstrahl in der als Brennfleck bezeichneten Wechselwirkungszone stark erhitzt und thermisch belastet wird. Die im Brennfleck entstehende Wärme kann nur schwierig aus dem Festkörper abgeführt werden. Die thermische Belastung des Röntgentargets begrenzt somit die erzielbare Ausgangsleistung der Röntgenstrahlung. Insbesondere zur Erzielung einer guten Bildqualität bei einer kurzen Belichtungszeit sind jedoch Röntgenstrahlungsquellen mit einer hohen Ausgangsleistung der Röntgenstrahlung erforderlich.
  • Aus der WO 02/11 499 A1 ist eine Röntgenstrahlungsquelle bekannt, bei der als Röntgentarget ein Flüssigkeitsstrahl eingesetzt wird. Der Flüssigkeitsstrahl wird mittels einer Düse erzeugt und von einem Absaugrohr wieder aufgefangen. Zwischen der Düse und dem Absaugrohr bewegt sich der Flüssigkeitsstrahl frei in einer evakuierten Kammer. Der Flüssigkeitsstrahl wird zum Erzeugen von Röntgenstrahlung mit einem Elektronenstrahl beschossen. Dadurch, dass das Röntgentarget als Flüssigkeitsstrahl ausgebildet ist, kann die im Brennfleck entstehende Wärme im Vergleich zu einem Festkörper besser abgeführt werden. Die erzielbare Ausgangsleistung der Röntgenstrahlung ist im Vergleich zu Röntgenstrahlungsquellen mit einem Festkörper als Röntgentarget höher. Nachteilig ist, dass bei einer zu starken Erwärmung des Flüssigkeitsstrahls der Dampfdruck des Flüssigkeitsstrahls so weit ansteigen kann, dass dieser nicht mehr vollständig abgesaugt wird, sondern ein Teil des Flüssigkeitsstrahls verdampft und sich an den Innenwänden der evakuierten Kammer ablagert. Die Funktion und die Zuverlässigkeit der Röntgenstrahlungsquelle wird hierdurch beeinträchtigt.
  • Aus der WO 2005/096 341 A 1 ist eine Strahlungsquelle zum Erzeugen von Röntgenstrahlung bekannt, die als Röntgentarget eine Flüssigkeit aufweist, die durch eine geschlossene Flüssigkeitsleitung strömt. Ein Elektronenstrahl trifft auf die Flüssigkeitsleitung und tritt durch ein Eintrittsfenster in Form einer Metallfolie mit einer Dicke von 5 bis 30 µm in diese ein. Die kinetische Energie der Elektronen beträgt ca. 500 keV.
  • Aus der WO 2005/101 450 A1 ist eine Strahlungsquelle zum Erzeugen von Röntgenstrahlung bekannt, die als Röntgentarget eine flüssige legierung aus Ga, In und Sn oder flüssiges Quecksilber aufweist, das durch eine geschlossene Flüssigkeitsleitung strömt. Zum Eintritt des Elektronenstrahls in das Quecksilber weist die Flüssigkeitsleitung ein für den Elektronenstrahl durchlässiges Eintrittsfenster auf. Auf Grund der geringen Energie der Elektronen ist das Eintrittsfenster äußerst dünn ausgebildet, sodass Druckschwankungen auf das Eintrittsfenster durch ein gegenüberliegendes Kompensationsfenster mit einer dahinter angeordneten Druckkammer kompensiert werden müssen.
  • Aus der WO 03/077 277 A1 ist eine Strahlungsquelle zum Erzeugen von Röntgenstrahlung bekannt, die als Röntgentarget eine flüssige legierung aus Ga, In und Sn oder flüssiges Quecksilber aufweist, das in einer Flüssigkeitsleitung angeordnet ist. Das Eintrittsfenster ist dünn ausgebildet, sodass Druckschwankungen auf das Eintrittsfenster kompensiert werden müssen.
