• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Verfahrenzum Bestimmen der Heizzeitkonstanten einer Kathode einer Röntgenröhre. Der Werteines Verstärkungsstromes(ib), der währendeiner vorhergehenden Periode angelegt wird, muss sowohl eine Funktioneines vorher existierenden Heizhaltestromes (ich0) als auch einesBetriebsstromes (ip) sein, der nachfolgend benutzt wird. Ein Entwicklungsmodelleiner Kathoden-Temperatur erzeugt ein Minimieren eines Röhrenstromfehlerszwischen einem Röhrenstrom,der fürdie Röhreerwartet wird, und einem erhaltenen Röhrenstrom. Das Modell erfordertnur vier zu berechnende Parameter.
    公开号:DE102004018764A1
    申请号:DE200410018764
    申请日:2004-04-20
    公开日:2004-12-16
    发明作者:Patrick Chretien
    申请人:GE Medical Systems Global Technology Co LLC；
    IPC主号:H01J35-06
    专利说明:
    [0001] DieseAnmeldung beansprucht die Priorität der am 20. Mai 2003 eingereichtenfranzösischenPatentanmeldung 03 50162, deren gesamter Inhalt durch Bezugnahmeaufgenommen ist.
    [0002] Dievorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren zum Zuführen vonEnergie zu einem Element einer Strahlungsquelle gerichtet. Im Besonderenist die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Zuführen von Energiezu einem Heizfaden einer Kathode einer Röntgenröhre gerichtet. Die Erfindungkann in der Medizin, insbesondere für Gefäßanwendungen, benutzt werden.Die vorliegende Erfindung ist auf die mit Röntgenröhren erzeugte Bildqualität gerichtet.Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf die Röntgenröhre selbst.
    [0003] Für die Erfassungeines Radiologiebildes wird ein Gegenstand, wie ein Körper einesPatienten, der Bestrahlung mittels Röntgenstrahlen ausgesetzt, diedurch den Gegenstand hindurchgehen und darin teilweise geschwächt werden,wobei die verbliebene Bestrahlung durch einen Detektor, d.h., einenFilm oder einen elektronischen Detektor, nachgewiesen wird. Anstellefester Röntgenquellenwerden Elektronenröhren,die zur Erzeugung von Röntgenstrahlenin der Lage sind, als Strahlungsquelle eingesetzt. Elektronenröhren sindbei ihrer Verwendung flexibler. Elektronenröhren können dazu benutzt werden, dieHärte dererzeugten Röntgenstrahlen(mit Bezug auf ihre Energie und somit die Frequenz der Photonenstrahlung)und die Abgaberate der erzeugten Röntgenstrahlen zu bestimmen.
    [0004] DieAbgaberate der Röntgenstrahlenwird als eine Funktion der Resultate der Messungen ausgewählt, diemittels einer Integration der gesammelten Energie am Detektor entwickeltsind. Um die Beschreibung zu vereinfachen, ist die erforderlicheAbgaberate, damit ein signifikanter Teil der Röntgenstrahlen den Detektor erreicht,um so größer, jegrößer derGegenstand ist. Da der Detekor einen Energie-bezogenen dynamischen Bereichfür dieEntwicklung von Resultaten hat, sollte die mittlere Menge der vomDetektor empfangenen Energie pro Oberflächenelement in der Mitte diesesdynamischen Bereiches (oder bei einem erwarteten Wert) angeordnetsein, sodass der Bildkontrast so wirksam wie möglich verteilt ist. Ist diegesammelte Energie exzessiv stark, dann ist der Detektor gesättigt undes gibt einen Kontrastverlust fürdie transparenten Teile des Gegenstandes. Ist, im Gegensatz dazu,die empfangene Energie zu schwach, dann ist der Detektor unterexponiertund es gibt einen Kontrastverlust für die dicksten Teile des Gegenstandes.
    [0005] DieHärte derRöntgenstrahlenwird hauptsächlichdurch die Hochspannung zwischen einer Anode und einer Kathode derRöhre kontrolliert,währenddie Abgaberate der Röntgenstrahlenhauptsächlichvom Heizstrom der Anode abhängt.Die an der Kathode freigesetzten harten Elektroden treffen die Anodemit besonders hohen Geschwindigkeiten, wenn die Hochspannung erhöht wird.Dieses Treffen der Anode führtzur Produktion von Röntgenstrahlenhoher Energie. Gleichzeitig hängtdie Anzahl der Elektronen, die von der Kathode zur Projektion aufdie Anode freigesetzt werden kann, im Besonderen vom Anregungszustandder Kathode ab, der von ihrem thermischen Zustand abhängt.
    [0006] Schließlich istdie Fließratedes Röhrenstromes,die in direkter Beziehung zur Röntgenstrahl-Abgaberatesteht, mit der Temperatur der Röhreverknüpft.
