DE102014221931B4

DE102014221931B4 - X-ray tube and device and method for emitting X-ray radiation

Info

Publication number: DE102014221931B4
Application number: DE102014221931.0A
Authority: DE
Inventors: Peter Landstorfer; Andreas Gruber
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2014-10-28
Filing date: 2014-10-28
Publication date: 2023-05-25
Anticipated expiration: 2034-10-29
Also published as: DE102014221931A1

Abstract

Röntgenröhre (15) mit:einem Ring (15), der im Betrieb rotiert und an einem inneren Hauptoberflächenbereich (25) eine umlaufende Nut (20) aufweist, in der eine Targetsubstanz (30) angeordnet ist, die ausgebildet ist, um im Betrieb von einem festen in einen flüssigen Zustand überzugehen und bei Anregung mit einem Elektronenstrahl (35) eine Röntgenstrahlung (40) zu emittieren ;einer Elektronenquelle (50), die ausgebildet ist, um den Elektronenstrahl (35) zu erzeugen und auf die Targetsubstanz (30) in dem Ring (15) der Vorrichtung (10) zu richten;einem Antrieb (55), der ausgebildet ist, um den Ring (15) im Betrieb zu rotieren;einem Lager (60), das ausgebildet ist, um den Ring (15) zu führen; undeiner Anode (70), die ausgebildet ist, eine Ladung der Targetsubstanz (30) im Betrieb kontaktlos abzuführen.An x-ray tube (15) comprising: a ring (15) which rotates in use and has a circumferential groove (20) on an inner major surface portion (25) in which is disposed a target substance (30) adapted to in use to change from a solid to a liquid state and to emit X-rays (40) when excited with an electron beam (35); an electron source (50) which is designed to generate the electron beam (35) and to hit the target substance (30) in to the ring (15) of the device (10); a drive (55) adapted to rotate the ring (15) in use; a bearing (60) adapted to rotate the ring (15) respectively; and an anode (70) which is designed to dissipate a charge of the target substance (30) without contact during operation.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Emission von Röntgenstrahlung sowie eine Röntgenröhre. Ausführungsbeispiele zeigen ein neuartiges Flüssigkeitstarget für Röntgenröhren bzw. ein rotierendes Flüssigkeitstarget.The present invention relates to a device and a method for emitting X-rays and an X-ray tube. Exemplary embodiments show a novel liquid target for X-ray tubes or a rotating liquid target.

Die Entwicklung der Röntgentechnologie lässt in den letzten Jahren einige Schwerpunkte beobachten. Neben dem Versuch immer kleinere und hochauflösende Computertomographen zu bauen, liegt das Bestreben immer häufiger in der Entwicklung leistungsstarker Groß-CT-Anlagen. Mit steigender Beschleunigungsspannung, vermehrt unter Einsatz von Linearbeschleunigern als Röntgenquelle, ist jedoch die Vergrößerung des Brennflecks der Röntgenröhre und der damit einhergehende Verlust an zu erzeugender Bildschärfe bislang unumgänglich. Trifft ein dünner Elektronenstrahl schräg auf ein Objekt (Target), so wird ein Teil der eingebrachten Energie als kegelförmiger Röntgenstrahl freigesetzt. Da der Großteil der Energie in Wärme umgewandelt wird, erreicht die Oberfläche des bestrahlten Targets sehr hohe Temperaturen und kann bei zu feiner Fokussierung des Elektronenstrahls zerstört werden.The development of X-ray technology has revealed a number of focal points in recent years. In addition to trying to build smaller and smaller, high-resolution computer tomographs, efforts are increasingly being made to develop high-performance, large-scale CT systems. With increasing acceleration voltage, increasingly with the use of linear accelerators as the X-ray source, however, the enlargement of the focal spot of the X-ray tube and the associated loss of image sharpness to be generated has so far been unavoidable. If a thin electron beam strikes an object (target) at an angle, part of the energy introduced is released as a cone-shaped X-ray beam. Since most of the energy is converted into heat, the surface of the irradiated target reaches very high temperatures and can be destroyed if the electron beam is too finely focused.

7 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Festkörpertargets 105 als Prinzipdarstellung. Dieser einfachste und zugleich am häufigsten eingesetzte Aufbau besteht aus einem meist gekühlten Wolframelement 110, dessen hoher Schmelzpunkt relativ hohe Energiedichten des auftreffenden Elektronenstrahls 35 erlaubt. Zudem ist die hohe Ordnungszahl des Elements Wolfram bei der Bildung der Röntgenstrahlung 40 von Vorteil. Jedoch ist die Belastbarkeit dieses Target-Typs beschränkt, so dass bei hoher Beschleunigungsspannung des Elektronenstrahls 35 der Brennfleck teilweise auf mehrere Millimeter Durchmesser vergrößert werden muss. 7 shows a schematic side view of a solid target 105 as a schematic representation. This structure, which is the simplest and at the same time the most frequently used, consists of a mostly cooled tungsten element 110 whose high melting point allows relatively high energy densities of the impinging electron beam 35 . In addition, the high atomic number of the element tungsten is advantageous in the formation of the X-ray radiation 40 . However, the load capacity of this type of target is limited, so that when the acceleration voltage of the electron beam 35 is high, the diameter of the focal spot has to be increased to several millimeters in some cases.

8 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Rotationstargets 115 in einer Prinzipdarstellung. Um den bestrahlten Bereich zu vergrößern, kommt in manchen Röntgenröhren ein rotierendes Target 115 zum Einsatz. Über die ringförmige Linie um den Kegelmantel kann die entstehende Wärme deutlich besser abgeführt werden als über einen ruhenden Brennpunkt. Problematisch bei diesem Typ ist die Lagerung des Targets, da der Einsatz im Hochvakuum keine herkömmliche Wälz- oder Gleitlageranordnung zulässt. Zudem ist auch hier die maximale Energiedichte des Elektronenstrahls 35 bedingt durch die Wärmeleitfähigkeit des Targetmaterials beschränkt. 8th shows a schematic side view of a rotation target 115 in a schematic representation. A rotating target 115 is used in some X-ray tubes to enlarge the irradiated area. The resulting heat can be dissipated much better via the ring-shaped line around the cone shell than via a stationary focal point. The problem with this type is the mounting of the target, since use in high vacuum does not allow for conventional roller or plain bearing arrangements. In addition, here too the maximum energy density of the electron beam 35 is limited due to the thermal conductivity of the target material.

9 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Liquid-Jet-Targets (dt.: Flüssigkeitsstrom-Target) 120 als Prinzipdarstellung. Der Einsatz einer Flüssigkeit 125 als Targetmaterial, die unter hohem Druck durch eine schmale Düse gepresst wird und so einen dünnen Strahl bildet, bringt mehrere Vorteile. Zum einen kann das Target nicht mehr wie beim Festkörpertarget bis zum Schmelzpunkt, sondern bis zum Siedepunkt des Materials belastet werden. Zum anderen kann die Kühlung des erhitzten Materials über ein Reservoir erfolgen und stets kalte Flüssigkeit zum Einsatz kommen. 9 shows a schematic side view of a liquid jet target (German: liquid flow target) 120 as a schematic representation. The use of a liquid 125 as the target material, which is forced under high pressure through a narrow nozzle to form a thin jet, has several advantages. On the one hand, the target can no longer be stressed up to the melting point, as with the solid-state target, but up to the boiling point of the material. On the other hand, the heated material can be cooled via a reservoir and cold liquid can always be used.

