DE102012211285B3 - X-ray tube for generating X-ray radiations in computer tomography plant to perform scan process for investigation of patient, has emitter partially projecting into central aperture of control electrode and provided as curved emitter - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Röntgenröhre umfassend einen Emitterkopf mit einer Mittellängsachse, einen Emitter und eine Anode, wobei mit Hilfe des Emitters und der Anode im Betrieb ein Elektronenstrahl generiert wird, der auf der Anode einen Brennfleck ausbildet. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Röntgenröhre.The invention relates to an X-ray tube comprising an emitter head having a central longitudinal axis, an emitter and an anode, wherein an electron beam is generated in operation with the aid of the emitter and the anode, which forms a focal spot on the anode. Moreover, the invention relates to a method for operating such an X-ray tube.
Es ist eine ganze Reihe von Lösungen oder Lösungsvarianten, beispielsweise aus der
Bei einigen Röntgenröhren wird der Elektronenstrahlstrom durch Vorgabe der Temperatur am Emitter gesteuert. Auf diese Weise lassen sich Erhöhungen des Wertes des Elektronenstrahlstroms innerhalb von einigen Millisekunden erreichen und Absenkungen des Wertes des Elektronenstrahlstroms lassen sich innerhalb eines Zeitintervalls von etwa 100 Millisekunden erreichen. Für bestimmte Anwendungen, wie beispielsweise für die Dosismodulation der Röntgenstrahlung in einer Computertomographie-Anlage, ist dieses Regelungsprinzip zu träge, da hier Änderungen des Elektronenstrahlstroms innerhalb weniger Mikrosekunden erwünscht und von Nöten sind.In some X-ray tubes, the electron beam current is controlled by setting the temperature at the emitter. In this way, increases in the value of the electron beam current can be achieved within a few milliseconds, and reductions in the value of the electron beam current can be achieved within a time interval of about 100 milliseconds. For certain applications, such as the dose modulation of X-radiation in a computed tomography system, this control principle is too slow, since changes in the electron beam current are desired and needed within a few microseconds.
Einem weiteren Steuerungskonzept entsprechend wird die Steuerung des Elektronenstrahlstroms einer Röntgenröhre mittels eines steuerbaren Wehneltzylinders vorgenommen. Auf diese Weise lassen sich zwar sehr schnelle Änderungen des Elektronenstrahlstroms vornehmen, allerdings weisen die Emitter, die mit Wehneltzylindern kombiniert werden, relativ kleine Emissionsflächen auf, sodass sich mit Hilfe eines solchen Aufbaus nur relativ kleine Elektronenstrahlströme generieren lassen. Darüber hinaus tritt bei entsprechenden Elektronenstrahlen verstärkt Streuung auf, was es sehr schwierig macht, auf der Anode der Röntgenröhre eine gewünschte Form und Größe des Brennfleckes des Elektronenstrahls vorzugeben.According to another control concept, the control of the electron beam current of an X-ray tube is carried out by means of a controllable Wehneltzylinders. Although very rapid changes in the electron beam current can be made in this way, the emitters combined with Wehnelt cylinders have relatively small emission surfaces, so that only relatively small electron beam currents can be generated with the aid of such a structure. In addition, scattering occurs with corresponding electron beams, which makes it very difficult to specify a desired shape and size of the focal spot of the electron beam on the anode of the X-ray tube.
Darüber hinaus ist eine Steuerungsvariante bekannt, bei der ein Gitter als Sperr-Elektrode zwischen dem Emitter und der Anode angeordnet ist, sodass durch Anliegen einer entsprechenden Sperrspannung der Elektronenstrahlstrom gesteuert werden kann. Für derartige Systeme ist in der Regel ein gepulster Betrieb vorgesehen, bei dem der Elektronenstrahl quasi an- und ausgeschalten wird, wodurch einerseits im zeitlichen Mittel ein bestimmter Wert für den Elektronenstrahlstrom vorgegeben wird und wodurch andererseits die thermische Belastung des Gitters gering gehalten wird.In addition, a control variant is known in which a grid is arranged as a blocking electrode between the emitter and the anode, so that by applying a corresponding blocking voltage of the electron beam current can be controlled. For such systems, a pulsed operation is usually provided in which the electron beam is quasi switched on and off, whereby on the one hand in the time average a certain value for the electron beam current is set and on the other hand, the thermal load of the grid is kept low.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Röntgenröhre und ein verbessertes Verfahren zum Betrieb einer Röntgenröhre anzugeben.Proceeding from this, the object of the invention is to specify an improved x-ray tube and an improved method for operating an x-ray tube.