    [0007] DieErfassung eines Radiographiebildes und allgemeiner eine radiolischeUntersuchung erfordert daher nach der Anordnung eines Gegenstandes,wie eines Patienten, in einer Zwischenposition zwischen der Röhre unddem Detektor, dass die RöhreStrahlung währendder Exposition aussendet. Die Dauer der Exposition ist ein andererVervielfältigungsfaktorder Energieansammlung, die durch den Detektor nachgewiesen wird.Aus Gründendes außerordentlichraschen Verschleißesund Reißensder Kathode durch die spontane Freisetzung von Elektronen gibt esbekannte Wege, die Kathode nur zu erhitzen, wenn sie emittierensoll. In den Praxis kann man die Kathode weit unterhalb der hohenTemperatur (um 4.000°K),die die Betriebstemperatur ist, halten.
    [0008] DerPulsbetrieb, dem die Röhreausgesetzt ist, ist verbunden mit einer Schwierigkeit mit Bezugauf die Zeitkonstante des thermischen Erhitzens der Kathode. DieseSchwierigkeit verzögertdas Einstellen der Röhre aufihre Temperatur. Eine Kathode würdebei einer sehr tiefen Temperatur einen außerordentlich schwachen Röhrenstromaussenden und füreine gegebene Bestrahlungsdauer würde sich die angesammelte Energieder emittierten Röntgenstrahlenvon der erwarteten angesammelten Energie unterscheiden.
    [0009] Umdieses Problem zu überwinden,gibt es einen bekannten Weg des Vorerhitzens der Kathode vor demEmissionsimpuls, sodass sie ihre Betriebstemperatur erreicht. DiesesVorerhitzen ist jedoch recht langsam und erfordert etwa vier bisfünf Sekunden.Eine solche Langsamkeit ist natürlichauf gewissen Gebieten, insbesondere bei der Gefäßuntersuchung, unakzeptabel,bei der ein Kontrastpro dukt zur gleichen Zeit in das Blut des Patientengeschickt wird, zu der die radiographische Bestrahlung des Arterien-und Venen-Verteilungssystems erfolgt. Dieses Kontrastmittel breitetsich im Blut in Form einer Welle aus, die durch den Herzschlag gebildetwird. In anderen Worten, der verbesserte Kontrast ist nur für eine Dauernahe einer Sekunde vorübergehendsichtbar und zu einem Zeitpunkt, der ein statistischer Zeitpunktist und in Beziehung zum Injektions-Zeitpunkt steht und in jedemFalle wenig Verträglichkeitmit der Warteperiode von vier oder fünf Sekunden hat.
    [0010] Umdieses Problem zu überwinden,gibt es bekannte Wege des Übergangesvom Wert eines elektrischen Haltestromes (der das Halten der Kathodenheizungermöglicht)zu einem Betriebsstrom (der einer erwarteten Röntgenstrahlenabgaberate entspricht)mittels eines Kurzzeit-Impulses,der dem Heizstrom einen verstärktenStromwert gibt. Fürein und die gleiche thermische Zeitkonstante ist dann die Entwicklungder Kathodentemperatur beträchtlichkürzer.Nach einer kalibrierten Dauer dieses Verstärkungsstromes, die im Allgemeinen400 ms beträgt,ist der Heizstrom der Kathode auf einen Betriebswert gebracht. DieserBetriebswert liegt zwischen dem Wert des Haltestromes und dem Wertdes Verstärkungsstromes.
    [0011] ImAllgemeinen kann am Ende einer nachfolgenden Stabilisierungs-Periode,die in einem Beispiel selbst 400 ms beträgt, die Bestrahlung richtigausgeführtwerden. Diese Bestrahlung, die von der benutzten Röhrentechnologieabhängt,kann entweder durch das Schalten der Hochspannung zwischen Anodeund Kathode oder das Schalten einer Spannung des Steuergitters zwischender Kathode und der Anode beschleunigt werden. Ein solches Herangehenergibt gute Resultate, in jedem Falle bessere Resultate als solche,die erhalten werden, wenn der temporäre Verstärkungsstrom nicht angewendetwird.
    [0012] ModerneAnforderungen hinsichtlich der Kontrolle der Abgaberate sind jedochweit größer. ImBesonderen sollte die mittlere Abgaberate der Röhre während des Impulses innerhalbeines Fensters von ±10%um einen erwarteten Mittelwert herum gehalten werden. Es wurde realisiert,dass trotz des Verstärkungsstromes größere Abweichungenauftreten, und dass der Röhrenstromnicht mit der gewünschtenGenauigkeit kontrolliert werden kann.
    [0013] EineAusführungsformder Erfindung ist auf das Überwindendieses Problems gerichtet. Es wurde durch Messungen festgestellt,dass der Verstärkungsstromnicht einmal und immer hinsichtlich Wert und Dauer zu benutzen ist,sondern dass er von dem zu erhaltenden Betriebsstrom (dem Strom,bei dem die Betriebstemperatur der Kathode zu stabilisieren ist)abhängensollte, und dass der Verstärkungsstromeine Funktion des Haltestromes vor dem Verstärkungsstrom sein sollte. DasAntreiben und Kontrollieren des Wertes des Verstärkungsstromes (in einem Beispielfür einegegebene Dauer des Verstärkungsstromes)hat es dann ermöglicht,sicherzustellen, dass der mittlere Strom der Röhre während der brauchbaren Röntgenbestrahlungin einem Fenster von ±1,5%des erwarteten Stromes enthalten ist, nämlich eines Wertes, der vollständig gemäß den Erwartungenist.
