DE19639241C2 - Monochromatic x-ray source - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine monochromatische Röntgenstrahlen­ quelle, aufweisend einen Elektronenemitter, ein Fluoreszenz­ target und eine dem Fluoreszenztarget zugeordnete Anode mit einer Auftrefffläche für von dem Elektronenemitter ausgehende Elektronen, welche derart angeordnet ist, daß die von ihr ausgehende Bremsstrahlung auf das Fluoreszenztarget trifft.The invention relates to a monochromatic x-rays source, having an electron emitter, a fluorescence target and an anode assigned to the fluorescence target an impact surface for emanating from the electron emitter Electrons, which is arranged in such a way that the outgoing brake radiation hits the fluorescence target.

In der medizinischen Diagnostik werden fast ausschließlich Röntgenstrahlenquellen verwendet, die ein kontinuierliches Röntgenspektrum erzeugen. Für viele Anwendungen wäre aber ein monochromatisches Röntgenspektrum von Vorteil, da dann zu­ sätzliche Materialeigenschaften ausgenutzt werden könnten, wie beispielsweise der sprunghafte Anstieg der Intensitäts­ schwächung an den Absorptionskanten.Medical diagnostics are used almost exclusively X-ray sources used that are continuous Generate X-ray spectrum. For many applications, however, would be a monochromatic X-ray spectrum is an advantage, because then too additional material properties could be exploited, such as the surge in intensity weakening at the absorption edges.

Da monochromatische Röntgenstrahlenquellen der eingangs ge­ nannten Art die monochromatische Strahlung erst aus dem pri­ mär mit einem Wirkungsgrad von ca. 1% erzeugten Bremsspektrum gewinnen, das das Fluoreszenztarget bestrahlt, ist der Ge­ samtwirkungsgrad solcher monochromatischer Röntgenstrahlen­ quellen sehr gering, selbst wenn eine großflächige Anode mit einem hohen primären Elektronenstrom beaufschlagt wird. Daran vermag im Falle einer aus der EP 0 459 567 B1 bekannten mono­ chromatischen Röntgenstrahlenquelle der eingangs genannten Art auch der Umstand, daß das Fluoreszenztarget von einem Schirm aus einem Element hoher Ordnungszahl umgeben ist, so daß auf den Schirm auftreffende gestreute Elektronen zusätz­ liche, ebenfalls zu dem Fluoreszenztarget gelangende Brems­ strahlung erzeugen, nur wenig zu ändern, da der Schirm eine Schwächung der von der Anode ausgehenden Bremsstrahlung be­ wirkt. Since monochromatic X-ray sources of the ge called the monochromatic radiation only from the pri mar with an efficiency of about 1% generated braking spectrum gain that irradiates the fluorescence target is the Ge overall efficiency of such monochromatic X-rays swell very little, even when using a large-area anode a high primary electron current is applied. That in the case of a mono known from EP 0 459 567 B1 chromatic X-ray source of the aforementioned Kind also the fact that the fluorescence target from a Screen is surrounded by an element of high atomic number, so that additional scattered electrons hitting the screen brake that also reaches the fluorescence target generate radiation, little to change, because the screen is a Attenuation of the braking radiation emanating from the anode works.  

Es ergeben sich daher inakzeptabel lange Aufnahmezeiten, die sich nur auf aufwendige und kostenintensive Weise, nämlich durch Verwendung eines Synchrotrons als Strahlungsquelle, vermeiden lassen.There are therefore unacceptably long recording times that only in a complex and costly manner, namely by using a synchrotron as a radiation source, avoid.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine monochromati­ sche Röntgenstrahlenquelle der eingangs genannten Art so aus­ zubilden, daß auf einfache Weise ein erhöhter Gesamtwirkungs­ grad erreicht werden kann.The invention has for its object a monochromatic cal X-ray source of the type mentioned above form that in a simple way an increased overall effect degree can be achieved.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine mono­ chromatische Röntgenstrahlenquelle, aufweisend einen Elektro­ nenemitter, ein Fluoreszenztarget und eine dem Fluoreszenz­ target zugeordnete Anode mit einer ersten Auftrefffläche für von dem Elektronenemitter ausgehenden Primärelektronen und einer wenigstens 25% des Flächeninhaltes der ersten Auf­ trefffläche aufweisenden, zweiten Auftrefffläche für von der ersten Auftrefffläche gestreute Elektronen, welche Auftreff­ flächen derart angeordnet sind, daß die von ihnen ausgehende Bremsstrahlung auf das Fluoreszenztarget trifft.According to the invention, this object is achieved by a mono chromatic X-ray source, comprising an electro nenemitter, a fluorescence target and one the fluorescence target assigned anode with a first contact surface for primary electrons emanating from the electron emitter and an at least 25% of the area of the first opening second impact surface for from the first impact area scattered electrons, which impact surfaces are arranged so that the outgoing from them Braking radiation hits the fluorescence target.

