DE10257207A1

DE10257207A1 - X-radiation source of the electron-cyclotron resonance type has a target whose position can be varied and with it the X-ray emission point

Info

Publication number: DE10257207A1
Application number: DE10257207A
Authority: DE
Inventors: Jörg Dr. Freudenberger; Peter Dr. Schardt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2002-12-06
Filing date: 2002-12-06
Publication date: 2004-07-08
Anticipated expiration: 2022-12-07
Also published as: DE10257207B4

Abstract

Device (1) for generating X-radiation (R) has microwave source (8), resonance chamber (2) with gas filled volume (7) and magnetic structure (5) that defines geometrical electron containing zone (6) in which electrons move at high speed. Target (10) is placed partially in electron-containing zone so that when electrons hit it, X-radiation is emitted. During use of device, target is successively worn down and measurement device is provided for determining its wear. Independent claims are also included for the following:- (a) an X-radiation generating device with an electron target whose position can be varied to vary the X-ray emission point; (b) a method for generating X-radiation and; (c) a method for generating a 3D image of an examination object.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Röntgenstrahlen mit einer Mikrowellenquelle, einer Resonanzkammer, welche ein Gasvolumen enthält und welche ein Röntgenstrahlungsaustrittsfenster aufweist, einer magnetischen Struktur, welche in der Resonanzkammer eine geometrische Elektroneneinschlusszone definiert, in der sich Elektronen mit einer hohen Geschwindigkeit bewegen, und einem zumindest zu einem Teil in der Elektroneneinschlusszone angeordneten Target, welches beim Auftreffen von Elektronen Röntgenstrahlung emittiert. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Röntgendiagnostikeinrichtung mit einer solchen Vorrichtung, entsprechende Verfahren zur Erzeugung von Röntgenstrahlen sowie ein Verfahren zur Erzeugung eines dreidimensionalen Bildes eines Untersuchungsobjekts unter Verwendung einer solchen Vorrichtung.The invention relates to a device for generating x-rays with a microwave source, a resonance chamber, which is a gas volume contains and which is an x-ray exit window has a magnetic structure, which in the resonance chamber defines a geometric electron confinement zone in which Move electrons at high speed, and at least one part of the target arranged in the electron confinement zone, which emits X-rays when it encounters electrons. Furthermore The invention relates to an X-ray diagnostic device with such a device, corresponding methods of production of x-rays and a method for generating a three-dimensional image of an examination subject using such a device.

Bislang werden in den meisten Röntgenuntersuchungsanlagen, sowohl im medizinischen und biologischen Bereich als auch im industriellen Bereich, beispielsweise in der Materialprüfung und dergleichen, konventionelle Röntgenröhren eingesetzt. Typische Beispiele solcher herkömmlichen Röntgenröhren sind Stehanoden- oder Drehanoden-Röntgenröhren. Hierbei handelt es sich um Hochvakuumröhren mit einem Druck in der Größenordnung von 10^–9 Torr, in denen zwischen einer Kathode und einer Anode eine Potentialdifferenz von ca. 50 bis 100 kV angelegt wird. Die Kathode wird in der Regel beheizt und emittiert daher Elektronen. Über die Hochspannung werden die Elektronen von der Kathode abgezogen und treffen an einem genau definierten Punkt auf die Anode. An diesem sogenannten Brennpunkt emittiert das Anodenmaterial aufgrund des Elektronenbeschusses die gewünschte Röntgenstrahlung. Von der gesamten Energie des Elektronenstrahls, der auf die Anode fällt, wird jedoch nur ca. 1 % in Röntgenstrahlung umgewandelt. 99 % der Energie muss dagegen in Form vom Wärme aus der Anode abgeführt werden. Daher müssen für die Anoden Materialien ausgewählt werden, welche einen relativ hohen Schmelzpunkt aufweisen, beispielsweise Wolfram, Molybdän oder Tantal. Darüber hinaus wird versucht, durch passende Wahl der Anodengeometrie und/oder durch spezielle Kühleinrichtungen eine möglichst große Wärmemenge von der Anode abzuführen und so die Standzeiten der Anode zu verlängern. Bei der sogenannten Drehanoden-Röntgenröhre wird hierzu die Anode permanent unter dem Brennfleck weggedreht, damit nicht ständig der gleiche Punkt der Anode belastet wird. Die für die Beschleunigung der Elektronen benötigte elektrische Hochspannung wird von einem Hochspannungsgenerator erzeugt. Dabei handelt es sich um ein im allgemeinen äußerst schweres, voluminöses und gefährliches Gerät. Aus diesem Grunde sind konventionelle Röntgeneinrichtungen in der Regel nicht transportabel, was den Gebrauch der Anlagen in Ambulanzen, entfernten Gebieten etc. sehr beschränkt. Darüber hinaus sind die konventionellen Röntgeneinrichtungen wegen des benötigten Hochspannungsgenerators außerordentlich teuer.Up to now, conventional X-ray tubes have been used in most X-ray examination systems, both in the medical and biological area and in the industrial area, for example in material testing and the like. Typical examples of such conventional x-ray tubes are standing anode or rotating anode x-ray tubes. These are high vacuum tubes with a pressure of the order of 10 ^-9 Torr, in which a potential difference of approx. 50 to 100 kV is applied between a cathode and an anode. The cathode is usually heated and therefore emits electrons. The electrons are withdrawn from the cathode via the high voltage and hit the anode at a precisely defined point. At this so-called focal point, the anode material emits the desired X-ray radiation due to the electron bombardment. However, only about 1% of the total energy of the electron beam that falls on the anode is converted into X-rays. In contrast, 99% of the energy must be dissipated from the anode in the form of heat. It is therefore necessary to select materials for the anodes that have a relatively high melting point, for example tungsten, molybdenum or tantalum. In addition, attempts are made to dissipate as large a quantity of heat as possible from the anode by suitable choice of the anode geometry and / or by means of special cooling devices and thus to extend the service life of the anode. In the so-called rotating anode X-ray tube, the anode is permanently rotated away from under the focal spot so that the same point on the anode is not constantly loaded. The electrical high voltage required to accelerate the electrons is generated by a high voltage generator. It is a generally extremely heavy, voluminous and dangerous device. For this reason, conventional X-ray equipment is generally not portable, which limits the use of the equipment in outpatient clinics, remote areas, etc. In addition, the conventional X-ray devices are extremely expensive because of the high voltage generator required.

Seit einigen Jahren gibt es bereits Vorschläge für die eingangs genannten alternativen Vorrichtungen zur Erzeugung von Röntgenstrahlen. Diese sogenannten „ECR-Röntgenquellen" („Elektron-Cyclotron-Resonanz-Röntgenquellen") werden beispielsweise in der US 5,355,399 oder der US 6,449,338 B1 beschrieben. Sie befinden sich jedoch im allgemeinen noch in der Erprobungsphase und werden noch nicht in kommerziell erhältlichen Anlagen verwendet. In einer ECR-Röntgenquelle werden Elektronen mittels einer Magnetfeldanordnung analog einer sogenannten „Magnetischen Flasche" in einer Elektroneneinschlusszone in einem Hohlraumresonator gebunden und beschleunigt. Hierzu wird mit Hilfe einer Mikrowellenquelle senkrecht zu den magnetischen Feldlinien der Magnetfeldanordnung ein oszillierendes elektrisches Feld eingestrahlt, so dass eine durch die Gleichung ω = eB/mc definierte Resonanzbedingung erfüllt ist. Dabei ist ω die Kreisfrequenz des oszillierenden Mikrowellenfelds, m und e sind die Masse und die Ladung eines Elektrons, c ist die Lichtgeschwindigkeit und B die magnetische Feldstärke (in CGS-Einheiten). Diese Resonanzbedingung ist genau innerhalb eines bestimmten geometrischen Bereichs des magnetischen Felds erfüllt, wodurch sich die geometrische Elektroneneinschlusszone bildet.For several years there have been proposals for the alternative devices for generating X-rays mentioned above. These so-called “ECR X-ray sources” (“electron cyclotron resonance X-ray sources”) are used, for example, in the US 5,355,399 or the US 6,449,338 B1 described. However, they are generally still in the testing phase and are not yet used in commercially available plants. In an ECR X-ray source, electrons are bound and accelerated by means of a magnetic field arrangement analogous to a so-called "magnetic bottle" in an electron confinement zone in a cavity resonator. For this purpose, an oscillating electric field is radiated in using a microwave source perpendicular to the magnetic field lines of the magnetic field arrangement, so that a the equation ω = eB / mc defined resonance condition is fulfilled, where ω is the angular frequency of the oscillating microwave field, m and e are the mass and charge of an electron, c is the speed of light and B is the magnetic field strength (in CGS units) The resonance condition is met precisely within a certain geometrical range of the magnetic field, whereby the geometrical electron confinement zone is formed.

