X射线管及其运行方法技术

一种X射线管，该X射线管带有可旋转的真空壳体(2)，在该壳体中设置有设计用于发出电子射束的阴极(5)和与该阴极共同作用的阳极(4)；该X射线管还带有布置在壳体(2)外部、相互间隔的两个设计用于影响电子射束的四极磁体系统（8,9）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种X射线管，该X射线管带有可旋转的真空壳体，在该壳体中设置有设计用于发出电子射束的阴极和与该阴极共同作用的阳极，其中，为了影响电子射束，在壳体外部布置四极磁体系统。本专利技术还涉及一种用于运行这种X射线管的方法。
技术介绍
这种旋转灯管X射线管例如由DE19631899A1已知。在此，四极磁体系统的各个线圈元件布置在一个公共的支架上。由DE19810346C1公开了另一种带有四极磁体系统的X射线管。在这种情况下，除了四极磁体系统之外，设有在空间上连接在四极磁体系统后面的线圈，通过该线圈可以影响X射线管阳极上的焦斑。 通常在电子源，尤其在X射线管中出现电子的相互影响，这尤其在高发射电流时会导致对电子射束的辐射质量的显著损害并且可能由此也导致对产生的X射线的辐射质量的损害。例如在大于400mA的高管电流时，尤其在同时低于SOkV的较低管电压时可以观察至|J，X射线管中的电子射束的聚焦由于发出的电子之间的碰撞而被显著地干扰。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，尤其在辐射质量方面相对现有技术进一步扩展旋转灯管X射线辐射器。按照本专利技术，构造为旋转灯管X射线辐射器的X射线管具有可旋转的真空壳体，在该壳体中设置有设计用于发出电子射束的阴极和与该阴极共同作用的阳极。壳体的旋转轴与辐射方向一致，电子沿该辐射方向从阴极发出。为了影响电子射束，在阴极和阳极之间，优选在壳体外部，关于旋转轴在轴向前后依次布置两个四极磁体系统。通过双重的四极装置，即便在例如70kV的低电压和同时大于550mA的高管电流的情况下也能实现电子射束良好的聚焦。尤其在医疗技术上的X射线装置中，电子辐射的质量对成像的质量有重要影响。由于电子射束通过四极偶极子(亦即由两个相互间隔的同轴四极磁体系统构成的装置)聚焦，可以省略电子源上的栅极电压或者仅仅用于精细优化。由于完全或几乎缺少栅极电压，相比传统的X射线管具有更宽的电子射束，这导致电子较小的相互影响。因此，即便在高电子流时，亦即高管电流时，也仅出现小的空间电荷。电子在宽的射束中平行于壳体的旋转轴飞行并因此平行于四极磁体系统的磁轴线飞行，这是通过四极磁体系统有效聚焦的最佳前提。最后，电子因此击中到阳极上明确规定的焦斑上，这有助于在此产生的X辐射的高几何质量。两个四极磁体系统优选关于壳体的旋转轴线相互旋转错移地布置，亦即其线圈相互旋转错移地布置或者两个系统成相同旋转角布置的线圈的电极交错。由此，通过两个系统针对性地实现了对不同方向的电子射束的影响。在此，尤其设置错移90°的布置。通过关于壳体的旋转轴线相对彼此旋转90°的布置，两个前后依次串接的、相互间隔的四极磁体系统可针对性地影响电子射束的宽度和高度。与X射线管的空间布置无关，概念电子射束的“宽度”和“高度”涉及与壳体的旋转轴线以及相互之间正交的两条几何轴线。按照一种优选的实施形式，两个四极磁体系统具有相同的尺寸。然而，也可以实现这样的实施形式，其中四极磁体系统的尺寸不同，例如布置得离阳极更近的四极磁体系统比布置得离阴极更近的四极磁体系统更大。按照一种有利的扩展设计，至少一个四极磁体系统除了四个四极线圈之外还具有两个双极线圈。其中，具有额外的双极线圈的磁体系统可以是布置得离阳极较近的四极磁体系统或布置得离阴极较近的四极磁体系统。同样，两个磁体系统可以除了始终存在的四极线圈之外具有分别两个双极线圈。 各四极线圈优选分别布置在优选方形磁轭的一个角部中。额外的双极线圈必要时分别在两个四极线圈之间布置在磁轭相互对置的侧面上。有利地设置热发射器作为阴极的发射源。因此，通过用相应的加热电压加热阴极发射电子。在此，发出的电子流既与加热电压也与发射器的面积有关。通过布置两个四极磁体系统，以其聚焦的特性实现了特别的优点，即，相比发射器的传统布置，发射器面积可以选择得更大。发射器的圆形表面的半径优选大于或等于4_。通常的半径在3_，这在圆形的发射器中导致发射器表面增大几乎两倍。因此可以在运行中，在同样高的发射电流时施加较小的加热功率，因此可以明显延长发射器的寿命。反之，同时也可以在比常见情况类似或更小的加热温度下实现较高的发射电流。通过四极偶极子聚焦的另一特殊的优点是，通过该四极偶极子仅仅能够并优选进行电子射束的聚焦。