发明内容

本发明所基于的目的在于，提出一种X射线辐射器和一种计算机断层扫描仪，在所述X射线辐射器和计算机断层扫描仪中改进冷却。

所述目的通过根据本发明的X射线辐射器和计算机断层扫描仪来实现。有利的设计方案在下面的说明书中描述。

根据本发明的X射线辐射器具有：

-X射线管，以及

-X射线辐射器壳体，

-其中X射线管具有抽真空的X射线管壳体、用于发射电子的阴极以及用于根据电子生成X射线的阳极，

-其中X射线辐射器壳体具有X射线管，并且在X射线管外具有气态冷却介质，

其特征在于，

-设有用于气态冷却介质的强制对流的压缩机，以冷却X射线管，其中压缩机的吸力侧与压力侧之间的压力比大于1.3。

X射线辐射器的优点是，与借助于液态冷却介质冷却的X射线辐射器相比，X射线辐射器、尤其X射线管的借助于气态冷却介质的冷却能够实现大于10％、优选地大于30％的重量减轻。典型地，具有压缩机的X射线辐射器比传统的X射线辐射器轻。另一优点是，X射线通过气态冷却介质的散射明显低于X射线通过液态冷却介质的散射，由此优选地提高借助于X射线所检测的图像的图像质量。有利地，通过以下方式省去液态冷却介质的清除问题：压缩机提供用于冷却的气态冷却介质。

X射线辐射器能够在临床和/或医学领域中使用。原则上可考虑，将X射线辐射器在临床和/或医学领域之外、尤其在安全领域中用于对物体进行材料检查和/或非医学透视。

X射线辐射器壳体通常具有金属和/或玻璃，和/或基本上是柱形的和/或漏斗形的。X射线管、尤其抽真空的X射线管壳体典型地设置在X射线辐射器壳体内。典型地，X射线管不构成为固定阳极X射线管(Stehanoden-)。通常，因此至少阳极相对于X射线辐射器壳体旋转。

阴极能够具有用于发射电子的发射器和/或聚焦头。发射器能够是线圈发射器、面发射器、场效应发射器、可直接或间接加热的发射器或组合等。

阴极和/或阳极典型地设置在X射线管的抽真空的X射线管壳体内和/或彼此对准。电子通常借助加速电压从阴极加速到阳极。加速电压典型地大于10kV并且小于200kV、尤其处于60kV至150kV之间。X射线通常在加速的电子与阳极相互作用时生成。阳极典型地具有钨、金、铼、铑、钼和/或上述元素的合金。原则上可考虑，X射线管具有聚焦头和/或电磁偏转单元，所述电磁偏转单元用于使所发射的电子偏转、尤其聚焦。通常加速的电子的低于5％的动能转换成X射线，其中剩余的能量以热的形式尤其在阳极处出现。典型地，必须最大程度地冷却阳极。

X射线管壳体典型地是气密密封的。阴极和阳极设置在抽真空的X射线管壳体中，而气态冷却介质典型地处于X射线管外并且处于X射线辐射器壳体内。气态冷却介质通常具有空气、尤其干燥的空气，氮气，氧气，氖气，二氧化碳，六氟化硫和/或上述元素的混合物。原则上可考虑，气态冷却介质仅由空气构成。优选地借助于气态冷却介质冷却X射线管、尤其X射线管壳体和/或阳极和/或阴极。尤其在不具有液态冷却介质的情况下进行冷却。借助于压缩机，能够优选地冷却X射线管，使得例如在医学领域中，X射线辐射器能够持续运行。X射线辐射器的持续运行例如包括：在不具有冷却暂停的情况下，例如患者的借助于X射线的多次连续成像检查，和/或在不具有冷却暂停的情况下，多个患者的借助于X射线的连续成像检查。通过压缩机在X射线辐射器内获得的导热系数尤其为至少300W/(K*m^2)、优选为至少1000W/(K*m^2)、特别有利为至少1500W/(K*m^2)。

可考虑，X射线辐射器壳体尤其具有进气开口和排气开口。进气开口尤其能够处于压缩机的吸力侧上。排气开口尤其能够处于压缩机的压力侧上。尤其通过强制对流进行冷却，其中热量借助于气态冷却介质从X射线管传递走。气态冷却介质尤其在排气开口处比在进气开口处更热。气态冷却介质尤其从进气开口流动到排气开口。

典型地，导热系数与压缩机的压力比关联。优选地，在压缩机的压力侧上，压力比吸力侧上的压力高至少0.5Bar、优选地1Bar、特别有利地2Bar或4Bar。如果在压缩机的吸力侧上，大气压力大约为1Bar，并且在压力侧上，压力大约为1.5Bar，则压力比为1.5。在所述情况下，因此压缩机的压力比大于1.3。在另一实施例中，压力比大于2、优选地大于4、特别有利地大于8。压力比尤其能够在X射线管壳体的外侧处在阳极的高度上最大。

压缩机能够是主动的或被动的。被动压缩机例如具有被动设备，所述被动设备尤其由于外部性质和/或形状强制对流。主动压缩机例如具有带有压缩机元件的主动设备，所述压缩机元件尤其通过直接地或间接地输送电功率或机械功率强制对流。主动压缩机例如能够附加地具有被动压缩机的被动设备。

一个实施方式提出，X射线辐射器壳体和X射线管壳体构成为用于强制对流的涡轮形压缩机。所述实施方式尤其能够是有利的，因为优选地能够被动地强制对流。在所述实施方式中，涡轮形压缩机是被动压缩机。为了强制对流，涡轮形压缩机尤其能够具有渐尖的横截面和/或是漏斗形的。X射线辐射器壳体的内侧和/或X射线管壳体的外侧能够具有用于强制对流的型廓。尤其对于具有相对低的功率和对应的放热的X射线辐射器，被动地强制的对流能够是足够的。所述实施方式的另一优点能够是，与具有通风机的传统的X射线辐射器相比，X射线辐射器的磨损降低。所述实施方式的导热系数尤其大于300W/(K*m^2)、优选地大于1500W/(K*m^2)。

