DE102015220754B3 - Method and measuring device for determining the electrode spacing of x-ray tubes - Google Patents

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DE102015220754B3 DE102015220754.4A DE102015220754A DE102015220754B3 DE 102015220754 B3 DE102015220754 B3 DE 102015220754B3 DE 102015220754 A DE102015220754 A DE 102015220754A DE 102015220754 B3 DE102015220754 B3 DE 102015220754B3
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Oliver Heuermann
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Abstract

Verfahren und Messeinrichtung zur Ermittlung des Elektrodenabstands von Röntgenröhren sowie Röntgengenröhre mit veränderbarem Elektrodenabstand Die Erfindung gibt ein Verfahren zur Ermittlung des Elektrodenabstands (d) zwischen einer Kathode (4) und einer Anode (3) einer Röntgenröhre (1) an. Das Verfahren weist folgende Schritte auf: – eine automatische Ermittlung der Resonanzfrequenz (fR) des aus einer Koppelkapazität (CK) zwischen der Anode (3) und der Kathode (4) und einer Serienstreuinduktivität (LS) der Röntgenröhre (1) gebildeten Serienschwingkreises, – eine Ermittlung der Koppelkapazität (CK) aus der Resonanzfrequenz (fR) und – eine Ermittlung des Elektrodenabstandes (d) aus der Koppelkapazität (CK). Eine zugehörige Messeinrichtung und ein zugehöriges Computerprogrammprodukt und computerlesbares Medium werden ebenfalls angegeben. Die Erfindung bietet den Vorteil, dass ohne mechanische Messmittel der Elektrodenabstand einfach und sehr genau messbar ist. Die Erfindung gibt auch eine Röntgenröhre (1) mit in einer Röhrenhülle (7) angeordneten Anode (3) und Kathode (4) an, wobei die Kathode (4) in einer Aufhängevorrichtung (5) angeordnet ist. Die Aufhängevorrichtung (5) ist in der Röhrenhülle (7) derart beweglich gelagert, dass der Elektrodenabstand (d) zwischen der Anode (3) und der Kathode (4) von außerhalb der Röhrenhülle (7) veränderbar ist. Die Erfindung bietet den weiteren Vorteil, den nach den Fertigungsprozessen resultierenden Elektrodenabstand zu korrigieren bzw. zu justieren. Ein Verwurf bzw. eine Verschrottung der Exemplare mit Resultaten außerhalb der Spezifikation entfällt.The invention specifies a method for determining the electrode spacing (d) between a cathode (4) and an anode (3) of an x-ray tube (1). The method comprises the following steps: an automatic determination of the resonant frequency (fR) of the series resonant circuit formed from a coupling capacitance (CK) between the anode (3) and the cathode (4) and a series leakage inductance (LS) of the x-ray tube (1), a determination of the coupling capacitance (CK) from the resonant frequency (fR) and - a determination of the electrode spacing (d) from the coupling capacitance (CK). An associated meter and associated computer program product and computer readable medium are also provided. The invention offers the advantage that the distance between the electrodes can be measured simply and very accurately without mechanical measuring means. The invention also provides an x-ray tube (1) with an anode (3) and cathode (4) arranged in a tube envelope (7), wherein the cathode (4) is arranged in a suspension device (5). The suspension device (5) is movably mounted in the tubular casing (7) such that the electrode spacing (d) between the anode (3) and the cathode (4) can be changed from outside the tubular casing (7). The invention offers the further advantage of correcting or adjusting the electrode spacing resulting after the manufacturing processes. A Verwurf or a scrapping of the copies with results outside the specification is eliminated.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Messeinrichtung zur Ermittlung des Elektrodenabstands zwischen einer Kathode und einer Anode einer Röntgenröhre sowie ein Computerprogrammprodukt und ein computerlesbares Speichermedium zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method and a measuring device for determining the electrode spacing between a cathode and an anode of an X-ray tube as well as a computer program product and a computer-readable storage medium for carrying out the method.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Röntgenstrahlung wird typischerweise mit einer Röntgenröhre in Form von Bremsstrahlung erzeugt, die bei der Absorption von hochenergetischen Elektronen in einer Anode entsteht. Dazu werden in einem Vakuum Elektronen von einer Kathode erzeugt und mittels Hochspannung in Richtung auf die Anode beschleunigt. Der Elektronenstrahl wird auf der Anode fokussiert. In der Anode werden die Elektronen durch das Anoden-Material abgebremst, weshalb typischerweise ein Material mit hoher Ordnungszahl als Anoden-Material verwendet wird. Materialien bzw. Elemente mit hoher Ordnungszahl bewirken eine ausreichend starke Abbremsung der Elektronen. Beim Abbremsen entsteht die als Bremsstrahlung erzeugte Röntgenstrahlung, die für Untersuchungszwecke genutzt wird.X-radiation is typically generated with an X-ray tube in the form of Bremsstrahlung, which results from the absorption of high-energy electrons in an anode. For this purpose, electrons are generated by a cathode in a vacuum and accelerated by means of high voltage in the direction of the anode. The electron beam is focused on the anode. In the anode, the electrons are decelerated by the anode material, so typically a high atomic number material is used as the anode material. Materials or elements with a high atomic number cause a sufficiently strong deceleration of the electrons. During deceleration, the X-radiation generated as bremsstrahlung radiation is used for examination purposes.