    [0014] Ineiner Ausführungsformwurde, statt der Benutzung empirischer Verfahren und des Tabulierensdes Wertes des Verstärkungsstromesals eine Funktion des Haltestromes und des Betriebsstromes, einbesonders einfaches analytisches Modell benutzt. Dieses Modell gestattetdie präziseBerechnung und hat den Vorteil der Übertragbarkeit von einer Röhre zuranderen. Von einer Röntgenröhre zuranderen resultieren nämlich,selbst fürdas gleiche Modell, Unterschiede in der Natur in unterschiedlichenVerhaltensformen, die nicht längerdie oben vorgesehene Toleranz ermöglichen. Statt einer Kartierungder verschiedenen Verhaltensformen jeder Röhre, kann eine relativ einfacheReihe von Experimenten die Parameter des Modelles bestimmen, diedie Röhrebetreffen. Die Parameter des Modelles einer Röhre sind richtig für dieseRöhre.Das Modell ist gemeinsam füralle die Röhren.Dieses Ver fahren löstein Problem der Genauigkeit bei der Verwendung der Röntgenröhre undein Problem der Anwendung im industriellen Maßstab, bei der Abweichungenzwischen den Röhren berücksichtigtwerden.
    [0015] EineAusführungsformder Erfindung ist auf ein Verfahren des Zuführens von Energie zu einemHeizelement einer Strahlungsquelle vor der Emission gerichtet: Erhitzendes Elementes auf eine Heiztemperatur mittels eines Heizstromes,dessen Intensitäteinen Haltewert hat, Aussetzen des Heizelementes einem Verstärken desHeizstromes währendeiner Periode, die der Emission vorausgeht, und nach dieser PeriodeAussetzen des Heizelementes einem Strom, dessen Intensität einenZwischenwert zwischen dem Haltewert und dem Wert des Verstärkungsstromeshat, wobei der Wert des Verstärkungsstromes,Emission fürEmission, als eine Funktion des Haltewertes und des Zwischenwertesbestimmt wird.
    [0016] EineAusführungsformder Erfindung ist auf eine Strahlungsquelle mit einer Kathode miteinem Heizelement, einer Anode, einer Einrichtung zum Zuführen vonEnergie zu dem Element, einer Einrichtung zum Heizen des Elementesauf eine Haltetemperatur, deren Intensität einen Haltewert hat, um dasHeizelement einer Verstärkungdes Heizstromes währendeiner einer Emission vorausgehenden Periode auszusetzen, und nachdieser Periode das Heizelement einem Strom auszusetzen, dessen Intensität einenZwischenwert zwischen dem Haltewert und dem Wert des Verstärkungsstromeshat, und eine Einrichtung zum Bestimmen des Wertes des Verstärkungsstromes,Emission fürEmission, als eine Funktion des Haltewertes und des Zwischenwertes.
    [0017] DieErfindung und deren Ausführungsformenwerden deutlicher aufgrund der folgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnungenverstanden werden. Diese Zeichnungen dienen nur der Veranschaulichung undbeschränkenin keiner Weise den Umfang der Erfindung. Diese Figuren zeigen:
    [0018] 1 eine schematische Ansichteiner Röntgenröhre, diezum Ausführendes Verfahrens benutzt werden kann,
    [0019] 2 eine schematische Ansichtder Stufen des Vorerhitzens und Überhitzensder Kathode, wenn eine Emission auftritt,
    [0020] 3 das Prinzip der Feststellungder Einstellungs-Parameter und, nachdem diese Parameter bekanntsind, das Prinzip der Einstellung der Röntgenröhren, um die erwartete Emissionzu erhalten, und
    [0021] 4 bis 8 graphische Darstellungen, die dazubenutzt werden, das Verfahren besser zu erklären.
    [0022] 1 zeigt eine Röntgenröhre 1,die zur Ausführungeiner Ausführungsformdes Verfahrens benutzt werden kann. Röhre 1 umfasst eineKathode 2 und eine Anode 3, z.B. des Rotationstyps.Die Kathode 2 ist entweder eine direkte Kathode oder eineindirekte Kathode. Sie wird durch ihr Heizelement repräsentiert.Werden die Kathode und die Anode einer hohen Spannung mit Bezugaufeinander ausgesetzt, dann emittiert Kathode 2 Elektronenmit hoher Geschwindigkeit, die beim Treffen auf ein Target der Anode 3 dieEmssion von Röntgenstrahlen 4 durchdie Anode bewirken, die zur Ausführungeiner Radiographie, insbesondere auf medizinischem Gebiet, benutztwerden. Die Röhre 1 umfassteine Kontroll- bzw. Regeleinrichtung 5, die durch einenMikroprozessor 6 gebildet wird, der durch eine Adress-,Daten- und Regel-Sammelschiene 7 mit einem Eingabe/Ausgabe-Interface 8,einem Programmspeicher 9 und einem Datenspeicher 10 verbundenist. Das Eingabe/Ausgabe-Interface 8 ist zum Empfang vonAnweisungen von einem (nicht gezeigten) Mann-Maschine-Interfacevorgesehen, das zum Diktieren eines erwünschten Betriebes der Röhre 1 benutztwerden kann. Ein im Speicher 9 enthaltenes Programm 11 wirdzur Ausführungeiner Reihe von Operationen durch den Mikroprozessor 6 benutzt,sodass die Röntgenstrahlen 4 striktauf einen erwarteten Wert festgelegt sind.