Bezogen auf die Röntgenröhre wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Röntgenröhre mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die rückbezogenen Ansprüche beinhalten teilweise vorteilhafte und teilweise für sich selbst erfinderische Weiterbildungen dieser Erfindung.Relative to the x-ray tube, the object is achieved by an x-ray tube having the features of claim 1. The dependent claims include in part advantageous and in part self-inventive developments of this invention.
Die Röntgenröhre umfasst einen Emitterkopf mit einer Mittellängsachse, einen Emitter und eine Anode, wobei mit Hilfe des Emitters und der Anode im Betrieb ein Elektronenstrahl generiert wird, der auf der Anode einen Brennfleck ausbildet. Zudem weist die Röntgenröhre eine Steuerelektrode und eine Steuerungseinheit zur Steuerung des Elektrodenstrahlstroms auf und darüber hinaus ist zwischen dem Emitter und der Anode eine Anordnung von Elektroden als elektrisches Ablenk- und Fokussiersystem positioniert. Eine derart gestaltete Röntgenröhre erlaubt eine Steuerung des Elektronenstrahlstroms derart, dass einerseits Änderungen des Elektronenstrahlstroms innerhalb weniger Mikrosekunden vorgenommen werden kann und das andererseits die Steuerung des Elektronenstrahlstroms erfolgt, ohne dass sich dabei die Form und/oder die Ausdehnung des Brennfleckes auf der Anode wesentlich ändert.The X-ray tube comprises an emitter head having a central longitudinal axis, an emitter and an anode, wherein an electron beam is generated in operation with the aid of the emitter and the anode, which forms a focal spot on the anode. In addition, the X-ray tube has a control electrode and a control unit for controlling the electron beam current and, moreover, an array of electrodes is positioned between the emitter and the anode as an electric deflection and focusing system. Such a designed X-ray tube allows control of the electron beam current such that on the one hand changes in the electron beam current can be made within a few microseconds and on the other hand, the control of the electron beam current without the shape and / or the extent of the focal spot changes significantly on the anode.
Hierzu wird der Elektronenstrahlstrom durch Variation des Potentials an der Steuerelektrode variiert. Die durch das Variieren des Potentials an der Steuerelektrode hervorgerufene unerwünschte Beeinflussung des Elektronenstrahls wird im Wesentlichen zeitgleich durch Variation der Potentiale an den Elektroden des Ablenk- und Fokussiersystems soweit kompensiert, dass die Form und/oder die Ausdehnung des Brennfleckes auf der Anode in guter Näherung erhalten bleibt. Die Steuerungseinheit ist dementsprechend derart eingerichtet, dass in zumindest einem Betriebsmodus die Röntgenröhre derart betrieben wird, dass die Form und/oder die Ausdehnung des Brennfleckes auf der Anode vorgegeben wird und in der Folge unabhängig vom Wert des Elektronenstrahlstroms konstant bleibt/bleiben. Die Vorgabe der Form und/oder der Ausdehnung des Brennfleckes auf der Anode erfolgt dabei entweder basierend auf einer Voreinstellung der Steuerungseinheit durch den Hersteller oder aber ein Bediener gibt über Regelelemente an der Steuerungseinheit die gewünschten Parameter vor.For this purpose, the electron beam current is varied by varying the potential at the control electrode. The undesired influence of the electron beam caused by the variation of the potential at the control electrode is substantially compensated for at the same time by varying the potentials at the electrodes of the deflection and focusing system so that the shape and / or the extent of the focal spot on the anode are approximated remains. Accordingly, the control unit is set up in such a way that in at least one operating mode the x-ray tube is operated in such a way that the shape and / or extent of the focal spot is predetermined on the anode and consequently remains constant independent of the value of the electron beam current. The specification of the shape and / or the extent of the focal spot on the anode takes place either based on a presetting of the control unit by the manufacturer or else an operator provides the desired parameters via control elements on the control unit.