Richtung und Gestalt des erzeugten Röntgenstrahls werden durch die Beschaffenheit und Ausrichtung der Oberfläche der Anode sowie durch Richtung und Brennfleck-Kontur des Elektronenstrahls beim Auftreffen auf die Anode bestimmt. Um einen gebündelten und intensiven Röntgenstrahl in der gewünschten Richtung zu erzeugen, wird der Elektronenstrahl daher fokussiert und auf eine bestimmte Stelle der Anoden-Oberfläche gerichtet. In der Regel werden in modernen Röntgenröhren tellerförmige Anoden, die sich um ihre Achse drehen, eingesetzt.The direction and shape of the generated X-ray beam are determined by the nature and orientation of the surface of the anode as well as the direction and focal spot contour of the electron beam as it strikes the anode. Therefore, to create a focused and intense X-ray beam in the desired direction, the electron beam is focused and directed to a particular location on the anode surface. Typically, in modern x-ray tubes, plate-shaped anodes rotate about their axis.

Dadurch wechselt bei festliegendem Elektronenstrahl der Ort des Brennflecks (Fokus) ständig auf dem Anodenteller, wodurch die örtliche Temperaturbelastung geringer ausfällt als bei Stehanoden.As a result, when the electron beam is fixed, the location of the focal spot (focus) constantly changes on the anode plate, as a result of which the local temperature load is lower than in the case of stationary anodes.

Bei der Fertigung von Röntgenröhren wird der Abstand zwischen der Kathode und der Anode, der Elektrodenabstand, mit Hilfe von mechanischen Messmitteln und unter Verwendung von Referenzauflagepunkten auf den Elektroden eingestellt, bevor die einzelnen Teile einer Röntgenröhre zusammengesetzt, verlötet oder verschweißt werden. Aufgrund von unvermeidbaren Bauteil- und Messmitteltoleranzen unterliegt der Elektrodenabstand einer Exemplarstreuung.In the fabrication of x-ray tubes, the distance between the cathode and the anode, the electrode gap, is adjusted by means of mechanical measuring means and reference pads on the electrodes before the individual parts of an x-ray tube are assembled, soldered or welded together. Due to unavoidable component and measuring device tolerances, the electrode spacing is subject to specimen scattering.

Der Elektrodenabstand beeinflusst die Fokussierung und den Durchgriff einer Röntgenröhre maßgeblich. Beispielsweise führt ein zu großer Elektrodenabstand zu einem schlechten Durchgriff und der Brennfleck ist zu schmal und zu lang (bei einer Breite mal Länge Definition des Brennflecks). Eine möglichst geringe Exemplarstreuung der spezifizierten Leistungsmerkmale der Röntgenröhre ist über die Gesamtzahl der produzierten Exemplare sicher zu stellen. Dies ist aktuell nur mit sehr kostenintensiven Maßnahmen möglich.The distance between the electrodes significantly influences the focusing and penetration of an X-ray tube. For example, too large an electrode gap results in poor penetration and the focal spot is too narrow and too long (with a width by length definition of the focal spot). The smallest possible copy spread of the specified performance characteristics of the X-ray tube is to be ensured over the total number of copies produced. This is currently only possible with very costly measures.

