SE424243B - Rontgenror for rontgendiagnostisk apparatur - Google Patents

Description

ï10 15 20 25 30 35 40 .ett lângsmalt tvärsnitt (approximativt streckformig), _lig på grund av variationen hos strålarnas utträdesvinkel, har före- vsooses-7 konventionella röntgenstrålerör med fast eller roterbar anod, vilket rör vanligen innefattar en långsmal katod, som är omgiven av ett kon- centrationselement och som utsänder en elektronstråle av rektangulär tvärsektion parallellt med axeln till anoden, vars yta är sned eller avfasad, dvs. lutar dels i förhållande till den elektronstråle som träffar ytan och dels i förhållande till det utgående röntgenstråle- knippet, som erhålles_medelst kollimering (med tillhjälp av en bländare) av den utsända strålningen från den träffade ytan, som benämnas fokus V eller reell fokalyta. Det har visat sig att energifördelningen hos den utsända strålningen såsom funktion av vinkeln i förhâllande_till en normal mot denna fokalyta icke är likformig och att i det anod- katod-plan som_bestämmes av filamentet, elektronstrålen och fokus strâlningsenergifördelníngen varierar betydligt och har ett emissions- maximum i riktning av ovannämnda normal.

En annan nackdel vid utnyttjandet av sådana sneda anoder för alstrande av en radiell stråle med stor spridning för bestrålning av detektorer anbragta i en rad eller utöver ett område är att projek- tionen av det reella fokus (det skenbara fokus) på den rektangulära ytan hos var och en av detektorerna undergår en distorsíon, som växer med medelvinkelskillnaden i förhållande till normalen mot det reella i fokus, så att de detektorer som är belägna vid områdets ändpartier endast ser en ringa del av det skenbara eller virtuella fokus och av denna orsak endast mottager en ringa del av den utstrålade energin.

I syfte att kompensera för bristerna ovan har vissa elektroniska medel utvecklats. Enligt teknikens nuvarande ståndpunkt utnyttjas även röntgenrör, som har en roterande anod med en stympat konformig yta eller avfasning, vilken anod bombarderas med en elektronstråle med 7 _ som är radiellt riktat i förhållande till anodens rotationsaxel och på den stympat konformiga delen av anoden bildar en streckformig brännfläck, som sammanfaller med en generatris hos den koniska ytan. Den från bränn- fläcken eller fokus utsända strålningen kollimeras på så sätt att de strålar utväljes som utsänds kring tangenten till den stympat konfor- miga ytan i höjd med det termiska fokus för erhållande av en solfjäder- formig strålning med en mera likformíg energifördelning än vid de konventionella och approximativt punktformiga källorna, som utnyttjar samma slags rör. Eftersom denna_likformighet fortfarande är otillräck- slagits utnyttjande av en kil- eller hörnformig dämpare för att kom- pensera för denna brist. ç-e 10 15 20 25 30 35 H0 7800868-7 Under elektronstrålens bombardemang av anoden kommer a andra sidan i sådana röntgenrör ett visst antal sekundärelektroner att emitteras från brånnfläcken och åter accelereras i utrymmet mellan anod och katod med åtföljande risk för bombardemang av anoden i andra punkter än fokus och framkallande av en röntgenstrålning, som kan benämnas extrafokal- strålning och som har ogynnsam inverkan på kvaliteten av den önskade platta och solfjäderformiga röntgenstrålningen. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett röntgenrör för alstrande av en platt och solfjäderformig stråle med en stor öppning och med en i huvudsak likformig energifördelning över hela dess bredd utan att ovannämnda organ för kompensation medelst absorption eller ovannämnda elektroniska organ behövs.

Ett annat ändamål med uppfinningen gentemot teknikens nuvarande ståndpunkt är att åstadkomma att det skenbara eller effektiva fokus icke uppvisar någon betydande formändring i olika riktningar inom nyttostrålningens solfjäderform, dvs. att projektionen av brännfläcken (den bombarderade ytan) mot detektorernas ingångsytor är praktiskt ta- get utan deformation (bibehåller sin långsmala rektangelform) för god- tyckliga genomsnittliga vinkelpositioner för den del av strålen som träffar dem.

Ett ytterligare ändamål med uppfinningen är att Ästadkomma en anordning som möjliggör att minska de extrafokala strålningarna och således ytterligare förbättra kvaliteten av röntgenstràlningen.