Verwendet werden bei diesem Typ jedoch nur niedrig schmelzende Flüssigkeiten, die demnach auch nur niedrige Siedepunkte aufweisen und somit weniger belastbar sind als hochschmelzende Festkörper. Auch ist der Einsatz von flüchtigen Flüssigkeiten im Vakuum problematisch.However, only low-melting liquids are used with this type, which therefore only have low boiling points and are therefore less resilient than high-melting solids. The use of volatile liquids in a vacuum is also problematic.

Aus der DE 101 47 473 A1 ist eine Drehanodenröntgenröhre bekannt, bei der eine fest angeordnete Kathode und eine in Rotation versetzbare Anode vorgesehen sind. Die Anode ist mit einer Brennbahn aus bei Betrieb der Röhre aufschmelzendem Targetmaterial versehen. Das aufschmelzende Targetmaterial wird durch die Fliehkräfte des Rotationskörpers bei Umlauf um die Kathode an der Anode gebunden.From the DE 101 47 473 A1 a rotary anode X-ray tube is known in which a fixed cathode and an anode which can be rotated are provided. The anode is provided with a focal track made of target material which melts when the tube is in operation. The melting target material is bound to the anode by the centrifugal forces of the rotating body as it revolves around the cathode.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Konzept für ein Röntgen-Target zu schaffen.The present invention is therefore based on the object of creating an improved concept for an x-ray target.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Erfindungsgemäße Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen definiert.This object is solved by the subject matter of the independent patent claims. Developments according to the invention are defined in the dependent claims.

Ausführungsbeispiele schaffen eine Röngtenrühre mit einem Ring, der im Betrieb rotiert und an einem inneren Hauptoberflächenbereich eine umlaufende Nut aufweist, in der eine Targetsubstanz angeordnet ist. Die Targetsubstanz ist ausgebildet, um im Betrieb von einem festen in einen flüssigen Zustand überzugehen und bei Anregung mit einem Elektronenstrahl eine Röntgenstrahlung zu emittieren. Die Röntgenröhre weist ferner eine Elektronenquelle auf, die ausgebildet ist, den Elektronenstrahl zu erzeugen und auf die Substanz in dem Ring der Vorrichtung zu richten. Ferner weist die Röntgenröhre einen Antrieb, der ausgebildet ist, um den Ring im Betrieb zu rotieren, sowie ein Lager auf, das ausgebildet ist, um den Ring zu führen. Das Lager ist beispielsweise ein Magnetlager. Der Einsatz eines Magnetlagers ist vorteilhaft, da dasselbe den Ring bei hohen Drehzahlen und einem relativ großen Außendurchmesser sicher führen kann. Ferner ist ein Magnetlager auch für den Einsatz im Vakuum geeignet. Die Röntgenröhre weist ferner eine Anode auf, die ausgebildet ist, eine Ladung der Targetsubstanz im Betrieb kontaktlos abzuführen.Exemplary embodiments provide an X-ray stirrer with a ring which rotates during operation and has a circumferential groove on an inner main surface area in which a target substance is arranged. The target substance is designed to change from a solid to a liquid state during operation and to emit X-rays when excited with an electron beam. The x-ray tube also includes an electron source configured to generate and direct the electron beam onto the substance in the ring of the device. The x-ray tube also has a drive, which is designed to rotate the ring during operation, and a bearing, which is designed to guide the ring. The bearing is a magnetic bearing, for example. The use of a magnetic bearing is advantageous because it can reliably guide the ring at high speeds and with a relatively large outside diameter. Furthermore, a magnetic bearing is also suitable for use in a vacuum. The X-ray tube also has an anode which is designed to dissipate a charge of the target substance without contact during operation.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich die Vorteile eines Flüssigkeitstargets mit den Vorteilen eines Feststofftargets kombinieren lassen, indem eine Flüssigkeit beispielsweise in einer Nut eines Ringes rotiert und durch die auftretenden Zentrifugalkräfte in der Nut des Rings gehalten wird. Die Flüssigkeit wird in der Nut so stark an die Außenwände gepresst, dass eine sehr ebene, starre Zylinderfläche entsteht. Somit bleiben die Vorteile eines Flüssigkeitstargets, die die Erwärmung des Targetmaterials durch Konvektion abführen, ebenso erhalten, wie die hohe Belastbarkeit der Feststofftargets. Darüber hinaus bleibt der bei Festkörpertargets übliche Verschleiß aus. Durch die erhöhte Robustheit des Targetmaterials kann der Elektronenstrahl stärker gebündelt und zu einem kleineren Brennfleck auf dem Targetmaterial fokussiert werden. Ein kleinerer Brennfleck auf dem Targetmaterial erzeugt ferner einen besseren Kegelstrahl der Röntgenstrahlung.The invention is based on the finding that the advantages of a liquid target can be combined with the advantages of a solid target, for example by rotating a liquid in a groove of a ring and being held in the groove of the ring by the centrifugal forces that occur. The liquid is pressed so hard against the outer walls in the groove that a very flat, rigid cylinder surface is created. Thus, the advantages of a liquid target, which dissipates the heating of the target material by convection, are retained, as is the high resilience of the solid target. In addition, the wear that is usual with solid-state targets does not occur. Due to the increased robustness of the target material, the electron beam can be bundled more tightly and focused to a smaller focal point on the target material. A smaller focal spot on the target material also produces a better cone beam of x-ray radiation.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Targetsubstanz eine eutektische Legierung bzw. ein Eutektikum. Der Einsatz einer eutektischen Legierung ist vorteilhaft, da diese einen niedrigen Schmelzpunkt aufweisen, was ein Einfüllen der Flüssigkeit in die Nut mittels einer Pumpe erleichtert. Darüber hinaus weist ein Eutektikum ferner einen hohen Siedepunkt auf, der die Belastbarkeitsgrenze des Targetmaterials darstellt. Je höher der Siedepunkt des flüssigen Targetmaterials ist, desto höheren Energien des Elektronenstrahls kann die Flüssigkeit standhalten, bevor sie verdampft und somit nicht mehr als Target geeignet ist.According to one embodiment, the target substance is a eutectic alloy or a eutectic. The use of a eutectic alloy is advantageous because it has a low melting point, which makes it easier to fill the groove with the liquid using a pump. In addition, a eutectic also has a high boiling point, which represents the endurance limit of the target material. The higher the boiling point of the liquid target material, the higher the energies of the electron beam the liquid can withstand before it vaporizes and is therefore no longer suitable as a target.

Ausführungsbeispiele zeigen ferner ein Lager, das eine Rund- und Planlaufgenauigkeit von weniger als 50 µm aufweist. Dies ermöglicht eine genaue Fokussierung des Brennflecks in einem Punkt der Flüssigkeit, ohne dass der Brennfleck durch eine unsymmetrische Rotation durch den Ring nennenswert verschoben wird. Ferner kann der Antrieb ausgebildet sein, eine Rotationsgeschwindigkeit des Rings mit einer steigenden Temperatur des Substrats zu reduzieren, wodurch auch ein sich durch die Wärme ausdehnender Ring ausgeglichen wird.Exemplary embodiments also show a bearing that has a concentricity and axial runout accuracy of less than 50 μm. This allows the focal spot to be precisely focused at one point in the liquid without the focal spot being significantly displaced by asymmetrical rotation by the ring. Furthermore, the drive can be designed to reduce a rotational speed of the ring as the temperature of the substrate increases, which also compensates for a ring expanding as a result of the heat.