Die Patentanmelderin stellt bei der Produktion von Röntgenröhren mit Hilfe von mechanischen Präzisionsmessmitteln und unter Verwendung von Referenzauflagepunkten den Elektrodenabstand ein, bevor die einzelnen Röhrenteile zusammengesetzt, verlötet oder verschweißt werden. Eine Korrektur des sich nach den Fertigungsprozessen ergebenden Elektrodenabstands ist nachträglich nicht möglich. Die Präzisionsmessmittel und die Werkzeuge müssen für jeden neuen Röntgenröhrentyp neu konstruiert, beschafft, validiert und gewartet werden.The patent applicant, in the production of X-ray tubes using precision mechanical measuring means and reference points, adjusts the electrode spacing before assembling, soldering or welding the individual tube parts. A correction of the resulting after the manufacturing processes electrode spacing is not possible later. The precision measurement tools and tools need to be redesigned, procured, validated, and maintained for each new type of X-ray tube.

Die Offenlegungsschriften DE 31 51 229 A1 und US 2006/0274 889 A1 sowie die Patentschriften US 2 597 817 A , US 5 581 591 A und GB 1 422 330 A offenbaren Röntgenröhren, bei denen von außen der Elektrodenabstand durch Bewegen der Kathode veränderbar ist. Die Kathode ist in einer balgartigen Aufhängung fixiert, die eine reversible Bewegung der Kathode zulässt.The publications DE 31 51 229 A1 and US 2006/0274 889 A1 and the patents US Pat. No. 2,597,817 . US 5 581 591 A and GB 1 422 330 A disclose X-ray tubes, in which the distance from the outside of the electrode by moving the cathode is variable. The cathode is fixed in a bellows-type suspension, which allows a reversible movement of the cathode.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Messeinrichtung anzugeben, die auf einfache und exakte Weise den Elektrodenabstand ermitteln.It is an object of the invention to provide a method and a measuring device, which determine the electrode spacing in a simple and accurate manner.

Gemäß der Erfindung werden die gestellten Aufgaben mit dem Verfahren und der Messeinrichtung zur Ermittlung eines Elektrodenabstands, dem Computerprogrammprodukt und dem computerlesbaren Medium der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.According to the invention, the objects set with the method and the measuring device for determining an electrode spacing, the computer program product and the computer-readable medium solved the independent claims. Advantageous developments are specified in the dependent claims.

Erfindungsgemäß wird der Elektrodenabstand einer Röntgenröhre aus der Resonanzfrequenz der frequenzangeregten Röntgenröhre ermittelt. Die Röntgenröhre ist mit einer bewegbaren Haltevorrichtung für die Aufhängevorrichtung der Kathode ausgestattet, die nach dem Verlöten der Röntgenröhre von außerhalb der Röntgenröhre bewegt werden kann, wodurch sich der Elektrodenabstand ändert.According to the invention, the electrode spacing of an X-ray tube is determined from the resonant frequency of the frequency-excited X-ray tube. The X-ray tube is equipped with a movable holder for the suspension device of the cathode, which can be moved after soldering the X-ray tube from outside the X-ray tube, whereby the electrode spacing changes.

Die Erfindung beansprucht ein Verfahren zur Ermittlung des Elektrodenabstands zwischen einer Kathode und einer Anode einer Röntgenröhre, mit den Schritten:

  • – automatische Ermittlung der Resonanzfrequenz des aus einer Koppelkapazität zwischen der Anode und der Kathode und einer Serienstreuinduktivität der Röntgenröhre gebildeten Serienschwingkreises,
  • – Ermittlung der Koppelkapazität aus der Resonanzfrequenz und
  • – Ermittlung des Elektrodenabstandes aus der Koppelkapazität.
The invention claims a method for determining the electrode spacing between a cathode and an anode of an x-ray tube, comprising the steps of:
  • Automatic determination of the resonant frequency of the series resonant circuit formed by a coupling capacitance between the anode and the cathode and a series leakage inductance of the x-ray tube,
  • - Determining the coupling capacity of the resonance frequency and
  • - Determination of the electrode distance from the coupling capacity.

