WO2015181269A1 - X-ray generator - Google Patents

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Jules Hendrix
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Jules Hendrix
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Definitions

  • the invention relates to an X-ray generator.
  • a liquid-cooled X-ray rotary anode with a arranged in a high vacuum tube housing cathode and one of these opposite rotary anode is known.
  • this rotary anode the heat generated by the electron current in the X-ray generation on the rotary anode from the rotating rotary anode is discharged to a fixed, cooled from the inside with a first liquid cooler.
  • a cooled rotary anode without rotary feedthrough for a coolant is placed in a high vacuum.
  • a second liquid is arranged with low vapor pressure, which transfers the heat from the rotary anode to the radiator.
  • the first liquid is water and the second liquid is a metal alloy which is liquid at room temperature or a high-vacuum oil.
  • WO 2007/020097 A1 The basic idea of WO 2007/020097 A1 is to use the so-called heat-pipe principle for the cooling of the anode.
  • the purpose of this is that between the focal track and the bearing parts there is a liquid which evaporates at the evaporation surface.
  • the evaporation surface is heated by the impact of the electrons on the burning surface.
  • This vapor then passes to the bearing parts, where there is a negative pressure due to a temperature gradient and condensation occurs.
  • the condensation surface results from the temperature gradient that occurs between the evaporation surface and the bearing parts, which also fulfill the function of a condensation surface.
  • the return transport of the condensate to the fuel track is done by the centrifugal forces of the rotating anode. In this way, the heat cycle of a heat pipe is closed.
  • the parts of the bearing are gas-tight connected to the focal path. This takes into account the fact that the rotary anode is in a high vacuum. Furthermore, the bearing is preferably designed as a sliding bearing.
  • a rotary anode X-ray tube in which an improvement in the structure of a bearing for supporting the rotary anode is to be achieved in particular.
  • the bearing part of the rotary anode is formed by a hydrodynamic pressure sliding bearing having spiral spiral bearing surfaces and using a metal lubricant of gallium or a gallium indium tin alloy, for example, which is liquid in operation.
  • DE 102005060234 A1 shows a radiation emission device, for example an X-ray tube, with a valve via which optionally a liquid lubricant based on gallium, indium and tin can be filled in or the housing of the tube can be evacuated. The evacuation also takes place during the operation of the X-ray tube.
  • the document DE 19832032 C1 describes an X-ray tube and a catheter with such an X-ray tube. This must have a very small diameter, whereby it is extremely difficult to supply both a heating current and an acceleration voltage.
  • indirectly heated cathodes are proposed. Their electron emission is to be enhanced by using an emission-enhancing material having a lower electron work function than tungsten as a material or constituent of the emission element in the indirectly heated cathode, possibly also as a layer. As a result, sufficient tube currents can be achieved even at lower temperatures than those for tungsten cathodes.
  • barium oxide is called with a temperature of about 1000 ° C.
  • the cathode is arranged on the central axis of a vacuum housing.
  • the document EP 0378273 A2 describes a rotary anode X-ray tube with a slide bearing which is filled with a liquid lubricant, preferably with a gallium alloy, in particular gallium indium tin (Ga-In-Sn).
  • this document shows a closed metal piston, are mounted in the cathode and rotary anode of the X-ray tube.
  • DE 102008062671 B4 shows an X-ray device with a rotary anode. It is called the storage of this rotary anode via a liquid metal sliding bearing, wherein as a suitable liquid metal, for example gallium or a gallium alloy can be mentioned.
  • a suitable liquid metal for example gallium or a gallium alloy can be mentioned.
  • the X-ray tube is installed in a predominantly made of metal, standing under high vacuum housing.
  • the object of the invention is to design an X-ray generator with simple means in such a way that, in a simple, compact design, it is suitable for emitting a very high radiation power even over relatively long time intervals.
  • an X-ray generator of the type mentioned at the beginning contains: a high-temperature, low-temperature, thermal cathode for emitting an electron beam, an anode plate comprising an anode A rotary anode, which is rotatably guided about a rotation axis in a bearing device having between a nenan connected to the rotary anode bearing part and a bearing axis, an electron focusing means for focusing the electron beam onto a focal path along a surface of the anode plate and a condensation cooling arrangement formed with a present between the focal path and the bearing part of the rotary anode first coolant and a configuration of the bearing axis for a flow through a second coolant, wherein the first coolant of a structural connection formed between the focal track and the bearing part at least from the anode plate is gas-tight enclosure and the liquid metal sliding bearing forms a heat conducting element for transmitting heat energy between the first coolant and the second coolant.
  • the X-ray generator according to the invention thus has a cathode which can be operated at low temperatures and nevertheless allows a sufficiently high electron emission for the stated task.
  • a cathode is selected which already has this electron emission at an operating temperature of about 900 ° C. to about 950 ° C., preferably of at least almost 900 ° C. This ensures that despite careful operation of the cathode, a high radiation power can be achieved.
  • By operating the cathode at such a low operating temperature of the energy consumption of the X-ray generator is lowered, reduces the amount of heat dissipated by cooling and achieves a long service life of the cathode and thus of the X-ray generator as a whole.
  • the high-temperature low-temperature thermal cathode is formed as a large-area cathode, that is to say with an electron-emitting surface which is large in relation to its external dimensions.
  • a large electron-emitting surface makes it possible to deliver a high-current electron beam, ie, a large cathode current, at a low current density at the electron-emitting surface and hence low cathode load, ie a low cathode current to electron emission surface-emitting ratio, whereby the cathode reaches a long service life.
  • the large-area cathode is also mechanically more stable and robust due to its design and thus also enables a longer service life.
  • the cathode can basically be formed as a pure tungsten cathode; however, the high-temperature, low-temperature, thermal-emitting cathode is preferably designed as a coated so-called dispenser cathode, by means of which a higher electron emission can be achieved without greater thermal load.
  • impregnated (ie, impregnated) tungsten cathode provided with an alloy of platinum group metal alloy which, in order to produce a comparable current density at the electron emissive surface, provides a further reduction in operating temperature over standard dispenser cathodes ,
  • cathodes containing scandium oxide Such cathodes also allow a reduced operating temperature relative to standard dispenser cathodes to produce a comparable current density. These cathodes are provided with a coating of barium-scandium alloy.
  • a fundamental advantage of the dispenser cathodes as a whole is that a high cathode current can be distributed over a correspondingly large cathode surface in such a way that the current density remains low.
  • Dispenser cathodes have high and uniform electron emission throughout their lifetime.
  • pure tungsten cathodes have the disadvantage of a high vapor pressure and therefore a comparatively shorter life.
  • the liquid metal sliding bearing is preferably formed with an alloy of gallium, indium and tin.
  • the design as a plain bearing allows a structurally simple, robust construction, is maintenance-free and allows a long service life.
  • the alloy of gallium, indium and tin shows a low vapor pressure and a high thermal conductivity, which makes this alloy on the one hand due to their extremely low outgassing preferably suitable for use in vacuum, on the other hand a high efficiency of the liquid metal sliding bearing as a heat conducting element for transferring the heat energy between allows the first and the second coolant.
  • the anode plate is preferably configured with wall regions on which the focal path runs, which form the connection between the focal path and the bearing part and through which a gas-tight enclosed cavity for receiving the first coolant is formed, which on the other hand, adjacent to the focal track and on the other hand to the bearing part.
  • the anode plate is formed with copper, at least in the wall regions on which the focal path runs, at least on its surface to be hit by the electron beam.
  • the anode plate has good electrical conductivities and high thermal conductivity in the region of the focal point.
  • there is no risk of "poisoning" by copper ions which may be released from the anode plate under the influence of the heating by the electron beam and the high DC voltage applied between the rotary anode and the cathode of the X-ray generator during operation. Contamination of the cathode, which would result in a reduction of the electron emission.
  • the rotary anode but in particular the anode plate and the bearing part, made of metal for reasons of mechanical and thermal resistance and to ensure good electrical conductivity.
  • the gas-tight enclosed cavity for receiving the first coolant is arranged to boil the first coolant in the region of the focal path and to condense the first coolant in the region of the bearing part.
  • a condensation cooling is formed between the focal track and the bearing part, by means of which the heat energy occurring along the focal track is dissipated to the bearing part with high efficiency.
  • the cooling device used according to the invention for the rotary anode which is designed as a liquid-condensation cooling arrangement, besides this condensation cooling between the focal track on the anode plate and the bearing part further comprises a heat conduction through the liquid metal slide bearing.
  • the heat energy transferred therefrom is derived from a second coolant flowing through the bearing shaft out of the liquid metal sliding bearing and thus from the X-ray generator to the outside.
  • a second coolant an electrically non-conductive substance is preferably used due to the voltage applied during operation between the rotary anode and the cathode, wherein it is optionally a liquid coolant, for. As oil, or a gaseous coolant, for. As nitrogen or a refrigerant gas is.
  • the heat energy occurring in particular in the region of the focal point is dissipated better and faster in the case of the high expected thermal stresses of the X-ray generator according to the invention.
  • the anode plate of the rotary anode must have cooled down along the focal path, which meets in the operation of the electron beam, after one revolution to the initial temperature immediately before the impact of the electron beam; Otherwise, overheating of the anode plate in the region of the focal point occurs very quickly.
  • the wall region of the rotary anode in the region of the focal path is made as thin as possible while maintaining the required mechanical and thermal stability, since the thermal conductivity of the wall region and thus the heat transfer from the focal path to the first coolant is inversely proportional to the wall thickness of this wall region.
  • Particularly preferred here is a wall thickness of 3 mm or less selected.
  • the first coolant is preferably boiled in the region of the focal path, thereby breaking up a stagnant film of the first coolant.
  • Another possibility is to generate turbulence in the first coolant below the focal point.
  • the heat dissipation by the first coolant is improved, but the generation of turbulence causes a great deal Frictional heat, which must be additionally dissipated by the cooling.
  • the generation of frictional heat costs additional drive energy, whereby the achievable speed of the rotary anode is reduced.
  • a boiling of the first coolant is preferable to a generation of turbulence.
  • the first coolant is preferably water.
  • the anode plate contains 80 ml of water.
  • the bearing part is formed with ribs.
  • These ribs serve as cooling fins for increasing the surface of the bearing part to be brought into contact with the first coolant for the purpose of better heat transfer between the first coolant and the bearing part.
  • the ribs serve an advantageous increase in the mechanical strength of the bearing part.
  • the bearing axis is preferably configured hollow-shaft-like. Such a configuration of the bearing axis is easy to produce and allows an advantageous guidance of the second coolant.
  • the bearing axis is preferably formed with ribs in the interior.
  • These ribs are like those on the bearing part in particular provided as cooling fins for increasing the surface area for the purpose of better heat transfer, here between the bearing axis and the second coolant.
  • the ribs can be aligned axially to the bearing axis, whereby preferably a laminar flow is formed in the bearing axis.
  • the bearing axis is formed in the interior with turbulence in the flow of a second coolant generating devices.
  • the above-described ribs in the interior of the bearing axis for. Example, by a tangentially offset arrangement or the like, to generate turbulence in the flow of the second coolant for the purpose of better heat transfer.
  • the interior of the bearing axis instead of ribs can also be designed with other shapes, or inserts can be introduced into the bearing axis, which cause the desired flow conditions.
  • the invention advantageously allows the use of the described X-ray generator for long operating intervals and long exposure times.
  • the X-ray generator according to the invention is therefore preferably used for crystallography, since it allows a very high point performance of the generated X-ray radiation on the irradiated object can be achieved, and for computed tomography, in which numerous X-ray images in rapid succession to create.
  • the X-ray generator according to the invention makes it possible to achieve a fast image sequence with short exposure times.
  • the X-ray generator according to the invention is designed for a large thermal load, in particular the rotary anode, but also the cathode, by the current of the electron beam between the cathode and the rotary anode. For the rotary anode, a very high speed is achievable.
  • the X-ray generator according to the invention comprises a hermetically sealed, vacuum-tight housing for enclosing at least the high-emitting thermal low-temperature cathode, the rotary anode with the anode plate and the bearing part and the electron focusing device.
  • the bearing axis advantageously forms an element of the hermetically sealed, vacuum-tight housing.
  • the hermetically sealed, vacuum-tight housing for example in the form of a sealed-glass flask, a metal housing or the like, provides optimum protection against external influences on the structural elements of the X-ray generator according to the invention.
  • types of Röntgengenerato- ren which are temporarily or permanently connected to maintain a high vacuum in the interior during operation with a vacuum pump
  • impurities could cause damage to the cathode there and thus reduce their electron emission.
  • the said dispenser cathodes are sensitive to contamination by organic substances.
  • the liquid metal described is used.
  • the pump oil used therein could lead to damage because, in addition to other contaminants, for example from the surrounding atmosphere, despite the backpressure of the vacuum could penetrate the inside of the X-ray generator.
  • harmful impurities include a number of metals.
  • copper is harmless, which is why the rotary anode is preferably made of this metal.
  • a vacuum pump requires expensive maintenance.
  • the X-ray generator according to the invention is designed with a temperature monitoring device for measuring and / or monitoring the temperature of the anode plate in the region of the focal path.
  • the temperature monitoring serves to protect the X-ray generator against damage caused by overheating of the anode plate, in particular in the region of the focal track due to the impact of the electron beam during operation. Since, due to the high currents, such overheating of the anode plate during operational irregularities, in particular when the rotational speed of the rotary anode decreases, e.g.
  • the temperature monitoring device is preferably a very fast shutdown of the voltage applied between the rotary anode and cathode DC voltage feasible. Particularly preferably, this shutdown takes place within a millisecond.
  • the temperature monitoring device is designed with a very fast-reacting temperature sensor.
  • the temperature sensor is designed as an infrared sensor for measuring the temperature of the anode plate in the region of the focal path.
  • the infrared sensor enables a very fast, highly effective temperature measurement.
  • the temperature monitoring device is designed, in addition to the said interruption of the electron beam, alternatively or additionally to the down-regulation of the electron beam as soon as the temperature of the focal path exceeds a temperature limit.
  • the operation of the X-ray generator is then not completely interrupted with an undesirable increase in the temperature on the focal path of the rotary anode; rather, a safe, permanent operation can be maintained.
  • the reliability and ease of use of the X-ray generator according to the invention are substantially increased.
  • the latter comprises a rotational speed monitoring device for measuring and / or monitoring the rotational speed of the rotary anode.
  • a speed sensor can preferably be provided a light barrier arrangement through which a passing of in the Rotary anode attached and rotating with their rotation marks, such as slots, is detected.
  • the rotary anode has an at least substantially rotationally symmetrical element with varying magnetic properties along its circumference and is the speed monitoring device with a Hall sensor for detecting the varying magnetic properties and thereby measuring the rotational speed formed the rotary anode.
  • the speed measurement by means of a Hall sensor as a speed sensor is particularly advantageous and feasible with simple means, if according to a further development of the X-ray generator with respect to the axis of rotation at least substantially rotationally symmetric element with varying magnetic properties along its circumference part of a rotor of a drive motor of the rotary anode.
  • the rotor of the drive motor of the rotary anode is preferably designed with an iron-coated, tubular rotor body made of copper rotatably mounted on the bearing axis, in which regions of varying magnetic properties are formed along its circumference by recesses in at least the iron coating.
  • the recesses may be in the form of slots or holes of various possible contours in the iron coating, but also in the underlying copper, e.g. by drilling or milling, but also e.g. be attached by etching.
  • the rotational speed monitoring device is designed to downshift and / or interrupt the electron beam as soon as the rotational speed of the rotary anode falls below a rotational speed limit value.
  • the speed monitoring device also preferably serves to protect the X-ray generator from damage due to overheating of the anode plate, in particular in the region of the focal path due to the impact of the electron beam during operation.
  • their first task is to keep the rotational speed of the rotary anode at a constant setpoint, which ensures safe operation without risk of thermal and / or mechanical overload.
  • interruption of the electron beam upon occurrence of irregularities in the rotation of the rotary anode is caused.
  • a very fast shutdown of the voltage applied between rotary anode and cathode DC voltage feasible is a very fast shutdown of the voltage applied between rotary anode and cathode DC voltage feasible. Particularly preferably, this shutdown takes place again within a millisecond.
  • the rotation speed monitoring means is alternatively or additionally adapted to continuously lower the current of the electron beam, i. the cathode current as soon as the rotational speed of the rotary anode falls below the speed limit.
  • the operation of the X-ray generator is then not completely interrupted in an undesirable decrease in the rotational speed of the rotary anode; Rather, a safe, permanent operation can be maintained here, whereby the reliability and ease of use of the X-ray generator according to the invention are substantially increased.
  • a dependence of the speed control of the regulation of the cathode current can be provided for the X-ray generator according to the invention, i. that for a given cathode current, a certain speed is automatically adjusted so that a safe, damage-free operation is ensured.
  • the X-ray generator comprises a control device for controlling the rotational speed of the rotary anode in dependence on the current of the electron beam and the temperature of the focal path and / or for controlling the current of the electron beam in dependence on the rotational speed of the rotary anode and the temperature of the focal path.
  • the control device can perform a speed control as a function of the measured temperature of the focal path for a predefinable cathode current, combined with an emergency shutdown of the cathode current as soon as the temperature of the focal path exceeds the temperature limit.
  • the cathode current can also be controlled in a separate control device to a predetermined current setpoint, and said control device assumes a speed control as a function of the measured temperature of the focal path for a measured actual value of the cathode current.
  • control device can make a regulation of the cathode current as a function of the measured temperature of the focal path for a predefinable rotational speed of the rotary anode, combined with an emergency shutdown of the cathode current, as soon as the temperature of the focal path exceeds the temperature limit.
  • the rotational speed of the rotary anode can also be controlled in a separate control device to a predefinable speed setpoint, and said control device adjusts the cathode current as a function of the measured temperature of the focal path for a measured actual value of the rotational speed of the rotary anode, in turn combined with the Emergency shutdown of the cathode current as soon as the temperature of the focal track exceeds the temperature limit.
  • the electron focusing device is arranged to focus the electron beam onto an at least substantially rectangular focal spot on the focal track.
  • the electron focusing device is arranged to focus the electron beam on a rectangular elongated focal spot. Since the radiant power of the x-ray emanating from the focal spot is proportional to the length but only proportional to the square root of the width of the focal spot, the radiant power of the x-ray emanating from the focal spot is effectively increased.
  • the at least substantially parallel X-ray beam can be emitted from the at least substantially parallel X-ray beam at a predetermined radiation angle to the surface of the anode plate at the focal spot, whereby the radiation angle to the ratio of length to width of the focal spot is dimensioned in that the at least nearly parallel X-ray beam has an at least approximately square cross-section.
  • the higher radiation power of the X-ray radiation emanating from the focal spot can be summarized in an advantageously universally usable X-ray beam.
  • the ratio of length to width of the focal spot set at least almost to the value 10 and the radiation angle to at least almost a value of 6 °. Since the sine of an angle of 6 ° is approximately 0.1, this dimensioning can be used to increase a factor of ten. te radiate radiation power in an X-ray beam with a square cross-section.
  • the X-ray generator according to the invention has at least one diaphragm arrangement for shaping the at least approximately parallel X-ray beam.
  • a diaphragm arrangement can have two apertures with a square passage for the X-ray radiation which are arranged at a distance from one another in the direction of the beam path of the X-ray beam.
  • an arrangement explained in more detail below may be provided.
  • the X-ray generator according to the invention has at least one focusing device for focusing the at least approximately parallel X-ray beam onto a focal point.
  • the focusing of the at least nearly parallel X-ray beam is performed by mirrors which reflect the X-radiation, whereby a more accurate focusing and a reduced loss of radiation power of the X-radiation can be achieved.
  • each of the at least one focusing device comprises at least one mirror pair of two mirrors for each bundling direction aligned transversely to the beam path, the mirrors having a curved contour in one direction and this contour being formed by a logarithmic spiral, and the poles of the logarithmic spirals of the two mirrors of each pair of mirrors coincide.
  • a logarithmic spiral means a spiral in which the distance from this center point changes by the same factor with each revolution about its center, which is also called the center or pole of the logarithmic spiral. Every straight line through the center always intersects the logarithmic spiral at the same angle. Because of this property, the logarithmic spiral is also called an equiangular spiral. This property uniquely characterizes the logarithmic spiral.
  • the at least nearly parallel X-ray beam is focused at the center of the logarithmic spirals.
  • the focus of the X-ray beam and thus the radiation power at a focal point allows, for example, when using the X-ray generator according to the invention for crystallography a high power concentration on a very small space on or in the object to be irradiated.
  • a particularly high power concentration is obtained by arranging two mirror pairs in succession into the beam path of the at least nearly parallel X-ray bundle for at least two mutually perpendicularly aligned bundle directions and selecting the curvatures of the contours of the mirrors of the different mirror pairs differently are that a focusing of the X-ray beam in the different focusing directions to the same focal point occurs.
  • a particularly high radiation power of the X-ray radiation occurs in this focal point.
  • a comparable, further arrangement of mirrors with contours curved in accordance with a logarithmic spiral can, in a modification of the described embodiment of the inventive X-ray generator, instead of the at least one diaphragm arrangement, be used to form the at least nearly parallel X-ray beam.
  • a further arrangement of mirrors may have two further pairs of mirrors arranged in succession in the direction of the beam path of the X-ray beam, with which the X-ray radiation, which can be assumed to be simplified starting from a point source, can be formed into a substantially parallel X-ray beam.
  • the beam path of the X-ray radiation is reversed as in the above-described at least one focusing device, i. the substantially point source of the X-ray radiation is arranged in the center of the curvatures of the further mirror pairs in the form of logarithmic spirals.
  • a DC voltage source which can be set to a constant voltage value is connected between the rotary anode and the high-temperature, low-temperature, thermal-emitting cathode.
  • This DC voltage source which is designed to supply an acceleration voltage for the charge carriers in the electron beam from the cathode to the anode, can therefore be of simple construction.
  • the DC voltage source is formed with a current regulating stage for regulating the current of the electron beam via a regulation of a current flowing to the cathode, ie of the cathode current, to a constant presettable value. Since a required focusing of the electron beam on the focal path on the anode plate depends on the current intensity of the cathode current and thus that of the electron beam, such is one Control advantageous to produce a fixed focal spot of the electron beam along the focal path on the anode. With this measure, the reliability of the operation of the X-ray generator according to the invention is increased.
  • FIG. 2 shows a first modification of the example of the X-ray generator according to the invention according to FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a second modification of the example of the X-ray generator according to the invention according to FIG. 1,
  • FIG. 4 shows a third modification of the example of the X-ray generator according to the invention according to FIG. 1,
  • FIG. 5 shows a fourth modification of the example of the X-ray generator according to the invention according to FIG. 1,
  • FIG. 6 shows a schematic representation of an example of an at least substantially rectangular focal spot and the generation of an at least approximately parallel X-ray beam
  • Figure 7 shows an embodiment of a focusing device for focusing the at least nearly parallel X-ray beam to a focal point.
  • the X-ray generator 100 includes a high-temperature, low-temperature, low-temperature cathode 101 for discharging an electron beam 102.
  • the high-temperature low-temperature thermal cathode 101 is formed as a large-area coated so-called dispenser cathode.
  • This cathode is particularly advantageously coated with barium oxide.
  • a coating of a barium-scandium alloy is applied instead.
  • the cathode 101 is impregnated, ie impregnated, with a coating of an alloy of platinum group metals. ram cathode designed.
  • Such trained cathodes show even at operating temperatures of about 900 ° C a very good electron emission and are thus able to provide a high cathode current at material-saving and energy-saving operation to keep the dissipated heat loss low and to achieve a long service life.
  • the X-ray generator according to the invention can advantageously be used with high continuous power.
  • the cathode 101 is connected via two heating terminals 103, 104 to a heating current source 105 for supplying a heating current for the heating of the cathode 101.
  • the Schustromario 105 is designed for adjusting or regulating the heating current, preferably such that a stable operating temperature of the cathode is set.
  • the Schustromario is further advantageous for lowering and / or interrupting the heating current and thus the electron beam 102 controllable, as will be explained in more detail below.
  • the x-ray generator 100 furthermore has a rotary anode 107 comprising an anode plate 106.
  • An electron focusing device 108 is disposed in the path of the electron beam 102 between the cathode 101 and the rotating anode 107 and serves to focus the electron beam 102 on a focal path 109 along a surface of the anode plate 106.
  • the electron focusing device 108 in the embodiment Fig. 1 as a simple capacitor arrangement with two can be acted upon with a deflection voltage plate electrodes 110, 111 and one associated Ablenkpressivesan gleich 112, 113 roughly schematically.
  • deflection devices e.g. Even those that use to deflect the electron beam 102 of a magnetic field possible.
  • the rotary anode 107 is rotatably guided in a bearing device 114 about a rotation axis 115.
  • the focal path 109 is rotationally symmetrical to the axis of rotation 115, so that upon rotation of the rotary anode 107 in operation, the focusing of the electron beam 102 from the rotational angle of the rotary anode 107, ie their instantaneous position, is independent.
  • the focal path 109 extends on an at least substantially cylindrical boundary 117 on the outer circumference of the anode plate 106.
  • the boundary 117 is adjacent in the axial direction to a substantially disk-shaped wall region 118, 119, which in turn is connected to a bearing part 120 which is rotationally symmetrical with respect to the rotation axis 115.
  • the essentially disk-shaped wall regions 118, 119 together with the at least largely cylindrical boundary 117 form a connection between the focal path 109 and the bearing part 120.
  • the at least substantially cylindrical boundary 117 which is essentially disc-shaped wall regions 118, 119 and the bearing part 120 a gas-tight enclosed cavity 121 is formed which, on the one hand, adjoins the focal path 109 and, on the other hand, the bearing part 120.
  • the anode plate 106 is at least in the region of the at least substantially cylindrical boundary 117, on which the focal path 109 extends, and there formed at least on the surface to be hit by the electron beam 102 with copper.
  • the rotary anode 107 but in particular the anode plate 106 and the bearing part 120, made of metal for reasons of mechanical and thermal strength and to ensure good electrical conductivity.
  • the bearing device 114 has between the rotating anode 107 connected to the bearing part 120 which is rotatably guided about the rotation axis 115 and rotates in operation with the rotary anode 107 and thus the anode plate 106, and a bearing axis fixed to the other 122 a liquid metal slide bearing 123.
  • This is advantageous with spiral grooves on mutually facing sliding surfaces of the bearing part 120 and the bearing axis 122 and between the bearing part 120 and the bearing gerachs 122 arranged thin layer made of an alloy of gallium, indium and tin as a lubricant.
  • This metal alloy has a low vapor pressure and a high thermal conductivity and allows a simple structural design of the bearing device 114.
  • the low vapor pressure, a gassing of the lubricant is avoided even under high vacuum, and the good heat conduction allows rapid and efficient transfer of heat energy from the anode plate 106th on the bearing axis 122, which benefits the device described below for cooling the focal path 109 benefits.
  • a first coolant is introduced, which is used for cooling the focal path 109 on the anode plate 106 according to the outlined initially He-pipe principle.
  • the first coolant in the cavity 121 evaporates on the inner surface 124 of the at least substantially cylindrical boundary 117 heated by the impact of the electrons of the electron beam 102 on the fuel surface 109.
  • the wall thickness of the Wall region of the anode plate 106 in the region of the boundary 117 made as thin as this is still possible while maintaining the required mechanical stability.
  • this wall thickness is 3 mm or less.
  • the vaporized first coolant reaches the bearing part 120, condenses there and releases its heat of condensation to the bearing part 120.
  • this is formed with ribs 125, which serve to increase the surface of the bearing part 120 that comes into contact with the coolant and in addition to its mechanical stabilization.
  • the ribs 125 are sketched with a straight top edge and axially aligned; they may also have a different shape and orientation. Due to the rotation of the rotary anode 107 centrifugal forces convey the condensed first coolant to the inner surface 124 of the at least substantially cylindrical boundary 117 back.
  • the closed in this way heat cycle of the first coolant according to the heat pipe principle is symbolized in Fig. 1 by arrows 126.
  • the cavity 121 is thus set up to boil the first coolant in the region of the focal path 109 and to condense the first coolant in the region of the bearing part 120.
  • the bearing axis 122 of the exemplary embodiment of the X-ray generator 100 according to the invention is hollow-wave-like for a flow symbolized by arrows 127 through a second coolant.
  • the liquid metal sliding bearing 123 forms a heat conducting element for transferring the heat energy between the bearing part 120 and the bearing axis 122, ie between the first coolant and the second coolant.
  • the bearing shaft 122 is internally formed with ribs 128, ie, cooling fins.
