Rundstrahl-Röntgenröhre

Abstract

 Rundstrahl-Röntgenröhre (16) mit einem das Target (30, 50) teilweise um­gebenden ringabschnittförmigen Strahlendurchtrittsfenster (31, 51) und einer Ausbildung von Kathode und Elektronenstrahloptik (35, 36) einerseits und des Targets (30, 50) andererseits, daß die aus dem Fenster austretende Strahlung in der Ebene des Fensters einen größeren Sektor bestreicht, wobei eine Kathodenan­ordnung mit mindestens zwei Elektronenquellen (33, 34) mit zugeord­neter Elektronenoptik (35, 36) und einer Ausbildung der Elektronen­optik und des Targets dergestalt, daß je Elektronenoptik ein Brennfleck (40, 41, 60, 61, 62) auf dem Target (30, 50) erzeugt wird und die von den einzelnen Brennflecken (40, 41, 60, 61, 62) ausgehende Strahlung aneinander an­grenzende Untersektoren bestreicht, gegen eine gegenseitige Überlagerung jedoch weitgehend abgeschirmt ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Rundstrahl-Röntgenröhre nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Zur Strukturprüfung von Kraftfahrzeugreifen ist bekannt, diese mit einer Röntgenstrahlung zu durchstrahlen und die dergestalt erhaltene Abbildung auf einem Monitor wiederzugeben. Aus der DE-­PS 22 39 003 ist eine Röntgenprüfvorrichtung bekanntgeworden, die drei Röntgenröhren benötigt. Die gesamte Prüfvorrichtung ist relativ aufwendig und erlaubt keine verzerrungsfreie Abbildung und damit eine einwandfreie Fehlererkennung bzw. Federzuordnung. Um diesem Mangel abzuhelfen, ist in der DE 37 37 159 vorgeschla­gen worden, eine sogenannte Röntgenrundstrahlröhre zu verwenden.

[0003] Die Röntgenrundstrahlröhre wird in dem vom Reifen umschlos­senen Raum nahe seiner offenen Innenseite so angeordnet, daß die von ihr ausgehende Strahlung die Außenwände und die Reifenlauffläche von innen nach außen durchstrahlt.

[0004] Bekannte Rundstrahl-Röntgenröhren weisen ein ringförmiges Strahlendurchtrittsfenster auf, und die Elektronenstrahl­optik bzw. das Target sind so ausgebildet, daß die aus dem Durchtrittsfenster austretende Strahlung einen großen Sek­tor bestreicht, beispielsweise mit einem Bogenwinkel von 180° und mehr. Der Strahlungswinkel quer dazu beträgt zum Beispiel 40°. Bei einer Prüfung von Reifen, jedoch auch in ähnlich gelagerten Fällen, werden bei der Verwendung einer Rundstrahlröntgenröhre erhebliche Vorteile erhalten. Die Röntgenquelle kann sehr nahe an die zu prüfenden Bereiche herangebracht werden. Sie kann daher mit einer geringen Leistung betrieben werden, was sich günstig auf den zu er­zielenden Kontrast zwischen Gummi und zum Beispiel Kunst­stoff oder eingelegten Drähten auswirkt. Ein weiterer Vor­teil liegt darin, daß eine merkliche Verkleinerung der kompletten Röntgenanlage erhalten wird. Dadurch wird nicht nur der apparative Aufwand geringer, sondern auch eine entsprechende Raumersparnis erreicht. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß eine annähernd senkrechte Durchstrahlung aller zu prüfenden Reifenbereiche möglich ist und damit eine verzerrungsfreie Darstellung auf der Wiedergabevor­richtung, beispielsweise einem Bildschirm. Derartige Vor­teile werden begünstigt, wenn drei lineare Anordnungen lichtempfindlicher Dioden (Diodenzeilen) durchmesser­parallel bzw. achsparallel angeordnet sind und als Empfangs­vorrichtung für die Röntgenstrahlung dienen.

[0005] Bekannte Rundstrahlröntgenröhren verwenden Kegel- oder Flachtargets. Kegelförmige Targets erlauben zwar auf ein­fache Weise einen großwinkligen Sektor für die austretende Röntgenstrahlung, haben jedoch wegen des großen Brenn­flecks, der als Ringfläche um den Konus des Targets ge­dacht werden muß, eine schlechte Auflösung zur Folge. Bei der Strukturprüfung von Kraftfahrzeugreifen, beispiels­weise von Stahlgürtelreifen, können unter Umständen die Drähte nicht mehr diskriminiert werden.

