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.