WO2014124938A1 - Röntgenvorrichtung mit personentransportables strahlungsmodul - Google Patents

Röntgenvorrichtung mit personentransportables strahlungsmodul Download PDF

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WO2014124938A1
WO2014124938A1 PCT/EP2014/052649 EP2014052649W WO2014124938A1 WO 2014124938 A1 WO2014124938 A1 WO 2014124938A1 EP 2014052649 W EP2014052649 W EP 2014052649W WO 2014124938 A1 WO2014124938 A1 WO 2014124938A1
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Norbert Daneke
Christian Stenzel
Thomas Gruhl
Denis Mitschke
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Airbus DS GmbH
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    • H—ELECTRICITY
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    • H05G1/06—X-ray tube and at least part of the power supply apparatus being mounted within the same housing
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    • G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/30—Accessories, mechanical or electrical features
    • G01N2223/301—Accessories, mechanical or electrical features portable apparatus
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    • H01J35/08—Anodes; Anti cathodes
    • H01J35/112—Non-rotating anodes
    • H01J35/116—Transmissive anodes

Definitions

  • the invention relates to a Rontgenvorsch according to the preamble of
  • High voltage power supply unit which provides a high voltage for operation of an X-ray tube, installed stationary due to its high weight and size, and connected to the X-ray tube via high diameter power cables.
  • the X-ray tube is also arranged stationary and at most pivotable so that examination objects must be transported to the Rontgenvorraum.
  • large examination objects or examination objects which have an integral
  • High voltage supply unit includes and thus can be transported to examination objects.
  • the object of the invention is, in particular, to provide an X-ray device with improved transportability properties.
  • the object is achieved by the features of claim 1 - -
  • the invention is based on an X-ray device with at least one
  • High-voltage supply unit at least one X-ray radiation unit for generating an X-ray beam, at least one focusing unit for focusing the X-ray beam, and with at least one
  • the x-ray device has a person-transportable radiation module, which comprises the at least one
  • High voltage supply unit together with the at least one
  • X-ray unit comprises.
  • X-ray device should in particular be understood to mean a device which at least generates X-ray radiation and preferably the device
  • X-ray radiation in a predetermined beam shape for use, for example, for an examination of an examination object provides.
  • the x-ray device leads to a generation of
  • X-radiation on at least one X-ray tube X-radiation on at least one X-ray tube.
  • X-ray radiation is meant, in particular, photon radiation having a wavelength of between about ten nanometers and a picometer.
  • X-ray tube is to be understood as meaning, in particular, a unit in which a
  • X-ray anode can be accelerated, and when hitting an
  • a "high-voltage supply unit” is to be understood in particular as a unit which, by transforming an input voltage of at most 100 V, advantageously at most 60 V and preferably at most 40 V, a high voltage, in particular a high voltage to an acceleration of electrons of at least 80 kV, advantageously at least 90 kV, preferably at least 100 kV
  • High voltage power supply units have at least a weight of 60 kg and a volume of at least 0.4 m 3 and thus can only be operated stationary.
  • the prior art high voltage power supplies are too large and too heavy to co-pack with an X-ray unit
  • a unit with permanent and / or electromagnets which is intended to focus a beam of accelerated electrons to a predetermined range to a focused beam of
  • the focusing unit is designed to focus the electrodes in a so-called microfocus with a focal spot of at most 10 ⁇ m, advantageously at most 8 ⁇ m, and preferably at most 4 ⁇ m.
  • X-ray detection unit is intended in particular a unit for detecting X-ray radiation, which in particular detects a striking one
  • scintillator screens for example scintillator screens, gas ionization detectors or
  • a “module” is to be understood as meaning, in particular, a closed unit comprising a plurality of subunits which belong to one subsystem , ,
  • the module has a
  • Module housing that surrounds the subunits in their entirety.
  • a "person-transportable module” is to be understood in particular as a module that is transported by a maximum of three persons, preferably a maximum of two persons and preferably by a person with hands over a distance of at least twenty meters, advantageously at least fifty meters and preferably at least one hundred meters In particular, this indicates
  • persontransportable module has a capacity of a maximum of 0.15 m 3 and a maximum weight of 90 kg. In particular, it is possible to achieve a flexibly usable X-ray device with which examinations can be carried out even in cramped conditions.
  • Radiation module has a volume of up to 0.032 m 3 , preferably of at most 0.025 m 3 and preferably of at most 0.016 m 3 .
  • a person-transportable module can be achieved by a single person.
  • the radiation module has a maximum weight of 50 kg, advantageously not more than 40 kg and preferably not more than 30 kg.
  • a radiation-transmissable by a single person person radiation module can be achieved
  • the radiation module the at least one
  • Focusing unit includes.
  • a radiation module which makes available a focused X-ray beam and thus an X-ray pretreated completely for use. It is further proposed that the X-ray device a
  • the turnedtransportables detection module comprises, which is the at least one
  • the detection module is provided for connection to the radiation module.
  • an easily transportable X-ray device can be achieved.
  • Detection module has at least one connection region which is provided for connection to the radiation module and / or a sample chamber.
  • a "connection area” is to be understood in particular as an area specifically provided for a connection, which at least one
  • Contact region which is provided for a snug contact with a portion of the radiation module and preferably has attachment means for attachment of the detection module to the radiation module.