  • Aus der EP 0 239 882 A1 ist eine Röntgenstrahlungsquelle bekannt, die in einer Flüssigkeitskammer flüssiges Quecksilber aufweist. Die Kammer wird durch zwei gegenüberliegende Platten und einem dazwischen angeordneten Balg gebildet. Der Abstand der Platten ist einstellbar.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Strahlungsquelle zum Erzeugen von hochenergetischer Röntgenstrahlung zu schaffen, die in hohem Maße einen Wärmeabtransport aus der Wechselwirkungszone ermöglicht und gleichzeitig eine uneingeschränkte Funktion sowie eine hohe Zuverlässigkeit der Strahlungsquelle gewährleistet.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Strahlungsquelle zum Erzeugen von Röntgenstrahlung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch, dass die als Röntgentarget wirkende Flüssigkeit von der Flüssigkeitsleitung in Richtung der evakuierbaren Kammer vollständig umgeben ist, ist die Flüssigkeit von der Kammer vollständig abgetrennt, so dass aus der Flüssigkeitsleitung keine Flüssigkeit entweichen und sich in der Kammer ablagern kann. Der Wärmeabtransport aufgrund des Flüssigkeitsstroms aus der Wechselwirkungszone wird durch die Flüssigkeitsleitung nicht beeinträchtigt. Damit die Elektronen des Elektronenstrahls beim Eintritt in die Flüssigkeitsleitung möglichst wenig ihrer kinetischen Energie verlieren, ist zumindest der Teil der Flüssigkeitsleitung, durch den die Elektronen in die Flüssigkeitsleitung eintreten, für den Elektronenstrahl im Wesentlichen durchlässig bzw. transparent ausgebildet. Durch die durchlässige Ausbildung wirken die Elektronen nicht mit der Flüssigkeitsleitung zusammen, so dass der Elektronenstrahl mit der Flüssigkeit ohne einen Energieverlust innerhalb der Flüssigkeitsleitung zusammenwirken kann und die Wechselwirkungszone ausbilden kann. Die erfindungsgemäße Strahlungsquelle ermöglicht somit aufgrund der als Röntgentarget wirkenden Flüssigkeit einen guten Wärmeabtransport aus der Wechselwirkungszone, wobei gleichzeitig der Austritt von Flüssigkeit aus der Flüssigkeitsleitung verhindert und somit eine Beeinträchtigung der Funktion und der Zuverlässigkeit der Strahlungsquelle vermieden wird. Die Elektronenstrahlerzeugungseinheit kann bei Bedarf mit einer hohen Beschleunigungsspannung betrieben werden, insbesondere mit mindestens 3 MV, so dass eine entsprechend hochenergetische Röntgenstrahlung erzeugt wird, die vorzugsweise in der Elektronenstrahlrichtung abgestrahlt wird. Als Flüssigkeiten können flüssige Metalle, wie beispielsweise Quecksilber, oder Flüssigkeiten mit metallischen Mikropartikeln verwendet werden.
  • Eine Ausbildung der Targeteinheit derart, dass die Röntgenstrahlung im Wesentlichen in der Elektronenstrahlrichtung emittierbar ist, ermöglicht eine einfache Bereitstellung von hochenergetischer Röntgenstrahlung. Die mittels der Targeteinheit bereitgestellte Flüssigkeit dient als sogenanntes Transmissionsröntgentarget. Die erzeugte Röntgenstrahlung wird im Wesentlichen in der Elektronenstrahlrichtung emittiert. Die Flüssigkeitsleitung ist hierzu an der Seite, die dem für den Elektronenstrahl durchlässigen Teil gegenüberliegt, für die Röntgenstrahlung durchlässig bzw. transparent ausgebildet, so dass diese in der Elektronenstrahlrichtung aus der Flüssigkeitsleitung im Wesentlichen ohne Energieverlust austreten kann. Mit zunehmender Beschleunigungsspannung bzw. Energie der Elektronen nimmt das Intensitätsverhältnis von Röntgenstrahlung, die in der Elektronenstrahlrichtung erzeugt wird, gegenüber Röntgenstrahlung, die gegen die Elektronenstrahlrichtung erzeugt wird, zu. Bei hohen Beschleunigungsspannungen ab ca. 1 MV bzw. hohen Energien der Elektronen ab ca. 1 MeV wird die Röntgenstrahlung im Wesentlichen in der Elektronenstrahlrichtung erzeugt, was bei der Targeteinheit genutzt wird. Die in der Flüssigkeitsleitung angeordnete Flüssigkeit bildet somit ein Transmissionsröntgentarget aus. Die Effizienz bei der Erzeugung von hochenergetischer Röntgenstrahlung ist bei dem erfindungsgemäßen Transmissionsröntgentarget wesentlich höher als bei einem Reflexionsröntgentarget, bei dem die Röntgenstrahlung im Wesentlichen entgegen der Elektronenstrahlrichtung erzeugt wird. Die Elektronenstrahleraeugungseinheit ist dementsprechend mit einer Beschleunigungsspannung von mindestens 3 MV betreibbar.
