EP2297765A1 - Röntgenquelle sowie röntgenanlage mit einer solchen röntgenquelle - Google Patents

Röntgenquelle sowie röntgenanlage mit einer solchen röntgenquelle

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EP2297765A1
EP2297765A1 EP09779683A EP09779683A EP2297765A1 EP 2297765 A1 EP2297765 A1 EP 2297765A1 EP 09779683 A EP09779683 A EP 09779683A EP 09779683 A EP09779683 A EP 09779683A EP 2297765 A1 EP2297765 A1 EP 2297765A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
anode
ray source
ray
segments
source
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP09779683A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wilhelm Hanke
Thomas Mertelmeier
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.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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 Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP2297765A1 publication Critical patent/EP2297765A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • H01J35/10—Rotary anodes; Arrangements for rotating anodes; Cooling rotary anodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00—X-ray tubes
    • H01J35/02—Details
    • H01J35/14—Arrangements for concentrating, focusing, or directing the cathode ray
    • H01J35/153—Spot position control
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2235/00—X-ray tubes
    • H01J2235/06—Cathode assembly
    • H01J2235/068—Multi-cathode assembly
    • 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
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2235/00—X-ray tubes
    • H01J2235/08—Targets (anodes) and X-ray converters
    • H01J2235/086—Target geometry

Definitions

  • the invention relates to an X-ray source having a plurality of electron sources spaced apart in a longitudinal direction and to an X-ray system having such an X-ray source.
  • Tomographic imaging X-ray methods such as those used for non-destructive material testing, but especially in medicine, illuminate the examination subject from different directions.
  • the individual projections obtained in this way are then calculated into a spatial image of the examination object.
  • the illumination of the examination object from different directions is achieved by a movement of the X-ray source.
  • CT computed tomography
  • the to- mosynthesis represents another medical examination procedure with the help of which a spatial image of the examination object, in this case the breast, can be obtained.
  • the breast is illuminated from directions in a restricted angular range.
  • the X-ray source is moved with respect to the examination subject.
  • a movement of the X-ray source always involves technical problems. For example, high inertia forces occur during fast movement, which must be withstood by the mechanical design of the X-ray source.
  • the X-ray source must be supplied with electrical energy and cooling water; Both supply lines must follow the movement of the X-ray source or through technically complex measures, such as grinding contacts or rotary unions for a movement of the X-ray source can be upgraded.
  • the object of the present invention is to provide an X-ray source as well as an X-ray system with such an X-ray source which is suitable for the emission of a plurality of X-ray beams. is net and is improved in terms of their X-ray power.
  • the X-ray source according to the invention has a plurality of electron sources spaced apart from one another in a longitudinal direction and a common anode, which is arranged opposite to the latter and likewise extends in the longitudinal direction.
  • the electrons emanating from the electron sources strike the anode at spatially spaced locations, thus producing separate emission centers each associated with an electron source.
  • the anode of the x-ray source is rotatable about a longitudinally oriented axis.
  • an X-ray source having the features mentioned, the electrons striking the anode generate emission centers on the anode at spatially spaced locations. In this way, it is possible to construct an X-ray source which is suitable for emitting a plurality of X-ray beams but has only one anode.
  • the common anode is designed to be rotatable. Instead of a focal spot, the electron beam impinging on the anode rotating during operation of the X-ray source generates a focal spot path which extends along the circumference of the anode. The area of this focal spot is much larger compared to the focal spot produced on a fixed anode.
  • the volume of the anode which is heated by the impinging electrons.
  • the introduced into the anode material thermal performance is thus distributed over a larger volume.
  • more anode material is compared with a comparative anode.
  • the X-ray source according to the invention therefore has a higher thermal load capacity. This effect has a particularly positive effect on an X-ray source which has a large number of emission centers.
  • the axis of rotation of the anode extends in the longitudinal direction of the X-ray source.
  • the spaced apart electron sources are also arranged along this longitudinal direction.
  • the electrons emanating from the electron sources cause longitudinally spaced emission centers on one and the same anode.
  • This geometry makes it possible to realize an X-ray source with separate emission centers and at the same time to use a rotating anode.
  • the X-ray source advantageously has a mechanically very simple structure, since only one common anode with a single axis of rotation can be used to generate the separate emission centers.
  • the anode is a rotary body; Preferably, this is cylindrical.
  • the anode typically rotates at high frequency during operation of the x-ray source.
  • rotational bodies are often easy to produce and highly resistant to centrifugal forces (inertial forces).
  • the anode of the X-ray source is exposed to various loads.
  • high centrifugal forces act on the anode material on the other hand, the anode is strongly heated by the impinging electrons.
  • the anode in the region of the focal spot path must consist of the material suitable for the desired X-ray emission.
  • the material causing a desired X-ray emission is also referred to below as the anode material.
  • Such an anode material is tungsten, for example.
  • the X-ray emission used is generally the brake spectrum, including the material-specific and characteristic X-ray lines. By using appropriate filters, the low-energy parts of the brake spectrum can be filtered out.
  • an anode should satisfy as many requirements as possible at the same time.
  • this should be mechanically resilient, and provide the desired X-ray emission.
  • the X-ray source is improved in that its anode is a composite anode of a base body and a cover layer, which serves as an anode material.
  • the base body and the cover layer have different material compositions.
  • the structure and the selected material composition of such a composite anode can be flexibly adapted to the loads occurring.
  • the cover layer occupies at least a portion of the lateral surface of the anode. This portion will also preferably extend along the circumference of the anode.
  • the cover layer extends along the circumference of the anode in the form of segments, which are spatially spaced apart in the longitudinal direction.
  • the individual segments of the cover layer are each assigned to an emission center, ie in each case a focal spot path generated by the electron beam of an electron source is located on a segment.
  • the anode material of the cover layer is more expensive than the material which can be used for the base body of the anode. An economical handling of the anode material of the cover layer is therefore recommended. By doing this in the form of preferably annular segments is placed on or in the base body, only as much anode material is used as is necessary to produce the desired X-ray emission.
  • the base material is subject to similar requirements as conventional rotary anodes.
  • the base material is required to have high heat capacity and good thermal conductivity so that the heat introduced into the anode material can be reliably dissipated.
  • the anode material is primarily selected with regard to the desired X-ray emission. In order for high X-ray emission powers to be achieved, the anode material usually has a high melting temperature.
  • Such an X-ray source has an anode with a cover layer which is subdivided into segments of a first segment group and into segments of a second segment group. In each case a segment of the first segment group and a segment of the second segment group are arranged in pairs in the longitudinal direction in pairs. The segments of the first
  • Segment group and the segments of the second segment group have a different material composition. This means that the segments are arranged in pairs on the anode, with one segment each of the first segment group and one segment of the second segment group being combined to form a pair. The segments are arranged such that respectively Segments of different segment groups are directly adjacent.
  • an X-ray source In an X-ray source according to the above embodiment, it is possible to use the X-ray emissions of two different materials without having to perform a change of the X-ray source itself.
  • the electron beam is selectively directed to the segments of the first or the segments of the second segment group.
  • the change of the anode material can be effected both by a displacement of the electron beam and by a displacement of the anode. Since the segments of a pair are spaced apart in the longitudinal direction, such a displacement takes place in the longitudinal direction.