Bei Verwendung einer zylindrischen Resonanzkammer, auf welcher jeweils stirnseitig eine zylindrische Magnetscheibe angeordnet ist, so dass die Magnetfeldlinien zwischen den beiden Magnetscheiben in der Resonanzkammer verlaufen, tritt diese ECR-Bedingung üblicherweise auf einer rotationssymmetrischen physikalischen Oberfläche in Form eines Hyperboloids auf, wobei die Rotationssymmetrieachse dieses Hyperboloids parallel zu den Magnetfeldlinien verläuft. Die schnellen Elektronen sammeln sich dann in der Nähe der senkrecht zur Rotationssymmetrieachse verlaufenden Mittelebene des Hyperboloids, wodurch sich eine ringförmig um die Rotationssymmetrieachse verlaufende Elektroneneinschlusszone ausbildet.When using a cylindrical Resonance chamber, on the front of which a cylindrical one Magnetic disc is arranged so that the magnetic field lines between the two magnetic disks run in the resonance chamber this ECR condition usually on a rotationally symmetrical physical surface in the form of a Hyperboloids, with the rotational symmetry axis of this hyperboloids runs parallel to the magnetic field lines. The fast electrons then gather nearby the central plane perpendicular to the axis of rotational symmetry of the hyperboloid, which creates a ring around the axis of rotational symmetry extending electron confinement zone.

Zur Beschleunigung der Elektronen braucht eine ECR-Röntgenquelle somit im Gegensatz zu den herkömmlichen Röntgenquellen keine Hochspannung, womit die damit verbundenen Nachteile vermieden werden. Die Röntgenstrahlung entsteht beim Auftreffen der beschleunigten Elektronen auf ein in den Aufenthaltsbereich der Elektronen, d. h. in die Elektroneneinschlusszone eingebrachtes Target. Unter „Target" ist hierbei jedes Bauteil bzw. jeder Festkörper zu verstehen, der bei Beschuss mit Elektronen Röntgenstrahlung aussendet. Da das Target im Gegensatz zu den herkömmlichen Röntgenröhren nicht auf positivem Potential liegt, werden die von diesem Target zurückgestreuten Elektronen nicht wieder eingefangen. Dadurch ist das Verhältnis von Röntgenstrahlungsproduktion und Wärmeeintrag bei einer ECR-Röntgenquelle prinzipiell günstiger als bei einer herkömmlichen Röntgenröhre. Vorzugsweise ist eine solche ECR-Röntgenquelle mit einem Gas gefüllt, wobei es sich prinzipiell um ein beliebiges Gas, besonders bevorzugt jedoch um ein schweres Edelgas wie Argon, Krypton oder Xenon handelt. Die Befüllung der ECR-Röntgenquelle mit Gas hat den Vorteil, dass auf eine Elektronenquelle verzichtet werden kann. Ein weiterer Vorteil einer solchen gasgefüllten ECR-Röntgenquelle besteht darin, dass diese nicht zur Erreichung eines Hochvakuum ausgelegt werden muss, sondern dass im Inneren nur ein Unterdruck zwischen 10^–6 und 10^–4 Torr benötigt wird, was einem einfachen Vorvakuum entspricht. Genauere Einzelheiten über einen möglichen Aufbau solcher ECR-Röntgenquellen können den genannten Schriften entnommen werden.In contrast to conventional X-ray sources, an ECR X-ray source therefore does not need high voltage to accelerate the electrons, which avoids the disadvantages associated with it. The X-ray radiation arises when the accelerated electrons strike a target introduced into the area where the electrons are located, ie into the electron confinement zone. “Target” is to be understood here to mean any component or solid that emits X-rays when bombarded with electrons. Since the target, unlike conventional X-ray tubes, is not at a positive potential, the latter are used Target backscattered electrons are not captured again. As a result, the ratio of x-ray radiation production and heat input with an ECR x-ray source is in principle more favorable than with a conventional x-ray tube. Such an ECR X-ray source is preferably filled with a gas, which is in principle any gas, but particularly preferably a heavy noble gas such as argon, krypton or xenon. Filling the ECR X-ray source with gas has the advantage that there is no need for an electron source. Another advantage of such a gas-filled ECR X-ray source is that it does not have to be designed to achieve a high vacuum, but that only an underpressure between 10 ⁻⁶ and 10 ⁻⁴ Torr is required inside, which corresponds to a simple pre-vacuum. More precise details about a possible structure of such ECR X-ray sources can be found in the documents mentioned.

Als Targets werden in den dort beschriebenen Vorrichtungen jeweils die klassischen Anodenmaterialien ausgewählt, welche eine hohe Atomzahl und einen hohen Schmelzpunkt aufweisen, beispielsweise Tantal oder Wolfram. Dadurch soll vermieden werden, dass die Targets verbraucht werden bzw. es sollen möglichst lange Standzeiten der Targets erreicht werden. Eine derartige Beschränkung auf bestimmte Targetmaterialien führt zu einer entsprechenden Beschränkung auf bestimmte Röntgenspektren. Zwar kann durch eine Änderung in der Geometrie der magnetischen Struktur sowie durch eine Variation der Position des Targets innerhalb der Röntgeneinschlusszone auch eine Veränderung der Energie der emittierten Röntgenstrahlen erreicht werden. Jedoch ist nur eine sehr begrenzte Anpassung des Röntgensprektrums an die jeweilige Anwendung, d. h. an den spezifischen Einsatz der Röntgenquelle möglich.As targets are described in those there Devices each selected the classic anode materials, which have a high atomic number and a high melting point, for example Tantalum or tungsten. This is to avoid targeting are to be used or the longest possible service life of the Targets can be achieved. Such a limitation to certain target materials leads to a corresponding restriction to certain X-ray spectra. Although through a change in the geometry of the magnetic structure as well as by a variation the position of the target within the X-ray confinement zone also one change the energy of the emitted x-rays can be achieved. However, there is only a very limited adjustment of the X-ray spectrum to the respective application, d. H. to the specific use of the X-ray source possible.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass bei den bisher beschriebenen ECR-Röntgenquellen – genau wie bei den herkömmlichen Röntgenquellen – der Ort der Röntgenstrahlenemission innerhalb der Röntgenquelle feststeht oder allenfalls in sehr geringen Grenzen verschoben werden kann. So ist in der US 5,355,399 das Target fest an einer bestimmten Stelle innerhalb der ringförmigen Elektroneneinschlusszone positioniert. In der US 6,449,338 B1 wird zwar vorgeschlagen, das Target an einer verstellbaren Trägereinrichtung zu befestigen, so dass die genaue Position des Targets senkrecht zur Elektroneneinschlusszone justiert werden kann. Außerdem ist hier bereits vorgesehen, an einem Targethalter mehrere Targets zu befestigen, welche gleichzeitig – zur Erzeugung einer stereographischen Aufnahme – oder wechselweise – zur Schonung der einzelnen Targets – in eine optimale Position gebracht werden können. Diese Verstelleinrichtung ist jedoch nur dafür ausgelegt, die Position des Targets innerhalb der geometrischen Elektroneneinschlusszone so einzustellen, dass das Target in einem optimalen Abstand zur Symmetrieebene der Elektroneneinschlusszone versetzt angeordnet ist. Die Position des Orts, an dem die Röntgenstrahlung innerhalb der Röntgenquelle emittiert wird, ist dabei nur in sehr geringen Grenzen variierbar. Sofern für bestimmte Einsätze Aufnahmen mit unterschiedlichen Quellorten erzeugt werden sollen, beispielsweise für die Erstellung von dreidimensionalen Bildern eines Untersuchungsobjekts im Rahmen einer Tomosynthese, müssen wie bei den herkömmlichen Röntgenquellen die ECR-Röntgenquelle und/ oder das Untersuchungsobjekt mechanisch zueinander bewegt werden.Another disadvantage is that in the case of the ECR x-ray sources described hitherto - just as in the case of conventional x-ray sources - the location of the x-ray emission within the x-ray source is fixed or can at best be shifted within very small limits. So is in the US 5,355,399 the target is firmly positioned at a specific location within the annular electron confinement zone. In the US 6,449,338 B1 it is proposed to attach the target to an adjustable carrier device so that the exact position of the target can be adjusted perpendicular to the electron confinement zone. In addition, there is already provision here for attaching a plurality of targets to a target holder, which can be brought into an optimal position at the same time - to generate a stereographic image - or alternately - to protect the individual targets. However, this adjustment device is only designed to set the position of the target within the geometric electron confinement zone in such a way that the target is offset at an optimal distance from the plane of symmetry of the electron confinement zone. The position of the location at which the x-ray radiation is emitted within the x-ray source can only be varied within very small limits. If recordings with different source locations are to be generated for certain uses, for example for the creation of three-dimensional images of an examination object as part of a tomosynthesis, the ECR X-ray source and / or the examination object must be moved mechanically to one another, as in the case of conventional X-ray sources.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine ECR-Röntgenquelle der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass der potentielle Einsatzbereich der Röntgenquelle erweitert wird.It is an object of the present invention ECR X-ray source of the type mentioned at the outset so that the potential area of application the x-ray source is expanded.