  • Eine Ausbildung der Flüssigkeitsleitung derart, dass der durchlässige Teil in der Elektronenstrahlrichtung eine Abmessung im Bereich von 50 µm bis 500 µm aufweist, erhöht die Durchlässigkeit für den Elektronenstrahl. Je geringer die Abmessung in der Elektronenstrahlrichtung ist, desto größer ist die Durchlässigkeit. Gleichzeitig weist der durchlässige Teil der Flüssigkeitsleitung eine ausreichende Stabilität auf, um die Kräfte aufgrund der Druckdifferenz zwischen den Drücken innerhalb und außerhalb der Flüssigkeitsleitung aufzunehmen. Da die Stabilität mit abnehmender Abmessung in der Elektronenstrahlrichtung ebenfalls abnimmt, muss die Abmessung derart gewählt werden, dass gleichzeitig eine ausreichende Durchlässigkeit und Stabilität des durchlässigen Teils gegeben ist.
  • Eine Ausbildung der Flüssigkeitsleitung derart, dass der durchlässige Teil quer zu der Elektronenstrahlrichtung eine Abmessung vom höchstens 1000 µm aufweist, erhöht die Stabilität des durchlässigen Teils. Je geringer die Abmessung des durchlässigen Teils quer zu der Elektronenstrahlrichtung ist, desto höher ist dessen Stabilität. Vorzugsweise ist die Abmessung des durchlässigen Teils quer zu der Elektronenstrahlrichtung maximal so groß, wie der Querschnitt des Elektronenstrahls ist. Insbesondere weil die Targeteinheit so ausgebildet ist, dass die Röntgenstrahlung in der Elektronenstrahlrichtung erzeugt wird und die Flüssigkeit als Transmissionsröntgentarget wirkt, ist eine geringe Abmessung quer zu der Elektronenstrahlrichtung möglich, da die erzeugte Röntgenstrahlung die Flüssigkeitsleitung nicht wieder durch den durchlässigen Teil verlassen muss.
  • Eine Flüssigkeitsleitung nach Anspruch 2 ist für die Elektronen des Elektronenstrahls weitestgehend durchlässig. Die Durchlässigkeit steigt mit abnehmender Ordnungszahl der chemischen Elemente des Materials. Als Materialien können beispielsweise Verbindungen aus Berrylium, Kohlenstoff, Sauerstoff, Aluminium und/oder Silizium verwendet werden. Als Material kann beispielsweise Kohlenstoff in Form von Graphit oder Diamant verwendet werden. Weiterhin können glasartige Verbindungen aus Kohlenstoff verwendet werden, die beispielsweise unter der Markenbezeichnung Sigradur erhältlich sind. Die Materialien können Keramiken sein. Entscheidend für eine hohe Durchlässigkeit bzw. Transparenz ist, dass alle chemischen Elemente des Materials eine Ordnungszahl von höchstens 14 aufweisen.
  • Ein Material nach Anspruch 3 ist sowohl durchlässig als auch stabil.
  • Ein Eintrittsfenster nach Anspruch 5 ermöglicht in einfacher Weise einen Teil der Flüssigkeitsleitung durchlässig auszubilden. Insbesondere können das Eintrittsfenster und die restliche Leitungswand der Flüssigkeitsleitung aus unterschiedlichen Materialien hergestellt werden. Das Eintrittsfenster und/oder die Leitungswand bestehen vorzugsweise aus einem wärme- und korrosionsbeständigen Metall. Die Leitungswand weist vorzugsweise eine Wanddicke im Bereich von 0,5 mm bis 50 mm, insbesondere im Bereich von 1,0 mm bis 20 mm, und insbesondere im Bereich von 2 mm bis 10 mm auf. Die Leitungswand ist an der dem Eintrittsfenster gegenüberliegenden Seite vorzugsweise derart ausgebildet, dass die erzeugte Röntgenstrahlung aus der Flüssigkeitsleitung im Wesentlichen ungeschwächt austreten kann.
  • Eine Ausbildung der Flüssigkeitsleitung nach Anspruch 6 minimiert die Druckdifferenz zwischen der evakuierten Kammer und der Flüssigkeit am Ort des durchlässigen Teils der Flüssigkeitsleitung bzw. des Eintrittsfensters. Durch die Verkleinerung der Innenquerschnittsfläche im Auftreffabschnitt erhöht sich die Geschwindigkeit der durch diesen strömenden Flüssigkeit, wodurch sich nach der Gleichung von Bernoulli der statische Druck verringert. Der Übergangsabschnitt zwischen dem Zuführabschnitt und dem Auftreffabschnitt kann sich prinzipiell beliebig verjüngen. Die Verjüngung kann beispielsweise symmetrisch in alle Richtungen erfolgen oder unsymmetrisch in mindestens einer ausgewählten Richtung.
  • Ein Übergangsabschnitt nach Anspruch 7 verhindert das Ausbilden einer turbulenten Strömung.