Ett röntgenrör enligt föreliggande uppfinning kännetecknas av att en antiextrafokalstrålningsanordning med form som cn sektor av en krans är placerad mycket nära och parallell med anodens cylíndriska yta, har en öppning vid mitten av sin mot anodens brännfläck vettande yta och är sammansatt av ett parti, som är beläget längst bort från anodytan och som består av ett lätt material, som är i stånd att ab- sorbera sådana elektroner som ger risk för framkallande av röntgen- strålning från andra punkter hos anoden än brännfläcken, och ett and- ra parti bestående av ett material med högre atomvikt för absorption av röntgenstrålning utsänd från andra punkter än anodens brännfläck.

Uppfinningen kommer att förstås bättre och ytterligare kännetecken och fördelar kommer att framgå av följande beskrivning av utförings- exempel enligt uppfinningen under hänvisning till bifogad ritning, på vilken fig. 1 visar en från sidan sedd axialsektion av en första ut- föringsform av röntgenröret enligt föreliggande uppfinning, fig. 2 visar en tvärsektionsvy av en variant av utföringsformen enligt fig. l och fig. 3 visar en axialsektionsvy av en andra utföringsform av röret _“_\"\\~_._ nun/iv I0 15 20 25 30 35 40 7sooees+7 enligt uppfinningen.

I samtliga figurer har samma eller likartade element betecknats med samma hänvisningsbeteckningar.

Enligt fig. l har den där i axial genomskärning visade första utföringsformen av röntgenröret enligt uppfinningen en glasenvelopp l med i huvudsak cylindrisk form, vars.ändar är förenade på högvakuum- tätt sätt (medelst skivor 3 och R bestående av en konventionell metall- legering, som har en termisk utvidgningskoefficient nära lika med ut- vidgningskoefficienten för glasï med motsvarande ändar hos en ihålig axel 2 av metall, som medger_genomströmning av ett kylmedel i den med pilar utmärkta riktningen. fp ' Den ihåliga axeln 2 uppbär på roterbart sätt medelst två kul- flager 6 och 7 en rörformig metallaxel 5, på vilken är fäst en cylindrisl rotor_8 av koppar och anbragt i ett roterande fält, som alstras medelst en icke visad stator, som på konventionellt sätt är anbragt utanpå enveloppen 1, och en roterbar anod 10, som har en cylindrisk yta, vars generatris är parallell med dess rotationsaxel, på i och för sig känt lsätt.

Den roterbara anoden 10 har en_cylindrisk kropp ll av ett elek- triskt ledande material (ett metalliskt material såsom koppar eller fmolybden eller exempelvis grafit), hos vilken kropp åtminstone den yta som bombarderas medelst en elektronstråle är täckt av ett skikt 12 av ett röntgenstråleemitterande material såsom volfram. _ Det är likaledes möjligt att utföra kroppen ll alltigenom av den röntgenstråleemitterande metallen. .

Hos konventionella röntgenrör med roterande, cylindrisk anod är katoden (filamentet) så anbragt i förhållande till den cylindriska ytan att den utsänder en elektronstråle vinkelrätt mot ytan och följaktli- K *gen mot anodens rotationsaxel. En anordning av detta slag uppvisar I samma olägenheter som röret med stympat konformig anod, eftersom rönt- genstrålningens nyttostràlkärve uttages under en vinkel nära 900 i förhållande till normalen mot fokalytan, dvs. att nyttosträlen uppvisar en ringa vinkelavvikelse från tangentplanet till fokus (av storleks- ordningen 6 till 100) och följaktligen uppvisar en olikformig energi- fördelning. s ' -Hos röntgenröret enligt uppfinningen är den av ett filament eller en glödträd 22 och ett elektronkoncentrationselement 21 sammansatta katoden 20 förskjuten i sidled i förhållande till anoden 10 på ett sådant sätt att utrymme frigöres framför brännfläcken i syfte att röntgenstrâlkärvens axel skall kunna bli i huvudsak en normal till 10 15 20 25 30 35 HO 7800868-7 fokalytan och härmed vinkelrät mot anodens rotationsaxel. Ett sådant arrangemang möjliggör erhållande av en plan, solfjäderformig strål- kärve med stor öppning (större än 600) med en i huvudsak likformig fördelning av den utsträlade energin och med virtuella eller effektiva fokus med rektangulär form för hela solfjäderformen.

Katoden 20 är för detta ändamål placerad inuti en utskjutande rörhals 9, vars ena ände är vakuumtätt sluten och har vakuumtätt genom- förda ledare 23, vilka är insmälta i glasrörhalsens ändvägg och är avsedda dels för uppbärning av fílamentet 22 och koncentratíonselemen- tet 21 och dels för matning av elektriska spänningar och strömmar.