Diese Aufgabe wird zum einen durch eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 bzw. ein entsprechendes Verfahren gemäß Patentanspruch 16 sowie zum anderen durch eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 6 und durch ein entsprechendes Verfahren gemäß Patentanspruch 20 gelöst.This task is accomplished on the one hand a device according to claim 1 or a corresponding method according to claim 16 and another by a device according to claim 6 and by a corresponding method according to claim 20 solved.

Bei einer ersten erfindungsgemäßen Ausbildung ist die Vorrichtung derart ausgestaltet, dass das Target während des Betriebs der Vorrichtung bewusst sukzessive verbraucht wird. Dieser Verbrauch erfolgt beispielsweise durch Verdampfen, Schmelzen und/oder sogenanntes „Sputtering", bei dem durch den Elektronenbeschuss Teile vom Target abgetragen werden.In a first training according to the invention the device is designed such that the target during the Operation of the device is consciously consecutively consumed. This Consumption takes place, for example, by evaporation, melting and / or So called "sputtering", in which the Electron bombardment parts are removed from the target.

Anders als bei den eingangs genannten ECR-Röntgenquellen bzw. bei den herkömmlichen Röntgenquellen kann somit bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Optimierung auf den jeweiligen Einsatz erfolgen und dementsprechend auch das Targetmaterial ausgewählt werden. Eine Beschränkung auf bestimmte Targetmaterialien oder eine spezielle, großflächige Ausgestaltung des Targets, um die eingebrachte Wärme abzuführen und ein Schmelzen des Targets zu vermeiden, ist nicht erforderlich. So lässt sich beispielsweise durch eine geeignete Auswahl des Targetmaterials der Anteil der charakteristischen Strahlung im Spektrum optimieren und dadurch eine Kontrastanhebung erreichen. Bei dem erfindungsgemäßen Einsatz eines sich verbrauchenden Targets kann dies insgesamt auch kleiner ausgelegt werden. Da die geometrischen Abmessungen des Targets die Röntgenquellgröße definieren, kann so insgesamt eine kleinere Quellgröße und damit eine Auflösungssteigerung des Gesamtsystems erzielt werden. Bei gleichbleibenden Abmessungen kann im Verhältnis zu den herkömmlichen Quellen bzw. zu den eingangs genannten ECR-Röntgenquellen der Elektronenstrom erhöht werden, was eine höhere Intensitätsausbeute erlaubt. Die beim Verbrauch des Targets abgetragene bzw. abdampfende Materialmenge ist im Verhältnis zu der ohnehin innerhalb der Resonanzkammer befindlichen Gasmenge zu vernachlässigen.Unlike the ECR X-ray sources mentioned at the beginning or with conventional X-ray sources can thus in the device according to the invention an optimization to the respective application and accordingly also selected the target material become. A limitation to certain target materials or a special, large-scale design of the target in order to dissipate the heat introduced and a melting of the Avoiding targets is not necessary. So you can for example by a suitable selection of the target material optimize the proportion of characteristic radiation in the spectrum and thereby achieve a contrast enhancement. When using the invention of a target that is consuming can also be made smaller overall become. Since the geometrical dimensions of the target can define the x-ray source size overall a smaller source size and thus an increase in resolution of the overall system can be achieved. With constant dimensions can in relation to to the conventional Sources or the electron current for the ECR X-ray sources mentioned at the beginning elevated become what a higher intensity yield allowed. The amount of material removed or evaporating when the target is consumed is in proportion to the amount of gas already inside the resonance chamber to neglect.

D. h. der Druck in der Röntgenquelle wird hierdurch – im Gegensatz zu einem in herkömmlichen Röntgenquellen benötigten Hochvakuum – relativ kaum verändert.I.e. the pressure in the x-ray source is thereby - in Contrary to one in conventional X-ray sources required High vacuum - relative barely changed.

Der Verbrauch des Targets kann durch Vorschub eines vorzugsweise prismen- oder nadelförmigen Targets ausgeglichen werden. Hierzu wird bevorzugt der aktuelle Verbrauchszustand des Targets durch eine geeignete Messvorrichtung ermittelt. Durch entsprechende Stellmittel zur Verstellung der Position des Targets in Bezug zur Elektroneneinschlusszone wird dann während des Betriebs und/oder zwischen zwei Betriebszeiten die Position des Targets so verstellt, dass die durch den Verbrauch des Targets aufgetretenen Änderungen der Position des Targets innerhalb der Elektroneneinschlusszone kompensiert werden.The consumption of the target can by Feed of a preferably prism-shaped or needle-shaped target balanced become. For this purpose, the current state of consumption of the Targets determined by a suitable measuring device. By appropriate Setting means for adjusting the position of the target in relation to the The electron confinement zone is then in operation and / or adjusted the position of the target between two operating times, that the changes that occurred due to the consumption of the target the position of the target within the electron confinement zone be compensated.

Besonders bevorzugt weist die Vorrichtung mehrere in die Elektroneneinschlusszone ein- und ausfahrbare Targets auf, so dass z. B. bei Verbrauch eines Targets – ohne dass die Resonanzkammer geöffnet werden und ein neues Target eingesetzt werden muss – einfach ein anderes Target verwendet werden kann. Dadurch können die Wartungszeiten für die erfindungsgemäße Röntgenquelle verringert werden.The device particularly preferably has several targets that can be extended and retracted into the electron confinement zone, so that e.g. B. when using a target - without the resonance chamber open and a new target has to be used - simply another target can be used. This allows the Maintenance times for the X-ray source according to the invention be reduced.

Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung außerdem mehrere Targets aus unterschiedlichen Targetmaterialien auf, um je nach Einsatz zwischen unterschiedlichen Targetmaterialien umstellen zu können und somit passend zur jeweiligen Anwendung die Strahlungscharakteristik der Röntgenstrahlung zu variieren.In another preferred embodiment the device also has multiple targets from different target materials to switch between different target materials depending on the application to be able to and thus the radiation characteristics to match the respective application the x-rays to vary.

