DE10313897A1

DE10313897A1 - X-ray tube with radiation emission window and a shield arranged to block an electron beam from the cathode

Info

Publication number: DE10313897A1
Application number: DE10313897A
Authority: DE
Inventors: Josef Dr. Deuringer; Rolf Gurtner; Karsten Dr. Zeiske
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2003-03-27
Filing date: 2003-03-27
Publication date: 2004-10-28

Abstract

The x-ray tube (1) has a cathode (3) and a radiation emission window (11). A shield (13) is provided to protect the radiation emission window from being struck by electrons from the cathode. The shield is arranged in the tube such that an electron beam from the cathode in the direction of the window is blocked by the shield. The shield may be electron absorbable. The shield preferably has sufficient heat capacity to be able to absorb electrons substantially without thermal damage at least during the time period when electrons typically strike the shield.

Description

Die Erfindung betrifft eine Röntgenröhre mit einer Kathode und mit einem Strahlenaustrittsfenster.The Invention relates to an x-ray tube with a Cathode and with a radiation exit window.

Röntgenröhren dienen der Erzeugung von Röntgenstrahlen. Innerhalb einer Röntgenröhre werden Elektronen von einer Kathode durch ein elektrisches Feld auf eine Anode beschleunigt. Die auf der Anode auftreffenden elektrischen Elektronen werden von dieser absorbiert und verlieren dabei ihre kinetische Energie. Die kinetische Energie der Elektronen wird zum einen in Röntgenstrahlung umgewandelt, zum anderen in Wärme, die durch die Anode aufgenommen wird.X-ray tubes are used the generation of x-rays. Be inside an x-ray tube Electrons from a cathode through an electric field onto one Anode accelerates. The electrical impinging on the anode Electrons are absorbed by it and lose their thereby kinetic energy. The kinetic energy of the electrons becomes one in x-rays converted to heat which is picked up by the anode.

Die Außenhaut der Röntgenröhre, meist ein vakuumdichter Glaskörper, weist ein Strahlenaustrittsfenster auf, das die Röntgenstrahlung möglichst verlustfrei passieren kann. Das Strahlenaustrittsfenster ist im Vergleich zur sonstigen Außenhülle der Röntgenröhre verhältnismäßig empfindlich gegenüber thermischer und mechanischer Belastung. Es ist daher so klein wie möglich gehalten und befindet sich genau in der vorbestimmten Richtung des Röntgenstrahls.The shell the x-ray tube, mostly a vacuum-tight glass body, has a radiation exit window that contains the x-rays as lossless as possible can happen. The radiation exit window is compared to other outer shell of the X-ray tube relatively sensitive across from thermal and mechanical stress. It is therefore as small as possible held and is exactly in the predetermined direction of the X-ray.

Da die thermische Belastung der Anode durch auftreffende Elektronen ausgesprochen hoch ist, wird die Belastung dadurch verteilt, dass der Elektronenstrahl über die Anode hinwegstreicht anstatt immer am selben Punkt aufzutreffen. Dies kann entweder durch eine Rotation der Anode oder durch eine Rotation der gesamten Röntgenröhre bei gleichzeitiger Ablenkung des Elektronenstrahls durch magnetische Ablenkfelder in einer sogenannten Drehkolbenröhre bewirkt werden. Außerdem sind zur Fokussierung des Elektronenstrahls ebenfalls magnetische bzw. elektromagnetische Felder vorgesehen.There the thermal load on the anode due to the impact of electrons is extremely high, the burden is distributed by the fact that the electron beam over the anode sweeps away instead of always hitting the same point. This can be done either by rotating the anode or by rotating it of the entire x-ray tube simultaneous deflection of the electron beam by magnetic Deflection fields can be effected in a so-called rotary piston tube. Also are to focus the electron beam also magnetic or electromagnetic fields are provided.