De två genomföringsledningar som uppbär filamenteæ 22 ändar genomkor- sar ändväggen hos koncentrationselementet 21, som är skàlformigt, omgivna av isolerande bussningar 2U (se fig. 3) på ett sådant sätt att elementet 21 kan anslutas till en negativ polarisationspotential i förhållande till filamentets 22 potential.

Här bör påpekas, att det är möjligt att utföra enveloppen eller höljet 1 av en metall, som antingen är i huvudsak genomskinlig för ifrågavarande röntgenstrâlning eller vid sitt parti mittför fokus (den bombarderade ytan) är försedd med ett icke visat fönster av en metall som är genomskinlig för röntgenstrålarna, exempelvis beryllium, och att halsen 9 består av ett isolerande material, exempelvis glas eller ett keramiskt material, som är fäst vid metallhöljet l medelst exem- pelvis lödning.

Hos utföringsformen enligt fig. l är fokalbanan 12 belägen inuti ett schakt bildat av ett ringformigt spår 13 beläget mellan tvâ flän- sar, kransar eller utskjutande kanter 14, som möjliggör en betydande minskning av extrafokalstrålningen, varvid det emitterande skiktet 12 täcker botten av det ringformiga spåret 13 hos anoden 10, som häri- genom kommer att likna en trissa.

Pig. 2 visar såsom redan nämnts en variant av utföringsformen enligt fig. 1 av röntgenröret enligt uppfinningen i axial genomskär- ning.

I själva verket har anoden icke längre formen av en trissa utan är helt cylindrisk och försedd med en antiextrafokalanordning enligt ett annat kännetecken för uppfinningen, vilken antiextrafokalanordning är betydligt effektivare än det konventionella schaktet enligt fig. 1.

Antiextrafokusanordningen 15 har formen av en sektor av en ring eller krans, vilken såsom centrum har en punkt hos den roterande anodens 10 rotationsaxel och är anbragt parallellt med den cylindriska ytan av den roterande anoden. Dess mittparti är öppet, så att å ena sidan '10 15 220 225 än ast Au 7800868-7 fri passage lämnas för elektronstrålen_3 och så att å andra sidan fri passage lämnas åt den från fokus emitterade energistrâlkärven.

Anordningen ovan består av två partier A och B. Partiet A är fram- ställt av ett lätt material såsom grafít, titan eller varje annat lämp- ligt material och tjänar till att medelst bromsning mot sin utsida absorbera de sekundärelektroner som frigöres vid huvudstrålens fokus- anslag mot anoden och som åter accelereras med åtföljande risk för bombardemang av anoden i andra punkter än fokus och framkallande av extrafokalutstrâlning. _ 7 Partiet B är framställt av ett material med högre atomvikt såsom volfram, så att det kan tjäna till att absorbera sådan röntgensträl- " ning som utsänds från andra punkter hos anoden än fokus. _Tjockleken av partiet A är beroende av den maximala arbetsspän- ningen för röret på ett sådant sätt att den reströntgenstrålning som framkallas genom sekundärelektronernas bombardemang på detta parti blir försumbar. : 2 _ Tjockleken av partiet B är beroende av den extrafokalstrålnings- energi som skall absorberas och således även av rörets maximala arbets- spänning. 2 2 K För erhållande av en optimal verkningsgrad är denna anordning anbragt med sitt parti B mycket nära den cylindriska ytan av anoden, exempelvis några tiondels millimeter. _' Den enda källan för röntgenstrålning är således begränsad på ano- dens yta motsvarande bredden av anordningens lö öppning över en längd, som kan vara högst lika med tjockleken av den cylindriska anoden. Denna källa medger erhållande av solfjäderformig röntgenstrålning.

"I fig. l har man visat den första utföringsformen för ett röntgen- rör enligt uppfinningens huvudkännetecken, där rörhalsens 9 axel och följaktligen axeln till den elektronstråle som bombarderar anoden 10 på fokalbanan 12 är belägen i planet till den av anoden utsända sol- fjäderformiga röntgenstrâlkärven med öppningsvinkeln üf, varvid sol- fjäderformens plan står vinkelrätt mot rotations- och symmetriaxeln för den cylindriska anoden 10. Det rör sig således här om en förskjut- ning av elektronkällan 21, 22 i tvärriktningen, vilket gör det lättare att frigöra utrymmet framför fokus, så att en bländare 30 kan anbringas, vilken har en rektangulär slits 31, som likaledes är orienterad i tvär- riktningen och så nära det röntgenutstrålande fokus som möjligt. Hos den första utföringsformen är det skruvlinjeformiga filamentet 22 riktat parallellt med anodens 10 rotationsaxel, så att det långsmala rektangulära fokus_(kvasilinjärt fokus) på fokalbanan 12 i huvudsak 10 15 20 25 30 35 40 7800868-7 sammanfaller med en generatris hos den cylindriska ytan.