Im Falle der erfindungsgemäßen Röntgenstrahlenquelle wird also dadurch, daß nicht nur die durch das Auftreffen der Pri­ märelektronen auf die erste Auftrefffläche erzeugte Brems­ strahlung, sondern außerdem auch die durch das Auftreffen der von der ersten Auftrefffläche gestreuten Elektronen auf die zweite Auftrefffläche erzeugte Bremsstrahlung auf das Fluo­ reszenztarget trifft, ein erhöhter Gesamtwirkungsgrad er­ reicht. Dabei ist wesentlich, daß die Energie der gestreuten Elektronen im Mittel ca. 90% der Energie der Primärelektronen beträgt (siehe Ludwig Reimer, "Scanning Electron Microscopy", Springer-Verlag, 1985 Seite 140, Fig. 4.11a.b. und 4.12.), so daß durch den Streuvorgang kein nennenswerter Verlust an Wir­ kungsgrad eintritt. Die Größe der zweiten Auftrefffläche be­ trägt deshalb wenigsten 25% der ersten Auftrefffläche, weil andernfalls kein nennenswerter Beitrag der durch das Auftref­ fen der gestreuten Elektronen auf die zweite Auftrefffläche entstehende Bremsstrahlung bei der Erzeugung der Fluoreszenz­ strahlung erreicht würde. Infolge des verbesserten Gesamtwir­ kungsgrades der erfindungsgemäß Röntgenstrahlenquelle ist im Vergleich zu herkömmlichen monochromatischen Röntgenstrahlen­ quelle eine Verkürzung der Aufnahmezeiten möglich.In the case of the X-ray source according to the invention, this means that not only the braking radiation generated by the impact of the primary electrons on the first impact surface, but also the braking radiation generated by the impact of the electrons scattered by the first impact surface on the second impact surface onto the fluo Rescence target hits, an increased overall efficiency is enough. It is essential that the energy of the scattered electrons is on average about 90% of the energy of the primary electrons (see Ludwig Reimer, "Scanning Electron Microscopy", Springer-Verlag, 1985 page 140, Fig. 4.11ab and 4.12.), So that there is no significant loss of efficiency due to the spreading process. The size of the second impingement surface is therefore at least 25% of the first impingement surface, because otherwise no significant contribution would be made to the brake radiation produced by the impingement of the scattered electrons on the second impingement surface during the generation of the fluorescence radiation. As a result of the improved overall efficiency of the X-ray source according to the invention, the recording times can be shortened compared to conventional monochromatic X-ray sources.

Im Falle der aus der EP 0 459 567 B1 bekannten monochroma­ tischen Röntgenstrahlenquelle ist zwar ein Bereich des Anodenkörpers vorhanden, der, wenn gestreute Elektronen auf ihn auftreffen, die Funktion einer zweiten Auftrefffläche er­ füllen könnte, jedoch ist dieser Bereich so klein, daß er keinen nennenswerten Beitrag zur Bremstrahlenerzeugung und damit zur Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades liefern könnte. Im übrigen ist eine Nutzung dieses Bereichs des Anodenkörpers auch gar nicht beabsichtigt, da er anders als die eigentliche Auftrefffläche des Anodenkörpers nicht mit einem Material hoher Ordnungszahl beschichtet ist, sondern aus Kupfer besteht.In the case of the monochrome known from EP 0 459 567 B1 table X-ray source is an area of Anode body present when the scattered electrons on hitting him, the function of a second hitting surface he could fill, but this area is so small that it no significant contribution to the generation of brake beams and thus deliver to improve overall efficiency could. Incidentally, use of this area of the Anode body is also not intended because it is different than the actual contact surface of the anode body is not included a material with a high atomic number is coated, but is made of copper.