  • the ribs 128 may be axially aligned with the bearing axis 122, whereby a laminar flow of the second coolant in the bearing axis 122 is preferably formed, or they may in another embodiment, not shown, for example by tangentially staggered arrangement or the like, for generating turbulence in the stream the second coolant be set up for better heat transfer.
  • the interior of the bearing axis 122 may be configured instead of ribs 128 or in addition to these also with other shapes, or inserts may be introduced into the bearing shaft 122, which cause the desired flow conditions.
  • a very efficient Kondensationskühlan extract is provided in the manner described above, which is formed with the present between the focal path 109 and the bearing part 120 of the rotary anode 107 first coolant and the configuration of the bearing axis 122 for a flow through the second coolant, wherein the liquid metal sliding bearing 123 forms a thermally conductive element for transferring the heat energy between the first coolant and the second coolant.
  • the above-described structural elements of the X-ray generator 100 namely the cathode 101, the rotary anode 107 and the electron focusing device 108, are enclosed by a hermetically sealed, vacuum-tight housing 129.
  • the bearing axle 122 forms an element of this hermetically sealed, vacuum-tight housing 129. This avoids moving housing passages.
  • the hermetic completion of the housing 129 from the environment and the deliberate abandonment of any kind of opening, the gases or other contaminants could allow access to the interior of the housing 129 and thus to the above-described structural elements of the X-ray generator 100, any impairment of the operation of the Röntgenge - nerators 100 excluded by such impurities from the outset.
  • the housing 129 preferably also serves to shield unwanted X-radiation exiting.
  • the X-ray generator 100 furthermore has a temperature monitoring device 130 for measuring and / or monitoring the temperature of the anode plate 106 in the region of the focal path 109.
  • a temperature monitor 130 for measuring and / or monitoring the temperature of the anode plate 106 in the region of the focal path 109.
  • the temperature monitoring device 130 is formed with an infrared sensor 131 for measuring the temperature of the anode plate 106 in the region of the focal path 109.
  • the infrared sensor 131 is characterized by a very fast measurement, i.
  • the infrared sensor 131 is preferably arranged within the housing 129 for a precise and rapid measurement and is electrically connected to the temperature monitoring device 130 via a measuring line 132, which is guided through the housing 129 by means of a line feedthrough 133. Via the measuring line 132, a temperature measurement signal is transmitted to the temperature monitoring device 130.
  • line feedthroughs 133 are also provided for carrying out the heating connections 103, 104 and the deflection voltage connections 112, 113 through the housing 129.
  • the cable bushings 133 are formed electrically insulating.
  • the temperature monitoring device 130 is advantageously designed to shut down and / or to interrupt the electron beam 102 as soon as the temperature of the focal track 109 exceeds a predetermined temperature limit.
  • the temperature monitoring device 130 is connected via a control line 134 to a DC voltage source 135.
  • This DC power source 135 is connected between the rotating anode 106 and the high-temperature low-temperature thermal-emitting cathode 101, and serves to provide a high voltage between the cathode 101 and the rotating anode 107 for accelerating the electrons of the electron beam 102.
  • a negative pole 136 is the DC voltage source 135 is connected to a high voltage terminal 138 of the cathode 101 via a first high voltage line 137 routed through one of the line feedthroughs 133.
  • a positive pole 139 of the DC voltage source 135 is connected to the bearing axis 122 via a second high-voltage line 141.
  • the positive pole 139 may also be connected to the vacuum-tight housing 129 via the second high-voltage line 141 and connected to the bearing axis 122. Housing 129 and bearing axis 122 are preferably always electrically connected to each other and connected to ground potential 140 to limit hazards due to the high voltage and insulation problems to a minimum.
  • the DC voltage source 135 is advantageously adjustable to a constant voltage value and thus supplies a constant acceleration voltage between the cathode 101 and the rotary anode 107.
  • the DC voltage source 135 is particularly preferably designed with a current regulating stage for regulating the current of the electron beam 102 via a Control of the cathode 101 via the first high voltage line 137 incoming stream, ie the cathode current of the X-ray generator 100, to a constant predetermined value. As described above, this control facilitates the focusing of the electron beam 102 on a defined focal point 116.
  • a control of the cathode current provides increased security against thermal overload of the rotary anode 107.
  • the temperature monitor 130 is configured to shut down and / or interrupt the electron beam 102 as soon as the temperature of the focal path 109 exceeds a predetermined temperature limit.
  • a control signal triggering this shutdown or interruption is conducted by the temperature monitoring device 130 via the control line 134 to the DC voltage source 135.
  • the temperature monitoring device 130 is optionally configured such that either a continuous downward regulation of the electron beam 102 via a continuous downward regulation of the cathode current and thus a compensation of the increase in the temperature of the focal path 109 down to the predetermined temperature limit and holding this temperature value is carried out, or that the electron beam is switched off quickly via a preferably rapid, abrupt interruption of the cathode current, in order to avoid damage as fast as possible cooling of the focal path 109 to achieve.
  • a second control line 142 provided by the temperature monitoring device 130 to the Schustromquelle 105 leads.
  • a second control signal which can be supplied by the temperature monitoring device 130 via the second control line 142 to the heating current source 105 serves to control the heating current source 105 in such a way that, when an impermissibly high temperature of the focal path 109 occurs above the predetermined temperature limit value, that of the heating current source 105 via the heating connections 103, 104 supplied to the cathode 101 heating current optionally continuously down-regulated or quickly interrupted, ie is switched off.
  • the X-ray generator 100 further comprises a rotational speed monitoring device 143 for measuring and / or monitoring the rotational speed of the rotary anode 107.
  • the rotational speed monitoring device 143 is connected to a rotational speed sensor 145 via a second measuring line 144.
  • the second measuring line 144 is configured to transmit a rotational speed measuring signal representing the rotational speed of the rotary anode 107 from the rotational speed sensor 145 to the rotational speed monitoring device 143.
  • the speed sensor 145 may be formed with a light barrier arrangement, through which a passing of mounted in the rotary anode 107 and rotating with the rotation markings, such as slots, is detected.
  • the rotary anode 107 has an element 146 which is at least substantially rotationally symmetrical with respect to the axis of rotation 115 and has magnetic properties varying along its circumference.
  • the rotation speed sensor 145 is configured as a hall sensor for detecting the varying magnetic characteristics and thereby measuring the rotation speed of the rotation anode 107.
  • the rotational speed sensor ie, the Hall sensor 145
  • the Hall sensor 145 is preferably arranged in the interior of the housing 129 close to the rotationally symmetrical element 146, and the second measuring line 144 is preceded by one of the cable bushings 133. Led outside the housing 129 arranged speed monitoring device 143.
  • the element 146 which is at least substantially rotationally symmetrical with respect to the rotation axis 115 and has magnetic properties varying along its circumference, is part of a rotor 147 of a drive motor of the rotary anode 107.
  • the rotor 147 of the drive motor of the rotary anode 107 according to FIG. 1 is particularly advantageous formed with a rotatably mounted on the bearing axis, iron-coated tubular rotor body 148 made of copper, in which along its circumference areas of varying magnetic properties are formed, either by different bias or preferably by recesses at least in the iron coating 149.
  • the varying generates magnetic properties of the at least largely rotationally symmetric element 146;
  • the at least substantially rotationally symmetrical element 146 forms part of the rotor 147.
  • the liquid metal sliding bearing 123 also extends between the bearing shaft 122 and the rotor 147, and the bearing part 120 and the rotor body 148 are made in one piece formed a copper tube. This results in a simple, precise, lightweight and robust construction.
  • the rotational speed monitoring device 143 of the X-ray generator 100 according to FIG. 1 is designed to down-regulate and / or interrupt the electron beam 102 in a manner corresponding to the temperature monitoring device 130.
  • the rotational speed monitoring device 143 is connected via a third control line 150 to the DC voltage source 135 for supplying a third control signal from the rotational speed monitoring device 143 to the DC voltage source 135.
  • cathode current is optionally continuously downshifted as soon as the rotational speed of the rotary anode 107 falls below a speed limit and thus the electron beam 102 would act too long on one and the same location of the focal path 109 so that they are there would heat excessively, or the cathode current is rapidly switched off via the voltage applied between the rotary anode 107 and the cathode 101 DC voltage and thus the electron beam 102 is interrupted abruptly.
  • this fast shutdown as well as the triggered by the temperature monitoring device 130 fast shutdown takes place within a millisecond.
  • the heating current source 105 is furthermore optionally or additionally connected via a fourth control line 151 to the heating current source 105 for supplying a fourth control signal from the rotational speed monitoring device 143 to the heating current source 105.
  • the fourth control signal fed by the Schustromquelle 105 heating current is either continuously downshifted as soon as the rotational speed of the rotary anode 107 falls below a speed limit, or the heating current is switched off quickly and thus the electron beam 102 optionally continuously down regulated or quickly interrupted.
  • a stator 152 which is only roughly schematically indicated in FIG. 1, is provided.
  • the rotor 147 within the housing 129, the stator 152 but disposed outside of the housing 129.
  • This is e.g. associated with the advantage that the stator 152 is more easily accessible for repairs and that the materials used for its construction, in particular organic insulating materials, can enter any impurities in the housing 129.
  • the wall of the housing 129 in the space region of the gap between the rotor 147 and the stator 152 is formed of non-magnetic material.
  • the x-ray generator 100 according to FIG. 1 furthermore has a control device 153.
  • the control device 153 is optionally configured to control the rotational speed of the rotary anode 107 in dependence on the current of the electron beam 102 and the temperature of the focal path 109 and / or for controlling the current of the electron beam 102 in dependence on the rotational speed of the rotary anode 107 and the temperature of the focal path 109 ,
  • the control device 153 is connected to the DC voltage source 135 via a first connecting line 154 and to the temperature monitoring device 130 via a second connecting line 155.
  • the first connection line 154 is set up for transmitting a current measurement signal representing the current intensity of the cathode current, which is output from the DC voltage source 135, to the control device 153.
  • the second connection line 155 is configured to transmit the temperature measurement signal from the infrared sensor 131 via the temperature monitoring device 130 to the control device 153.
  • a drive control signal is generated in the control device 153, through which the drive motor of the rotary anode 107th is controlled.
  • the drive control signal is generated in the control device 153, through which the drive motor of the rotary anode 107th is controlled.
  • at least one current in the stator 152 of the drive motor of the rotary anode 107 is controlled by the drive control signal.
  • the control device 153 is furthermore connected to the DC voltage source 135 via the first connecting line 154 and to the temperature monitoring device 130 via the second connecting line 155.
  • the second connection line 155 is further configured to transmit the temperature measurement signal from the infrared sensor 131 to the controller 153 via the temperature monitor 130.
  • a cathode current control signal is formed.
  • the cathode current control signal is provided for controlling the cathode current of the x-ray generator 100 and thus the current of the electron beam 102.
  • the dc voltage source 135 is advantageously designed as described with a current regulation stage.
  • controlling the rotational speed of the rotary anode 107 in response to the current of the electron beam 102 and the temperature of the focal path 109 is for controlling the current of the electron beam 102 in response to the rotational speed of the rotary anode 107 and the temperature of the focal path 109, the first connecting line 154th now arranged to transmit the cathode current control signal from the controller 153 to the DC voltage source 135.
  • control device 153 may advantageously be designed to reduce or interrupt the current of the electron beam 102 when the focal track 109 overheats. This is done in the example shown in FIG. 1 via a fifth and a sixth control line 157 and 158, respectively, which are guided by the control device 153 to the DC voltage source 135 or to the heating current source 105.
  • the fifth control line 157 can also be used for transmitting the cathode current control signal from the control device 153 to the DC voltage source 135, or the cathode current control signal can preferably also be used to control the shutdown or interruption of the cathode current.
  • the first connection line 154 is then exclusively directed to transmit the current measurement signal to the controller and does not have to be switched between different operating cases.
  • control circuit 153 shows various embodiments of the function of the control circuit 153, through which an advantageous connection of the control of the rotational speed of the rotary anode 107 and the cathode current with the temperature control or the temperature monitoring is obtained, which is carried out with some different dependencies shown by way of example.
  • the connections of the control circuit 153 with other elements of the X-ray generator 100 for the sake of simplicity only partially shown or indicated.
  • the control device is designed to execute a speed control as a function of the measured temperature of the focal path 109 for a predefinable cathode current, combined with an emergency shutdown of the cathode current, as soon as the temperature of the focal path 109 exceeds the temperature limit.
  • the control circuit 153 the temperature measurement signal via the second connecting line 155 and the speed measurement signal via the third connecting line 156 is supplied.
  • the drive control signal for controlling at least one current in the stator 152 of the drive motor of the rotary anode 107 is formed therefrom and the at least one current supplied to the stator 152 connected to the control device 153.
  • an emergency shutdown signal is generated in the control device 153 and thus the DC voltage source 135 and optionally also the sixth control line 158 control the heating current source 105 for regulating or interrupting the electron current 102 via the fifth control line 157.
  • the cathode current and thus the electron current 102 can be regulated in a separate regulation device 159 to a predefinable current setpoint, which is supplied to the regulation device 159 via a current setpoint connection 160.
  • the current measuring signal from the DC voltage source 135 is also fed to the regulating device 159 via the first connecting line 154.
  • a current adjustment signal formed from a comparison of the current setpoint value with the current measurement signal in the control device 159 is conducted via a current control signal line 161 from the control device 159 to the DC voltage source 135 for controlling the cathode current.
  • the current measurement signal from the DC voltage source 135 is also supplied to the control device 153.
  • the control device 153 further receives the temperature measurement signal via the second connection line 155 and the speed measurement signal via the third connection line 156 supplied.
  • the control device 153 generates therefrom the drive control signal and thus adopts a rotational speed control of the drive motor of the rotary anode 107 as a function of the measured temperature of the focal path 109 for a measured actual value of the cathode current via a control of at least one current in the stator 152 of the drive motor of the rotary anode 107.
  • the control device 153 performs a control of the cathode current as a function of the measured temperature of the focal path 109 for a predefinable rotational speed of the rotary anode 107, combined with an emergency shutdown of the cathode current as soon as the temperature of the focal path 109 reaches the temperature limit exceeds.
  • the control circuit 153 is supplied via a speed setpoint connection 162, a speed setpoint and the second connection line 155, the temperature measurement signal. Via the fifth control line 157, the control of the DC voltage source 135 takes place.
  • the modification of FIG. 5 shows a control of the rotational speed of the rotary anode 107 to a predetermined speed setpoint in a separate speed control device 163.
  • the control device 153 takes a control of the cathode current as a function of the measured temperature of the focal path 109 for a measured actual value the rotational speed of the rotary anode 107, in turn combined with the emergency shutdown of the cathode current, as soon as the temperature of the focal path 109 exceeds the temperature limit.
  • the rotational speed control device 163 is supplied with the rotational speed measuring signal via the second measuring line 144 and with the rotational speed desired value via the rotational speed desired value connection 162.
  • the drive control signal is now generated therefrom and thus a speed control of the drive motor of the rotary anode 107 to the speed setpoint via a control of at least one current in the stator 152 of the drive motor of the rotary anode 107 made.
  • the speed control device 163 of the control device 153 via the third connecting line 156 the speed measurement signal and further supplied via the second connecting line 155, the temperature measurement signal.
  • the control device 153 adjusts a control of the cathode current as a function of the measured rotational speed of the rotary anode 107 and the measured temperature of the focal path 109, combined with an emergency shutdown of the cathode current as soon as the temperature of the focal path 109 exceeds the temperature limit and / or the speed of the Rotary anode 107 falls below a speed limit.
  • the control of the DC voltage source 135 takes place here again via the fifth control line 157th FIG.
  • FIG. 6 shows a schematic representation of an example of an at least substantially rectangular focal point 116 and the generation of an at least nearly parallel X-ray beam 164, as is the result of the impact of the electron beam 102 of the electron beam focused on the focal spot 116 from the electron focusing device 108 Anodenteller 106 is emitted.
  • the at least nearly parallel X-ray beam 164 is thereby formed by a diaphragm arrangement 165 with two mutually arranged in a radiation emanating from the focal spot 116 Abstrahlungscardi of the X-ray beam 164 164 167 formed from the total of the anode plate 106 at the location of the focal spot 109 emitted X-rays, ie from the entirety of the X-radiation emitted by the anode plate 106 in the region of the focal spot 109 through passages formed in the apertured diaphragms 166, 167, ie areas permeable to X-ray radiation, such as cutouts or openings, but also radiation windows.
  • Such a passage 173 for the X-ray beam 164 is also formed in the housing 129 of the X-ray generator 100, wherein this passage 173 is designed as a radiation-permeable but vacuum-tight window in the housing 129.
  • the focal spot 116 has a length 168 transverse to the direction of movement 170 of the anode plate 106 or the focal path 109, which corresponds to a certain multiple of a width 169 of the focal spot 116 in the direction of movement 170 of the anode plate 106 and the focal path 109.
  • the radiation angle 171 is the ratio of length 168 to width 169 of the focal spot 116 advantageously dimensioned such that the at least nearly parallel X-ray beam 164 has an at least approximately square cross-section, ie the width 169 of the focal spot 116 and thus of the X-ray beam 164 is at least almost equal to a height 172 of the X-ray beam 164.
  • the passages in the pinholes 166, 167 are then also at least almost square.
  • the focal spot 116 has a length 168 transverse to the direction of movement 170 of the anode plate 106 or the focal path 109, which is ten times the width 169 of the focal spot 116 in the direction of movement 170 of the anode plate 106 or the focal path 109. speaks.
  • the radiation angle 171 is suitably fixed to at least approximately 6 °.
  • the length 168 of the focal spot 116 is about 1 mm, and the width 169 is 0.1 mm. From this, an X-ray beam 164 having a cross section of 0.1 mm * 0.1 mm is obtained.
  • FIG. 7 shows, in a roughly schematic, perspective illustration, an exemplary embodiment of a focusing device 174 for focusing the at least nearly parallel X-ray beam 164 onto a focal point 175.
  • the focusing device 174 is preferably combined with the X-ray generator 100 in a common assembly, whereby an X-ray generator 100 is obtained which is to deliver a very high radiant power of x-ray radiation at focal point 175, ie a very high spatial power concentration is set up.
  • the focusing of the X-ray beam, i. the radiant power, at focal point 175, a high power concentration in a very small space, especially on an object to be irradiated, e.g. when using the X-ray generator 100 according to the invention for crystallography is advantageously used.
  • the focusing device 174 is preferably arranged directly adjacent to the passage 173 of the housing 129.
  • the focusing device 174 of the exemplary embodiment according to FIG. 7 comprises a first and a second pair of mirrors 176, 177 made up of two mirrors 178, 179 and 180, 181, one each of the pairs of mirrors 176, 177 for each one of two transverse to the beam path 184 or 174 185 of the at least nearly parallel X-ray beam 164 aligned bundling directions 182, 183 is provided.
  • the beam path of the at least approximately parallel x-ray beam 164, as it passes through the diaphragm arrangement 165 is designated by the reference numeral 184.
  • the reference numeral 185 denotes a center axis of the beam path of the X-ray beam 164 between the first pair of mirrors 176 and the second mirror pair 177.
  • the mirrors 178, 179 and 180, 181 are made of the X-ray radiation highly reflective material.
  • the pairs of mirrors 176, 177 and thus the bundling directions 182, 183 are drawn in such a way that a first 182 of the two directions of bunching 182, 183 is arranged at least substantially at right angles to the second direction of bunching 183.
  • Bundling of the at least nearly parallel X-ray beam 164 takes place in the first mirror pair 176 in the first direction of collimation 182 and in the second
  • the mirrors 178, 179 and 180, 181 each have a curved contour in one direction and this contour is formed by a logarithmic spiral, the poles of the logarithmic spirals the two mirrors 178, 179 and 180, respectively,
  • the at least nearly parallel x-ray beam 164 is focused at the center of the logarithmic spirals of the mirrors 178, 179 and 180, 181 of each of the mirror pairs 176 and 177, respectively.
  • the two pairs of mirrors 176 and 177, respectively, for the two convergent directions 182 and 183, one behind the other, are placed in the beam path 184 or 185 of the at least nearly parallel X-ray beam 164, i. the first mirror pair 176 for the first convergence direction
  • the X-ray beam 164 is focused in the different focusing directions 182 or 183 onto the same focal point 175.
  • the mirrors 178, 179 of the first pair of mirrors 176 are preferably curved exclusively in a plane spanned by the first collimating direction 182 and the beam path 184 of the X-ray beam 164 in front of the first pair of mirrors 176, the logarithmic spiral of the curvature in question lies in this plane, whereas the mirrors 178, 179 perpendicular to this plane have no curvature.
  • the mirrors 180, 181 of the second pair of mirrors 177 are preferably curved exclusively in a plane spanned by the second direction of collimation 183 and the beam path 185 of the X-ray beam 164 between the first mirror pair 176 and the second mirror pair 177 and have no curvature perpendicular to this plane on.
  • one of the further described focusing devices 174 is also advantageous Arrangement of mirrors with a logarithmic spiral curved contours can be used, which can take the place of the diaphragm assembly 165 for forming the at least nearly parallel X-ray beam 164.
  • a further arrangement of mirrors may have two further pairs of mirrors arranged in succession in the direction of the beam path of the X-ray beam, with which the X-ray radiation, which can be assumed to be simplified starting from a point source, can be formed into a substantially parallel X-ray beam.
  • the focal spot 109 is preferably to be correspondingly shaped by an adapted focusing of the electron beam 102, for example substantially circular disk-shaped.
  • the beam path of the X-ray radiation runs in the opposite direction as in the focusing device 174 described above, ie the substantially punctiform source of X-radiation is arranged in the center of the curvatures of the further mirror pairs in the form of logarithmic spirals.
  • Second control line (for second control signal)
  • Second measuring line (for speed measuring signal)
  • First connection line (for current measurement signal or for cathode current control signal)
  • Second connecting line (for temperature measuring signal)
  • Speed reference port (for speed reference)

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Abstract

The invention relates to an X-ray generator (100) with a compact construction produced using simple resources, suitable for emitting a very high radiation output, even over longer time periods, said generator containing: a high-emission thermal low-temperature cathode (101) for emitting an electron beam (102); a rotary anode (107) comprising an anode plate (106), said rotary anode being rotatably guided in a bearing assembly (114) about an axis of rotation (115), the bearing assembly having a liquid-metal sliding bearing (123) between a bearing part (120) connected to the rotary anode and a bearing shaft (122); an electron focussing device (108) for focussing the electron beam on a focal track (109) along a surface of the anode plate; and a condensation cooling assembly designed with a first coolant which is present between the focal track and the bearing part of the rotary anode and with a configuration of the bearing shaft that allows the passage of a second coolant. The first coolant is encapsulated in a gas-tight manner by a constructive connection formed between the focal track and the bearing part at least of the anode plate and the liquid-metal sliding bearing forms a thermal-conduction element for transferring thermal energy between the first coolant and the second coolant.

Description

Röntgengenerator  X-ray generator
Beschreibung description
Technisches Gebiet  Technical area
Die Erfindung betrifft einen Röntgengenerator.  The invention relates to an X-ray generator.
Stand der Technik  State of the art
Aus der DE 3644719 Cl ist eine flüssigkeitsgekühlte Röntgendrehanode mit einer in einem unter Hochvakuum stehenden Röhrengehäuse angeordneten Kathode und einer dieser gegenüberliegenden Drehanode bekannt. Bei dieser Drehanode wird die durch den Elektronenstrom bei der Röntgenstrahlerzeugung auf der Drehanode entstehende Wärme von der rotierenden Drehanode auf einen feststehenden, von innen mit einer ersten Flüssigkeit gekühlten Kühler abgeführt. Dadurch ist eine gekühlte Drehanode ohne Drehdurchführung für ein Kühlmittel ins Hochvakuum gegeben. Im Raum zwischen der rotierenden Drehanode und dem feststehenden Kühler ist eine zweite Flüssigkeit mit niederem Dampfdruck angeordnet, die die Wärme von der Drehanode auf den Kühler überträgt. Insbesondere ist dabei die erste Flüssigkeit Wasser und die zweite Flüssigkeit eine bei Zimmertemperatur flüssige Metalllegierung oder ein Hochvakuumöl.  From DE 3644719 Cl a liquid-cooled X-ray rotary anode with a arranged in a high vacuum tube housing cathode and one of these opposite rotary anode is known. In this rotary anode, the heat generated by the electron current in the X-ray generation on the rotary anode from the rotating rotary anode is discharged to a fixed, cooled from the inside with a first liquid cooler. As a result, a cooled rotary anode without rotary feedthrough for a coolant is placed in a high vacuum. In the space between the rotary rotating anode and the fixed cooler, a second liquid is arranged with low vapor pressure, which transfers the heat from the rotary anode to the radiator. In particular, the first liquid is water and the second liquid is a metal alloy which is liquid at room temperature or a high-vacuum oil.
In der DE 3644719 Cl ist ferner beschrieben, dass bei bis dahin herkömmlichen Röntgendrehanoden zur Strukturforschung die durch den Elektronenbeschuss erzeugte Wärme von mehr als 5 kW durch Wasserkühlung von der Anode abgeführt wird. Die dazu nötigen hochvakuumdichten Zu- und Abführungen für das Kühlwasser in die mit ca. 3000 Umdrehungen pro Minute rotierende Anode sind wartungsintensiv und oft wenig zuverlässig. Die daher in der DE 3644719 Cl vorgeschlagene Konstruktion für eine Flüssigkeitskühlung soll dagegen den Aufbau einer Drehanode ohne Drehdurchführung für die Kühlflüssigkeit vom Außenraum in den Hochvakuumteil ermöglichen und zu wesentlich vereinfachter Bauweise mit weniger Verschleißteilen führen.  It is further described in DE 3644719 C1 that with hitherto conventional X-ray rotary anodes for structural research, the heat of more than 5 kW generated by the electron bombardment is dissipated by water cooling from the anode. The high-vacuum-tight inlets and outlets for the cooling water required for this purpose in the anode rotating at approx. 3000 revolutions per minute are maintenance-intensive and often not very reliable. The therefore proposed in DE 3644719 Cl construction for liquid cooling, however, allow the construction of a rotary anode without rotary feedthrough for the cooling liquid from the outside into the high vacuum part and lead to much simplified design with less wearing parts.
Dabei wird die auf der Anode erzeugte Wärme durch eine zwischen der Anode und dem Kühler im Hochvakuum befindliche Flüssigkeit niederen Dampfdrucks, z. B. ein Gallium-Indium-Eutektikum mit 60-70% Gallium, von der Innenfläche der topfförmigen rotierenden Anode auf den feststehenden, wassergekühlten Kühler übertragen. Durch diese Konstruktion ohne Drehdurchführung für die Kühlflüssigkeit soll ein gutes und stabiles Hochvakuum in der Röhre erzielt werden, wodurch die Betriebsbedingungen verbessert und die Wartungszeiten verringert werden sollen. Aus der WO 2007/020097 AI ist eine Kühlanordnung für eine Drehanode zur Erzeugung von Röntgenstrahlung in einer Röntgenröhre bekannt, wobei die Drehanode eine Brennbahn, auf die ein Elektronenstrom trifft, und Lagerteile aufweist. Um eine effiziente Kühlung der Drehanode zu ermöglichen, wird in dieser Druckschrift vorgeschlagen, dass zwischen der Brennbahn und den Lagerteilen eine Flüssigkeit vorliegt und die Lagerteile gleichzeitig Kondensationsflächen bilden sowie an der Brennfläche eine Verdampfungsfläche ausgebildet ist, wobei an der Verdampfungsfläche die Flüssigkeit verdampft und als Dampf zu den Kondensationsflächen gelangt, um dort zu kondensieren und durch die Zentrifugalkräfte der drehenden Anode als Kondensat zur Brennbahn zurück zu gelangen. In this case, the heat generated on the anode by a liquid located between the anode and the radiator in a high vacuum low vapor pressure, z. As a gallium indium eutectic with 60-70% gallium, transferred from the inner surface of the cup-shaped rotating anode on the fixed, water-cooled radiator. This construction without rotary feedthrough for the cooling liquid, a good and stable high vacuum in the tube is to be achieved, thereby improving the operating conditions and reduce maintenance times. From WO 2007/020097 Al a cooling arrangement for a rotary anode for generating X-radiation in an X-ray tube is known, wherein the rotary anode has a focal path, which is hit by an electron current, and bearing parts. In order to enable efficient cooling of the rotary anode, it is proposed in this document that there is a liquid between the focal track and the bearing parts and the bearing parts simultaneously form condensation surfaces and on the focal surface an evaporation surface is formed, wherein evaporated at the evaporation surface, the liquid and as a vapor reaches the condensation surfaces to condense there and return to the focal path by the centrifugal forces of the rotating anode as condensate.