  • Durch eine Ausbildung der Flüssigkeitsleitung nach Anspruch 8 kann die Größe der als Brennfläche bezeichneten Wechselwirkungszone klein gehalten werden. Je kleiner die Innenabmessung des Auftreffabschnitts ist, desto kleiner ist auch der Brennfleck. Je kleiner der Brennfleck ist, desto höher ist die erzielbare Bildqualität.
  • Eine Flüssigkeitspumpe nach Anspruch 9 verbessert den Wärmeabtransport aus der Wechselwirkungszone. Der Druck und die Geschwindigkeit der Flüssigkeit in der Flüssigkeitsleitung sind mittels der Flüssigkeitspumpe einstellbar.
  • Eine Kühleinheit nach Anspruch 10 gewährleistet, dass die Temperatur der Flüssigkeit dauerhaft konstant gehalten werden kann. Die Flüssigkeit wird vorzugsweise nach dem Beschuss mit dem Elektronenstrahl durch einen als Kühleinheit dienenden Wärmetauscher gepumpt.
  • Eine Flüssigkeit nach Anspruch 11 gewährleistet ein gutes Verhältnis von der Erzeugung von Röntgenstrahlung zu der Erzeugung von Wärme. Dieses Verhältnis verbessert sich mit steigender Ordnungszahl der chemischen Elemente der Flüssigkeit. Quecksilber als Flüssigkeit hat sich in der Praxis zur Erzeugung von Röntgenstrahlung bewährt.
  • Ein Röntgencomputertomograph nach Anspruch 12 ermöglicht die Untersuchung von Objekten mit hohen Durchstrahlungslängen und/oder hohen Dichten bei gleichzeitig guter Bildqualität.
  • Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Erzeugen von hochenergetischer Röntgenstrahlung zu schaffen, das in hohem Maße einen Wärmeabtransport aus der Wechselwirkungszone ermöglicht und gleichzeitig ein uneingeschränktes und zuverlässiges Erzeugen von Röntgenstrahlung gewährleistet.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Erzeugen von Röntgenstrahlung mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen den bereits beschriebenen Vorteilen der erfindungsgemäßen Strahlungsquelle.
  • Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung einer Strahlungsquelle zum Erzeugen von Röntgenstrahlung mit einer in einer Flüssigkeitsleitung angeordneten und als Röntgentarget wirkenden Flüssigkeit, und
    Fig. 2
    eine schematische Darstellung der Flüssigkeitsleitung im Bereich eines Eintrittsfensters für einen Elektronenstrahl.
  • Eine Strahlungsquelle 1 weist zum Erzeugen von hochenergetischer Röntgenstrahlung 2 eine evakuierte Kammer 3 auf. An einem ersten Ende 4 der evakuierten Kammer 3 ist eine Elektronenstrahlerzeugungseinheit 5 angeordnet. Die Elektronenstrahlerzeugungseinheit 5 dient zum Erzeugen eines Elektronenstrahls 6, der in einer Elektronenstrahlrichtung 7 in der Kammer 3 verläuft. Die Elektronenstrahlerzeugungseinheit 5 ist zum Beschleunigen der den Elektronenstrahl 6 bildenden Elektronen mit einer maximalen Beschleunigungsspannung UB und insbesondere von 3 MV bis 24 MV betreibbar. Alternativ kann die Obergrenze für die Beschleunigungsspannung 18 MV betragen. Die Elektronenstrahlerzeugungseinheit 5 ist als Linearbeschleuniger (LINAC) ausgebildet, bei dem die Elektronen über Glühemission erzeugbar und in mehreren Stufen in einer evakuierten Röhre, der sogenannten Waveguide, beschleunigbar sind. Bei kleineren Beschleunigungsspannungen UB kann die Elektronenstrahlerzeugungseinheit 5 alternativ auch als Röntgenröhre ausgebildet sein.
  • Die Strahlungsquelle 1 weist eine Targeteinheit 8 auf, die zum Bereitstellen eines Röntgentargets 9 dient. Das Röntgentarget 9 ist als Flüssigkeit ausgebildet und wird nachfolgend als Flüssigkeit 9 bezeichnet.
  • Die Flüssigkeit 9 ist in einer geschlossenen Flüssigkeitsleitung 10 angeordnet, die an einem zweiten Ende 11 der Kammer 3 quer zu der Elektronenstrahlrichtung 7 verläuft und die Kammer 3 abschließt. Die Flüssigkeit 9 ist somit von der Flüssigkeitsleitung 10 in Richtung der Kammer 3 vollständig umgeben.