Gemäß einer Variante der Erfindung ist die erste Auftreffflä­ che relativ zu dem Elektronenemitter derart angeordnet, daß die Primärelektronen bevorzugt unter einem spitzen Winkel auf die erste Auftrefffläche treffen. Da der Rückstreukoeffizi­ ent, sofern der Heel-Winkel nicht unterschritten wird, um so größer ist, je spitzer der genannte Winkel ist (siehe Ludwig Reimer, "Scanning Electron Microscopy", Springer-Verlag, 1985, Seite 136, Fig. 4.7. und 4.8.), wird durch diese Maßnahme sichergestellt, daß eine ausreichende Anzahl von gestreuten Elektronen auf die zweite Auftrefffläche auftrifft.According to a variant of the invention, the first impingement surface is arranged relative to the electron emitter in such a way that the primary electrons preferably strike the first impingement surface at an acute angle. Since the backscatter coefficient, provided the heel angle is not undershot, the greater the more acute the angle (see Ludwig Reimer, "Scanning Electron Microscopy", Springer-Verlag, 1985, page 136, Fig. 4.7. And 4.8.), This measure ensures that a sufficient number of scattered electrons hits the second impact surface.

Um eine möglichst vollständige Bestrahlung des Fluoreszenz­ targets mit der von der ersten Auftrefffläche ausgehenden Bremsstrahlung zu gewährleisten, ist gemäß einer Ausführungs­ form der Erfindung vorgesehen, daß die erste Auftrefffläche durch die Innenfläche eines das Fluoreszenztarget rohrförmig umgebenden ersten Anodenabschnittes gebildet ist.To ensure that the fluorescence is irradiated as completely as possible targets with the one starting from the first target area Ensuring brake radiation is according to one embodiment form of the invention provided that the first impact surface through the inner surface of a tube the fluorescence target surrounding first anode section is formed.

Um sicherzustellen, daß möglichst viele von der ersten Auf­ trefffläche gestreute Elektronen zu der zweiten Auftreff­ fläche gelangen, sieht eine weitere Ausführungsform der Er­ findung vor, daß die zweite Auftrefffläche durch die Stirn­ fläche eines an dem von dem Elektronenemitter entfernten Ende der ersten Auftrefffläche angeordneten zweiten Anodenab­ schnittes gebildet ist und wenigstens im wesentlichen quer zu der Mittelachse des ersten Anodenabschnittes verläuft.To ensure that as many as possible from the first up impact area scattered electrons to the second impact reach surface, sees another embodiment of the Er find that the second impact surface through the forehead area of one end at the end remote from the electron emitter the second anode arranged from the first impact surface cut is formed and at least substantially across the central axis of the first anode section.

Eine weitere Steigerung des Gesamtwirkungsgrades wird dadurch erreicht, daß wenigstens die erste oder die zweite Auftreff­ fläche auf einem Anodenabschnitt angeordnet ist, der aus ei­ nem Material geringer Ordnungszahl (z < 30) gebildet und im Bereich seiner Auftrefffläche mit einer Schicht eines Materi­ als hoher Ordnungszahl (z < 70) versehen ist, deren Dicke die Eindringtiefe der auf die Auftrefffläche auftreffenden Elek­ tronen nicht wesentlich übersteigt. Da also im Bereich der Konversion der Elektronenenergie in Röntgenstrahlung ein Ma­ terial hoher Ordnungszahl vorliegt, erfolgt diese mit einem guten Wirkungsgrad. Gleichzeitig wird derjenige Anteil der Bremsstrahlung, der nicht das Fluoreszenztarget, aber eine der Auftreffflächen trifft, durch Compton-Streuung an den Ma­ terial niedriger Ordnungszahl in den Bereich des Fluoreszenz­ targets gestreut. Es ist daher zweckmäßig, soweit dies möglich ist, das Vakuumgehäuse der Röntgenstrahlenquelle aus einem Material niedriger Ordnungszahl zu bilden bzw. an seiner In­ nenseite mit einem solchen Material zu beschichten, um auch hier die Compton-Streuung nutzen zu können.This will further increase the overall efficiency achieved that at least the first or the second impact surface is arranged on an anode section made of egg nem material of low atomic number (z <30) formed and Area of its impact surface with a layer of a material is provided as a high atomic number (z <70), the thickness of which Depth of penetration of the electrons hitting the impact surface does not significantly exceed. So since in the area of Conversion of electron energy into X-rays a measure If there is a high atomic number, this is done with a good efficiency. At the same time, that part of the Bremsstrahlung, which is not the fluorescence target, but a of the striking surfaces, by Compton scattering on the Ma  material low atomic number in the range of fluorescence targets scattered. It is therefore appropriate as far as possible is the vacuum housing of the X-ray source from one Form material of low atomic number or at its In to coat the inside with such a material, too to be able to use Compton scattering here.