Die Grundidee der WO 2007/020097 AI ist es, das sogenannte Heat-Pipe- Prinzip für die Kühlung der Anode zugrunde zu legen. Dazu dient, dass sich zwischen der Brennbahn und den Lagerteilen eine Flüssigkeit befindet, die an der Verdampfungsfläche verdampft. Die Verdampfungsfläche wird durch den Aufprall der Elektronen auf die Brennfläche aufgeheizt. Dieser Dampf gelangt sodann zu den Lagerteilen, an denen sich aufgrund eines Temperaturgradienten ein Unterdruck befindet und eine Kondensation eintritt. Die Kondensationsfläche resultiert dabei aus dem Temperaturgradienten, der sich zwischen der Verdampfungsfläche und den Lagerteilen einstellt, die auch die Funktion einer Kondensationsfläche erfüllen. Der Rücktransport des Kondensats zur Brennbahn geschieht durch die Zentrifugalkräfte der drehenden Anode. Auf diese Weise wird der Wärmekreislauf einer Heat-Pipe geschlossen.  The basic idea of WO 2007/020097 A1 is to use the so-called heat-pipe principle for the cooling of the anode. The purpose of this is that between the focal track and the bearing parts there is a liquid which evaporates at the evaporation surface. The evaporation surface is heated by the impact of the electrons on the burning surface. This vapor then passes to the bearing parts, where there is a negative pressure due to a temperature gradient and condensation occurs. The condensation surface results from the temperature gradient that occurs between the evaporation surface and the bearing parts, which also fulfill the function of a condensation surface. The return transport of the condensate to the fuel track is done by the centrifugal forces of the rotating anode. In this way, the heat cycle of a heat pipe is closed.
Bei der in der WO 2007/020097 AI beschriebenen Kühlanordnung sind die Teile des Lagers gasdicht mit der Brennbahn verbunden. Dies trägt der Tatsache Rechnung, dass sich die Drehanode im Hochvakuum befindet. Ferner ist das Lager vorzugsweise als Gleitlager ausgebildet.  In the cooling arrangement described in WO 2007/020097 AI, the parts of the bearing are gas-tight connected to the focal path. This takes into account the fact that the rotary anode is in a high vacuum. Furthermore, the bearing is preferably designed as a sliding bearing.
In der DE 69113382 T2 wird eine Drehanoden-Röntgenröhre beschrieben, bei der insbesondere eine Verbesserung in der Struktur eines Lagers zum Tragen der Drehanode erzielt werden soll. Dazu wird beschrieben, dass der Lagerteil der Drehanode durch ein hydrodynamisches Druckgleitlager gebildet wird, das Lagerflächen mit Spiralrillen hat und ein Metallschmiermittel aus beispielsweise Gallium oder einer Gallium-Indium-Zinn-Legierung verwendet, welches im Betrieb flüssig ist.  In DE 69113382 T2 a rotary anode X-ray tube is described in which an improvement in the structure of a bearing for supporting the rotary anode is to be achieved in particular. For this purpose, it is described that the bearing part of the rotary anode is formed by a hydrodynamic pressure sliding bearing having spiral spiral bearing surfaces and using a metal lubricant of gallium or a gallium indium tin alloy, for example, which is liquid in operation.
Ferner wird in dieser Druckschrift beschrieben, dass die Drehanoden- Struktur in einem Glasvakuumkolben installiert und dieser evakuiert wird, wodurch eine Röntgenröhre hergestellt wird. Die DE 102005060234 AI zeigt eine Strahlungsemissionsvorrichtung, beispielsweise eine Röntgenröhre, mit einem Ventil, über welches wahlweise ein flüssiges Schmiermittel auf Basis von Gallium, Indium und Zinn eingefüllt oder das Gehäuse der Röhre evakuiert werden kann. Dabei erfolgt das Evakuieren auch während des Betriebes der Röntgenröhre. Further, in this document, it is described that the rotary anode structure is installed in and evacuated in a glass vacuum bulb, thereby producing an X-ray tube. DE 102005060234 A1 shows a radiation emission device, for example an X-ray tube, with a valve via which optionally a liquid lubricant based on gallium, indium and tin can be filled in or the housing of the tube can be evacuated. The evacuation also takes place during the operation of the X-ray tube.
Die Druckschrift DE 19832032 Cl beschreibt eine Röntgenröhre sowie ein Katheter mit einer solchen Röntgenröhre. Diese muss einen sehr geringen Durchmesser aufweisen, wodurch es extrem schwierig ist, sowohl einen Heizstrom als auch eine Beschleunigungsspannung zuzuführen. Um die Zuleitung für den Heizstrom zu sparen, werden indirekt beheizte Kathoden vorgeschlagen. Deren Elektronenemission soll durch Verwendung eines emissionsverstärkenden Materials mit einer niedrigeren Elektronenaustrittsarbeit als Wolfram als Material oder Bestandteil des Emissionselementes in der indirekt beheizten Kathode, eventuell auch als Schicht, verstärkt werden. Dadurch lassen sich ausreichende Röhrenströme schon bei niedrigeren Temperaturen als denjenigen für Wolframkathoden erzielen. Als Beispiel wird Bariumoxid mit einer Temperatur von ca. 1000 °C genannt.  The document DE 19832032 C1 describes an X-ray tube and a catheter with such an X-ray tube. This must have a very small diameter, whereby it is extremely difficult to supply both a heating current and an acceleration voltage. In order to save the supply line for the heating current, indirectly heated cathodes are proposed. Their electron emission is to be enhanced by using an emission-enhancing material having a lower electron work function than tungsten as a material or constituent of the emission element in the indirectly heated cathode, possibly also as a layer. As a result, sufficient tube currents can be achieved even at lower temperatures than those for tungsten cathodes. As an example, barium oxide is called with a temperature of about 1000 ° C.
Bei der beschriebenen Röntgenröhre ist die Kathode auf der Mittelachse eines Vakuumgehäuses angeordnet.  In the described X-ray tube, the cathode is arranged on the central axis of a vacuum housing.
In der Druckschrift EP 0378273 A2 wird eine Drehanoden-Röntgenröhre mit einem Gleitlager beschrieben, das mit einem flüssigen Schmiermittel gefüllt ist, vorzugsweise mit einer Galliumlegierung, insbesondere Gallium-Indium-Zinn (Ga-In-Sn).  The document EP 0378273 A2 describes a rotary anode X-ray tube with a slide bearing which is filled with a liquid lubricant, preferably with a gallium alloy, in particular gallium indium tin (Ga-In-Sn).
Weiterhin zeigt diese Druckschrift einen geschlossenen Metallkolben, in dem Kathode und Drehanode der Röntgenröhre montiert sind.  Furthermore, this document shows a closed metal piston, are mounted in the cathode and rotary anode of the X-ray tube.
Die DE 102008062671 B4 zeigt eine Röntgeneinrichtung mit einer Drehanode. Es wird die Lagerung dieser Drehanode über ein Flüssigmetall-Gleitlager genannt, wobei als geeignetes Flüssigmetall beispielsweise Gallium oder eine Galliumlegierung genannt werden. Die Röntgenröhre ist in ein vorwiegend aus Metall gefertigtes, unter Hochvakuum stehendes Gehäuse eingebaut.  DE 102008062671 B4 shows an X-ray device with a rotary anode. It is called the storage of this rotary anode via a liquid metal sliding bearing, wherein as a suitable liquid metal, for example gallium or a gallium alloy can be mentioned. The X-ray tube is installed in a predominantly made of metal, standing under high vacuum housing.
Darstellung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, Vorteile  DESCRIPTION OF THE INVENTION: Problem, Solution, Advantages
Die Erfindung hat die Aufgabe, einen Röntgengenerator mit einfachen Mitteln derart auszubilden, dass er bei einfachem, kompaktem Aufbau zur Abgabe einer sehr hohen Strahlungsleistung auch über größere Zeitintervalle hinweg geeignet ist.  The object of the invention is to design an X-ray generator with simple means in such a way that, in a simple, compact design, it is suitable for emitting a very high radiation power even over relatively long time intervals.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein Röntgengenerator der eingangs genannten Art enthält: eine hochemittierende thermische Niedrigtemperatur- Kathode zum Abgeben eines Elektronenstrahls, eine einen Anodenteller umfassende Drehanode, die in einer Lagereinrichtung, die zwischen einenn mit der Drehanode verbundenen Lagerteil und einer Lagerachse ein Flüssigmetall-Gleitlager aufweist, um eine Rotationsachse drehbar geführt ist, eine Elektronen-Fokussiereinrichtung zum Fokussieren des Elektronenstrahls auf eine Brennbahn entlang einer Oberfläche des Anodentellers und eine Kondensationskühlanordnung, die mit einem zwischen der Brennbahn und dem Lagerteil der Drehanode vorliegenden ersten Kühlmittel und einer Ausgestaltung der Lagerachse für ein Durchströmen durch ein zweites Kühlmittel ausgebildet ist, wobei das erste Kühlmittel von einer konstruktiven Verbindung, die zwischen der Brennbahn und dem Lagerteil wenigstens vom Anodenteller gebildet ist, gasdicht umschlossen ist und das Flüssigmetall-Gleitlager ein Wärmeleitelement zum Übertragen von Wärmeenergie zwischen dem ersten Kühlmittel und dem zweiten Kühlmittel bildet. This object is achieved in that an X-ray generator of the type mentioned at the beginning contains: a high-temperature, low-temperature, thermal cathode for emitting an electron beam, an anode plate comprising an anode A rotary anode, which is rotatably guided about a rotation axis in a bearing device having between a nenan connected to the rotary anode bearing part and a bearing axis, an electron focusing means for focusing the electron beam onto a focal path along a surface of the anode plate and a condensation cooling arrangement formed with a present between the focal path and the bearing part of the rotary anode first coolant and a configuration of the bearing axis for a flow through a second coolant, wherein the first coolant of a structural connection formed between the focal track and the bearing part at least from the anode plate is gas-tight enclosure and the liquid metal sliding bearing forms a heat conducting element for transmitting heat energy between the first coolant and the second coolant.
Der erfindungsgemäße Röntgengenerator weist damit eine Kathode auf, die bei niedrigen Temperaturen betreibbar ist und trotzdem eine für die genannte Aufgabe hinreichend hohe Elektronenemission ermöglicht. Insbesondere ist eine Kathode gewählt, die diese Elektronenemission bereits bei einer Betriebstemperatur von ca. 900 °C bis ca. 950 °C, vorzugsweise von wenigstens nahezu 900 °C, aufweist. Dadurch wird erreicht, dass trotz schonenden Betriebs der Kathode eine hohe Strahlungsleistung erzielt werden kann. Durch den Betrieb der Kathode bei einer derart niedrigen Betriebstemperatur wird der Energieverbrauch des Röntgengenerators gesenkt, die durch eine Kühlung abzuführende Wärmemenge reduziert und eine hohe Lebensdauer der Kathode und damit des Röntgengenerators insgesamt erzielt.  The X-ray generator according to the invention thus has a cathode which can be operated at low temperatures and nevertheless allows a sufficiently high electron emission for the stated task. In particular, a cathode is selected which already has this electron emission at an operating temperature of about 900 ° C. to about 950 ° C., preferably of at least almost 900 ° C. This ensures that despite careful operation of the cathode, a high radiation power can be achieved. By operating the cathode at such a low operating temperature of the energy consumption of the X-ray generator is lowered, reduces the amount of heat dissipated by cooling and achieves a long service life of the cathode and thus of the X-ray generator as a whole.
Bevorzugt ist in dem erfindungsgemäßen Röntgengenerator die hochemittierende thermische Niedrigtemperatur-Kathode als großflächige Kathode, d.h. mit einer im Verhältnis zu ihren äußeren Abmessungen großen elektronenemittierenden Oberfläche, ausgebildet. Eine große elektronenemittierende Oberfläche ermöglicht die Abgabe eines Elektronenstrahls mit einer hohen Stromstärke, d.h. einen großen Kathodenstrom, bei geringer Stromdichte an der elektronenemittierenden Oberfläche und damit geringer Beanspruchung der Kathode, d.h. einen niedrigen Wert für das Verhältnis des Emissionsstroms der Kathode zur Größe der elektronenemittierenden Oberfläche, wodurch die Kathode eine lange Lebens- bzw. Betriebsdauer erreicht. Im Gegensatz zu einer als Drahtwendel ausgeführten Kathode ist die großflächige Kathode durch Ihre Bauform auch mechanisch stabiler und robuster und ermöglicht dadurch ebenfalls eine größere Lebensdauer. Zwar kann die Kathode grundsätzlich als reine Wolfram-Kathode ausgebildet sein; bevorzugt ist die hochemittierende thermische Niedrigtemperatur-Kathode jedoch als beschichtete sogenannte Dispenser-Kathode ausgebildet, durch die eine höhere Elektronenemission ohne größere thermische Belastung erreichbar ist. Preferably, in the X-ray generator according to the invention, the high-temperature low-temperature thermal cathode is formed as a large-area cathode, that is to say with an electron-emitting surface which is large in relation to its external dimensions. A large electron-emitting surface makes it possible to deliver a high-current electron beam, ie, a large cathode current, at a low current density at the electron-emitting surface and hence low cathode load, ie a low cathode current to electron emission surface-emitting ratio, whereby the cathode reaches a long service life. In contrast to a cathode designed as a wire helix, the large-area cathode is also mechanically more stable and robust due to its design and thus also enables a longer service life. Although the cathode can basically be formed as a pure tungsten cathode; however, the high-temperature, low-temperature, thermal-emitting cathode is preferably designed as a coated so-called dispenser cathode, by means of which a higher electron emission can be achieved without greater thermal load.
Besonders bevorzugt kann eine mit Bariumoxid beschichtete Kathode eingesetzt werden.  Particular preference may be given to using a barium oxide coated cathode.
Einen noch größeren Vorzug bietet eine mit einem Überzug aus einer Legierung von Metallen der Platingruppe versehene, imprägnierte (d. h. getränkte) Wolfram-Kathode, die für die Erzeugung einer vergleichbaren Stromdichte an der elektronenemittierenden Oberfläche eine gegenüber Standard-Dispenser-Kathoden nochmalige Verringerung der Betriebstemperatur ermöglicht.  Even more preferred is an impregnated (ie, impregnated) tungsten cathode provided with an alloy of platinum group metal alloy which, in order to produce a comparable current density at the electron emissive surface, provides a further reduction in operating temperature over standard dispenser cathodes ,
Eine weitere, ebenfalls sehr vorteilhafte Lösung bieten Kathoden, die Scandiumoxyd enthalten; derartige Kathoden ermöglichen ebenfalls eine gegenüber Standard-Dispenser-Kathoden verringerte Betriebstemperatur für die Erzeugung einer vergleichbaren Stromdichte. Diese Kathoden sind mit einem Überzug aus einer Bari- um-Scandium-Legierung versehen.  Another, also very advantageous solution provide cathodes containing scandium oxide; Such cathodes also allow a reduced operating temperature relative to standard dispenser cathodes to produce a comparable current density. These cathodes are provided with a coating of barium-scandium alloy.
Ein grundsätzlicher Vorteil der Dispenser-Kathoden insgesamt besteht darin, dass auf eine entsprechend große Kathodenfläche ein hoher Kathodenstrom so verteilt werden kann, dass die Stromdichte gering bleibt. Dispenser-Kathoden weisen während ihrer gesamten Lebensdauer eine hohe und gleichmäßige Elektronenemission auf. Demgegenüber haben reine Wolframkathoden den Nachteil eines hohen Dampfdrucks und dadurch bedingt einer vergleichsweise kürzeren Lebensdauer.  A fundamental advantage of the dispenser cathodes as a whole is that a high cathode current can be distributed over a correspondingly large cathode surface in such a way that the current density remains low. Dispenser cathodes have high and uniform electron emission throughout their lifetime. In contrast, pure tungsten cathodes have the disadvantage of a high vapor pressure and therefore a comparatively shorter life.
In dem erfindungsgemäßen Röntgengenerator ist das Flüssigmetall- Gleitlager bevorzugt mit einer Legierung aus Gallium, Indium und Zinn ausgebildet. Die Ausgestaltung als Gleitlager gestattet einen konstruktiv einfachen, robusten Aufbau, ist wartungsfrei und ermöglicht eine hohe Betriebsdauer. Die Legierung aus Gallium, Indium und Zinn zeigt einen niedrigen Dampfdruck und eine hohe Wärmeleitfähigkeit, wodurch sich diese Legierung einerseits aufgrund ihrer äußerst geringen Ausgasung bevorzugt für einen Einsatz im Vakuum eignet, andererseits eine hohe Wirksamkeit des Flüssigmetall-Gleitlagers als Wärmeleitelement zum Übertragen der Wärmeenergie zwischen dem ersten und dem zweiten Kühlmittel ermöglicht.  In the X-ray generator according to the invention, the liquid metal sliding bearing is preferably formed with an alloy of gallium, indium and tin. The design as a plain bearing allows a structurally simple, robust construction, is maintenance-free and allows a long service life. The alloy of gallium, indium and tin shows a low vapor pressure and a high thermal conductivity, which makes this alloy on the one hand due to their extremely low outgassing preferably suitable for use in vacuum, on the other hand a high efficiency of the liquid metal sliding bearing as a heat conducting element for transferring the heat energy between allows the first and the second coolant.
Bei dem erfindungsgemäßen Röntgengenerator ist der Anodenteller bevorzugt mit Wandbereichen ausgestaltet, auf denen die Brennbahn verläuft, die die Verbindung zwischen der Brennbahn und dem Lagerteil bilden und durch die ein gasdicht umschlossener Hohlraum zum Aufnehmen des ersten Kühlmittels gebildet ist, der ei- nerseits an die Brennbahn und andererseits an das Lagerteil grenzt. Dies ermöglicht einen einfachen und kostensparenden Aufbau einer Kühleinrichtung für den Anodenteller in Form einer Kondensationskühlung nach dem sogenannten Heat-Pipe-Prinzip, da dafür lediglich der für die Drehanode, insbesondere für den Anodenteller, ohnehin benötigte Bauraum zwischen der Brennbahn und dem Lagerteil genutzt wird. In the case of the X-ray generator according to the invention, the anode plate is preferably configured with wall regions on which the focal path runs, which form the connection between the focal path and the bearing part and through which a gas-tight enclosed cavity for receiving the first coolant is formed, which on the other hand, adjacent to the focal track and on the other hand to the bearing part. This allows a simple and cost-saving construction of a cooling device for the anode plate in the form of a condensation cooling according to the so-called heat pipe principle, since only the space required for the rotary anode, in particular for the anode plate, space between the focal point and the bearing part is used.
Vorteilhaft ist bei dem erfindungsgemäßen Röntgengenerator der Anodenteller zumindest in den Wandbereichen, auf denen die Brennbahn verläuft, wenigstens an seiner vom Elektronenstrahl zu treffenden Oberfläche mit Kupfer ausgebildet. Dadurch weist der Anodenteller im Bereich der Brennbahn eine gute elektrische Leitfähigkeiten und eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf. Außerdem besteht durch Kupferionen, die sich aus dem Anodenteller unter dem Einfluss der Aufheizung durch den Elektronenstrahl und der zwischen Drehanode und Kathode des Röntgengenerators im Betrieb anliegenden hohen Gleichspannung herauslösen können, keine Gefahr der "Vergiftung", d.h. Verschmutzung der Kathode, welche eine Verringerung der Elektronenemission zur Folge hätte. Allgemein ist die Drehanode, sind insbesondere aber der Anodenteller und das Lagerteil, aus Gründen der mechanischen und thermischen Festigkeit sowie zum Gewährleisten einer guten elektrischen Leitfähigkeit aus Metall gefertigt.  Advantageously, in the case of the X-ray generator according to the invention, the anode plate is formed with copper, at least in the wall regions on which the focal path runs, at least on its surface to be hit by the electron beam. As a result, the anode plate has good electrical conductivities and high thermal conductivity in the region of the focal point. In addition, there is no risk of "poisoning" by copper ions which may be released from the anode plate under the influence of the heating by the electron beam and the high DC voltage applied between the rotary anode and the cathode of the X-ray generator during operation. Contamination of the cathode, which would result in a reduction of the electron emission. Generally, the rotary anode, but in particular the anode plate and the bearing part, made of metal for reasons of mechanical and thermal resistance and to ensure good electrical conductivity.
Bevorzugt ist bei dem erfindungsgemäßen Röntgengenerator der gasdicht umschlossene Hohlraum zum Aufnehmen des ersten Kühlmittels eingerichtet zum Sieden des ersten Kühlmittels im Bereich der Brennbahn und zum Kondensieren des ersten Kühlmittels im Bereich des Lagerteils. Dadurch wird eine Kondensationskühlung zwischen der Brennbahn und dem Lagerteil gebildet, durch die die entlang der Brennbahn auftretende Wärmeenergie mit hoher Wirksamkeit an das Lagerteil abgeführt wird.  Preferably, in the X-ray generator according to the invention, the gas-tight enclosed cavity for receiving the first coolant is arranged to boil the first coolant in the region of the focal path and to condense the first coolant in the region of the bearing part. As a result, a condensation cooling is formed between the focal track and the bearing part, by means of which the heat energy occurring along the focal track is dissipated to the bearing part with high efficiency.
Die erfindungsgemäß für die Drehanode eingesetzte Kühleinrichtung, die als eine Flüssigkeits-Kondensationskühlanordnung ausgebildet ist, umfasst außer dieser Kondensationskühlung zwischen der Brennbahn auf dem Anodenteller und dem Lagerteil weiterhin eine Wärmeleitung durch das Flüssigmetall-Gleitlager. Die vorstehend beschriebene Legierung aus Gallium, Indium und Zinn, die erfindungsgemäß als Lagermetall eingesetzt ist, zeichnet sich dabei durch eine hohe Wärmeleitfähigkeit, d.h. einen sehr niedrigen Wärmewiderstand, aus. Damit ist ein sehr wirksamer Übergang der Wärmeenergie vom Anodenteller über das Lager auf die Lagerwelle gewährleistet, und im Betrieb des Röntgengenerators tritt am Lager nur eine geringe Temperaturdifferenz auf. Von der Lagerwelle der Drehanode wird die dorthin übertragene Wärmeenergie von einem die Lagerwelle durchströmenden zweiten Kühlmittel aus dem Flüssigmetall-Gleitlager und damit vom Röntgengenerator nach außen abgeleitet. Als ein solches zweites Kühlmittel wird aufgrund der im Betrieb zwischen der Drehanode und der Kathode anliegenden elektrischen Spannung bevorzugt ein elektrisch nichtleitender Stoff eingesetzt, wobei es sich wahlweise um ein flüssiges Kühlmittel, z. B. Öl, oder um ein gasförmiges Kühlmittel, z. B. Stickstoff oder ein Kältegas handelt. The cooling device used according to the invention for the rotary anode, which is designed as a liquid-condensation cooling arrangement, besides this condensation cooling between the focal track on the anode plate and the bearing part further comprises a heat conduction through the liquid metal slide bearing. The above-described alloy of gallium, indium and tin, which is used according to the invention as a bearing metal, characterized by a high thermal conductivity, ie a very low thermal resistance, from. This ensures a very effective transition of the heat energy from the anode plate on the bearing on the bearing shaft, and in the operation of the X-ray generator occurs at the camp only a small temperature difference. From the bearing shaft of the rotary anode, the heat energy transferred therefrom is derived from a second coolant flowing through the bearing shaft out of the liquid metal sliding bearing and thus from the X-ray generator to the outside. As such a second coolant, an electrically non-conductive substance is preferably used due to the voltage applied during operation between the rotary anode and the cathode, wherein it is optionally a liquid coolant, for. As oil, or a gaseous coolant, for. As nitrogen or a refrigerant gas is.
Durch beschriebene Konstruktion der Drehanode und des Flüssigmetall- Gleitlagers wird bei den hohen zu erwartenden thermischen Beanspruchungen des erfindungsgemäßen Röntgengenerators die insbesondere im Bereich der Brennbahn auftretende Wärmeenergie besser und schneller abgeleitet. Der Anodenteller der Drehanode muss sich entlang der Brennbahn, auf die im Betrieb der Elektronenstrahl trifft, nach einer Umdrehung auf die Ausgangstemperatur unmittelbar vor Auftreffen des Elektronenstrahles abgekühlt haben; anderenfalls tritt sehr schnell eine Überhitzung des Anodentellers im Bereich der Brennbahn auf.  Due to the described construction of the rotary anode and the liquid metal plain bearing, the heat energy occurring in particular in the region of the focal point is dissipated better and faster in the case of the high expected thermal stresses of the X-ray generator according to the invention. The anode plate of the rotary anode must have cooled down along the focal path, which meets in the operation of the electron beam, after one revolution to the initial temperature immediately before the impact of the electron beam; Otherwise, overheating of the anode plate in the region of the focal point occurs very quickly.
Wird dem Röntgengenerator im Betrieb eine hohe Dauerleistung der abzugebenden Röntgenstrahlung abgefordert, wie sie insbesondere für die Computertomographie benötigt wird, ist daher eine kontinuierliche Kühlung der Drehanode äußerst wichtig.  If the X-ray generator during operation requires a high continuous output of the X-ray radiation to be emitted, as is required in particular for computed tomography, continuous cooling of the rotary anode is therefore extremely important.
Bevorzugt wird der Wandbereich der Drehanode im Bereich der Brennbahn so dünn ausgeführt, wie dies unter Einhaltung erforderlicher mechanischer und thermischer Stabilität möglich ist, da die Wärmeleitfähigkeit des Wandbereichs und damit die Wärmeübertragung von der Brennbahn auf das erste Kühlmittel umgekehrt proportional zur Wandstärke dieses Wandbereichs ist. Besonders bevorzugt wird hier eine Wandstärke von 3 mm oder weniger gewählt.  Preferably, the wall region of the rotary anode in the region of the focal path is made as thin as possible while maintaining the required mechanical and thermal stability, since the thermal conductivity of the wall region and thus the heat transfer from the focal path to the first coolant is inversely proportional to the wall thickness of this wall region. Particularly preferred here is a wall thickness of 3 mm or less selected.
Für eine besonders gute Wärmeübertragung ist wichtig, dass das Kühlmittel während des Betriebs des Röntgengenerators im Bereich der Brennbahn auf der Oberfläche des dortigen Wandbereichs des Anodentellers keinen stehenden Film bildet, da dieser eine sehr schlechte Wärmeleitfähigkeit hat. Daher wird weiterhin bevorzugt im Betrieb des Röntgengenerators das erste Kühlmittel im Bereich der Brennbahn zum Sieden gebracht und dadurch ein stehender Film des ersten Kühlmittels aufgebrochen.  For a particularly good heat transfer is important that the coolant during operation of the X-ray generator in the region of the focal path on the surface of the local wall portion of the anode plate does not form a standing film, as this has a very poor thermal conductivity. Therefore, furthermore, during operation of the x-ray generator, the first coolant is preferably boiled in the region of the focal path, thereby breaking up a stagnant film of the first coolant.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, im ersten Kühlmittel unter der Brennbahn Turbulenzen zu erzeugen. Dadurch wird die Wärmeabfuhr durch das erste Kühlmittel verbessert, jedoch verursacht die Erzeugung von Turbulenzen eine große Reibungswärme, die zusätzlich durch die Kühlung abgeführt werden muss. Auch kostet die Erzeugung der Reibungswärme zusätzlich Antriebsenergie, wodurch die erreichbare Drehzahl der Drehanode verringert wird. Da zur besseren Wärmeabführung jedoch eine möglichst hohe Drehzahl der Drehanode anzustreben ist, ist ein Sieden des ersten Kühlmittels einer Erzeugung von Turbulenzen vorzuziehen. Another possibility is to generate turbulence in the first coolant below the focal point. As a result, the heat dissipation by the first coolant is improved, but the generation of turbulence causes a great deal Frictional heat, which must be additionally dissipated by the cooling. Also, the generation of frictional heat costs additional drive energy, whereby the achievable speed of the rotary anode is reduced. However, since the highest possible speed of the rotary anode is desirable for better heat dissipation, a boiling of the first coolant is preferable to a generation of turbulence.
Als erstes Kühlmittel dient bevorzugt Wasser. In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Röntgengenerators enthält der Anodenteller 80 ml Wasser.  The first coolant is preferably water. In a preferred embodiment of the X-ray generator according to the invention, the anode plate contains 80 ml of water.