  • a particularly robust x-ray device and a largely interference-free detection of x-radiation emitted by the radiation module can be achieved.
  • the X-ray device comprises at least one sample chamber to a recording of an examination subject.
  • a "sample chamber” is to be understood as meaning, in particular, a unit with a free space into which an examination subject can be introduced as a sample an entry point of the X-ray radiation into the
  • Sample chamber and thus an achieved magnification of a picture by X-radiation can be varied.
  • an x-ray device can be achieved which allows an advantageously trouble-free examination of a sample and a variable magnification.
  • the x-ray device at least one
  • Sealing unit which is provided, a connection between the radiation module and / or the detection module and / or the
  • the radiation module and / or the detection module which is largely shielded from disturbance influences, and / or - -
  • Vacuum conditions are possible.
  • the X-ray device transports to an object examination of at least one first examination object in a first examination area and to an object examination of at least one second examination object in a second
  • An "examination area” should be understood to mean, in particular, a region, preferably a space, in which the at least one object is arranged and which in particular is different from an area specially designed as an X-ray area with a permanently installed X-ray tube and a permanently installed high-voltage supply in the examination objects
  • an x-ray examination method with a high degree of flexibility in use of the x-ray device and, in particular, with low requirements for premises, can be used to carry out an examination
  • Radiation module of the X-ray device for an examination of a
  • Examination object and the detection module are arranged at or immediately before another portion of the examination subject.
  • Sample chamber and / or the radiation module to be separated in order to irradiate at least one examination object in a space between the radiation module and the detection module. It can be a particular
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a device according to the invention
  • X-ray device with a radiation module and a
  • Fig. 2 is a schematic representation of an alternative
  • X-ray device with a radiation module, a detection module and with a
  • Fig. 3 is a schematic representation of the alternative
  • Fig. 1 shows an X-ray device 10a according to the invention with a
  • High voltage supply unit 22a an X-ray unit 20a for generating an X-ray beam 48a, a focusing unit 24a for focusing the X-ray beam 48a, a turbomolecular pump 28a, a , ,
  • High voltage supply unit 22a transforms an input voltage of 40 V, via not shown power supply lines of
  • X-ray device 10a is supplied, with a maximum current of 6 A in a high voltage of 100 kV.
  • the X-ray unit 20a electrons are released from a cathode formed as a heatable wire and accelerated from the high voltage of the high voltage power supply unit 22a in an electron beam 54a to an X-ray anode 50a in an operation by a glow electric effect.
  • accelerated the high voltage of the high voltage power supply unit 22a in an electron beam 54a to an X-ray anode 50a in an operation by a glow electric effect.
  • Electron of the electron beam 54a is on the X-ray anode 50a
  • the X-ray 48a enters through
  • Focusing unit 24a has electromagnets, which over the
  • Power supply unit 26a are supplied with current for generating a magnetic field by means of which the electron beam 54a is focused on a focal spot with a diameter of 4 ⁇ in the X-ray anode 50a.
  • the turbomolecular pump 28a creates a high vacuum in a region of the
  • Radiation module 12a in which the electron beam 54a extends to a
  • An external backing pump is used in addition to the turbomolecular pump 28a.
  • the X-ray device 10a comprises a person-portable radiation module 12a, which the high-voltage power supply unit 22a together with the
  • the radiation module 12a has a volume of 0.1575 m 3 and a weight of 35 kg.
  • X-ray device 10a further comprises a person transportable , ,
  • Detection module 14a which has the X-ray detection unit 16a.
  • X-ray detection unit 16a includes a scintillator screen, a
  • Photodetection unit for detecting scintillator light and an evaluation unit for an electronic evaluation The detection module 14a has
  • Module housing 46 a that the X-ray detection unit 16 a and a
  • Sample chamber 18 a to a recording of an examination object 40 a, which is integrated in the detection module 14 a on. Furthermore, in the
  • Detection module 14a a USB interface for forwarding the data of the X-ray detection unit 16a integrated.
  • Detection module 14a a USB interface for forwarding the data of the X-ray detection unit 16a integrated.
  • the sample chamber 18 a is a USB interface for forwarding the data of the X-ray detection unit 16a integrated.
  • An object to be examined 40a attached by means of locking means, wherein a distance of the examination object 40a to the aluminum window 52a and thus a starting point of the X-ray beam 48a can be varied, whereby an achievable resolution can be varied.
  • inspection objects 40a having a maximum diameter of 175 mm and a maximum length of 95 mm can be mounted.
  • the module housings 44a, 46a of the radiation module 12a and of the detection module 14a protect an environment of the x-ray device 10a from an exit of x-ray radiation.
  • the detection module 14a has a connection region 32a, which is provided for connecting the detection module 14a to the radiation module 12a, and to which the detection module 14a is connected with a corresponding one
  • Connecting portion 34a of the radiation module 12a is connected.
  • connection of the detection module 14a with the radiation module 12a is effected by means not shown fastening means of the connecting portions 32a, 34a.
  • the sample chamber 18a has a connection region 36a for connection to the detection module 14a and a connection region 38a to a
  • connection region 38a is connected to the corresponding connection region 34a of the radiation module 12a.
  • the X-ray device 10a comprises a sealing unit 30a, which is designed as an O-ring seal and a connection between the radiation module 12a and the detection module 14a and the sample chamber 18a - -
  • a total length of the X-ray device 10a is 687 mm and a total weight 43 kg.