Größe, Form und Position des Brennfleckes werden dabei mit Hilfe eines elektrostatischen Feldes vorgegeben, welches durch die Elektroden des Ablenk- und Fokussiersystems und daran angelegte Spannungen generiert wird. Eine jede erwünschte Änderung der Größe, der Form und/oder der Position wird durch eine entsprechende Änderung der angelegten Spannungen und damit durch eine Änderung des elektrischen Feldes bewirkt. Die Nutzung eines elektrischen Ablenk- und Fokussiersystems erlaubt eine im Vergleich zu einem magnetischen Ablenk- und Fokussiersystem kompaktere Bauweise und eine wesentlich flexiblere Ausnutzung des Bauraumes der Röntgenröhre. Das Ablenk- und Fokussiersystem der Röntgenröhre dient jedoch nicht nur zur einfachen Fokussierung und/oder Ablenkung des Elektronenstrahls, ähnlich dem Konzept bei einigen Kathodenstrahlröhren, sondern wie zuvor erwähnt auch zur Kompensation der unerwünschten Beeinflussung des Elektronenstrahls durch die Variation des Potentials an der Steuerelektrode. Als unerwünschte Beeinflussung, auch Defokussierung oder Überfokussierung genannt, sind hierbei zum Beispiel Effekte wie Änderungen der Strahldivergenz, Streueffekte, Verzerrungen oder die randseitige Aufspaltung des Elektronenstrahls in mehrere Elektronenstrahlen (sog. Schweifbildung) zu verstehen. Derartige Effekte werden für die nachfolgende Beschreibung unter dem Begriff Überfokussierung zusammengefasst.The size, shape and position of the focal spot are thereby using an electrostatic Field, which is generated by the electrodes of the deflection and focusing and voltages applied thereto. Any desired change in size, shape and / or position is effected by a corresponding change in the applied voltages and thus by a change in the electric field. The use of an electric deflection and focusing system allows a more compact compared to a magnetic deflection and focusing system and a much more flexible utilization of the installation space of the X-ray tube. However, the deflection and focusing system of the X-ray tube is not only for easy focusing and / or deflection of the electron beam, similar to the concept in some cathode ray tubes, but as previously mentioned also to compensate for the undesired influence of the electron beam by the variation of the potential at the control electrode. As an undesirable influence, also called defocusing or overfocusing, this includes, for example, effects such as changes in the beam divergence, scattering effects, distortions or the edge-side splitting of the electron beam into a plurality of electron beams (so-called tailing). Such effects are summarized for the following description under the term overfocussing.
Weiter weist die Steuerelektrode der Röntgenröhre nach Art einer Blende eine zentrale Öffnung auf, wobei die zentrale Öffnung bevorzugt symmetrisch zur Mittellängsachse angeordnet ist. Zudem ragt der Emitter zumindest teilweise in die zentrale Öffnung der Steuerelektrode hinein. Auf diese Weise lässt sich eine sehr kompakte Bauweise für die Röntgenröhre realisieren.Next, the control electrode of the X-ray tube in the manner of a diaphragm on a central opening, wherein the central opening is preferably arranged symmetrically to the central longitudinal axis. In addition, the emitter projects at least partially into the central opening of the control electrode. In this way, a very compact design for the X-ray tube can be realized.
Darüber hinaus kommt ein gewölbter Emitter und bevorzugt ein zylindrischer oder wendelförmiger Emitter zum Einsatz. Vorgegeben wird dabei insbesondere die Wölbung oder Krümmung der Emissionsfläche des Emitters, also diejenige Oberfläche des Emitters, aus der im Betrieb der Hauptanteil der Elektronen, die den Elektronenstrahl ausbilden, austritt. Durch eine geeignete Wahl der Wölbung bzw. Krümmung der Emissionsfläche sowie einer geeigneten Positionierung der Emissionsfläche innerhalb des mittels des Ablenk- und Fokussiersystems generierten elektrischen Feldes lässt sich die Effektivität der Kompensation der Überfokussierung signifikant steigern. Dabei lassen sich insbesondere randseitige Ausfransungen des Elektronenstrahls und eine randseitige Abspaltung von Teilstrahlen, sogenannter Schweife, vermeiden.In addition, a domed emitter and preferably a cylindrical or helical emitter is used. In particular, the curvature or curvature of the emission surface of the emitter, that is to say that surface of the emitter from which the majority of the electrons which form the electron beam during operation, is predefined. By a suitable choice of the curvature or curvature of the emission surface as well as a suitable positioning of the emission surface within the electric field generated by means of the deflection and focusing system, the effectiveness of the overfocussing compensation can be significantly increased. In particular edge-sided fraying of the electron beam and edge-side splitting off of partial beams, so-called tails, can be avoided.