Die Ablenkung des Elektronenstrahls hängt zum einen von der Stärke der magnetischen Felder ab. Zum anderen wird sie durch die kinetische Energie der Elektronen beeinflusst, die durch die Röntgenspannung zwischen der Anode und der Kathode der Röntgenröhre vorgegeben ist. Die magnetischen Felder zur Beeinflussung des Elektronenstrahls werden durch elektrische Spulen erzeugt, deren Feldstärke in Abhängigkeit von der Röntgenspannung variiert wird. Die korrekte Steuerung des Ablenkspulenstroms zur Einstellung der Richtung des Elektronenstrahls ist im stabilen Normalbetrieb der Röntgenröhre problemlos möglich. Im Normalbetrieb wird im wesentlichen die Röntgenspannung gemessen und in Abhängigkeit von dem gemessenen Wert unter Verwendung einer Kennlinie der Strom für die elektrischen Spulen eingestellt.The Deflection of the electron beam depends on the one hand on the strength of the magnetic fields. On the other hand, it becomes kinetic Energy of the electrons influenced by the x-ray voltage between the anode and the cathode of the X-ray tube. The magnetic fields to influence the electron beam by electrical Coils generated, their field strength dependent on from the x-ray voltage is varied. The correct control of the deflection coil current for Setting the direction of the electron beam is in stable normal operation the X-ray tube without any problems possible. In normal operation, the X-ray voltage is essentially measured and dependent on from the measured value using a characteristic curve of the current for the electric coils set.

Probleme mit der Einstellung der Richtung des Elektronenstrahls ergeben sich jedoch bei unvorhersehbaren Schwankungen der Röntgenspannung oder beim schnellen Ansteigen oder Abfallen der Röntgenspannung z.B. bei Überschlägen zwischen Kathode und Anode oder beim Starten oder Abschalten der Röntgenröhre. In solchen Situationen kann es dazu kommen, dass der Strom der Strom für die elektrischen Spulen nicht ausreichend schnell geändert werden kann, oder dass die Messung der Röntgenspannung nicht ausreichend schnell ist, um in der Ablenkung des Elektronenstrahls die Veränderungen der Röntgenspannung zu kompensieren. Dies kann dazu führen, dass der Elektronenstrahl nicht an der gewünschten Stelle auf die Anode auftrifft, sondern eine unvorhersehbare Richtung einnimmt, die auch zum Beschuss der Außenhaut der Röntgenröhre oder des Strahlenaustrittsfenster führen kann.issues with the adjustment of the direction of the electron beam result however in the event of unpredictable fluctuations in the x-ray voltage or in the case of rapid changes X-ray voltage rise or fall e.g. in the event of rollovers between the cathode and anode or when starting or turning off the x-ray tube. In Such situations can result in the current being the current for the electrical coils cannot be changed quickly enough, or that the measurement of the x-ray voltage is not fast enough to deflect the electron beam the changes in X voltage to compensate. This can lead to the electron beam not at the desired one Spot hitting the anode, but an unpredictable direction which also serves to fire the outer skin of the x-ray tube or of the radiation exit window can.

Während ein Elektronenbeschuss der verhältnismäßig stabilen Außenhaut der Röntgenröhre im allgemeinen ohne weiteres tolerierbar ist, kann der Beschuss insbesondere des Strahlenaustrittsfensters zu Beschädigungen führen.During a Electron bombardment of the relatively stable shell the x-ray tube in general is easily tolerated, the shelling in particular the Radiation exit window can cause damage.

Um dieses Problem zu verringern, ist es unter anderem bekannt, die Störfestigkeit der Steuerung des Ablenkspulenstroms zur Einstellung der Richtung des Elektronenstrahls zu erhöhen. Außerdem können spezielle Programme zur Regelung des Ablenkspulenstroms beim Starten und Abschalten der Röntgenröhre vorgesehen sein. Durch diese Maßnahmen wird jedoch lediglich eine Verringerung der Gefährdung des Strahlenaustrittsfensters erreicht, das Problem jedoch nicht an sich gelöst.Around To reduce this problem, it is known, among others, that immunity the control of the deflection coil current to adjust the direction to increase the electron beam. Moreover can special programs for regulating the deflection coil current when starting and switching off the X-ray tube provided his. Through these measures however, only a reduction in the risk of the radiation exit window achieved, but the problem is not solved per se.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Röntgenröhre mit einer Kathode und einem Strahlenaustrittsfenster anzugeben, bei der ein wirksamer Schutz gegen Beschädigung des Strahlenaustrittsfensters durch Elektronenbeschuss von der Kathode gegeben ist.The The object of the invention is an x-ray tube with a cathode and a radiation exit window specify where effective protection against damage to the Radiation exit window due to electron bombardment from the cathode given is.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs.The Invention solves this object by a device with the features of the independent claim.

Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, eine Röntgenröhre mit einer Kathode und einem Strahlenaustrittsfenster anzugeben, bei der eine Blende zum Schutz des Strahlenaustrittsfensters vorgesehen ist, die einen Elektronenstrahl, der von der Kathode der Röntgenröhre zum Strahlenaustrittsfenster laufen würde, blockiert. Dadurch wird verhindert, dass das Strahlenaustrittsfenster durch Elektronen beschossen und beschädigt werden kann. Gleichzeitig ist die Blende als mechanisches Teil einfach zu realisieren, ohne dass z.B. eine zusätzliche Steuerelektronik vorgesehen werden müsste. Darüber hinaus gewährleistet die Blende einen Schutz, der auch bei plötzlich oder nur kurzfristig auftretenden Störungen uneingeschränkt wirksam ist.A basic idea of the invention is to provide an X-ray tube with a cathode and a radiation exit window, in which an aperture is provided to protect the radiation exit window, which blocks an electron beam that would run from the cathode of the X-ray tube to the radiation exit window. This prevents the radiation exit window from being bombarded and damaged by electrons. At the same time, the cover is easy to implement as a mechanical part without, for example, additional control electronics having to be provided. In addition, the bezel ensures protection, which is fully effective even in the event of sudden or short-term faults.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Blende so beschaffen, dass sie Elektronen absorbieren kann. Die Absorption von Elektronen stellt eine einfache Möglichkeit dar, deren Weg zum Strahlenaustrittsfenster zu blockie ren. Es genügt dazu, die Blende aus einem zur Absorption geeigneten Material von ausreichender Materialstärke zu fertigen.In An advantageous embodiment of the invention is the aperture procure that it can absorb electrons. The absorption of electrons is a simple way to find their way to Block the radiation exit window. It is enough to remove the cover from one to produce material of sufficient material thickness suitable for absorption.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Blende eine ausreichend große Wärmekapazität auf, um zumindest für eine gewisse zeitliche Dauer Elektronen absorbieren zu können, ohne durch die dadurch verursachte thermische Belastung Schaden zu nehmen. Die Wärmekapazität ist dabei in Abstimmung auf die restliche Röntgenröhre und deren Strahlleistung so bemessen, dass ein Elektronenbeschuss für eine Zeitdauer tolerierbar ist, die der maximalen Zeitdauer von typischerweise auftretenden Fehlern bei der Steuerung des Ablenkstroms für die Einstellung der Richtung des Elektronenstrahls, z.B. infolge schneller Spannungseinbrüche, entspricht.In a further advantageous embodiment of the invention, the A sufficiently large aperture Heat capacity to at least for to be able to absorb electrons for a certain period of time without to be damaged by the thermal load caused thereby. The heat capacity is there in coordination with the rest of the X-ray tube and its beam power dimensioned so that electron bombardment is tolerable for a period of time is that of the maximum duration of typically occurring Deflection current control failed to adjust direction of the electron beam, e.g. due to rapid voltage drops.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Blende elektrisch so beschaltet, dass Elektronen von ihr abfließen können. Dazu weist sie eine elektrisch leitfähige Verbindung zu einer Erdung oder einem geeigneten festen Potenzial auf. Durch das feste Bezugspotenzial wird verhindert, dass die Blende sich elektrisch auflädt und ein elektrisches Feld erzeugt, dass zu einer ungewollten Ablenkung des Elektronenstrahls führt.In Another advantageous embodiment of the invention is The aperture is electrically connected so that electrons can flow away from it. To do so they are an electrically conductive Connection to a ground or a suitable fixed potential. The fixed reference potential prevents the aperture charges itself electrically and an electric field that creates an unwanted distraction of the electron beam.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Blende eine ausreichend große Wärmeleitfähigkeit auf, um zumindest während einer Zeitspanne, die ein ungewollter Elektronenbeschuss der Blende, z.B. in Folge einer fehlerhaften Steuerung des Ablenkstroms, typischerweise andauert, Elektronen absorbieren zu können. Die gute Wärmeleitfähigkeit ermöglicht den Abtransport der Wärme, die bei der Absorption der Elektronen durch deren kinetische Energie erzeugt wird. Der Abtransport der Wärme ist zum einen erforderlich, um eine punktuelle übergroße Erhitzung der Blende zu verhindern, zum anderen kann die Wärme nach ihrer Verteilung über eine größere Fläche besser abgestrahlt werden und darüber hinaus an angrenzende Bauteile abgegeben werden, z.B. an die Umhüllung der Röntgenröhre.In a further advantageous embodiment of the invention, the A sufficiently large aperture thermal conductivity on to at least during a period of time that an unwanted electron bombardment of the aperture, e.g. due to incorrect control of the deflection current, typically continues to be able to absorb electrons. The good thermal conductivity allows the removal of heat, the absorption of electrons by their kinetic energy is produced. The removal of the heat is necessary on the one hand a selective over-heating to prevent the aperture, on the other hand, the heat after its distribution over a larger area better be emitted and above delivered to adjacent components, e.g. to the wrapping of the X-ray tube.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.Further advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren erläutert. Es zeigen:following are embodiments of Invention explained with reference to figures. Show it:

1 Röntgenröhre mit massiver Blende, die eine große Wärmekapazität aufweist, 1 X-ray tube with a solid diaphragm, which has a large heat capacity,

2 Röntgenröhre mit filigraner Blende, die ein geringes Gewicht aufweist. 2 X-ray tube with a filigree diaphragm that is light in weight.

