Welche Geräte werden für eine Röntgenaufnahme verwendet?
Röntgengeräte werden im Allgemeinen in drei Spannungskategorien unterteilt, nämlich:
1. Bis 320 kV, hauptsächlich für den Einsatz bei intermittierendem und ambulantem Betrieb. Die Röhren sind in der Regel unipolare Wechselstromröhren. Aufgrund von Isolationsproblemen sind höhere Spannungen bei diesem Gerätetyp kaum möglich.
2. Bis 450 kV, wegen ihrer Abmessungen, ihrer eingeschränkten Handhabbarkeit und ihres Gewichts hauptsächlich für den Einsatz bei kontinuierlichem, stationärem oder halbstationärem Betrieb.
Es handelt sich um bipolare Gleichstromröhren.
3. Bis 10 MeV, so genannte Megavolt-Geräte.
Fast ausschließlich für den stationären Betrieb.
Die ersten beiden Kategorien eignen sich für Röntgenaufnahmen der meisten gängigen Objekte. Objekte von extremer Dicke erfordern jedoch eine noch höhere Energie als 450 kV. In diesem Fall werden Megavolt-Geräte verwendet, wenn sich alternative Quellen wie Cobalt60 als ungeeignet erweisen. In der Regel handelt es sich um große und schwere stationäre Anlagen. Seit kurzem gibt es tragbare Versionen für den ambulanten Gebrauch.
Arten von Röntgenröhren
Je nach Form der Anode erzeugen Röntgenröhren:
a. einen Strahl in eine Richtung (Richtröhre)
b. einen ringförmigen Strahl (Panoramaröhre)
Röntgenröhren sind entweder unipolar oder bipolar.
Bipolare Röhren
Abbildung 1a-5 zeigt eine bipolare Röhre. Die bipolare Röhre hat den Vorteil, dass die Potentialdifferenz zur Masse sowohl an der Anode als auch an der Kathode gleich der halben Röhrenspannung ist, was aus Sicht der Isolation sehr hilfreich ist. Das Austrittsfenster befindet sich notwendigerweise in der Mitte der Röhre. Bipolare Röhren arbeiten in der Regel im Gleichstrombetrieb und sind in der Regel luft-, öl- oder wassergekühlt. Sie sind für den Betrieb bei Spannungen von 100 bis 450 kV und einem Röhrenstrom von bis zu 20 mA ausgelegt.
Unipolare Röhren
In diesen (kürzeren) Röhren, wie in Abbildung 1b-5 gezeigt, wird die Anode auf Massepotential gehalten und die Kathode hat nur einen Potentialunterschied zur Masse. Dies macht die Anodenkühlung einfacher. Dies bedeutet auch, dass für niedrige/mittlere Kilovolt-Spannungen bis etwa 300 kV, wie sie häufig in ambulanten Anwendungen verwendet werden, eine einzige, einfachere Hochspannungsquelle ausreicht. Das Strahlungsfenster ist asymmetrisch angeordnet, was in der Praxis von Vorteil sein kann.
Besondere Arten von Röntgenröhren
Unipolare Röntgenröhren mit einer langen hohlen Anode, wie in Abb. 1c-5 gezeigt, sind allgemein bekannt als „Stabanodenröhre“ und können in Rohre oder Behälter eingesetzt werden. Diese Röhren erzeugen einen ringförmigen (Panorama) Strahl über 360º, so dass eine komplette Umfangsnaht in einer Aufnahme abgebildet werden kann. Abbildung 2-5 zeigt die konische Anode einer (360º) Panoramaröhre, mit der eine Rundnaht zentral und damit einheitlich von innen abgebildet werden kann. Bei dieser Anode muss die Achse des Elektronenstrahls auf die Spitze des Kegels treffen, so dass das Zentrum des erzeugten Röntgenstrahls senkrecht zur Längsachse der Röhre liegt. Hinweis: Anoden, die so geformt sind, dass der Mittelpunkt des erzeugten Röntgenstrahls nicht senkrecht (schräg) zur Mittellinie der Röhre verläuft (was in der Vergangenheit akzeptabel war), sind nicht mehr zulässig, wenn die Arbeiten nach offiziellen Standards durchgeführt werden sollen. Es gibt auch Panoramaröhren, bei denen der Elektronenstrahl mit Hilfe einer magnetischen Linse oder einer elektrostatischen Linse (Wehnelt-Zylinder) über eine größere Länge fokussiert wird, um einen sehr kleinen Brennpunkt zu erzeugen. Diese Ausführungen werden als Mikrofokus-Stabanodenröhren bezeichnet, mit denen sehr kleine Brennfleckgrößen von weniger als 10 Mikrometern erreicht werden können. Da die Anode relativ leicht durch Überhitzung beschädigt werden kann, ist die Anode normalerweise austauschbar. Dies erfordert eine separate Vakuumeinheit, um das Vakuum nach dem Austausch wiederherzustellen. Der Vorteil dieser Konstruktion ist, dass mit verschiedenen Anodentypen unterschiedliche Strahlungsmuster für spezielle Anwendungen erzielt werden können. Das maximale Energieniveau ist normalerweise unter 150 kV. Es gibt jedoch 150-kV-Mikrofokusröhren mit einer festen Anode für Vergrößerungs- oder Scanzwecke, siehe den Abschnitt über Bildvergrößerungstechniken. Bei diesen Röhren muss der Röhrenstrom niedrig gehalten werden, da die Wärmeableitung durch die nicht austauschbare Anode begrenzt ist. Einige Röntgenröhren, die bei der Radiographie von Kunststoffen und Aluminium verwendet werden, sind mit einem Berylliumfenster ausgestattet, um die weichere Strahlung, die bei den niedrigeren Röhrenspannungen von 5 bis 45 kV erzeugt wird, durchzulassen.