[0006] Bei flachen Targets sind die ersten vier bis sechs Grad, die an die Ebene der Fläche angrenzen, zur Erzeugung ver­wendbarer Röntgenstrahlung nicht geeignet. Deshalb erhält man einen kegelförmigen Strahlverlauf, der im übrigen auf­grund der notwendigen Schräganordnung der Fläche gegenüber der Röhrenachse zu einer ungleichen Abbildung der jeweils gleichzeitig durchstrahlten Reifenpartie führt und damit zu einer Verzerrung. So kann, obwohl ein derartiges Target eine gute Auflösung wegen des flächenmäßig kleinen Brenn­flecks ermöglicht, zum Beispiel nicht unterschieden werden, ob ein Draht im Reifen gekrümmt verläuft oder ob es sich um eine Verzerrung handelt.

[0007] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Rund­strahlröntgenröhre zu schaffen, die eine hohe Auflösung und gleichzeitig eine weitgehend verzerrungsfreie Ab­bildung auch bei geometrisch ungleichmäßigen Objekten er­möglicht.

[0008] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Kennzeichnungs­teils des Anspruchs 1 gelöst.

[0009] Bei der erfindungsgemäßen Rundstrahlröntgenröhre werden auf einem Target mindestens zwei Brennflecke erzeugt. Hierzu ist je Brennfleck eine Elektronenquelle und eine Elektronenstrahloptik der Kathode zugeordnet. Erfindungs­wesentlich ist ferner, daß die Anordnung des Fokus auf dem Target so gewählt ist, daß die von einem Brennfleck aus­gehende Strahlung nur einen Teil des Sektors bestreicht, der dem Winkel des Durchtrittsfensters in seiner Ebene entspricht. Ermöglicht das Durchtrittsfenster der Röntgen­röhre zum Beispiel einen Strahlungssektor von 270°, er­zeugt ein Brennfleck zum Beispiel einen Strahlungssektor von 90 oder 180°. Der übrige Bereich ist dem anderen Brenn­fleck zugeordnet. Zur Vermeidung von Grauschatten und da­mit von unzureichenden Abbildungen sind die von den ein­zelnen Brennflecken ausgehenden Strahlungen gegeneinander abgeschirmt.

[0010] Bei der erfindungsgemäßen Rundstrahl-Röntgenröhre werden die Vorzüge einer Flächenanode und einer Kegelanode kom­biniert und deren Nachteile ausgeschaltet. Die erfindungs­gemäße Röntgenröhre ermöglicht mithin einen einwandfreien Rundstrahl von großem Bogenwinkel und hervorragendem Auf­lösungsvermögen.

[0011] Es sind bereits Röntgenröhren bekanntgeworden, bei denen zwei Targets bzw. zwei Brennflecke vorgesehen sind, und zwar ein kleiner und ein großer Brennfleck. Bei derartigen Röntgenröhren werden die Targets jedoch niemals gleich­zeitig, sondern nur nacheinander gefahren.

[0012] Es sind verschiedene geometrische Formen für das Target denkbar, um die gewünschte Abstrahlung zu erhalten. Eine besteht nach einer Ausgestaltung der Erfindung darin, daß der der Kathode zugekehrte Abschnitt des Targets sattel­dachförmig ist und die Brennflecke auf je einer Dach­fläche gebildet werden. Entsprechend benötigt die Kathode zwei Elektronenquellen und zwei Elektronenstrahloptiken, um den Elektronenstrahl auf dem Target zum Brennfleck zu fokussieren. Theoretisch ermöglicht eine derartige Anode einen Rundstrahl von 360°, der jedoch normalerweise nicht benötigt wird. In dem Grenzbereich zwischen benachbarten Sektoren ergibt sich eine Totzone von etwa 4°, die für die Abbildung nicht herangezogen werden kann. Sie liegt im Bereich der Ebene, die durch den "First" der dachförmigen Anode hindurchgeht. Diese Totzone kann je nach zu prüfen­dem Objekt beliebig gelegt werden, wenn die Anordnung von Kathode und Anode entsprechend gewählt wird.