Vorteilhaft ist bei dem erfindungsgemäßen Röntgengenerator das Lagerteil mit Rippen ausgebildet. Diese Rippen dienen als Kühlrippen zum Vergrößern der mit dem ersten Kühlmittel in Kontakt zu bringenden Oberfläche des Lagerteils zwecks eines besseren Wärmeübergangs zwischen dem ersten Kühlmittel und dem Lagerteil. Außerdem dienen die Rippen einer vorteilhaften Erhöhung der mechanischen Festigkeit des Lagerteils.  Advantageously, in the X-ray generator according to the invention, the bearing part is formed with ribs. These ribs serve as cooling fins for increasing the surface of the bearing part to be brought into contact with the first coolant for the purpose of better heat transfer between the first coolant and the bearing part. In addition, the ribs serve an advantageous increase in the mechanical strength of the bearing part.
Zum Führen des zweiten Kühlmittels ist bei dem erfindungsgemäßen Röntgengenerator die Lagerachse bevorzugt hohlwellenartig ausgestaltet. Eine derartige Ausgestaltung der Lagerachse ist einfach herstellbar und ermöglicht eine vorteilhafte Führung des zweiten Kühlmittels.  In order to guide the second coolant, in the case of the X-ray generator according to the invention, the bearing axis is preferably configured hollow-shaft-like. Such a configuration of the bearing axis is easy to produce and allows an advantageous guidance of the second coolant.
Ferner ist bei dem erfindungsgemäßen Röntgengenerator die Lagerachse im Inneren bevorzugt mit Rippen ausgebildet. Auch diese Rippen sind wie diejenigen am Lagerteil insbesondere vorgesehen als Kühlrippen zum Vergrößern der Oberfläche zwecks eines besseren Wärmeübergangs, und zwar hier zwischen der Lagerachse und dem zweiten Kühlmittel. Die Rippen können axial zur Lagerachse ausgerichtet sein, wodurch bevorzugt eine laminare Strömung in der Lagerachse entsteht.  Furthermore, in the case of the X-ray generator according to the invention, the bearing axis is preferably formed with ribs in the interior. These ribs are like those on the bearing part in particular provided as cooling fins for increasing the surface area for the purpose of better heat transfer, here between the bearing axis and the second coolant. The ribs can be aligned axially to the bearing axis, whereby preferably a laminar flow is formed in the bearing axis.
In einer vorteilhaften Abwandlung der vorgeschriebenen Konfiguration ist die Lagerachse im Inneren mit Turbulenzen im Strom eines zweiten Kühlmittels erzeugenden Einrichtungen .ausgebildet. Dazu können die vorstehend beschriebenen Rippen im Inneren der Lagerachse, z. B. durch eine tangential versetzte Anordnung oder dergleichen, zur Erzeugung von Turbulenzen im Strom des zweiten Kühlmittels zwecks besseren Wärmeübergangs eingerichtet sein. Insbesondere kann zur Erzeugung der Turbulenzen das Innere der Lagerachse anstelle mit Rippen auch mit anderweitigen Ausformungen ausgestaltet sein, oder es können Einsätze in die Lagerachse eingebracht sein, die die erwünschten Strömungsverhältnisse hervorrufen.  In an advantageous modification of the prescribed configuration, the bearing axis is formed in the interior with turbulence in the flow of a second coolant generating devices. For this purpose, the above-described ribs in the interior of the bearing axis, for. Example, by a tangentially offset arrangement or the like, to generate turbulence in the flow of the second coolant for the purpose of better heat transfer. In particular, for the generation of turbulence, the interior of the bearing axis instead of ribs can also be designed with other shapes, or inserts can be introduced into the bearing axis, which cause the desired flow conditions.
Die Erfindung ermöglicht in vorteilhafter Weise den Einsatz des beschriebenen Röntgengenerators für lange Betriebsintervalle und lange Belichtungszeiten. Der erfindungsgemäße Röntgengenerator ist daher bevorzugt einsetzbar für die Kristallographie, da damit eine sehr hohe Punktleistung der erzeugten Röntgenstrahlung am bestrahlten Objekt erzielt werden kann, sowie für die Computertomographie, bei der zahlreiche Röntgenaufnahmen in schneller Folge hintereinander zu erstellen sind. Durch den erfindungsgemäßen Röntgengenerator ist eine schnelle Bildfolge mit kurzen Belichtungszeiten erreichbar. Der erfindungsgemäße Röntgengenerator ist für eine große thermische Belastung insbesondere der Drehanode, aber auch der Kathode, durch den Strom des Elektronenstrahls zwischen der Kathode und der Drehanode ausgelegt. Für die Drehanode ist eine sehr hohe Drehzahl erreichbar. The invention advantageously allows the use of the described X-ray generator for long operating intervals and long exposure times. Of the X-ray generator according to the invention is therefore preferably used for crystallography, since it allows a very high point performance of the generated X-ray radiation on the irradiated object can be achieved, and for computed tomography, in which numerous X-ray images in rapid succession to create. The X-ray generator according to the invention makes it possible to achieve a fast image sequence with short exposure times. The X-ray generator according to the invention is designed for a large thermal load, in particular the rotary anode, but also the cathode, by the current of the electron beam between the cathode and the rotary anode. For the rotary anode, a very high speed is achievable.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen gekennzeichnet.  Further advantageous embodiments of the invention are characterized in the further subclaims.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfasst der erfindungsgemäße Röntgengenerator ein hermetisch verschlossenes, vakuumdichtes Gehäuse zum Umschließen wenigstens der hochemittierenden thermischen Niedrigtemperatur- Kathode, der Drehanode mit dem Anodenteller und dem Lagerteil sowie der Elektro- nen-Fokussiereinrichtung. Insbesondere bildet dabei die Lagerachse vorteilhaft ein Element des hermetisch verschlossenen, vakuumdichten Gehäuses.  According to a preferred embodiment, the X-ray generator according to the invention comprises a hermetically sealed, vacuum-tight housing for enclosing at least the high-emitting thermal low-temperature cathode, the rotary anode with the anode plate and the bearing part and the electron focusing device. In particular, the bearing axis advantageously forms an element of the hermetically sealed, vacuum-tight housing.
Das hermetisch verschlossene, vakuumdichte Gehäuse, z.B. in Form eines zugeschmolzenen Glaskolbens, eines Metallgehäuses oder dergleichen, bietet einen optimalen Schutz gegen äußere Einflüsse auf die konstruktiven Elemente des erfindungsgemäßen Röntgengenerators. Im Gegensatz zu Bauarten von Röntgengenerato- ren, die zur Aufrechterhaltung eines Hochvakuums in ihrem Inneren auch während des Betriebs zwischenzeitlich oder dauerhaft mit einer Vakuumpumpe verbunden sind, wird gemäß der beschriebenen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Röntgengenerators sowohl ein vereinfachter Aufbau als auch ein größtmöglicher Schutz vor einem Eindringen von Verunreinigungen in das Innere des Röntgengenerators erreicht. Derartige Verunreinigungen könnten dort vor allem zu Schädigungen der Kathode führen und damit deren Elektronenemission herabsetzen. Insbesondere sind die genannten Dispenser-Kathoden empfindlich gegen Verschmutzungen durch organische Stoffe. Deshalb gelangt erfindungsgemäß auch für das Lager der Drehanode anstelle eines Lagerschmierfetts oder Öles, von welchen entsprechende Sorten grundsätzlich auch für einen Einsatz im Vakuum verwendet werden könnten, das beschriebene Flüssigmetall zum Einsatz. Beim Einsatz einer Vakuumpumpe könnte zusätzlich das darin verwendete Pumpenöl zu Schäden führen, weil es - neben anderen Verunreinigungen, z.B. aus der umgebenden Atmosphäre - trotz Gegendrucks der Vakuum- pumpe in das Innere des Röntgengenerators eindringen könnte. Zu den schädlichen Verunreinigungen zählen außer Sauerstoff auch eine Anzahl von Metallen. Kupfer ist dagegen unschädlich, weshalb die Drehanode bevorzugt aus diesem Metall hergestellt ist. Außerdem benötigt eine Vakuumpumpe aufwendige Wartung. The hermetically sealed, vacuum-tight housing, for example in the form of a sealed-glass flask, a metal housing or the like, provides optimum protection against external influences on the structural elements of the X-ray generator according to the invention. In contrast to types of Röntgengenerato- ren, which are temporarily or permanently connected to maintain a high vacuum in the interior during operation with a vacuum pump, according to the described embodiment of the X-ray generator according to the invention both a simplified structure and the greatest possible protection against intrusion achieved by impurities in the interior of the X-ray generator. Such impurities could cause damage to the cathode there and thus reduce their electron emission. In particular, the said dispenser cathodes are sensitive to contamination by organic substances. Therefore, according to the invention also for the bearing of the rotary anode instead of a bearing grease or oil, of which corresponding varieties could be used in principle for use in a vacuum, the liquid metal described is used. In addition, when using a vacuum pump, the pump oil used therein could lead to damage because, in addition to other contaminants, for example from the surrounding atmosphere, despite the backpressure of the vacuum could penetrate the inside of the X-ray generator. In addition to oxygen, harmful impurities include a number of metals. In contrast, copper is harmless, which is why the rotary anode is preferably made of this metal. In addition, a vacuum pump requires expensive maintenance.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der erfindungsgemäße Röntgengenerator mit einer Temperatur-Überwachungseinrichtung zum Messen und/oder Überwachen der Temperatur des Anodentellers im Bereich der Brennbahn ausgebildet. Die Temperaturüberwachung dient dem Schutz des Röntgengenerators vor Schäden durch Überhitzung des Anodentellers insbesondere im Bereich der Brennbahn durch das Auftreffen des Elektronenstrahls während des Betriebs. Da aufgrund der hohen Ströme eine solche Überhitzung des Anodentellers bei betrieblichen Unregelmäßigkeiten, insbesondere beim Absinken der Drehzahl der Drehanode z.B. durch eine Störung im Drehanodenantrieb, innerhalb einer sehr kurzen Zeitspanne auftritt, ist von der Temperatur-Überwachungseinrichtung bevorzugt eine sehr schnelle Abschaltung der zwischen Drehanode und Kathode anliegenden Gleichspannung durchführbar. Besonders bevorzugt erfolgt diese Abschaltung innerhalb einer Millisekunde.  In a further preferred embodiment, the X-ray generator according to the invention is designed with a temperature monitoring device for measuring and / or monitoring the temperature of the anode plate in the region of the focal path. The temperature monitoring serves to protect the X-ray generator against damage caused by overheating of the anode plate, in particular in the region of the focal track due to the impact of the electron beam during operation. Since, due to the high currents, such overheating of the anode plate during operational irregularities, in particular when the rotational speed of the rotary anode decreases, e.g. is due to a fault in the rotary anode drive, occurs within a very short period of time, the temperature monitoring device is preferably a very fast shutdown of the voltage applied between the rotary anode and cathode DC voltage feasible. Particularly preferably, this shutdown takes place within a millisecond.
Aufgrund dieser Anforderungen ist die Temperatur-Überwachungseinrichtung mit einem sehr schnell reagierenden Temperatursensor ausgestaltet. Bevorzugt ist daher der Temperatursensor als Infrarotsensor zum Messen der Temperatur des Anodentellers im Bereich der Brennbahn ausgebildet. Der Infrarotsensor ermöglicht eine sehr schnelle, hocheffektive Temperaturmessung.  Due to these requirements, the temperature monitoring device is designed with a very fast-reacting temperature sensor. Preferably, therefore, the temperature sensor is designed as an infrared sensor for measuring the temperature of the anode plate in the region of the focal path. The infrared sensor enables a very fast, highly effective temperature measurement.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Röntgengenerators ist die Temperatur-Überwachungseinrichtung außer zu dem genannten Unterbrechen des Elektronenstrahls wahlweise stattdessen oder zusätzlich zum Herunterregeln des Elektronenstrahls, sobald die Temperatur der Brennbahn einen Temperatur-Grenzwert überschreitet, ausgebildet. Der Betrieb des Röntgengenerators wird dann bei einem unerwünschten Anstieg der Temperatur auf der Brennbahn der Drehanode nicht vollständig unterbrochen; vielmehr kann ein sicherer, dauerhafter Betrieb aufrechterhalten werden. Dadurch werden die Betriebssicherheit und der Bedienungskomfort des erfindungsgemäßen Röntgengenerators wesentlich erhöht.  In an advantageous development of the X-ray generator according to the invention, the temperature monitoring device is designed, in addition to the said interruption of the electron beam, alternatively or additionally to the down-regulation of the electron beam as soon as the temperature of the focal path exceeds a temperature limit. The operation of the X-ray generator is then not completely interrupted with an undesirable increase in the temperature on the focal path of the rotary anode; rather, a safe, permanent operation can be maintained. As a result, the reliability and ease of use of the X-ray generator according to the invention are substantially increased.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Röntgengenerators umfasst dieser eine Drehzahl-Überwachungseinrichtung zum Messen und/oder Überwachen der Drehzahl der Drehanode. Als Drehzahlsensor kann dabei bevorzugt eine Lichtschrankenanordnung vorgesehen sein, durch die ein Passieren von in der Drehanode angebrachten und mit deren Drehung umlaufenden Markierungen, z.B. Schlitzen, detektiert wird. According to another embodiment of the X-ray generator according to the invention, the latter comprises a rotational speed monitoring device for measuring and / or monitoring the rotational speed of the rotary anode. As a speed sensor can preferably be provided a light barrier arrangement through which a passing of in the Rotary anode attached and rotating with their rotation marks, such as slots, is detected.
In einer vorteilhaften Abwandlung der vorstehenden Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Röntgengenerators weist die Drehanode ein bezüglich der Rotationsachse wenigstens weitgehend rotationssymmetrisches Element mit entlang seines Umfangs variierenden magnetischen Eigenschaften auf und ist die Drehzahl- Überwachungseinrichtung mit einem Hallsensor zum Detektieren der variierenden magnetischen Eigenschaften und zum dadurch Messen der Drehzahl der Drehanode ausgebildet. Die Drehzahlmessung mit Hilfe eines Hallsensors als Drehzahlsensor ist insbesondere dann vorteilhaft und mit einfachen Mitteln durchführbar, wenn gemäß einer weiteren Fortbildung des erfindungsgemäßen Röntgengenerators das bezüglich der Rotationsachse wenigstens weitgehend rotationssymmetrische Element mit entlang seines Umfangs variierenden magnetischen Eigenschaften Teil eines Rotors eines Antriebsmotors der Drehanode ist. Bevorzugt ist dazu der Rotor des Antriebsmotors der Drehanode mit einem auf der Lagerachse drehbar angeordneten, eisenbeschichteten, rohrförmigen Rotorkörper aus Kupfer ausgebildet, in dem entlang seines Umfangs Bereiche variierender magnetischer Eigenschaften durch Ausnehmungen wenigstens in der Eisenbeschichtung gebildet sind. Die Ausnehmungen können als Schlitze oder Löcher unterschiedlich möglicher Konturen in der Eisenbeschichtung, aber auch im darunterliegenden Kupfer, z.B. durch Bohren oder Fräsen, aber auch z.B. durch Ätzen angebracht sein.  In an advantageous modification of the above embodiment of the X-ray generator according to the invention, the rotary anode has an at least substantially rotationally symmetrical element with varying magnetic properties along its circumference and is the speed monitoring device with a Hall sensor for detecting the varying magnetic properties and thereby measuring the rotational speed formed the rotary anode. The speed measurement by means of a Hall sensor as a speed sensor is particularly advantageous and feasible with simple means, if according to a further development of the X-ray generator with respect to the axis of rotation at least substantially rotationally symmetric element with varying magnetic properties along its circumference part of a rotor of a drive motor of the rotary anode. For this purpose, the rotor of the drive motor of the rotary anode is preferably designed with an iron-coated, tubular rotor body made of copper rotatably mounted on the bearing axis, in which regions of varying magnetic properties are formed along its circumference by recesses in at least the iron coating. The recesses may be in the form of slots or holes of various possible contours in the iron coating, but also in the underlying copper, e.g. by drilling or milling, but also e.g. be attached by etching.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Röntgengenerators ist die Drehzahl-Überwachungseinrichtung zum Herunterregeln und/oder Unterbrechen des Elektronenstrahls, sobald die Drehzahl der Drehanode einen Drehzahl-Grenzwert unterschreitet, ausgebildet.  According to an advantageous development of the X-ray generator according to the invention, the rotational speed monitoring device is designed to downshift and / or interrupt the electron beam as soon as the rotational speed of the rotary anode falls below a rotational speed limit value.
Wie die Temperaturüberwachung dient auch die Drehzahl-Überwachungseinrichtung bevorzugt dem Schutz des Röntgengenerators vor Schäden durch Überhitzung des Anodentellers insbesondere im Bereich der Brennbahn durch das Auftreffen des Elektronenstrahls während des Betriebs. Dazu besteht ihre erste Aufgabe darin, die Drehzahl der Drehanode auf einem konstanten Sollwert zu halten, der einen sicheren Betrieb ohne Gefahr einer thermischen und/oder mechanischen Überlastung gewährleistet. Zum zweiten wird mit der Drehzahl-Überwachungseinrichtung ein Unterbrechen des Elektronenstrahls beim Auftreten von Unregelmäßigkeiten in der Rotation der Drehanode veranlasst. Da wie beschrieben aufgrund der hohen Ströme eine Überhitzung des Anodentellers beim Absinken der Drehzahl der Drehanode bis hin zum Stillstand z.B. durch eine Störung im Drehanodenantrieb, und unverändertem Elektronenstrom von der Kathode her innerhalb einer sehr kurzen Zeitspanne auftritt, ist auch von der Drehzahl-Überwachungseinrichtung bevorzugt eine sehr schnelle Abschaltung der zwischen Drehanode und Kathode anliegenden Gleichspannung durchführbar. Besonders bevorzugt erfolgt diese Abschaltung wieder innerhalb einer Millisekunde. Like the temperature monitoring, the speed monitoring device also preferably serves to protect the X-ray generator from damage due to overheating of the anode plate, in particular in the region of the focal path due to the impact of the electron beam during operation. For this purpose, their first task is to keep the rotational speed of the rotary anode at a constant setpoint, which ensures safe operation without risk of thermal and / or mechanical overload. Secondly, with the rotation speed monitoring device, interruption of the electron beam upon occurrence of irregularities in the rotation of the rotary anode is caused. As described due to the high currents overheating of the anode plate when the speed of the rotating anode down to to a standstill, for example, by a fault in the rotary anode drive, and unchanged electron flow from the cathode forth within a very short period of time, preferably from the speed monitoring device is a very fast shutdown of the voltage applied between rotary anode and cathode DC voltage feasible. Particularly preferably, this shutdown takes place again within a millisecond.
Vorteilhaft ist die Drehzahl-Überwachungseinrichtung außer zu dem genannten Unterbrechen des Elektronenstrahls wahlweise stattdessen oder zusätzlich ausgebildet zum kontinuierlichen Herunterregeln des Stromes des Elektronenstrahls, d.h. des Kathodenstromes, sobald die Drehzahl der Drehanode den Drehzahl-Grenzwert unterschreitet. Der Betrieb des Röntgengenerators wird dann bei einem unerwünschten Absinken der Drehzahl der Drehanode nicht vollständig unterbrochen; vielmehr kann auch hier ein sicherer, dauerhafter Betrieb aufrechterhalten werden, wodurch die Betriebssicherheit und der Bedienungskomfort des erfindungsgemäßen Röntgengenerators wesentlich erhöht werden.  Advantageously, in addition to the said interruption of the electron beam, the rotation speed monitoring means is alternatively or additionally adapted to continuously lower the current of the electron beam, i. the cathode current as soon as the rotational speed of the rotary anode falls below the speed limit. The operation of the X-ray generator is then not completely interrupted in an undesirable decrease in the rotational speed of the rotary anode; Rather, a safe, permanent operation can be maintained here, whereby the reliability and ease of use of the X-ray generator according to the invention are substantially increased.
Gemäß einer Abwandlung bzw. Umkehr der vorbeschriebenen Regelung des Kathodenstromes kann für den erfindungsgemäßen Röntgengenerator auch eine Abhängigkeit der Drehzahlregelung von der Regelung des Kathodenstromes vorgesehen sein, d.h. dass für einen vorgegebenen Kathodenstrom eine bestimmte Drehzahl automatisch derart eingestellt wird, dass ein sicherer, beschädigungsfreier Betrieb gewährleistet ist.  According to a modification or reversal of the above-described regulation of the cathode current, a dependence of the speed control of the regulation of the cathode current can be provided for the X-ray generator according to the invention, i. that for a given cathode current, a certain speed is automatically adjusted so that a safe, damage-free operation is ensured.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst der erfindungsgemäße Röntgengenerator eine Steuereinrichtung zum Steuern der Drehzahl der Drehanode in Abhängigkeit vom Strom des Elektronenstrahls und der Temperatur der Brennbahn und/oder zum Steuern des Stromes des Elektronenstrahls in Abhängigkeit von der Drehzahl der Drehanode und der Temperatur der Brennbahn.  According to a further preferred embodiment, the X-ray generator according to the invention comprises a control device for controlling the rotational speed of the rotary anode in dependence on the current of the electron beam and the temperature of the focal path and / or for controlling the current of the electron beam in dependence on the rotational speed of the rotary anode and the temperature of the focal path.
Durch diese Ausgestaltung wird eine vorteilhafte Verbindung der Regelung der Drehzahl und des Kathodenstromes mit der Temperaturregelung bzw. der Temperaturüberwachung erhalten, die mit unterschiedlichen Abhängigkeiten ausgeführt sein kann. Insbesondere kann dabei die Steuereinrichtung eine Drehzahlregelung in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur der Brennbahn für einen vorgebbaren Kathodenstrom vornehmen, kombiniert mit einer Notabschaltung des Kathodenstromes, sobald die Temperatur der Brennbahn den Temperatur-Grenzwert überschreitet. Der Kathodenstrom kann auch in einer gesonderten Regelungseinrichtung auf einen vorgebbaren Strom-Sollwert regelbar sein, und die genannte Steuereinrichtung nimmt eine Drehzahlregelung in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur der Brennbahn für einen gemessenen Istwert des Kathodenstromes vor. Weiterhin kann die Steuereinrichtung eine Regelung des Kathodenstromes in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur der Brennbahn für eine vorgebbare Drehzahl der Drehanode vornehmen, kombiniert mit einer Notabschaltung des Kathodenstromes, sobald die Temperatur der Brennbahn den Temperatur-Grenzwert überschreitet. Die Drehzahl der Drehanode kann auch in einer gesonderten Regelungseinrichtung auf einen vorgebbaren Drehzahl-Sollwert regelbar sein, und die genannte Steuereinrichtung nimmt eine Regelung des Kathodenstromes in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur der Brennbahn für einen gemessenen Istwert der Drehzahl der Drehanode vor, wiederum kombiniert mit der Notabschaltung des Kathodenstromes, sobald die Temperatur der Brennbahn den Temperatur-Grenzwert überschreitet. By this embodiment, an advantageous connection of the control of the speed and the cathode current with the temperature control or the temperature monitoring is obtained, which can be designed with different dependencies. In particular, the control device can perform a speed control as a function of the measured temperature of the focal path for a predefinable cathode current, combined with an emergency shutdown of the cathode current as soon as the temperature of the focal path exceeds the temperature limit. The cathode current can also be controlled in a separate control device to a predetermined current setpoint, and said control device assumes a speed control as a function of the measured temperature of the focal path for a measured actual value of the cathode current. Furthermore, the control device can make a regulation of the cathode current as a function of the measured temperature of the focal path for a predefinable rotational speed of the rotary anode, combined with an emergency shutdown of the cathode current, as soon as the temperature of the focal path exceeds the temperature limit. The rotational speed of the rotary anode can also be controlled in a separate control device to a predefinable speed setpoint, and said control device adjusts the cathode current as a function of the measured temperature of the focal path for a measured actual value of the rotational speed of the rotary anode, in turn combined with the Emergency shutdown of the cathode current as soon as the temperature of the focal track exceeds the temperature limit.
Nach einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Röntgenge- nerators ist die Elektronen-Fokussiereinrichtung eingerichtet zum Fokussieren des Elektronenstrahls auf einen zumindest im Wesentlichen rechteckigen Brennfleck auf der Brennbahn. Insbesondere ist die Elektronen-Fokussiereinrichtung eingerichtet zum Fokussieren des Elektronenstrahls auf einen rechteckig länglichen Brennfleck. Da die Strahlungsleistung der vom Brennfleck ausgehenden Röntgenstrahlung proportional zur Länge, aber nur proportional zur Quadratwurzel aus der Breite des Brennflecks ist, wird so auf effektive Weise die Strahlungsleistung der vom Brennfleck ausgehenden Röntgenstrahlung gesteigert.  According to another embodiment of the X-ray generator according to the invention, the electron focusing device is arranged to focus the electron beam onto an at least substantially rectangular focal spot on the focal track. In particular, the electron focusing device is arranged to focus the electron beam on a rectangular elongated focal spot. Since the radiant power of the x-ray emanating from the focal spot is proportional to the length but only proportional to the square root of the width of the focal spot, the radiant power of the x-ray emanating from the focal spot is effectively increased.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist bei dem erfindungsgemäßen Röntgengenerator vom zumindest im wesentlichen rechteckigen und bevorzugt rechteckig-länglichen Brennfleck ein wenigstens nahezu paralleles Röntgenstrahlungsbündel unter einem vorgegebenen Abstrahlungswinkel zur Oberfläche des Anodentellers am Brennfleck abgebbar, wobei der Abstrahlungswinkel zum Verhältnis von Länge zu Breite des Brennflecks derart bemessen ist, dass das wenigstens nahezu parallele Röntgenstrahlungsbündel einen wenigstens nahezu quadratischen Querschnitt aufweist. Auf einfache Weise ist so die höhere Strahlungsleistung der vom Brennfleck ausgehenden Röntgenstrahlung in einem vorteilhaft universell verwendbaren Röntgenstrahlungsbündel zusammenfassbar.  In a preferred development, in the X-ray generator according to the invention, the at least substantially parallel X-ray beam can be emitted from the at least substantially parallel X-ray beam at a predetermined radiation angle to the surface of the anode plate at the focal spot, whereby the radiation angle to the ratio of length to width of the focal spot is dimensioned in that the at least nearly parallel X-ray beam has an at least approximately square cross-section. In a simple way, the higher radiation power of the X-ray radiation emanating from the focal spot can be summarized in an advantageously universally usable X-ray beam.
Besonders bevorzugt ist dabei das Verhältnis von Länge zu Breite des Brennflecks wenigstens nahezu auf den Wert 10 und der Abstrahlungswinkel auf wenigstens nahezu einen Wert von 6° festgelegt. Da der Sinus eines Winkels von 6° näherungsweise 0,1 ist, lässt sich mit dieser Dimensionierung eine um einen Faktor 10 gesteiger- te Strahlungsleistung in einem Röntgenstrahlungsbündel mit quadratischem Querschnitt abgeben. Particularly preferred is the ratio of length to width of the focal spot set at least almost to the value 10 and the radiation angle to at least almost a value of 6 °. Since the sine of an angle of 6 ° is approximately 0.1, this dimensioning can be used to increase a factor of ten. te radiate radiation power in an X-ray beam with a square cross-section.
In einer weiteren Ausgestaltung weist der erfindungsgemäße Röntgengene- rator wenigstens eine Blendenanordnung zum Formen des wenigstens nahezu parallelen Röntgenstrahlungsbündels auf. Beispielsweise kann eine derartige Blendenanordnung zwei in Richtung des Strahlengangs des Röntgenstrahlungsbündels voneinander beabstandet angeordnete Blenden mit quadratischem Durchlass für die Röntgenstrahlung aufweisen. In einer Variation dieser Ausgestaltung kann eine im nachstehenden noch näher erläuterte Anordnung vorgesehen sein.  In a further embodiment, the X-ray generator according to the invention has at least one diaphragm arrangement for shaping the at least approximately parallel X-ray beam. By way of example, such a diaphragm arrangement can have two apertures with a square passage for the X-ray radiation which are arranged at a distance from one another in the direction of the beam path of the X-ray beam. In a variation of this embodiment, an arrangement explained in more detail below may be provided.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung weist der erfindungsgemäße Röntgengenerator wenigstens eine Fokussierungseinrichtung zum Fokussieren des wenigstens nahezu parallelen Röntgenstrahlungsbündels auf einen Brennpunkt auf. Bevorzugt wird die Fokussierung des wenigstens nahezu parallelen Röntgenstrahlungsbündels durch Spiegel, die die Röntgenstrahlung reflektieren, vorgenommen, wodurch eine genauere Fokussierung und ein verringerter Verlust an Strahlungsleistung der Röntgenstrahlung erzielbar sind.  According to another advantageous development, the X-ray generator according to the invention has at least one focusing device for focusing the at least approximately parallel X-ray beam onto a focal point. Preferably, the focusing of the at least nearly parallel X-ray beam is performed by mirrors which reflect the X-radiation, whereby a more accurate focusing and a reduced loss of radiation power of the X-radiation can be achieved.