Um die Wärmebelastung des Fluoreszenztargets durch auf dieses auftreffende Elektronen zu minimieren, ist gemäß einer Vari­ ante der Erfindung vorgesehen, daß das Fluoreszenztarget in aus der DE 42 09 226 A1 an sich bekannter Weise auf dem Po­ tential des Elektronenemitters liegt. Dabei ist die Konstruk­ tion jedoch so zu wählen, daß die thermische Kopplung zwi­ schen Elektronenemitter und Fluoreszenztarget gering ist.To the heat load of the fluorescence target by on this According to a vari ante the invention provided that the fluorescence target in from DE 42 09 226 A1 in a known manner on the Po potential of the electron emitter. The construct tion, however, to choose so that the thermal coupling between electron emitter and fluorescence target is low.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der beigefügten Zeichnung dargestellt, die in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße monochromatische Röntgenstrahlenquelle im Längsschnitt zeigt.An embodiment of the invention is in the accompanying Drawing shown, the schematic representation of a monochromatic X-ray source according to the invention in Longitudinal section shows.

Wie aus der Figur ersichtlich ist, weist die erfindungsgemäße Röntgenstrahlenquelle ein Vakuumgehäuse 1 auf, das im wesent­ lichen aus einer mit einem Strahlenaustrittsfenster 2 verse­ henen Anode 3 und einem einen Elektronenemitter 4 tragenden Isolator 5 zusammengesetzt ist.As can be seen from the figure, the X-ray source according to the invention has a vacuum housing 1 which is composed essentially of an anode 3 provided with a radiation exit window 2 and an insulator 5 carrying an electron emitter 4 .

Die Anode 3, die also Teil des Vakuumgehäuses 1 ist, ist als im wesentlichen topfförmiger, doppelwandiger Körper ausge­ führt, dessen Boden eine durch das z. B. aus Beryllium gebildete Strahlenaustrittsfenster 2 verschlossene, mittige Öffnung auf­ weist. Die im Betrieb der Röntgenstrahlenquelle hohen thermi­ schen Belastungen ausgesetzte Anode ist deshalb doppelwandig ausgeführt, um über Leitungen 6 und 7 in nicht näher darge­ stellter Weise ein Kühlmittel durch den Innenraum der Anode 3 leiten zu können. The anode 3 , which is part of the vacuum housing 1 , is out as a substantially pot-shaped, double-walled body, the bottom of which by the z. B. formed from beryllium radiation exit window 2 has a closed, central opening. The anode exposed to high thermal loads during operation of the X-ray source is therefore double-walled in order to be able to conduct a coolant through the interior of the anode 3 via lines 6 and 7 in a manner not shown in more detail.

Der Isolator 5 ist an das von dem Boden entfernte Ende der Anode 3 vakuumdicht angesetzt und trägt den Elektronenemitter 4, der einen Fokuskopf 8 mit einer kreisringförmigen Fokus­ sierungsnut 9 aufweist. In dieser ist eine Glühwendel 10 auf­ genommen, die von einer Unterbrechung im Bereich ihrer An­ schlußdrähte 11 und 12 abgesehen von ringförmiger Gestalt ist.The insulator 5 is vacuum-sealed at the end of the anode 3 that is distant from the bottom and carries the electron emitter 4 , which has a focus head 8 with an annular focusing groove 9 . In this, an incandescent filament 10 is taken, which is connected to an interruption in the area of its connection wires 11 and 12 apart from an annular shape.

