Bauteile einer Röntgenröhre
Die Röntgenröhre im medizinischen Einsatzbereich - Ein Vortrag von Dr. Heinrich Behner Siemens AG (Teil 3)
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C. Bauteile einer Röntgenröhre
Die Technologie der Strahlerzeugung wird trotz aller Neuerungen und ingenieurwissenschaftlichen Verbesserungen in den letzten 100 Jahren durch eine Tatsache dominiert: Die wesentlichen Bauteile sind – wenn auch in unterschiedlicher Ausführung und Performance – bei allen Röntgenröhren, aller Hersteller und aller Gerätetypen, sei es Durchleuchtung, Computertomographie oder technische Anwendung, immer die Gleichen:
Kathode, Anode und vakuumdichter Röhrenkolben mit Isolationsstrecke.
Dies liegt vor allem im physikalischen Prinzip der Röntgenstrahlerzeugung begründet: ...
Elektronen werden auf eine Geschwindigkeit von über 50% der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt (z.B. durch ein elektrisches Feld) und durch den Aufprall auf ein festes Medium (z.B. Metalle hoher Ordnungszahl) abgebremst.
Die Bewegungsenergie wird dabei zu 99% in Wärme umgewandelt und zu 1% in nutzbare Röntgenstrahlung (Bremsstrahlung).
Realisierungsdetails der o.g. Hauptkomponenten sind im Folgenden erläutert:
Da die eingebrachte Energie während einer Aufnahme nicht vollständig ins Kühlmedium abgestrahlt (abgeleitet) werden kann, ist üblicherweise eine Zwischenspeicherung erforderlich – dies geschieht durch einen angelöteten Graphitring. Das Prinzip der Drehkolbenröhre beinhaltet allerdings eine direkte Anodenkühlung, ein Graphit-Wärmespeicher ist hier nicht mehr nötig.
3. Vakuumhülle
Die Vakuumhülle dient zwei Hauptzwecken: Konservierung des Vakuums und Isolation der Bauteile.
Da eine Glühwendel an Atmosphäre nicht betreibbar ist (vgl. Glühlampe) und Elektronen in Luft nur eine geringe Reichweite (< 1mm) haben, ist zum Betrieb der Röntgenröhre ein Hochvakuum notwendig.
Die Beschleunigung der Elektronen wird durch Hochspannung zwischen 30 kV und 150 kV erreicht; die Isolation gegenüber der Umgebung der in der Vakuumhülle befestigten Bauteile Kathode und Anode wird dabei durch Glas oder Keramik realisiert.
Die Metallhülle besteht dabei üblicherweise aus hochreinen Edelstählen, Kupfer oder Legierungen; die Innenseite ist geschwärzt oder aufgeraut um die Abstrahlung der Wärmeenergie auch durch die geschlossene Metallhülle zu ermöglichen.
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