Weitere Ausführungsbeispiele zeigen die Röntgenröhre mit einem Schutzrohr, das ausgebildet ist, den Elektronenstrahl auf die Substanz in dem Ring der Vorrichtung zu leiten. Dies ist vorteilhaft, da beispielsweise ein Magnetlager oder andere äußere Magnetfelder den Elektronenstrahl ablenken können und dieser somit durch das Schutzrohr vor störenden Feldern geschützt ist.Further exemplary embodiments show the x-ray tube with a protective tube which is designed to direct the electron beam onto the substance in the ring of the device. This is advantageous because, for example, a magnetic bearing or other external magnetic fields can deflect the electron beam and it is thus protected from interfering fields by the protective tube.

Die Röntgenröhre weist eine Anode auf, die ausgebildet ist, um eine Ladung der Targetsubstanz im Betrieb kontaktlos abzuführen. Dies ist vorteilhaft, da die negative Ladung des Elektronenstrahls das Targetsubstrat mit derselben Polarität elektrisch auflädt, so dass eine dem Elektronenstrahl entgegengerichtete Kraft entstehen kann, der einen Betrieb der Röntgenröhre mit konstantem bzw. kontinuierlichem Röntgenkegelstrahl erschwert.The x-ray tube has an anode which is designed to dissipate a charge of the target substance without contact during operation. This is advantageous because the negative charge of the electron beam electrically charges the target substrate with the same polarity, so that a force opposing the electron beam can arise, which makes it difficult to operate the x-ray tube with a constant or continuous x-ray cone beam.

Die Anode kann im Bereich des Rings in räumlicher Nähe zu der Targetsubstanz angeordnet sein, wodurch eine kontaktlose Abführung der elektrischen Ladung durch den glühelektrischen Effekt ermöglicht wird. Eine kontaktlose Abführung der Ladung ist vorteilhaft, da diese keinen mechanischen Einflüssen wie beispielsweise Reibung ausgesetzt ist und somit keine Verschleißerscheinungen auftreten können.The anode can be arranged in the area of the ring in spatial proximity to the target substance, which enables the electrical charge to be discharged without contact by the glow-electric effect. Contactless discharge of the charge is advantageous because it is not exposed to any mechanical influences such as friction and therefore no signs of wear can occur.

Ausführungsbeispiele schaffen eine Röntgenröhre mit einem Ring, der im Betrieb rotiert und an einem inneren Hauptoberflächenbereich eine umlaufende Nut aufweist, in der eine Targetsubstanz angeordnet ist, die ausgebildet ist, um im Betrieb von einem festen in einen flüssigen Zustand überzugehen und bei Anregung mit einem Elektronenstrahl eine Röntgenstrahlung zu emittieren. Eine Elektronenquelle ist ausgebildet, um den Elektronenstrahl zu erzeugen und auf die Targetsubstanz in dem Ring der Vorrichtung zu richten. Ein Antrieb ist ausgebildet, um den Ring im Betrieb zu rotieren. Ein Lager ist ausgebildet, um den Ring zu führen und eine Heizung ist ausgebildet, die Targetsubstanz vor dem Einschalten des Elektronenstrahls zu erwärmen. Die Heizung kann im Innenbereich des Rings in räumlicher Nähe zu der Targetsubstanz angeordnet sein. Durch das Erwärmen der Targetsubstanz vor dem Einschalten des Elektronenstrahls wird verhindert, dass sich das Substrat auflädt, bevor der glühelektrische Effekt die Ladung des Substrats über die Anode abführen kann. Ferner kann die Heizung genutzt werden, um nach dem Einschalten des Elektronenstrahls die Targetsubstanz schneller auf die gewünschte Betriebstemperatur zu bringen und so den Warmfahrprozess zu verkürzen.Embodiments provide an x-ray tube having a ring that rotates in use and has a circumferential groove on an inner major surface portion in which is disposed a target substance that is configured to transition from a solid to a liquid state in use and upon excitation with an electron beam to emit X-rays. An electron source is configured to generate and direct the electron beam to the target substance in the ring of the device. A drive is configured to rotate the ring during operation. A bearing is designed to guide the ring and a heater is designed to heat the target substance before the electron beam is switched on. The heating can be arranged in the inner area of the ring in spatial proximity to the target substance. By heating the target substance before the electron beam is switched on, the substrate is prevented from being charged before the thermionic effect can dissipate the charge of the substrate via the anode. Furthermore, the heating can be used to bring the target substance to the desired operating temperature more quickly after the electron beam has been switched on, thus shortening the warm-up process.

Ausführungsbeispiele schaffen eine Röntgenröhre mit einem Ring, der im Betrieb rotiert und an einem inneren Hauptoberflächenbereich eine umlaufende Nut aufweist, in der eine Targetsubstanz angeordnet ist, die ausgebildet ist, um im Betrieb von einem festen in einen flüssigen Zustand überzugehen und bei Anregung mit einem Elektronenstrahl eine Röntgenstrahlung zu emittieren. Eine Elektronenquelle ist ausgebildet, um den Elektronenstrahl zu erzeugen und auf die Targetsubstanz in dem Ring der Vorrichtung zu richten. Ein Antrieb ist ausgebildet ist, um den Ring im Betrieb zu rotieren und ein Lager ist ausgebildet ist, um den Ring zu führen. Der Antrieb ist ausgebildet, um eine Rotationsgeschwindigkeit des Rings mit einer steigenden Temperatur der Targetsubstanz zu reduzieren.Embodiments provide an x-ray tube having a ring that rotates in use and has a circumferential groove on an inner major surface portion in which is disposed a target substance that is configured to transition from a solid to a liquid state in use and upon excitation with an electron beam to emit X-rays. An electron source is configured to generate and direct the electron beam to the target substance in the ring of the device. A drive is configured to rotate the ring during operation and a bearing is configured to guide the ring. The drive is designed to reduce a rotational speed of the ring as the temperature of the target substance increases.

Weitere Ausführungsbeispiele zeigen Verfahren zur Emission von Röntgenstrahlung .Further exemplary embodiments show methods for emitting x-rays.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Anmeldung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Querschnitts einer Röntgenröhre mit einer Vorrichtung zur Emission von Röntgenstrahlen;
2 eine schematische Seitenansicht der Röntgenröhre in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel;
3a die Röntgenröhre in einer schematischen Seitenansicht mit dem Fokus auf dem Schutzrohr;
3b die Seitenansicht eines Querschnitts durch die Röntgenröhre in einer schematischen Darstellung;
4 eine schematische Seitenansicht der Röntgenröhre mit der Anode;
5 eine schematische Seitenansicht der Röntgenröhre mit dem Fokus auf der Heizung;
6 eine schematische Darstellung eines Flussdiagramms eines Verfahrens zur Emission von Röntgenstrahlung;
7 eine schematische Seitenansicht eines Festkörpertargets in einer Prinzipdarstellung;
8 eine schematische Seitenansicht eines Rotationstargets in einer Prinzipdarstellung; und
9 eine schematische Seitenansicht eines Liquid-Jet-Targets als Prinzipdarstellung.