  • the X-ray device 10a becomes an object examination of at least one first examination subject 40a in a first examination area
  • Transport of the X-ray device 10a is achieved by a design of the
  • Radiation module 12a and the detection module 14a as personentransportable modules allows.
  • the radiation module 12a and the detection module 14a can be separated from each other for easier transportation. Furthermore, by means of a separation of the radiation module 12a and the detection module 14a, objects which are too large to be received in the sample chamber 18a can be examined by arranging the radiation module 12a and the detection module 14a on different sides of the object and subsequent operation of the x-ray device 10a. In Fig. 2 and Fig. 3, a further embodiment of the invention is shown.
  • An alternative X-ray device 10b is substantially analogous to that shown in the previous embodiment and comprises a
  • High voltage supply unit 22b together with a
  • X-ray unit 20b a focusing unit 24b, a
  • Turbomolecular pump 28b and a power supply unit 26b and is mounted within a module housing 44b (Fig. 2).
  • Person-portable radiation module 12b has a volume of 0.1575 m 3 and a weight of 35 kg.
  • the X-ray device 10b further comprises a person-portable detection module 14b, which has an X-ray detection unit 16b and a module housing 46b, and a sample chamber 18b for receiving an examination subject 40a.
  • the sample chamber 18b has a connection portion 36b for connection to a corresponding connection portion 32b on the module case 46b of the detection module 14b, and a connection portion 38b for connection to one
  • connection region 34b on the module housing 44b of the radiation module 12b is between the
  • X-ray device 10a is 687 mm and a total weight is 43 kg.
  • Maximum diameter of 175 mm and a maximum length of 95 mm are mounted by means of locking, which are introduced through a closable opening on the sample chamber 18b.
  • the X-ray apparatus 10b becomes an object examination of at least one first examination subject 40b in a first examination area
  • the sample chamber 18b may be of the
  • Radiation module 12b and the detection module 14b are removed (Fig. 3).
  • the radiation module 12b of the x-ray device 10b is arranged to examine an examination object 42b at or immediately before a partial area of the examination object 42b and the detection module 14b at or immediately before a further partial area of the examination object 42b.
  • Radiation module 12b is arranged opposite, detected.

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Röntgenvorrichtung (10a-b) mit zumindest einer Hochspannungsversorgungseinheit (22a-b), zumindest einer Röntgenstrahlungseinheit (20a-b) zur Erzeugung eines Röntgenstrahls (48a-b), zumindest einer Fokussierungseinheit (24a-b) zu einer Fokussierung des Röntgenstrahls (48a-b), und mit zumindest einer Rontgendetektionseinheit (16a-b) Es wird vorgeschlagen, dass die Röntgenvorrichtung (10a-b) ein personentransportables Strahlungsmodul (12a-b) aufweist, das die zumindest eine Hochspannungsversorgungseinheit (22a-b) zusammen mit der zumindest einen Röntgenstrahlungseinheit (20a-b) umfasst.

Description

RONTGENVORRICHTUNG MIT PERSONENTRANSPORTABLES STRAHLUNGSMODUL
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Rontgenvorrichtung nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 .
Bei Röntgenvorrichtungen nach dem gegenwärtigen Stand der Technik, die zu einer Erzeugung eines Röntgenstrahls für eine Durchleuchtung eines Objekts im Zuge einer Untersuchung vorgesehen sind, ist die
Hochspannungsversorgungseinheit, die eine Hochspannung für einen Betrieb einer Röntgenröhre bereitstellt, aufgrund ihres hohen Gewichts und ihrer Größe stationär eingebaut und mit der Röntgenröhre über Stromkabel mit einem hohen Durchmesser verbunden. Meist ist die Röntgenröhre ebenfalls stationär angeordnet und allenfalls schwenkbar ausgebildet, sodass Untersuchungsobjekte zu der Rontgenvorrichtung transportiert werden müssen. Insbesondere bei großen Untersuchungsobjekten oder Untersuchungsobjekten, die einen integralen
Bestandteil eines Objekts bilden und nur schwer oder gar nicht demontiert werden können, ist somit eine Untersuchung mittels Röntgenstrahlung nur schwer möglich. Es besteht somit ein Bedarf an einer kompakten, personentransportablen Rontgenvorrichtung, die insbesondere eine transportable
Hochspannungsversorgungseinheit umfasst und somit zu Untersuchungsobjekten transportiert werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine Rontgenvorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Transportabilität bereitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 - -
gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einer Röntgenvorrichtung mit zumindest einer
Hochspannungsversorgungseinheit, zumindest einer Röntgenstrahlungseinheit zur Erzeugung eines Röntgenstrahls, zumindest einer Fokussierungseinheit zu einer Fokussierung des Röntgenstrahls, und mit zumindest einer
Röntgendetektionseinheit.
Es wird vorgeschlagen, dass die Röntgenvorrichtung ein personentransportables Strahlungsmodul aufweist, das die zumindest eine
Hochspannungsversorgungseinheit zusammen mit der zumindest einen
Röntgenstrahlungseinheit umfasst.