Die Anordnung der Elektroden des elektrischen Ablenk- und Fokussiersystems ist vorzugsweise aus einem ersten Elektrodenpaar und einem zweiten Elektrodenpaar aufgebaut, wobei bevorzugt jeweils die Elektroden eines Elektrodenpaares identisch gestaltet sind und wobei die Elektroden des ersten Elektrodenpaares und des zweiten Elektrodenpaares unterschiedlich gestaltet sind. Hierdurch wird ein sehr einfacher und kompakter Aufbau für die Röntgenröhre ermöglicht.The arrangement of the electrodes of the electrical deflection and focusing system is preferably made up of a first pair of electrodes and a second pair of electrodes, wherein preferably each of the electrodes of a pair of electrodes are designed identically and wherein the electrodes of the first pair of electrodes and the second pair of electrodes are designed differently. This allows a very simple and compact structure for the X-ray tube.
Außerdem sind die Elektroden des zweiten Elektrodenpaares als gerade Zylinder mit einem Kreissegment als Grundfläche ausgestaltet, wobei die beiden Ebenen Zylindermantel-Teilflächen einander zugewandt angeordnet sind. Hierdurch wird das Fokussier- und Ablenksystem besonders einfach gehalten. Die Gestaltung der Elektroden, insbesondere des zweiten Elektrodenpaares, wird dabei vorzugsweise an den jeweiligen Anwendungszweck, zum Beispiel die Form des Emitterkopfes, angepasst. Dementsprechend sind auch abweichende Grundformen für die Elektroden vorgesehen, wie beispielsweise ein Zylinder mit einer Ellipse als Grundfläche oder ein Prisma.In addition, the electrodes of the second pair of electrodes are designed as a straight cylinder with a circular segment as the base surface, wherein the two levels cylinder jacket partial surfaces are arranged facing each other. As a result, the focusing and deflection system is kept very simple. The design of the electrodes, in particular of the second electrode pair, is thereby preferably adapted to the particular application, for example the shape of the emitter head. Accordingly, deviating basic shapes are also provided for the electrodes, such as, for example, a cylinder with an ellipse as a base or a prism.
Günstig ist zudem eine Ausgestaltungsvariante der Röntgenröhre, bei der die Elektroden des ersten Elektrodenpaares balkenförmig mit einem rechteckigen Querschnitt ausgestaltet sindAlso favorable is a design variant of the x-ray tube, in which the electrodes of the first electrode pair are designed in the shape of a bar with a rectangular cross section
Zweckdienlich ist darüber hinaus eine Gestaltungsvariante, bei der die Elektroden symmetrisch zur Mittellängsachse angeordnet sind und bei der jede Elektrode in ihrer jeweiligen Längsrichtung die größte Ausdehnung aufweist, wobei die Längsrichtungen der Elektroden eines Elektrodenpaares parallel zueinander ausgerichtet sind und wobei die Längsrichtungen der Elektroden des ersten Elektrodenpaares senkrecht zu den Längsrichtungen des Elektroden des zweiten Elektrodenpaares ausgerichtet sind.In addition, a design variant is expedient in which the electrodes are arranged symmetrically with respect to the central longitudinal axis and in which each electrode has the greatest extent in its respective longitudinal direction, wherein the longitudinal directions of the electrodes of an electrode pair are aligned parallel to one another and wherein the longitudinal directions of the electrodes of the first electrode pair are aligned perpendicular to the longitudinal directions of the electrodes of the second electrode pair.