Preferred exemplary embodiments of the present application are explained in more detail below with reference to the attached drawings. Show it:

1 a schematic representation of a cross section of an X-ray tube with a device for emitting X-rays;
2 a schematic side view of the X-ray tube in a preferred embodiment;
3a the X-ray tube in a schematic side view with the focus on the protective tube;
3b the side view of a cross section through the x-ray tube in a schematic representation;
4 a schematic side view of the X-ray tube with the anode;
5 a schematic side view of the X-ray tube with the focus on the heater;
6 a schematic representation of a flowchart of a method for emitting X-rays;
7 a schematic side view of a solid target in a schematic representation;
8th a schematic side view of a rotary target in a schematic representation; and
9 a schematic side view of a liquid jet target as a schematic representation.

In der nachfolgenden Beschreibung der Figuren werden gleiche oder gleichwirkende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen, so dass deren Beschreibung in den unterschiedlichen Ausführungsbeispielen untereinander austauschbar ist.In the following description of the figures, elements that are the same or have the same effect are provided with the same reference symbols, so that their description in the different exemplary embodiments can be exchanged with one another.

1 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer Röntgenröhre 5, die eine Vorrichtung 10 zur Emission von Röntgenstrahlen umfasst. Die Vorrichtung 10 weist einen Ring 15 mit einer umlaufenden Nut 20 und einem inneren Hauptoberflächenbereich 25 auf, in der eine Targetsubstanz 30 angeordnet ist. Die Targetsubstanz 30 ist ausgebildet, um im Betrieb von einem festen in einen flüssigen Zustand überzugehen und bei Anregung mit einem Elektronenstrahl 35 eine Röntgenstrahlung 40 zu emittieren. Der Ring weist eine Breite b sowie einen Durchmesser d auf und rotiert im Betrieb um die Achse 45. 1 FIG. 1 shows a schematic cross-sectional illustration of an X-ray tube 5, which comprises a device 10 for emitting X-rays. The device 10 has a ring 15 with a circumferential groove 20 and an inner main surface area 25 in which a target substance 30 is arranged. The target substance 30 is designed to change from a solid to a liquid state during operation and to emit X-ray radiation 40 when excited with an electron beam 35 . The ring has a width b and a diameter d and rotates about axis 45 during operation.

Der Übergang der Targetsubstanz 30 vom festen in den flüssigen Zustand wird beispielsweise durch den Elektronenstrahl hervorgerufen, der die Targetsubstanz 30 erwärmt. Die Erwärmung kann jedoch auch von einer Heizung durchgeführt werden, bevor der Elektronenstrahl eingeschaltet wird. Alternativ kann die Heizung auch ergänzend zum Elektronenstrahl die Targetsubstanz 30 aufheizen, so dass der Erwärmungsprozess beschleunigt wird.The transition of the target substance 30 from the solid to the liquid state is caused, for example, by the electron beam, which heats the target substance 30 . However, the heating can also be carried out by a heater before the electron beam is switched on. Alternatively, the heater can also heat up the target substance 30 in addition to the electron beam, so that the heating process is accelerated.

Aufgrund der hohen auftretenden Temperaturen und Wärmestromdichten ist der Einsatz einer Flüssigkeit als Targetmaterial 30 vorteilhaft, da hier neben der Kühlung der Oberfläche durch Konvektion die bei Festkörpern üblichen Verschleißerscheinungen vermieden werden. Ebenso ist der Einsatz eines Materials vorteilhaft, dessen Siedepunkt möglichst hoch ist und zudem auch die inneratomare Entstehung der Röntgenstrahlung durch eine hohe Ordnungszahl und Schalennummer begünstigt. Ein solches, im Betriebszustand flüssiges Material, erstarrt jedoch bei niedrigeren Temperaturen und kann nicht mehr gepumpt werden. Das Pumpen ist beispielsweise vorteilhaft, um eine Erstbefüllung des Rings mit dem Targetsubstrat 30 vorzunehmen. Das Targetmaterial 30 müsste daher erst aufgeschmolzen werden, um dann eingesetzt werden zu können. Um dies zu erleichtern, ist jedoch ein niedriger Schmelzpunkt vonnöten, der beispielsweise mit einer eutektischen Legierung erreicht wird. Geeignete Targetmaterialien sind vorzugsweise Metalle mit hohen Siedepunkten und hohen Ordnungszahlen, beispielsweise Blei, Gold, Iridium, Kupfer, Molybdän oder Silber.Due to the high temperatures and heat flux densities that occur, the use of a liquid as target material 30 is advantageous, since here, in addition to cooling the surface by convection, the wear and tear that is usual with solid bodies is avoided. It is also advantageous to use a material whose boiling point is as high as possible and which also promotes the inner-atomic generation of X-rays due to a high atomic number and shell number. However, such a material, which is liquid in the operating state, solidifies at lower temperatures and can no longer be pumped. Pumping is advantageous, for example, in order to fill the ring with the target substrate 30 for the first time. The target material 30 would therefore first have to be melted in order to then be able to be used. To facilitate this, however, a low melting point is required, which is achieved, for example, with a eutectic alloy. Suitable target materials are preferably metals with high boiling points and high atomic numbers, for example lead, gold, iridium, copper, molybdenum or silver.

Die in die Nut 20 gefasste Targetsubstanz 30, beispielsweise eine Flüssigkeit bzw. die eutektische Legierung, wird im Betriebszustand bei hoher Drehzahl des Rings 15 durch die Fliehkraft nach außen gedrückt und bildet somit eine sehr ebene und starre Zylinderfläche aus. Um das Targetmaterial 30 aufzuschmelzen, ist vor jeder Inbetriebnahme ein Warmfahrprozess vorteilhaft, der jedoch bei Einsatz bisheriger Targets bereits aus Gründen der Messgenauigkeit ohnehin stattfindet. Nach dem Ausschalten der Röntgenröhre 5 sollte der Ring 15 so lange rotiert werden, bis das Target 30 wieder erstarrt ist.The target substance 30 contained in the groove 20, for example a liquid or the eutectic alloy, is pressed outwards by centrifugal force when the ring 15 rotates at high speed and thus forms a very flat and rigid cylinder surface. In order to melt the target material 30, a warm-up process is advantageous before each start-up, which, however, already takes place when using previous targets for reasons of measurement accuracy. After switching off the X-ray tube 5, the ring 15 should be rotated until the target 30 has solidified again.

Die Röntgenröhre 5 umfasst neben der Vorrichtung 10 eine Elektronenquelle 50, einen Antrieb 55 und ein Lager 60. Die Elektronenquelle 50 ist ausgebildet, den Elektronenstrahl 35 zu erzeugen und auf die Targetsubstanz 30 in dem Ring 15 der Vorrichtung 10 zu richten. Der Antrieb 55 ist ausgebildet, um den Ring 15 im Betrieb zu rotieren und das Lager 60 ist ausgebildet, um den Ring 15 zu führen.In addition to the device 10, the x-ray tube 5 comprises an electron source 50, a drive 55 and a bearing 60. The electron source 50 is designed to generate the electron beam 35 and direct it onto the target substance 30 in the ring 15 of the device 10. The drive 55 is designed to rotate the ring 15 during operation and the bearing 60 is designed to guide the ring 15 .