  • Zum Erzeugen einer Strömung der Flüssigkeit 9 in einer Strömungsrichtung 12 weist die Targeteinheit 8 eine Flüssigkeitspumpe 13 auf. Ausgehend von der Flüssigkeitspumpe 13 ist die Flüssigkeitsleitung 10 in einen Zuführabschnitt 14, einen sich trichterförmig verjüngenden ersten Übergangsabschnitt 15, einen Auftreffabschnitt 16, einen sich trichterförmig erweiternden zweiten Übergangsabschnitt 17 und einen Abführabschnitt 18 unterteilt. Der Auftreffabschnitt 16 ist an dem zweiten Ende 11 der Kammer 3 mittig zu dieser angeordnet, so dass der Elektronenstrahl 6 in dem Auftreffabschnitt 16 auf die Flüssigkeitsleitung 10 trifft. Zum Kühlen der Flüssigkeit 9 ist in dem Zuführabschnitt 14 eine als Wärmetauscher ausgebildete Kühleinheit 19 in der Flüssigkeitsleitung 10 angeordnet.
  • In dem Auftreffabschnitt 16 ist ein Teil 20 der Flüssigkeitsleitung 10 für den Elektronenstrahl 6 derart durchlässig bzw. transparent ausgebildet, dass dieser durch den durchlässigen Teil 20 im Wesentlichen ohne den Verlust von kinetischer Energie in die Flüssigkeitsleitung 10 eintreten kann. Der durchlässige Teil 20 der Flüssigkeitsleitung 10 ist als separates Eintrittsfenster ausgebildet, das in einer Aussparung 21 einer die Flüssigkeitsleitung 10 bildenden Leitungswand 22 dicht angeordnet ist. Durch Zusammenwirken des Elektronenstrahls 6 und der Flüssigkeit 9 ist somit innerhalb der Flüssigkeitsleitung 10 eine als Brennfleck bezeichnete Wechselwirkungszone 23 zum Erzeugen der Röntgenstrahlung 2 erzeugbar. Der durchlässige Teil der Flüssigkeitsleitung 10 wird nachfolgend als Eintrittsfenster 20 bezeichnet.
  • Das Eintrittsfenster 20 besteht aus einem Material aus einem oder mehreren chemischen Elementen, die jeweils eine Ordnungszahl von höchstens 14 aufweisen. Vorzugweise ist das Material des Eintrittsfensters 20 Beryllium, Diamant oder Aluminium. Diese Materialien weisen für den Elektronenstrahl 6 aufgrund ihrer Ordnungszahlen eine hohe Durchlässigkeit auf. Die Leitungswand 22 kann prinzipiell aus einem beliebigen Material bestehen und braucht insbesondere nicht für den Elektronenstrahl 6 durchlässig ausgebildet zu sein.
  • Das Eintrittsfenster 20 weist in der Elektronenstrahlrichtung 7 eine Abmessung D von höchstens 1000 µm, insbesondere von höchstens 100 µm, und insbesondere von höchstens 10 µm, auf. Je kleiner die Dicken-Abmessung D ist, desto größer ist die Transparenz des Eintrittsfensters 20 für den Elektronenstrahl 6. Beträgt die Abmessung D des Eintrittsfensters 20 höchstens 1000 µm, so liegt diese vorzugsweise im Bereich von 50 µm bis 500 µm. Hierdurch wird gleichzeitig eine hohe Stabilität des Eintrittsfensters 20 gewährleistet.
  • Quer zu der Elektronenstrahlrichtung 7 weist das Eintrittsfenster 20 eine Abmessung H von höchstens 500 µm auf. Das Eintrittsfenster 20 kann kreisförmig oder quadratisch ausgebildet sein. Bei einer kreisförmigen Ausbildung bezeichnet die Abmessung H den Durchmesser. Bei einer quadratischen Ausbildung bezeichnet die Abmessung H die Seitenlänge.
  • Vorzugsweise entspricht die Abmessung H dem Durchmesser des Elektronenstrahls 6.
  • In dem Zufiihrabschnitt 14 sowie in dem Abführabschnitt 18 weist die Flüssigkeitsleitung 10 eine erste Innenquerschnittsfläche A1 auf. Entsprechend weist die Flüssigkeitsleitung 10 in dem das Eintrittsfenster 20 umfassenden Auftreffabschnitt 16 eine zweite Innenquerschnittsfläche A2 auf. Die Innenquerschnittsflächen A1 und A2 sind in Fig. 2 angedeutet. Das Eintrittsfenster 20 ist zu einer Innenseite der Flüssigkeitsleitung 10 hin bündig mit der Leitungswand 22 ausgebildet, so dass die zweite Innenquerschnittsfläche A2 im gesamten Auftreffabschnitt 16 konstant ist. Das Verhältnis A1/A2 von der ersten Innenquerschnittsfläche A1 zu der zweiten Innenquerschnittsfläche A2 ist größer als 1, insbesondere größer als 10, und insbesondere größer als 100. Je größer das Verhältnis A1/A2 ist, desto geringer ist nach der Gleichung von Bernoulli der statische Druck der Flüssigkeit 9 auf das Eintrittsfenster 20 radial nach außen. Der Auftreffabschnitt 16 weist entlang der Elektronenstrahlrichtung 7 eine Innenabmessung B von höchstens 5000 µm, insbesondere von höchstens 1000 µm, und insbesondere von höchstens 100 µm, auf. Je kleiner die Innenabmessung B ist, desto kleiner ist die Wechselwirkungszone 23, wodurch die Bildqualität der mittels der Röntgenstrahlung 2 erzeugbaren Röntgenbilder verbessert wird.