Die Erfindung bietet den Vorteil, dass ohne mechanische Präzisionsmessmittel der Elektrodenabstand einfach und sehr genau messbar ist.The invention offers the advantage that, without mechanical precision measuring means, the electrode spacing can be measured simply and very accurately.

In einer Weiterbildung wird die Koppelkapazität mit der Gleichung

Figure DE102015220754B3_0002
berechnet, wobei CK die Koppelkapazität, LS die Serienstreuinduktivität und fR die Resonanzfrequenz ist.In a development, the coupling capacity with the equation
Figure DE102015220754B3_0002
where C K is the coupling capacitance, L S is the series leakage inductance, and f R is the resonant frequency.

In einer weiteren Ausgestaltung wird der Elektrodenabstand mit der Gleichung

Figure DE102015220754B3_0003
berechnet, wobei d der Elektrodenabstand, ε0 die Dielektrizitätskonstante des Vakuums, εr die Dielektrizitätskonstante des Mediums zwischen der Anode und der Kathode und A die Fläche des durch die Anode und die Kathode gebildeten Plattenkondensators ist.In a further embodiment, the electrode spacing with the equation
Figure DE102015220754B3_0003
where d is the electrode spacing, ε 0 is the dielectric constant of the vacuum, ε r is the dielectric constant of the medium between the anode and the cathode, and A is the area of the plate capacitor formed by the anode and the cathode.

Die Erfindung beansprucht auch ein Computerprogrammprodukt, umfassend ein Computerprogramm, wobei das Computerprogramm in eine Speichereinrichtung einer Messeinrichtung ladbar ist, wobei mit dem Computerprogramm die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt werden, wenn das Computerprogramm auf der Messeinrichtung ausgeführt wird.The invention also claims a computer program product comprising a computer program, wherein the computer program can be loaded into a memory device of a measuring device, wherein the steps of the method according to the invention are carried out with the computer program when the computer program is executed on the measuring device.

Die Erfindung beansprucht des Weiteren ein computerlesbares Medium, auf welchem ein Computerprogramm gespeichert ist, wobei das Computerprogramm in eine Speichereinrichtung einer Messeinrichtung ladbar ist, wobei mit dem Computerprogramm die Schritte das erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt werden, wenn das Computerprogramm auf der Messeinrichtung ausgeführt wird.The invention further claims a computer-readable medium on which a computer program is stored, the computer program being loadable into a memory device of a measuring device, the computer program carrying out the steps of the method according to the invention when the computer program is executed on the measuring device.

Die Erfindung beansprucht auch eine Messeinrichtung zur Ermittlung des Elektrodenabstands zwischen einer Kathode und einer Anode einer Röntgenröhre, wobei die Messeinrichtung ausgebildet und programmiert ist:

  • – die Resonanzfrequenz des aus einer Koppelkapazität zwischen der Anode und der Kathode und einer Serienstreuinduktivität der Röntgenröhre gebildeten Serienschwingkreises zu ermitteln,
  • – die Koppelkapazität aus der Resonanzfrequenz zu ermitteln und
  • – den Elektrodenabstandes aus der Koppelkapazität zu ermitteln.
The invention also claims a measuring device for determining the electrode spacing between a cathode and an anode of an x-ray tube, wherein the measuring device is designed and programmed:
  • To determine the resonant frequency of the series resonant circuit formed by a coupling capacitance between the anode and the cathode and a series leakage inductance of the x-ray tube,
  • - To determine the coupling capacity of the resonance frequency and
  • - To determine the electrode spacing from the coupling capacity.

Weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden aus den nachfolgenden Erläuterungen mehrerer Ausführungsbeispiele anhand von schematischen Zeichnungen ersichtlich.Other features and advantages of the invention will become apparent from the following explanations of several embodiments with reference to schematic drawings.

Es zeigen:Show it:

1: ein Ersatzschaltbild einer Röntgenröhre, 1 : an equivalent circuit of an X-ray tube,

2: eine Messanordnung zur Ermittlung einer Resonanzfrequenz, 2 a measuring arrangement for determining a resonance frequency,

3: ein Schaubild eines Frequenzverlaufs einer Röntgenröhre, 3 FIG. 4 is a graph of a frequency response of an X-ray tube. FIG.