Besonders bevorzugt umfasst dazu bei dem erfindungsgemäßen Röntgengenerator jede der wenigstens einen Fokussierungseinrichtung wenigstens ein Spiegelpaar aus zwei Spiegeln für jede quer zum Strahlengang ausgerichtete Bündelungsrichtung, wobei die Spiegel eine in je einer Richtung gekrümmte Kontur aufweisen und diese Kontur durch eine logarithmische Spirale gebildet ist, und wobei die Pole der logarithmischen Spiralen der beiden Spiegel jedes der Spiegelpaare zusammenfallen.  For this purpose, in the X-ray generator according to the invention, each of the at least one focusing device comprises at least one mirror pair of two mirrors for each bundling direction aligned transversely to the beam path, the mirrors having a curved contour in one direction and this contour being formed by a logarithmic spiral, and the poles of the logarithmic spirals of the two mirrors of each pair of mirrors coincide.
Dabei ist unter einer logarithmischen Spirale eine Spirale zu verstehen, bei der sich mit jeder Umdrehung um ihren Mittelpunkt, der auch als Zentrum oder Pol der logarithmischen Spirale bezeichnet wird, der Abstand von diesem Mittelpunkt um den gleichen Faktor verändert. Jede Gerade durch den Mittelpunkt schneidet die logarithmische Spirale stets unter dem gleichen Winkel. Wegen dieser Eigenschaft wird die logarithmische Spirale auch als gleichwinklige Spirale bezeichnet. Durch diese Eigenschaft ist die logarithmische Spirale eindeutig charakterisiert.  Here, a logarithmic spiral means a spiral in which the distance from this center point changes by the same factor with each revolution about its center, which is also called the center or pole of the logarithmic spiral. Every straight line through the center always intersects the logarithmic spiral at the same angle. Because of this property, the logarithmic spiral is also called an equiangular spiral. This property uniquely characterizes the logarithmic spiral.
Aufgrund der geometrischen Form der logarithmischen Spirale wird das wenigstens nahezu parallele Röntgenstrahlungsbündel im Mittelpunkt der logarithmischen Spiralen fokussiert. Die Fokussierung des Röntgenstrahlungsbündels und damit der Strahlungsleistung in einem Brennpunkt ermöglicht z.B. bei einem Einsatz des erfindungsgemäßen Röntgengenerators für die Kristallographie eine hohe Leistungskonzentration auf einem sehr kleinen Raum auf bzw. in dem zu bestrahlenden Objekt. Eine besonders hohe Leistungskonzentration wird nach einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Röntgengenerators dadurch erhalten, dass zwei Spiegelpaare für zwei wenigstens weitgehend rechtwinklig zueinander ausgerichtete Bündelungsrichtungen hintereinander in den Strahlengang des wenigstens nahezu parallelen Röntgenstrahlungsbündels gestellt sind und die Krümmungen der Konturen der Spiegel der verschiedenen Spiegelpaare derart unterschiedlich gewählt sind, dass eine Fokussierung des Röntgenstrahlungsbündels in den unterschiedlichen Bündelungsrichtungen auf denselben Brennpunkt erfolgt. Dadurch tritt in diesem Brennpunkt eine besonders hohe Strahlungsleistung der Röntgenstrahlung auf. Due to the geometric shape of the logarithmic spiral, the at least nearly parallel X-ray beam is focused at the center of the logarithmic spirals. The focus of the X-ray beam and thus the radiation power at a focal point allows, for example, when using the X-ray generator according to the invention for crystallography a high power concentration on a very small space on or in the object to be irradiated. According to an advantageous further development of the X-ray generator according to the invention, a particularly high power concentration is obtained by arranging two mirror pairs in succession into the beam path of the at least nearly parallel X-ray bundle for at least two mutually perpendicularly aligned bundle directions and selecting the curvatures of the contours of the mirrors of the different mirror pairs differently are that a focusing of the X-ray beam in the different focusing directions to the same focal point occurs. As a result, a particularly high radiation power of the X-ray radiation occurs in this focal point.
Eine vergleichbare, weitere Anordnung aus Spiegeln mit gemäß einer logarithmischen Spirale gekrümmten Konturen kann in einer Abwandlung der beschriebenen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Röntgengenerators an Stelle der wenigstens einen Blendenanordnung treten zum Formen des wenigstens nahezu parallelen Röntgenstrahlungsbündels. Beispielsweise kann eine derartige weitere Anordnung aus Spiegeln zwei weitere in Richtung des Strahlengangs des Röntgenstrahlungsbündels hintereinander angeordnete Spiegelpaare aufweisen, mit denen die Röntgenstrahlung, die dazu vereinfacht als von einer punktförmigen Quelle ausgehend angenommen werden kann, zu einem im wesentlichen parallelen Röntgenstrahlungsbündel formbar ist. Dabei verläuft der Strahlengang der Röntgenstrahlung umgekehrt wie in der vorstehend beschriebenen wenigstens einen Fokussierungseinrichtung, d.h. die im wesentlichen punktförmige Quelle der Röntgenstrahlung ist im Mittelpunkt der in Form von logarithmischen Spiralen vorgenommenen Krümmungen der weiteren Spiegelpaare angeordnet.  A comparable, further arrangement of mirrors with contours curved in accordance with a logarithmic spiral can, in a modification of the described embodiment of the inventive X-ray generator, instead of the at least one diaphragm arrangement, be used to form the at least nearly parallel X-ray beam. By way of example, such a further arrangement of mirrors may have two further pairs of mirrors arranged in succession in the direction of the beam path of the X-ray beam, with which the X-ray radiation, which can be assumed to be simplified starting from a point source, can be formed into a substantially parallel X-ray beam. In this case, the beam path of the X-ray radiation is reversed as in the above-described at least one focusing device, i. the substantially point source of the X-ray radiation is arranged in the center of the curvatures of the further mirror pairs in the form of logarithmic spirals.
Nach einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Röntgengenerators ist zwischen der Drehanode und der hochemittierenden thermischen Niedrigtemperatur-Kathode eine auf einen konstanten Spannungswert einstellbare Gleichspannungsquelle angeschlossen. Diese Gleichspannungsquelle, die zum Liefern einer Beschleunigungsspannung für die Ladungsträger im Elektronenstrahl von der Kathode zur Anode ausgebildet ist, kann damit einfach aufgebaut sein.  According to another embodiment of the X-ray generator according to the invention, a DC voltage source which can be set to a constant voltage value is connected between the rotary anode and the high-temperature, low-temperature, thermal-emitting cathode. This DC voltage source, which is designed to supply an acceleration voltage for the charge carriers in the electron beam from the cathode to the anode, can therefore be of simple construction.
In einer vorteilhaften Fortbildung ist die Gleichspannungsquelle dabei mit einer Stromregelstufe ausgebildet zum Regeln des Stromes des Elektronenstrahls über eine Regelung eines der Kathode zufließenden Stromes, d.h. des Kathodenstromes, auf einen konstant vorgebbaren Wert. Da eine erforderliche Fokussierung des Elektronenstrahles auf die Brennbahn auf dem Anodenteller von der Stromstärke des Kathodenstromes und damit derjenigen des Elektronenstrahles abhängt, ist eine solche Regelung vorteilhaft, um einen unveränderlichen Brennfleck des Elektronenstrahles entlang der Brennbahn auf der Anode zu erzeugen. Mit dieser Maßnahme wird die Zuverlässigkeit des Betriebs des erfindungsgemäßen Röntgengenerators erhöht. In an advantageous further development, the DC voltage source is formed with a current regulating stage for regulating the current of the electron beam via a regulation of a current flowing to the cathode, ie of the cathode current, to a constant presettable value. Since a required focusing of the electron beam on the focal path on the anode plate depends on the current intensity of the cathode current and thus that of the electron beam, such is one Control advantageous to produce a fixed focal spot of the electron beam along the focal path on the anode. With this measure, the reliability of the operation of the X-ray generator according to the invention is increased.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen  Brief description of the drawings
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im nachfolgenden näher beschrieben, wobei übereinstimmende Elemente in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen sind und eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente weggelassen wird. Es zeigen:  Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail below, wherein matching elements in all figures are given the same reference numerals and a repeated description of these elements is omitted. Show it:
Figur 1 ein Beispiel für einen erfindungsgemäßen Röntgengenerator in grob schematischer Darstellung,  1 shows an example of an X-ray generator according to the invention in a roughly schematic representation,
Figur 2 eine erste Abwandlung des Beispiels des erfindungsgemäßen Röntgengenerators gemäß Figur 1,  FIG. 2 shows a first modification of the example of the X-ray generator according to the invention according to FIG. 1,
Figur 3 eine zweite Abwandlung des Beispiels des erfindungsgemäßen Röntgengenerators gemäß Figur 1,  FIG. 3 shows a second modification of the example of the X-ray generator according to the invention according to FIG. 1,
Figur 4 eine dritte Abwandlung des Beispiels des erfindungsgemäßen Röntgengenerators gemäß Figur 1,  FIG. 4 shows a third modification of the example of the X-ray generator according to the invention according to FIG. 1,
Figur 5 eine vierte Abwandlung des Beispiels des erfindungsgemäßen Röntgengenerators gemäß Figur 1,  FIG. 5 shows a fourth modification of the example of the X-ray generator according to the invention according to FIG. 1,
Figur 6 eine schematische Darstellung eines Beispiels eines zumindest im Wesentlichen rechteckigen Brennflecks sowie der Erzeugung eines wenigstens nahezu parallelen Röntgenstrahlungsbündels, und  FIG. 6 shows a schematic representation of an example of an at least substantially rectangular focal spot and the generation of an at least approximately parallel X-ray beam, and
Figur 7 ein Ausführungsbeispiel für eine Fokussierungseinrichtung zum Fokussieren des wenigstens nahezu parallelen Röntgenstrahlungsbündels auf einen Brennpunkt.  Figure 7 shows an embodiment of a focusing device for focusing the at least nearly parallel X-ray beam to a focal point.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG  PREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Röntgengenerators in grob schematischer Darstellungsweise wiedergegeben und mit dem Bezugszeichen 100 bezeichnet. Der Röntgengenerator 100 umfasst eine hochemittierende thermische Niedrigtemperatur-Kathode 101 zum Abgeben eines Elektronenstrahls 102. Vorteilhaft ist die hochemittierende thermische Niedrigtemperatur-Kathode 101 als großflächige, beschichtete sogenannte Dispenser-Kathode ausgebildet. Besonders vorteilhaft ist diese Kathode mit Bariumoxid beschichtet. In einer Abwandlung ist stattdessen eine Beschichtung aus einer Barium-Scandium-Legierung aufgebracht. In einer anderen Abwandlung ist die Kathode 101 als mit einem Überzug aus einer Legierung von Metallen der Platingruppe versehene, imprägnierte, d.h. getränkte, Wolf- ram-Kathode ausgestaltet. Derartig ausgebildete Kathoden zeigen bereits bei Betriebstemperaturen von ca. 900 °C eine sehr gute Elektronenemission und sind damit in der Lage, einen hohen Kathodenstrom bei materialschonendem und energiesparendem Betrieb zu liefern, die abzuführende Verlustwärme gering zu halten und eine hohe Lebensdauer zu erreichen. Mit einer derartigen Kathode ist der erfindungsgemäße Röntgengenerator vorteilhaft bei hoher Dauerleistung einsetzbar. In Fig. 1, an embodiment of an X-ray generator according to the invention is shown in a rough schematic representation and designated by the reference numeral 100. The X-ray generator 100 includes a high-temperature, low-temperature, low-temperature cathode 101 for discharging an electron beam 102. Advantageously, the high-temperature low-temperature thermal cathode 101 is formed as a large-area coated so-called dispenser cathode. This cathode is particularly advantageously coated with barium oxide. Alternatively, a coating of a barium-scandium alloy is applied instead. In another variation, the cathode 101 is impregnated, ie impregnated, with a coating of an alloy of platinum group metals. ram cathode designed. Such trained cathodes show even at operating temperatures of about 900 ° C a very good electron emission and are thus able to provide a high cathode current at material-saving and energy-saving operation to keep the dissipated heat loss low and to achieve a long service life. With such a cathode, the X-ray generator according to the invention can advantageously be used with high continuous power.
Die Kathode 101 ist über zwei Heizanschlüsse 103, 104 mit einer Heizstromquelle 105 zum Liefern eines Heizstromes für das Aufheizen der Kathode 101 verbunden. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Heizstromquelle 105 zum Einstellen bzw. Regeln des Heizstromes ausgebildet, bevorzugt derart, dass eine stabile Betriebstemperatur der Kathode eingestellt wird. Wahlweise ist die Heizstromquelle weiterhin vorteilhaft zum Absenken und/oder Unterbrechen des Heizstromes und damit des Elektronenstrahls 102 steuerbar, wie nachstehend noch näher erläutert wird.  The cathode 101 is connected via two heating terminals 103, 104 to a heating current source 105 for supplying a heating current for the heating of the cathode 101. According to an advantageous embodiment, the Heizstromquelle 105 is designed for adjusting or regulating the heating current, preferably such that a stable operating temperature of the cathode is set. Optionally, the Heizstromquelle is further advantageous for lowering and / or interrupting the heating current and thus the electron beam 102 controllable, as will be explained in more detail below.
Der Röntgengenerator 100 weist weiterhin eine einen Anodenteller 106 umfassende Drehanode 107 auf. Eine Elektronen-Fokussiereinrichtung 108 ist im Weg des Elektronenstrahls 102 zwischen der Kathode 101 und der Drehanode 107 angeordnet und dient zum Fokussieren des Elektronenstrahls 102 auf eine Brennbahn 109 entlang einer Oberfläche des Anodentellers 106. Der vereinfachten Darstellung halber ist die Elektronen-Fokussiereinrichtung 108 im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 als einfache Kondensatoranordnung mit zwei mit einer Ablenkspannung beaufschlagbaren Plattenelektroden 110, 111 und je einem zugehörigen Ablenkspannungsanschluss 112, 113 grob schematisch abgebildet. In einer tatsächlichen Ausführung der Elektro- nen-Fokussiereinrichtung 108 sind weitere, auch umfangreichere Ablenkeinrichtungen, z.B. auch solche, die sich zum Ablenken des Elektronenstrahls 102 eines magnetischen Feldes bedienen, möglich.  The x-ray generator 100 furthermore has a rotary anode 107 comprising an anode plate 106. An electron focusing device 108 is disposed in the path of the electron beam 102 between the cathode 101 and the rotating anode 107 and serves to focus the electron beam 102 on a focal path 109 along a surface of the anode plate 106. For the sake of simplicity, the electron focusing device 108 in the embodiment Fig. 1 as a simple capacitor arrangement with two can be acted upon with a deflection voltage plate electrodes 110, 111 and one associated Ablenkspannungsanschluss 112, 113 roughly schematically. In an actual embodiment of the electron focusing device 108, further, also more extensive, deflection devices, e.g. Even those that use to deflect the electron beam 102 of a magnetic field possible.
Die Drehanode 107 ist in einer Lagereinrichtung 114 um eine Rotationsachse 115 drehbar geführt. Die Brennbahn 109 verläuft rotationssymmetrisch zur Rotationsachse 115, so dass bei Drehung der Drehanode 107 im Betrieb die Fokussierung des Elektronenstrahls 102 vom Drehwinkel der Drehanode 107, d.h. deren augenblicklicher Stellung, unabhängig ist. Im dargestellten Beispiel verläuft die Brennbahn 109 auf einer wenigstens weitgehend zylindrischen Berandung 117 am äußeren Umfang des Anodentellers 106. Bei einer bestimmten Rotationsgeschwindigkeit der Drehanode 107, d.h. einer vorgegebenen Drehzahl, ergibt sich damit die maximal mögliche Bewegungsgeschwindigkeit der Brennbahn 109 gegenüber einem Auftrefffleck des Elektronenstrahls 102 auf die Brennbahn 109, dem sogenannten Brennfleck 116, wodurch die Zeitspanne, während der der Brennfleck 116 auf einen bestimmten Abschnitt der Brennbahn 109 auf dem Anodenteller 106 fällt, so kurz wie möglich gehalten wird. Dies hält eine thermische Belastung, d.h. eine Aufheizung und damit einen Temperaturanstieg, der Brennbahn 109 unter dem Brennfleck 116 auf einem geringstmöglichen Wert. The rotary anode 107 is rotatably guided in a bearing device 114 about a rotation axis 115. The focal path 109 is rotationally symmetrical to the axis of rotation 115, so that upon rotation of the rotary anode 107 in operation, the focusing of the electron beam 102 from the rotational angle of the rotary anode 107, ie their instantaneous position, is independent. In the example shown, the focal path 109 extends on an at least substantially cylindrical boundary 117 on the outer circumference of the anode plate 106. At a certain rotational speed of the rotary anode 107, ie a predetermined speed, this results in the maximum possible speed of movement of the focal path 109 with respect to a spot of the Electron beam 102 on the focal path 109, the so-called focal spot 116, whereby the period of time during which the focal spot 116 falls on a certain portion of the focal path 109 on the anode plate 106 is kept as short as possible. This maintains a thermal load, ie heating and thus a temperature rise, of the focal path 109 below the focal spot 116 to a lowest possible value.
Die wenigstens weitgehend zylindrische Berandung 117 am äußeren Umfang des Anodentellers 106, auf der die Brennbahn 109 verläuft, bildet einen von mehreren Wandbereichen des Anodentellers 106, der in Fig. 1 in einem grob schematischen Längsschnitt entlang der Rotationsachse 115 dargestellt ist. Die Berandung 117 grenzt in axialer Richtung an je einen im Wesentlichen scheibenförmigen Wandbereich 118, 119, die wiederum mit einem zur Rotationsachse 115 rotationssymmetrischen Lagerteil 120 verbunden sind. Dadurch bilden die im Wesentlichen scheibenförmigen Wandbereiche 118, 119 zusammen mit der wenigstens weitgehend zylindrischen Berandung 117 eine Verbindung zwischen der Brennbahn 109 und dem Lagerteil 120. Durch die wenigstens weitgehend zylindrische Berandung 117, die im wesentlichen scheibenförmigen Wandbereiche 118, 119 und das Lagerteil 120 wird ein gasdicht umschlossener Hohlraum 121 gebildet, der einerseits an die Brennbahn 109 und andererseits an das Lagerteil 120 grenzt. Der Anodenteller 106 ist zumindest im Bereich der wenigstens weitgehend zylindrischen Berandung 117, auf der die Brennbahn 109 verläuft, und dort wenigstens an der vom Elektronenstrahl 102 zu treffenden Oberfläche mit Kupfer ausgebildet. Damit ist dort eine gute Leitfähigkeit für den im Betrieb des Röntgengenerators 100 durch den Elektronenstrahl 102 transportierten elektrischen Strom, eine gute Wärmeleitfähigkeit zum Ableiten der durch das Auftreffen des Elektronenstrahls 102 auf die Brennbahn freiwerdenden Wärmeenergie und eine gute Temperaturbeständigkeit des Anodentellers 106 gegeben. Darüber hinaus ist die Drehanode 107, sind insbesondere aber der Anodenteller 106 und das Lagerteil 120, aus Gründen der mechanischen und thermischen Festigkeit sowie zum Gewährleisten einer guten elektrischen Leitfähigkeit aus Metall gefertigt.  The at least substantially cylindrical boundary 117 on the outer circumference of the anode plate 106, on which the focal path 109 extends, forms one of a plurality of wall regions of the anode plate 106, which is shown in FIG. 1 in a roughly schematic longitudinal section along the rotation axis 115. The boundary 117 is adjacent in the axial direction to a substantially disk-shaped wall region 118, 119, which in turn is connected to a bearing part 120 which is rotationally symmetrical with respect to the rotation axis 115. As a result, the essentially disk-shaped wall regions 118, 119 together with the at least largely cylindrical boundary 117 form a connection between the focal path 109 and the bearing part 120. The at least substantially cylindrical boundary 117, which is essentially disc-shaped wall regions 118, 119 and the bearing part 120 a gas-tight enclosed cavity 121 is formed which, on the one hand, adjoins the focal path 109 and, on the other hand, the bearing part 120. The anode plate 106 is at least in the region of the at least substantially cylindrical boundary 117, on which the focal path 109 extends, and there formed at least on the surface to be hit by the electron beam 102 with copper. Thus there is a good conductivity for the transported during the operation of the X-ray generator 100 by the electron beam 102, a good thermal conductivity for deriving the released by the impact of the electron beam 102 on the focal path heat energy and a good temperature resistance of the anode plate 106. In addition, the rotary anode 107, but in particular the anode plate 106 and the bearing part 120, made of metal for reasons of mechanical and thermal strength and to ensure good electrical conductivity.
Die Lagereinrichtung 114 weist zwischen dem mit der Drehanode 107 verbundenen Lagerteil 120, welches um die Rotationsachse 115 drehbar geführt ist und im Betrieb mit der Drehanode 107 und damit dem Anodenteller 106 rotiert, und einer demgegenüber feststehenden Lagerachse 122 ein Flüssigmetall-Gleitlager 123 auf. Dieses ist vorteilhaft mit Spiralrillen auf einander zugekehrten Gleitflächen des Lagerteils 120 und der Lagerachse 122 sowie einer zwischen dem Lagerteil 120 und der La- gerachse 122 angeordneten dünnen Schicht aus einer Legierung aus Gallium, Indium und Zinn als Schmiermittel ausgeführt. Diese Metalllegierung weist einen niedrigen Dampfdruck und eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf und ermöglicht einen einfachen konstruktiven Aufbau der Lagereinrichtung 114. Durch den niedrigen Dampfdruck wird ein Ausgasen des Schmiermittels auch unter Hochvakuum vermieden, und die gute Wärmeleitung ermöglicht eine schnelle und wirksame Übertragung von Wärmeenergie vom Anodenteller 106 auf die Lagerachse 122, welcher Vorteil der nachfolgend beschriebenen Einrichtung zum Kühlen der Brennbahn 109 zugutekommt. The bearing device 114 has between the rotating anode 107 connected to the bearing part 120 which is rotatably guided about the rotation axis 115 and rotates in operation with the rotary anode 107 and thus the anode plate 106, and a bearing axis fixed to the other 122 a liquid metal slide bearing 123. This is advantageous with spiral grooves on mutually facing sliding surfaces of the bearing part 120 and the bearing axis 122 and between the bearing part 120 and the bearing gerachs 122 arranged thin layer made of an alloy of gallium, indium and tin as a lubricant. This metal alloy has a low vapor pressure and a high thermal conductivity and allows a simple structural design of the bearing device 114. The low vapor pressure, a gassing of the lubricant is avoided even under high vacuum, and the good heat conduction allows rapid and efficient transfer of heat energy from the anode plate 106th on the bearing axis 122, which benefits the device described below for cooling the focal path 109 benefits.
In den Hohlraum 121 ist ein erstes Kühlmittel eingebracht, welches zum Kühlen der Brennbahn 109 auf dem Anodenteller 106 nach dem eingangs umrissenen He- at-Pipe-Prinzip dient. Dabei verdampft im Betrieb des Röntgengenerators 100 das erste Kühlmittel im Hohlraum 121 an der diesem zugekehrten inneren Oberfläche 124 der durch den Aufprall der Elektronen des Elektronenstrahls 102 auf die Brennfläche 109 aufgeheizten, wenigstens weitgehend zylindrischen Berandung 117. Zum Erreichen einer höchstmöglichen Wärmeleitfähigkeit ist die Wandstärke des Wandbereichs des Anodentellers 106 im Bereich der Berandung 117 so dünn ausgeführt, wie dies bei gleichzeitigem Einhalten der erforderlichen mechanischen Stabilität noch möglich ist. Bevorzugt beträgt diese Wandstärke 3 mm oder weniger.  In the cavity 121, a first coolant is introduced, which is used for cooling the focal path 109 on the anode plate 106 according to the outlined initially He-pipe principle. During operation of the x-ray generator 100, the first coolant in the cavity 121 evaporates on the inner surface 124 of the at least substantially cylindrical boundary 117 heated by the impact of the electrons of the electron beam 102 on the fuel surface 109. To achieve the highest possible thermal conductivity, the wall thickness of the Wall region of the anode plate 106 in the region of the boundary 117 made as thin as this is still possible while maintaining the required mechanical stability. Preferably, this wall thickness is 3 mm or less.
Das verdampfte erste Kühlmittel gelangt zum Lagerteil 120, kondensiert dort und gibt seine Kondensationswärme an das Lagerteil 120 ab. Für einen verbesserten Übergang der Wärmeenergie aus dem ersten Kühlmittel auf das Lagerteil 120 ist dieses mit Rippen 125 ausgebildet, die der Vergrößerung der mit dem Kühlmittel in Berührung gelangenden Oberfläche des Lagerteils 120 sowie zusätzlich zu dessen mechanischer Stabilisierung dienen. In Fig. 1 sind die Rippen 125 mit gerader Oberkante und axial ausgerichtet skizziert; sie können auch eine davon abweichende Form und Ausrichtung aufweisen. Durch die Rotation der Drehanode 107 entstehende Fliehkräfte befördern das kondensierte erste Kühlmittel zu der inneren Oberfläche 124 der wenigstens weitgehend zylindrischen Berandung 117 zurück. Der auf diese Weise geschlossene Wärmekreislauf des ersten Kühlmittels nach dem Heat-Pipe-Prinzip ist in Fig. 1 durch Pfeile 126 symbolisiert. Der Hohlraum 121 ist somit zum Sieden des ersten Kühlmittels im Bereich der Brennbahn 109 und zum Kondensieren des ersten Kühlmittels im Bereich des Lagerteils 120 eingerichtet.  The vaporized first coolant reaches the bearing part 120, condenses there and releases its heat of condensation to the bearing part 120. For an improved transition of the heat energy from the first coolant to the bearing part 120, this is formed with ribs 125, which serve to increase the surface of the bearing part 120 that comes into contact with the coolant and in addition to its mechanical stabilization. In Fig. 1, the ribs 125 are sketched with a straight top edge and axially aligned; they may also have a different shape and orientation. Due to the rotation of the rotary anode 107 centrifugal forces convey the condensed first coolant to the inner surface 124 of the at least substantially cylindrical boundary 117 back. The closed in this way heat cycle of the first coolant according to the heat pipe principle is symbolized in Fig. 1 by arrows 126. The cavity 121 is thus set up to boil the first coolant in the region of the focal path 109 and to condense the first coolant in the region of the bearing part 120.
Die Lagerachse 122 des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Röntgengenerators 100 ist für ein durch Pfeile 127 symbolisiertes Durchströmen durch ein zweites Kühlmittel hohlwellenartig ausgebildet. Dadurch lässt sich das zwei- te Kühlmittel auf einfache Weise in die unmittelbare Nähe der Lagereinrichtung 114 führen, um von dort die vom ersten Kühlmittel an das Lagerteil 120 abgegebene Wärmeenergie aufzunehmen und aus dem Röntgengenerator 100 abzuführen. Dabei bildet das Flüssigmetall-Gleitlager 123 ein Wärmeleitelement zum Übertragen der Wärmeenergie zwischen dem Lagerteil 120 und der Lagerachse 122, d.h. zwischen dem ersten Kühlmittel und dem zweiten Kühlmittel. Insbesondere zum Vergrößern der inneren Oberfläche der Lagerachse 122 zwecks eines besseren Wärmeübergangs zwischen der Lagerachse 122 und dem zweiten Kühlmittel ist die Lagerachse 122 im Inneren mit Rippen 128, d.h. Kühlrippen, ausgebildet. Die Rippen 128 können axial zur Lagerachse 122 ausgerichtet sein, wodurch bevorzugt eine laminare Strömung des zweiten Kühlmittels in der Lagerachse 122 entsteht, oder sie können in einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform, z.B. durch tangential versetzte Anordnung oder dergleichen, zur Erzeugung von Turbulenzen im Strom des zweiten Kühlmittels zwecks besseren Wärmeübergangs eingerichtet sein. Insbesondere zur Erzeugung von Turbulenzen kann das Innere der Lagerachse 122 anstelle mit Rippen 128 oder zusätzlich zu diesen auch mit anderweitigen Ausformungen ausgestaltet sein, oder es können Einsätze in die Lagerachse 122 eingebracht sein, die die erwünschten Strömungsverhältnisse hervorrufen. The bearing axis 122 of the exemplary embodiment of the X-ray generator 100 according to the invention is hollow-wave-like for a flow symbolized by arrows 127 through a second coolant. This allows the te coolant in a simple manner in the immediate vicinity of the storage device 114 lead to receive from there the heat released from the first coolant to the bearing part 120 heat energy and dissipate from the X-ray generator 100. In this case, the liquid metal sliding bearing 123 forms a heat conducting element for transferring the heat energy between the bearing part 120 and the bearing axis 122, ie between the first coolant and the second coolant. In particular, for enlarging the inner surface of the bearing shaft 122 for better heat transfer between the bearing shaft 122 and the second coolant, the bearing shaft 122 is internally formed with ribs 128, ie, cooling fins. The ribs 128 may be axially aligned with the bearing axis 122, whereby a laminar flow of the second coolant in the bearing axis 122 is preferably formed, or they may in another embodiment, not shown, for example by tangentially staggered arrangement or the like, for generating turbulence in the stream the second coolant be set up for better heat transfer. In particular, for the generation of turbulence, the interior of the bearing axis 122 may be configured instead of ribs 128 or in addition to these also with other shapes, or inserts may be introduced into the bearing shaft 122, which cause the desired flow conditions.