  • Zur Erzielung einer hohen Effizienz von der Erzeugung von Röntgenstrahlung 2 gegenüber der Erzeugung von Wärme besteht die Flüssigkeit 9 aus einem Material mit mindestens einem chemischen Element, wobei das mindestens eine chemische Element eine Ordnungszahl von mindestens 50 aufweist. Besteht die Flüssigkeit 9 aus einem Material mit mehreren chemischen Elementen, so weist jedes chemische Element eine Ordnungszahl von mindestens 50 auf. Vorzugsweise ist das Material der Flüssigkeit 9 Quecksilber. Die Effizienz von der Erzeugung von Röntgenstrahlung 2 gegenüber der Erzeugung von Wärme steigt linear mit der Ordnungszahl des Materials der Flüssigkeit 9.
  • Die Strahlungsquelle 1 ist von einer - in Fig. 1 nur angedeuteten - Bleiabschirmung 24 umgeben. Die Bleiabschirmung 24 weist im Bereich des Auftreffabschnitts 16 ein Austrittsfenster 25 für die erzeugte Röntgenstrahlung 2 auf. Die Strahlungsquelle 1 ist beispielsweise Teil eines Röntgencomputertomographen zur zerstörungsfreien Prüfung von industriellen Objekten.
  • Nachfolgend wird das Erzeugen von Röntgenstrahlung 2 mittels der Strahlungsquelle 1 beschrieben. Mittels der Elektronenstrahlerzeugungseinheit 5 werden durch Glühemission Elektronen erzeugt, die durch die Beschleunigungsspannung UB beschleunigt werden und den Elektronenstrahl 6 bilden. Der Elektronenstrahl 6 verläuft in der Elektronenstrahlrichtung 7 durch die Kammer 3 und trifft in dem Auftreffabschnitt 16 auf die Flüssigkeitsleitung 10. Dadurch, dass das Eintrittsfenster 20 im Wesentlichen durchlässig für die Elektronen des Elektronenstrahls 6 ist, kann der Elektronenstrahl 6 durch die Flüssigkeitsleitung 10 in die Flüssigkeit 9 eintreten. In der Wechselwirkungszone 23 wirken der Elektronenstrahl 6 und die Flüssigkeit 9 in bekannter Weise zusammen, so dass Röntgenstrahlung 2 erzeugt wird, die im Wesentlichen in der Elektronenstrahlrichtung 7 emittiert wird und durch das Austrittsfenster 25 die Strahlungsquelle 1 verlässt. Da das Eintrittsfenster 20 durchlässig ausgebildet ist und eine geringe Abmessung D in der Elektronenstrahlrichtung 7 aufweist, verlieren die Elektronen des Elektronenstrahls 6 beim Eintritt in die Flüssigkeitsleitung 9 kaum kinetische Energie. Dadurch, dass die zweite Innenquerschnittsfläche A2 deutlich kleiner als die erste Innenquerschnittsfläche A1 ist, wird die Druckdifferenz zwischen der Flüssigkeit 9 und der Kammer 3 am Ort des Eintrittsfensters 20 minimiert. Darüber hinaus wird eine hohe Stabilität der Flüssigkeitsleitung 10 in dem Auftreffabschnitt 16 dadurch gewährleistet, dass das Eintrittsfenster 20 maximal so groß wie der Durchmesser des Elektronenstrahls 6 ist.