Darüber hinaus kann die Vorrichtung auch Mittel zu Verstellung der Geometrie der magnetischen Struktur aufweisen, um dadurch die Röntgenenergieverteilung zu variieren. Ebenso kann auch mittels der bereits beschriebenen Stellmittel durch Veränderung der Position des Targets innerhalb der Elektroneneinschlusszone eine Variation des Röntgenstrahlungsspektrums erreicht werden.In addition, the device also means for adjusting the geometry of the magnetic structure to thereby have the X-ray energy distribution to vary. Likewise, using the ones already described Adjustment means through change the position of the target within the electron confinement zone a variation of the x-ray spectrum can be achieved.

Bei einer zweiten erfindungsgemäßen Ausbildung der ECR-Röntgenquelle sind die Resonanzkammer mit dem Röntgenstrahlungsaustrittsfenster und/oder die magnetische Struktur und/oder das Target derart ausgebildet und/oder angeordnet, dass die Position des Targets und damit der Röntgenstrahlenemissionsort im Wesentlichen quer zu einer Hauptaustrittsrichtung der Röntgenstrahlen aus der Resonanzkammer entlang der Elektroneneinschlusszone über einen großen Bereich verstellbar ist. Unter dem Begriff „Hauptaustrittsrichtung" ist hierbei die Richtung zu verstehen, in der der letztendliche genutzte Anteil der Röntgenstrahlung aus der Kammer austritt. In der Re gel liegt diese Richtung senkrecht zu dem Röntgenstrahlungsaustrittsfenster.In a second training according to the invention the ECR X-ray source are the resonance chamber with the X-ray exit window and / or the magnetic structure and / or the target formed in this way and / or arranged that the position of the target and thus the Röntgenstrahlenemissionsort essentially transverse to a main exit direction of the X-rays from the resonance chamber along the electron confinement zone via a huge Range is adjustable. The term “main exit direction” here is the direction to understand in which the ultimate used portion of the x-rays exits the chamber. As a rule, this direction is perpendicular the X-ray exit window.

Eine solche Beweglichkeit des Targets bzw. des Quellorts über einen großflächigen Bereich erlaubt den Einsatz einer solchen Röntgenquelle für eine Tomosynthesemessung, ohne dass eine mechanische Verstellung der gesamten ECR-Röntgenquelle relativ zum Aufnahmeobjekt erforderlich ist. D. h. es können ohne Bewegung des kompletten Röntgenstrahlers bei verschiedenen Targetpositionen mehrere Bilder des Aufnahmeobjekts aufgenommen werden und aus diesen Bildern dann die dreidimensionale Struktur des Aufnahmeobjekts konstruiert werden.Such mobility of the target or the source location via a large area allows the use of such an X-ray source for a tomosynthesis measurement, without mechanical adjustment of the entire ECR X-ray source relative to the subject is required. I.e. it can without Movement of the complete X-ray tube with different target positions, several images of the subject be recorded and then the three-dimensional from these images Structure of the subject to be constructed.

Eine derartige erfindungsgemäße Röntgenquelle ist dadurch relativ einfach realisierbar, dass das Target so angeordnet wird, dass die Nutzemissionsrichtung der Röntgenstrahlung – anders als bei den ECR-Röntgenquellen, wie sie in den eingangs genannten Schriften beschrieben werden – nicht senkrecht zum Magnetfeld, sondern im Wesentlichen parallel zu einer Rotationssymmetrieachse der Elektroneneinschlusszone, d. h. im Wesentlichen parallel zum Magnetfeld, verläuft. Unter der „Nutzemissionsrichtung" ist dabei die Richtung zu verstehen, in der der letztendliche genutzte Anteil der Röntgenstrahlung vom Target aus emittiert wird. Bei einer so gewählten Einstellung der Nutzemissionsrichtung kann das Target beispielsweise beliebig an einem Punkt entlang einer ringförmigen Elektroneneinschlusszone positioniert werden. Auf diese Weise sind innerhalb der ECR-Röntgenquelle Röntgenstrahlenemissionsorte erreichbar, die in einem großen Abstand zueinander liegen. Hierbei kann das Target immer in der optimalen Position relativ zur Elektroneneinschlusszone, beispielsweise in einem bestimmten Abstand von der Mittelebene der ringförmigen Elektroneneinschlusszone angeordnet sein.Such an X-ray source according to the invention can be realized relatively easily by arranging the target in this way is that the useful emission direction of x-rays - different than with the ECR X-ray sources, as they are described in the writings mentioned - not vertically to the magnetic field, but essentially parallel to an axis of rotational symmetry the electron confinement zone, d. H. essentially parallel to Magnetic field. The direction is under the "direction of useful emissions" to understand in which the ultimate used portion of the x-rays is emitted from the target. With such a setting of the direction of useful emissions For example, the target can be anywhere along a point annular Electron confinement zone are positioned. That way within the ECR x-ray source X-ray emission sites attainable in a big Distance from each other. The target can always be in the optimal position relative to the electron confinement zone, for example at a certain distance from the center plane of the annular electron confinement zone be arranged.

Durch eine Veränderung der magnetischen Struktur kann außerdem die Geometrie der Elektroneneinschlusszone, beispielsweise der Ringdurchmesser, variiert werden. Auf diese Weise sind auch radial unterschiedliche Röntgenstrahlungsemissionsorte einstellbar.By changing the magnetic structure can also the geometry of the electron confinement zone, for example the ring diameter, can be varied. In this way, they are also radially different X-ray emission sites adjustable.

Damit an jeder gewünschten Position die Röntgenstrahlung aus der Resonanzkammer gelangen kann, ist es sinnvoll, dass an einer im Wesentlichen quer zur Rotationssymmetrieachse der Elektroneneinschlusszone angeordneten Seite der Resonanzkammer – d. h. an einer der Stirnseiten – an mehreren Positionen entlang der Elektroneneinschlusszone ein entsprechendes Röntgenstrahlenaustrittsfenster angeordnet ist. Dies kann durch jeweils einzelne, entlang der Elektroneneinschlusszone positionierte Fenster oder auch durch ein durchgehendes, größeres Fenster erreicht werden. Vorzugsweise weist die Resonanzkammer an der betreffenden Seite ein ringförmiges oder zumindest teilringförmiges, um die Rotationssymmetrieachse der Elektroneneinschlusszone – vorzugsweise koaxial zur Rotationssymmetrieachse – angeordnetes Röntgenstrahlungsaustrittsfenster auf. Bei Verwendung eines solchen ringförmigen Fensters kann das Target an beliebiger Stelle entlang der Elektroneneinschlusszone positioniert werden.So that at any desired Position the x-rays can get out of the resonance chamber, it makes sense that at one essentially transverse to the axis of symmetry of the electron confinement zone arranged side of the resonance chamber - d. H. on one of the end faces - on several Positions along the electron confinement zone a corresponding one X-ray emission window is arranged. This can be done individually, along the electron confinement zone positioned windows or through a continuous, larger window can be achieved. The resonance chamber preferably faces the relevant one Side an annular or at least partially annular, around the axis of symmetry of the electron confinement zone - preferably Coaxial to the axis of rotational symmetry - arranged X-ray exit window on. When using such an annular window, the target can be on positioned anywhere along the electron confinement zone become.

Besonders bevorzugt weist die Vorrichtung eine ringförmig oder zumindest teilringförmig um die Rotationssymmetrieachse der Elektroneneinschlusszone – vorzugsweise wiederum koaxial zur Rotationssymmetrieachse – angeordnete Targethalterung auf. Außerdem enthält diese Vorrichtung geeignete Verstellmittel zur Verstellung der Targethalterung und/oder des Targets an der Targethalterung entlang des durch die Targethalterung definierten Kreises bzw. Teilkreises. Die Targethalterung kann hierbei einen größeren oder kleineren Radius als die Elektroneneinschlusszone aufweisen. In diesem Fall ist das Target schwenkbar an der Targethalterung gelagert und kann radial von innen oder außen in die Elektroneneinschlusszone eingeschwenkt werden.The device particularly preferably has a target holder arranged in a ring shape or at least partially in a ring shape around the rotational symmetry axis of the electron confinement zone - preferably in turn coaxially with the rotational symmetry axis. In addition, this device contains suitable adjustment means for adjusting the target holder and / or the target on the target holder along the circle or partial circle defined by the target holder. The target holder can have a larger or smaller radius than the electron confinement zone. In this case, the target is pivotally mounted on the target holder and can be pivoted radially from the inside or outside into the electron confinement zone.