  • At least one of the electron sources is designed such that the electrons emanating from it strike the surface of the anode in a direction that is different from their surface normal at the point of impact of the electrons.
  • the electron beam emanating from the electron source viewed in a plane containing the axis of rotation of the anode and oriented substantially perpendicular to the beam direction of the electron beam, strikes the anode in a region between its edge and its axis of rotation.
  • the at least one electron source is designed in such a way that the electrons strike it in a direction oriented at least approximately perpendicular to the longitudinal direction of the anode.
  • the at least one electron source and the anode are movable relative to one another such that the direction in which the emitted electrons strike the surface of the anode in a transverse direction that is oriented both perpendicular to the longitudinal direction and perpendicular to the direction of the electrons is, is adjustable.
  • the at least one electron source is designed such that it is adjustable with respect to the anode in a transverse direction.
  • a change in the focal spot size is brought about by the adjustment of the electron beam and / or by the displacement of the anode.
  • the size of the focal spot has a direct impact on the physical spatial resolution that can be achieved with the X-ray source.
  • a particularly small focal spot which would allow a high physical spatial resolution, has the disadvantage that the anode is thermally very heavily loaded.
  • a large focal spot on the other hand, ensures a low thermal load on the anode, but the physical spatial resolution is lower.
  • the possibility of changing the focal spot size now gives the user the freedom to set a small focal spot size, for example, with low X-ray power required, and thus to achieve a high spatial resolution. If, on the other hand, the X-ray emission power is to be particularly high, with the spatial resolution being of secondary interest, the user has the option of increasing the focal spot size to protect the X-ray source from thermal overloading.
  • the object is achieved by an X-ray system with the features of claim 14.
  • the X-ray system according to the invention has an X-ray source according to one of the preceding claims.
  • an examination object is illuminated from a plurality of different illumination directions, wherein these are each assigned to an emission center of the X-ray source. Since the above-explained X-ray source is suitable for generating high emission powers, short exposure times can be achieved with high resolution and at the same time fixed tube with the X-ray system according to the invention.
  • Fig. 3 the X-ray source acc. Fig. 1 in cross section
  • Fig. 4 the anode in a cross-sectional view
  • Fig. 5 is a mammography system.
  • Fig. 1 shows an X-ray source 2, as it can be used for example in a mammography system for generating tomosynthetic image data sets.
  • the X-ray source 2 can be used in the same way for other X-ray systems in which the examination object is illuminated from a plurality of different directions.
  • the X-ray source 2 includes a plurality of juxtaposed in the longitudinal direction 3 of the Röntgenquel- Ie 2 electron sources 4i to 4 n.
  • the electron sources A 1 to 4 n each comprise a cathode based on carbon nanotubes, but they can be used in parallel. rather, conventional hot cathodes are used. Beam-forming components, such as a Welteneltzy- linder are not shown for reasons of clarity.
  • the electron sources A 1 to 4 n which are arranged next to each other in the longitudinal direction 3 in the manner of an array can be driven individually so that they emit, individually or in groups, an electron beam 6i... 6 n which is incident on the surface of the X-ray source during operation 2 rotating anode 8 is directed.
  • the essentially cylindrical anode 8 is held rotatably in the housing 10 of the X-ray source 2 via a shaft 9 about an axis A.
  • At the anode 8 is a composite anode of a base body 12 and a cover layer formed 14i to 14 n from a large number of mutually spaced apart in the longitudinal direction 3 segments.
  • Each electron source A 1 to 4 n is associated with an opposing segment 14 ⁇ to 14 n .
  • An emanating from the electron source A 1 E- lektronenstrahl 6 X is thus directed to the segment 14 X.
  • the material of the segments 14i to 14 n determines the type of X-ray emission of the X-ray source 2.
  • the segments 14i to 14 n of the cover layer of molybdenum are examples of the cover layer of molybdenum.
  • the X-ray source 2 is suitable according to the number of their electron sources 4i to 4 n and segments 14 ⁇ to 14 n suitable to deliver n X-ray beam simultaneously or successively. This is done by appropriate control of the electron sources A 1 to 4 n .
  • the emission centers generated by the electrons incident on the segments 14i..l4 n are spaced apart from one another in the longitudinal direction 3 in accordance with the segments 14i..l4 n themselves. Consequently, the X-ray source 2 is adapted to emit X-ray beams coming from different directions.
  • the anode 8 Since, during the operation of the X-ray source 2, the anode 8 rotates about the axis A, the anode 8 is formed along the circumferential direction of the segments 14i to 14 n one from the respective electron beam 6 1 to 6 n heated focal spot.
  • the width of the segments 14 ⁇ to 14 n is just chosen so that it corresponds substantially to the width of the focal spot.
  • the introduced into the anode 8 heat is discharged mainly in the form of radiation again.
  • the anode 8 is traversed in its interior by cooling channels, so that they can be actively cooled by a cooling medium, which is supplied for example via the axis 9 of the anode 8.
  • the base body 12 and the segments 14 ⁇ to 14 n are made of different materials. While the material of the segments 14 ⁇ to 14 n determines the type of X-ray emission of the X-ray source 2, the base body 12 mainly serves to dissipate the heat introduced by the electron beams 6 1 to 6 n into the segments 14 i to 14 n . For this reason, the segments 14 ⁇ to 14 n are embedded in the surface of the base body 12, which is made of graphite because of its good thermal conductivity ability. The part of the circumferential surface of the base body 12 engaging segments 14i to 14 n extending along the periphery of the base body 12 and are preferably formed in the form of tires or rings.
  • the emission of the X-ray source 2 is dependent on the material of the segments, which has the same function and function as the material of the anode in conventional X-ray sources. For this reason, the material of the segments 14i to 14 n also referred to as anode material.
  • FIG. 2 shows a further X-ray source 2, which has two different anode materials.
  • the X-ray source 2 is suitable for the emission of two different X-ray spectra (or in general of two different X-ray emissions).
  • the anode 8 comprises segments 14 la , 14 lb to 14 na , 14 nb , which are subdivided into two segment groups with the indices a and b.
  • the segments 14 to 14 na la segment group a are made of molybdenum, while the segments 14 to 14 lb nb segment group b are of tungsten.
  • the segments 14 la , 14 lb to 14 na , 14 nb are combined in pairs, two segments 14 ia , 14 lb are assigned to an electron source 4 X.
  • the electron beam 6 X emanating from the X-ray source 4 i is directed, with the aid of deflection coils 16, optionally as electron beam 6 ia onto the molybdenum segment 14 ia or as electron beam 6 lb onto the tungsten segment 14 lb. It is now possible to direct the electron beams 6i to 6 n of all the electron sources A 1 to 4 n either to the molybdenum segments 14 la to 14 na or to the tungsten segments 14 lb to 14 nb . In this case, the X-ray emission of the entire X-ray source 2 would be switched. But it is also possible to switch selectively only individual electron sources 4i to 4 n, so that a X-ray source 2 with mixed emission characteristics.
  • a change of the X-ray emission of the X-ray source 2 can - as described - by a deflection of the electron beams 6i to 6 n carried out by means of deflection coils 16.