4: eine Tabelle der Exemplarstreuungen einer Röntgenröhre und 4 : a table of the specimen scattering of an x-ray tube and

5: einen Querschnitt einer Röntgenröhre. 5 : a cross-section of an x-ray tube.

Detaillierte Beschreibung mehrerer AusführungsbeispieleDetailed description of several embodiments

1 zeigt ein Ersatzschaltbild einer Röntgenröhre 1. Die Elektroden der Röntgenröhre 1, also die Kathode und die Anode, können elektrisch als Platten eines Plattenkondensators betrachtet werden. Mit steigendem Abstand der Platten zueinander reduziert sich die Kapazität zwischen den Platten, mit sinkendem Abstand steigt die elektrische Kapazität. Es gilt die Gleichung: CK = å0εr A / d, (1) wobei d der Elektrodenabstand, ε0 die Dielektrizitätskonstante des Vakuums, εr die Dielektrizitätskonstante des Mediums zwischen der Anode und der Kathode und A die Fläche des durch die Anode und die Kathode gebildeten Plattenkondensators ist. 1 shows an equivalent circuit of an X-ray tube 1 , The electrodes of the X-ray tube 1 , ie the cathode and the anode, can be considered electrically as plates of a plate capacitor. With increasing distance of the plates to each other, the capacity between the plates is reduced, with decreasing distance increases the electrical capacity. The equation applies: C K = å 0 ε r A / d, (1) where d is the electrode spacing, ε 0 is the dielectric constant of the vacuum, ε r is the dielectric constant of the medium between the anode and the cathode, and A is the area of the plate capacitor formed by the anode and the cathode.

Zusammen mit den Streuparametern der Röntgenröhre, also der Serienstreuinduktivität LS und dem Parallelwiderstand Rp, kann die Röntgenröhre 1 elektrisch als Serienschwingkreis betrachtet werden. Ein typischer Wert für die Streuinduktivität LS beträgt 0,2 μH, für den Parallelwiderstand Rp etwa 2 GOhm.Together with the scattering parameters of the X-ray tube, that is, the series leakage inductance L S and the parallel resistance R p , the X-ray tube can 1 be considered electrically as a series resonant circuit. A typical value for the stray inductance L S is 0.2 μH, for the parallel resistor R p about 2 G ohm.

Unter der Voraussetzung, dass sich die Streuwerte für die Serienstreuinduktivität LS und den Parallelwiderstand Rp vernachlässigbar klein über die Fertigungslose der Röntgenröhre 1 verändern, kann mit Hilfe einer Resonanzkurvenmessung die Koppelkapazität CK zwischen der Kathode und der Anode bestimmt werden. Es gilt die Gleichung:

Figure DE102015220754B3_0004
wobei CK die Koppelkapazität, LS die Serienstreuinduktivität und fR die Resonanzfrequenz des Schwingkreises ist.Assuming that the leakage values for the series leakage inductance L S and the parallel resistance R p are negligibly small over the production lots of the X-ray tube 1 change, the coupling capacitance C K between the cathode and the anode can be determined by means of a resonance curve measurement. The equation applies:
Figure DE102015220754B3_0004
where C K is the coupling capacitance, L S is the series leakage inductance and f R is the resonant frequency of the resonant circuit.

2 zeigt eine Messanordnung zur Ermittlung der Resonanzfrequenz fR des Serienschwingkreises. Dazu wird der Schwingkreis mit einer HF-Quelle der Messeinrichtung 2 über einen Serienwiderstand RS angeregt. Der Serienwiderstand RS hat bevorzugt einen Wert von 20 Ohm, um die Amplitude der Schwingung im Resonanzfall ausreichend zu dämpfen. Die Resonanzfrequenz fR wird beispielsweise mit einem Oszilloskop, einem Spektrumanalysator oder einem Netzwerkanalysator der Messeinrichtung 2 bestimmt. Mit Hilfe eines Computerprogramms der Messeinrichtung 2 erfolgt die Bestimmung automatisch und programmgesteuert u. a. unter Verwendung der Gleichungen (1) und (2). 2 shows a measuring arrangement for determining the resonance frequency f R of the series resonant circuit. For this purpose, the resonant circuit with an RF source of the measuring device 2 excited by a series resistor R S. The series resistor R S preferably has a value of 20 ohms in order to sufficiently attenuate the amplitude of the oscillation in the case of resonance. The resonant frequency f R is, for example, with an oscilloscope, a spectrum analyzer or a network analyzer of the measuring device 2 certainly. With the help of a computer program of the measuring device 2 the determination is carried out automatically and programmatically using equations (1) and (2), among others.