    [0023] Aufdem Gebiet der Gefäß-Radiographie(2), z.B., ist der Halte-Heizstromich0 permanent an das Ein gabe/Ausgabe-Interface 8 gelegt,um dem Glühfaden 2 derKathode Leistung bzw. Energie zuzuführen. 2 gibt unter dem Zeitdiagramm des Heizstromeseine Ansicht einer graphischen Darstellung der Temperatur θ der Kathode.Unter der graphischen θ-Darstellungzeigt die Figur den Röhrenstromi, der auch als Anodenstrom bekannt ist, der direkt die Abgaberateder Röntgenstrahlen 4 repräsentiert.Vor einer Exposition 12, während der die Bestrahlung ausgeführt wird,wird die Kathode 2 in einer bekannten Weise durch einenVerstärkungsstromib füreine gegebene Dauer 13 vorerhitzt, die in einem Beispielgleich 400 ms ist. Unten in der Erläuterung wird diese beispielhafteDauer von 400 ms ausgewählt.Danach wird jedoch gezeigt, wie es speziell mit dem Modell möglich ist,eine andere Dauer auszuwählen.Die Dauer von 400 ms ist jedoch eine bevorzugte Dauer, weil sieeiner normalen Belastung der Kathode 2 entspricht.
    [0024] Nachder Periode 13, währendder der Verstärkungsstromangewendet wird, ist es möglich,die Bestrahlung 12 auszuführen. Im Stande der Technikist es jedoch bevorzugt, auf eine Stabilisierungsperiode 14 zuwarten, die, in einem Beispiel, ebenfalls gleich 400 Millisekundenist, bevor man die Bestrahlung 12 ausführt. In einer Ausführungsformder Erfindung ist es möglich,dass eine solche Dauer 14 nicht obligatorisch ist. Während derStabilisierungsperiode 14 und während der Bestrahlungsperiode 12 istder Kathodenstrom ip ein Strom mit einem Zwischenwert zwischen demWert ich0 des Haltestromes und dem Wert ib des Verstärkungsstromes.
    [0025] 2 gibt auch eine schematischeAnsicht der Brauchbarkeit der Anwendung einer Verstärkungsstrom-Periode 13.Wird eine Verstärkungsstrom-Periode 13 nichtbenutzt, dann würdedie Temperatur der Kathode ihre stabilisierte Temperatur 15 miteiner langsamen Entwicklung 16 erreichen, die in Beziehungzu ihrer thermischen Konstante steht. Unter Anwendung des Verstärkungsstromesund mit etwa der gleichen thermischen Konstanten wird die Betriebstemperatur 15 amEnde der Verstärkungsstrom-Periode 13 unddamit vor dem Startzeitpunkt der Bestrahlung 12 erreicht.Mit einem Verstärkungsstromkann folglich die Stabilisierungstemperatur 15 mit größerer Genauigkeiterreicht werden.
    [0026] Ineiner Ausführungsformder Erfindung wurde jedoch festgestellt, dass der Verstärkungsstrom,wenn er ein füralle mal bestimmt worden ist, fürwelche Werte der vorläufigenHalteströmeund fürwelche Werte der Zwischen-Betriebsströme ip auchimmer, nicht befriedigend ist und zu einer zu starken Streuung derMittelwerte der Betriebsströmewährendder Bestrahlung 12 führt.In einer Ausführungsformder Erfindung wird der Wert 17 des Verstärkungsstromesib währendder Periode 13 abhängiggemacht vom Wert 18 des Haltestromes ich0 vor der Bestrahlung 12 undvon dem Wert 19 des Zwischenwertes des Betriebsstromesip, der während derBestrahlung benutzt werden kann. Diese Abhängigkeit bezieht sich auf dieDauer der Periode 13.
    [0027] Einsolches Verfahren und eines solche Vorrichtung sind besonders brauchbar,wenn eine Gefäßuntersuchungausgeführtwerden soll, fürdie der Zeitpunkt der Bestrahlung 12 statistisch bestimmtwerden muss und wenn es geeignet ist, die Perioden der Zubereitungbis zum maximalen Ausmaß zuverringern oder sogar bis zur Stabilisierungsperiode 14 zugehen. 2 zeigt schematisch,dass es die Vorerhitzungs-Zeitkonstante 20 aufgrund desVerstärkungsstromes 17 gestattet,dass die Betriebstemperatur 15 genau am Ende der Periode 13 erreichtwird.