  • the anode 8 can be displaced in the longitudinal direction 3 by a corresponding amount, so that the electron beams 6i to 6 n now meet the tungsten segment 14 lb to 14 nb instead of the original molybdenum segments 14 la to 14 na, for example ,
  • FIG. 3 shows a cross-sectional view of the X-ray source 2 shown in FIG. 1 along the sectional plane designated III-III.
  • the n emanating from the electron source 4 n electron beam 6 is incident on the rotating within the housing 10 about the axis A anode 8 in the region of the segment 14 n. Due to the electron bombardment, within the anode denmaterials of the segment 14 n an emission center 18 n caused. Usually this is also called a focal spot.
  • the n outgoing X-ray beam from the emission center 18 2O n leaves the material of the segment 14 and n is the window 22 n is limited.
  • the n emanating from the emission center 18 X-ray 2O n can except by the process shown in Fig.
  • the emission characteristic of the X-ray source 2 can be changed by a displacement of the electron source 4 n in a transverse direction 24, which is oriented substantially perpendicular to the axis A or not in the longitudinal direction 3, which is not shown in FIG. 3.
  • the cross-direction 24 is also emitted from the electron source 4 n n substantially perpendicular to the direction of the electron beam 6, oriented.
  • Fig. 4 shows a detail view of the X-ray source 2 shown in Fig. 3, wherein the electron source 4 n both IH rer in Fig. Position 3 shown is also shown in a position displaced in the transverse direction 24 position as an electron source 4 n '. In accordance with this displacement, the electron beam 6 n strikes the surface of the anode 8 as now electron beam 6 n 'at a different angle.
  • the irradiation direction of the two electron beams 6 n , 6 n 'before and after the displacement of the electron source 4 n is considered below relative to the surface normal N or N' of the anode 8.
  • the angle between the direction of irradiation of the electron beam 6 n and the surface normal N before the shift is greater than the angle between the electron beam 6 n 'and the surface normal N' after displacement thereof.
  • the position of the emission center or focal spot 18 n changes .
  • a larger focal spot 18 n ensures that the thermal energy of the electrons of the incident electron beam 6 n decelerated in the anode material is distributed into a larger volume of the anode 8. As a result, the thermal load of the anode 8 decreases at the expense of a lower physical spatial resolution.
  • a plane E is introduced only for clarification, containing the axis of rotation A and substantially perpendicular to the electron beams 6 n , 6 n 'oriented.
  • impact points 26, 26' are constructed.
  • the points of incidence 26, 26 'lying in the plane E always lie between the outer edge of the anode 8 and its axis A.
  • the point of incidence 26, 26' travels selectively into an area close to the axis or into an area the edge of the anode 8.
  • the X-ray source 2 can be used in X-ray machines, in which an examination object is irradiated from different directions. Examples of such X-ray devices in the field of medical technology are: mammography devices, computer tomographs (CT) or devices for rotational angiography.
  • CT computer tomographs
  • the use of an X-ray source 2 will be explained below by way of example with reference to the mammography system 28 shown in FIG. 5.
  • the x-ray source 2 comprises schematically illustrated x-ray emitters 29 i to 29 n , which extend in the longitudinal direction 3 of the x-ray source 2.
  • An X-ray emitter 29,... 29 n respectively comprises at least one electron source 4 and its associated segment 14 of the anode 8.
  • the beam located between a detector 30 and a compression plate 32 Breast 34 are irradiated from different illumination directions 36i to 36 n .
  • the individual X-ray emitters 29 i to 29 n are excited for emission in chronological sequence. If, for example, the emission center 29 X is excited to emit, the breast 34 is irradiated from the direction 36 i. When the emission center is excited to emit n 29, the chest 34 is illuminated from the direction n 36th
  • a mammography system 28, as shown in FIG. 5, is suitable for recording tomosynthetic image data records.

Landscapes

  • X-Ray Techniques (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)

Abstract

Röntgenquelle (2) mit einer Mehrzahl von in einer Längsrichtung (3) voneinander beabstandeten Elektronenquellen (41..4n)und einer diesen gegenüberliegend angeordneten, sich ebenfalls in Längsrichtung (3) erstreckenden gemeinsamen Anode (8). Die von den Elektronenquellen (41..4n) ausgehenden Elektronen zur Erzeugung von separaten Emissionszentren (181..18n) treffen an in Längsrichtung (3) räumlich voneinander beabstandeten Stellen auf die Anode (8). Die Anode (8) ist um eine in Längsrichtung (3) orientierte Achse (A) drehbar.

Description

Beschreibung
Röntgenquelle sowie Röntgenanlage mit einer solchen Röntgenquelle
Die Erfindung betrifft eine Röntgenquelle mit einer Mehrzahl von in einer Längsrichtung voneinander beabstandeten Elektronenquellen sowie eine Röntgenanlage mit einer solchen Röntgenquelle .
Tomographische bildgebende Röntgenverfahren, wie sie beispielsweise zur zerstörungsfreien Materialprüfung, insbesondere aber in der Medizin eingesetzt werden, durchleuchten das Untersuchungsobjekt aus verschiedenen Richtungen. Die auf diese Weise erhaltenen einzelnen Projektionen werden anschließend zu einem räumlichen Bild des Untersuchungsobjektes verrechnet. Die Beleuchtung des Untersuchungsobjektes aus verschiedenen Richtungen wird durch eine Bewegung der Röntgenquelle erzielt. So wird beispielsweise bei der in der Me- dizin angewandten Computertomographie (CT) der Patient von einer um diesen rotierenden Röntgenquelle beleuchtet. Die To- mosynthese stellt ein weiteres medizinisches Untersuchungsverfahren dar, mit dessen Hilfe ein räumliches Bild des Untersuchungsobjektes, in diesem Fall der Brust, gewonnen wer- den kann. Bei dieser speziellen Form der Mammographie wird die Brust aus in einem eingeschränkten Winkelbereich liegenden Richtungen beleuchtet. Auch bei der Tomosynthese wird die Röntgenquelle bezüglich des Untersuchungsobjektes bewegt.
Eine Bewegung der Röntgenquelle bringt jedoch stets technische Probleme mit sich. Beispielsweise treten bei schneller Bewegung hohe Trägheitskräfte auf, denen die mechanische Konstruktion der Röntgenquelle standhalten muss. Typischerweise muss die Röntgenquelle mit elektrischer Energie und Kühlwas- ser versorgt werden; beide Versorgungsleitungen müssen der Bewegung der Röntgenquelle folgen oder durch entsprechend technisch aufwändige Maßnahmen, wie beispielsweise Schleif- kontakte oder Drehdurchführungen für eine Bewegung der Röntgenquelle ertüchtigt werden.