Ausführungsbeispiele zeigen, dass das Lager 60 eine Rund- und Planlaufgenauigkeit von weniger als 50 µm aufweist, und beispielsweise ein Magnetlager ist. Durch die hohe Drehzahl und den relativ großen Außendurchmesser des Rings 15 ist der Einsatz eines Magnetlagers 60 vorteilhaft. Ferner ist eine Magnetlager auch für den Einsatz im Vakuum geeignet. Neben der Verkleinerung des Brennflecks ist es zudem vorteilhaft, diesen auf einer sehr genauen räumlichen Position zu halten. Bei dieser Konstruktion spielt daher der Rund- und Planlauf des Rings eine entscheidende Rolle. Aktive Magnetlager weisen eine Rund- und Planlaufgenauigkeit von 50 µm oder weniger auf. Diese ohnehin akzeptable Schwankung kann durch die sich bewegende Flüssigkeit noch verringert werden. Da die thermische Stabilität gerade zu Beginn einer CT-Aufnahme noch nicht gegeben ist und sich die Bauteile, insbesondere der Ring 15 noch weiter thermisch ausdehnen, kann sich die Position des Brennflecks verschieben. Diese Ausdehnung kann jedoch über die Drehzahl des Rings 15 und der damit steuerbaren mechanischen Ausdehnung kompensiert werden. Bei niedriger Temperatur wird das Target 30 daher bei hoher Drehzahl, bei Betriebstemperatur bei niedriger Drehzahl betrieben.Exemplary embodiments show that the bearing 60 has a true and axial running accuracy of less than 50 μm and is a magnetic bearing, for example. Due to the high speed and the relatively large outer diameter of the ring 15, the use of a magnetic bearing 60 is advantageous. Furthermore, a magnetic bearing is also suitable for use in a vacuum. In addition to reducing the size of the focal spot, it is also advantageous to keep it in a very precise spatial position. The concentricity and axial runout of the ring therefore plays a decisive role in this design. Active magnetic bearings have a radial and axial run-out accuracy of 50 µm or less. This fluctuation, which is acceptable anyway, can still be reduced by the moving liquid. Since the thermal stability is not yet given at the beginning of a CT recording and the components, in particular the ring 15, continue to thermally expand, the position of the focal spot can shift. However, this expansion can be compensated for via the speed of the ring 15 and the mechanical expansion that can be controlled with it. At low temperature, the target 30 is therefore operated at high speed, at operating temperature at low speed.

Zu Beginn des Betriebs ist die Targetsubstanz 30 noch unterhalb einer Betriebstemperatur, beispielsweise auf Raumtemperatur. Der Elektronenstrahl heizt die Targetsubstanz z. B. während eines Warmfahrprozesses auf, sodass diese an die Betriebstemperatur herangeführt wird. Wird eine eutektische Legierung eingesetzt, so wird diese durch den Elektronenstrahl zunächst geschmolzen bzw. verflüssigt. Der Aufschmelzvorgang bzw. der Warmfahrprozess kann durch eine nachfolgend beschriebene Heizung 75 durchgeführt oder beschleunigt werden.At the start of operation, the target substance 30 is still below an operating temperature, for example at room temperature. The electron beam heats the target substance z. B. during a warm-up process, so that it is brought up to the operating temperature. If a eutectic alloy is used, it is first melted or liquefied by the electron beam. The melting process or the warming-up process can be carried out or accelerated by a heater 75 described below.

2 zeigt eine schematische Seitenansicht der Röntgenröhre 5 in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel. Ergänzend zu den bereits bezüglich 1 beschriebenen Merkmalen weist das bevorzugte Ausführungsbeispiel ein Schutzrohr 65 auf, das ausgebildet ist, den Elektronenstrahl 35 auf die Targetsubstanz 30 in dem Ring 15 der Vorrichtung 10 zu richten. Dieses Schutzrohr ist vorteilhaft, da der auftreffende Elektronenstrahl aufgrund seiner negativen Ladung vom Magnetfeld des Lagers und des Antriebs abgelenkt werden kann. Dieser Einfluss lässt sich durch Anbringen des Schutzrohres 65, welches den Strahl 35 beim Eintritt in den Ring 15 vor den magnetischen Feldlinien schützt, verhindern. Das Schutzrohr 65 kann Eisen, Nickel oder ein anderes ferromagnetisches Material aufweisen, das magnetische Störfelder vom Elektronenstrahl abschirmt. 2 shows a schematic side view of the X-ray tube 5 in a preferred embodiment. In addition to the already regarding 1 In accordance with the features described, the preferred embodiment includes a protective tube 65 which is configured to direct the electron beam 35 onto the target substance 30 in the ring 15 of the device 10 . This protective tube is advantageous because the electron beam that hits it can be deflected by the magnetic field of the bearing and the drive due to its negative charge. This influence can be prevented by attaching the protective tube 65, which protects the beam 35 from the magnetic field lines when it enters the ring 15. The protective tube 65 can contain iron, nickel or another ferromagnetic material that shields magnetic interference fields from the electron beam.

Zu beachten ist zudem die Ladung des Strahls 35 selbst, da sie den Ring 15 negativ aufladen kann. Der Ring 15 kann durch die berührungslose Lagerung jedoch nicht ohne weiteres geerdet werden. Eine Erdung kann allerdings neben dem Einsatz eines Schleifkontaktes auch durch den glühelektrischen Effekt erreicht werden. Die heiße Flüssigkeit kann demnach, ähnlich der Glühemission an Feststoffen, Elektronen an eine in geringerem Abstand angebrachte Anode 70 abgeben und so die Ladung vom Ring 15 abführen. Die Anode 70 wird daher vorteilhaft im Innenbereich des Rings 15 in räumlicher Nähe zu der Targetsubstanz 30 angeordnet. Der Innenbereich des Rings ist der Bereich, der von dem inneren Hauptoberflächenbereich 25 eingeschlossen ist. Eine mögliche Anordnung der Anode 70 ist in 4 näher beschrieben. Ferner kann auch ein Schleifring die auftretende Ladung anstelle der kontaktlos angebrachten Anode 70 abführen, indem beispielsweise der Ring 15 bzw. ein Teil des Rings 15 derart elektrisch leitend ausgebildet ist, dass derselbe die Ladung der Targetsubstanz 30 aufnimmt und an den am Ring 15 anliegenden Schleifkontakt abgeben kann.Also note the charge of beam 35 itself as it can charge ring 15 negatively. However, the ring 15 cannot be easily grounded due to the non-contact mounting. However, in addition to using a sliding contact, grounding can also be achieved through the glow-electric effect. The hot liquid can therefore, similar to thermionic emission from solids, give off electrons to an anode 70 which is mounted at a smaller distance and thus remove the charge from the ring 15. The anode 70 is therefore advantageously arranged in the inner area of the ring 15 in spatial proximity to the target substance 30 . The interior of the ring is the area enclosed by the inner major surface area 25 . A possible arrangement of the anode 70 is shown in 4 described in more detail. Furthermore, a slip ring can also dissipate the charge instead of the anode 70, which is attached without contact, in that, for example, the ring 15 or a part of the ring 15 is designed to be electrically conductive in such a way that it absorbs the charge of the target substance 30 and attaches it to the sliding contact on the ring 15 can give.