Riktningen av rörhalsens 9 axel är i fig. l visad i huvudsak vinkelrät mot generatrisen hos anodens 10 yta, medan ingen extra elektrod eller magnetspole för avböjning eller fokusering av elektron- strâlen har visats där. Även om denna orientering av rörhalsen 9 i rät vinkel medger en anbringning av bländaren 30 så nära anoden som möjligt, så är detta icke nödvändigtvis det mest fördelaktiga med hänsyn till det linjära fokus' finhet, eftersom det elektriska fältet, som verkar på elektro- nerna under deras rörelse mellan katoden 20 och anoden 10, icke elimi- nerar verkan av gaussisk dispersion av elektronernas utträdesenergier hos filamentet, vilken dispersion medför en breddning av fokus.

Man lägger här märke till att det är möjligt att hos utförings- formen ovan ha en sådan riktning på rörhalsen 9 att den bildar en spetsig eller trubbig vinkel mot röntgenstrálningens axel, som bildar en normal till fokalytan, och att i det andra fallet eventuellt utnytt- ja klassiska organ för avböjning och koncentration av elektronstrålen, vilka organ är kända från elektronoptik och vilka medger styrning av elektronstrålens bana på ett sådant sätt att den träffar i huvudsak vinkelrätt mot fokalbanan 12.

Orienteringen av rörhalsens 9 axel visas i fig. 2 i överensstäm- melse med röntgenrörets utföringsform enligt fig. 1, men den bildar en spetsig vinkel med röntgenstrålkärvens axel, som bildar en normal mot fokalytan, så att antiextrafokalanordningens öppning, via vilken elek- tronstrålen bombarderar anoden, kan ha en mindre bredd för att så mycket som möjligt begränsa extrafokalstrålningen.

I fig. 3 har visats en andra utföringsform av ett röntgenrör enligt föreliggande uppfinning i axial genomskärning, där förskjut- ningen av katoden 20 är utförd parallellt med anodens 10 rotationsaxel.

Detta är här visat genom rörhalsens 9 lutande placering i förhållande till det plan som definieras av den solfjäderformiga röntgenstrålkärven.

Pörskjutningen av katoden uppnås här medelst svängning av elek- tronstrålen en förutbestämd vinkel mot anodens 10 rotationsaxel i ett plan bestämt av denna axel och normalen till fokus hos den cylindriska ytan 12. För erhållande av ett kvasi-fokus, som sammanfaller med en generatris hos anodytan 12 är filamentet 22 och den skálformiga kon- centrationshåligheten 21, som hyser filamentet 22, anbragta i förskjut- ningsplanet och riktade till exempel i huvudsak vinkelrätta mot en rät linje, som förbinder filamentets 22 mittpunkt med fokusmitten.

Enligt fig. 3 uppbäres den roterande anoden medelst en rotor 18, 10 15 20' 25 7306853-7' vars rotationsaxel är märkt xx' och vilken själv uppbäres medelst en metallisk skiva 26, vars vakuumtäta förbindelse med rotorn är säker- ställd medelst en tunn roterbar metallisk rörhals 19. Rotorn 18 är anbragt i ett roterande fält alstrat medelst en stator 25 på samma potential som anoden. j .

Antíextrafokalanordningen l5, försedd med sina två skikt A och B, är förenad med den metalliska skivan 26, som uppbär anoden, och hålls på samma potential som anoden.

Antiextrafokalanordningen ovan kan förutom sin uppgift att minska extrafokalstrålningen tjäna till att uppfånga värmestràlning från ano- den. I detta fall.är den yta hos anordningen som vetter mot anoden så stor som möjligt. Detta innebär att den täcker hela den cylindriska ytan av anoden och även dess tvâ cirkelformiga ytor. Anordningen har således formen av en ihålig cylinder, som innehåller anoden, vars cylindriska yta och cirkelformiga ytor är parallella med den cylind- riska ytan respektive de cirkelformiga ytorna hos anoden. p Bortförande av värme sker härvid medelst ett kylmedel, som cirku- lerar i anordningen. Kylmedlet kan exempelvis utgöras av vatten eller olja beroende på sättet att mata anoden (jordad eller på hög positiv potential). l _ Röntgenrör enligt föreliggande uppfinning finner sin användning isynnerhet i apparater för transversalaxial tomografi, vilka innefattar en ramp bestående av ett flertal strâlningsdetektorer, vilka samtliga belyses samtidigt medelst en solfjäderformig strâle med stor öppning.