Um eine Bewegung der Röntgenquelle zu vermeiden, wird in J. Zhang et al . : „A multi-beam x-ray imaging System based on carbon nanotube field emitters", Medical Imaging, Vol. 6142, 614204 (2006) die Verwendung einer stationären Röntgenquelle vorgeschlagen, welche eine Mehrzahl von Röntgenstrahlemittern (auch kurz als Emitter bezeichnet) aufweist. Mit Hilfe einer solchen Röntgenquelle, die auch als Multifokusröntgenquelle bezeichnet wird, ist die Aufnahme tomographischer Bilddatensätze möglich, ohne dass eine mechanische Bewegung der Röntgenquelle erforderlich ist. Das Untersuchungsobjekt wird mit Röntgenstrahlbündeln aus verschiedenen Richtungen beleuchtet, indem die einzelnen Emitter der Multifokusröntgenquelle zeitlich nacheinander zur Emission angeregt werden. Im Laufe einer Untersuchung werden die einzelnen Emitter sequentiell o- der auch gleichzeitig zur Abgabe einer Röntgendosis angeregt. Wird bei einem solchen System ein schnell auslesbarer Detek- tor verwendet, so sind kurze Scanzeiten möglich.
Um Röntgenaufnahmen mit hoher Auflösung bei kurzer Scanzeit des Untersuchungsobjektes zu ermöglichen, besteht der Bedarf nach Röntgenquellen mit hoher Leistung. Die Leistung bekann- ter Multifokusröntgenquellen ist jedoch durch deren thermische Belastbarkeit begrenzt. Wird diese überschritten, so kann es beispielsweise zu einem Aufschmelzen der Anodenoberfläche kommen. Um diese und andere Folgen thermischer Überlastung zu vermeiden, können bei herkömmlichen Röntgenquellen lediglich geringe Röntgenstrahlleistungen der einzelnen Emitter abgerufen werden. Herkömmliche Multifokusröntgenquellen sind daher auf geringe Stromstärken und kurze Emissionszeiten begrenzt .
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Röntgenquelle sowie eine Röntgenanlage mit einer solchen Röntgenquelle anzugeben, die zur Emission mehrerer Röntgenstrahlbündel geeig- net ist und hinsichtlich ihrer Röntgenstrahlleistung verbessert ist.
Die Aufgabe wird in Bezug auf die Röntgenquelle erfindungsge- maß gelöst durch eine Röntgenquelle mit den Merkmalen nach Anspruch 1.
Die erfindungsgemäße Röntgenquelle weist eine Mehrzahl von in einer Längsrichtung voneinander beabstandeten Elektronenquel- len und eine diesen gegenüberliegend angeordnete, sich ebenfalls in Längsrichtung erstreckende gemeinsame Anode auf. Die von den Elektronenquellen ausgehenden Elektronen treffen auf räumlich voneinander beabstandeten Stellen auf die Anode auf, und erzeugen auf diese Weise separate, jeweils einer Elektro- nenquelle zugeordnete Emissionszentren. Die Anode der Röntgenquelle ist um eine in Längsrichtung orientierte Achse drehbar .
Bei einer Röntgenquelle mit den genannten Merkmalen erzeugen die auf die Anode auftreffenden Elektronen an räumlich voneinander beabstandeten Stellen Emissionszentren auf der Anode. Auf diese Weise ist es möglich eine Röntgenquelle zu konstruieren, die zur Abgabe mehrerer Röntgenstrahlbündel geeignet ist, jedoch nur eine Anode aufweist. Um den üblicherweise bei Multifokusröntgenröhren auftretenden thermischen Problemen zu begegnen, ist die gemeinsame Anode drehbar ausgestaltet. Anstatt eines Brennfleckes erzeugt der auf die im Betrieb der Röntgenquelle rotierende Anode auftreffende Elektronenstrahl eine Brennfleckbahn, die sich entlang des Umfangs der Anode erstreckt. Die Fläche dieser Brennfleckbahn ist im Vergleich zu dem auf einer fest stehenden Anode erzeugten Brennfleck wesentlich größer. Entsprechend größer ist das Volumen der Anode, welches durch die auftreffenden Elektronen erhitzt wird. Die in das Anodenmaterial eingebrachte thermi- sehe Leistung wird somit auf ein größeres Volumen verteilt. Da gegenüber einer herkömmlichen Röntgenquelle mit einer feststehenden Anode mehr Anodenmaterial mit einer Vergleichs- weise größeren Oberfläche erhitzt wird, kann eine effektivere Abstrahlung ihrer thermischen Energie erfolgen. Die erfindungsgemäße Röntgenquelle weist daher eine höhere thermische Belastbarkeit auf. Dieser Effekt wirkt sich bei einer Rönt- genquelle, die eine Vielzahl von Emissionszentren aufweist, besonders positiv aus.
Die Drehachse der Anode erstreckt sich in Längsrichtung der Röntgenquelle. Die voneinander beabstandeten Elektronenquel- len sind ebenfalls entlang dieser Längsrichtung angeordnet.
Die von den Elektronenquellen ausgehenden Elektronen rufen in Längsrichtung räumlich voneinander beabstandete Emissionszentren auf ein und derselben Anode hervor. Diese Geometrie erlaubt es, eine Röntgenquelle mit separaten Emissionszentren zu realisieren und gleichzeitig eine rotierende Anode zu verwenden. Die Röntgenquelle weist vorteilhaft einen mechanisch sehr einfachen Aufbau auf, da lediglich eine gemeinsame Anode mit einer einzigen Drehachse zur Erzeugung der separaten E- missionszentren genutzt werden kann.
Nach einer ersten Ausführungsform ist die Anode ein Rotationskörper; vorzugsweise ist diese zylinderförmig. Die Anode dreht sich während des Betriebs der Röntgenquelle typischerweise mit hoher Frequenz. Indem die Anode als Rotationskörper ausgestaltet wird, kann vorteilhaft vermieden werden, dass diese eine Unwucht aufweist. Außerdem sind Rotationskörper oftmals einfach zu produzieren und sehr widerstandsfähig gegenüber auftretenden Fliehkräften (Trägheitskräften) .
Die Anode der Röntgenquelle ist verschiedenen Belastungen ausgesetzt. Zum einen wirken, wie bereits erwähnt, hohe Fliehkräfte auf das Anodenmaterial, zum anderen wird die Anode durch die auftreffenden Elektronen stark erhitzt. Nicht zuletzt muss die Anode im Bereich der Brennfleckbahn aus dem für die gewünschte Röntgenemission passenden Material bestehen . Das eine gewünschte Röntgenemission hervorrufende Material wird im Folgenden auch als Anodenmaterial bezeichnet. Ein solches Anodenmaterial ist beispielsweise Wolfram. Als Röntgenemission wird in der Regel das Bremsspektrum einschließ- lieh der materialspezifischen und charakteristischen Röntgen- linien verwendet. Durch Einsatz entsprechender Filter können die niederenergetischen Teile des Bremsspektrums herausgefiltert werden.
Wie bereits angesprochen soll nun eine Anode möglichst vielen Anforderungen gleichzeitig gerecht werden. Insbesondere soll diese mechanisch belastbar sein, und die gewünschte Röntgenemission liefern. Nach einer weiteren Ausführungsform wird die Röntgenquelle dadurch verbessert, dass deren Anode eine Verbundanode aus einem Basiskörper und einer Deckschicht ist, welche als Anodenmaterial dient. Der Basiskörper und die Deckschicht weisen unterschiedliche Materialzusammensetzungen auf. Der Aufbau und die gewählten Materialzusammensetzung einer solchen Verbundanode können flexibel den auftretenden Be- lastungen angepasst werden. Vorzugsweise nimmt die Deckschicht zumindest einen Teilbereich der Mantelfläche der Anode ein. Dieser Teilbereich wird sich ebenfalls bevorzugt entlang des Umfangs der Anode erstrecken. Selbstverständlich ist es auch möglich die gesamte Mantelfläche der Anode mit einer Deckschicht zu versehen.