    [0028] 3 zeigt das Programm, dasdurch die Schaltung 5 ausgeführt wird, um zu einer genauenund erwarteten Einstellung der Betriebstemperatur zu gelangen. Einerstes Unterprogramm 21 empfängt Information hinsichtlichder Dauer 22 der Periode 13, der Dauer 23 derPeriode 14 und der Dauer 24 des Haltestromes (derden Wert 18 hat). Das Unterprogramm 21 empfängt weiterals Information 25 ichmax, was anzeigt, dass der Wert desHeizstromes nicht zu überschreitenist, wenn die Kathode 2 keine Verschlechterung erleidensoll. Das Unterprogramm 21 des Programmes 11 führt dahereine Berechnung der Dauer 22 der Periode 13 des Wertes 17 desVerstärkungsstromes,der im Folgenden ib genannt wird, wie in "i Verstärkung (boost)" für den Verstärkungsstromaus. Das Unterprogramm 21 ist ein Modell für die Berechnungdes Verstärkungsstromes desGlühfadens.
    [0029] DasProgramm 11 hat weiter ein anderes Unterprogramm 26,das benutzt wird, das Verhalten des Heizstromes als eine Funktionder Information 27 überdie anzulegende Hochspannung und einen erwarteten Wert des Röhrenstromes 28 zumodellieren. Das Unterprogramm 26 erzeugt eine Informationip mit einem ip-Wert 19, das den Wert des zu benutzendenBetriebsstromes zum Halten der Kathode 2 anzeigt. Das Unterprogramm 21 empfängt auchdie Information ip, um die Berechnung des Verstärkungsstromes ib 17 zuermöglichen.Nachdem diese verschiedenen Elemente berechnet wurden, ermöglicht einUnterprogramm 29 des Programmes 11 die wirksameBeaufschlagung der Kathode 2 und der Anode 3 mitden errechneten Werten. Die Röhre 1 wirddann als eine Funktion der verschiedenen Parameter in Betrieb gesetztund die Bestrahlung 12 ausgeführt. Dann wird ein Unterprogramm 30 zumMessen der Realitätdes erzeugten Röhrenstromes(und seines Äquivalentesim Heizstrom) währendder Bestrahlung 12 benutzt. Dieser wird mit dem erwartetenWert ip verglichen. Ist dies ausgeführt, dann ist ein Mittel verfügbar, dieParameter des Unterprogrammes 21 so einzustellen, dass,Röhre für Röhre, derWert im gleich dem Wert ip ist.
    [0030] Inder Praxis wird jede Installation, wenn sie von dem Produktionsbandgenommen wird, mit dem Unterprogramm 21 versehen, das mitStandardparametern versehen ist. Diese Standardparameter werdenwährendeiner Phase der Kalibrierung der Installation in einer begrenztenAnzahl von Experimenten eingestellt. Nachdem die Parameter eingestelltsind, wird die Installation an den Benutzer ausgeliefert. Fallserforderlich, ist es währenddes Alterns der Installation möglich,die Parameter des Unterprogrammes 21 mittels des Programmes 30 vonZeit zu Zeit oder periodisch zu modofizieren. Es ist jedoch möglich, die Auslieferungeiner Installation in Betracht zu ziehen, bei der das Programm 11 dasUnterprogramm 30 nicht umfasst, wobei das Versehen mitParametern in der Produktionseinheit ein für alle mal ausgeführt wordenist.
    [0031] 4 ist eine graphische Darstellungder Korrespondenz zwischen einer Temperatur θ des Glühfadens und einem äquivalentenRöhrenstrom.Es ist möglich,aus den in 4 aufgetragenenWerten eine Gleichung fürdie Umwandlung der Anoden-Temperatur θ in einen äquivalenten RöhrenstromIequ abzuleiten. Diese Gleichung 1 ist: Iequ= αθ4 + βθ3 +γθ2 + δθ + λ.
    [0032] Mitdieser Formel 1 ist es dann möglich,eine Simulation des Verhaltens des Glühfadens für eine geplante Dauer, z.B.400 ms im bevorzugten Falle, der Verstärkungsstrom-Periode 13 zu erhalten. DieseSimulation berücksichtigtden spezifischen Widerstand des Glühfadens, die Natur seines Materialsund die physikalischen Daten, die es ermöglichen, dass seine Temperaturam Ende bekannt ist.
    [0033] 5a zeigt erstens die Entwicklungder Glühfaden-Temperatur während desVerstärkungsstromes 13 undzweitens den Wert ip, äquivalentder Temperatur θ13,die am Ende der Dauer 13 erreicht ist.
    [0034] Diein 5b gezeigten Kurvenzeigen die Resultate dieser Simulierung, jeweils als eine Funktioneines Wertes des Stromes ib. Es sind neun Kurven gezeigt, die alseine Funktion des Wertes ich0 des Haltestromes vor der Periode 13 parametisiertsind. Die Kurven haben sehr grob die Gestalt eines Parabelabschnittes, derzeigt, dass der erwartete Strom ip mindestens eine Funktion 2. Gradesdes Stromes ib ist. Weiter wird natürlich ein erwarteter Betriebsstrom(repräsentiertdurch die horizontale Linie der graphischen Darstellung 5b) erhalten und dies umso rascher, je größer derVerstärkungsstromist. Je geringer der Haltestrom, um so größer sollte der Verstärkungsstromwährenddes Impulses 13 sein.