Ganz besonders bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Röntgenstrahlungsquelle mit variabler Targetposition zusätzlich mit verbrauchbaren Targets ausgestattet, wobei eine beliebige Kombination der verschiedensten Merkmale der jeweiligen Ausführungsformen möglich ist. Eine solche kombinierte erfindungsgemäße Vorrichtung ist bezüglich des Einsatzbereichs besonders flexibel.One is very particularly preferred X-ray source according to the invention with variable target position additionally equipped with consumable targets, any combination the most diverse features of the respective embodiments is possible. Such a combined device according to the invention is with respect to the Area of application particularly flexible.

Die Röntgenstrahlungsquellen der erstgenannten Ausführungsform, der zweiten Ausführungsform oder eine daraus kombinierte Röntgenstrahlungsquelle können im Prinzip in jeder beliebigen Röntgendiagnostikeinrichtung anstelle einer herkömmlichen Röntgenstrahlungsquelle eingesetzt werden, sofern die jeweilige genaue Konstruktion der Röntgenquelle eine ausreichende Intensität für die betreffende Anwendung liefert. Besonders gut einsetzbar sind derartige Röntgenquellen bereits im Bereich der Fluoroskopie, da hier relativ geringe Intensitäten benötigt werden. Ein weiterer Einsatzbereich ist die Verwendung in einer Röntgendiagnostikeinrichtung, welche entsprechend eingerichtet ist, um mehrere zweidimensionale Aufnahmen von einem Aufnahmeobjekt bei unterschiedlichen Targetpositionen in der Vorrichtung anzufertigen und mittels eines tomosynthetischen Verfahrens dann ein dreidimensionales Bild des Aufnahmeobjekts zu rekonstruieren.The X-ray sources of the first-mentioned embodiment, the second embodiment or a combined X-ray source can in principle in any X-ray diagnostic facility instead of a conventional one X-ray source be used, provided the respective exact construction of the X-ray source sufficient intensity for the concerned Application supplies. Such X-ray sources can be used particularly well already in the field of fluoroscopy, since relatively low intensities are required here. Another area of application is the use in an X-ray diagnostic device, which is set up accordingly to several two-dimensional Recordings from a recording object at different target positions to manufacture in the device and by means of a tomosynthetic Then move a three-dimensional image of the subject reconstruct.

Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand eines Ausführungsbeispiels noch einmal näher erläutert. Es zeigen:The invention is described below Reference to the attached Figures based on an embodiment again closer explained. Show it:

1 einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße ECR-Röntgenquelle, 1 1 shows a schematic cross section through an ECR X-ray source according to the invention,

2 eine Prinzipdarstellung einer ringförmigen Targethalterung mit mehreren Targets für eine ECR-Röntgenquelle gemäß 1. 2 a schematic diagram of an annular target holder with several targets for an ECR X-ray source according to 1 ,

Die in 1 dargestellte ECR-Röntgenquelle 1 weist eine zylinderförmige Resonanzkammer 2 auf. In der oberen und der unteren Stirnseite der Resonanzkammer 2 befinden sich jeweils Kavitäten 19, 21, so dass in der Mitte der Resonanzkammer 2 eine gegenüber einem außen umlaufenden Ringabschnitt 20 verengte Zone entsteht. In den Kavitäten 19, 21 sind flache, zylinderförmige Permanentmagnete 5 angeordnet, welche über (lediglich durch einen Doppelpfeil schematisch dargestellte) Verstelleinrichtungen 17 entlang einer Rotationssymmetrieachse A der Resonanzkammer 2 verstellbar sind. Anstelle der zylindrischen Permanentmagnete 5 können auch geeignete Elektromagnete verwendet werden.In the 1 ECR X-ray source shown 1 has a cylindrical resonance chamber 2 on. In the upper and lower end of the resonance chamber 2 there are cavities 19 . 21 so that in the middle of the resonance chamber 2 one opposite an outer circumferential ring section 20 narrowed zone arises. In the cavities 19 . 21 are flat, cylindrical permanent magnets 5 arranged, which via (only schematically shown by a double arrow) adjusting devices 17 along a rotational symmetry axis A of the resonance chamber 2 are adjustable. Instead of the cylindrical permanent magnets 5 Suitable electromagnets can also be used.

Die Resonanzkammer 2 ist aus einem elektrisch leitenden Material oder zumindest an der Innenwandung mit einem elektrisch leitenden Material ausgekleidet. In der Mantelwandung befindet sich an einer Stelle ein Mikrowelleneintrittsfenster 4, an dem außenseitig eine Mikrowellenquelle 8 angebracht ist. Das Fenster 4 besteht aus einem die Mikrowellenstrahlung M durchlassenden Material, beispielsweise einem Quarz oder Teflon^® .The resonance chamber 2 is lined with an electrically conductive material or at least on the inner wall with an electrically conductive material. At one point there is a microwave entrance window in the jacket wall 4 , on the outside a microwave source 8th is appropriate. The window 4 consists of a material that transmits the microwave radiation M, for example a quartz or ^Teflon® .

An einer Stirnseite 3 – in der 1 an der unteren Stirnseite 3 – ist entlang des gesamten Bereichs des umlaufenden Ringabschnitts 20 ein ringförmiges Röntgenstrahlungsaustrittsfenster 9 angeordnet. Dieses Röntgenstrahlungsaustrittsfenster 9 kann beispielsweise aus Aluminium oder einen anderen Metall bestehen. Wesentlich ist nur, dass es eine ausreichende Durchlässigkeit für Röntgenstrahlung hat. Damit dieses Röntgenstrahlungsaustrittsfenster 9 möglichst groß ist, ist die Kavität auf dieser Stirnseite 3 der Resonanzkammer 2 kleiner als die an der gegenüberliegenden Stirnseite befindliche Kavität 19.On one end 3 - in the 1 on the lower front 3 - is along the entire area of the circumferential ring section 20 an annular X-ray radiation exit window 9 arranged. This X-ray exit window 9 can consist of aluminum or another metal, for example. It is only essential that it has sufficient permeability to X-rays. So that this X-ray radiation exit window 9 is as large as possible, the cavity is on this end face 3 the resonance chamber 2 smaller than the cavity on the opposite end 19 ,

Durch die Permanentmagnete 5 wird im Inneren der Resonanzkammer 2 ein Magnetfeld B erzeugt, dessen Feldlinien parallel zur Rotationssymmetrieachse A verlaufen, wobei jedoch die Feldstärke von der Mitte aus radial nach außen abnimmt. Außerdem sind die Magnetfeldlinien außerhalb der zylindrischen Permanentmagnete 5 konvex nach außen gekrümmt, wie in 1 dargestellt.Through the permanent magnets 5 is inside the resonance chamber 2 generates a magnetic field B, the field lines of which run parallel to the rotational symmetry axis A, but the field strength decreases radially outwards from the center. In addition, the magnetic field lines are outside the cylindrical permanent magnets 5 convexly curved outwards, as in 1 shown.