Nach einer weiteren Ausführungsform erstreckt sich die Deckschicht entlang des Umfangs der Anode in Form von Segmenten, die in Längsrichtung räumlich voneinander beabstandet sind. Die einzelnen Segmente der Deckschicht sind jeweils einem E- missionszentrum zugeordnet, d.h. jeweils eine von dem Elektronenstrahl einer Elektronenquelle erzeugte Brennfleckbahn befindet sich auf einem Segment. In der Regel ist das Anodenmaterial der Deckschicht teurer als dasjenige Material, wel- che für den Basiskörper der Anode verwendet werden kann. Ein wirtschaftlicher Umgang mit dem Anodenmaterial der Deckschicht ist daher angeraten. Indem dieses in Form von vor- zugsweise ringförmigen Segmenten auf oder in den Basiskörper gebracht wird, wird lediglich soviel Anodenmaterial verwendet, wie zur Erzeugung der gewünschten Röntgenemission notwendig ist. An das Basismaterial werden ähnliche Anforderun- gen wie bei konventionellen Drehanoden gestellt. Typischerweise wird von dem Basismaterial gefordert, dass dieses eine hohe Wärmekapazität und eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist, damit die in das Anodenmaterial eingetragene Wärme zuverlässig abgeleitet werden kann. Das Anodenmaterial hingegen wird vornehmlich hinsichtlich der gewünschten Röntgenemission ausgewählt. Damit hohe Röntgenemissionsleistungen erzielt werden können, weist das Anodenmaterial üblicherweise eine hohe Schmelztemperatur auf.
Abhängig von der Verwendung der Röntgenquelle werden in der
Regel verschiedene Wellenlängen oder Wellenlängenbereiche als Röntgenemissionen eingesetzt. Ein Wechsel der Röntgenemissio- nen geschieht üblicherweise durch einen Austausch des Anodenmaterials. Bei herkömmlichen Röntgengeräten wird zu diesem Zweck vielfach die gesamte Röntgenquelle ausgetauscht, was einen erheblichen Aufwand darstellt. Dieser Umbauaufwand wird durch die Verwendung einer Röntgenquelle nach einer Ausführungsform überflüssig, da diese bereits zwei verschiedene A- nodenmaterialien zur Abgabe zweier verschiedener Röntgenemis- sionen umfasst. Eine solche Röntgenquelle weist eine Anode mit einer Deckschicht auf, die in Segmente einer ersten Segmentgruppe und in Segmente einer zweiten Segmentgruppe unterteilt ist. Jeweils ein Segmente der ersten Segmentgruppe und ein Segment der zweiten Segmentgruppe sind in Längsrichtung paarweise nebeneinander angeordnet. Die Segmente der ersten
Segmentgruppe und die Segmente der zweiten Segmentgruppe weisen eine unterschiedliche Materialzusammensetzung auf. Das heißt: Die Segmente sind paarweise auf der Anode angeordnet, wobei jeweils ein Segment der ersten Segmentgruppe und ein Segment der zweiten Segmentgruppe zu einem Paar zusammenge- fasst sind. Die Segmente sind derart angeordnet, dass jeweils Segmente unterschiedlicher Segmentgruppen direkt benachbart sind.
Bei einer Röntgenquelle gemäß der vorstehenden Ausführungs- form ist es möglich, ohne dass einen Wechsel der Röntgenquelle selbst durchgeführt werden muss, die Röntgenemissionen zweier verschiedener Materialien zu nutzen. Der Elektronenstrahl wird, abhängig davon welche Röntgenemission gewünscht ist, wahlweise auf die Segmente der erste oder die Segmente der zweiten Segmentgruppe gerichtet.
Der Wechsel des Anodenmaterials kann sowohl durch eine Verschiebung des Elektronenstrahls als auch durch eine Verschiebung der Anode bewirkt werden. Da die Segmente eines Paares in Längsrichtung untereinander beabstandet sind, erfolgt eine solche Verschiebung in Längsrichtung.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist zumindest eine der Elektronenquellen derart ausgestaltet, dass die von ihr aus- gehenden Elektronen in einer solchen Richtung auf die Oberfläche der Anode treffen, die von deren Oberflächennormalen am Auftreffpunkt der Elektronen verschieden ist. Mit anderen Worten trifft der von der Elektronenquelle ausgehende Elektronenstrahl - betrachtet in einer Ebene, die die Drehachse der Anode enthält, und im Wesentlichen senkrecht zur Strahlrichtung des Elektronenstrahls orientiert ist - die Anode in einem Bereich zwischen deren Rand und deren Drehachse. Durch die Anregung des Anodenmaterials in einem solchen außermittig gelegenen Bereich, hat die entstehende Röntgenstrahlung einen kurzen Weg durch das Anodenmaterial, was diese vorteilhaft lediglich unwesentlich abschwächt.
Zur effektiveren Anregung des Anodenmaterials ist, nach einer Ausführungsform, die zumindest eine Elektronenquelle derart ausgestaltet, dass die Elektronen in einer zumindest annähernd senkrecht zu der Längsrichtung der Anode orientierten Richtung auf diese auftreffen. Zur Veränderung der Emissionscharakteristik der Röntgenquelle besteht der Wunsch, die Brennfleckgröße des Elektronenstrahls auf der Oberfläche der Anode einstellen zu können. Nach einer Ausführungsform sind daher zumindest eine Elektronenquelle und die Anode derart relativ zueinander beweglich, so dass die Richtung in der die ausgesandten Elektronen auf die Oberfläche der Anode treffen in einer Querrichtung, die sowohl senkrecht zu der Längsrichtung als auch senkrecht zu der Richtung der Elektronen orientiert ist, verstellbar ist. Eine alternative Möglichkeit besteht nach einer weiteren Ausführungsform darin, dass die zumindest eine Elektronenquelle derart ausgestaltet ist, dass diese bezüglich der Anode in einer Querrichtung verstellbar ist.
Nach den beiden genannten Ausführungsformen wird durch die Verstellung des Elektronenstrahls und/oder durch die Verschiebung der Anode eine Veränderung der Brennfleckgröße bewirkt. Die Größe des Brennflecks hat einen direkten Einfluss auf die physikalische Ortsauflösung, die mit der Röntgenquelle erzielt werden kann. Ein besonders kleiner Brennfleck, der eine hohe physikalische Ortsauflösung ermöglichen würde, hat den Nachteil, dass die Anode thermisch sehr stark belastet wird. Ein großer Brennfleck hingegen sorgt für eine niedrige thermische Belastung der Anode, wobei jedoch die physikalische Ortsauflösung geringer ausfällt. Die Möglichkeit die Brennfleckgröße zu verändern schafft dem Benutzer nun die Freiheit, beispielsweise bei geringer benötigter Röntgenleis- tung eine geringe Brennfleckgröße einzustellen und somit eine hohe Ortsauflösung zu erzielen. Soll hingegen die Röntgen- emissionsleistung besonders hoch ausfallen, wobei die Ortsauflösung von nachrangigem Interesse ist, so hat der Benutzer die Möglichkeit zum Schutz der Röntgenquelle vor thermischer Überlastung die Brennfleckgröße zu vergrößern.