Zu Beginn des Aufheizvorgangs der Flüssigkeit bzw. der Targetsubstanz 30 durch den Elektronenstrahl 35 kann über das noch kalte Targetmaterial die auftretende Ladung der Targetsubstanz 30 nur schwer abgeführt werden, wodurch sich der Ring 50 negativ aufladen kann. Daher ist es vorteilhaft, das Target 30 vor dem Einschalten des Strahls 35 zu heizen und aufzuschmelzen. Hierfür kann die Röntgenröhre 5 eine Heizung 75 aufweisen, die ausgebildet ist, die Targetsubstanz 30 vor dem Einschalten des Elektronenstrahls 35 zu erwärmen. Die Heizung 35 kann im Innenbereich des Rings 15 in räumlicher Nähe zu der Targetsubstanz 30 angeordnet sein. Dieselbe weist beispielsweise zwei Heizelemente 75a, 75b auf, die über eine Halterung 80 elektrisch angeschlossen und im Innenbereich des Rings 15, der sich in dem von einem inneren Hauptoberflächenbereich 25 eingeschlossenen Bereich befindet, positioniert sein. Ferner kann die Halterung 80 auch das Schutzrohr 65 führen und korrekt positionieren. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Heizung auch an einem anderen Ort, beispielsweise seitlich bzw. in Dickenrichtung neben dem Ring 15 oder im Bereich des Antriebs 55 bzw. des Lagers 60 angeordnet sein und die Targetsubstanz z. B. indirekt durch den Ring 15 erwärmt werden. Die Heizung 75 kann während des Betriebs ausgeschaltet sein bzw. bei einer niedrigeren Temperatur auch die durch den Elektronenstrahl stark erwärmte Targetsubstanz zu kühlen.At the beginning of the heating process of the liquid or the target substance 30 by the electron beam 35, the charge occurring on the target substance 30 can only be dissipated with difficulty via the still cold target material, as a result of which the ring 50 can become negatively charged. It is therefore advantageous to heat and melt the target 30 before the beam 35 is switched on. For this purpose, the x-ray tube 5 can have a heater 75 which is designed to heat the target substance 30 before the electron beam 35 is switched on. The heater 35 can be arranged in the interior of the ring 15 in close proximity to the target substance 30 . The same has, for example, two heating elements 75a, 75b, which are electrically connected via a bracket 80 and positioned in the inner region of the ring 15, which is in the area enclosed by an inner main surface region 25. Furthermore, the holder 80 can also guide the protective tube 65 and position it correctly. According to a further exemplary embodiment, the heater can also be arranged at a different location, for example on the side or in the direction of the thickness next to the ring 15 or in the area of the drive 55 or the bearing 60 and the target substance z. B. indirectly heated by the ring 15. The heater 75 can be switched off during operation or, at a lower temperature, can also be used to cool the target substance that has been greatly heated by the electron beam.

Die nachfolgenden 3, 4 und 5 zeigen jeweils Teilelemente des bevorzugten Ausführungsbeispiels aus unterschiedlichen Perspektiven.The following 3 , 4 and 5 each show partial elements of the preferred exemplary embodiment from different perspectives.

3a zeigt die Röntgenröhre 5 in einer schematischen Seitenansicht mit dem Fokus auf dem Schutzrohr 65. Das Schutzrohr 65 wird seitlich in den Innenbereich des Rings 15 bzw. zwischen den inneren Hauptoberflächenbereich 25 geführt und auf die Targetsubstanz 30 ausgerichtet. Der Elektronenstrahl 35 kann somit, ohne durch die von außen einwirkenden Kräfte, beispielsweise durch den Antrieb 55 oder das Lager 60, auf die Targetsubstanz 35 geführt werden und dort einen konstanten bzw. an einer gleichbleibenden Position bleibenden Brennfleck erzeugen. 3a shows the X-ray tube 5 in a schematic side view with the focus on the protective tube 65. The protective tube 65 is guided laterally into the inner area of the ring 15 or between the inner main surface area 25 and aligned with the target substance 30. The electron beam 35 can thus be guided onto the target substance 35 without the forces acting from outside, for example by the drive 55 or the bearing 60, and generate a constant focal spot there or one that remains in the same position.

3b zeigt die Seitenansicht eines Querschnitts durch die Röntgenröhre 5 in einer schematischen Darstellung. Der bereits in 1 gezeigte Querschnitt wird somit noch einmal dreidimensional und somit plastischer dargestellt. 3b shows the side view of a cross section through the x-ray tube 5 in a schematic representation. The one already in 1 The cross-section shown is thus once again three-dimensional and thus represented more vividly.

4 zeigt eine schematische Seitenansicht der Röntgenröhre 5 mit der Anode 70. Die Anode 70 kann aus einem elektrisch leitfähigen Material bestehen und beispielsweise in Form einer Platte ausgeführt sein. Um die elektrische Ladung abzuführen, kann die Anode 70 über eine Zuleitung 85 geerdet sein. Alternativ kann zur Abführung der Ladung auch ein Schleifkontakt bzw. ein Schleifring eingesetzt werden. Der Einsatz der Anode 70 ist jedoch vorteilhaft, da dieselbe kontaktlos angebracht ist und somit keine Verschleißspuren, beispielsweise durch Reibung, erhält und somit nicht verschleißbedingt ausgetauscht werden braucht. Die Positionierung der Anode im Innenbereich des Rings 15 erfolgt beispielsweise mittels einer starren Zuleitung 85 bzw. mittels eines festen Mantels, in dem die Zuleitung 85 zur Anode 70 geführt wird. Die starre Zuleitung 85 bzw. der starre Mantel der Zuleitung 85 kann an einem statischen Teil der Röntgenröhre 5 angebracht sein und somit die Anode 70 in der vorbestimmten Position in räumlicher Nähe des Targetmaterials 30 halten. 4 shows a schematic side view of the X-ray tube 5 with the anode 70. The anode 70 can consist of an electrically conductive material and can be designed, for example, in the form of a plate. In order to dissipate the electrical charge, the anode 70 can be grounded via a lead 85 . Alternatively, a sliding contact or a slip ring can also be used to dissipate the charge. However, the use of the anode 70 is advantageous since the same is attached without contact and therefore does not show any signs of wear, for example due to friction, and therefore does not have to be replaced due to wear. The positioning of the anode in the inner region of the ring 15 takes place, for example, by means of a rigid feed line 85 or by means of a solid jacket, in which the feed line 85 is routed to the anode 70 . The rigid supply line 85 or the rigid casing of the supply line 85 can be attached to a static part of the x-ray tube 5 and thus hold the anode 70 in the predetermined position in close proximity to the target material 30 .

5 zeigt eine schematische Seitenansicht der Röntgenröhre 5 mit dem Fokus auf der Heizung 75. Die Heizung 75 ist beispielsweise über zwei Heizelemente 75a und 75b realisiert, die über der Halterung 80 im Innenbereichs des Rings 15 angeordnet sind. Die Halterung 80 kann an einem starren Teil der Röntgenröhre 5 angebracht sein und zusätzlich die Zuleitung für die beiden Heizelemente 75a bzw. 75b führen. Ergänzend kann die Halterung 80 ein Loch aufweisen, um dem Schutzrohr 65 eine Führung in dem Innenbereich des Rings 15 zu geben und denselben dadurch zu stabilisieren. Alternativ sind auch andere Heizelemente bzw. Heizungen, beispielsweise mit nur einem oder einer Mehrzahl von Heizelementen realisierbar, von denen einige bereits beschrieben wurden. 5 shows a schematic side view of the x-ray tube 5 with the focus on the heater 75. The heater 75 is implemented, for example, via two heating elements 75a and 75b, which are arranged above the mount 80 in the interior of the ring 15. The holder 80 can be attached to a rigid part of the X-ray tube 5 and can also carry the supply line for the two heating elements 75a and 75b. In addition, the holder 80 can have a hole in order to give the protective tube 65 a guide in the inner area of the ring 15 and thereby to stabilize the same. Alternatively, other heating elements or heaters can also be implemented, for example with only one or a plurality of heating elements, some of which have already been described.