因此，在阴极上不设置额外地聚焦电极，在该聚焦电极上必须施加所谓的栅极电压或门电压。在当今使用的X射线管中，视运行状态而定，这种栅极电压最高达1000V(相对阴极电势而言)。这意味着，必须设置相应复杂构造的控制电子部件。但是，在这种较高的栅极电压中，总是会出现伪影(Artefakte)或击穿,其最终对产生的X福射的质量并因此最终对医疗成像的质量有不利影响。因此，当前有利地省去这种聚焦电极。因此还实现了尽可能平行地进入四极偶极子中的电子射束的优点。通过高的平行度保证了非常有效的聚焦和通过四极系统的转向。电子可以从发射器的边缘区域发出，电子严重偏离否则会平行的辐射方向。因此，在相宜的设计方案中，为了精细优化而设置仅一个精聚焦装置。为此，在直接配属于发射器的所谓的聚焦头上施加相对阴极电势优选仅50V的低电压。电压可以用较简单的装置产生，使得控制电子部件总体上更简单地构造。本专利技术涉及一种用于上述X射线管的运行方法，其中，产生的电子射束借助于两个四极磁体系统聚焦。根据本专利技术的一种优选实施形式，通过聚焦电极省略电子射束在所述阴极上的预聚焦。根据本专利技术的一种优选实施形式，所述电子通过作为阴极的热发射器发出，该发射器具有大于或等于8_的直径并且在阴极和阳极之间的管电压为约70kV时，产生1500mA范围内的X射线管电流。总体上通过在此所述的结构，尤其是两个四极系统的组合与相比现有技术增大的热发射器一起在例如1500mA的高管电流的同时在例如约70kV的相对低的管电压下实现X射线管的运行。控制装置整体上恰当设计用于实施该方法。附图说明以下参照附图详细说明本专利技术的实施例。在附图中示出图I在示意的侧视图中示出了旋转灯管X射线辐射器；图2是图I所示的X射线辐射器的四极磁体系统的第一种变型，以及图3是图I所示的X射线辐射器的四极磁体系统的第二种变型。 具体实施例方式整体用附图标记I表示的旋转灯管X射线辐射器，简称为X射线管，具有真空的壳体2，该壳体也称为旋转灯管。关于X射线管I的原理功能参看开头引用的现有技术。在壳体2中，一方面布置有电子源3,另一方面布置有盘状阳极4。电子源3具有作为发射器的阴极5以及聚焦头6。从阴极5出发的电子射束的方向首先与壳体2的旋转轴线的位置相同。使壳体2旋转的驱动装置在图I中没有示出。在相比电子源3具有(关于壳体2的旋转轴线的)明显更大的径向延伸的阳极4，壳体2具有漏斗状的展宽部7。壳体2在电子源3和展宽部7之间的区域中由第一四极磁体系统8和第二四极磁体系统9包围。每个四极磁体系统8，9的对称轴与壳体2的旋转轴重合。与壳体2相反，四极磁体系统8，9不旋转。第一四极磁体系统9例如主要沿水平方向影响电子射束，而第二四极磁体系统9按照该实施例主要用于在垂直方向影响电子射束。从发射器5出发的、击中阳极4的电子射束在图I中通过箭头示出。两个四极磁体系统8，9相同地构造、尺寸相同并且同轴安装，然而相对彼此扭转90°。两个四极磁体系统8，9之间的间距本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种X射线管，该X射线管带有可旋转的真空壳体(2)，在该壳体中设置有设计用于发出电子射束的阴极(5)和与该阴极共同作用的阳极(4)；该该X射线管还带有布置在壳体(2)外部的、设计用于影响电子射束的第一四极磁体系统（8），其特征在于沿所述电子辐射的辐射方向与所述第一四极磁体系统（8）相互间隔的第二四极磁体系统（9）。

【技术特征摘要】
2011.05.06 DE 102011075453.91.一种X射线管，该X射线管带有可旋转的真空壳体(2)，在该壳体中设置有设计用于发出电子射束的阴极(5)和与该阴极共同作用的阳极(4);该该X射线管还带有布置在壳体(2)外部的、设计用于影响电子射束的第一四极磁体系统(8)，其特征在于沿所述电子辐射的辐射方向与所述第一四极磁体系统(8 )相互间隔的第二四极磁体系统(9 )。2.如权利要求I所述的X射线管，其特征在于，所述第二四极磁体系统(9)相对所述第一四极磁体系统(8)扭转。3.如权利要求2所述的X射线管，其特征在于，所述第二四极磁体系统(9)相对所述第一四极磁体系统(8)扭转90°。4.如权利要求3所述的X射线管，其特征在于，所述四极磁体系统(8，9)具有相同的尺寸。5.如权利要求I至4之一所述的X射线管，其特征在于，至少一个四极磁体系统(8，9)除了四个四极线圈(12，13)之外还具有两个双...

【专利技术属性】
技术研发人员：T弗格，S弗里茨勒，D马图索克，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：