Bezüglich der Röntgenanlage wird die Aufgabe gelöst, durch eine Röntgenanlage mit den Merkmalen des Anspruches 14. Die erfindungsgemäße Röntgenanlage weist eine Röntgenquelle nach einem der vorstehenden Ansprüche auf. Bei der Röntgenanlage wird ein Untersuchungsobjekt aus einer Mehrzahl von ver- schiedenen Beleuchtungsrichtungen beleuchtet, wobei diese jeweils einem Emissionszentrum der Röntgenquelle zugeordnet sind. Da die zuvor erläuterte Röntgenquelle zur Erzeugung hoher Emissionsleistungen geeignet ist, können mit der erfindungsgemäßen Röntgenanlage kurze Belichtungszeiten bei hoher Auflösung und gleichzeitig feststehender Röhre realisiert werden .
Weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Röntgenquelle sowie der erfindungsgemäßen Röntgenanlage gehen aus den vorstehend nicht angesprochenen Unteransprüchen hervor .
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 und 2 je eine Röntgenquelle in einem Längsschnitt,
Fig. 3 die Röntgenquelle gem. Fig. 1 im Querschnitt, Fig. 4 deren Anode in einer Querschnittsansicht und
Fig. 5 eine Mammographieanlage .
Fig. 1 zeigt eine Röntgenquelle 2, wie sie beispielsweise in einer Mammographieanlage zur Erzeugung tomosynthetischer Bilddatensätze eingesetzt werden kann. Die Röntgenquelle 2 kann in gleicher Weise für andere Röntgenanlagen verwendet werden, bei denen das Untersuchungsobjekt aus einer Vielzahl verschiedener Richtungen beleuchtet wird. Die Röntgenquelle 2 umfasst eine Mehrzahl von in Längsrichtung 3 der Röntgenquel- Ie 2 nebeneinander angeordneten Elektronenquellen 4i bis 4n. Die Elektronenquellen A1 bis 4n umfassen jeweils eine Kathode auf der Basis von Carbon-Nanotubes, es können jedoch in glei- eher Weise herkömmliche Glühkathoden verwendet werden. Strahlformende Komponenten, wie beispielsweise ein Wehneltzy- linder sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Die nach der Art eines Arrays in Längsrichtung 3 ne- beneinander angeordneten Elektronenquellen A1 bis 4n können einzeln angesteuert werden, so dass diese einzeln oder in Gruppen je einen Elektronenstrahl 6i..6n aussenden, der auf die Oberfläche der im Betrieb der Röntgenquelle 2 rotierenden Anode 8 gerichtet ist. Die im Wesentlichen zylinderförmige Anode 8 ist über eine Welle 9 um eine Achse A rotierbar in dem Gehäuse 10 der Röntgenquelle 2 gehalten.
Bei der Anode 8 handelt es sich um eine Verbundanode aus einem Basiskörper 12 und einer Deckschicht, die von einer Viel- zahl von in Längsrichtung 3 untereinander beabstandeten Segmenten 14i bis 14n gebildet ist. Jeder Elektronenquelle A1 bis 4n ist ein dieser gegenüberliegendes Segment 14χ bis 14n zugeordnet. Ein von der Elektronenquelle A1 ausgehender E- lektronenstrahl 6X ist also auf das Segment 14X gerichtet.
Das Material der Segmente 14i bis 14n bestimmt die Art der Röntgenemission der Röntgenquelle 2. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Segmente 14i bis 14n der Deckschicht aus Molybdän.
Die Röntgenquelle 2 ist entsprechend der Anzahl ihrer Elektronenquellen 4i bis 4n und Segmente 14χ bis 14n dazu geeignet n Röntgenstrahlbündel gleichzeitig oder nacheinander abzugeben. Dies geschieht durch entsprechende Ansteuerung der Elektronenquellen A1 bis 4n. Die von den auf die Segmente 14i..l4n auftreffenden Elektronen erzeugten Emissionszentrum sind entsprechend den Segmenten 14i..l4n selbst in Längsrichtung 3 untereinander beabstandet. Folglich ist die Röntgenquelle 2 dazu geeignet Röntgenstrahlbündel, die aus ver- schiedenen Richtungen kommen, abzugeben. Da während des Betriebs der Röntgenquelle 2 die Anode 8 um die Achse A rotiert, bildet sich in Umfangsrichtung der Anode 8, entlang der Segmente 14i bis 14n eine von dem jeweiligen Elektronenstrahl 61 bis 6n erhitzte Brennfleckbahn aus. Vorzugsweise ist die Breite der Segmente 14χ bis 14n gerade so gewählt, dass diese im Wesentlichen der Breite der Brennfleckbahn ent- spricht. Die in die Anode 8 eingebrachte Wärme wird überwiegend in Form von Strahlung wieder abgegeben. Es ist jedoch ebenfalls denkbar, dass die Anode 8 in ihrem Inneren von Kühlkanälen durchzogen ist, so dass diese von einem Kühlmedium, welches beispielsweise über die Achse 9 der Anode 8 zuge- führt wird, aktiv gekühlt werden kann.
Der Basiskörper 12 und die Segmente 14χ bis 14n sind aus unterschiedlichen Materialien gefertigt. Während das Material der Segmente 14χ bis 14n die Art der Röntgenemission der Röntgenquelle 2 bestimmt, dient der Basiskörper 12 hauptsächlich dazu, die von den Elektronenstrahlen 61 bis 6n in die Segmente 14i bis 14n eingebrachte Wärme abzuleiten. Aus diesem Grund sind die Segmente 14χ bis 14n in die Oberfläche des Basiskörpers 12 eingelassen, der wegen seiner guten Wärmeleit- fähigkeit aus Graphit gefertigt ist. Die einen Teil der Mantelfläche des Basiskörpers 12 einnehmenden Segmente 14i bis 14n erstrecken sich entlang des Umfangs des Basiskörpers 12 und sind vorzugsweise in Form von Reifen bzw. Ringen ausgebildet .
Die Emission der Röntgenquelle 2 ist abhängig von dem Material der Segmente, welches die gleiche Funktion und Aufgabe wie das Material der Anode bei herkömmlichen Röntgenquellen hat. Aus diesem Grund wird das Material der Segmente 14i bis 14n auch als Anodenmaterial bezeichnet.
Fig. 2 zeigt eine weitere Röntgenquelle 2, welche zwei verschiedene Anodenmaterialien aufweist. Die Röntgenquelle 2 ist zur Abgabe von zwei verschiedenen Röntgenspektren (oder all- gemein von zwei verschiedenen Röntgenemissionen) geeignet. Die Anode 8 umfasst Segmente 14la , 14lb bis 14na , 14nb , die in zwei Segmentgruppen mit den Indizes a und b unterteilt sind. Die Segmente 14la bis 14na der Segmentgruppe a sind aus Molybdän, während die Segmente 14lb bis 14nb der Segmentgruppe b aus Wolfram sind. Die Segmente 14la , 14lb bis 14na , 14nb sind paarweise zusammengefasst, zwei Segmente 14ia , 14lb sind einer Elektronenquelle 4X zugeordnet.