In 1 ist eine Röntgenröhre 1 mit einer Blende 13 gemäß der Erfindung dargestellt. Die Röntgenröhre 1 weist eine Kathode 3 auf, von der Elektronen durch Anlegen einer Röntgenspannung zur Anode 5 hin beschleunigt werden. Im allgemeinen wird die Elektronen-Emissivität der Kathode 3 thermisch angeregt. Die emittierten Elektronen werden außerdem im Bereich der Kathode vor-fokussiert und bilden einen Elektronenstrahl 9, der auf dem Weg zur Anode durch Ablenkspulen 7 in eine vorbestimmte Richtung abgelenkt werden kann. Außerdem können die Ablenkspulen 7 einer weiteren Fokussierung des Elektronenstrahls 9 dienen.In 1 is an x-ray tube 1 with an aperture 13 shown according to the invention. The X-ray tube 1 has a cathode 3 on, from the electrons by applying an x-ray voltage to the anode 5 be accelerated. Generally the electron emissivity of the cathode 3 thermally excited. The emitted electrons are also pre-focused in the area of the cathode and form an electron beam 9 who is on the way to the anode through deflection coils 7 can be deflected in a predetermined direction. In addition, the deflection coils 7 a further focusing of the electron beam 9 serve.

Die Richtung des Elektronenstrahls 9 muss für den Betrieb der Röntgenröhre 1 so eingestellt sein, dass er die Anode in ihrem abgewinkelten Randbereich trifft. Die Größe des Brennflecks, die der Elektronenstrahl 9 auf der Anode bildet, entscheidet über den Umfang des erzeugten Röntgenstrahls, da Röntgenstrahlung überall dort erzeugt wird, wo Elektronen auf die Anode 5 auftreffen und dadurch abgebremst werden, also im gesamten Brennfleck.The direction of the electron beam 9 needs for the operation of the x-ray tube 1 be set so that it hits the anode in its angled edge area. The size of the focal spot that the electron beam 9 on the anode determines the size of the x-ray beam generated, since x-ray radiation is generated wherever electrons hit the anode 5 hit and thereby slowed down, i.e. in the entire focal spot.

Die Röntgenröhre 1 ist so aufgebaut, dass bei jeder Röntgenspannung und bei korrekter Einstellung des Ablenkspulenstroms in den Ablenkspulen 7 ein Röntgenstrahl erzeugt wird, der durch das Strahlenaustrittsfenster 11 hindurch tritt. Das Strahlenaustrittsfenster 11 ist gegenüber der restlichen Umhüllung der Röntgenröhre 1 so verändert, dass die Röntgenstrahlung weitgehend wechselwirkungsfrei, d.h. ungedämpft, hindurchtreten kann. Zu diesem Zweck weist das Strahlenaustrittsfenster eine geringere Materialstärke und keinerlei Schutzbeschichtungen auf, was es zwar für die Röntgenstrahlung durchlässiger, jedoch auch empfindlicher für thermische Belastungen macht. Daher ist z.B. eine thermische Belastung des Strahlenaustrittsfensters durch ungewollten Beschuss mit den von der Kathode kommenden Elektronen zu vermeiden.The X-ray tube 1 is constructed in such a way that with every X-ray voltage and with correct setting of the deflection coil current in the deflection coils 7 an x-ray beam is generated through the radiation exit window 11 steps through. The radiation exit window 11 is compared to the rest of the envelope of the X-ray tube 1 modified in such a way that the X-rays can pass through largely without interaction, ie undamped. For this purpose, the radiation exit window has a lower material thickness and no protective coatings whatsoever, which makes it more permeable to the X-ray radiation, but also more sensitive to thermal loads. Therefore, for example, thermal stress on the radiation exit window due to unwanted bombardment with the electrons coming from the cathode must be avoided.