  • Die Flüssigkeit 9 wird mittels der Flüssigkeitspumpe 13 ständig durch die Flüssigkeitsleitung 10 gepumpt, so dass die in der Wechselwirkungszone 23 entstehende Wärme durch einen Austausch der Flüssigkeit 9 in der Wechselwirkungszone 23 abgeführt wird. Die in der Wechselwirkungszone 23 erwärmte Flüssigkeit 9 wird mittels der Flüssigkeitspumpe 13 durch die Kühleinheit 19 gepumpt, wodurch die zugeführte Wärme wieder abgeführt wird und die Flüssigkeit 9 beim erneuten Durchströmen der Wechselwirkungszone 23 keine erhöhte Temperatur aufweist. Dadurch, dass die Flüssigkeit 9 zu der Kammer 3 hin von der Flüssigkeitsleitung 10 vollständig umgeben ist, kann keine Flüssigkeit 9 in der Wechselwirkungszone 23 verdampfen und die Flüssigkeitsleitung 10 verlassen. Dies gewährleistet eine uneingeschränkte Funktion und eine hohe Zuverlässigkeit der Strahlungsquelle 1. Der Druck der Flüssigkeit 9 sowie die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit 9 kann mittels der Flüssigkeitspumpe 13 eingestellt werden. Dadurch, dass sich der erste Übergangsabschnitt 15 in der Strömungsrichtung 12 trichterförmig verjüngt, ist eine laminare Strömung beim Übergang zwischen dem Zuführabschnitt 14 und dem Auftreffabschnitt 16 gewährleistet.
  • Dadurch, dass die Flüssigkeit 9 in der Wechselwirkungszone 23 ständig ausgewechselt wird und in der Flüssigkeitsleitung 10 zirkuliert, ist eine thermische Zerstörung der als Röntgentarget wirkenden Flüssigkeit 9 nicht möglich. Die Wärmeabfuhr aus der Wechselwirkungszone 23 ist im Vergleich zu Festkörpern verbessert, wodurch eine erhöhte Ausgangsleistung der Röntgenstrahlung 2 möglich ist. Darüber hinaus kann durch eine entsprechende Wahl der Abmessung H des Eintrittsfensters 20 und der Innenabmessung B des Auftreffabschnitts 16 die Größe der Wechselwirkungszone 23, d. h die Größe des Brennflecks, beeinflusst werden. Dementsprechend kann eine geringe Größe des Brennflecks erzielt werden, wodurch eine hohe Bildqualität der mittels der Röntgenstrahlung 2 erzeugten Röntgenbilder ermöglicht wird. Insbesondere können hierdurch typische Probleme bei der Prüfung von Objekten mit hohen Durchstrahlungslängen und/oder aus stark absorbierenden Materialien wie beispielsweise Kantenunschärfe, schlechte Detailerkennbarkeit und große Fehlemachweisgrenzen von Einschlüssen, vermieden werden.
  • Aufgrund der hohen Beschleunigungsspannung UB wirkt die Flüssigkeit 9 als Transmissionsröntgentarget, so dass die erzeugte Röntgenstrahlung 2 im Wesentlichen in der Elektronenstrahlrichtung 7 emittiert wird. Dies ist äußerst effizient, da mit zunehmender Beschleunigungsspannung UB das Intensitätsverhältnis von Röntgenstrahlung 2, die in der Elektronenstrahlrichtung 7 erzeugt wird, gegenüber Röntgenstrahlung 2, die gegen die Elektronenstrahlrichtung 7 erzeugt wird, zunimmt. Bei Beschleunigungsspannungen UB ab ca. 1 MV wird im Wesentlichen die gesamte Röntgenstrahlung 2 in der Elektronenstrahlrichtung 7 erzeugt. Die Leitungswand 22 ist zumindest an der dem Eintrittsfenster 20 gegenüberliegenden Seite, also beispielsweise im gesamten Auftreffabschnitt 16, derart ausgebildet, dass die erzeugte Röntgenstrahlung 2 im Wesentlichen ungeschwächt in der Elektronenstrahlrichtung 7 aus der Flüssigkeitsleitung 9 austreten kann.

Claims (13)

  1. Strahlungsquelle zum Erzeugen von Röntgenstrahlung mit
    - einer evakuierten Kammer (3),
    - einer Elektronenstrahleraeugungseinheit (5) zum Erzeugen eines in einer Elektronenstrahlrichtung (7) und in der Kammer (3) verlaufenden Elektronenstrahls (6),
    - einer Targeteinheit (8),
    -- wobei diese eine quer zu der Elektronenstrahlrichtung (7) verlaufende Flüssigkeitsleitung (10) mit einer darin angeordneten Flüssigkeit (9) aufweist,
    -- wobei durch Zusammenwirken des Elektronenstrahls (6) und der Flüssigkeit (9) eine Wechselwirkungszone (23) zum Erzeugen von Röntgenstrahlung (2) erzeugbar ist,
    -- wobei die Flüssigkeit (9) von der Flüssigkeitsleitung (10) in Richtung der Kammer (3) vollständig umgeben ist, und
    -- wobei zumindest ein Teil (20) der Flüssigkeitsleitung (10) für den Elektronenstrahl (6) derart durchlässig ausgebildet ist, dass die Wechselwirkungszone (23) innerhalb der Flüssigkeitsleitung (10) erzeugbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Elektronenstrahlerzeugungseinheit (5) mit einer Beschleunigungsspannung (UB) von mindestens 3 MV betreibbar ist,
    - der durchlässige Teil (20) der Flüssigkeitsleitung (10) in der Elektronenstrahlrichtung (7) eine Abmessung (D) im Bereich von 50 µm bis 500 µm und quer zu der Elektronenstrahlrichtung (7) eine Abmessung (H) von höchstens 1000 µm aufweist, und
    - die Targeteinheit (8) derart ausgebildet ist, dass die Röntgenstrahlung (2) im Wesentlichen in der Elektronenstrahlrichtung (7) emittierbar ist.