Zur Erzeugung verschiedener Röntgenemissionen wird der von der Röntgenquelle 4i ausgehende Elektronenstrahl 6X mit Hilfe von Ablenkspulen 16 wahlweise als Elektronenstrahl 6ia auf das Molybdän-Segment 14ia oder als Elektronenstrahl 6lb auf das Wolfram-Segment 14lb gerichtet. Es ist nun möglich die Elektronenstrahlen 6i bis 6n aller Elektronenquellen A1 bis 4n entweder auf die Molybdän-Segmente 14la bis 14na oder auf die Wolfram-Segmente 14lb bis 14nb zu richten. In diesem Fall würde die Röntgenemission der gesamten Röntgenquelle 2 umgeschaltet. Es ist jedoch ebenso möglich, gezielt lediglich einzelne der Elektronenquellen 4i bis 4n umzuschalten, so dass eine Röntgenquelle 2 mit gemischter Emissionscharakteristik entsteht .
Ein Wechsel der Röntgenemission der Röntgenquelle 2 kann - wie beschrieben - durch eine Ablenkung der Elektronenstrah- len 6i bis 6n mit Hilfe von Ablenkspulen 16 erfolgen. Alternativ kann die Anode 8 in Längsrichtung 3 um einen entsprechenden Betrag verschoben werden, so dass die Elektronenstrahlen 6i bis 6n in Folge der Verschiebung beispielsweise statt ursprünglich die Molybdän-Segmente 14la bis 14na nunmehr die Wolfram-Segment 14lb bis 14nb treffen.
Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht der der in Fig. 1 gezeigten Röntgenquelle 2 entlang der mit III-III bezeichneten Schnittebene. Der von der Elektronenquelle 4n ausgehende Elektronenstrahl 6n trifft auf die innerhalb des Gehäuses 10 um die Achse A rotierende Anode 8 im Bereich des Segmentes 14n. Durch den Elektronenbeschuss wird innerhalb des Ano- denmaterials des Segmentes 14n ein Emissionszentrum 18n hervorgerufen. Üblicherweise wird dieses auch als Brennfleck bezeichnet. Der von dem Emissionszentrum 18n ausgehende Röntgenstrahl 2On verlässt das Material des Segmentes 14n und wird durch das Fenster 22n begrenzt. Der von dem Emissionszentrum 18n ausgehende Röntgenstrahl 2On kann außer durch das in Fig. 3 dargestellte Fenster 23n außerdem durch weitere nicht dargestellte optische Komponenten, wie beispielsweise Kollimatorblenden begrenzt werden. Die Emissionscharakteris- tik der Röntgenquelle 2 kann durch eine Verschiebung der E- lektronenquelle 4n in eine Querrichtung 24, die im Wesentlichen senkrecht zu der Achse A bzw. der nicht in der in Fig. 3 nicht dargestellten Längsrichtung 3 orientiert ist, verändert werden. Die Querrichtung 24 ist außerdem im Wesentlichen senkrecht zu der Richtung des Elektronenstrahls 6n, der von der Elektronenquelle 4n ausgesendet wird, orientiert.
Fig. 4 zeigt eine Detailansicht der in Fig. 3 dargestellten Röntgenquelle 2, wobei die Elektronenquelle 4n sowohl in ih- rer in Fig. 3 gezeigten Position als auch in einer in Querrichtung 24 verschobenen Position als Elektronenquelle 4n' dargestellt ist. Entsprechend dieser Verschiebung trifft der Elektronenstrahl 6n die Oberfläche der Anode 8 als nun als Elektronenstrahl 6n' unter einem anderen Winkel.
Die Einstrahlrichtung der beiden Elektronenstrahlen 6n, 6n' vor und nach der Verschiebung der Elektronenquelle 4n wird im Folgenden relativ zu der Oberflächennormalen N bzw. N' der Anode 8 betrachtet. Nach einer Verschiebung in Querrich- tung 24 trifft der Elektronenstrahl 6n' die Oberfläche der Anode 8 in einem näher an deren Drehachse A gelegenen Bereich. Der Winkel zwischen der Einstrahlrichtung des Elektronenstrahls 6n und der Oberflächennormalen N vor der Verschiebung ist größer als der Winkel zwischen Elektronenstrahl 6n' und der Oberflächennormalen N' nach deren Verschiebung. Infolge der Verschiebung des Elektronenstrahls 6n verändert sich die Lage des Emissionszentrums bzw. Brennflecks 18n. Trifft der Elektronenstrahl 6n' achsnah auf die Oberfläche der Anode 8, d.h. der Winkel zwischen der Auftreffrichtung des Elektronenstrahls 6n' und der Oberflächennormalen N' der Anoden 8 ist klein, ist so entsteht ein kurzer Brennfleck 18n' • Trifft der Elektronenstrahl 6n hingegen achsfern auf die Anode 8, d.h. der Winkel zwischen seiner Auftreffrichtung und der Oberflächennormalen N ist groß, so entsteht ein in Umfangsrichtung der Anode 8 in die Länge gezogenen Brennfleck 18n. Ein kurzer Brennfleck 18n' ermöglicht eine hohe physikalische Ortsauflösung, führt jedoch ebenfalls zu einer hohen thermischen Belastung des Anodenmaterials in Form des Segmentes 14n. Ein größerer Brennfleck 18n sorgt dafür, dass die thermische Energie des der im Anodenmaterial abge- bremsten Elektronen des auftreffenden Elektronenstrahls 6n in ein größeres Volumen der Anode 8 verteilt wird. Dies führt dazu, dass die thermische Belastung der Anode 8 auf Kosten einer geringeren physikalischen Ortsauflösung sinkt.
Die Verschiebung des Elektronenstrahls 6n, 6n' in die Querrichtung 24 kann ebenso wie folgt beschrieben werden: Es wird lediglich zur Verdeutlichung eine Ebene E eingeführt, die die Drehachse A enthält und im Wesentlichen senkrecht zu den E- lektronenstrahlen 6n, 6n' orientiert ist. Durch Verlängerung der Richtungen der Elektronenstrahlen 6n, 6n' bis in die Ebene E werden Auftreffpunkte 26, 26' konstruiert. Die in der Ebene E liegenden Auftreffpunkte 26, 26' liegen stets zwischen dem äußeren Rand der Anode 8 und deren Achse A. Infolge einer Verschiebung in Querrichtung 24 wandert der Auftreff- punkt 26, 26' wahlweise in einen achsnahem Bereich oder in einen Bereich nahe des Randes der Anode 8.