Der Spannungsabgriff zur Bestimmung der Resonanzfrequenz fR erfolgt an der Kathode der Röntgenröhre 1. Die Fläche A der Koppelkapazität CK wird durch eine Referenzmessung der Resonanzfrequenz fR aus einem bekannten Elektrodenabstand d gemäß Gleichungen (1) und (2) ermittelt.The voltage tap for determining the resonance frequency f R takes place at the cathode of the x-ray tube 1 , The area A of the coupling capacitance C K is determined by a reference measurement of the resonance frequency f R from a known electrode spacing d according to equations (1) and (2).

In 3 ist ein Schaubild einer Resonanzkurvenbestimmung mit einer Messeinrichtung 2 und einer Messanordnung nach 2 dargestellt. Im oberen Abschnitt des Schaubilds ist in x-Richtung die Anregungsfrequenz f in MHz und in y-Richtung die Amplitude U in V aufgetragen. Im unteren Abschnitt des Schaubilds ist in x-Richtung die Anregungsfrequenz f in MHz und in y-Richtung die Phase φ in Grad aufgetragen. Bei einer Koppelkapazität CK von 5,863 pF für eine typische Röntgenröhre 1 stellt sich eine Resonanzfrequenz fR von 147,067 MHz ein.In 3 is a diagram of a resonance curve determination with a measuring device 2 and a measuring arrangement according to 2 shown. In the upper section of the diagram, the excitation frequency f in MHz and in the y direction the amplitude U in V are plotted in the x direction. In the lower part of the diagram, the excitation frequency f in MHz is plotted in the x-direction and the phase φ in degrees in the y-direction. With a coupling capacity C K of 5.863 pF for a typical X-ray tube 1 sets a resonance frequency f R of 147.067 MHz.

In 4 ist tabellarisch für eine typische Röntgenröhre 1 der Zusammenhang zwischen der Koppelkapazität CK in pF, der Resonanzfrequenz fR in MHz und der Empfindlichkeit E in MHz/pF dargestellt. Es ist zu erkennen, dass nach dem Verlöten der Röntgenröhre 1 und vor dem Verschließen und Evakurieren eine messtechnische Bestimmung des Elektrodenabstandes d möglich ist. Damit ist, entgegen dem Stand der Technik, eine Bewertung des Elektrodenabstands d noch vor dem Aufbau und der Vermessung einer Röntgenröhre 1 mit Hochspannung möglich. Dadurch kann eine Fehlerverschleppung deutlich reduzieren werden.In 4 is tabulated for a typical x-ray tube 1 the relationship between the coupling capacitance C K in pF, the resonant frequency f R in MHz and the sensitivity E in MHz / pF. It can be seen that after soldering the X-ray tube 1 and prior to sealing and evacuation a metrological determination of the electrode spacing d is possible. This is, contrary to the prior art, an evaluation of the electrode spacing d even before the construction and the measurement of an X-ray tube 1 possible with high voltage. This can significantly reduce error carryover.

Sollte nach dem Verlöten der Röntgenröhre 1 eine messbare Abweichung des Elektrodenabstands d ermittelt werden, kann erfindungsgemäß die Aufhängevorrichtung 5 der Kathode 4 nachjustiert werden. Da die Kathode 4 unsymmetrisch aufgebaut ist, sind auch Verkippungen einer Kathodenträgerplatte messbar und korrigierbar.Should after soldering the X-ray tube 1 A measurable deviation of the electrode spacing d can be determined, according to the invention the suspension device 5 the cathode 4 be readjusted. Because the cathode 4 is constructed asymmetrically, also tilting a cathode support plate are measurable and correctable.