Dabei ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Steuerungseinheit zur Ansteuerung der Elektroden derart eingerichtet ist, dass die Ausdehnung des Brennfleckes in Längsrichtung der Elektroden des zweiten Elektrodenpaares durch Vorgabe der Potentiale an den Elektroden des ersten Elektrodenpaares bezogen auf ein am Emitter anliegendes Bezugspotential variiert wird und/oder dass die Ausdehnung des Brennfleckes in Längsrichtung der Elektroden des ersten Elektrodenpaares sowie weiter bevorzugt zudem die Kompensation der durch das Variieren des Potentials an der Steuerelektrode hervorgerufenen unerwünschten Beeinflussung des Elektronenstrahls durch Vorgabe der Potentiale an den Elektroden des zweiten Elektrodenpaares bezogen auf das Bezugspotential vorgegeben wird.It is preferably provided that the control unit for controlling the electrodes is set up such that the extent of the focal spot in the longitudinal direction of the electrodes of the second electrode pair is varied by specifying the potentials at the electrodes of the first electrode pair relative to a reference potential applied to the emitter and / / or that the expansion of the focal spot in the longitudinal direction of the electrodes of the first electrode pair and more preferably also the compensation of the caused by the variation of the potential at the control electrode undesired influence of the electron beam by specifying the potentials at the electrodes of the second electrode pair based on the reference potential is specified.
Bevorzugt wird außerdem eine Ausgestaltung der Röntgenröhre, bei der der Emitterkopf eine Stirnfläche aufweist, welche als Steuerelektrode dient und welche die zentrale Öffnung aufweist, bei der der Emitter durch die Öffnung in Richtung der Anode hindurchragt und bei der beide Elektroden des ersten Elektrodenpaares und beide Elektroden des zweiten Elektrodenpaares an der Stirnfläche anliegen. Der Emitterkopf ist dabei weiter bevorzugt zylinderförmig ausgestaltet, wodurch sich eine besonders einfache und kompakte Bauweise der Röntgenröhre realisieren lässt. Dabei ist der Emitter weiter bevorzugt zylinderförmig oder wendelförmig gestaltet mit einer Emitter-Mittellängsachse, welche parallel zu den Längsachsen des zweiten Elektrodenpaares ausgerichtet ist. Es hat sich gezeigt, dass bei dieser speziellen Ausgestaltung die zu erwartende Überfokussierung des Elektronenstrahls relativ gering ausfällt und daher relativ einfach gut kompensiert werden kann. Insbesondere die Ausbildung von Schweifen im Randbereich des Elektronenstrahls wird hierbei vermieden.Also preferred is an embodiment of the x-ray tube in which the emitter head has an end face which serves as a control electrode and which has the central opening, wherein the emitter protrudes through the opening in the direction of the anode and in which both electrodes of the first electrode pair and both electrodes of the second electrode pair abut against the end face. The emitter head is further preferably designed cylindrical, whereby a particularly simple and compact design of the X-ray tube can be realized. In this case, the emitter is further preferably cylindrical or helical in shape with an emitter central longitudinal axis, which is aligned parallel to the longitudinal axes of the second electrode pair. It has been shown that in this particular embodiment, the expected overfocussing of the electron beam is relatively small and therefore can be easily compensated relatively easily. In particular, the formation of tails in the edge region of the electron beam is avoided.
Bezogen auf Verfahren wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst. Die darauf rückbezogenen Ansprüche beinhalten teilweise vorteilhafte und teilweise für sich selbst erfinderische Weiterbildungen dieser Erfindung.Relative to the method, the stated object is achieved by a method having the features of claim 5. The claims appended hereto include in part advantageous and in part self-inventive developments of this invention.