Drivningen av anodens 10 rotation kan åstadkommas medelst varje härför lämpligt känt organ förutom de ovan beskrivna drivorganen.

Claims (6)

7800868-7 Patentkrav

1. Röntgenrör för röntgendiagnostisk apparatur, som med- ger erhållande av axiala transversaltomografier med tillhjälp av en röntgenkälla, som utsänder en strålkärve med plan sol- fjäderform och förutbestämd tjocklek och stor öppningsvinkel<fi genom en kropp som skall röntgenundersökas mot ett flertal röntgenstrålningsdetektorer, som är anbragta bredvid varandra i den solfjäderformiga strålens öppningsvinkel, vilket röntgen- rör inuti ett vakuumtätt hölje (1) har en roteranod (10) med cylindrisk yta och en katod, som emitterar en elektronstråle med långsmal rektangelform och som är anbragt på ett sådant sätt i förhållande till anoden att elektronstrålen fokuseras mot och alstrar en i huvudsak utefter en generatris hos anodens cylind- riska yta belägen rektangulär brännfläck, vars längd bestämmer tjookleken av den solfjäderformíga röntgenstrålkärven, varvid den alstrade röntgenstrålkärven med stor öppningsvinkel har ett biesktrisplan, som står vinkelrätt mot anodens cylindriska yta och går genom längdaxeln.till den rektangulära brännfläcken, k ä n n e t e c k n a t av att en antiextrafokalstrålningsan- ordning med form som en sektor av en krans är placerad mycket nära och parallell med anodens cylindriska yta, har en öppning vid mitten av sin mot anodens brännfläck vettande yta och är sammansatt av ett parti, som är beläget längst bort från anod- ytan och som består av ett lätt material, som är i stånd att absorbera sådana elektroner som ger risk för framkallande av röntgenstrålning från andra punkter hos anoden än brännfläcken, och ett andra parti bestående av ett material med högre atom- vikt för absorption av röntgenstrålning utsänd från andra punk- ter än anodens brännfläck.

2. Röntgenrör enligt patentkravet 1, vars roteranod upp- bäres medelst en metallisk skiva, som är fast förenad med det vakuumtäta rörhöljet, k ä n n e t e o k n a t av att anti- extrafokalstrålningsanordningen är förenad med den metalliska skivan, som uppbär anoden, och anordnad att hållas på samma po- tential som anoden.

3. Röntgenrör enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a t av att den såsom en sektor av en krans utformade anordningen har sin yta förlängd på ett sådant sätt att den är 7800868-7 " 10 parallell med anodens cirkelformiga ytor och anodens cylindría- "ka yta och så att den helt och hållet omger anoden på ett sådant sätt att man kan låta kylvätska cirkulera inuti anordningen för bortförande av från anoden mottagen värme.

4. Röntgenrör enligt ett av patentkraven 1 - 3, k ä n - n e t'e c k'n a t _av att en bländare placerad i banan för rönt- genstrålkärven har sin rektangulära slits riktad för urval av strålningar för erhållande av en solfjäderformig röntgenstrål- kärve med förutbestämd öppningsvinkel ef, med approximativt kon- stant tjocklek lika med slitsens bredd och riktad vinkelrätt mot längdakeln för brännfläcken.

5. ¿t Röntgenrör enligt ett av patentkraven 1 - 4, k ä n ~ n e t e c k n a t av att katoden är förskjuten i förhållande till den solfjäderformiga strålningskärvens bisektrisplan vin- kelrätt mot anodens brännfläck på ett sådant sätt att de kato- diska elektronerna kan nå brännfläcken och att katoden ligger utanför det utrymme som definieras av den solfjäderformiga strålningskärven med öppningsvinkel QC.

6. Röntgenrör enligt ett av patentkraven 1 - 5, k ä n - ~ n e t e c k n a t av att katoden är anbragt inuti en rörhals, som är riktad snett i förhållande till tangen1planet til] ano- dens brännfläck och är förenad med rörets vakuumtäta hölje. ANFURDÅ PUBLIKATIONER: US 1 621 926 s P00 t nuAL|Tv r