Insgesamt wird auf die vorbeschriebene Weise eine sehr leistungsfähige Kondensationskühlanordnung geschaffen, die mit dem zwischen der Brennbahn 109 und dem Lagerteil 120 der Drehanode 107 vorliegenden ersten Kühlmittel und der Ausgestaltung der Lagerachse 122 für ein Durchströmen durch das zweite Kühlmittel ausgebildet ist, wobei das Flüssigmetall-Gleitlager 123 ein wärmeleitendes Element zum Übertragen der Wärmeenergie zwischen dem ersten Kühlmittel und dem zweiten Kühlmittel bildet.  Overall, a very efficient Kondensationskühlanordnung is provided in the manner described above, which is formed with the present between the focal path 109 and the bearing part 120 of the rotary anode 107 first coolant and the configuration of the bearing axis 122 for a flow through the second coolant, wherein the liquid metal sliding bearing 123 forms a thermally conductive element for transferring the heat energy between the first coolant and the second coolant.
Die vorbeschriebenen Konstruktionselemente des Röntgengenerators 100, nämlich die Kathode 101, die Drehanode 107 und die Elektronen-Fokussiereinrichtung 108, sind von einem hermetisch verschlossenen, vakuumdichten Gehäuse 129 umschlossen. Vorteilhaft bildet die Lagerachse 122 ein Element dieses hermetisch verschlossenen, vakuumdichten Gehäuses 129. dadurch werden bewegliche Gehäusedurchführungen vermieden. Durch den hermetischen Abschluss des Gehäuses 129 gegenüber der Umgebung und den gezielten Verzicht auf jegliche Art von Öffnung, die Gasen oder anderen Verunreinigungen Zutritt zum Inneren des Gehäuses 129 und damit zu den vorbeschriebenen Konstruktionselementen des Röntgengenerators 100 ermöglichen könnten, wird jede Beeinträchtigung der Funktionsweise des Röntgenge- nerators 100 durch derartige Verunreinigungen von vornherein ausgeschlossen. Das Gehäuse 129 dient vorzugsweise ferner zum Abschirmen unerwünscht austretender Röntgenstrahlung. The above-described structural elements of the X-ray generator 100, namely the cathode 101, the rotary anode 107 and the electron focusing device 108, are enclosed by a hermetically sealed, vacuum-tight housing 129. Advantageously, the bearing axle 122 forms an element of this hermetically sealed, vacuum-tight housing 129. This avoids moving housing passages. The hermetic completion of the housing 129 from the environment and the deliberate abandonment of any kind of opening, the gases or other contaminants could allow access to the interior of the housing 129 and thus to the above-described structural elements of the X-ray generator 100, any impairment of the operation of the Röntgenge - nerators 100 excluded by such impurities from the outset. The housing 129 preferably also serves to shield unwanted X-radiation exiting.
Der Röntgengenerator 100 nach Fig. 1 weist weiterhin eine Temperatur- Überwachungseinrichtung 130 zum Messen und/oder zum Überwachen der Temperatur des Anodentellers 106 im Bereich der Brennbahn 109 auf. Durch diese Temperatur-Überwachungseinrichtung 130 wird eine thermische Überlastung der Drehanode 107, d.h. des Anodentellers 106 im Bereich der Brennbahn 109 durch das Auftreffen des Elektronenstrahls 102 vermieden, was insbesondere auch wegen der geringen Wandstärke in diesem Bereich bedeutsam ist. Insbesondere ist dabei die Temperatur- Überwachungseinrichtung 130 mit einem Infrarotsensor 131 zum Messen der Temperatur des Anodentellers 106 im Bereich der Brennbahn 109 ausgebildet. Der Infrarotsensor 131 zeichnet sich durch eine sehr schnelle Messung, d.h. eine sehr kurze Reaktionszeit auf eine Änderung der zu messenden Temperatur, aus und ermöglicht daher eine präzise, reaktionsschnelle und damit hocheffektive Überwachung der Temperatur im Bereich der Brennbahn 109. Dadurch kann die genannte Wandstärke des Anodentellers 106 in diesem Bereich ohne Einbuße an Betriebssicherheit gegen Überhitzung gering gehalten werden. Der Infrarotsensor 131 ist für eine präzise und schnelle Messung bevorzugt innerhalb des Gehäuses 129 angeordnet und über eine Messleitung 132, die mittels einer Leitungsdurchführung 133 durch das Gehäuse 129 geführt ist, mit der Temperatur-Überwachungseinrichtung 130 elektrisch verbunden. Über die Messleitung 132 wird ein Temperaturmesssignal an die Temperatur- Überwachungseinrichtung 130 übertragen. Derartige Leitungsdurchführungen 133 sind im übrigen auch zur Durchführung der Heizanschlüsse 103, 104 sowie der Ab- lenkspannungsanschlüsse 112, 113 durch das Gehäuse 129 vorgesehen. Bevorzugt sind die Leitungsdurchführungen 133 elektrisch isolierend ausgebildet.  The X-ray generator 100 according to FIG. 1 furthermore has a temperature monitoring device 130 for measuring and / or monitoring the temperature of the anode plate 106 in the region of the focal path 109. By this temperature monitor 130, a thermal overload of the rotary anode 107, i. of the anode plate 106 in the region of the focal path 109 avoided by the impact of the electron beam 102, which is particularly important because of the small wall thickness in this area. In particular, the temperature monitoring device 130 is formed with an infrared sensor 131 for measuring the temperature of the anode plate 106 in the region of the focal path 109. The infrared sensor 131 is characterized by a very fast measurement, i. a very short reaction time to a change in the temperature to be measured, and therefore allows a precise, responsive and thus highly effective monitoring of the temperature in the region of the focal path 109. Thus, said wall thickness of the anode plate 106 in this area without loss of reliability against overheating low being held. The infrared sensor 131 is preferably arranged within the housing 129 for a precise and rapid measurement and is electrically connected to the temperature monitoring device 130 via a measuring line 132, which is guided through the housing 129 by means of a line feedthrough 133. Via the measuring line 132, a temperature measurement signal is transmitted to the temperature monitoring device 130. Incidentally, such line feedthroughs 133 are also provided for carrying out the heating connections 103, 104 and the deflection voltage connections 112, 113 through the housing 129. Preferably, the cable bushings 133 are formed electrically insulating.
Die Temperatur-Überwachungseinrichtung 130 ist vorteilhaft ausgebildet zum Herunterregeln und/oder zum Unterbrechen des Elektronenstrahls 102, sobald die Temperatur der Brennbahn 109 einen vorgegebenen Temperatur-Grenzwert überschreitet. Dazu ist die Temperatur-Überwachungseinrichtung 130 über eine Steuerleitung 134 mit einer Gleichspannungsquelle 135 verbunden. Diese Gleichspannungsquelle 135 ist zwischen der Drehanode 106 und der hochemittierenden thermischen Niedrigtemperatur-Kathode 101 angeschlossen und dient der Bereitstellung einer Hochspannung zwischen der Kathode 101 und der Drehanode 107 zur Beschleunigung der Elektronen des Elektronenstrahls 102. Dazu ist ein negativer Pol 136 der Gleichspannungsquelle 135 über eine durch eine der Leitungsdurchführungen 133 geführte erste Hochspannungsleitung 137 mit einem Hochspannungsanschluss 138 der Kathode 101 verbunden. Ein positiver Pol 139 der Gleichspannungsquelle 135 ist über eine zweite Hochspannungsleitung 141 mit der Lagerachse 122 verbunden. Wahlweise kann der positive Pol 139 auch über die zweite Hochspannungsleitung 141 an das vakuumdichte Gehäuse 129 angeschlossen und dieses mit der Lagerachse 122 verbunden sein. Gehäuse 129 und Lagerachse 122 sind bevorzugt stets miteinander elektrisch leitend verbunden und an Massepotential 140 angeschlossen, um Gefährdungen durch die Hochspannung und Isolationsprobleme auf ein Minimum zu begrenzen. Über die Lagerachse 122, das Flüssigmetall-Gleitlager 123 sowie das ebenfalls elektrisch leitende Lagerteil 120 und die elektrisch leitenden Wandbereiche 118, 119 besteht eine elektrische Verbindung vom positiven Pol 139 der Gleichspannungsquelle 135 zur Brennbahn auf der wenigstens weitgehend zylindrischen Berandung 117 des Anodentellers 106. The temperature monitoring device 130 is advantageously designed to shut down and / or to interrupt the electron beam 102 as soon as the temperature of the focal track 109 exceeds a predetermined temperature limit. For this purpose, the temperature monitoring device 130 is connected via a control line 134 to a DC voltage source 135. This DC power source 135 is connected between the rotating anode 106 and the high-temperature low-temperature thermal-emitting cathode 101, and serves to provide a high voltage between the cathode 101 and the rotating anode 107 for accelerating the electrons of the electron beam 102. For this, a negative pole 136 is the DC voltage source 135 is connected to a high voltage terminal 138 of the cathode 101 via a first high voltage line 137 routed through one of the line feedthroughs 133. A positive pole 139 of the DC voltage source 135 is connected to the bearing axis 122 via a second high-voltage line 141. Optionally, the positive pole 139 may also be connected to the vacuum-tight housing 129 via the second high-voltage line 141 and connected to the bearing axis 122. Housing 129 and bearing axis 122 are preferably always electrically connected to each other and connected to ground potential 140 to limit hazards due to the high voltage and insulation problems to a minimum. About the bearing axis 122, the liquid metal sliding bearing 123 and the likewise electrically conductive bearing part 120 and the electrically conductive wall portions 118, 119 is an electrical connection from the positive pole 139 of the DC voltage source 135 to the focal path on the at least substantially cylindrical boundary 117 of the anode plate 106th
Vorteilhaft ist die Gleichspannungsquelle 135 im Betrieb des Röntgengene- rators 100 auf einen konstanten Spannungswert einstellbar und liefert damit eine konstante Beschleunigungsspannung zwischen Kathode 101 und Drehanode 107. Besonders bevorzugt ist die Gleichspannungsquelle 135 jedoch mit einer Stromregelstufe ausgebildet zum Regeln des Stromes des Elektronenstrahls 102 über eine Regelung eines der Kathode 101 über die erste Hochspannungsleitung 137 zufließenden Stromes, d.h. des Kathodenstromes des Röntgengenerators 100, auf einen konstant vorgebbaren Wert. Wie vorstehend beschrieben erleichtert diese Regelung die Fokussie- rung des Elektronenstrahls 102 auf einen definierten Brennfleck 116. Außerdem bietet eine Regelung des Kathodenstromes eine erhöhte Sicherheit vor thermischer Überlastung der Drehanode 107.  During operation of the X-ray generator 100, the DC voltage source 135 is advantageously adjustable to a constant voltage value and thus supplies a constant acceleration voltage between the cathode 101 and the rotary anode 107. However, the DC voltage source 135 is particularly preferably designed with a current regulating stage for regulating the current of the electron beam 102 via a Control of the cathode 101 via the first high voltage line 137 incoming stream, ie the cathode current of the X-ray generator 100, to a constant predetermined value. As described above, this control facilitates the focusing of the electron beam 102 on a defined focal point 116. In addition, a control of the cathode current provides increased security against thermal overload of the rotary anode 107.
Wie vorstehend angegeben ist die Temperatur-Überwachungseinrichtung 130 ausgebildet zum Herunterregeln und/oder zum Unterbrechen des Elektronenstrahls 102, sobald die Temperatur der Brennbahn 109 einen vorgegebenen Temperatur-Grenzwert überschreitet. Ein dieses Herunterregeln bzw. Unterbrechen auslösendes Steuersignal wird von der Temperatur-Überwachungseinrichtung 130 über die Steuerleitung 134 an die Gleichspannungsquelle 135 geleitet. Die Temperatur- Überwachungseinrichtung 130 ist wahlweise derart ausgebildet, dass entweder ein stetiges Herunterregeln des Elektronenstrahls 102 über ein kontinuierliches Herunterregeln des Kathodenstromes und damit ein Ausgleichen der Überhöhung der Temperatur der Brennbahn 109 hinunter auf den vorgegebenen Temperatur-Grenzwert und ein Halten dieses Temperaturwertes erfolgt, oder dass der Elektronenstrahl über ein vorzugsweise schnelles, abruptes Unterbrechen des Kathodenstroms schnell abgeschaltet wird, um zwecks Vermeidung von Schäden eine möglichst rasche Abkühlung der Brennbahn 109 zu erzielen. As indicated above, the temperature monitor 130 is configured to shut down and / or interrupt the electron beam 102 as soon as the temperature of the focal path 109 exceeds a predetermined temperature limit. A control signal triggering this shutdown or interruption is conducted by the temperature monitoring device 130 via the control line 134 to the DC voltage source 135. The temperature monitoring device 130 is optionally configured such that either a continuous downward regulation of the electron beam 102 via a continuous downward regulation of the cathode current and thus a compensation of the increase in the temperature of the focal path 109 down to the predetermined temperature limit and holding this temperature value is carried out, or that the electron beam is switched off quickly via a preferably rapid, abrupt interruption of the cathode current, in order to avoid damage as fast as possible cooling of the focal path 109 to achieve.
In einer Abwandlung des vorbeschriebenen Ausführungsbeispiels ist wahlweise oder bevorzugt zusätzlich zur Steuerleitung 134 für das das Herunterregeln bzw. Unterbrechen des Kathodenstromes auslösende Steuersignal von der Temperatur-Überwachungseinrichtung 130 an die Gleichspannungsquelle 135 eine zweite Steuerleitung 142 vorgesehen, die von der Temperatur-Überwachungseinrichtung 130 an die Heizstromquelle 105 führt. Ein von der Temperatur-Überwachungseinrichtung 130 über die zweite Steuerleitung 142 der Heizstromquelle 105 zuführbares zweites Steuersignal dient zum Steuern der Heizstromquelle 105 derart, dass bei Auftreten einer unzulässig hohen Temperatur der Brennbahn 109 oberhalb des vorgegebenen Temperatur-Grenzwertes der von der Heizstromquelle 105 über die Heizanschlüsse 103, 104 an die Kathode 101 gelieferte Heizstrom wahlweise kontinuierlich heruntergeregelt oder schnell unterbrochen, d.h. abgeschaltet wird.  In a modification of the above-described embodiment is optionally or preferably in addition to the control line 134 for the down control or interruption of the cathode current triggering control signal from the temperature monitoring device 130 to the DC voltage source 135, a second control line 142 provided by the temperature monitoring device 130 to the Heizstromquelle 105 leads. A second control signal which can be supplied by the temperature monitoring device 130 via the second control line 142 to the heating current source 105 serves to control the heating current source 105 in such a way that, when an impermissibly high temperature of the focal path 109 occurs above the predetermined temperature limit value, that of the heating current source 105 via the heating connections 103, 104 supplied to the cathode 101 heating current optionally continuously down-regulated or quickly interrupted, ie is switched off.
Der Röntgengenerator 100 nach dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 um- fasst weiterhin eine Drehzahl-Überwachungseinrichtung 143 zum Messen und/oder Überwachen der Drehzahl der Drehanode 107. Dazu ist die Drehzahl-Überwachungseinrichtung 143 über eine zweite Messleitung 144 mit einem Drehzahlsensor 145 verbunden. Die zweite Messleitung 144 ist zum Übertragen eines die Drehzahl der Drehanode 107 repräsentierenden Drehzahlmesssignals vom Drehzahlsensor 145 an die Drehzahl-Überwachungseinrichtung 143 eingerichtet. Der Drehzahlsensor 145 kann dabei mit einer Lichtschrankenanordnung ausgebildet sein, durch die ein Passieren von in der Drehanode 107 angebrachten und mit deren Drehung umlaufenden Markierungen, z.B. Schlitzen, detektiert wird. In der besonders bevorzugten und hier dargestellten Ausführungsform weist jedoch die Drehanode 107 ein bezüglich der Rotationsachse 115 wenigstens weitgehend rotationssymmetrisches Element 146 mit entlang seines Umfangs variierenden magnetischen Eigenschaften auf. Der Drehzahlsensor 145 ist als Hallsensor zum Detektieren der variierenden magnetischen Eigenschaften und zum dadurch Messen der Drehzahl der Drehanode 107 ausgebildet. Dazu ist der Drehzahlsensor, d.h. der Hallsensor 145, im Inneren des Gehäuses 129 bevorzugt dicht am rotationssymmetrischen Element 146 angeordnet, und die zweite Messleitung 144 ist durch eine der Leitungsdurchführungen 133 zu der voreilhaft au- ßerhalb des Gehäuses 129 angeordneten Drehzahl-Überwachungseinrichtung 143 geführt. The X-ray generator 100 according to the exemplary embodiment according to FIG. 1 further comprises a rotational speed monitoring device 143 for measuring and / or monitoring the rotational speed of the rotary anode 107. For this purpose, the rotational speed monitoring device 143 is connected to a rotational speed sensor 145 via a second measuring line 144. The second measuring line 144 is configured to transmit a rotational speed measuring signal representing the rotational speed of the rotary anode 107 from the rotational speed sensor 145 to the rotational speed monitoring device 143. The speed sensor 145 may be formed with a light barrier arrangement, through which a passing of mounted in the rotary anode 107 and rotating with the rotation markings, such as slots, is detected. In the particularly preferred embodiment shown here, however, the rotary anode 107 has an element 146 which is at least substantially rotationally symmetrical with respect to the axis of rotation 115 and has magnetic properties varying along its circumference. The rotation speed sensor 145 is configured as a hall sensor for detecting the varying magnetic characteristics and thereby measuring the rotation speed of the rotation anode 107. For this purpose, the rotational speed sensor, ie, the Hall sensor 145, is preferably arranged in the interior of the housing 129 close to the rotationally symmetrical element 146, and the second measuring line 144 is preceded by one of the cable bushings 133. Led outside the housing 129 arranged speed monitoring device 143.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist weiterhin vorteilhaft das bezüglich der Rotationsachse 115 wenigstens weitgehend rotationssymmetrische Element 146 mit entlang seines Umfangs variierenden magnetischen Eigenschaften Teil eines Rotors 147 eines Antriebsmotors der Drehanode 107. Besonders vorteilhaft ist der Rotor 147 des Antriebsmotors der Drehanode 107 nach Figur 1 mit einem auf der Lagerachse drehbar angeordneten, eisenbeschichteten, rohrförmigen Rotorkörper 148 aus Kupfer ausgebildet, in dem entlang seines Umfangs Bereiche variierender magnetischer Eigenschaften gebildet sind, entweder durch unterschiedliche Vormagnetisierung oder bevorzugt durch Ausnehmungen wenigstens in der Eisenbeschichtung 149. In entsprechender Weise sind auch die variierenden magnetischen Eigenschaften des wenigstens weitgehend rotationssymmetrischen Elements 146 erzeugt; bevorzugt bildet das wenigstens weitgehend rotationssymmetrische Element 146 einen Teil des Rotors 147. Insbesondere erstreckt sich zum Ausbilden einer Lagerung des Rotors 147 das Flüssigmetall-Gleitlager 123 auch zwischen die Lagerachse 122 und den Rotor 147, und das Lagerteil 120 und der Rotorkörper 148 sind einstückig aus einem Kupferrohr gebildet. Damit ergibt sich ein einfacher, präziser, leichter und robuster Aufbau.  In the exemplary embodiment according to FIG. 1, the element 146, which is at least substantially rotationally symmetrical with respect to the rotation axis 115 and has magnetic properties varying along its circumference, is part of a rotor 147 of a drive motor of the rotary anode 107. The rotor 147 of the drive motor of the rotary anode 107 according to FIG. 1 is particularly advantageous formed with a rotatably mounted on the bearing axis, iron-coated tubular rotor body 148 made of copper, in which along its circumference areas of varying magnetic properties are formed, either by different bias or preferably by recesses at least in the iron coating 149. In a corresponding manner, the varying generates magnetic properties of the at least largely rotationally symmetric element 146; Preferably, the at least substantially rotationally symmetrical element 146 forms part of the rotor 147. In particular, to form a bearing of the rotor 147, the liquid metal sliding bearing 123 also extends between the bearing shaft 122 and the rotor 147, and the bearing part 120 and the rotor body 148 are made in one piece formed a copper tube. This results in a simple, precise, lightweight and robust construction.
Die Drehzahl-Überwachungseinrichtung 143 des Röntgengenerators 100 nach Fig. 1 ist zum Herunterregeln und/oder Unterbrechen des Elektronenstrahls 102 in einer zu der Temperatur-Überwachungseinrichtung 130 entsprechenden Weise ausgebildet. Dazu ist die Drehzahl-Überwachungseinrichtung 143 über eine dritte Steuerleitung 150 mit der Gleichspannungsquelle 135 zum Zuleiten eines dritten Steuersignals von der Drehzahl-Überwachungseinrichtung 143 an die Gleichspannungsquelle 135 verbunden. Durch das dritte Steuersignal wird der von der Gleichspannungsquelle 135 gespeiste Kathodenstrom wahlweise kontinuierlich heruntergeregelt, sobald die Drehzahl der Drehanode 107 einen Drehzahl-Grenzwert unterschreitet und damit der Elektronenstrahl 102 zu lange auf ein und dieselbe Stelle der Brennbahn 109 einwirken würde, so dass diese sich dort übermäßig erwärmen würde, oder wird der Kathodenstrom über die zwischen der Drehanode 107 und der Kathode 101 anliegende Gleichspannung schnell abgeschaltet und wird damit der Elektronenstrahl 102 abrupt unterbrochen. Besonders bevorzugt erfolgt diese schnelle Abschaltung wie auch die durch die Temperatur-Überwachungseinrichtung 130 ausgelöste schnelle Abschaltung innerhalb einer Millisekunde. Die Drehzahl-Überwachungseinrichtung 143 des Röntgengenerators 100 nach Fig. 1 ist ferner wahlweise oder zusätzlich über eine vierte Steuerleitung 151 mit der Heizstromquelle 105 zum Zuleiten eines vierten Steuersignals von der Drehzahl- Überwachungseinrichtung 143 an die Heizstromquelle 105 verbunden. Durch das vierte Steuersignal wird der von der Heizstromquelle 105 gespeiste Heizstrom wahlweise kontinuierlich heruntergeregelt, sobald die Drehzahl der Drehanode 107 einen Drehzahl-Grenzwert unterschreitet, oder wird der Heizstrom schnell abgeschaltet und wird damit der Elektronenstrahl 102 wahlweise kontinuierlich heruntergeregelt oder schnell unterbrochen. The rotational speed monitoring device 143 of the X-ray generator 100 according to FIG. 1 is designed to down-regulate and / or interrupt the electron beam 102 in a manner corresponding to the temperature monitoring device 130. For this purpose, the rotational speed monitoring device 143 is connected via a third control line 150 to the DC voltage source 135 for supplying a third control signal from the rotational speed monitoring device 143 to the DC voltage source 135. By the third control signal from the DC voltage source 135 supplied cathode current is optionally continuously downshifted as soon as the rotational speed of the rotary anode 107 falls below a speed limit and thus the electron beam 102 would act too long on one and the same location of the focal path 109 so that they are there would heat excessively, or the cathode current is rapidly switched off via the voltage applied between the rotary anode 107 and the cathode 101 DC voltage and thus the electron beam 102 is interrupted abruptly. Particularly preferably, this fast shutdown as well as the triggered by the temperature monitoring device 130 fast shutdown takes place within a millisecond. The rotational speed monitoring device 143 of the X-ray generator 100 according to FIG. 1 is furthermore optionally or additionally connected via a fourth control line 151 to the heating current source 105 for supplying a fourth control signal from the rotational speed monitoring device 143 to the heating current source 105. By the fourth control signal fed by the Heizstromquelle 105 heating current is either continuously downshifted as soon as the rotational speed of the rotary anode 107 falls below a speed limit, or the heating current is switched off quickly and thus the electron beam 102 optionally continuously down regulated or quickly interrupted.
Als Gegenstück des Rotors 147 des Antriebsmotors der Drehanode 107 ist ein in Fig. 1 nur grob schematisch angedeuteter Stator 152 vorgesehen. Vorteilhaft ist der Rotor 147 innerhalb des Gehäuses 129, der Stator 152 jedoch außerhalb des Gehäuses 129 angeordnet. Damit ist z.B. der Vorteil verbunden, dass der Stator 152 etwa für Reparaturen leichter zugänglich ist und dass die zu seinem Aufbau verwendeten Werkstoffe, insbesondere organische Isolierstoffe, keine Verunreinigungen in das Gehäuse 129 eintragen können. Die Wand des Gehäuses 129 im Raumbereich des Spaltes zwischen Rotor 147 und Stator 152 ist aus nichtmagnetischem Werkstoff gebildet.  As a counterpart of the rotor 147 of the drive motor of the rotary anode 107, a stator 152, which is only roughly schematically indicated in FIG. 1, is provided. Advantageously, the rotor 147 within the housing 129, the stator 152 but disposed outside of the housing 129. This is e.g. associated with the advantage that the stator 152 is more easily accessible for repairs and that the materials used for its construction, in particular organic insulating materials, can enter any impurities in the housing 129. The wall of the housing 129 in the space region of the gap between the rotor 147 and the stator 152 is formed of non-magnetic material.
Der Röntgengenerator 100 nach Fig. 1 weist weiterhin eine Steuereinrichtung 153 auf. Die Steuereinrichtung 153 ist wahlweise eingerichtet zum Steuern der Drehzahl der Drehanode 107 in Abhängigkeit vom Strom des Elektronenstrahls 102 und der Temperatur der Brennbahn 109 und/oder zum Steuern des Stromes des Elektronenstrahls 102 in Abhängigkeit von der Drehzahl der Drehanode 107 und der Temperatur der Brennbahn 109.  The x-ray generator 100 according to FIG. 1 furthermore has a control device 153. The control device 153 is optionally configured to control the rotational speed of the rotary anode 107 in dependence on the current of the electron beam 102 and the temperature of the focal path 109 and / or for controlling the current of the electron beam 102 in dependence on the rotational speed of the rotary anode 107 and the temperature of the focal path 109 ,
Zum Steuern der Drehzahl der Drehanode 107 in Abhängigkeit vom Strom des Elektronenstrahls 102 und der Temperatur der Brennbahn 109 ist die Steuereinrichtung 153 über eine erste Verbindungsleitung 154 mit der Gleichspannungsquelle 135 und über eine zweite Verbindungsleitung 155 mit der Temperatur- Überwachungseinrichtung 130 verbunden. Dabei ist die erste Verbindungsleitung 154 eingerichtet zum Übertragen eines die Stromstärke des Kathodenstromes repräsentierenden Strommesssignals, welches von der Gleichspannungsquelle 135 abgegeben wird, an die Steuereinrichtung 153. Die zweite Verbindungsleitung 155 ist eingerichtet zum Übertragen des Temperaturmesssignals aus dem Infrarotsensor 131 über die Temperatur-Überwachungseinrichtung 130 an die Steuereinrichtung 153. Aus dem Strommesssignal und dem Temperaturmesssignal wird in der Steuereinrichtung 153 ein Antriebssteuersignal erzeugt, durch das der Antriebsmotor der Drehanode 107 gesteuert wird. Insbesondere wird durch das Antriebssteuersignal wenigstens ein Strom im Stator 152 des Antriebsmotors der Drehanode 107 gesteuert. For controlling the rotational speed of the rotary anode 107 as a function of the current of the electron beam 102 and the temperature of the focal path 109, the control device 153 is connected to the DC voltage source 135 via a first connecting line 154 and to the temperature monitoring device 130 via a second connecting line 155. In this case, the first connection line 154 is set up for transmitting a current measurement signal representing the current intensity of the cathode current, which is output from the DC voltage source 135, to the control device 153. The second connection line 155 is configured to transmit the temperature measurement signal from the infrared sensor 131 via the temperature monitoring device 130 to the control device 153. From the current measurement signal and the temperature measurement signal, a drive control signal is generated in the control device 153, through which the drive motor of the rotary anode 107th is controlled. In particular, at least one current in the stator 152 of the drive motor of the rotary anode 107 is controlled by the drive control signal.