Das Verfahren dient zum Betrieb einer Röntgenröhre gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausgestaltungsvarianten, wobei mit Hilfe eines Emitters und einer Anode im Betrieb ein Elektronenstrahl generiert wird, der auf der Anode einen Brennfleck ausbildet, wobei mittels einer Steuerelektrode und einer Steuerungseinheit ein Elektronenstrahlstrom generiert wird und wobei in zumindest einem Betriebsmodus der Elektronenstrahlstrom durch Variieren des Potentials an der Steuerelektrode während eines Messvorgangs variiert wird. Derartige Röntgenröhren sind insbesondere für den Einsatz in Computertomographie-Anlagen vorgesehen, sodass es sich bei einem entsprechenden Messvorgang beispielsweise um einen Scan-Vorgang zur Untersuchung eines Patienten handelt. In einigen Fällen wird während des Scan-Vorgangs die Dosis der Röntgenstrahlung variiert und diese Modulation der Dosis der Röntgenstrahlung wird gemäß dem hier vorgestellten Verfahren durch Variation des Elektronenstrahlstroms vorgenommen. Dies erlaubt eine Anpassung der Dosis der Röntgenstrahlung mit vergleichbarer Schnelligkeit, die auch bei der Anpassung des Elektronenstrahlstroms erreicht wird.The method is used to operate an X-ray tube according to one of the embodiments described above, wherein with the aid of an emitter and an anode in operation an electron beam is generated, which forms a focal spot on the anode, wherein by means of a control electrode and a control unit, an electron beam current is generated and in at least one mode of operation, the electron beam current is varied by varying the potential at the control electrode during a measurement operation. Such X-ray tubes are provided in particular for use in computed tomography systems, so that a corresponding measuring process is, for example, a scanning process for examining a patient. In some cases, during the scanning process, the dose of X-radiation is varied and this modulation of the dose of X-radiation is made according to the method presented here by varying the electron beam current. This allows an adaptation of the dose of X-ray radiation with comparable speed, which is also achieved in the adjustment of the electron beam current.
Bevorzugt wird dabei eine Variante des Verfahrens, bei der eine durch das Variieren des Potentials an der Steuerelektrode hervorgerufene Überfokussierung des Elektronenstrahls durch Variation der Potentiale an den Elektroden des ersten und/oder des zweiten Elektrodenpaares zumindest teilweise kompensiert wird. Auf diese Weise wird die Ausdehnung und/oder die Form des Brennfleckes auf der Anode im Wesentlichen unabhängig von der Variation des Elektronenstrahlstroms konstant gehalten, was der Bildqualität der hierdurch realisierbaren Bilddaten bei einer entsprechenden Computertomographie-Anlage zugute kommt.A variant of the method is preferred in which an overfocussing of the electron beam caused by the variation of the potential at the control electrode is at least partially compensated for by variation of the potentials at the electrodes of the first and / or the second electrode pair. In this way, the extent and / or the shape of the focal spot on the anode is kept constant substantially independently of the variation of the electron beam current, which benefits the image quality of the image data that can be realized thereby in a corresponding computer tomography system.
Von Vorteil ist des Weiteren eine Verfahrensvariante, bei der für den Elektronenstrahlstrom mehrere diskrete Werte durch die Vorgabe von Potentialwerten an der Steuerelektrode einstellbar sind und bei der durch Variieren der Werte auch während eines Belichtungszeitraums im zeitlichen Mittel Zwischenwerte für den Elektronenstrahlstrom realisiert werden. Unter dem Begriff Belichtungszeitraum ist dabei ein Zeitintervall zu verstehen, das zum Beispiel durch den Auslesetakt eines Röntgenstrahlungsdetektors vorgegeben ist, welcher zusammen mit einer Röntgenröhre der zuvor beschriebenen Art Teil einer Mess- oder Untersuchungsvorrichtung, wie zum Beispiel einer Computertomographie-Anlage, ist. Der entsprechende Röntgenstrahlungsdetektor, oder vielmehr dessen einzelne Sensoreinheiten, erfassen Röntgenstrahlung jeweils während eines entsprechenden Zeitintervalls und geben dann einen zeitlich gemittelten Wert für die Intensität der Röntgenstrahlung während dieses Zeitintervalls wieder. Durch Variieren des Elektronenstrahlstroms, und damit der Intensität der Röntgenstrahlung, während eines solchen Zeitintervalls lassen sich somit auch zeitliche Verläufe für den Elektronenstrahlstrom realisieren, bei denen aufgrund der zeitlichen Mittelung die Sensoreinheiten des Röntgenstrahlungsdetektors Werte erfassen, die zwischen den einstellbaren diskreten Werten für den Elektronenstrahlstrom und damit die Intensität der Röntgenstrahlung liegen.A variant of the method in which a plurality of discrete values can be set for the electron beam current by specifying potential values on the control electrode and in which intermediate values for the electron beam current are also realized by varying the values during an exposure period on average over time, is advantageous. The term exposure period is to be understood as meaning a time interval which is predetermined, for example, by the read-out clock of an X-ray detector which, together with an X-ray tube of the type described above, is part of a measuring or examination device, such as a computed tomography system. The corresponding X-ray detector, or rather its individual sensor units, detect X-radiation in each case during a corresponding time interval and then reproduce a time-averaged value for the intensity of the X-radiation during this time interval. By varying the electron beam current, and thus the intensity of the X-ray radiation, during such a time interval, it is thus also possible to realize time profiles for the electron beam current in which the sensor units of the X-ray detector detect values between the adjustable discrete values for the electron beam current and time due to the time averaging so that the intensity of the X-rays are.