Während der Ablenkspulenstrom zur Ablenkung des Elektronenstrahls 9 im normalen, stabilen Betriebszustand der Röntgenröhre 1 problemlos korrekt eingestellt werden kann, unterliegt die Steuerung bei unvorhergesehenen Störungen oder Betriebszuständen der Röntgeneinrichtung Schwierigkeiten. Zur Steuerung des Ablenkspulenstroms wird die an der Röntgenröhre 1 angelegte Röntgenspannung gemessen und der in Abhängigkeit von Röntgenspannung erforderliche Strom der Ablenkspulen 7 mittels einer Kennlinie ermittelt. Zeitkonstanten bei der Messung der Röntgenspannung und der Änderung des Ablenkspulenstroms, z.B. aufgrund der Induktivitäten der Ablenksspule, bewirken, dass der Elektronenstrahl 9 insbesondere bei schnellen und plötzlichen Änderungen der Röntgenspannung nicht ausreichend schnell nachgeführt werden kann.During the deflection coil current to deflect the electron beam 9 in the normal, stable operating state of the X-ray tube 1 can be set correctly without any problems, the controller is subject to difficulties in the event of unforeseen malfunctions or operating states of the x-ray device. To control the deflection coil current is that on the X-ray tube 1 applied X-ray voltage measured and the current of the deflection coils required as a function of X-ray voltage 7 determined by means of a characteristic curve. Time constants in the measurement of the X-ray voltage and the change in the deflection coil current, for example due to the inductances of the deflection coil, cause the electron beam 9 especially with rapid and sudden changes in the x-ray voltage cannot be tracked sufficiently quickly.

Derartige schnelle Änderungen können z.B. bei Überschlägen innerhalb der Röntgenröhre 1 auftreten, bei denen schlagartig ein Kurzschluss zwischen Kathode 3 und Anode 5 entsteht. Weitere Ursachen können Schwankungen der Spannungsversorgung des Röntgenspannungsgenerators sein, außerdem treten unkompensierbar schnelle Änderungen der Röntgenspannung beim Einschalten und Abschalten des Betriebs der Röntgenröhre 1 auf.Such rapid changes can occur, for example, in the case of rollovers within the X-ray tube 1 occur, in which a short circuit between the cathode 3 and anode 5 arises. Other causes can be fluctuations in the voltage supply to the X-ray voltage generator, and there are also uncompensable rapid changes in the X-ray voltage when the X-ray tube is switched on and off 1 on.

Neben zeitlichen Verzögerungen bei der Nachführung des Elektronenstrahls 9 besteht eine weitere, nicht auszuschließende Ursache für Fehler darin, dass Fehleinstellungen der Brennfleckposition aufgrund von menschlichem Versagen vorgenommen werden.In addition to time delays in the tracking of the electron beam 9 Another cause of errors, which cannot be ruled out, is that incorrect adjustments of the focal spot position are made due to human error.

Um eine Beschädigung des Strahlenaustrittsfensters 11 durch einen fehlerhaft abgelenkten Elektronenstrahl 9 wirksam auszuschließen, ist gemäß der Erfindung eine Blende 13 zum Schutz des Strahlenaustrittsfensters 11 vorgesehen, die verhindert, dass Elektronen von der Kathode 3 zum Strahlenaustrittsfenster 11 gelangen können. Die Blende 13 ist so angeordnet, dass jeder Elektronenstrahl 9 auf dem Weg zum Strahlenaustrittsfenster 11 blockiert wird, dass Strahlenaustrittsfenster 11 liegt insofern im Schatten der Blende 13. Die blockierende Wirkung durch die Blende 13 wird in einfacher Weise dadurch erreicht, dass die Blende 13 den Elektronen sozusagen im Weg steht und diese absorbiert.To damage the radiation exit window 11 due to an incorrectly deflected electron beam 9 to exclude effectively, is an aperture according to the invention 13 to protect the radiation exit window 11 provided that prevents electrons from the cathode 3 to the radiation exit window 11 can reach. The aperture 13 is arranged so that each electron beam 9 on the way to the radiation exit window 11 that radiation exit window is blocked 11 is therefore in the shadow of the bezel 13 , The blocking effect through the cover 13 is achieved in a simple manner by the aperture 13 gets in the way of the electrons and absorbs them.