An dem innerhalb der Fokussierungsnut 9 befindlichen Mittel­ teil des Fokuskopfes 8 ist über einen Isolator 13 ein Fluo­ reszenztarget 14 befestigt, das von nadelförmiger, kegeliger Gestalt ist und mit seiner Spitze in Richtung auf das Strah­ lenaustrittsfenster 2 weist. Der Öffnungswinkel α des Fluo­ reszenztargets ist wenigstens gleich dem Heel-Winkel.At the inside of the focusing groove 9 part of the focus head 8 , a fluorescence target 14 is attached via an insulator 13 , which is of needle-shaped, conical shape and points with its tip in the direction of the beam lenausgangsfenster 2 . The opening angle α of the fluorescence target is at least equal to the heel angle.

Die gesamte Anordnung ist zu der Mittelachse M der Röntgen­ strahlenquelle etwa rotationssymmetrisch ausgebildet.The entire arrangement is to the central axis M of the X-ray radiation source is approximately rotationally symmetrical.

Infolge des beschriebenen Aufbaus weist die Anode 3 einen er­ sten Anodenabschnitt auf, der das Fluoreszenztarget 14 rohr­ förmig umgibt und an seiner Innenseite eine erste Auftreff­ fläche 15 aufweist. Außerdem weist die Anode 3 einen zweiten Anodenabschnitt auf, der sich an dem vom Elektronenemitter entfernten Ende der Auftrefffläche 15 be­ findet und dessen Stirnfläche eine zweite Auftrefffläche 16 bildet, die quer, und zwar vorzugsweise wie dargestellt we­ nigstens im wesentlichen rechtwinklig, zu der Mittelachse M verläuft.As a result of the structure described, the anode 3 has a first anode section which surrounds the fluorescent target 14 in a tube shape and has a first impact surface 15 on its inside. In addition, the anode 3 has a second anode section which is located at the end of the impingement surface 15 which is remote from the electron emitter and whose end face forms a second impingement surface 16 which is transverse, preferably as shown at least substantially at right angles, to the central axis M. runs.

Im Betrieb der Röntgenstrahlenquelle liegt zwischen den bei­ den Anschlüssen 11 und 12 der Glühwendel 10 eine Heizspannung an. Außerdem liegt zwischen dem einen Anschluß der Glühwen­ del, im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispiels dem An­ schluß 11, und der Anode 3 die Röhrenspannung an, wobei vor­ zugsweise die Anode auf Massepotential und der Anschluß 11 auf negativer Hochspannung liegt. Der Fokuskopf 8 liegt auf einem Potential, das im wesentlichen gleich dem Potential des Anschlusses 11 ist, was in der Figur durch eine entsprechende strichlierte Verbindung angedeutet ist. During operation of the X-ray source, a heating voltage is present between the connections 11 and 12 of the filament 10 . In addition, between the one connection of the Glühwen del, in the case of the embodiment described, the circuit 11 , and the anode 3, the tube voltage, the anode being preferably at ground potential and the terminal 11 at negative high voltage. The focus head 8 is at a potential which is substantially equal to the potential of the connection 11 , which is indicated in the figure by a corresponding dashed connection.

Im Betrieb geht somit von der Glühwendel 10 ein Elektronen­ strahl ringförmigen Querschnittes aus, dessen Elektronen in Richtung auf die Anode 3 beschleunigt werden und auf deren erste Auftrefffläche 15 auftreffen. Es entsteht somit Brems­ strahlung, die auf das Fluoreszenztarget 14 auftrifft und dieses zur Abgabe von monochromatischer Fluoreszenzstrahlung anregt, die, so wie dies in der Figur angedeutet ist, durch das Strahlenaustrittsfenster 2 aus der Röntgenstrahlenquelle austritt. Die Wellenlänge der Fluoreszenzstrahlung hängt von dem Material, z. B. Lanthan oder Gadolinium, ab, aus dem das Fluoreszenztarget gebildet ist.In operation, the filament 10 starts from an electron beam of annular cross section, the electrons of which are accelerated in the direction of the anode 3 and impinge on the first contact surface 15 thereof. There is thus braking radiation which strikes the fluorescence target 14 and stimulates it to emit monochromatic fluorescence radiation which, as indicated in the figure, exits the X-ray source through the radiation exit window 2 . The wavelength of the fluorescent radiation depends on the material, e.g. B. lanthanum or gadolinium, from which the fluorescence target is formed.