6 zeigt eine schematische Darstellung eines Flussdiagramms eines Verfahrens 600 zur Emission von Röntgenstrahlung. Das Verfahren umfasst einen Schritt 605 „Rotieren eines Rings, wobei der Ring an einem inneren Hauptoberflächenbereich eine umlaufende Nut aufweist, in der eine Targetsubstanz angeordnet ist“ und einen Schritt 610 „Erzeugen eines Elektronenstrahls mit einer Elektronenquelle und Richten des Elektronenstrahls auf die Targetsubstanz in dem Ring, wobei die Targetsubstanz im Betrieb durch eine Bestrahlung mit dem Elektronenstrahl von einem festen in einen flüssigen Zustand übergeht und durch die Bestrahlung mit dem Elektronenstrahl eine Röntgenstrahlung emittiert“. Optional kann das Verfahren 600 ferner einen Schritt 615 „Erwärmen der Targetsubstanz mit einer Heizung vor dem Einschalten des Elektronenstrahls, so dass die Targetsubstanz von dem festen in den flüssigen Zustand übergeht“ umfassen. 6 shows a schematic representation of a flowchart of a method 600 for emitting x-rays. The method comprises a step 605 "rotating a ring, the ring having a circumferential groove on an inner main surface region in which a target substance is arranged" and a step 610 "generating an electron beam with an electron source and directing the electron beam onto the target substance in the Ring, in which case the target substance changes from a solid to a liquid state as a result of being irradiated with the electron beam and emits X-rays as a result of the irradiation with the electron beam”. Optionally, the method 600 can further include a step 615 "heating the target substance with a heater before switching on the electron beam, so that the target substance changes from the solid to the liquid state".

In anderen Worten beschreibt die vorliegende Erfindung ein in einem rotierenden Ring gefasstes Material, dass im Betriebszustand aufgeschmolzen wird und so eine deutlich höhere Beständigkeit gegenüber dem auftreffenden Elektronenstrahl als herkömmliche Targets bietet. Der Strahl kann damit auf einen kleineren Brennfleck fokussiert und somit die Qualität des entstehenden Kegelstrahls verbessert werden. Der Schutzbereich wird jedoch von den nachfolgenden Patentansprüchen definiert.In other words, the present invention describes a material held in a rotating ring that is melted in the operating state and thus offers a significantly higher resistance to the impacting electron beam than conventional targets. The beam can thus be focused on a smaller focal point, thus improving the quality of the resulting cone beam. However, the scope of protection is defined by the following patent claims.

Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.Although some aspects have been described in the context of a device, it is understood that these aspects also represent a description of the corresponding method, so that a block or a component of a device is also to be understood as a corresponding method step or as a feature of a method step. Similarly, aspects described in connection with or as a method step also constitute a description of a corresponding block or detail or feature of a corresponding device.

Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.The embodiments described above are merely illustrative of the principles of the present invention. It is understood that modifications and variations to the arrangements and details described herein will occur to those skilled in the art. Therefore, it is intended that the invention be limited only by the scope of the following claims and not by the specific details presented in the description and explanation of the embodiments herein.

Claims

Röntgenröhre (15) mit: einem Ring (15), der im Betrieb rotiert und an einem inneren Hauptoberflächenbereich (25) eine umlaufende Nut (20) aufweist, in der eine Targetsubstanz (30) angeordnet ist, die ausgebildet ist, um im Betrieb von einem festen in einen flüssigen Zustand überzugehen und bei Anregung mit einem Elektronenstrahl (35) eine Röntgenstrahlung (40) zu emittieren ; einer Elektronenquelle (50), die ausgebildet ist, um den Elektronenstrahl (35) zu erzeugen und auf die Targetsubstanz (30) in dem Ring (15) der Vorrichtung (10) zu richten; einem Antrieb (55), der ausgebildet ist, um den Ring (15) im Betrieb zu rotieren; einem Lager (60), das ausgebildet ist, um den Ring (15) zu führen; und einer Anode (70), die ausgebildet ist, eine Ladung der Targetsubstanz (30) im Betrieb kontaktlos abzuführen.X-ray tube (15) with: a ring (15) rotating in use and having a circumferential groove (20) on an inner major surface portion (25) in which is disposed a target substance (30) adapted to change from a solid to a liquid state in use to transition and to emit X-ray radiation (40) when excited with an electron beam (35); an electron source (50) configured to generate and direct the electron beam (35) to the target substance (30) in the ring (15) of the device (10); a drive (55) adapted to rotate the ring (15) in use; a bearing (60) designed to guide the ring (15); and an anode (70) which is designed to dissipate a charge of the target substance (30) without contact during operation.

Röntgenröhre (15) gemäß Anspruch 1, wobei die Targetsubstanz (30) eine eutektische Legierung ist.X-ray tube (15) according to claim 1 , wherein the target substance (30) is a eutectic alloy.

Röntgenröhre (5) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Lager (60) ein Magnetlager ist.X-ray tube (5) according to claim 1 or 2 , wherein the bearing (60) is a magnetic bearing.

Röntgenröhre (5) einem der Ansprüche 1-3, wobei das Lager (60) eine Rund- und Planlaufgenauigkeit von weniger als 50 µm aufweist.X-ray tube (5) one of Claims 1 - 3 , wherein the bearing (60) has a concentricity and axial runout of less than 50 microns.

Röntgenröhre (5) gemäß einem der Ansprüche 1-4, die ein Schutzrohr (65) aufweist, das ausgebildet ist, den Elektronenstrahl (35) auf die Targetsubstanz (30) in dem Ring (15) der Vorrichtung (10) zu richten.X-ray tube (5) according to one of Claims 1 - 4 comprising a protective tube (65) adapted to direct the electron beam (35) onto the target substance (30) in the ring (15) of the device (10).

Röntgenröhre (5) gemäß einem der Ansprüche 1-5, wobei die Anode (70) im Innenbereich des Rings (15) in räumlicher Nähe zu der Targetsubstanz (30) angeordnet ist.X-ray tube (5) according to one of Claims 1 - 5 , wherein the anode (70) is arranged in the interior of the ring (15) in close proximity to the target substance (30).

Röntgenröhre (5) gemäß einem der Ansprüche 1-6, die eine Heizung (75) aufweist, die ausgebildet ist, um die Targetsubstanz (30) vor dem Einschalten des Elektronenstrahls (35) zu erwärmen.X-ray tube (5) according to one of Claims 1 - 6 Having a heater (75) which is designed to heat the target substance (30) before switching on the electron beam (35).

Röntgenröhre (5) gemäß Anspruch 7, wobei die Heizung (75) im Innenbereich des Rings (15) in räumlicher Nähe zu der Targetsubstanz (30) angeordnet ist.X-ray tube (5) according to claim 7 , wherein the heater (75) is arranged in the interior of the ring (15) in close proximity to the target substance (30).

Röntgenröhre gemäß einem der Ansprüche 1-8, wobei der Antrieb (55) ausgebildet ist, um eine Rotationsgeschwindigkeit des Rings (15) mit einer steigenden Temperatur der Targetsubstanz (30) zu reduzieren.X-ray tube according to one of Claims 1 - 8th , wherein the drive (55) is designed to reduce a rotational speed of the ring (15) with an increasing temperature of the target substance (30).