Die absorbierende Wirkung der Blende 13 kann im Prinzip durch Verwendung eines beliebigen Blendenmaterials erzielt werden, soweit der Materialquerschnitt stark genug gewählt wird, um für Elektronen, die auf Röntgenspannung beschleunigt wurden, nicht durchlässig zu sein. Es ist jedoch von großem Vorteil, wenn das Material elektrisch leitfähig ist, sodass eine Aufladung der Blende 13 durch Elektronenbeschuss vermieden wird. Ansonsten besteht die Gefahr, dass durch eine Aufladung der Blende 13 elektrische Felder unvorhersehbarer Stärke erzeugt werden, die zu einer nicht kontrollierbaren Ablenkung des Elektronenstrahls 9 führen würden. Idealerweise verfügt die Blende 13 über eine elektrisch leitfähige Verbindung zu einem festen Bezugspotenzial oder zur Erdung der Röntgenröhre 1. Die Verbindung kann beispielsweise über den Kontakt zur Außenhaut der Röhre 1 gegeben sein.The absorbent effect of the panel 13 can in principle be achieved by using any aperture material, as long as the material cross section is chosen strong enough not to be permeable to electrons that have been accelerated to X-ray voltage. However, it is of great advantage if the material is electrically conductive, so that the aperture is charged 13 is avoided by electron bombardment. Otherwise there is a risk of charging the bezel 13 electric fields of unpredictable strength are generated, leading to an uncontrollable deflection of the electron beam 9 would lead. Ideally, the bezel 13 via an electrically conductive connection to a fixed reference potential or to the grounding of the X-ray tube 1 , The connection can be made, for example, via the contact with the outer skin of the tube 1 be given.

Als vorteilhaftes Material zur Herstellung der Blende 13 kann Wolfram oder Edelstahl verwendet werden. Die Blende 13 kann als eigenes Bauteil von einigen Millimetern Materialstärke hergestellt und in die Außenhaut der Röntgenröhre 1, typischerweise ein Glaskörper, eingepasst werden. Dort kann sie verlötet oder verschweißt werden oder durch ihre Form fixiert sein.As an advantageous material for the manufacture of the panel 13 can be used tungsten or stainless steel. The aperture 13 can be manufactured as a separate component with a material thickness of a few millimeters and into the outer skin of the X-ray tube 1 , typically a vitreous body. There it can be soldered or welded or fixed by its shape.

Ebenso wie die Anode 5 erwärmt sich die Blende 13 bei Absorption von Elektronen aufgrund von deren kinetischer Energie. Daher ist die Blende 13 so ausgestaltet, dass sie einen ausreichend hohen Schmelzpunkt und eine ausreichende Wärmekapazität aufweist, um zumindest eine begrenzte Anzahl von Elektronen absorbieren zu können, ohne thermisch Schaden zu nehmen. Der Schmelzpunkt sollte dabei mindestens dem von Edelstahl entsprechend, also bei mindestens 1400 °C liegen. Wie groß die Wärmekapazität zu bemessen ist, hängt von den Zeitkonstanten beim Betrieb der Röntgenröhre 1 ab, z.B. von der Drehzahl der Röhre 1, von deren Umfang und damit der Bewegungsgeschwindigkeit der Blende 13, und von der Stahlleistung. Bei Auftreten von Spannungszusammenbrüchen in der Röhre 1 ist die typischer Weise auftretende Fehlerdauer so gering, dass die thermische Stabilität der Blende 13 von untergeordneter Bedeutung.Just like the anode 5 the aperture heats up 13 when electrons are absorbed due to their kinetic energy. Hence the aperture 13 designed in such a way that it has a sufficiently high melting point and a sufficient heat capacity in order to be able to absorb at least a limited number of electrons without being thermally damaged. The melting point should be at least equivalent to that of stainless steel, i.e. at least 1400 ° C. The size of the heat capacity depends on the time constants when operating the X-ray tube 1 from, for example, the speed of the tube 1 , of their scope and thus the speed of movement of the aperture 13 , and steel performance. When there are voltage breakdowns in the tube 1 the typical error duration that occurs is so short that the thermal stability of the aperture 13 of minor importance.

Als Zeitkonstante ist z.B. die Zeit zugrunde zu legen, für die der Elektronenstrahl 9 beim Einschalten oder Abschalten der Röntgenröhre 1 auf die Blende 13 anstelle der Anode 5 auftrifft. Weiter maßgebliche Zeitkonstanten werden z.B. die Reaktionszeit der Steuerung des Röntgenspannungsgenerators auf Zusammenbrüche der Röntgenspannung infolge von Überschlägen innerhalb der Röntgenröhre 1. Die Wärmekapazität der Blende 13 muss zumindest so bemessen sein, dass diese einen Elektronenbeschuss für die maximale Zeitdauer des Auftretens typischer Fehler thermisch unbeschadet übersteht. Selbstverständlich wird bei der Bemessung eine ausreichende Fehlermarge vorgesehen werden.The time constant, for example, is the time for which the electron beam 9 when switching the X-ray tube on or off 1 on the bezel 13 instead of the anode 5 incident. Other important time constants are, for example, the reaction time of the control of the X-ray voltage generator to breakdowns of the X-ray voltage due to flashovers within the X-ray tube 1 , The thermal capacity of the aperture 13 must at least be dimensioned in such a way that it can withstand an electron bombardment for the maximum duration of the occurrence of typical faults without damage. A sufficient margin of error will, of course, be provided for in the design.