Unter einer„Röntgenvorrichtung" soll insbesondere eine Vorrichtung verstanden werden, die Röntgenstrahlung zumindest erzeugt und vorzugsweise die
Röntgenstrahlung in einer vorher festgelegt Strahlenform für eine Nutzung, beispielsweise für eine Untersuchung eines Untersuchungsobjekts, zur Verfügung stellt. Insbesondere weist die Röntgenvorrichtung zu einer Erzeugung von
Röntgenstrahlung zumindest eine Röntgenröhre auf. Unter„Röntgenstrahlung" soll insbesondere eine Photonenstrahlung mit einer Wellenlänge zwischen etwa zehn Nanometern und einem Pikometer verstanden werden. Unter einer„Röntgenröhre" soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, in der durch eine
Hochspannung Elektronen, die aus einer Kathode austreten, auf eine
Röntgenanode beschleunigt werden, und bei einem Auftreffen auf ein
Anodenmaterial der Röntgenanode zum Einen durch elektromagnetische
Wechselwirkung mit Atomen in dem Anodenmaterial abgebremst werden und Röntgenstrahlung in Form von Bremsstrahlung erzeugt, zum Anderen innere Hüllenelektronen aus Atomhüllen der Atome des Anodenmaterials
herausschlagen, wobei ein dabei entstehendes Loch in der Atomhülle unter . .
Aussendung eines Photons an Röntgenstrahlung, die als charakteristische Röntgenstrahlung bezeichnet wird, von äußeren Hüllenelektronen aufgefüllt wird, und zum Anderen durch eine als Lilienfeldstrahlung bezeichnete
Übergangsstrahlung bei einem Grenzflächenübergang der beschleunigten
Elektronen zwischen Materialien mit unterschiedlicher Permittivität
Röntgenstrahlung erzeugt wird. Unter einer„Hochspannungsversorgungseinheit" soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, die durch Hochtransformation einer Eingangsspannung von maximal 100 V, vorteilhaft maximal 60 V und bevorzugt maximal 40 V eine Hochspannung, insbesondere eine Hochspannung zu einer Beschleunigung von Elektronen, von zumindest 80 kV, vorteilhaft von zumindest 90 kV und bevorzugt von zumindest 100 kV erzeugt. Moderne
Hochspannungsversorgungseinheiten nach dem Stand der Technik weisen zumindest ein Gewicht von 60 kg und einen Rauminhalt von zumindest 0,4 m3 auf und können somit lediglich stationär betrieben werden. Insbesondere sind die Hochspannungsversorgungseinheiten nach dem Stand der Technik zu groß und zu schwer, um zusammen mit einer Röntgenstrahlungseinheit in einem
personentransportablen Modul zusammengefasst zu werden. Unter einer „Fokussierungseinheit zu einer Fokussierung des Röntgenstrahls" soll
insbesondere eine Einheit mit Permanent- und/oder Elektromagneten verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, einen Strahl beschleunigter Elektronen auf einen vorbestimmten Bereich zu fokussieren, um einen fokussierten Strahl von
Röntgenstrahlung an der Röntgenanode zu erzeugen. Vorzugsweise ist die Fokussierungseinheit dazu ausgebildet, die Elektroden in einen sogenannten Mikrofokus mit einem Brennfleck von maximal 10 μιη, vorteilhaft maximal 8 μιτι und bevorzugt maximal 4 μιη zu fokussieren. Unter einer
„Röntgendetektionseinheit" soll insbesondere eine Einheit zu einer Detektion von Röntgenstrahlung, die insbesondere eine Detektion einer auftreffenden
Strahlenmenge an Röntgenstrahlung und eine Ortsauflösung erlaubt,
beispielsweise Szintillatorschirme, Gasionisationsdetektoren oder
Halbleiterdetektoren. Unter einem„Modul" soll insbesondere eine abgeschlossene Einheit aus mehreren Teileinheiten verstanden werden, die zu einem . .
Zusammenwirken mit anderen Einheiten und vorzugweise zu einer Verbindung mit anderen Einheiten vorgesehen ist. Vorzugsweise weist das Modul ein
Modulgehäuse auf, das die Teileinheiten im Gesamten umgibt. Unter einem „personentransportablen Modul" soll insbesondere ein Modul verstanden werden, dass von maximal drei Personen, vorteilhaft von maximal zwei Personen und bevorzugt von einer Person mit Händen über eine Strecke von zumindest zwanzig Metern, vorteilhaft zumindest fünfzig Metern und vorzugsweise zumindest einhundert Metern transportiert werden kann. Insbesondere weist das
personentransportable Modul einen Rauminhalt von maximal 0,15 m3 und ein Gewicht von maximal 90 kg auf. Es kann insbesondere eine flexibel einsetzbare Röntgenvorrichtung erreicht werden, mit der auch unter beengten Verhältnissen Untersuchungen vorgenommen werden können.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das
Strahlungsmodul einen Rauminhalt von maximal 0,032 m3, vorteilhaft von maximal 0,025 m3 und bevorzugt von maximal 0,016 m3 aufweist. Es kann insbesondere ein von einer einzelnen Person personentransportables Modul erreicht werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Strahlungsmodul ein Gewicht von maximal 50 kg, vorteilhaft maximal 40 kg und bevorzugt maximal 30 kg aufweist. Es kann insbesondere ein von einer einzelnen Person personentransportables Strahlungsmodul erreicht werden
Ferner wird vorgeschlagen, dass das Strahlungsmodul die zumindest eine
Fokussierungseinheit umfasst. Es kann insbesondere ein Strahlungsmodul zur Verfügung gestellt werden, das einen fokussierten Röntgenstrahl und somit einen komplett zu einer Verwendung vorbehandelten Röntgenstrahl zur Verfügung stellt. Es wird weiterhin vorgeschlagen, dass die Röntgenvorrichtung ein
personentransportables Detektionsmodul umfasst, das die zumindest eine
Röntgendetektionseinheit aufweist. Vorzugsweise ist das Detektionsmodul zu einer Verbindung mit dem Strahlungsmodul vorgesehen. Es kann insbesondere eine einfach transportable Röntgenvorrichtung erreicht werden. . .
In einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das
Detektionsmodul zumindest einen Verbindungsbereich aufweist, der zu einer Verbindung mit dem Strahlungsmodul und/oder einer Probenkammer vorgesehen ist. Unter einem„Verbindungsbereich" soll insbesondere ein speziell zu einer Verbindung vorgesehener Bereich verstanden werden, der zumindest einen
Kontaktbereich aufweist, der zu einem passgenauen Kontakt zu einem Teilbereich des Strahlungsmoduls vorgesehen ist und der vorzugsweise Befestigungsmittel zu einer Befestigung des Detektionsmoduls an dem Strahlungsmodul aufweist. Es kann insbesondere eine besonders robust ausgeführte Röntgenvorrichtung und eine weitgehend störungsfreie Detektion von durch das Strahlungsmodul ausgesandter Röntgenstrahlung erreicht werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Röntgenvorrichtung zumindest eine Probenkammer zu einer Aufnahme eines Untersuchungsobjekts umfasst. Unter einer„Probenkammer" soll insbesondere eine Einheit mit einem freien Raum, in die ein Untersuchungsobjekt als eine Probe eingebracht werden kann, verstanden werden. Insbesondere weist die Probenkammer Arretierungselemente zu einer Befestigung der Probe auf. Vorteilhaft kann mittels der Arretierungselemente ein Abstand der Probe von einem Eintrittspunkt der Röntgenstrahlung in die
Probenkammer und somit eine erzielte Vergrößerung einer Abbildung durch Röntgenstrahlung variiert werden. Es kann insbesondere eine Röntgenvorrichtung erreicht werden, die eine vorteilhaft störungsfreie Untersuchung einer Probe und eine variable Vergrößerung ermöglicht.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Röntgenvorrichtung zumindest eine
Dichtungseinheit aufweist, die dazu vorgesehen ist, eine Verbindung zwischen dem Strahlungsmodul und/oder dem Detektionsmodul und/oder der
Probenkammer abzudichten. Insbesondere kann die Dichtungseinheit
beispielsweise als eine Einheit mit zumindest einem O-Ring ausgebildet sein. Es kann insbesondere eine weitgehend von Störungseinflüssen abgeschirmte Verbindung von dem Strahlungsmodul und/oder dem Detektionsmodul und/oder - -
der Probenkammer erreicht und Röntgenuntersuchungen unter
Vakuumbedingungen ermöglicht werden.
Es wird ein Röntgenuntersuchungsverfahren mit einer erfindungsgemäßen
Röntgenvorrichtung vorgeschlagen, bei dem die Röntgenvorrichtung zu einer Objektuntersuchung von zumindest einem ersten Untersuchungsobjekt in einen ersten Untersuchungsbereich transportiert und zu einer Objektuntersuchung von zumindest einem zweiten Untersuchungsobjekt in einen zweiten
Untersuchungsbereich transportiert wird. Unter einem„Untersuchungsbereich" soll insbesondere ein Bereich, vorzugsweise ein Raum verstanden werden, in dem das zumindest eine Objekt angeordnet ist und der insbesondere verschieden ist von einem speziell als Röntgenbereich ausgebildeten Bereich mit einer fest installierten Röntgenröhre und einer fest installierten Hochspannungsversorgung, in den Untersuchungsobjekte zu einer Objektuntersuchung transportiert werden. Es kann insbesondere ein Röntgenuntersuchungsverfahren mit einer hohen Flexibilität in einem Einsatz der Röntgenvorrichtung und besonders mit geringen Anforderungen an Räumlichkeiten zu einer Durchführung einer
Objektuntersuchung erreicht werden.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das
Strahlungsmodul der Röntgenvorrichtung zu einer Untersuchung eines
Untersuchungsobjekts an oder unmittelbar vor einem Teilbereich des
Untersuchungsobjekts und das Detektionsmodul an oder unmittelbar vor einem weiteren Teilbereich des Untersuchungsobjekts angeordnet werden. Insbesondere kann in zumindest einem Betriebszustand das Detektionsmodul von der
Probenkammer und/oder dem Strahlungsmodul abgetrennt werden, um zumindest ein Untersuchungsobjekt in einem Zwischenraum zwischen dem Strahlungsmodul und dem Detektionsmodul zu durchstrahlen. Es kann insbesondere eine
Untersuchung mittels Röntgenstrahlung von Objekten, die für eine Einbringung in die zumindest einen Probenkammer zu groß sind, und/oder von Teilkomponenten eines Bauteils, dass für die Einbringung zu groß ist, ohne eine Notwendigkeit einer Zerlegung der größeren Einheit erreicht werden. Insbesondere Teilkomponenten - -
von Bauteilen, welche bei einem Ausbau aus dem Bauteil beschädigt werden könnten, können somit besonders einfach untersucht werden.