Die gesamte Resonanzkammer 2 ist mit den Fenstern 9, 4 vakuumdicht verschlossen. Im Inneren der Resonanzkammer 2 befindet sich ein Gas 7, vorzugsweise ein schweres Edelgas wie Argon, Krypton, Xenon oder dergleichen. Es kann sich aber auch um ein beliebiges anderes Gas 7 handeln. Der Druck innerhalb der Resonanzkammer 2 liegt vorzugsweise zwischen 10^–6 und 10^–4 Torr. Um diesen Druck beliebig einstellen zu können und möglichst konstant zu halten, ist die Kammer 2 an eine Gasquelle, eine Pumpe und ein Druckmessgerät angeschlossen. Diese Komponenten sind jedoch der Einfachheit halber nicht dargestellt. Alternativ kann die gesamte Resonanzkammer 2 auch innerhalb einer vakuumdichten Kammer angeordnet sein, so dass die Resonanzkammer 2 selbst nicht abgedichtet sein muss.The entire resonance chamber 2 is with the windows 9 . 4 sealed vacuum-tight. Inside the resonance chamber 2 there is a gas 7 , preferably a heavy noble gas such as argon, krypton, xenon or the like. But it can also be any other gas 7 act. The pressure inside the resonance chamber 2 is preferably between 10 ^-6 and 10 ^-4 torr. In order to be able to set this pressure as desired and to keep it as constant as possible, the chamber is 2 connected to a gas source, a pump and a pressure gauge. However, these components are not shown for the sake of simplicity. Alternatively, the entire resonance chamber 2 also be arranged inside a vacuum-tight chamber, so that the resonance chamber 2 itself does not have to be sealed.

Von der Mikrowellenquelle 8 aus wird Mikrowellenstrahlung 14 in die Resonanzkammer 2 eingestrahlt. Die Leistung kann hierbei beliebig variiert werden. Sie liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen 0 und 1000 Watt. Die Frequenz der Mikrowellenstrahlung M liegt beispielsweise im Bereich zwischen 2 und 3 GHz, typischerweise bei 2,45 GHz.From the microwave source 8th from microwave radiation 14 into the resonance chamber 2 irradiated. The performance can be varied as desired. It is preferably in a range between 0 and 1000 watts. The frequency of the microwave radiation M is, for example, in the range between 2 and 3 GHz, typically 2.45 GHz.

Aufgrund der unterschiedlichen Stärke des Magnetfelds B ist in ganz bestimmten Bereichen innerhalb der Resonanzkammer 2 die eingangs genannte Resonanzbedingung für die eingestrahlte Mikrowellenstrahlung M erfüllt. Aufgrund der zylindersymmetrischen Ausgestaltung der Resonanzkammer 2 und der Permanentmagnete 5 handelt es sich hierbei ebenfalls um eine zylindersymmetrische Region um die Rotationssymmetrieachse A der Kammer 2. Dadurch bildet sich eine ebenso um die Rotationssymmetrieachse A verlaufende, ringförmige Elektroneneinschlusszone 6 aus, wobei diese ringförmige Zone 6 einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweist, wie dies in 1 dargestellt ist. Innerhalb der Elektroneneinschlusszone 6 bewegen sich freie Elektronen mit einer relativ hohen Geschwin digkeit. Außerhalb dieser Zone 6 existieren nur relativ wenige freie Elektronen.Due to the different strength of the magnetic field B is in very specific areas within the resonance chamber 2 the resonance condition mentioned at the outset for the irradiated Mi microwave radiation M fulfilled. Due to the cylindrical symmetry of the resonance chamber 2 and the permanent magnet 5 this is also a cylindrically symmetrical region around the axis of rotational symmetry A of the chamber 2 , This forms an annular electron confinement zone which also extends around the rotational symmetry axis A. 6 from, this annular zone 6 has a substantially circular cross-section, as shown in FIG 1 is shown. Within the electron confinement zone 6 free electrons move at a relatively high speed. Outside this zone 6 there are relatively few free electrons.

Zur Erzeugung der Röntgenstrahlung R wird an einer Stelle ein Target 10 in die Elektroneneinschlusszone 6 eingetaucht. Die mit hoher Geschwindigkeit in der Elektroneneinschlusszone 6 umlaufenden Elektronen prallen auf die Oberfläche des Targets 10, wodurch an der Auftreffstelle Röntgenstrahlung R vom Target 10 emittiert wird. Um eine optimale Ausbeute zu erreichen, wird das Target 10 hierbei vorzugsweise nicht vollständig in die Elektroneneinschlusszone 6 eingetaucht, sondern nur in einem oberen Bereich in einem bestimmten Abstand oberhalb der durch die ringförmige Elektroneneinschlusszone 6 verlaufenden, mittleren Ebene.To generate the X-rays R, a target is placed at one point 10 into the electron confinement zone 6 immersed. The at high speed in the electron confinement zone 6 orbiting electrons hit the surface of the target 10 , whereby X-ray radiation R from the target at the point of impact 10 is emitted. In order to achieve an optimal yield, the target 10 preferably not completely into the electron confinement zone 6 immersed, but only in an upper area at a certain distance above that through the annular electron confinement zone 6 trending, middle level.

Die Emissionsrichtung, in welcher die Röntgenstrahlen R abgestrahlt werden, hängt von der Form bzw. Stellung der Auftrefffläche des Targets 10 ab, auf die die Elektronen aufprallen. Die Anordnung ist hier so gewählt, dass die Nutzemissionsrichtung N, d.h. die Richtung, in die der letztendlich genutzte Anteil der Röntgenstrahlung R abgestrahlt wird, im Wesentlichen parallel zur Richtung der Magnetfeldlinien B (im mittleren Bereich der Resonanzkammer 2) und parallel zur Rotationssymmetrieachse A verläuft. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der in die Elektroneneinschlusszone 6 hinein ragende Teil des Targets 10 eine Fläche auf, welche um 45 ° zur Umlaufrichtung der Elektronen in der Elektroneneinschlusszone 6 und zur Nutzemissionsrichtung H geneigt ist.The emission direction in which the X-rays R are emitted depends on the shape or position of the target's impact surface 10 that the electrons hit. The arrangement here is chosen such that the useful emission direction N, ie the direction in which the ultimately used portion of the X-ray radiation R is emitted, essentially parallel to the direction of the magnetic field lines B (in the central region of the resonance chamber 2 ) and runs parallel to the rotational symmetry axis A. In a preferred embodiment, it points into the electron confinement zone 6 protruding part of the target 10 an area which is 45 ° to the direction of rotation of the electrons in the electron confinement zone 6 and is inclined to the useful emission direction H.

Bei dem Target 10 handelt es sich erfindungsgemäß um ein verbrauchbares Target 10, welches im Betrieb nach und nach verdampft, abschmilzt und/oder durch Absputtern reduziert wird.At the target 10 According to the invention, it is a consumable target 10 , which evaporates gradually during operation, melts and / or is reduced by sputtering.

Das Target 10 ist dabei schwenkbar an einem Halterungsring 14 befestigt, welcher in dem dem Röntgenstrahlungsaustrittsfenster 9 gegenüberliegenden Teil des umlaufenden Ringabschnitts 20 der Resonanzkammer 2 angeordnet ist. Über eine Verschwenkvorrichtung 16, welche hier nur durch einen Doppelpfeil schematisch dargestellt ist, ist das Target 10 am Halterungsring 14 von der Seite aus in die Elektroneneinschlusszone 6 einschwenkbar und kann ebenso aus der Elektroneneinschlusszone 6 wieder herausgeschwenkt werden. Außerdem ist der gesamte Halterungsring 14 über eine Höhenverstelleinrichtung 15, welche ebenfalls nur durch einen Doppelpfeil schematisch dargestellt ist, parallel zur Rotationssymmetrieachse A verstellbar.The target 10 is pivotable on a mounting ring 14 attached, which in the the X-ray radiation exit window 9 opposite part of the circumferential ring section 20 the resonance chamber 2 is arranged. Via a swivel device 16 , which is shown schematically here only by a double arrow, is the target 10 on the mounting ring 14 from the side into the electron confinement zone 6 can be swiveled in and out of the electron confinement zone 6 be swung out again. In addition, the entire mounting ring 14 via a height adjustment device 15 , which is also shown schematically by a double arrow, can be adjusted parallel to the rotational symmetry axis A.