[0013] In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung weist der der Kathode zugekehrte Abschnitt des Targets die Form einer vierseitigen Pyramide auf, auf deren drei Seiten­flächen je ein Brennfleck gebildet wird. Auf diese Weise lassen sich drei voneinander abgegrenzte Strahlungssektoren erhalten, beispielsweise mit einem Winkel von 90°, wenn der gesamte Strahlungsbereich 270° beträgt bzw. betragen soll.

[0014] Schließlich kann das Target auch eine Konusform aufweisen, wobei auf der Mantelfläche zwei oder mehr Brennflecke ge­bildet werden.

[0015] Bei einer entsprechenden geometrischen Ausbildung des Tar­gets wird bereits eine Abschirmung durch die im Winkel zueinander liegenden Flächen eines dach- oder pyramiden­förmigen Körpers erhalten. Falls erforderlich, kann jedoch auch eine zusätzliche Abschirmung verwendet werden, zum Beispiel in Form einer flächigen Abschirmung von zum Bei­spiel Blei oder anderem geeigneten Material.

[0016] Die erfindungsgemäße Röntgenstrahlröhre ist insbesondere zur allseitigen Röntgenprüfung eines drehbar abgestützten Kraftfahrzeugreifens geeignet, bei der die Röntgenrund­strahlröhre in dem vom Reifen umschlossenen Raum nahe der offenen Innenseite so angeordnet ist, daß die von ihr aus­gehende Strahlung die Außenwände und die Reifenlauffläche von innen nach außen durchstrahlt. Außerdem sollen die Emfpangsvorrichtungen von drei linearen Diodenanordnungen (Diodenzeilen) gebildet sein, die annähernd durchmesser­parallel bzw. achsparallel angeordnet sind. Die bereits weiter oben erwähnten, nicht völlig vermeidbaren Totzonen können nach einer Ausgestaltung der Erfindung im Bereich zwischen angrenzenden linearen Diodenanordnungen verlaufen, in denen ohnehin eine Abbildung nicht durchgeführt werden kann.

[0017] Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt stark schematisch einen senkrechten Axial­schnitt durch eine Vorrichtung zum Prüfen von Kraft­fahrzeugreifen mit Hilfe einer Rundstrahlröhre nach der Erfindung.

Fig. 2 zeigt schematisch einen Schnitt durch eine Rund­strahlröhre nach der Erfindung, etwa der nach Fig.1.

Fig. 3 zeigt äußerst schematisch den Aufbau einer Rund­strahlröhre nach Fig. 2.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch eine abgewandelte Rund­strahlröhre nach der Erfindung.

[0018] Bevor auf die in den Zeichnungen dargestellten Einzelhei­ten näher eingegangen wird, sei vorangestellt, daß jedes der beschriebenen Merkmale für sich oder in Verbindung mit Merkmalen der Ansprüche von erfindungswesentlicher Bedeu­tung sein kann.

[0019] In Fig. 1 ist ein Schnitt durch zwei in der Größe unter­schiedliche Reifen 10, 11 gezeigt. Ihre Flanken oder Sei­tenwände 12, 13 bzw. 12′, 13′ und ihre Lauffläche 14 bzw. 14′ sind mit einem Kunststoffcord 15 bzw. Stahlcord oder dergleichen versehen. Der Reifen 10 bzw. 11 ist um seine Achse in bekannter weise drehbar abgestützt. Die entspre­chenden konstruktiven Vorkehrungen hierfür sind nicht ge­zeigt; sie sind Stand der Technik. Auch die Schutzvorkeh­rungen bei Röntgenprüfvorrichtungen sind nicht gezeigt.

[0020] Man erkennt in Fig. 1, daß eine Röntgenrundstrahlröhre 16 am Eingang der Reifen 10 bzw. 11 angeordnet ist. In einer Radialebene zum Reifen (hier in der Zeichenebene) weist die Röntgenrundstrahlröhre 16 einen Strahlungswinkel von etwa 300° auf. In der radialen Ebene werden daher alle Bereiche des Reifens von der Strahlung der Röhre 16 durch­strahlt, und zwar annähernd in einem Winkel von 90°. Es versteht sich, daß die Röntgenstrahlröhre 16 weiter in das Innere der Reifen 10 bzw. 11 verlegt sein kann, jedoch auch weiter außerhalb. In einer Ebene senkrecht zur Radial­ebene weist die Rundstrahlröntgenröhre 16 einen Strahlungs­winkel von etwa 40° auf.