Zum Steuern des Stromes des Elektronenstrahls 102 in Abhängigkeit von der Drehzahl der Drehanode 107 und der Temperatur der Brennbahn 109 ist die Steuereinrichtung 153 weiterhin über die erste Verbindungsleitung 154 mit der Gleichspannungsquelle 135 und über die zweite Verbindungsleitung 155 mit der Temperatur- Überwachungseinrichtung 130 verbunden. Auch ist die zweite Verbindungsleitung 155 weiterhin eingerichtet zum Übertragen des Temperaturmesssignals aus dem Infrarotsensor 131 über die Temperatur-Überwachungseinrichtung 130 an die Steuereinrichtung 153. Hinzu kommt eine dritte Verbindungsleitung 156, über die die Steuereinrichtung 153 mit der Drehzahl-Überwachungseinrichtung 143 verbunden ist zum Übertragen des Drehzahlmesssignals vom Drehzahlsensor 145 über die zweite Messleitung 144 und die Drehzahl-Überwachungseinrichtung 143 an die Steuereinrichtung 153. Aus dem Temperaturmesssignal und dem Drehzahlmesssignal wird in der Steuereinrichtung 153 ein Kathodenstromsteuersignal gebildet. Das Kathodenstromsteu- ersignal ist vorgesehen zum Steuern des Kathodenstromes des Röntgengenerators 100 und damit des Stromes des Elektronenstrahls 102. Auch zu diesem Zweck ist vorteilhaft die Gleichspannungsquelle 135 wie beschrieben mit einer Stromregelstufe ausgebildet. In Abwandlung des vorbeschriebenen Steuerns der Drehzahl der Drehanode 107 in Abhängigkeit vom Strom des Elektronenstrahls 102 und der Temperatur der Brennbahn 109 ist für das Steuern des Stromes des Elektronenstrahls 102 in Abhängigkeit von der Drehzahl der Drehanode 107 und der Temperatur der Brennbahn 109 die erste Verbindungsleitung 154 jetzt eingerichtet zum Übertragen des Katho- denstromsteuersignals von der Steuereinrichtung 153 an die Gleichspannungsquelle 135.  For controlling the current of the electron beam 102 as a function of the rotational speed of the rotary anode 107 and the temperature of the focal path 109, the control device 153 is furthermore connected to the DC voltage source 135 via the first connecting line 154 and to the temperature monitoring device 130 via the second connecting line 155. Also, the second connection line 155 is further configured to transmit the temperature measurement signal from the infrared sensor 131 to the controller 153 via the temperature monitor 130. In addition, there is a third connection line 156 through which the controller 153 is connected to the speed monitor 143 for transmitting the Speed measurement signal from the speed sensor 145 via the second measuring line 144 and the speed monitoring device 143 to the control device 153. From the temperature measurement signal and the speed measurement signal in the control device 153, a cathode current control signal is formed. The cathode current control signal is provided for controlling the cathode current of the x-ray generator 100 and thus the current of the electron beam 102. Also for this purpose, the dc voltage source 135 is advantageously designed as described with a current regulation stage. In a modification of the above-described controlling the rotational speed of the rotary anode 107 in response to the current of the electron beam 102 and the temperature of the focal path 109 is for controlling the current of the electron beam 102 in response to the rotational speed of the rotary anode 107 and the temperature of the focal path 109, the first connecting line 154th now arranged to transmit the cathode current control signal from the controller 153 to the DC voltage source 135.
Zusätzlich kann die Steuereinrichtung 153 vorteilhaft dazu ausgebildet sein, den Strom des Elektronenstrahls 102 bei einer Überhitzung der Brennbahn 109 herun- terzuregeln bzw. zu unterbrechen. Dies erfolgt in dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel über eine fünfte bzw. eine sechste Steuerleitung 157 bzw. 158, die von der Steuereinrichtung 153 an die Gleichspannungsquelle 135 bzw. an die Heizstromquelle 105 geführt sind. Wahlweise kann die fünfte Steuerleitung 157 auch zum Übertragen des Kathodenstromsteuersignals von der Steuereinrichtung 153 an die Gleichspannungsquelle 135 genutzt werden, bzw. es kann bevorzugt vom Kathodenstromsteuersignal auch das Steuern des Herunterregelns bzw. Unterbrechens des Kathodenstromes ausgeführt werden. Die erste Verbindungsleitung 154 ist dann ausschließlich einge- richtet zum Übertragen des Strommesssignals an die Steuereinrichtung und muss nicht zwischen unterschiedlichen Betriebsfällen umgeschaltet werden. In addition, the control device 153 may advantageously be designed to reduce or interrupt the current of the electron beam 102 when the focal track 109 overheats. This is done in the example shown in FIG. 1 via a fifth and a sixth control line 157 and 158, respectively, which are guided by the control device 153 to the DC voltage source 135 or to the heating current source 105. Optionally, the fifth control line 157 can also be used for transmitting the cathode current control signal from the control device 153 to the DC voltage source 135, or the cathode current control signal can preferably also be used to control the shutdown or interruption of the cathode current. The first connection line 154 is then exclusively directed to transmit the current measurement signal to the controller and does not have to be switched between different operating cases.
Die Fig. 2 bis 5 zeigen verschiedene Ausgestaltungen der Funktion der Steuerschaltung 153, durch die eine vorteilhafte Verbindung der Regelung der Drehzahl der Drehanode 107 und des Kathodenstromes mit der Temperaturregelung bzw. der Temperaturüberwachung erhalten wird, die mit einigen beispielhaft gezeigten unterschiedlichen Abhängigkeiten ausgeführt ist. Dabei sind die Verbindungen der Steuerschaltung 153 mit anderen Elementen des Röntgengenerators 100 der Vereinfachung halber nur zum Teil dargestellt oder angedeutet.  2 to 5 show various embodiments of the function of the control circuit 153, through which an advantageous connection of the control of the rotational speed of the rotary anode 107 and the cathode current with the temperature control or the temperature monitoring is obtained, which is carried out with some different dependencies shown by way of example. In this case, the connections of the control circuit 153 with other elements of the X-ray generator 100 for the sake of simplicity only partially shown or indicated.
Insbesondere ist gemäß Fig. 2 die Steuereinrichtung ausgebildet zum Ausführen einer Drehzahlregelung in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur der Brennbahn 109 für einen vorgebbaren Kathodenstrom, kombiniert mit einer Notabschaltung des Kathodenstromes, sobald die Temperatur der Brennbahn 109 den Temperatur-Grenzwert überschreitet. Dazu werden der Steuerschaltung 153 das Temperaturmesssignal über die zweite Verbindungsleitung 155 und das Drehzahlmesssignal über die dritte Verbindungsleitung 156 zugeleitet. In der Steuereinrichtung 153 wird daraus das Antriebssteuersignal zum Steuern wenigstens eines Stromes im Stator 152 des Antriebsmotors der Drehanode 107 gebildet und dem mit der Steuereinrichtung 153 verbundenen Stator 152 dieser wenigstens eine Strom zugeführt. Außerdem wird in der Steuereinrichtung 153 ein Notabschaltsignal erzeugt und damit über die fünfte Steuerleitung 157 die Gleichspannungsquelle 135 und wahlweise auch über die sechste Steuerleitung 158 die Heizstromquelle 105 zum Herunterregeln bzw. Unterbrechen des Elektronenstromes 102 gesteuert.  In particular, according to FIG. 2, the control device is designed to execute a speed control as a function of the measured temperature of the focal path 109 for a predefinable cathode current, combined with an emergency shutdown of the cathode current, as soon as the temperature of the focal path 109 exceeds the temperature limit. For this purpose, the control circuit 153, the temperature measurement signal via the second connecting line 155 and the speed measurement signal via the third connecting line 156 is supplied. In the control device 153, the drive control signal for controlling at least one current in the stator 152 of the drive motor of the rotary anode 107 is formed therefrom and the at least one current supplied to the stator 152 connected to the control device 153. In addition, an emergency shutdown signal is generated in the control device 153 and thus the DC voltage source 135 and optionally also the sixth control line 158 control the heating current source 105 for regulating or interrupting the electron current 102 via the fifth control line 157.
Gemäß der Abwandlung nach Fig. 3 ist der Kathodenstrom und damit der Elektronenstrom 102 in einer gesonderten Regelungseinrichtung 159 auf einen vorgebbaren Strom-Sollwert regelbar, der über einen Strom-Sollwertanschluss 160 der Regelungseinrichtung 159 zugeführt wird. Über die erste Verbindungsleitung 154 wird der Regelungseinrichtung 159 weiterhin das Strommesssignal von der Gleichspannungsquelle 135 zugeleitet. Ein aus einem Vergleich des Strom-Sollwertes mit dem Strommesssignal in der Regelungseinrichtung 159 gebildetes Strom-Stellsignal wird über eine Strom-Stellsignalleitung 161 von der Regelungseinrichtung 159 an die Gleichspannungsquelle 135 zum Steuern des Kathodenstromes geleitet. Außerdem wird das Strommesssignal von der Gleichspannungsquelle 135 auch der Steuereinrichtung 153 zugeleitet. Die Steuereinrichtung 153 erhält ferner das Temperaturmesssignal über die zweite Verbindungsleitung 155 sowie das Drehzahlmesssignal über die dritte Verbindungsleitung 156 zugeführt. Die Steuereinrichtung 153 erzeugt daraus das Antriebssteuersignal und nimmt damit eine Drehzahlregelung des Antriebsmotors der Drehanode 107 in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur der Brennbahn 109 für einen gemessenen Istwert des Kathodenstromes über eine Steuerung wenigstens eines Stromes im Stator 152 des Antriebsmotors der Drehanode 107 vor. According to the modification according to FIG. 3, the cathode current and thus the electron current 102 can be regulated in a separate regulation device 159 to a predefinable current setpoint, which is supplied to the regulation device 159 via a current setpoint connection 160. The current measuring signal from the DC voltage source 135 is also fed to the regulating device 159 via the first connecting line 154. A current adjustment signal formed from a comparison of the current setpoint value with the current measurement signal in the control device 159 is conducted via a current control signal line 161 from the control device 159 to the DC voltage source 135 for controlling the cathode current. In addition, the current measurement signal from the DC voltage source 135 is also supplied to the control device 153. The control device 153 further receives the temperature measurement signal via the second connection line 155 and the speed measurement signal via the third connection line 156 supplied. The control device 153 generates therefrom the drive control signal and thus adopts a rotational speed control of the drive motor of the rotary anode 107 as a function of the measured temperature of the focal path 109 for a measured actual value of the cathode current via a control of at least one current in the stator 152 of the drive motor of the rotary anode 107.
In der Abwandlung nach Fig. 4 nimmt die Steuereinrichtung 153 eine Regelung des Kathodenstromes in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur der Brennbahn 109 für eine vorgebbare Drehzahl der Drehanode 107 vor, kombiniert mit einer Notabschaltung des Kathodenstromes, sobald die Temperatur der Brennbahn 109 den Temperatur-Grenzwert überschreitet. Dazu wird der Steuerschaltung 153 über einen Drehzahl-Sollwertanschluss 162 ein Drehzahl-Sollwert und über die zweite Verbindungsleitung 155 das Temperaturmesssignal zugeführt. Über die fünfte Steuerleitung 157 erfolgt die Steuerung der Gleichspannungsquelle 135.  In the modification according to FIG. 4, the control device 153 performs a control of the cathode current as a function of the measured temperature of the focal path 109 for a predefinable rotational speed of the rotary anode 107, combined with an emergency shutdown of the cathode current as soon as the temperature of the focal path 109 reaches the temperature limit exceeds. For this purpose, the control circuit 153 is supplied via a speed setpoint connection 162, a speed setpoint and the second connection line 155, the temperature measurement signal. Via the fifth control line 157, the control of the DC voltage source 135 takes place.
Die Abwandlung nach Fig. 5 zeigt eine Regelung der Drehzahl der Drehanode 107 auf einen vorgebbaren Drehzahl-Sollwert in einer gesonderten Drehzahl- Regelungseinrichtung 163. Die Steuereinrichtung 153 nimmt dabei eine Regelung des Kathodenstromes in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur der Brennbahn 109 für einen gemessenen Istwert der Drehzahl der Drehanode 107 vor, wiederum kombiniert mit der Notabschaltung des Kathodenstromes, sobald die Temperatur der Brennbahn 109 den Temperatur-Grenzwert überschreitet. Der Drehzahl- Regelungseinrichtung 163 werden dazu über die zweite Messleitung 144 das Drehzahlmesssignal und über den Drehzahl-Sollwertanschluss 162 der Drehzahl-Sollwert zugeleitet. In der Drehzahl-Regelungseinrichtung 163 wird daraus nun das Antriebssteuersignal erzeugt und damit eine Drehzahlregelung des Antriebsmotors der Drehanode 107 auf den Drehzahl-Sollwert über eine Steuerung wenigstens eines Stromes im Stator 152 des Antriebsmotors der Drehanode 107 vorgenommen. Von der Drehzahl-Regelungseinrichtung 163 wird der Steuereinrichtung 153 über die dritte Verbindungsleitung 156 das Drehzahlmesssignal und ferner über die zweite Verbindungsleitung 155 das Temperaturmesssignal zugeführt. Die Steuereinrichtung 153 nimmt eine Regelung des Kathodenstromes in Abhängigkeit von der gemessenen Drehzahl der Drehanode 107 und der gemessenen Temperatur der Brennbahn 109 vor, kombiniert mit einer Notabschaltung des Kathodenstromes, sobald die Temperatur der Brennbahn 109 den Temperatur-Grenzwert überschreitet und/oder die Drehzahl der Drehanode 107 einen Drehzahl-Grenzwert unterschreitet. Die Steuerung der Gleichspannungsquelle 135 erfolgt auch hier wieder über die fünfte Steuerleitung 157. In Fig. 6 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels eines zumindest im wesentlichen rechteckigen Brennflecks 116 sowie der Erzeugung eines wenigstens nahezu parallelen Röntgenstrahlungsbündels 164 wiedergegeben, wie es unter dem Aufprall des von der Elektronen-Fokussiereinrichtung 108 auf den Brennfleck 116 fo- kussierten Elektronenstrahls 102 vom Anodenteller 106 abgestrahlt wird. Das wenigstens nahezu parallele Röntgenstrahlungsbündel 164 wird dabei durch eine Blendenanordnung 165 mit zwei zueinander in einer vom Brennfleck 116 ausgehenden Ab- strahlungsrichtung des Röntgenstrahlungsbündels 164 beabstandet angeordneten Lochblenden 166, 167 aus der insgesamt vom Anodenteller 106 an der Stelle des Brennflecks 109 abgegebenen Röntgenstrahlung geformt, d.h. aus der Gesamtheit der vom Anodenteller 106 im Bereich des Brennflecks 109 abgegebenen Röntgenstrahlung durch in den Lochblenden 166, 167 geformte Durchlässe, d.h. für Röntgenstrahlung durchlässige Bereiche wie z.B. Ausschnitte oder Öffnungen, aber auch Strahlungsfenster, hindurch gelassen. Ein derartiger Durchlass 173 für das Röntgenstrahlungsbündel 164 ist auch im Gehäuse 129 des Röntgengenerators 100 ausgebildet, wobei dieser Durchlass 173 als ein zwar strahlungsdurchlässiges, aber vakuumdichtes Fenster im Gehäuse 129 ausgestaltet ist. The modification of FIG. 5 shows a control of the rotational speed of the rotary anode 107 to a predetermined speed setpoint in a separate speed control device 163. The control device 153 takes a control of the cathode current as a function of the measured temperature of the focal path 109 for a measured actual value the rotational speed of the rotary anode 107, in turn combined with the emergency shutdown of the cathode current, as soon as the temperature of the focal path 109 exceeds the temperature limit. For this purpose, the rotational speed control device 163 is supplied with the rotational speed measuring signal via the second measuring line 144 and with the rotational speed desired value via the rotational speed desired value connection 162. In the speed control device 163, the drive control signal is now generated therefrom and thus a speed control of the drive motor of the rotary anode 107 to the speed setpoint via a control of at least one current in the stator 152 of the drive motor of the rotary anode 107 made. Of the speed control device 163 of the control device 153 via the third connecting line 156, the speed measurement signal and further supplied via the second connecting line 155, the temperature measurement signal. The control device 153 adjusts a control of the cathode current as a function of the measured rotational speed of the rotary anode 107 and the measured temperature of the focal path 109, combined with an emergency shutdown of the cathode current as soon as the temperature of the focal path 109 exceeds the temperature limit and / or the speed of the Rotary anode 107 falls below a speed limit. The control of the DC voltage source 135 takes place here again via the fifth control line 157th FIG. 6 shows a schematic representation of an example of an at least substantially rectangular focal point 116 and the generation of an at least nearly parallel X-ray beam 164, as is the result of the impact of the electron beam 102 of the electron beam focused on the focal spot 116 from the electron focusing device 108 Anodenteller 106 is emitted. The at least nearly parallel X-ray beam 164 is thereby formed by a diaphragm arrangement 165 with two mutually arranged in a radiation emanating from the focal spot 116 Abstrahlungsrichtung of the X-ray beam 164 164 167 formed from the total of the anode plate 106 at the location of the focal spot 109 emitted X-rays, ie from the entirety of the X-radiation emitted by the anode plate 106 in the region of the focal spot 109 through passages formed in the apertured diaphragms 166, 167, ie areas permeable to X-ray radiation, such as cutouts or openings, but also radiation windows. Such a passage 173 for the X-ray beam 164 is also formed in the housing 129 of the X-ray generator 100, wherein this passage 173 is designed as a radiation-permeable but vacuum-tight window in the housing 129.
Der Brennfleck 116 weist eine Länge 168 quer zur Bewegungsrichtung 170 des Anodentellers 106 bzw. der Brennbahn 109 auf, die einem bestimmten Vielfachen einer Breite 169 des Brennflecks 116 in der Bewegungsrichtung 170 des Anodentellers 106 bzw. der Brennbahn 109 entspricht. Wird nun durch die Lochblenden 166, 167 vom zumindest im wesentlichen rechteckigen Brennfleck 116 das wenigstens nahezu parallele Röntgenstrahlungsbündel 164 unter einem vorgegebenen Abstrahlungswinkel 171 zur Oberfläche des Anodentellers 106 am Brennfleck 116 abgegeben und geformt, ist der Abstrahlungswinkel 171 zum Verhältnis von Länge 168 zu Breite 169 des Brennflecks 116 vorteilhaft derart bemessen, dass das wenigstens nahezu parallele Röntgenstrahlungsbündel 164 einen wenigstens nahezu quadratischen Querschnitt aufweist, d.h. dass die Breite 169 des Brennflecks 116 und damit des Röntgenstrahlungsbündels 164 wenigstens nahezu gleich einer Höhe 172 des Röntgenstrahlungsbündels 164 ist. Die Durchlässe in den Lochblenden 166, 167 sind dann ebenfalls wenigstens nahezu quadratisch.  The focal spot 116 has a length 168 transverse to the direction of movement 170 of the anode plate 106 or the focal path 109, which corresponds to a certain multiple of a width 169 of the focal spot 116 in the direction of movement 170 of the anode plate 106 and the focal path 109. If the at least substantially parallel X-ray beam 164 is emitted and shaped by the pinhole apertures 166, 167 from the at least substantially rectangular focal point 116 at a predetermined radiation angle 171 to the surface of the anode plate 106 at the focal spot 116, the radiation angle 171 is the ratio of length 168 to width 169 of the focal spot 116 advantageously dimensioned such that the at least nearly parallel X-ray beam 164 has an at least approximately square cross-section, ie the width 169 of the focal spot 116 and thus of the X-ray beam 164 is at least almost equal to a height 172 of the X-ray beam 164. The passages in the pinholes 166, 167 are then also at least almost square.
In einer bevorzugten Dimensionierung dieser Abmessungen weist der Brennfleck 116 eine Länge 168 quer zur Bewegungsrichtung 170 des Anodentellers 106 bzw. der Brennbahn 109 auf, die dem Zehnfachen einer Breite 169 des Brennflecks 116 in der Bewegungsrichtung 170 des Anodentellers 106 bzw. der Brennbahn 109 ent- spricht. Um für das wenigstens nahezu parallele Röntgenstrahlungsbündel 164 einen wenigstens nahezu quadratischen Querschnitt zu erhalten, ist dazu passend der Ab- strahlungswinkel 171 auf wenigstens nahezu 6° festgelegt. Beispielsweise beträgt die Länge 168 des Brennflecks 116 etwa 1 mm, und die Breite 169 beträgt 0,1 mm. Daraus wird ein Röntgenstrahlungsbündel 164 mit einem Querschnitt von 0,1 mm * 0,1 mm gewonnen. In a preferred dimensioning of these dimensions, the focal spot 116 has a length 168 transverse to the direction of movement 170 of the anode plate 106 or the focal path 109, which is ten times the width 169 of the focal spot 116 in the direction of movement 170 of the anode plate 106 or the focal path 109. speaks. In order to obtain an at least nearly quadratic cross-section for the at least approximately parallel X-ray beam 164, the radiation angle 171 is suitably fixed to at least approximately 6 °. For example, the length 168 of the focal spot 116 is about 1 mm, and the width 169 is 0.1 mm. From this, an X-ray beam 164 having a cross section of 0.1 mm * 0.1 mm is obtained.
Fig. 7 zeigt in grob schematischer, perspektivischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel für eine Fokussierungseinrichtung 174 zum Fokussieren des wenigstens nahezu parallelen Röntgenstrahlungsbündels 164 auf einen Brennpunkt 175. Die Fokussierungseinrichtung 174 ist bevorzugt mit dem Röntgengenerator 100 in einer gemeinsamen Baugruppe kombiniert, wodurch ein Röntgengenerator 100 erhalten wird, der zum Liefern einer sehr hohen Strahlungsleistung der Röntgenstrahlung im Brennpunkt 175, d.h. einer sehr hohen räumlichen Leistungskonzentration, eingerichtet ist. Damit ermöglicht die Fokussierung des Röntgenstrahlungsbündels, d.h. der Strahlungsleistung, im Brennpunkt 175 eine hohe Leistungskonzentration auf einem sehr kleinen Raum, insbesondere auf bzw. in einem zu bestrahlenden Objekt, was z.B. bei einem Einsatz des erfindungsgemäßen Röntgengenerators 100 für die Kristallographie vorteilhaft nutzbar ist. Dazu ist bevorzugt die Fokussierungseinrichtung 174 unmittelbar an den Durchlass 173 des Gehäuses 129 anschließend angeordnet.  7 shows, in a roughly schematic, perspective illustration, an exemplary embodiment of a focusing device 174 for focusing the at least nearly parallel X-ray beam 164 onto a focal point 175. The focusing device 174 is preferably combined with the X-ray generator 100 in a common assembly, whereby an X-ray generator 100 is obtained which is to deliver a very high radiant power of x-ray radiation at focal point 175, ie a very high spatial power concentration is set up. Thus, the focusing of the X-ray beam, i. the radiant power, at focal point 175, a high power concentration in a very small space, especially on an object to be irradiated, e.g. when using the X-ray generator 100 according to the invention for crystallography is advantageously used. For this purpose, the focusing device 174 is preferably arranged directly adjacent to the passage 173 of the housing 129.
Die Fokussierungseinrichtung 174 des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 7 umfasst ein erstes und ein zweites Spiegelpaar 176, 177 aus je zwei Spiegeln 178, 179 bzw. 180, 181, wobei je eines der Spiegelpaare 176, 177 für je eine von zwei quer zum Strahlengang 184 bzw. 185 des wenigstens nahezu parallelen Röntgenstrahlungsbündels 164 ausgerichteten Bündelungsrichtungen 182, 183 vorgesehen ist. Dabei ist in Figur 7 der Strahlengang des wenigstens nahezu parallelen Röntgenstrahlungsbündels 164, wie es die Blendenanordnung 165 passiert, mit dem Bezugszeichen 184 bezeichnet. Das Bezugszeichen 185 bezeichnet eine Mittelachse des Strahlengangs des Röntgenstrahlungsbündels 164 zwischen dem ersten Spiegelpaar 176 und dem zweiten Spiegelpaar 177. Die Spiegel 178, 179 bzw. 180, 181 sind aus die Röntgenstrahlung gut reflektierendem Werkstoff gefertigt. In der perspektivischen Darstellung der Fig. 7 sind die Spiegelpaare 176, 177 und damit die Bündelungsrichtungen 182, 183 derart eingezeichnet, dass eine erste 182 der beiden Bündelungsrichtungen 182, 183 zumindest im wesentlichen rechtwinklig zur zweiten Bündelungsrichtung 183 angeordnet ist. Eine Bündelung des wenigstens nahezu parallelen Röntgenstrahlungsbündels 164 erfolgt im ersten Spiegelpaar 176 in der ersten Bündelungsrichtung 182 und im zwei- ten Spiegelpaar 177 in der zweiten Bündelungsrichtung 183. Um diese Bündelung zu erreichen, weisen die Spiegel 178, 179 bzw. 180, 181 eine in je einer Richtung gekrümmte Kontur auf und ist diese Kontur durch eine logarithmische Spirale gebildet, wobei die Pole der logarithmischen Spiralen der beiden Spiegel 178, 179 bzw. 180,The focusing device 174 of the exemplary embodiment according to FIG. 7 comprises a first and a second pair of mirrors 176, 177 made up of two mirrors 178, 179 and 180, 181, one each of the pairs of mirrors 176, 177 for each one of two transverse to the beam path 184 or 174 185 of the at least nearly parallel X-ray beam 164 aligned bundling directions 182, 183 is provided. Here, in FIG. 7, the beam path of the at least approximately parallel x-ray beam 164, as it passes through the diaphragm arrangement 165, is designated by the reference numeral 184. The reference numeral 185 denotes a center axis of the beam path of the X-ray beam 164 between the first pair of mirrors 176 and the second mirror pair 177. The mirrors 178, 179 and 180, 181 are made of the X-ray radiation highly reflective material. In the perspective view of FIG. 7, the pairs of mirrors 176, 177 and thus the bundling directions 182, 183 are drawn in such a way that a first 182 of the two directions of bunching 182, 183 is arranged at least substantially at right angles to the second direction of bunching 183. Bundling of the at least nearly parallel X-ray beam 164 takes place in the first mirror pair 176 in the first direction of collimation 182 and in the second In order to achieve this bundling, the mirrors 178, 179 and 180, 181 each have a curved contour in one direction and this contour is formed by a logarithmic spiral, the poles of the logarithmic spirals the two mirrors 178, 179 and 180, respectively,
181 jedes der Spiegelpaare 176 bzw. 177 zusammenfallen. 181 of each of the mirror pairs 176 and 177 coincide.
Wie oben beschrieben verändert sich bei einer logarithmischen Spirale mit jeder Umdrehung um ihren Mittelpunkt der Abstand von diesem Mittelpunkt um den gleichen Faktor und schneidet jede Gerade durch den Mittelpunkt die logarithmische Spirale stets unter dem gleichen Winkel. Aufgrund der geometrischen Form der logarithmischen Spirale wird das wenigstens nahezu parallele Röntgenstrahlungsbündel 164 im Mittelpunkt der logarithmischen Spiralen der Spiegel 178, 179 bzw. 180, 181 jedes der Spiegelpaare 176 bzw. 177 fokussiert.  As described above, in a logarithmic spiral, with each revolution about its center, the distance from that center changes by the same factor, and each line through the center always intersects the logarithmic spiral at the same angle. Due to the geometrical shape of the logarithmic spiral, the at least nearly parallel x-ray beam 164 is focused at the center of the logarithmic spirals of the mirrors 178, 179 and 180, 181 of each of the mirror pairs 176 and 177, respectively.