Durch eine koordinierte Bewegung der Höhenverstelleinrichtung 15 sowie der Verschwenkvorrichtung 16 lässt sich das Target 10 bei einem Verbrauch, z. B. wenn der vordere Teil abgeschmolzen bzw. abgedampft ist, in die Elektroneneinschlusszone 6 gezielt nachschieben.Through a coordinated movement of the height adjustment device 15 and the pivoting device 16 the target 10 with a consumption, e.g. B. when the front part has melted or evaporated into the electron confinement zone 6 deliberately push.

Hierzu wird regelmäßig der Verbrauchszustand des Targets 10 ermittelt. Dies ist beispielsweise über eine Messung der im Target 10 über den Elektronenbeschuss eingeleiteten Wärme möglich, welche proportional zur noch verbleibenden Länge des hier stabförmigen Targets 10 ist.The consumption status of the target is regularly checked for this 10 determined. This is for example by measuring the in the target 10 Heat introduced via electron bombardment is possible, which is proportional to the remaining length of the rod-shaped target 10 is.

Damit das Target 10 bei Bedarf sehr einfach auswechselt werden kann, ist das metallische Röntgenstrahlungsaustrittsfenster 9 vorzugsweise mittels einer Halterung dicht an der Resonanzkammer 2 befestigt, welche auf relativ einfache Weise von der Kammer 2 gelöst werden kann, um das Röntgenstrahlungsaustrittsfenster 9 zu öffnen.So that the target 10 The metallic X-ray exit window is very easy to replace if necessary 9 preferably by means of a holder close to the resonance chamber 2 attached, which is relatively simple from the chamber 2 can be solved to the x-ray radiation exit window 9 to open.

Der Halterungsring 14 sowie weitere Befestigungsmittel für das Target 10 und die in die Kammer hineinragenden Teile der Verstelleinrichtung 15, 16 sind vorteilhafterweise aus einem Material gefertigt, welches sowohl für das Magnetfeld B als auch für die Mikrowellenstrahlung M transparent sind. Hierzu bieten sich nicht leitende, nicht magnetische Materialien wie Quarz, Keramik o. Ä. an.The mounting ring 14 and other fasteners for the target 10 and the parts of the adjusting device protruding into the chamber 15 . 16 are advantageously made of a material which is transparent both for the magnetic field B and for the microwave radiation M. There are non-conductive, non-magnetic materials such as quartz, ceramics or the like. on.

Der gesamte Halterungsring 14 kann auch um die Rotationsachse A drehbar in der Kammer 2 befestigt sein. Die Verdrehung erfolgt dabei mit einer geeigneten Rotationsstelleinrichtung 18, die in 2 lediglich schematisch durch einen Doppelpfeil dargestellt ist. Weiterhin können am Halterungsring 14 auch neben dem in 1 dargestellten ersten Target 10 weitere Targets 11, 12, 13 angeordnet sein (s. 2), welche genau wie das Target 10 in die Elektroneneinschlusszone 6 hineingeschwenkt werden können.The entire mounting ring 14 can also be rotated about the axis of rotation A in the chamber 2 be attached. The rotation is carried out with a suitable rotation adjusting device 18 , in the 2 is only shown schematically by a double arrow. You can also use the mounting ring 14 also next to the in 1 shown first target 10 more targets 11 . 12 . 13 be arranged (s. 2 ) which is exactly like the target 10 into the electron confinement zone 6 can be swung in.

Hierbei kann es sich um Targets aus demselben Material, aber auch um Targets aus unterschiedlichen Materialien handeln, so dass durch Auswahl des Targets 10, 11, 12, 13 das Röntgenspektrum beeinflusst werden kann. Dadurch kann insbesondere auch der Anteil der charakteristischen Strahlung verändert werden, um so den Kontrast der Aufnahmen für die jeweilige Anwendung zu optimieren. Da es sich um verbrauchbare Targets handelt, ist es nicht notwendig, die üblichen Targetmaterialien wie Wolfram, Molybdän oder Tantal zu verwenden, sondern es können beliebige andere Materialien, beispielsweise Silber, Gold oder dgl. benutzt werden.These can be targets made of the same material, but also targets made of different materials, so that by selecting the target 10 . 11 . 12 . 13 the X-ray spectrum can be influenced. As a result, the proportion of characteristic radiation can in particular also be changed in order to optimize the contrast of the images for the respective application. Since the targets are consumable, it is not necessary to use the usual target materials such as tungsten, molybdenum or tantalum, but any other materials, for example silver, gold or the like, can be used.

Dabei kann mit jedem der Targets 10, 11, 12, 13 eine beliebige Position auf einem Ring um die Rotationssymmetrieachse A angefahren werden, um von dort aus die Röntgenstrahlung R zu emittieren. D. h. der Röntgenstrahlenemissionsort kann innerhalb der ECR-Röntgenquelle 1 an einen beliebigen Ort innerhalb eines Ringbereichs parallel zum Röntgenstrahlungsaustrittsfensters 9 verschoben werden. Eine solche weiträumige Variation des Röntgenstrahlenemissionsorts bietet sich besonders an, wenn mit der erfindungsgemäßen ECR-Röntgenquelle 1 Aufnahmen für eine Tomosynthese gemacht werden sollen, ohne dass die ECR-Röntgenquelle 1 selbst oder das zu untersuchende Objekt, beispielsweise der Patient, relativ zueinander mechanisch verschoben werden. Im Übrigen ist es auch möglich, parallel mehrere der Targets 10, 11, 12, 13 in die Elektronen einschlusszone 6 einzufahren und somit gleichzeitig von mehreren Stellen aus Röntgenstrahlung auszusenden.You can use any of the targets 10 . 11 . 12 . 13 any position on a ring around the axis of rotational symmetry A can be approached in order to emit the X-ray radiation R from there. I.e. the x-ray emission location can be within the ECR x-ray source 1 to any location within a ring area parallel to the X-ray genstrahlungsaustrittsfensters 9 be moved. Such a wide-ranging variation of the X-ray emission location is particularly useful when using the ECR X-ray source according to the invention 1 Images for a tomosynthesis are to be made without using the ECR x-ray source 1 itself or the object to be examined, for example the patient, can be mechanically displaced relative to one another. Incidentally, it is also possible to use several of the targets in parallel 10 . 11 . 12 . 13 into the electron confinement zone 6 retract and thus emit X-rays simultaneously from several locations.

Eine Möglichkeit, eine einfache Verschwenkvorrichtung 16 zu realisieren, besteht darin, dass an der betreffenden Stelle, an der das Target 10 von der Seite aus in die Elektroneneinschlusszone 6 verschwenkt werden soll, an der Außenseite der Mantelwandung der Resonanzkammer 2 eine Vorschubeinrichtung befestigt ist, welche einen Quarzstab betätigt, der radial von außen in die Resonanzkammer 2 eingeschoben wird und mit dem Target bzw. einer Schwenkhalterung des Targets 10 gekoppelt ist.One way, a simple swivel device 16 to realize is that at the point in question where the target 10 from the side into the electron confinement zone 6 to be pivoted on the outside of the jacket wall of the resonance chamber 2 a feed device is attached, which actuates a quartz rod, which radially from the outside into the resonance chamber 2 is inserted and with the target or a swivel bracket of the target 10 is coupled.

Derartige mechanische Verschwenkvorrichtungen 16 können auch an mehreren Orten entlang des Umfangs 2 angeordnet sein, damit das Target 10 jeweils an diesen Orten in die Elektroneneinschlusszone 6 verschwenkt werden kann und somit der Röntgenstrahlungsemissionsort variiert werden kann. Die Kopplung der Schubstange zum Target 10 kann dabei auch darin bestehen, dass die Schubstange lediglich radial von außen gegen das Target 10 drückt und dieses gegen die Schwerkraft nach oben schiebt, sofern die ECR-Röntgenquelle in der in 1 dargestellten Position mit einem nach unten weisenden Röntgenstrahlenaustrittsfenster 9 angeordnet ist.Such mechanical pivoting devices 16 can also be in multiple locations along the perimeter 2 be arranged so that the target 10 each at these locations in the electron confinement zone 6 can be pivoted and thus the X-ray emission location can be varied. The coupling of the push rod to the target 10 can also consist in the fact that the push rod only radially from the outside against the target 10 presses and pushes it up against the force of gravity, provided the ECR X-ray source is in the in 1 position shown with a downward-facing X-ray exit window 9 is arranged.