  2. Strahlungsquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der durchlässige Teil (20) der Flüssigkeitsleitung (10) aus einem Material aus einem oder mehreren chemischen Elementen besteht, die jeweils eine Ordnungszahl von höchstens 14 aufweisen.
  3. Strahlungsquelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Material zumindest eines aus der Gruppe Beryllium, Diamant und Aluminium ist.
  4. Strahlungsquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der durchlässige Teil (20) der Flüssigkeitsleitung (10) quer zu der Elektronenstrahlrichtung (7) eine Abmessung (H) von höchstens 500 µm aufweist.
  5. Strahlungsquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der durchlässige Teil (20) als Eintrittsfenster ausgebildet ist, das in einer Aussparung (21) einer Leitungswand (22) der Flüssigkeitsleitung (10) dicht angeordnet ist.
  6. Strahlungsquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitsleitung (10) einen Zufiihrabschnitt (14) mit einer ersten Innenquerschnittsfläche (A1) und einen den durchlässige Teil (20) der Flüssigkeitsleitung (10) umfassenden Auftreffabschnitt (16) mit einer zweiten Innenquerschnittsfläche (A2) aufweist, wobei ein Verhältnis von erster Innenquerschnittsfläche (A1) zu zweiter Innenquerschnittsfläche (A2) größer als 1, insbesondere größer als 10, und insbesondere größer als 100, ist.
  7. Strahlungsquelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Zuführabschnitt (14) und dem Auftreffabschnitt (16) ein trichterförmig verlaufender Übergangsabschnitt (15) ausgebildet ist.
  8. Strahlungsquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitsleitung (10) einen Auftreffabschnitt (16) aufweist, der entlang der Elektronenstrahlrichtung (7) eine Innenabmessung (B) von höchstens 5000 µm, insbesondere von höchstens 1000 µm, und insbesondere von höchstens 100 µm, aufweist.
  9. Strahlungsquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Targeteinheit (8) eine Flüssigkeitspumpe (13) aufweist.
  10. Strahlungsquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Targeteinheit (8) eine Kühleinheit (19) zum Kühlen der Flüssigkeit (9) aufweist.
  11. Strahlungsquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit (9) aus einem Material aus einem oder mehreren chemischen Elementen besteht, die jeweils eine Ordnungszahl von mindestens 50 aufweisen.
  12. Röntgencomputertomograph mit einer Strahlungsquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
  13. Verfahren zum Erzeugen von Röntgenstrahlung, umfassend die Schritte:
    - Erzeugen eines in einer Elektronenstrahlrichtung (7) und in einer evakuierten Kammer (3) verlaufenden Elektronenstrahls (6) mittels einer Elektronenstrahlerzeugungseinheit (5), die mit einer Beschleunigungsspannung (UB) von mindestens 3 MV betrieben wird,
    - Führen einer von einer Flüssigkeitsleitung (10) in Richtung der Kammer (3) vollständig umgebenen Flüssigkeit (9) quer zu der Elektronenstrahlrichtung (7) durch die Kammer (3),
    - Einleiten des Elektronenstrahls (6) in die Flüssigkeit (9) durch zumindest einen Teil (20) der Flüssigkeitsleitung (10), welcher für den Elektronenstrahl (6) durchlässig ausgebildet ist, wobei der durchlässige Teil (20) der Flüssigkeitsleitung (10) in der Elektronenstrahlrichtung (7) eine Abmessung (D) im Bereich von 50 µm bis 500 µm und quer zu der Elektronenstrahlrichtung (7) eine Abmessung (H) von höchstens 1000 µm aufweist, und
    - Erzeugen von einer Wechselwirkungszone (23) innerhalb der Flüssigkeitsleitung (10), in der der Elektronenstrahl (6) und die Flüssigkeit (9) zum Erzeugen von Röntgenstrahlung (2) zusammenwirken, wobei die Röntgenstrahlung (2) im Wesentlichen in der Elektronenstrahlrichtung (7) emittiert wird.
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