[0021] Auf der Außenseite der Außenwände 12, 13 bzw. 12′, 13′ und der Außenseite der Lauffläche 14, 14′ sind Diodenanordnun­gen 17, 18 und 19 vorgesehen. In Fig. 1 sind diese lediglich schematisch angedeutet. Jede Diodenanordnung 17 bis 19 enthält eine lineare Anordnung einzelner licht­empfindlicher Dioden, wobei die Diodenreihe der Anordnungen 17 und 19 annähernd durchmesserparallel ist, während die Reihe der Dioden der Anordnung 18 achsparallel verläuft. Die Dioden werden periodisch abgetastet, wobei die abge­tasteten Signale in bekannter Weise so gespeichert werden, daß eine Reihe von Abtastungen gleichzeitig auf einer Wiedergabevorrichtung 20, beispielsweise einem Bildschirm, erscheint. Die Wiedergabevorrichtung 20 ist ebenfalls sehr schematisch angedeutet. Sie kann beispielsweise aus drei einzelnen Bildschirmen bestehen oder auch aus nur einem einzigen, auf dem alle Bereiche der Reifen 10 bzw. 11 ab­gebildet werden.

[0022] Die Diodenanordnungen 17 bis 19 bilden ein U und sind gemeinsam an einem nicht gezeigten Bauteil gelagert, das in Richtung des Doppelpfeils 21 verstellbar im Maschinen­gestell (nicht gezeigt) gelagert ist. Die Diodenanordnun­gen 17 und 19 sind ihrerseits parallel zu sich selbst im bauteil verstellbar gelagert, wie durch die Doppelpfeile 22 angedeutet. Damit läßt sich ein gleicher Abstand zur Außenseite des Reifens 10 bzw. 11 bzw. zur Lauffläche herstellen und ein einheitlicher Abbildungsmaßstand errei­chen. Die Verstellvorrichtungen sind ebenfalls nicht gezeigt. Sie können von beliebigem bekannten Aufbau sein.

[0023] In Fig. 2 ist von der Rundstrahlröhre 16 nach Fig. 1 ledig­lich das Target 30 und das es umgebende Berylliumfenster 31 dargestellt. Die Röhrenachse ist mit 32 bezeichnet, und die beiden Heizwendeln und die ihnen zugeordneten Elek­tronenstrahloptiken sind nicht gezeigt. Diese sind in­dessen in Fig. 3 sehr schematisch wiedergegeben. Die Heiz­wendeln sind dort mit 33 und 34 und die Elektronenstrahl­optiken mit 35 bzw. 36 bezeichnet. Wie erkennbar, weist das Target 30 zwei im Winkel zueinanderstehende Dachflächen 37, 38 auf, die sich im "First" 39 schneiden. Die Dach­flächen 37, 38 sind jedoch zur Röhrenachse 32 gekippt in der Weise, daß Brennflecke 40, 41 ausgebildet werden. Jeder Dachfläche 37, 38 mit zugehörigem Brennfleck 40, 41 ent­spricht nun ein eigener Sektor A bzw. B. Der "First" 39 ist so gelegt, daß sich die Totzone in der Ebene des Fir­stes 39 durch den Bereich erstreckt, in dem die Dioden­zeilen 18, 19 aneinanderstoßen. In diesem Bereich wäre ohnehin eine Abbildung der durchstrahlten Flächen nicht möglich. Es versteht sich, daß eine zusätzliche Abschir­mung in der Ebene durch den First 39 vorgesehen werden kann, um ein Überlagern der Strahlungen von den Brenn­flecken 40, 41 zu verhindern.

[0024] Bezogen auf das Prüfen von Reifen gemäß Fig. 1 sorgt die Strahlung, die vom Brennfleck 40 ausgeht, für die Durch­strahlung der in Fig. 1 linken Reifenwandung und seiner Lauffläche, während diejenige des Brennflecks 41 die rechte Reifenwandung bestrahlt. Da die Brennflecke eine sehr ge­ringe Ausdehnung haben, wird die Auflösung, die ohnehin wegen der nahen Anordnung der Rundstrahlröhre 16 an den zu durchstrahlenden Bereichen relativ gut ist, noch erheblich verbessert.