Zeichnungen
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die
Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Röntgenvorrichtung mit einem Strahlungsmodul und einem
Detektionsmodul mit integrierter Probenkammer, Fig. 2 eine schematische Darstellung einer alternativen
erfindungsgemäßen Röntgenvorrichtung mit einem Strahlungsmodul, einem Detektionsmodul und mit einer
Probenkammer, in der zu einer Objektuntersuchung eine Probe montiert ist, und
Fig. 3 eine schematische Darstellung der alternativen
erfindungsgemäßen Röntgenvorrichtung mit dem Strahlungsmodul und dem Detektionsmodul, die voneinander getrennt an
unterschiedlichen Teilbereichen eines Untersuchungsobjekts angeordnet sind.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Röntgenvorrichtung 10a mit einer
Hochspannungsversorgungseinheit 22a, einer Röntgenstrahlungseinheit 20a zur Erzeugung eines Röntgenstrahls 48a, einer Fokussierungseinheit 24a zu einer Fokussierung des Röntgenstrahls 48a, einer Turbomolekularpumpe 28a, einer . .
Stromversorgungseinheit 26a für die Fokussierungseinheit 24a und mit einer Röntgendetektionseinheit 16a und einer Probenkammer 18a. Die
Hochspannungsversorgungseinheit 22a transformiert eine Eingangsspannung von 40 V, die über nicht dargestellte Stromversorgungsleitungen der
Röntgenvorrichtung 10a zugeführt wird, bei einer maximalen Stromstärke von 6 A in eine Hochspannung von 100 kV. In der Röntgenstrahlungseinheit 20a werden in einem Betrieb mittels eines glühelektrischen Effekts Elektronen aus einer als ein heizbarer Draht ausgebildeten Kathode freigesetzt und von der Hochspannung der Hochspannungsversorgungseinheit 22a in einem Elektronenstrahl 54a auf eine Röntgenanode 50a zu beschleunigt. Bei einem Auftreffen beschleunigter
Elektronen des Elektronenstrahls 54a auf die Röntgenanode 50a wird
Röntgenstrahlung durch Bremsstrahlung, charakteristische Röntgenstrahlung und Lilienfeldstrahlung erzeugt. Die Röntgenstrahlung 48a tritt durch ein
Aluminiumfenster 52a aus. Die als Elektronenoptik ausgebildete
Fokussierungseinheit 24a weist Elektromagnete auf, die über die
Stromversorgungseinheit 26a mit Strom zur Erzeugung eines Magnetfelds versorgt werden, mittels dem der Elektronenstrahl 54a auf einen Brennfleck mit einem Durchmesser von 4 μιη in der Röntgenanode 50a fokussiert wird. Die Turbomolekularpumpe 28a erzeugt ein Hochvakuum in einem Bereich des
Strahlungsmoduls 12a, in dem der Elektronenstrahl 54a verläuft, um eine
Aufweitung des Elektronenstrahls 54a zu vermeiden. Eine nicht dargestellte, externe Vorvakuumpumpe wird zusätzlich zu der Turbomolekularpumpe 28a verwendet.
Die Röntgenvorrichtung 10a umfasst ein personentransportables Strahlungsmodul 12a, das die Hochspannungsversorgungseinheit 22a zusammen mit der
Röntgenstrahlungseinheit 20a, der Fokussierungseinheit 24a, der
Turbomolekularpumpe 28a und der Stromversorgungseinheit 26a umfasst und innerhalb eines Modulgehäuses 44a befestigt. Das Strahlungsmodul 12a weist einen Rauminhalt von 0,1575 m3 und ein Gewicht von 35 kg auf. Die
Röntgenvorrichtung 10a umfasst ferner ein personentransportables . .
Detektionsmodul 14a, das die Röntgendetektionseinheit 16a aufweist. Die
Röntgendetektionseinheit 16a umfasst einen Szintillatorschirm, eine
Photodetektionseinheit zu Detektion von Szintillatorlicht und eine Auswerteeinheit zu einer elektronischen Auswertung. Das Detektionsmodul 14a weist ein
Modulgehäuse 46a auf, dass die Röntgendetektionseinheit 16a und eine
Probenkammer 18a zu einer Aufnahme eines Untersuchungsobjekts 40a, die in das Detektionsmodul 14a integriert ist, auf. Des Weiteren ist in das
Detektionsmodul 14a eine USB-Schnittstelle zu einer Weiterleitung der Daten der Röntgendetektionseinheit 16a integriert. In der Probenkammer 18a ist ein
Untersuchungsobjekt 40a mittels Arretierungsmitteln befestigt, wobei ein Abstand des Untersuchungsobjekts 40a zu dem Aluminiumfenster 52a und somit einem Ausgangspunkt des Röntgenstrahls 48a variiert werden kann, wodurch eine erzielbare Auflösung variiert werden kann. In der Probenkammer 18a können Untersuchungsobjekte 40a mit einem Maximaldurchmesser von 175 mm und einer Maximallänge von 95 mm montiert werden. Die Modulgehäuse 44a, 46a des Strahlungsmoduls 12a und des Detektionsmoduls 14a schützen eine Umgebung der Röntgenvorrichtung 10a gegenüber einem Austritt von Röntgenstrahlung.