Bevorzugt wird der Elektronenstrahlstrom entsprechend einem vorgegebenen Sollstromverlauf variiert. Hierzu ist es zum Beispiel vorgesehen, dass ein zeitlicher Sollstromverlauf in einem Datenspeicher hinterlegt ist und dass dieser Sollstromverlauf in einem Betriebsmodus mit Hilfe der Steuerungseinheit automatisch durch den generierten zeitlichen Verlauf des Elektronenstrahlstroms nachgebildet wird.The electron beam current is preferably varied in accordance with a predetermined desired current profile. For this purpose, it is provided, for example, that a desired time current profile is stored in a data memory and that this nominal current profile is automatically reproduced in an operating mode with the aid of the control unit by the generated time profile of the electron beam current.
Die Variation des Elektronenstrahlstroms erfolgt beispielsweise, um die Intensität der Röntgenstrahlung, die mittels des Elektronenstrahlstroms generiert wird, an die Länge einer Wegstrecke für die Röntgenstrahlung durch ein Untersuchungsobjekt oder einen Patienten anzupassen. Wenn zum Beispiel das Untersuchungsobjekt bzw. der Patient im Rahmen einer Untersuchung aus verschiedenen Richtungen mit Röntgenstrahlung durchstrahlt werden soll, dann ist üblicherweise die Länge der Wegstrecke von der Richtung, aus der die Bestrahlung erfolgt, abhängig. Je länger die Wegstrecke ist, desto geringer ist die Intensität der Röntgenstrahlung, die nach dem Durchdringen des Untersuchungsobjekts bzw. des Patienten den Detektor erreicht. Zur Kompensation lässt sich dann eine Anpassung des Elektronenstrahlstroms vornehmen. Alternativ wird der Elektronenstrahlstrom so geregelt, dass die Intensität der Röntgenstrahlung, die nach dem Durchdringen des Untersuchungsobjekts bzw. des Patienten den Detektor erreicht, konstant ist. Der Elektronenstrahlstrom ist dann ein Maß für die die Länge der Wegstrecke.The variation of the electron beam current takes place, for example, in order to adapt the intensity of the X-radiation, which is generated by means of the electron beam current, to the length of a path for the X-radiation through an examination object or a patient. If, for example, the examination object or the patient is to be irradiated with X-ray radiation from different directions during an examination, then usually the length of the distance depends on the direction from which the irradiation takes place. The longer the distance, the lower the intensity X-ray radiation, which reaches the detector after penetrating the examination object or the patient. For compensation, an adjustment of the electron beam current can then be carried out. Alternatively, the electron beam current is controlled so that the intensity of the X-radiation, which reaches the detector after penetrating the examination object or the patient, is constant. The electron beam current is then a measure of the length of the path.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to a schematic drawing. Show:
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.
Die nachfolgend exemplarisch beschriebene Röntgenröhre
Der Emitterkopf
Das Ablenk- und Fokussiersystem
Die beiden Elektroden des ersten Elektrodenpaares
Der Emitter
Eine weitere alternative Ausgestaltungsvariante ist in
Die beiden Elektroden des zweiten Elektrodenpaares
Der Steuerelektrode
Dabei wird zunächst der Arbeitspunkt (z. B.: 40 mA, 70 kV an der Anode, Masse als Bezugspotential am Emitter, 0 V an der Steuerelektrode) für die Röntgenröhre
Im Ausführungsbeispiel ist die Steuerungseinheit
Da sich ein Wechsel zwischen den diskreten Werten aufgrund der elektrischen Ansteuerung mittels der Steuerelektrode
Das hier beschriebene Ablenk- und Fokussiersystem
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.The invention is not limited to the embodiment described above. Rather, other variants of the invention can be derived therefrom by the person skilled in the art without departing from the subject matter of the invention. In particular, all the individual features described in connection with the exemplary embodiment can also be combined with each other in other ways, without departing from the subject matter of the invention.
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