Röntgenröhre (15) mit: einem Ring (15), der im Betrieb rotiert und an einem inneren Hauptoberflächenbereich (25) eine umlaufende Nut (20) aufweist, in der eine Targetsubstanz (30) angeordnet ist, die ausgebildet ist, um im Betrieb von einem festen in einen flüssigen Zustand überzugehen und bei Anregung mit einem Elektronenstrahl (35) eine Röntgenstrahlung (40) zu emittieren; einer Elektronenquelle (50), die ausgebildet ist, um den Elektronenstrahl (35) zu erzeugen und auf die Targetsubstanz (30) in dem Ring (15) der Vorrichtung (10) zu richten; einem Antrieb (55), der ausgebildet ist, um den Ring (15) im Betrieb zu rotieren; einem Lager (60), das ausgebildet ist, um den Ring (15) zu führen; und einer Heizung (75), die ausgebildet ist, die Targetsubstanz (30) vor dem Einschalten des Elektronenstrahls (35) zu erwärmen.X-ray tube (15) with: a ring (15) rotating in use and having a circumferential groove (20) on an inner major surface portion (25) in which is disposed a target substance (30) adapted to change from a solid to a liquid state in use to transition and emit X-ray radiation (40) upon excitation with an electron beam (35); an electron source (50) configured to generate and direct the electron beam (35) to the target substance (30) in the ring (15) of the device (10); a drive (55) adapted to rotate the ring (15) in use; a bearing (60) designed to guide the ring (15); and a heater (75) which is designed to heat the target substance (30) before the electron beam (35) is switched on.

Röntgenröhre (15) mit: einem Ring (15), der im Betrieb rotiert und an einem inneren Hauptoberflächenbereich (25) eine umlaufende Nut (20) aufweist, in der eine Targetsubstanz (30) angeordnet ist, die ausgebildet ist, um im Betrieb von einem festen in einen flüssigen Zustand überzugehen und bei Anregung mit einem Elektronenstrahl (35) eine Röntgenstrahlung (40) zu emittieren; einer Elektronenquelle (50), die ausgebildet ist, um den Elektronenstrahl (35) zu erzeugen und auf die Targetsubstanz (30) in dem Ring (15) der Vorrichtung (10) zu richten; einem Antrieb (55), der ausgebildet ist, um den Ring (15) im Betrieb zu rotieren; und einem Lager (60), das ausgebildet ist, um den Ring (15) zu führen; wobei der Antrieb (55) ausgebildet ist, um eine Rotationsgeschwindigkeit des Rings (15) mit einer steigenden Temperatur der Targetsubstanz (30) zu reduzieren.X-ray tube (15) with: a ring (15) rotating in use and having a circumferential groove (20) on an inner major surface portion (25) in which is disposed a target substance (30) adapted to change from a solid to a liquid state in use to transition and emit X-ray radiation (40) upon excitation with an electron beam (35); an electron source (50) configured to generate and direct the electron beam (35) to the target substance (30) in the ring (15) of the device (10); a drive (55) adapted to rotate the ring (15) in use; and a bearing (60) designed to guide the ring (15); wherein the drive (55) is designed to reduce a rotational speed of the ring (15) with an increasing temperature of the target substance (30).

Verfahren zur Emission von Röntgenstrahlung (40) mit den Schritten: Rotieren eines Rings (15), wobei der Ring (15) an einem inneren Hauptoberflächenbereich (25) eine umlaufende Nut (20) aufweist, in der eine Targetsubstanz (30) angeordnet ist; Erzeugen eines Elektronenstrahls (35) mit einer Elektronenquelle (50) und Richten des Elektronenstrahls (35) auf die Targetsubstanz (30) in dem Ring (15), wobei die Targetsubstanz (30) im Betrieb durch eine Bestrahlung mit dem Elektronenstrahl (35) von einem festen in einen flüssigen Zustand übergeht und durch die Bestrahlung mit dem Elektronenstrahl eine Röntgenstrahlung (40) emittiert; und kontaktloses Abführen einer Ladung der Targetsubstanz im Betrieb der Röntgenröhre.Method for emitting X-rays (40), comprising the steps of: rotating a ring (15), the ring (15) having a circumferential groove (20) on an inner major surface portion (25) in which a target substance (30) is disposed; Generating an electron beam (35) with an electron source (50) and directing the electron beam (35) onto the target substance (30) in the ring (15), the target substance (30) in operation being irradiated with the electron beam (35) from changes from a solid to a liquid state and emits X-rays (40) by irradiation with the electron beam; and contactless removal of a charge of the target substance during operation of the X-ray tube.

Verfahren gemäß Anspruch 12, mit dem Schritt: Erwärmen der Targetsubstanz (30) mit einer Heizung (75) vor dem Einschalten des Elektronenstrahls, so dass die Targetsubstanz (30) von dem festen in den flüssigen Zustand übergeht.procedure according to claim 12 , comprising the step of: heating the target substance (30) with a heater (75) before switching on the electron beam, so that the target substance (30) changes from the solid to the liquid state.

Verfahren zur Emission von Röntgenstrahlung (40) mit den Schritten: Rotieren eines Rings (15), wobei der Ring (15) an einem inneren Hauptoberflächenbereich (25) eine umlaufende Nut (20) aufweist, in der eine Targetsubstanz (30) angeordnet ist; Erzeugen eines Elektronenstrahls (35) mit einer Elektronenquelle (50) und Richten des Elektronenstrahls (35) auf die Targetsubstanz (30) in dem Ring (15), wobei die Targetsubstanz (30) im Betrieb durch eine Bestrahlung mit dem Elektronenstrahl (35) von einem festen in einen flüssigen Zustand übergeht und durch die Bestrahlung mit dem Elektronenstrahl eine Röntgenstrahlung (40) emittiert; und Erwärmen der Targetsubstanz (30) vor dem Einschalten des Elektronenstrahls (35).Method for emitting X-rays (40), comprising the steps of: rotating a ring (15), the ring (15) having a circumferential groove (20) on an inner major surface portion (25) in which a target substance (30) is disposed; Generating an electron beam (35) with an electron source (50) and directing the electron beam (35) onto the target substance (30) in the ring (15), the target substance (30) in operation being irradiated with the electron beam (35) from changes from a solid to a liquid state and emits X-rays (40) by irradiation with the electron beam; and Heating the target substance (30) before turning on the electron beam (35).

Verfahren zur Emission von Röntgenstrahlung (40) mit den Schritten: Rotieren eines Rings (15), wobei der Ring (15) an einem inneren Hauptoberflächenbereich (25) eine umlaufende Nut (20) aufweist, in der eine Targetsubstanz (30) angeordnet ist; Erzeugen eines Elektronenstrahls (35) mit einer Elektronenquelle (50) und Richten des Elektronenstrahls (35) auf die Targetsubstanz (30) in dem Ring (15), wobei die Targetsubstanz (30) im Betrieb durch eine Bestrahlung mit dem Elektronenstrahl (35) von einem festen in einen flüssigen Zustand übergeht und durch die Bestrahlung mit dem Elektronenstrahl eine Röntgenstrahlung (40) emittiert; und Reduzieren einer Rotationsgeschwindigkeit des Rings (15) mit einer steigenden Temperatur des Substrats (30).Method for emitting X-rays (40), comprising the steps of: rotating a ring (15), the ring (15) having a circumferential groove (20) on an inner major surface portion (25) in which a target substance (30) is disposed; Generating an electron beam (35) with an electron source (50) and directing the electron beam (35) onto the target substance (30) in the ring (15), the target substance (30) in operation being irradiated with the electron beam (35) from changes from a solid to a liquid state and emits X-rays (40) by irradiation with the electron beam; and reducing a rotation speed of the ring (15) with an increasing temperature of the substrate (30).