Nicht alle auf die erste Auftrefffläche 15 auftreffenden Elektronen, die im folgenden als Primärelektronen bezeichnet werden, werden in Bremsstrahlung umgewandelt. Vielmehr wird ein Teil der Primärelektronen von der ersten Auftrefffläche 15 gestreut. Die gestreuten Elektronen fallen dann, so wie dies in der Figur anhand einiger strichpunktiert eingetrage­ ner Elektronenbahnen verdeutlicht ist, auf die zweite Auf­ trefffläche 16, wo sie ebenfalls in Bremsstrahlung umgesetzt werden, die auf das Fluoreszenztarget 14 fällt und dort eben­ falls monochromatische Fluoreszenzstrahlung auslöst, die durch das Strahlenaustrittsfenster 2 das Vakuumgehäuse 1 ver­ läßt. Es wird also deutlich, daß im Falle der erfindungsge­ mäßen Röntgenstrahlenquelle ein verbesserter Gesamtwirkungs­ grad erreicht wird, da nicht nur die Primärelektronen, son­ dern auch die gestreuten Elektronen ausgenutzt werden.Not all the electrons impinging on the first impingement surface 15 , which are referred to below as primary electrons, are converted into braking radiation. Rather, some of the primary electrons are scattered by the first impingement surface 15 . The scattered electrons then fall, as is illustrated in the figure with the aid of a few dash-dotted electron tracks, onto the second impact surface 16 , where they are also converted into braking radiation, which falls on the fluorescence target 14 and there also triggers monochromatic fluorescence radiation, which leaves the vacuum housing 1 ver through the radiation exit window 2 . It is therefore clear that in the case of the X-ray source according to the invention, an improved overall efficiency is achieved, since not only the primary electrons but also the scattered electrons are used.

Wie aus der Figur ersichtlich ist, ist die Anordnung derart getroffen, daß die Primärelektronen unter einem spitzen Win­ kel β, der wenigstens gleich dem Heel-Winkel ist, auf die er­ ste Auftrefffläche 15 auftreffen. Hierdurch ergibt sich ein erhöhter Rückstreukoeffizient und damit eine erhöhte Zahl von Rückstreuelektronen, so daß im Interesse einer gleichmäßigen thermischen Belastung der Auftreffflächen 15 und 16 ein aus­ reichend hoher Anteil von gestreuten Elektronen auf die zweite Auftrefffläche 16 auftrifft.As can be seen from the figure, the arrangement is such that the primary electrons at an acute angle β, which is at least equal to the heel angle, on which he strikes the impact surface 15 . This results in an increased backscattering coefficient and thus an increased number of backscattering electrons, so that in the interest of a uniform thermal load on the impingement surfaces 15 and 16, a sufficiently high proportion of scattered electrons impinges on the second impingement surface 16 .