[0025] Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 wird eine vierseitige Pyramide in der der Kathode zugeordneten Zone des Targets 50 vorgesehen, das ebenfalls von einem Berylliumfenster 51 in bekannter Weise umgeben ist. Die drei Seitenflächen der Pyramide sind mit 52, 53 und 54 bezeichnet. Die dazwi­schenliegenden Kanten tragen die Bezugszeichen 55, 56 und 57. Mit Hilfe der nicht gezeigten drei Röntgenquellen und den zugeordneten drei Elektronenstrahloptiken werden auf den Flächen 52 bis 54 drei Brennflecke 60, 61 und 62 er­ zeugt. Den Kanten 55 und 57 sind Bleiplatten 63, 64 zuge­ordnet, die sich in einer Ebene annähernd durch die Kanten 55, 57 erstrecken. Sie dienen zur zusätzlichen Abschirmung der von den Brennflecken 60 bis 62 ausgehenden Röntgen­strahlung, um eine Überlappung bzw. Überlagerung in den aneinandergrenzenden Sektoren zu vermeiden. Der vom Brenn­fleck 60 abgedeckte Sektor A hat zum Beispiel einen Winkel von 72°, kann daher zum Durchstrahlen der Lauffläche gemäß der Ausführungsform nach Fig. 1 dienen. Die von den Brenn­flecken 61, 62 ausgehende Strahlung wird dementsprechend zur Prüfung der Wandung der Reifen verwendet.

[0026] Die im übrigen für die erfindungsgemäße Röntgenstrahlröhre zu verwendenden Bauteile und Werkstoffe, zum Beispiel für die Kathode, das Target usw. sind im stand der Technik bekannt und müssen nicht gesondert erwähnt werden.

Ansprüche

1. Rundstrahl-Röntgenröhre mit einem das Target teilweise umgebenden ringabschnittförmigen Strahlendurchtritts­fenster und einer Ausbildung von Kathode und Elektronen­strahloptik einerseits und des Targets andererseits, daß die aus dem Fenster austretende Strahlung in der Ebene des Fensters einen größeren Sektor bestreicht, gekennzeichnet durch eine Kathodenanordnung mit min­destens zwei Elektronenquellen (33, 34) mit zugeord­neter Elektronenoptik (35, 36) und einer Ausbildung der Elektronenoptik und des Targets (30, 50) dergestalt, daß je Elektronenoptik (35, 36) ein Brennfleck (40, 41) bzw. (60, 61, 62) auf dem Target (30, 50) erzeugt wird und die von den einzelnen Brennflecken ausgehende Strah­lung aneinander angrenzende Untersektoren A, B be­streicht, gegen eine gegenseitige Überlagerung jedoch weitgehend abgeschirmt ist.

2. Rundstrahl-Röntgenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß der der Kathode zugekehrte Abschnitt des Targets (30) satteldachförmig ist und die Brennflecke (40, 41) auf je einer Dachfläche (37, 38) gebildet werden.

3. Rundstrahl-Röntgenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß der der Kathode zugeordnete Abschnitt des Targets (50) die Form einer vierseitigen Pyramide (50) aufweist, auf deren drei Seitenflächen (52, 53, 54) je ein Brennfleck (60, 61, 62) gebildet wird.

4. Rundstrahl-Röntgenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß das Target die Form eines Konus aufweist, an dessen Mantelfläche im Umfangsabstand mindestens zwei Brennflecke gebildet werden.

5. Rundstrahl-Röntgenröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Untersek­toren eine flächige Abschirmung (63, 64), vorzugsweise aus Blei oder dergleichen, angeordnet ist.

6. Rundstrahl-Röntgenröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch die Anwendung auf eine Vorrich­tung zur allseitigen Röntgenprüfung eines drehbar ab­gestützten Kraftfahrzeugreifens während einer Reifen­umdrehung, bei der die Röntgenrundstrahlröhre in dem vom Reifen umfassenden Raum nahe seiner offenen Innen­seite so angeordnet ist, daß die von ihr ausgehende Strahlung die Außenwände und die Reifenlauffläche von innen nach außen durchstrahlt und die Empfangsvorrich­tung von linearen Diodenanordnungen gebildet ist, die annähernd durchmesserparallel bzw. achsparallel ange­ordnet sind.

7. Rundstrahl-Röntgenröhre nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Anordnung und Ausbildung der Targets derart, daß zumindest eine Totzone zwischen angrenzenden Unter­sektoren im Bereich zwischen angrenzenden linearen Dio­denanordnungen (18, 19) verläuft.

Zeichnung