In 2 ist die gleiche Röntgenröhre 1 wie in der vorhergehenden 1 unter Verwendung der gleichen Bezugszeichen dargestellt. Sie weist ebenfalls gemäß der Erfindung eine Blende 13 zum Schutz des Strahlenaustrittsfensters 11 auf, die jedoch anders gestaltet ist. Die Blende 13 ist von möglichst geringer Materialstärke, um eine geringe Masse zu erzielen und das Gewicht der gesamten Röntgenröhre 1 niedrig zu halten.In 2 is the same x-ray tube 1 as in the previous one 1 shown using the same reference numerals. It also has an aperture according to the invention 13 to protect the radiation exit window 11 but which is designed differently. The aperture 13 is of the lowest possible material thickness in order to achieve a low mass and the weight of the entire X-ray tube 1 to keep low.

Das niedrige Gewicht der Röntgenröhre 1 ist vor allem dann von Interesse, wenn die Röntgenröhre 1 in einer Röntgeneinrichtung nicht statisch angeordnet sein soll, sondern beweglich. Dies gilt z.B. bei der Verwendung als Drehkolbenröhre, bei der die Röntgenröhre 1 um ihre eigene Längsachse rotiert, um eine schnelle Beschleunigung der Röhre 1 auf Betriebsdrehzahl zu ermöglichen, oder z.B. in CT-Geräten, in denen die Röntgenröhre 1 in einer sogenannten Gantry eingebaut ist, die um das zu untersuchende Objekt oder den zu untersuchenden Patienten herumrotiert.The low weight of the x-ray tube 1 is of particular interest if the x-ray tube 1 not statically indicated in an x-ray device should be organized, but flexible. This applies, for example, when used as a rotary piston tube, in which the X-ray tube 1 rotates about its own longitudinal axis in order to accelerate the tube quickly 1 to enable operating speed, or for example in CT devices in which the X-ray tube 1 is installed in a so-called gantry which rotates around the object to be examined or the patient to be examined.

Um punktuelle thermische Belastungen der Anode 5 zu vermeiden, ist es bekannt, den Brennfleck des Elektronenstrahls 9 nicht statisch auf der Anode 5 ruhen zu lassen, sondern über deren Oberfläche hinwegstreichen zu lassen. Zu diesem Zweck können entweder Drehanoden eingesetzt werden, die innerhalb der Röntgenröhre um die eigene Längsachse rotieren, wobei hierfür eine aufwendige Rotationsmechanik vorzusehen ist. Zum anderen kann dies durch Verwendung einer Drehkolbenröhre erreicht werden, bei der Elektronenstrahl 9 durch geeignete Ablenkfelder der Ablenkspulen 7 in einer ortsfesten Orientierung auf dem Anodenteller gehalten wird. Die räumliche Geometrie von Elektronenstrahl 9 und erzeugtem Röntgenstrahl bleibt dadurch erhalten, während die Anode 5 sozusagen unter dem Brennfleck des Elektronenstrahls vorbei bewegt wird.For selective thermal loads on the anode 5 To avoid it is known to be the focal spot of the electron beam 9 not static on the anode 5 to let it rest, but to let it slide across its surface. For this purpose, either rotating anodes can be used, which rotate about their own longitudinal axis within the X-ray tube, with a complex rotation mechanism being provided for this purpose. On the other hand, this can be achieved by using a rotary lobe where the electron beam 9 through suitable deflection fields of the deflection coils 7 is held in a fixed orientation on the anode plate. The spatial geometry of the electron beam 9 and generated x-ray beam is retained while the anode 5 is moved under the focal spot of the electron beam, so to speak.