Die Röntgenquelle 2 ist in Röntgengeräten einsetzbar, bei denen ein Untersuchungsobjekt aus verschiedenen Richtungen be- strahlt wird. Beispiele für solche Röntgengeräte aus dem Bereich der Medizintechnik sind: Mammographiegeräte, Computertomographen (CT) oder Geräte für die Rotationsangiographie . Im Folgenden wird der Einsatz einer Röntgenquelle 2 beispielhaft anhand der in Fig. 5 dargestellten Mammographieanlage 28 erläutert. Diese weist eine Röntgenquelle 2 auf, wie sie Fig. 1 zeigt. Die Röntgenquelle 2 umfasst schematisch dargestellte Röntgenemitter 29i bis 29n auf, die sich in Längsrichtung 3 der Röntgenquelle 2 erstrecken. Ein Röntgenemitter 29, ..29n umfasst jeweils zumindest eine Elektronenquelle 4 und das ihr zugeordnete Segment 14 der Anode 8. Indem unterschiedliche Röntgenemitter 29i bis 29n der Röntgenquelle 2 zur Emission angeregt werden, kann die zwischen einem Detektor 30 und einer Kompressionsplatte 32 befindliche Brust 34 aus verschiedenen Beleuchtungsrichtungen 36i bis 36n durchstrahlt werden. Zu diesem Zweck werden beispielsweise in zeitlicher Abfolge die einzelnen Röntgenemitter 29i bis 29n zur Emission ange- regt. Wird beispielsweise das Emissionszentrum 29X zur Emission angeregt, so wird die Brust 34 aus der Richtung 36i durchstrahlt. Wenn das Emissionszentrum 29n zur Emission angeregt wird, wird die Brust 34 aus der Richtung 36n beleuchtet. Eine Mammographieanlage 28 wie sie Fig. 5 zeigt, ist zur Aufnahme tomosynthetischer Bilddatensätze geeignet.
Bezugs zeichenliste
2 Röntgenquelle
3 Längsrichtung 4i..4n, An', A1 Elektronenquelle
6l- - 6n/ 6n' / 6i/ 6la- - &nar ^iar 61]3. .6nb, 6lb Elektronenstrahl
8 Anode
9 Welle 10 Gehäuse 12 Basiskörper
IA1. ΛAn,lAlf lAla. ΛAna,lAia,lAlh. ΛAnh,lAib Segmente
16 Ablenkspulen
18i..l8n Emissionszentrum
2On, 2On' Röntgenstrahl 22n Fenster
24 Querrichtung
26, 26'Auftreffpunkt
28 Mammographieanlage
29i..29n,29x Röntgenemitter 30 Detektor
32 Kompressionsplatte
34 Brust
36i ..36n, 36X Beleuchtungsrichtungen
A Achse E Ebene N, N' Oberflächennormale

Claims

Patentansprüche
1. Röntgenquelle (2) mit einer Mehrzahl von in einer Längsrichtung (3) voneinander beabstandeten Elektronenquel- len (4i..4n) und einer diesen gegenüberliegend angeordneten, sich ebenfalls in Längsrichtung (3) erstreckenden gemeinsamen Anode (8), wobei die von den Elektronenquellen (4i..4n) ausgehenden Elektronen zur Erzeugung von separaten, jeweils einer Elektronenquelle (4i..4n) zugeordneten Emissionszent- ren (18i..l8n), an in Längsrichtung (3) räumlich voneinander beabstandeten Stellen auf der Anode (8) auftreffen, und wobei die Anode (8) um eine in Längsrichtung (3) orientierte Achse (A) drehbar ist.
2. Röntgenquelle (2) nach Anspruch 1, bei der die Anode (8) ein Rotationskörper ist.
3. Röntgenquelle (2) nach Anspruch 1 oder 2, deren rotierbare Anode (8) eine Verbundanode aus einem Basiskörper (12) und einer als Anodenmaterial dienenden Deckschicht ist, wobei der Basiskörper (12) und die Deckschicht unterschiedliche Materialzusammensetzungen aufweisen.
4. Röntgenquelle (2) nach Anspruch 3, bei der die Deckschicht in den Basiskörper (12) der Anode (8) eingelassen ist.
5. Röntgenquelle (2) nach Anspruch 3 oder 4, bei der die Deckschicht in sich entlang des Umfangs der Anode (8) erstreckende Segmente (14i..l4n) unterteilt ist, die in Längsrich- tung (3) räumlich voneinander beabstandet sind.
6. Röntgenquelle (2) nach Anspruch 5, bei der die Deckschicht in Segmente (14la ..14na) einer ersten Segmentgruppe und in Segmente (14lb ..14nb) einer zweiten Segmentgruppe unterteilt ist, wobei jeweils ein Segment (14ia) der ersten Segmentgruppe und ein Segment (14lb) der zweiten Segmentgruppe in Längsrichtung (3) paarweise nebeneinander angeordnet sind, und wo- bei die Segmente (14la ..14na) der ersten Segmentgruppe und die Segmente (14lb ..14nb) der zweiten Segmentgruppe unterschiedliche Materialzusammensetzungen aufweisen.
7. Röntgenquelle (2) nach Anspruch 6, bei der die Segmente (14la ..14na) der ersten Segmentgruppe im Wesentlichen aus Molybdän und die Segmente (14lb ..14nb) der zweiten Segmentgruppe im Wesentlichen aus Wolfram bestehen.
8. Röntgenquelle (2) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, bei der der Basiskörper (12) der Anode (8) im Wesentlichen aus Graphit besteht.
9. Röntgenquelle (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Anode (8) zylinderförmig ist und zumindest eine
Elektronenquelle (4i..4n) derart ausgestaltet ist, dass die von ihr ausgehenden Elektronen in einer Richtung auf die Oberfläche der Anode (8) auftreffen, die von der Richtung der Oberflächennormalen (N) am Auftreffpunkt der Elektronen ver- schiedenen ist.
10. Röntgenquelle (2) nach Anspruch 9, bei der die Elektronenquelle (4]_..4n) derart ausgestaltet ist, dass die Elektronen in einer zumindest annähernd senkrecht zu der Längsrich- tung (3) orientierten Richtung auf die Anode (8) auftreffen.
11. Röntgenquelle (2) nach Anspruch 10, bei der die zumindest eine Elektronenquelle (4i..4n) und die Anode (8) derart relativ zueinander beweglich sind, dass die Richtung in der die Elektronen auf die Oberfläche der Anode (8) treffen in einer Querrichtung (24), die sowohl senkrecht zu der Längsrichtung (3) als auch senkrecht zu der Richtung der Elektronen orientiert ist, verstellbar sind.
12. Röntgenquelle (2) nach Anspruch 11, bei der die zumindest eine Elektronenquelle (4i..4n) relativ zu der Anode (8) in der Querrichtung (24) verstellbar ist.
13. Röntgenquelle (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der zumindest eine Elektronenquelle (4i..4n) eine Kathode auf der Basis von Carbon-Nanotubes umfasst.
14. Mammographieanlage (28) mit einer Röntgenquelle (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche zur Aufnahme tomosyntheti- scher Bilddatensätze.
15. Röntgenanlage (28) mit einer Röntgenquelle (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der ein Untersuchungsobjekt aus einer Mehrzahl verschiedener Beleuchtungsrichtungen (36i..36n) beleuchtet wird, wobei die Beleuchtungsrichtungen (36i..36n) jeweils einem Emissionszentrum (18i..l8n) der Röntgenquelle (2) zugeordnet sind.
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