Der Targethalterungsring 14 kann in axialer Richtung ebenso über ein Gestänge aus Quarz oder Keramik von der dem Röntgenstrahlungsaustrittsfenster 9 gegenüber liegendenden Stirnseite der Resonanzkammer 2 aus bewegt werden. Es ist klar, dass bei der Verwendung solcher von außen betätigter Keramikstäbe, Quarzstäbe etc. entsprechende Vakuumdurchführungen in die Resonanzkammer 2 verwendet werden müssen.The target mounting ring 14 can also in the axial direction via a rod made of quartz or ceramic from the X-ray exit window 9 opposite end of the resonance chamber 2 be moved out. It is clear that when such externally operated ceramic rods, quartz rods etc. are used, corresponding vacuum feedthroughs into the resonance chamber 2 must be used.

Das metallische Röntgenstrahlungsaustrittsfenster 9 ist vorzugsweise über eine solche Halterung dicht an der Resonanzkammer 2 befestigt, dass es auf relativ einfache Weise von der Kammer 2 gelöst werden kann. Die Targets 10, 11, 12, 13 können dann bei Bedarf sehr einfach ausgewechselt werden.The metallic X-ray exit window 9 is preferably close to the resonance chamber via such a holder 2 attached that it is relatively simple from the chamber 2 can be solved. The targets 10 . 11 . 12 . 13 can then be easily replaced if necessary.

Claims

Contraption ( 1 ) for generating X-rays (R) with - a microwave source ( 8th ), - a resonance chamber ( 2 ), which is a gas volume ( 7 ) contains - a magnetic structure ( 5 ), which in the resonance chamber ( 2 ) a geometric electron confinement zone ( 6 ) in which electrons move at high speed - and at least partly in the electron confinement zone ( 6 ) arranged target ( 10 ), which emits X-rays (R) when electrons hit, characterized in that the device ( 1 ) is designed such that the target ( 10 ) during the operation of the device ( 1 ) is consciously consumed successively.

Device according to claim 1, characterized by a measuring device for determining the consumption state of a target ( 10 ).

Device according to claim 1 or 2, characterized by feed adjusting means ( 15 . 16 ) to adjust a position of the target ( 10 ) in relation to the electron confinement zone ( 6 ) through the consumption of the target ( 10 ) occurring changes in the position of the target ( 10 ) within the electron confinement zone ( 6 ) to compensate.

Device according to one of claims 1 to 3, characterized by several in the electron confinement zone ( 6 ) retractable and extendable targets ( 10 . 11 . 12 . 13 ).

Device according to claim 4, characterized in that different targets ( 10 . 11 . 12 . 13 ) contain different target materials.

Contraption ( 1 ) for generating X-rays (R) with - a microwave source ( 8th ), - a resonance chamber ( 2 ), which is a gas volume ( 7 ) and which has an X-ray radiation exit window ( 9 ), - a magnetic structure ( 5 ), which in the resonance chamber ( 2 ) a geometric electron confinement zone ( 6 ) in which electrons move at high speed - and at least partly in the electron confinement zone ( 6 ) arranged target ( 10 ), which emits X-rays (R) when electrons hit, characterized in that the resonance chamber ( 2 ) with the X-ray exit window ( 9 ) and / or the magnetic structure and / or the target ( 10 ) are designed and / or arranged such that the position of the target ( 10 ) and thus the x-ray emission location essentially transversely to a main exit direction of the x-rays (R) from the resonance chamber ( 2 ) along the electron confinement zone ( 6 ) is adjustable over a wide range.

Apparatus according to claim 6, characterized ge indicates that the target ( 10 ) is arranged such that the useful emission direction (N) of the X-rays is essentially parallel to an axis of rotational symmetry (A) of the electron confinement zone ( 6 ) runs.

Apparatus according to claim 6 or 7, characterized in that the resonance chamber ( 2 ) on an essentially transverse to the rotational symmetry axis (A) of the electron confinement zone ( 6 ) arranged side ( 3 ) at several positions along the electron confinement zone ( 6 ) an X-ray radiation exit window ( 9 ) having.

Device according to claim 8, characterized in that the resonance chamber ( 2 ) at the essentially transverse to the rotational symmetry axis (A) of the electron confinement zone ( 6 ) arranged side ( 3 ) a ring-shaped or partially ring-shaped one around the rotational symmetry axis (A) of the electron confinement zone ( 6 ) arranged X-ray exit window ( 9 ) having.

Device according to one of claims 6 to 9, characterized by an annular or partially annular target holder () arranged around the axis of rotational symmetry (A) of the electron confinement zone ( 14 ) and adjustment means for adjusting the target holder ( 14 ) and / or the target on the target holder ( 14 ) along one through the target holder ( 14 ) defined circle or partial circle.

Apparatus according to claim 10, characterized in that the target holder has a larger or smaller radius than the electron confinement zone and the target can be pivoted into the electron confinement zone on the target holder ( 14 ) is stored.

Device according to one of claims 6 to 11, characterized by means ( 17 ) to adjust the geometry of the magnetic structure ( 5 ).

Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the device has the features of one of claims 6 to 12 has.

X-ray diagnostic device with a device ( 1 ) for generating X-rays (R) according to one of Claims 1 to 13 and an X-ray detector device.

X-ray diagnostic device according to claim 14, characterized by a device ( 1 ) for generating x-rays according to one of claims 6 to 13, an x-ray source control unit and an image evaluation unit in order to use the device ( 1 ) for generating x-ray radiation (R) and the x-ray detector device from a recording object, several two-dimensional recordings at different target positions within the device ( 1 ) to generate X-rays (R) and use them to reconstruct a three-dimensional image of the subject using a tomosynthetic method.

Method for generating X-rays (R), in which a resonance chamber ( 2 ) Microwave radiation (M) is radiated, and by means of this microwave radiation (M) and by means of a magnetic structure ( 5 ) in the resonance chamber ( 2 ) a geometric electron confinement zone is defined, in which electrons move at high speed, and a target ( 10 ) at least in part in the electron confinement zone ( 6 ) is introduced, which emits X-rays (R) when electrons strike, characterized in that the target ( 10 ) is consciously consumed successively.

A method according to claim 16, characterized in that during operation of the device ( 1 ) the state of consumption of the target ( 10 ) is determined.

A method according to claim 16 or 17, characterized in that the position of the target ( 10 ) in relation to the electron confinement zone ( 6 ) is adjusted by the consumption of the target ( 10 ) occurring changes in the position of the target ( 10 ) within the electron confinement zone ( 6 ) to compensate.

Method according to one of claims 16 to 18, characterized in that for the variation of the energy distribution of the X-rays (R) different targets ( 10 . 11 . 12 . 13 ) can be used with different target materials.

Method for generating X-rays, a gas volume ( 7 ) containing resonance chamber ( 2 ) Microwave radiation (M) is radiated, and by means of this microwave radiation (M) and by means of a magnetic structure ( 5 ) in the resonance chamber ( 2 ) a geometric electron confinement zone ( 6 ) is defined in which free electrons move at high speed, and where a target ( 10 ) at least in part in the electron confinement zone ( 6 ) is introduced, which emits X-rays (R) when electrons strike, characterized in that the target ( 10 ) is arranged so that the useful emission direction (N) of the X-rays (R) is essentially parallel to an axis of rotational symmetry (A) of the electron confinement zone ( 6 ) runs.

Process for creating a three-dimensional nal image of an examination subject, in which a number of two-dimensional x-ray images of the examination subject are first taken from different directions and then the three-dimensional image is constructed from the two-dimensional images as part of a tomosynthesis, characterized in that a device () for recording the two-dimensional x-ray images 1 ) is used to generate X-rays (R) according to one of Claims 7 to 13 and the position of the target ( 10 ) inside the device ( 1 ) is adjusted between two x-rays.