In der Fokussierungseinrichtung 174 nach Fig. 7 sind die beiden Spiegelpaare 176 bzw. 177 für die beiden Bündelungsrichtungen 182 bzw. 183, hintereinander in den Strahlengang 184 bzw. 185 des wenigstens nahezu parallelen Röntgenstrahlungsbündels 164 gestellt d.h. das erste Spiegelpaar 176 für die erste Bündelungsrichtung In the focusing device 174 according to FIG. 7, the two pairs of mirrors 176 and 177, respectively, for the two convergent directions 182 and 183, one behind the other, are placed in the beam path 184 or 185 of the at least nearly parallel X-ray beam 164, i. the first mirror pair 176 for the first convergence direction
182 steht im Strahlengang 184, und das zweite Spiegelpaar 177 für die zweite Bündelungsrichtung 182 steht hinter dem ersten Spiegelpaar 176 im Strahlengang 185. Die Krümmungen der Konturen der Spiegel 178, 179 bzw. 180, 181 der verschiedenen Spiegelpaare 176 bzw. 177 sind derart unterschiedlich gewählt, dass eine Fokussie- rung des Röntgenstrahlungsbündels 164 in den unterschiedlichen Bündelungsrichtungen 182 bzw. 183 auf denselben Brennpunkt 175 erfolgt. Die Spiegel 178, 179 des ersten Spiegelpaares 176 sind dabei bevorzugt ausschließlich in einer durch die erste Bündelungsrichtung 182 und den Strahlengang 184 des Röntgenstrahlungsbündels 164 vor dem ersten Spiegelpaar 176 aufgespannten Ebene gekrümmt, die logarithmische Spirale der betreffenden Krümmung liegt in dieser Ebene, wohingegen die Spiegel 178, 179 senkrecht zu dieser Ebene keine Krümmung aufweisen. In derselben Art sind die Spiegel 180, 181 des zweiten Spiegelpaares 177 bevorzugt ausschließlich in einer durch die zweite Bündelungsrichtung 183 und den Strahlengang 185 des Röntgenstrahlungsbündels 164 zwischen dem ersten Spiegelpaar 176 und dem zweiten Spiegelpaar 177 aufgespannten Ebene gekrümmt und weisen senkrecht zu dieser Ebene keine Krümmung auf. 182 is in the beam path 184, and the second mirror pair 177 for the second direction of bunching 182 is behind the first mirror pair 176 in the beam path 185. The curvatures of the contours of the mirrors 178, 179 and 180, 181 of the different mirror pairs 176 and 177 are so different It is selected that the X-ray beam 164 is focused in the different focusing directions 182 or 183 onto the same focal point 175. The mirrors 178, 179 of the first pair of mirrors 176 are preferably curved exclusively in a plane spanned by the first collimating direction 182 and the beam path 184 of the X-ray beam 164 in front of the first pair of mirrors 176, the logarithmic spiral of the curvature in question lies in this plane, whereas the mirrors 178, 179 perpendicular to this plane have no curvature. In the same way, the mirrors 180, 181 of the second pair of mirrors 177 are preferably curved exclusively in a plane spanned by the second direction of collimation 183 and the beam path 185 of the X-ray beam 164 between the first mirror pair 176 and the second mirror pair 177 and have no curvature perpendicular to this plane on.
In einer Variation der in Figur 6 skizzierten Anordnung zum Gewinnen des wenigstens nahezu parallelen Röntgenstrahlungsbündels 164 ist vorteilhaft auch eine der vorstehend beschriebenen Fokussierungseinrichtung 174 vergleichbare, weitere Anordnung aus Spiegeln mit gemäß einer logarithmischen Spirale gekrümmten Konturen einsetzbar, die an die Stelle der Blendenanordnung 165 zum Formen des wenigstens nahezu parallelen Röntgenstrahlungsbündels 164 treten kann. Beispielsweise kann eine derartige weitere Anordnung aus Spiegeln zwei weitere in Richtung des Strahlengangs des Röntgenstrahlungsbündels hintereinander angeordnete Spiegelpaare aufweisen, mit denen die Röntgenstrahlung, die dazu vereinfacht als von einer punktförmigen Quelle ausgehend angenommen werden kann, zu einem im wesentlichen parallelen Röntgenstrahlungsbündel formbar ist. Um eine wenigstens weitgehend angenähert punktförmige Quelle für die Röntgenstrahlung zu erreichen, ist bevorzugt der Brennfleck 109 durch eine angepasste Fokussierung des Elektronenstrahls 102 entsprechend zu formen, z.B. im wesentlichen kreisscheibenförmig. Dabei verläuft der Strahlengang der Röntgenstrahlung umgekehrt wie in der vorstehend beschriebenen Fokussierungseinrichtung 174, d.h. die im wesentlichen punktförmige Quelle der Röntgenstrahlung ist im Mittelpunkt der in Form von logarithmischen Spiralen vorgenommenen Krümmungen der weiteren Spiegelpaare angeordnet. Mit dieser an die Stelle der Blendenanordnung 165 tretenden weiteren Anordnung aus Spiegeln ist bei entsprechender Dimensionierung der Spiegel eine Steigerung des nutzbaren Anteils der insgesamt im Röntgengenerator erzeugten Röntgenstrahlung erreichbar. In a variation of the arrangement outlined in FIG. 6 for obtaining the at least approximately parallel X-ray beam 164, one of the further described focusing devices 174 is also advantageous Arrangement of mirrors with a logarithmic spiral curved contours can be used, which can take the place of the diaphragm assembly 165 for forming the at least nearly parallel X-ray beam 164. By way of example, such a further arrangement of mirrors may have two further pairs of mirrors arranged in succession in the direction of the beam path of the X-ray beam, with which the X-ray radiation, which can be assumed to be simplified starting from a point source, can be formed into a substantially parallel X-ray beam. In order to achieve an at least approximately approximately punctiform source for the X-radiation, the focal spot 109 is preferably to be correspondingly shaped by an adapted focusing of the electron beam 102, for example substantially circular disk-shaped. In this case, the beam path of the X-ray radiation runs in the opposite direction as in the focusing device 174 described above, ie the substantially punctiform source of X-radiation is arranged in the center of the curvatures of the further mirror pairs in the form of logarithmic spirals. With this further arrangement of mirrors which takes the place of the diaphragm arrangement 165, with an appropriate dimensioning of the mirrors an increase in the usable proportion of the total of the x-ray radiation generated in the x-ray generator can be achieved.
B e z u g s z e i c h e n l i s t e Röntgengenerator S u b e c ia l e s X-ray generator
Hochemittierende thermische Niedrigtemperatur-Kathode Elektronenstrahl High Temperature Low Temperature Cathode Electron Beam
Heizanschluss heating connection
Heizanschluss heating connection
Heizstromquelle heating current
Anodenteller anode plate
Drehanode rotating anode
Elektronen-Fokussiereinrichtung Electron-focusing
Brennbahn burning track
Plattenelektrode plate electrode
Plattenelektrode plate electrode
Ablenkspannungsanschluss Ablenkspannungsanschluss
Ablenkspannungsanschluss Ablenkspannungsanschluss
Lagereinrichtung Storage facility
Rotationsachse axis of rotation
Brennfleck focal spot
Wenigstens weitgehend zylindrische Berandung At least largely cylindrical boundary
Wandbereich wall area
Wandbereich wall area
Lagerteil bearing part
Gasdicht umschlossener Hohlraum von 107 Gas-tight enclosed cavity of 107
Lagerachse bearing axle
Flüssigmetall-Gleitlager Liquid metal plain bearings
Innere Oberfläche von 117 Inner surface of 117
Rippen an 120 Ribs at 120
Wärmekreislauf des ersten Kühlmittels Heat cycle of the first coolant
Durchströmen des zweiten Kühlmittels durch 122 Flowing the second coolant through 122
Rippen in 122 Ribs in 122
Vakuumdichtes Gehäuse Vacuum-tight housing
Temperatur-Überwachungseinrichtung Temperature-monitoring device
Infrarotsensor infrared sensor
Messleitung (für Temperaturmesssignal) Measuring line (for temperature measuring signal)
Leitungsdurchführung Cable bushing
Steuerleitung (für Steuersignal) Control line (for control signal)
Gleichspannungsquelle Negativer Pol von 135 DC voltage source Negative pole of 135
Erste Hochspannungsleitung First high voltage line
Hochspannungsanschluss von 101 High voltage connection of 101
Positiver Pol von 135 Positive pole of 135
Massepotential ground potential
Zweite Hochspannungsleitung Second high voltage line
Zweite Steuerleitung (für zweites Steuersignal) Second control line (for second control signal)
Drehzahl-Überwachungseinrichtung Speed monitoring device
Zweite Messleitung (für Drehzahlmesssignal) Second measuring line (for speed measuring signal)
Drehzahlsensor (bevorzugt: Hallelement) Speed sensor (preferred: Hall element)
Rotationssymmetrisches Element mit entlang seines Umfangs variierenden magnetischen Eigenschaften A rotationally symmetric element with varying magnetic properties along its circumference
Rotor des Antriebsmotors von 107 Rotor of the drive motor of 107
Rotorkörper rotor body
Eisenbeschichtung iron coating
Dritte Steuerleitung (für drittes Steuersignal) Third control line (for third control signal)
Vierte Steuerleitung (für viertes Steuersignal) Fourth control line (for fourth control signal)
Stator des Antriebsmotors von 107 Stator of the drive motor of 107
Steuereinrichtung control device
Erste Verbindungsleitung (für Strommesssignal bzw. für Kathoden- stromsteuersignal) First connection line (for current measurement signal or for cathode current control signal)
Zweite Verbindungsleitung (für Temperaturmesssignal) Second connecting line (for temperature measuring signal)
Dritte Verbindungsleitung (für Drehzahlmesssignal) Third connection line (for speed measurement signal)
Fünfte Steuerleitung Fifth control line
Sechste Steuerleitung Sixth control line
Regelungseinrichtung für Kathodenstrom Control device for cathode current
Strom-Sollwertanschluss von 159 (für Strom-Sollwert) Current setpoint of 159 (for current setpoint)
Strom-Stellsignalleitung Current positioning signal line
Drehzahl-Sollwertanschluss (für Drehzahl-Sollwert) Speed reference port (for speed reference)
Drehzahl-Regelungseinrichtung Speed control device
Röntgenstrahlungsbündel X-ray beam
Blendenanordnung diaphragm arrangement
Erste Lochblende von 165 First pinhole of 165
Zweite Lochblende von 165 Second pinhole of 165
Länge von 116 quer zur Bewegungsrichtung von 106 bzw. 109 Breite von 116 und 164 in Bewegungsrichtung von 106 bzw. 109 Bewegungsrichtung von 106 bzw. 109 Length of 116 transverse to the direction of movement of 106 and 109 width of 116 and 164 in the direction of movement of 106 and 109 direction of movement of 106 and 109, respectively
Abstrahlungswinkel von 164 zur Oberfläche von 106 Beam angle from 164 to the surface of 106
Höhe von 164 Height of 164
Durchlass für 164 in 129 Passage for 164 in 129
Fokussierungseinrichtung Brennpunkt focusing device focus
Erstes Spiegelpaar First mirror pair
Zweites Spiegelpaar Second mirror pair
Erster Spiegel von 176 First mirror of 176
Zweiter Spiegel von 176 Second mirror of 176
Erster Spiegel von 177 First mirror of 177
Zweiter Spiegel von 177 Second mirror of 177
Erste Bündelungsrichtung First bundling direction
Zweite Bündelungsrichtung Second bundling direction
Strahlengang von 164 vor 176 Beam from 164 to 176
Strahlengang von 164 zwischen 176 und 177 Beam of 164 between 176 and 177

Claims

A n s p r ü c h e Claims
1. Röntgengenerator (100), enthaltend 1. X-ray generator (100) containing
eine hochennittierende thermische Niedrigtemperatur-Kathode (101) zum Abgeben eines Elektronenstrahls (102),  a high-temperature low-temperature thermal cathode (101) for discharging an electron beam (102),
eine einen Anodenteller (106) umfassende Drehanode (107), die in einer Lagereinrichtung (114), die zwischen einem mit der Drehanode (107) verbundenen Lagerteil (120) und einer Lagerachse (122) ein Flüssigmetall-Gleitlager (123) aufweist, um eine Rotationsachse (115) drehbar geführt ist,  a rotary anode (107) comprising an anode plate (106) and comprising a liquid metal journal bearing (123) in a bearing device (114) having a bearing member (120) connected to the rotary anode (107) and a bearing shaft (122) a rotation axis (115) is rotatably guided,
eine Elektronen-Fokussiereinrichtung (108) zum Fokussieren des Elektronenstrahls (102) auf eine Brennbahn (109) entlang einer Oberfläche des Anodentellers (106) und  an electron focusing device (108) for focusing the electron beam (102) onto a focal path (109) along a surface of the anode plate (106) and
eine Kondensationskühlanordnung, die mit  a condensation cooling arrangement with
einem zwischen der Brennbahn (109) und dem Lagerteil (120) der Drehanode (107) vorliegenden ersten Kühlmittel und  a between the focal path (109) and the bearing part (120) of the rotary anode (107) present first coolant and
einer Ausgestaltung der Lagerachse (122) für ein Durchströmen durch ein zweites Kühlmittel ausgebildet ist,  an embodiment of the bearing axis (122) is designed for a flow through a second coolant,
wobei das erste Kühlmittel von einer konstruktiven Verbindung, die zwischen der Brennbahn (109) und dem Lagerteil (120) wenigstens vom Anodenteller (106) gebildet ist, gasdicht umschlossen ist und das Flüssigmetall-Gleitlager (123) ein Wärmeleitelement zum Übertragen von Wärmeenergie zwischen dem ersten Kühlmittel und dem zweiten Kühlmittel bildet.  wherein the first coolant of a structural connection, which is formed between the focal path (109) and the bearing part (120) of at least the anode plate (106), gas-tightly enclosed and the liquid metal sliding bearing (123) a heat conducting element for transmitting heat energy between the forms first coolant and the second coolant.
2. Röntgengenerator (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hochemittierende thermische Niedrigtemperatur-Kathode (101) als großflächige Kathode ausgebildet ist. 2. X-ray generator (100) according to claim 1, characterized in that the high-emitting thermal low-temperature cathode (101) is designed as a large-area cathode.
3. Röntgengenerator (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die hochemittierende thermische Niedrigtemperatur-Kathode (101) als beschichtete sogenannte Dispenser-Kathode ausgebildet ist. 3. X-ray generator (100) according to claim 2, characterized in that the high-emitting thermal low-temperature cathode (101) is designed as a coated so-called dispenser cathode.
4. Röntgengenerator (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigmetall-Gleitlager (123) mit einer Legierung aus Gallium, Indium und Zinn ausgebildet ist. 4. X-ray generator (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the liquid metal sliding bearing (123) is formed with an alloy of gallium, indium and tin.
5. Röntgengenerator (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anodenteller (106) mit Wandbereichen (117, 118, 119) ausgestaltet ist, auf denen die Brennbahn (109) verläuft, die die Verbindung zwischen der Brennbahn (109) und dem Lagerteil (120) bilden und durch die ein gasdicht umschlossener Hohlraum (121) zum Aufnehmen des ersten Kühlmittels gebildet ist, der einerseits an die Brennbahn (109) und andererseits an das Lagerteil (120) grenzt. 5. X-ray generator (100) according to any one of the preceding claims, characterized in that the anode plate (106) with wall regions (117, 118, 119) is configured, on which the focal path (109) extends, the connection between the focal path (109 ) and the bearing part (120) form and through which a gas-tight enclosed cavity (121) for receiving the first coolant is formed, which on the one hand to the focal path (109) and on the other hand adjacent to the bearing part (120).
6. Röntgengenerator (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anodenteller (106) zumindest in den Wandbereichen (117), auf denen die Brennbahn (109) verläuft, wenigstens an seiner vom Elektronenstrahl (102) zu treffenden Oberfläche mit Kupfer ausgebildet ist. 6. X-ray generator (100) according to any one of the preceding claims, characterized in that the anode plate (106) at least in the wall regions (117) on which the focal path (109) extends, at least at its from the electron beam (102) to be hit with surface Copper is formed.
7. Röntgengenerator (100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (121) eingerichtet ist zum Sieden des ersten Kühlmittels im Bereich der Brennbahn (109) und zum Kondensieren des ersten Kühlmittels im Bereich des Lagerteils (120). 7. X-ray generator (100) according to claim 5, characterized in that the cavity (121) is arranged for boiling of the first coolant in the region of the focal path (109) and for condensing the first coolant in the region of the bearing part (120).
8. Röntgengenerator (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerteil (120) mit Rippen (125) ausgebildet ist. 8. X-ray generator (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the bearing part (120) with ribs (125) is formed.
9. Röntgengenerator (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerachse (122) hohlwellenartig ausgestaltet ist. 9. X-ray generator (100) according to any one of the preceding claims, characterized in that the bearing axis (122) is designed like a hollow shaft.
10. Röntgengenerator (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerachse (122) im Inneren mit Rippen (128) ausgebildet ist. 10. X-ray generator (100) according to claim 9, characterized in that the bearing axis (122) is formed in the interior with ribs (128).
11. Röntgengenerator (100) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerachse (122) im Inneren mit Turbulenzen im Strom eines zweiten Kühlmittels erzeugenden Einrichtungen .ausgebildet ist. 11. X-ray generator (100) according to claim 9 or 10, characterized in that the bearing axis (122) in the interior with turbulence in the flow of a second coolant generating devices .ausgebildet.
12. Röntgengenerator (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein hermetisch verschlossenes, vakuumdichtes Gehäuse (129) zum Umschließen wenigstens der hochemittierenden thermischen Niedrigtemperatur-Kathode (101), der Drehanode (107) mit dem Anodenteller (106) und dem Lagerteil (120) sowie der Elektronen-Fokussiereinrichtung (108). 12. X-ray generator (100) according to any one of the preceding claims, characterized by a hermetically sealed, vacuum-tight housing (129) for enclosing at least the high-temperature thermal emitting low-temperature cathode (101), the rotary anode (107) with the anode plate (106) and the bearing part (120) and the electron focusing device (108).
13. Röntgengenerator (100) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerachse (122) ein Element des hermetisch verschlossenen, vakuumdichten Gehäuses (129) bildet. 13. X-ray generator (100) according to claim 12, characterized in that the bearing axis (122) forms an element of the hermetically sealed, vacuum-tight housing (129).
14. Röntgengenerator (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Temperatur-Überwachungseinrichtung (130) zum Messen und/oder Überwachen der Temperatur des Anodentellers (106) im Bereich der Brennbahn (109). 14. X-ray generator (100) according to any one of the preceding claims, characterized by a temperature monitoring device (130) for measuring and / or monitoring the temperature of the anode plate (106) in the region of the focal path (109).
15. Röntgengenerator (100) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur-Überwachungseinrichtung (130) mit einem Infrarotsensor (131) zum Messen der Temperatur des Anodentellers (106) im Bereich der Brennbahn (109) ausgebildet ist. 15. X-ray generator (100) according to claim 14, characterized in that the temperature monitoring device (130) with an infrared sensor (131) for measuring the temperature of the anode plate (106) in the region of the focal path (109) is formed.
16. Röntgengenerator (100) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur-Überwachungseinrichtung (130) zum Herunterregeln und/oder Unterbrechen des Elektronenstrahls (102), sobald die Temperatur der Brennbahn (109) einen Temperatur-Grenzwert überschreitet, ausgebildet ist. 16. X-ray generator (100) according to claim 14 or 15, characterized in that the temperature monitoring device (130) for regulating down and / or interrupting the electron beam (102) as soon as the temperature of the focal path (109) exceeds a temperature limit is formed is.
17. Röntgengenerator (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Drehzahl-Überwachungseinrichtung (143) zum Messen und/oder Überwachen der Drehzahl der Drehanode (107). 17. X-ray generator (100) according to any one of the preceding claims, characterized by a speed monitoring device (143) for measuring and / or monitoring the rotational speed of the rotary anode (107).
18. Röntgengenerator (100) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehanode (107) ein bezüglich der Rotationsachse (115) wenigstens weitgehend rotationssymmetrisches Element mit entlang seines Umfangs variierenden magnetischen Eigenschaften (146) aufweist und die Drehzahl-Überwachungseinrichtung (143) mit einem Hallsensor (145) zum Detektieren der variierenden magnetischen Eigenschaften und zum dadurch Messen der Drehzahl der Drehanode (107) ausgebildet ist. 18. X-ray generator (100) according to claim 17, characterized in that the rotary anode (107) with respect to the rotation axis (115) at least substantially rotationally symmetric element with varying along its circumference magnetic properties (146) and the speed monitoring device (143) a Hall sensor (145) for detecting the varying magnetic properties and thereby measuring the rotational speed of the rotary anode (107).
19. Röntgengenerator (100) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das bezüglich der Rotationsachse (115) wenigstens weitgehend rotationssym- metrische Element mit entlang seines Umfangs variierenden magnetischen Eigenschaften Teil eines Rotors (147) eines Antriebsmotors der Drehanode (107) ist. 19. X-ray generator (100) according to claim 18, characterized in that with respect to the axis of rotation (115) at least substantially rotationally symmetrical metric element with magnetic properties varying along its circumference is part of a rotor (147) of a drive motor of the rotary anode (107).
20. Röntgengenerator (100) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (147) des Antriebsmotors der Drehanode (107) mit einem auf der Lagerachse (122) drehbar angeordneten, eisenbeschichteten (149), rohrförmigen Rotorkörper (148) aus Kupfer ausgebildet ist, in dem entlang seines Umfangs Bereiche variierender magnetischer Eigenschaften durch Ausnehmungen wenigstens in der Eisen- beschichtung (149) gebildet sind. 20. X-ray generator (100) according to claim 19, characterized in that the rotor (147) of the drive motor of the rotary anode (107) with a on the bearing axis (122) rotatably mounted, iron-coated (149), tubular rotor body (148) formed of copper is in which along its circumference areas of varying magnetic properties are formed by recesses at least in the iron coating (149).
21. Röntgengenerator (100) nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl-Überwachungseinrichtung (143) zum Herunterregeln und/oder Unterbrechen des Elektronenstrahls (102), sobald die Drehzahl der Drehanode (107) einen Drehzahl-Grenzwert unterschreitet, ausgebildet ist. 21. X-ray generator (100) according to any one of claims 17 to 20, characterized in that the speed monitoring device (143) for regulating down and / or interrupting the electron beam (102) as soon as the rotational speed of the rotary anode (107) falls below a speed limit , is trained.
22. Röntgengenerator (100) nach einem der Ansprüche 14 bis 16 in Verbindung mit einem der Ansprüche 17 bis 21, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (153) zum Steuern der Drehzahl der Drehanode (107) in Abhängigkeit vom Strom des Elektronenstrahls (102) und der Temperatur der Brennbahn (109) und/oder zum Steuern des Stromes des Elektronenstrahls (102) in Abhängigkeit von der Drehzahl der Drehanode (107) und der Temperatur der Brennbahn (109). 22. X-ray generator (100) according to any one of claims 14 to 16 in conjunction with one of claims 17 to 21, characterized by a control device (153) for controlling the rotational speed of the rotary anode (107) in dependence on the current of the electron beam (102) and the Temperature of the focal path (109) and / or for controlling the current of the electron beam (102) in dependence on the rotational speed of the rotary anode (107) and the temperature of the focal path (109).
23. Röntgengenerator (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronen-Fokussiereinrichtung (108) eingerichtet ist zum Fokussieren des Elektronenstrahls (102) auf einen zumindest im wesentlichen rechteckigen Brennfleck (116) auf der Brennbahn (109). 23. X-ray generator (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the electron focusing device (108) is arranged for focusing the electron beam (102) on an at least substantially rectangular focal spot (116) on the focal path (109).
24. Röntgengenerator (100) nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass vom zumindest im wesentlichen rechteckigen Brennfleck (116) ein wenigstens nahezu paralleles Röntgenstrahlungsbündel (164) unter einem vorgegebenen Ab- strahlungswinkel zur Oberfläche des Anodentellers (106) am Brennfleck (116) abgebbar ist, wobei der Abstrahlungswinkel zum Verhältnis von Länge zu Breite des Brennflecks (116) derart bemessen ist, dass das wenigstens nahezu parallele Röntgenstrahlungsbündel (164) einen wenigstens nahezu quadratischen Querschnitt aufweist. 24. X-ray generator (100) according to claim 23, characterized in that from at least substantially rectangular focal spot (116) at least a nearly parallel X-ray beam (164) at a predetermined radiation angle to the surface of the anode plate (106) at the focal spot (116) deliverable is, wherein the radiation angle to the ratio of length to width of the focal spot (116) is dimensioned such that the at least nearly parallel X-ray beam (164) has an at least nearly square cross-section.
25. Röntgengenerator (100) nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Länge zu Breite des Brennflecks (116) wenigstens nahezu auf den Wert 10 und der Abstrahlungswinkel auf wenigstens nahezu 6° festgelegt ist. 25. X-ray generator (100) according to claim 24, characterized in that the ratio of length to width of the focal spot (116) is set at least almost to the value 10 and the radiation angle to at least almost 6 °.
26. Röntgengenerator (100) nach Anspruch 24 oder 25, gekennzeichnet durch wenigstens eine Blendenanordnung (165) zum Formen des wenigstens nahezu parallelen Röntgenstrahlungsbündels (164). 26. X-ray generator (100) according to claim 24 or 25, characterized by at least one diaphragm arrangement (165) for shaping the at least approximately parallel X-ray beam (164).
27. Röntgengenerator (100) nach Anspruch 24, 25 oder 26 , gekennzeichnet durch wenigstens eine Fokussierungseinrichtung (174) zum Fokussieren des wenigstens nahezu parallelen Röntgenstrahlungsbündels (164) auf einen Brennpunkt (175). 27. X-ray generator (100) according to claim 24, 25 or 26, characterized by at least one focusing device (174) for focusing the at least nearly parallel X-ray beam (164) on a focal point (175).
28. Röntgengenerator (100) nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass jede der wenigstens einen Fokussierungseinrichtung (174) wenigstens ein Spiegelpaar (176, 177) aus zwei Spiegeln (178, 179; 180, 181) für jede quer zum Strahlengang (184, 185) ausgerichtete Bündelungsrichtung (182, 183) umfasst, wobei die Spiegel (178, 179; 180, 181) eine in je einer Richtung gekrümmte Kontur aufweisen und diese Kontur durch eine logarithmische Spirale gebildet ist, und wobei die Pole der logarithmischen Spiralen der beiden Spiegel (178, 179; 180, 181) jedes der Spiegelpaare (176, 177) zusammenfallen. 28. X-ray generator (100) according to claim 27, characterized in that each of the at least one focusing device (174) comprises at least one mirror pair (176, 177) of two mirrors (178, 179; 180, 181) for each transverse to the beam path (184, 185), wherein the mirrors (178, 179, 180, 181) have a curved contour in one direction and this contour is formed by a logarithmic spiral, and wherein the poles of the logarithmic spirals of the two Mirrors (178, 179, 180, 181) of each of the mirror pairs (176, 177) coincide.
29. Röntgengenerator (100) nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Spiegelpaare (176, 177) für zwei wenigstens weitgehend rechtwinklig zueinander ausgerichtete Bündelungsrichtungen (182, 183) hintereinander in den Strahlengang (184, 185) des wenigstens nahezu parallelen Röntgenstrahlungsbündels (164) gestellt sind und die Krümmungen der Konturen der Spiegel (178, 179; 180, 181) der verschiedenen Spiegelpaare (176, 177) derart unterschiedlich gewählt sind, dass eine Fokussierung des Röntgenstrahlungsbündels (164) in den unterschiedlichen Bündelungsrichtungen (182, 183) auf denselben Brennpunkt (175) erfolgt. 29. X-ray generator (100) according to claim 28, characterized in that two pairs of mirrors (176, 177) for two mutually at least substantially mutually aligned bundling directions (182, 183) behind the other in the beam path (184, 185) of the at least nearly parallel X-ray beam (164 ) and the curvatures of the contours of the mirrors (178, 179, 180, 181) of the different pairs of mirrors (176, 177) are selected differently such that the X-ray beam (164) is focused in the different directions of convergence (182, 183) the same focal point (175).
30. Röntgengenerator (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Drehanode (107) und der hochemittierenden thermischen Niedrigtemperatur-Kathode (101) eine auf einen konstanten Spannungswert einstellbare Gleichspannungsquelle (135) angeschlossen ist. 30. X-ray generator (100) according to any one of the preceding claims, characterized in that between the rotary anode (107) and the high-emitting thermal low-temperature cathode (101) is adjustable to a constant voltage value DC voltage source (135) is connected.
31. Röntgengenerator (100) nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichspannungsquelle (135) mit einer Stromregelstufe ausgebildet ist zum Regeln des Stromes des Elektronenstrahls (102) über eine Regelung eines der Kathode (101) zufließenden Stromes auf einen konstant vorgebbaren Wert. 31. X-ray generator (100) according to claim 30, characterized in that the DC voltage source (135) is formed with a current control stage for regulating the current of the electron beam (102) via a control of the cathode (101) inflowing current to a constant predetermined value.
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