Grundlagen des CT-Betriebs: Wie funktioniert eine Mikrofokus-Röntgenröhre?
In diesem Artikel:
- Mikrofokus-Röntgenröhren ermöglichen hochauflösende CT-Bildgebung: Diese Röhren erzeugen Röntgenstrahlen aus einem winzigen Brennpunkt – nur wenige Mikrometer breit – und ermöglichen so scharfe Bilder im Mikrometerbereich, die für industrielle Computertomographieanwendungen (CT) unerlässlich sind.
- Elektronenstrahlerzeugung und -beschleunigung: Elektronen werden aus einem erhitzten Glühfaden im Vakuum emittiert und mit Hilfe einer Hochspannung (UACC) auf ein Wolframtarget beschleunigt, wo sie beim Aufprall Röntgenstrahlen erzeugen.
- Magnetlinsen fokussieren den Strahl: Ein Magnetlinsensystem bündelt den Elektronenstrahl auf einen präzisen Brennpunkt, verbessert die Bildschärfe und ermöglicht die detaillierte Untersuchung kleiner oder dichter Bauteile.
- Gittergesteuerte Strahlintensität: Die Wehnelt-Elektrode (oder Gitter) reguliert den Elektronenstrahlstrom über eine Vorspannung (UG) und ermöglicht so eine präzise Steuerung der Röntgenintensität und Belichtung
- Nanofokusröhren erweitern die Grenzen der Auflösung: Fortschrittliche Nanofokusröhren im Transmissionsstil verwenden mehrere Elektronenlinsen, um Auflösungen bis zu 200 Nanometern zu erreichen, und unterstützen damit modernste Anwendungen in der Elektronik, Luft- und Raumfahrt sowie in der Materialwissenschaft
Elektronen werden in einer Vakuumröhre von einem erwärmten Filament abgegeben und durch die Potenzialdifferenz UACC in Richtung der Anode beschleunigt. Die Elektronen treten durch ein Loch in der Anode in eine magnetische Linse ein, die den Elektronenstrahl auf einen kleinen Punkt mit einem Durchmesser von wenigen Mikron auf dem Ziel aus massivem Wolfram (direktionale Röhre) fokussiert.
Durch die abrupte Verlangsamung der Elektronen im Wolfram entsteht Röntgenstrahlung. Der Brennpunkt stellt eine sehr kleine Röntgenquelle dar, die die schärfste Bildgebung mit einer Auflösung im Mikrometerbereich ermöglicht. Die neuesten Nanofokus-Röhren (Übertragungsröhre) erzielen mithilfe mehrerer Elektronenlinsen eine Detailerkennbarkeit von bis zu 200 Nanometern (0,2 Mikron). Der Elektronenstrom wird durch die Vorspannung UG über den Wehneltzylinder gesteuert („Raster“).