Die Anode 3 ist aus einem Material niedriger Ordnungszahl, beispielsweise Kupfer, gebildet und im Bereich ihrer Auf­ trefffläche 15 und 16 mit einer in der Figur strichliert an­ gedeuteten Beschichtung 18 eines Materials hoher Ordnungs­ zahl, beispielsweise Wolfram, versehen, deren Dicke die Ein­ dringtiefe der auf die Auftreffflächen 15 und 16 auftreffen­ den Elektronen nicht wesentlich übersteigt. Auf diese Weise ist einerseits sichergestellt, daß die Konversion von Elek­ tronenenergie in Röntgenstrahlung in optimaler Weise statt­ findet. Andererseits wird eine nochmalige Steigerung des Ge­ samtwirkungsgrades dadurch erreicht, daß derjenige Teil der Bremsstrahlung, der nicht das Fluoreszenztarget 14, sondern eine der Auftreffflächen 15 oder 16 trifft, durch Compton- Streuung an dem Material niedriger Ordnungszahl in den Be­ reich des Fluoreszenztargets 14 gestreut wird und bei Auf­ treffen auf das Fluoreszenztarget 14 in Fluoreszenzstrahlung umgewandelt wird. Im Falle des beschriebenen Ausführungsbei­ spiels ist außerhalb der Auftreffflächen 15, 16, nämlich im Bereich des Isolators 5, die Innenseite des Vakuumgehäuses 1 mit einer Beschichtung 19 eines Materials niedriger Ordnungs­ zahl, z. B. Kupfer, versehen, deren Dicke in der Größenordnung der Eindringtiefe der Röntgenstrahlung liegt, so daß auch hier die Compton-Streuung genutzt wird.The anode 3 is made of a material with a low atomic number, for example copper, and is provided in the area of its contact surface 15 and 16 with a coating 18 of a material with a high atomic number, for example tungsten, indicated by the dashed line in the figure, the thickness of which penetrates the depth of penetration the impinging surfaces 15 and 16 do not significantly exceed the electrons. In this way it is ensured on the one hand that the conversion of electron energy into X-rays takes place in an optimal manner. On the other hand, a further increase in the overall efficiency is achieved in that the part of the bremsstrahlung that does not hit the fluorescent target 14 but one of the striking surfaces 15 or 16 is scattered by Compton scattering on the low atomic number material in the region of the fluorescent target 14 and when hit on the fluorescence target 14 is converted into fluorescence radiation. In the case of the game described Ausführungsbei is outside of the impact surfaces 15 , 16 , namely in the region of the insulator 5 , the inside of the vacuum housing 1 with a coating 19 of a material of low order, z. B. copper, the thickness of which is of the order of the penetration depth of the X-rays, so that here too the Compton scattering is used.

Um die Wärmebelastung des Fluoreszenztargets durch auf dieses auftreffende Elektronen zu minimieren, kann das Fluoreszenz­ target 14 auf das gleiche Potential wie der Elektronenemitter 4 gelegt werden, was in der Fig. 4 durch eine strichliert angedeutete elektrische Verbindung zwischen dem Anschluß 11 der Glühwendel 10 und dem Fluoreszenztarget 14 angedeutet ist. Die Elektronen werden dann von dem Fluoreszenztarget 14 abgestoßen. In order to minimize the heat load of the fluorescence target by electrons hitting it, the fluorescence target 14 can be set to the same potential as the electron emitter 4 , which is shown in FIG. 4 by a dashed electrical connection between the connection 11 of the filament 10 and the Fluorescence target 14 is indicated. The electrons are then repelled by the fluorescence target 14 .

Ebenfalls im Interesse der Vermeidung einer zu hohen thermi­ schen Belastung des Fluoreszenztargets 14 ist es zweckmäßig, den Isolator 13 aus einem Material mit geringer Wärmeleitfä­ higkeit zu bilden, so daß die im Bereich des Elektronenemit­ ters 4 entstehende Wärme nicht durch Wärmeleitung über den Fokuskopf 8 und den Isolator 13 zu dem Fluoreszenztarget 14 gelangen kann.Also in the interest of avoiding excessive thermal stress on the fluorescent target 14 , it is expedient to form the insulator 13 from a material with low thermal conductivity, so that the heat generated in the area of the electron emitter 4 is not caused by heat conduction via the focus head 8 and the isolator 13 can reach the fluorescence target 14 .

Claims (9)