    [0035] 6 gibt eine Ansicht für gewisseBedingungen der 5b derMessung im des gemessenen Heizstromes, entsprechend den Experimentenvon 5b.
    [0036] 7 zeigt die Elemente, diezur Bestimmung eines Simulationsmodells benutzt werden. Das Modell ermöglicht dieVereinfachung der Bestimmung des Verstärkungsstromes ib, für eine Röhre, ohnedass es nötig ist,die in 5b gezeigte Kartierungauszuführen,für dieseRöhre,und daher fürjede der Röhren,die hergestellt werden könnte.Erstens wäredie Anfertigung dieser Kartierung ein langer und mühsamer Prozess.Zweitens wärees entweder erforderlich, viel Speicher aufzunehmen oder komplexereNotwendigkeiten der Interpolation auszuführen, um die erforderlicheGenauigkeit zu erhalten.
    [0037] Ineiner Ausführungsformder Erfindung wurde festgestellt, dass sich das Problem aus derEntwicklung der Heizzeitkonstanten des Glühfadens aufgrund der verschiedenenBedingungen ergibt, unter denen man ihn betrieben hat. Eine Ausführungsformder Erfindung ist gerichtet auf das Messen der Verschiebung im Wertdes Heizstromes. Der Heizstrom hängtvom spezifischen Widerstand des Kathoden-Glühfadensab, der seinerseits von der Temperatur der Kathode abhängt, diesich im Laufe der Zeit entwickelt. Während der Periode 13 ist daherdie der Kathode 2 zugeführtethermische Energie nicht konstant und führt zu der Zeitkonstanten.Diese Entwicklung berücksichtigtweiter den technische Verlust, der konstant auftritt. Eine Ausführungsformder Erfindung ist auf die Standardisierung dieser Verschiebung mitBezug auf den wahrscheinlichen Unterschied gerichtet, der zwischendem Verstärkungsstromib und dem erhaltenen Strom i resultiert. Die Kurve 7 zeigtdie durch diese Entwicklung angenommene Form, 1/τ genannt, für ein halb offenes Intervallvon Werten, die im Bereich vom Heizstrom ich0 bis zum Wert ib liegen.Das Intervall ist halb offen, weil für i = ib, die Standardisierungzu einem unendlichen Wert führt.Die Kurven wurden fürPaare von Werten dargestellt, die auf der rechten Seite der graphischenDarstellung von 7 gezeigtsind.
    [0038] DieseKurven, die eine Asymptote zeigen, wenn i sich ib nähert, habendie Gesamtgestalt einer geraden Linie und wurden als eine Linearität der Entwicklungdarstellend in terpretiert. Variierte die thermische Zeitkonstante τ des Glühfadensmit der Temperatur nicht, dann könnteeine Gleichung 2 folgendermaßengeschrieben werden: ip = ib – (ib – i0)·exp(–t/τ),wobei τ eine Konstanteist, das heißt dip/dt= (ib – i0)·exp(–t/τ)/τ, das heißt dip/dt= (ib – ip)/τ, das heißt 1/τ = dip/dt/(ib – ip).
    [0039] Miteinem Modell erster Ordnung würdeeine Konstante für1/τ erhaltenwerden. Dies ist mit dem gezeigten Modell nicht verifiziert, dainsgesamt die Kurven zu einer Gleichung 3 führen: 1/τ = di/dt/(ib – i) = a+ b·ib+ i·(c+ d·ib),das ist
    [0040] Diesverringert die Komplexitätdes Modells zu einem einfachen Modell mit vier Koeffizienten a,b, c, d. Es ist allgemein nicht erforderlich, einen fünften Koeffizientenin Betracht zu ziehen, der das Quadrat des Verstärkungsstromes des Haltestromesberücksichtigt.Es konnte gezeigt werden, dass das Berücksichtigen dieser anderenVariablen von marginalem Wert fürdie erwartete Genauigkeit sein würde,die in einem Bereich von 1,5% liegt. In dieser Hinsicht gibt 8 eine Ansicht, die sehrfein vermischte Kurven fürdas Modell und die Messung des Wertes des Betriebsstromes benutzt,der einerseits errechnet und andererseits gemessen wurde als eineFunktion des Wertes des Verstärkungsstromes.Dies wurde fürzwei beispielhafte Halteströme vonich0 2,5 bzw. 3,5 Ampere ausgeführt.