5 zeigt einen Querschnitt einer Röntgenröhre 1. Zu sehen sind die Anode 3 und die Kathode 4 in der Röhrenhülle 7. Die Kathode 4 ist in der Aufhängevorrichtung 5 fixiert. Das der Kathode 4 gegenüberliegende Ende der Aufhängevorrichtung 5 bildet einen zylinderförmigen Flansch 8, der von einer ringförmigen Haltevorrichtung 6 umschlossen wird. Die Haltevorrichtung 6 sorgt für einen flexiblen aber stabilen Halt in der Röhrenhülle 7. 5 shows a cross section of an X-ray tube 1 , You can see the anode 3 and the cathode 4 in the tube shell 7 , The cathode 4 is in the hanger 5 fixed. The cathode 4 opposite end of the hanger 5 forms a cylindrical flange 8th that of an annular holding device 6 is enclosed. The holding device 6 ensures a flexible but stable hold in the tube shell 7 ,

Die Haltevorrichtung 6 ist beispielsweise als Faltenbalg aus einem Metallblech ausgeführt. Dadurch kann die Aufhängevorrichtung 5 und damit die Kathode 4 wie durch die Pfeile 9 angedeutet im Raum begrenzt bewegt werden, wodurch der Elektrodenabstand d mechanisch veränderbar ist. Mithilfe der oben beschriebenen Messmethode zur Bestimmung des Elektrodenabstands d und der von außerhalb der Röntgenröhre 1 mechanisch verstellbaren Kathode 4 kann der Elektrodenabstands d auf den gewünschten Sollwert eingestellt werden.The holding device 6 is designed for example as a bellows made of a metal sheet. This allows the suspension device 5 and with it the cathode 4 as by the arrows 9 indicated limited in space to be moved, whereby the electrode distance d is mechanically changeable. Using the measurement method described above to determine the electrode spacing d and that from outside the x-ray tube 1 mechanically adjustable cathode 4 the electrode distance d can be set to the desired setpoint value.

Die Haltevorrichtung 6 muss so stabil sein, dass sich die Lage der Kathode 4 auch bei Rotation in einem Computertomographen nicht ändert. Andere Konstruktionen, die ebenfalls eine kontrollierte Bewegung der Aufhängevorrichtung 5 von außerhalb der Röntgenröhre 1 ermöglichen, wie beispielsweise mit Stellschrauben, fallen ebenfalls in den Schutzbereich der Erfindung.The holding device 6 must be so stable that the position of the cathode 4 even when rotating in a computed tomography does not change. Other constructions, which also have a controlled movement of the suspension 5 from outside the x-ray tube 1 allow, such as with screws, also fall within the scope of the invention.

Obwohl die Erfindung im Detail durch die Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung durch die offenbarten Beispiele nicht eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann daraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been further illustrated and described in detail by the embodiments, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
RöntgenröhreX-ray tube
22
Messeinrichtungmeasuring device
33
Anodeanode
44
Kathodecathode
55
Aufhängevorrichtungsuspension
66
Haltevorrichtungholder
77
Röhrenhülletube envelope
88th
Flanschflange
99
Bewegungsrichtungmovement direction
CK C K
Koppelkapazitätcoupling capacitance
dd
Elektrodenabstandelectrode distance
Ee
Empfindlichkeitsensitivity
ff
Frequenzfrequency
fR f R
Resonanzfrequenzresonant frequency
LS L S
SerienstreuinduktivitätSerienstreuinduktivität
RP R P
Parallelwiderstandparallel resistance
RS R S
Serienwiderstandseries resistance
UU
Amplitudeamplitude
φφ
Phasephase

Claims (6)