Gegenüber der Verwendung einer Drehanode ergibt sich der Vorteil, dass der Aufwand einer Rotationsmechanik innerhalb der evakuierten Röntgenröhre 1 vermieden wird. Es ergibt sich jedoch der Nachteil, dass der Elektronenstrahl 9 eine stabile Ablenkung durch die Ablenkspulen 7 erfahren muss, und dass die Ablenkung besonders anfällig für die obengenannten Fehler ist.Compared to the use of a rotating anode, there is the advantage that the expenditure of a rotating mechanism within the evacuated X-ray tube 1 is avoided. However, there is the disadvantage that the electron beam 9 stable deflection by the deflection coils 7 experience and that the distraction is particularly susceptible to the above errors.

Nicht kompensierbare Fehler bei der Ablenkung des Elektronenstrahls 9 aufgrund von unvorhersehbaren, schnellen Schwankungen der Röntgenspannung können daher gerade bei Drehkolbenröhren zum ungewollten Beschuss des Strahlenaustrittsfensters 11 durch Elektronen führen. Daher ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Blende 13 insbesondere für Drehkolbenröhren von Vorteil.Non-compensable errors in the deflection of the electron beam 9 Due to unpredictable, rapid fluctuations in the x-ray voltage, unwanted bombardment of the radiation exit window can therefore occur, particularly in rotary lobe tubes 11 lead through electrons. Therefore, the use of the aperture according to the invention 13 particularly advantageous for rotary lobe tubes.

Wird die Blende 13, wie in 2 dargestellt, zur Gewichtseinsparung besonders filigran gestaltet, ergibt sich eine entsprechend geringe Wärmekapazität. Um punktuelle thermische Beschädigungen zu vermeiden, wird daher ein Material gewählt, dass eine ausreichende thermische Stabilität und eine gute thermische Leitfähigkeit besitzt. Insbesondere muss das Material einen hohen Schmelzpunkt aufweisen. Durch die gute Wärmeleitfähigkeit wird punktuell erzeugte Wärme in der Blende 13 verteilt und kann außerdem an angrenzende Bauteile, z.B. die Außenhaut der Röntgenröhre 1, abgegeben werden. Sobald die Wärme über eine größere Fläche verteilt ist, kann sie zudem besser abgestrahlt werden.Will the aperture 13 , as in 2 shown, designed to be particularly filigree to save weight, there is a correspondingly low heat capacity. In order to avoid selective thermal damage, a material is chosen that has sufficient thermal stability and good thermal conductivity. In particular, the material must have a high melting point. Due to the good thermal conductivity, heat generated at certain points in the panel 13 distributed and can also to adjacent components, such as the outer skin of the X-ray tube 1 , are given. As soon as the heat is distributed over a larger area, it can be better radiated.

Wärmeleitfähigkeit und thermische Stabilität der Blende 13 sind wie oben beschrieben so zu bemessen, dass ein ungewollter Elektronenbeschuss für die maximale Dauer des Auftretens typischer Fehler bei der Steuerung des Ablenkspulenstroms ohne wesentliche Beschädigung verkraftet wird. Das Ausmaß eventueller thermischer Beschädigungen sollte so unwesentlich sein, dass die erwartete Lebensdauer der Blende 13 die Lebensdauer der Röntgenröhre 1 nicht unterschreitet.Thermal conductivity and thermal stability of the panel 13 are dimensioned as described above so that an unwanted electron bombardment can withstand the maximum duration of the occurrence of typical errors in the control of the deflection coil current without significant damage. The extent of any thermal damage should be so insignificant that the expected life of the panel 13 the life of the x-ray tube 1 not less.

Claims

X-ray tube ( 1 ) with a cathode ( 3 ) and with a radiation exit window ( 11 ), characterized in that an aperture ( 13 ) to protect the radiation exit window ( 11 ) before electron bombardment from the cathode ( 3 ) is provided in the X-ray tube ( 1 ) is arranged that one of the cathode ( 3 ) in the direction of the radiation exit window ( 11 ) electron beam running through it can be blocked.

X-ray tube ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the aperture ( 13 ) Electrons are absorbable.

X-ray tube ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the diaphragm ( 13 ) has a sufficiently large heat capacity to at least during a period for which electron bombardment of the diaphragm ( 13 ) typically occurs, being able to absorb electrons essentially without thermal damage.

X-ray tube ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the diaphragm ( 13 ) has a sufficiently high thermal conductivity to at least during a period for which electron bombardment of the diaphragm ( 13 ) typically occurs, being able to absorb electrons essentially without thermal damage.

X-ray tube ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that it consists of a material with a melting point of at least 1400 ° C.

X-ray tube ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the diaphragm ( 13 ) is so electrically connected that electrons can flow away from it.