Das Detektionsmodul 14a weist einen Verbindungsbereich 32a auf, der zu einer Verbindung des Detektionsmoduls 14a mit dem Strahlungsmodul 12a vorgesehen ist und an dem das Detektionsmodul 14a mit einem korrespondierenden
Verbindungsbereich 34a des Strahlungsmoduls 12a verbunden ist. Die
Verbindung des Detektionsmoduls 14a mit dem Strahlungsmodul 12a wird mittels nicht dargestellter Befestigungsmittel der Verbindungsbereiche 32a, 34a bewirkt. Die Probenkammer 18a weist einen Verbindungsbereich 36a zu einer Verbindung mit dem Detektionsmodul 14a und einen Verbindungsbereich 38a zu einer
Verbindung mit dem Strahlungsmodul 12a auf. Der Verbindungsbereich 38a ist mit dem korrespondierenden Verbindungsbereich 34a des Strahlungsmoduls 12a verbunden. Die Röntgenvorrichtung 10a umfasst eine Dichtungseinheit 30a, die als eine O-Ring-Dichtung ausgeführt ist und eine Verbindung zwischen dem Strahlungsmodul 12a und dem Detektionsmodul 14a und der Probenkammer 18a - -
abdichtet. Eine Gesamtlänge der Röntgenvorrichtung 10a beträgt 687 mm und ein Gesamtgewicht 43 kg.
In einem Röntgenuntersuchungsverfahren mit der Röntgenvorrichtung 10a wird die Röntgenvorrichtung 10a zu einer Objektuntersuchung von zumindest einem ersten Untersuchungsobjekt 40a in einen ersten Untersuchungsbereich
transportiert und zu einer Objektuntersuchung von zumindest einem zweiten Untersuchungsobjekt in einen zweiten Untersuchungsbereich transportiert. Ein Transport der Röntgenvorrichtung 10a wird durch eine Ausbildung des
Strahlungsmoduls 12a und des Detektionsmoduls 14a als personentransportable Module ermöglicht. Durch das Röntgenuntersuchungsverfahren mit einem
Transport der Röntgenvorrichtung 10a wird es vermieden, einen separaten Röntgenbereich mit einer fest installierten Röntgenquelle aufbauen zu müssen. Das Strahlungsmodul 12a und das Detektionsmodul 14a können zu einem erleichterten Transport voneinander getrennt werden. Mittels einer Trennung des Strahlungsmoduls 12a und des Detektionsmoduls 14a können ferner Objekte, die für eine Aufnahme in der Probenkammer 18a zu groß sind, durch Anordnung des Strahlungsmoduls 12a und des Detektionsmoduls 14a auf unterschiedlichen Seiten des Objekts und anschließenden Betrieb der Röntgenvorrichtung 10a untersucht werden. In Fig. 2 und Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen und die Zeichnungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnung und/oder die Beschreibung des anderen Ausführungsbeispiels, insbesondere der Fig. 1 , verwiesen wird. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 nachgestellt. In dem Ausführungsbeispiel in Fig. 2 und Fig. 3 ist der Buchstabe a durch den
Buchstaben b ersetzt. - -
Eine alternative Röntgenvorrichtung 10b ist im Wesentlichen analog zu der im vorherigen Ausführungsbeispiel dargestellten und umfasst ein
personentransportables Strahlungsmodul 12b, das eine
Hochspannungsversorgungseinheit 22b zusammen mit einer
Röntgenstrahlungseinheit 20b, einer Fokussierungseinheit 24b, einer
Turbomolekularpumpe 28b und einer Stromversorgungseinheit 26b umfasst und innerhalb eines Modulgehäuses 44b befestigt ist (Fig. 2). Das
personentransportable Strahlungsmodul 12b weist einen Rauminhalt von 0,1575 m3 und ein Gewicht von 35 kg auf. Die Röntgenvorrichtung 10b umfasst ferner ein personentransportables Detektionsmodul 14b, das eine Röntgendetektionseinheit 16b und ein Modulgehäuse 46b aufweist, und eine Probenkammer 18b zu einer Aufnahme eines Untersuchungsobjekts 40a. Die Probenkammer 18b weist einen Verbindungsbereich 36b zu einer Verbindung mit einem korrespondierenden Verbindungsbereich 32b an dem Modulgehäuse 46b des Detektionsmoduls 14b und einen Verbindungsbereich 38b zu einer Verbindung mit einem
korrespondierenden Verbindungsbereich 34b an dem Modulgehäuse 44b des Strahlungsmoduls 12b auf. Die Probenkammer 18b ist zwischen dem
Detektionsmodul 14b und dem Strahlungsmodul 12b angeordnet. Eine als O-Ring- Dichtung ausgebildete Dichtungseinheit 30b dichtet eine Verbindung des
Strahlungsmoduls 12b mit der Probenkammer 18b ab. Eine Gesamtlänge der
Röntgenvorrichtung 10a beträgt 687 mm und ein Gesamtgewicht 43 kg beträgt. In der Probenkammer 18b können Untersuchungsobjekte 40b mit einem
Maximaldurchmesser von 175 mm und einer Maximallänge von 95 mm mittels Arretierungsmitteln montiert werden, die durch eine verschließbare Öffnung an der Probenkammer 18b eingeführt werden.