Verfahren zur Ermittlung des Elektrodenabstands (d) zwischen einer Kathode (4) und einer Anode (3) einer Röntgenröhre (1), gekennzeichnet durch: – eine automatische Ermittlung der Resonanzfrequenz (fR) des aus einer Koppelkapazität (CK) zwischen der Anode (3) und der Kathode (4) und einer Serienstreuinduktivität (LS) der Röntgenröhre (1) gebildeten Serienschwingkreises, – eine Ermittlung der Koppelkapazität (CK) aus der Resonanzfrequenz (fR) und – eine Ermittlung des Elektrodenabstandes (d) aus der Koppelkapazität (CK).Method for determining the electrode spacing (d) between a cathode ( 4 ) and an anode ( 3 ) of an x-ray tube ( 1 ), characterized by: - an automatic determination of the resonance frequency (f R ) of the coupling capacitance (C K ) between the anode ( 3 ) and the cathode ( 4 ) and a series loyalty inductance (L S ) of the X-ray tube ( 1 ) formed series resonant circuit, - A determination of the coupling capacitance (C K ) from the resonant frequency (f R ) and - a determination of the electrode spacing (d) from the coupling capacitance (C K ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelkapazität (CK) berechnet wird mit der Gleichung
Figure DE102015220754B3_0005
wobei CK die Koppelkapazität, LS die Serienstreuinduktivität und fR die Resonanzfrequenz ist.A method according to claim 1, characterized in that the coupling capacitance (C K ) is calculated with the equation
Figure DE102015220754B3_0005
where C K is the coupling capacitance, L S is the series leakage inductance and f R is the resonant frequency. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrodenabstand (d) berechnet wird mit der Gleichung
Figure DE102015220754B3_0006
wobei d der Elektrodenabstand, e0 die Dielektrizitätskonstante des Vakuums, εr die Dielektrizitätskonstante des Mediums zwischen der Anode (3) und der Kathode (4) und A die Fläche des durch die Anode (3) und die Kathode (4) gebildeten Plattenkondensators ist.A method according to claim 2, characterized in that the electrode spacing (d) is calculated using the equation
Figure DE102015220754B3_0006
where d is the electrode spacing, e 0 is the dielectric constant of the vacuum, ∈ r is the dielectric constant of the medium between the anode ( 3 ) and the cathode ( 4 ) and A is the area of the anode ( 3 ) and the cathode ( 4 ) is formed plate capacitor. Computerprogrammprodukt, umfassend ein Computerprogramm, wobei das Computerprogramm in eine Speichereinrichtung einer Messeinrichtung (2) ladbar ist, wobei mit dem Computerprogramm die Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ausgeführt werden, wenn das Computerprogramm auf der Messeinrichtung (2) ausgeführt wird.Computer program product comprising a computer program, the computer program being stored in a memory device of a measuring device ( 2 ), wherein with the computer program, the steps of a method according to one of claims 1 to 3 are executed, when the computer program on the measuring device ( 2 ) is performed. Computerlesbares Medium, auf welchem ein Computerprogramm gespeichert ist, wobei das Computerprogramm in eine Speichereinrichtung einer Messeinrichtung (2) ladbar ist, wobei mit dem Computerprogramm die Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ausgeführt werden, wenn das Computerprogramm auf der Messeinrichtung (2) ausgeführt wird.Computer-readable medium on which a computer program is stored, the computer program being stored in a memory device of a measuring device ( 2 ), wherein with the computer program, the steps of a method according to one of claims 1 to 3 are executed, when the computer program on the measuring device ( 2 ) is performed. Messeinrichtung (2) zur Ermittlung des Elektrodenabstands (d) zwischen einer Kathode (4) und einer Anode (3) einer Röntgenröhre (1), ausgebildet und programmiert: – die Resonanzfrequenz (fR) des aus einer Koppelkapazität (CK) zwischen der Anode (3) und der Kathode (4) und einer Serienstreuinduktivität (LS) der Röntgenröhre (1) gebildeten Serienschwingkreises zu ermitteln, – die Koppelkapazität (CK) aus der Resonanzfrequenz (fR) zu ermitteln und – den Elektrodenabstand (d) aus der Koppelkapazität (CK) zu ermitteln.Measuring device ( 2 ) for determining the electrode spacing (d) between a cathode ( 4 ) and an anode ( 3 ) of an x-ray tube ( 1 ), formed and programmed: - the resonance frequency (f R ) of the coupling capacitance (C K ) between the anode ( 3 ) and the cathode ( 4 ) and a series loyalty inductance (L S ) of the X-ray tube ( 1 to determine the series resonant circuit formed, - to determine the coupling capacitance (C K ) from the resonant frequency (f R ) and - to determine the electrode spacing (d) from the coupling capacitance (C K ).
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