    [0041] Experimentehaben gezeigt, dass das so errechnete Modell mit einer Effizienzvon etwa 1,5% gültig ist,die sehr viel größer istals die erwarteten 10%. In einem Beispiel haben die Parameter a,b, c, d in Abhängigkeit davon,ob die Kathode einen kleinen Brennpunkt oder einen großen Brennpunktauf der Anode erzeugt, die folgenden Werte. kleiner Brennpunkt:a = –0,9658;b = 0,0504; c = 0,4072; d = 0,0124 großer Brennpunkt: a = –0,4045;b = 0,0416; c = 0,2663; d = 0,0215
    [0042] Wieersichtlich, ergibt die durch Gleichung 3 empfohlene Berechnungnicht direkt den wert des Verstärkungsstromesib, wobei der Betriebsstrom ip und der Halteheizstrom i0 bekanntsind. In der Praxis wird dieses Verfahren durch Iteration ausgeführt, indemman einen Wert nimmt, von dem man weiß, dass er an der oberen GrenzemöglicherWerte fürden Heizstrom liegt, und einen Wert, von dem man weiß, dasser an der unteren Grenze der möglichenWerte fürden Heizstrom liegt. So ist, z.B., der Wert, von dem bekannt ist,dass er an der oberen Grenze liegt, der Wert des maximalen Heizstromesichmax. Der Wert, von dem bekannt ist, dass er an der unteren Grenzeliegt, ist der Wert des Halteheizstromes ich0. Dann wird das Verfahrenmittels Dichotomie fortgeführt.So wird, z.B., eine Berechnung des Wertes des Heizstromes ausgeführt, deraus einer Auswahl eines Zwischen-Verstärkungsstromes resultiert, z.B.die Hälfteder Summe der beiden Werte, des oberen Grenzwertes und des unterenGrenzwertes. In Abhängigkeitvon dem Unterschied, der zwischen dem Wert des errechneten Betriebsstromesund dem erwünschtenWert festgestellt wird, werden graduelle Modifikationen im Wertdes Verstärkungsstromesvorgenommen, um einen neuen Wert des Betriebsstromes zu errechnen,der dichter beim erwarteten Betriebsstrom ist als der zuvor errechneteWert. Die Berechnung wird beendet, wenn der Fehler unterhalb einerSchwelle liegt, die, z.B., bei 3 mA festgelegt ist. In der Praxiskann am Ende von drei oder vier Iterationen, was sehr rasch seinmag, weil die Berechnung nichts desto trotz ziemlich einfach ist,der Wert des Verstärkungsstromeserhalten werden. Alle diese Berechnungen können sehr einfach in einerBerechnungs periode von weniger als einer Millisekunde mit einemmodernen Prozessor erhalten werden, der mit einer Rate von einemGigahertz arbeitet. Der Fehler wird somit durch Bestimmen des Wertes desVerstärkungsstromesals eine Funktion eines ausgewähltenModells der Entwicklung des Heizstromes errechnet. Das ausgewählte Modellder Entwicklung verursacht ein Minimieren des Röhrenstromfehlers zwischen einemfür dieRöntgenröhre erwartetenRöhrenstromund einem erhaltenen Röhrenstrom.In der Praxis kann der Röhrenstromdurch seinen äquivalentenHeizstrom (füreine gegebene Hochspannung) ersetzt werden.
    [0043] DerFachmann kann verschiedene Modifikationen in Struktur/Weg und/oderFunktion und/oder Resultaten und/oder Stufen der offenbarten Ausführungsformenund von deren Äquivalentenvornehmen oder vorschlagen, ohne den Umfang und das Ausmaß der Erfindungzu verlassen. Bezugszeichenliste
    权利要求:
    Claims (14)
    [1] Verfahren zum Zuführen von Energie zu einem Heizelementeiner Quelle emittierter Strahlung, umfassend: Aufheizen desElementes auf eine Haltetemperatur mittels eines Heizstromes, dessenIntensitäteinen Haltewert hat, Beaufschlagen des Heizelementes mit einemverstärktenHeizstrom währendeiner der Emission von Strahlung vorausgehenden Periode und Beaufschlagendes Heizelementes nach dieser Periode mit einem Strom, dessen Intensität einenmittleren Wert zwischen dem Haltewert und dem Wert des Verstärkungsstromeshat, wobei der Wert des Verstärkungsstromes, Emission für Emission,als eine Funktion des Haltewertes und des Zwischenwertes bestimmtwird.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, worin die Quelle bei einerradiologischen Untersuchung eingesetzt wird.
    [3] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, worin der Wertdes Verstärkungsstromesals eine Funktion eines Modelles der Entwicklung des Heizstromesentwickelt wird, und das Entwicklungsmodell ein Modell ist, daseine Minimierung des Quellenstromfehlers zwischen einem Quellenstrom,der fürdie Quelle erwartet wird, und einem erhaltenen Quellenstrom erzeugt.
    [4] Verfahren nach Anspruch 3, worin das Modell die folgendenGleichungen umfasst:
    [5] Verfahren nach Anspruch 4, worin die Parameter a,b, c und d die folgenden Werte in Abhängigkeit davon haben, ob dieKathode einen kleinen Brennfleck oder einen großen Brennfleck auf der Anodeerzeugt: kleiner Brennfleck: a = –0,9658; b = 0,0504; c = 0,4072;d = 0,0124 großerBrennfleck: a = –0,4045;b = 0,0416; c = 0,2663; d = 0,0215.
    [6] Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 5, worin die Parametera, b, c und d durch Minimieren eines Fehlers bestimmt werden, derzwischen einem erwarteten Röhrenstromund einem nachgewiesenen Röhrenstromfestgestellt wird.