1. Monochromatische Röntgenstrahlenquelle, aufweisend einen Elektronenemitter (4), ein Fluoreszenztarget (14) und eine dem Fluoreszenztarget (14) zugeordnete Anode mit einer ersten Auftrefffläche (15) für von dem Elektronenemitter (4) ausge­ hende Primärelektronen und einer wenigstens 25% des Flächen­ inhaltes der ersten Auftrefffläche (15) aufweisenden, zweiten Auftrefffläche (16) für von der ersten Auftrefffläche (15) gestreute Elektronen, welche Auftreffflächen (15, 16) derart angeordnet sind, daß die von ihnen ausgehende Bremsstrahlung auf das Fluoreszenztarget (14) trifft.1. A monochromatic x-ray source, comprising an electron emitter ( 4 ), a fluorescence target ( 14 ) and an anode associated with the fluorescence target ( 14 ) with a first impact surface ( 15 ) for primary electrons emanating from the electron emitter ( 4 ) and at least 25% of the surface content of the first impingement surface ( 15 ), second impingement surface ( 16 ) for electrons scattered by the first impingement surface ( 15 ), which impingement surfaces ( 15 , 16 ) are arranged in such a way that the braking radiation emitted by them strikes the fluorescence target ( 14 ). 2. Röntgenstrahlenquelle nach Anspruch 1, deren erste Auf­ trefffläche (15) relativ zu dem Elektronenemitter (4) derart angeordnet ist, daß die Primärelektronen bevorzugt unter einem spitzen Winkel (β) auf die erste Auftrefffläche (15) treffen.2. X-ray source according to claim 1, the first impact surface ( 15 ) is arranged relative to the electron emitter ( 4 ) such that the primary electrons preferably meet at an acute angle (β) on the first impact surface ( 15 ). 3. Röntgenstrahlenquelle nach Anspruch 1 oder 2, deren erste Auftrefffläche (15) durch die Innenfläche eines das Fluores­ zenztarget (14) rohrförmig umgebenden, ersten Anodenabschnit­ tes gebildet ist.3. X-ray source according to claim 1 or 2, the first impingement surface ( 15 ) is formed by the inner surface of a fluorescent zenztarget ( 14 ) surrounding the first anode portion tes. 4. Röntgenstrahlenquelle nach Anspruch 3, deren zweite Auf­ trefffläche (16) durch die Stirnfläche eines an dem von dem Elektronenemitter (4) entfernten Ende der ersten Auftreffflä­ che (15) angeordneten, zweiten Anodenabschnittes gebildet ist und quer zu der Mittelachse (M) des ersten Anodenabschnittes verläuft.4. X-ray source according to claim 3, whose second target surface ( 16 ) is formed by the end face of one of the electron emitter ( 4 ) remote end of the first target surface ( 15 ) arranged second anode section and transverse to the central axis (M) of the first anode section. 5. Röntgenstrahlenquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der wenigstens die erste oder die zweite Auftrefffläche (15, 16) auf einem Anodenabschnitt angeordnet ist, der aus einem Material geringer Ordnungszahl gebildet und im Bereich seiner Auftrefffläche (15, 16) mit einer Schicht (18) eines Materials hoher Ordnungszahl versehen ist, deren Dicke die Eindringtiefe der auf die Auftrefffläche (15, 16) auftreffen­ den Elektronen nicht wesentlich übersteigt.5. X-ray source according to one of claims 1 to 4, wherein at least the first or the second impact surface ( 15 , 16 ) is arranged on an anode section which is formed from a material of low atomic number and in the region of its impact surface ( 15 , 16 ) with a Layer ( 18 ) of a material of high atomic number is provided, the thickness of which does not substantially exceed the penetration depth of the electrons striking the impact surface ( 15 , 16 ). 6. Röntgenstrahlenquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, welche ein Vakuumgehäuse (1) aufweist, das aus einem Material geringer Ordnungszahl gebildet oder an seiner Innenseite mit einer Schicht (19) eines solchen Materials versehen ist.6. X-ray source according to one of claims 1 to 5, which has a vacuum housing ( 1 ) which is formed from a material of low atomic number or is provided on its inside with a layer ( 19 ) of such a material. 7. Röntgenstrahlenquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, deren Fluoreszenztarget (14) auf dem Potential des Elektro­ nenemitters (4) liegt.7. X-ray source according to one of claims 1 to 6, the fluorescence target ( 14 ) is at the potential of the electric nenemitters ( 4 ). 8. Röntgenstrahlenquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, deren Fluoreszenztarget (14) nadelförmig ausgebildet ist.8. X-ray source according to one of claims 1 to 7, the fluorescence target ( 14 ) is needle-shaped. 9. Röntgenstrahlenquelle nach Anspruch 8, deren Fluoreszenz­ target (14) kegelförmig ausgebildet ist und einen Öffnungs­ winkel (α) aufweist, der wenigstens gleich dem Heel-Winkel ist.9. X-ray source according to claim 8, the fluorescence target ( 14 ) is conical and has an opening angle (α) which is at least equal to the heel angle.