In einem Röntgenuntersuchungsverfahren mit der Röntgenvorrichtung 10b wird die Röntgenvorrichtung 10b zu einer Objektuntersuchung von zumindest einem ersten Untersuchungsobjekt 40b in einen ersten Untersuchungsbereich
transportiert und zu einer Objektuntersuchung von zumindest einem zweiten Untersuchungsobjekt in einen zweiten Untersuchungsbereich transportiert. - -
Um eine Untersuchung von Objekten zu ermöglichen, die für eine Aufnahme in der Probenkammer 18b zu groß sind, kann die Probenkammer 18b von dem
Strahlungsmodul 12b und dem Detektionsmodul 14b abmontiert werden (Fig. 3). In einem Röntgenuntersuchungsverfahren zu einer Untersuchung eines solchen Untersuchungsobjekts 42b wird das Strahlungsmodul 12b der Röntgenvorrichtung 10b zur Untersuchung eines Untersuchungsobjekts 42b an oder unmittelbar vor einem Teilbereich des Untersuchungsobjekts 42b und das Detektionsmodul 14b an oder unmittelbar vor einem weiteren Teilbereich des Untersuchungsobjekts 42b angeordnet. Ein durch ein Aluminiumfenster 52b austretender Röntgenstrahl 48b wird nach Durchgang durch das Untersuchungsobjekt 42b mittels der
Röntgendetektionseinheit 16b des Detektionsmoduls 14b, die dem
Strahlungsmodul 12b gegenüberliegend angeordnet ist, detektiert.
- -
Bezugszeichen
10 Röntgenvorrichtung
12 Strahlungsmodul
14 Detektionsmodul
16 Röntgendetektionseinheit
18 Probenkammer
20 Röntgenstrahlungseinheit
22 Hochspannungsversorgungseinheit
24 Fokussierungseinheit
26 Stromversorgungseinheit
28 Turbomolekularpumpe
30 Dichtungseinheit
32 Verbindungsbereich
34 Verbindungsbereich
36 Verbindungsbereich
38 Verbindungsbereich
40 Untersuchungsobjekt
42 Untersuchungsobjekt
44 Modulgehäuse
46 Modulgehäuse
48 Röntgenstrahl
50 Röntgenanode
52 Aluminiumfenster
54 Elektronenstrahl

Claims

Ansprüche
1 . Röntgenvorrichtung mit zumindest einer
Hochspannungsversorgungseinheit (22a-b), zumindest einer
Röntgenstrahlungseinheit (20a-b) zur Erzeugung eines Röntgenstrahls (48a-b), zumindest einer Fokussierungseinheit (24a-b) zu einer
Fokussierung des Röntgenstrahls (48a-b), und mit zumindest einer Röntgendetektionseinheit (16a-b), gekennzeichnet durch ein
personentransportables Strahlungsmodul (12a-b), das die zumindest eine Hochspannungsversorgungseinheit (22a-b) zusammen mit der zumindest einen Röntgenstrahlungseinheit (20a-b) umfasst.
2. Röntgenvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlungsmodul (12a-b) einen Rauminhalt von maximal 0,032 m3 aufweist.
3. Röntgenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlungsmodul (12a-b) ein Gewicht von maximal 50 kg aufweist.
4. Röntgenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlungsmodul (12a-b) die zumindest eine Fokussierungseinheit (24a-b) umfasst.
5. Röntgenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein personentransportables Detektionsmodul (14a-b), das die zumindest eine Röntgendetektionseinheit (16a-b) aufweist.
6. Röntgenvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Detektionsmodul (14a-b) zumindest einen Verbindungsbereich (32a- b) aufweist, der zu einer Verbindung mit dem Strahlungsmodul (12a-b) und/oder einer Probenkammer (18a-b) vorgesehen ist.
7. Röntgenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch zumindest eine Probenkammer (18a-b) zu einer Aufnahme eines Untersuchungsobjekts (40a-b).
8. Röntgenvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Probenkammer (18a-b) zumindest einen Verbindungsbereich (36a-b, 38a-b) aufweist, der zu einer Verbindung mit dem Strahlungsmodul (12a- b) und/oder dem Detektionsmodul (14a-b) vorgesehen ist.
9. Röntgenvorrichtung zumindest nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch zumindest eine Dichtungseinheit (30a-b), die dazu vorgesehen ist, eine Verbindung zwischen dem Strahlungsmodul (12a-b) und/oder dem Detektionsmodul (14a-b) und/oder der Probenkammer (18a-b) abzudichten. Röntgenuntersuchungsverfahren mit einer Röntgenvorrichtung (10a-b) zumindest nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Röntgenvorrichtung (10a-b) zu einer Objektuntersuchung von zumindest einem ersten Untersuchungsobjekt (40a-b, 42b) in einen ersten
Untersuchungsbereich transportiert und zu einer Objektuntersuchung von zumindest einem zweiten Untersuchungsobjekt in einen zweiten
Untersuchungsbereich transportiert wird.
Röntgenuntersuchungsverfahren nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, dass das Strahlungsmodul (12b) der
Röntgenvorrichtung (10b) zu einer Untersuchung eines
Untersuchungsobjekts (42b) an oder unmittelbar vor einem Teilbereich des Untersuchungsobjekts (42b) und das Detektionsmodul (14b) an oder unmittelbar vor einem weiteren Teilbereich des Untersuchungsobjekts (42b) angeordnet werden.
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