    [7] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin die Periodeeine Dauer von 400 ms hat.
    [8] Verfahren nach Anspruch 7, worin die Periode derEmission um eine Stabilisierungsdauer vorausgeht, die etwa gleich400 ms ist.
    [9] Strahlungsquelle, umfassend: eine Kathode miteinem Heizelement, eine Anode, eine Einrichtung zum Zuführen vonEnergie zu dem Element, eine Einrichtung zum Erhitzen des Elementesauf eine Haltetemperatur, deren Intensität einen Haltewert hat, um dasHeizelement währendeiner Periode einem Verstärkendes Heizstromes auszusetzen, die einer Emission vorhergeht, undnach dieser Periode, um das Heizelement einem Strom auszusetzen,dessen Intensität einenZwischenwert zwischen dem Haltewert und dem Wert des Verstärkungsstromeshat, und eine Einrichtung zum Bestimmen des Wertes des Verstärkungsstromes,Emission fürEmission, als eine Funktion des Haltwertes und des Zwischenwertes.
    [10] Quelle nach Anspruch 9, worin die Einrichtung zumBestimmen des Wertes des Verstärkungsstromes einEntwicklungsmodell des Heizstromes umfasst, wobei das Entwicklungsmodellein Modell ist, das ein Minimieren eines Quellenstromfehlers zwischeneinem Quellenstrom, der fürdie Quelle erwartet wird, und einem erhaltenen Quellenstrom erzeugt.
    [11] Quelle nach Anspruch 10, worin das Modell die folgendenGleichungen implementiert:
    [12] Quelle nach Anspruch 11, worin die Parameter a,b, c und d die folgenden Werte in Abhängigkeit davon haben, ob dieKathode einen kleinen Brennfleck oder einen großen Brennfleck auf der Anodeerzeugt: kleiner Brennfleck: a = –0,9658; b = 0,0504; c = 0,4072;d = 0,0124 großerBrennfleck: a = –0,4045;b = 0,0416; c = 0,2663; d = 0,0215.
    [13] Computerprogramm mit Code-Einrichtungen, die beimAusführenauf einem Computer die Stufen irgendeines der Ansprüche 1 bis8 ausführen.
    [14] Computerprogramm auf einem Träger, der einen Code trägt, derbeim Ausführenauf einem Computer die Stufen irgendeines der Ansprüche 1 bis8 ausführt.
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    Pauwels et al.2015|Technical aspects of dental CBCT: state of the art
    Siewerdsen et al.1999|A ghost story: Spatio‐temporal response characteristics of an indirect‐detection flat‐panel imager
    Samei et al.2006|Intercomparison of methods for image quality characterization. I. Modulation transfer function a
    US6920198B2|2005-07-19|Methods and apparatus for processing a fluoroscopic image
    Rottke et al.2013|Effective dose span of ten different cone beam CT devices
    NL1004424C2|1999-07-26|Computerized medical tomography scanner with reduced power X-ray source and method for performing such a scan.
    NL1027363C2|2006-01-31|Method and device for Z-axis tracking and collimation.
    Alvarez2011|Estimator for photon counting energy selective x‐ray imaging with multibin pulse height analysis
    Jessen et al.1999|Dosimetry for optimisation of patient protection in computed tomography
    CN103323871B|2016-01-27|数据采集
    Zellerhoff et al.2005|Low contrast 3D reconstruction from C-arm data
    US8175217B2|2012-05-08|X-ray CT apparatus
    US20060153335A1|2006-07-13|X-ray tube control apparatus and x-ray tube control method
    US20080232542A1|2008-09-25|Dynamic Dose Control For Computed Tomography
    US7844029B2|2010-11-30|X-ray diagnostic apparatus
    US6594339B1|2003-07-15|X-ray examination apparatus with exposure control
    US6574302B2|2003-06-03|Method and system for determining a density of a volume in an image data set
    US7006599B2|2006-02-28|Radiographic apparatus
    JP2009504221A|2009-02-05|動的デュアルエネルギーｘ線撮影のシステム及び方法
    EP0496438A1|1992-07-29|Röntgenuntersuchungsapparat
    US6920201B2|2005-07-19|X-ray device with a storage for X-ray exposure parameters
    US20040062341A1|2004-04-01|Method and apparatus for automatic exposure control in ct scanning
    Ranger et al.2010|A technique optimization protocol and the potential for dose reduction in digital mammography
    EP2873370A1|2015-05-20|Röntgenstrahlabbildungsvorrichtung und Verfahren zur Steuerung davon
    US7039163B2|2006-05-02|Method for automatically setting an X-ray dosage for producing an X-ray tomographic image
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    US7079622B2|2006-07-18|
    FR2855360A1|2004-11-26|
    JP2004349254A|2004-12-09|
    FR2855360B1|2006-10-27|
    US20040264643A1|2004-12-30|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2009-10-08| 8128| New person/name/address of the agent|Representative=s name: RUEGER UND KOLLEGEN, 73728 ESSLINGEN |
    2010-02-18| 8139| Disposal/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    [返回顶部]