一个实施方式提出，阳极随着相对于X射线辐射器壳体旋转的轴转动，其中压缩机具有用于强制对流的多个涡轮叶片，并且其中多个涡轮叶片支承在旋转的轴上，使得阳极的转动速度与多个涡轮叶片的转动速度彼此相关。阳极的转动速度尤其与多个涡轮叶片的转动速度关联。具有多个转动的涡轮叶片的压缩机尤其是主动压缩机。所述实施方式尤其在如下情况下是有利的：多个涡轮叶片和阳极借助于旋转的轴优选固定地连接、尤其机械地耦联。多个涡轮叶片尤其随阳极和/或旋转的轴一起转动，典型地以相关的或相同的转动速度。原则上可考虑，多个涡轮叶片和阳极经由具有尤其不等于1的传动比的传动装置耦联，由此多个涡轮叶片的转动速度和阳极的转动速度能够不同，但是至少相关。多个涡轮叶片的转动速度和阳极的转动速度尤其能够对应。尤其地，如果阳极和多个涡轮叶片支承在旋转的轴上，尤其在不具有传动装置的情况下支承在旋转的轴上，则阳极的转动速度能够对应于多个涡轮叶片的转动速度。所述实施方式是尤其有利的，因为将X射线管的马达用于转动多个涡轮叶片和阳极。多个涡轮叶片和阳极尤其由X射线管的马达同时驱动。多个涡轮叶片能够在多个涡轮叶片平面上分布地设置。原则上可考虑，除了转动的涡轮叶片之外，压缩机还具有静态的涡轮叶片，以便强制对流和/或以便增强强制的对流。对于具有相对高的功率和对应的放热的X射线辐射器，所述实施方式尤其能够是有利的。借助于多个涡轮叶片尤其主动地强制对流。所述实施方式的导热系数尤其大于300W/(K*m^2)、优选地大于1500W/(K*m^2)。

在一个优选的实施方式中，两个上述实施方式的涡轮形压缩机和多个涡轮叶片包含在X射线辐射器中，这尤其对于具有对应的放热的特别高性能的X射线辐射器能够是有利的。因此，在所述优选的实施例中包含主动压缩机。在所述实施例中，X射线辐射器构成为，使得X射线辐射器壳体和X射线管壳体构成为用于强制对流的涡轮形压缩机，并且阳极随着相对于X射线辐射器壳体旋转的轴转动，其中压缩机具有用于强制对流的多个涡轮叶片，并且其中多个涡轮叶片支承在旋转的轴上，使得阳极的转动速度对应于压缩机的转动速度。所述实施方式的导热系数尤其大于300W/(K*m^2)、优选地大于1500W/(K*m^2)。

一个实施方式提出，X射线管构成为旋转活塞X射线管，其中X射线管壳体的转动速度对应于阳极的转动速度。有利地，在旋转活塞X射线管中存在用于阳极和涡轮叶片的旋转并且尤其用于X射线管壳体的旋转的仅一个马达。所述实施方式是尤其有利的，因为在旋转活塞X射线管中，抽真空的X射线管壳体与阳极共同地相对于X射线辐射器壳体转动。与通过传统的液态冷却介质造成的转动阻力相比，通过气态冷却介质造成的转动阻力优选地更低。旋转活塞X射线管优选地能够更容易地转动。有利地，因此旋转活塞X射线管的马达功率能够更低和/或所属的马达能够更有利。另一优点典型地是，能够取消旋转活塞X射线管的Peek套筒(Peek-Hülle)。Peek套筒通常具有聚醚醚酮，所述聚醚醚酮尤其是耐高温的热塑性塑料，和/或作为X射线管壳体的附加的套筒通常可转动地支承在传统的X射线辐射器中，以便降低传统的X射线管的驱动功率。

一个对于构成为旋转活塞X射线管替选的实施方式提出，X射线管构成为旋转阳极X射线管，其中X射线管壳体相对于X射线辐射器壳体是位置固定的。在所述情况下，抽真空的X射线管壳体不相对于X射线辐射器壳体转动。有利地，在旋转阳极X射线管中存在用于阳极和涡轮叶片的旋转的仅一个马达。

一个实施方式提出，X射线管壳体具有X射线出射窗，其中除了压缩机之外，X射线辐射器还具有带有用于冲击冷却的多个孔的冷却板，并且其中带有多个孔的冷却板相对于X射线出射窗定向成，使得通过冷却板根据强制对流定向的气态流撞击到X射线出射窗上，以用于冲击冷却。典型地，X射线出射窗由X射线透射，以离开X射线管壳体，其中X射线出射窗典型地变热。所述实施方式优选地能够实现借助于气态冷却介质充分地冷却X射线出射窗，尤其用于借助于X射线辐射的连续成像检查。所述实施方式的导热系数尤其大于300W/(K*m^2)、优选地大于1500W/(K*m^2)。

一个实施方式提出，除了压缩机之外，X射线辐射器还具有冷却板，所述冷却板具有用于扰流柱冷却(Pin-Fin-Kühlung)的多个针，并且冷却板的多个针与X射线管壳体固定，使得在针之间根据强制对流定向的气态流撞击到X射线管壳体上，以用于冷却。冷却板尤其能够在X射线管壳体的外侧上设置在阳极与阴极之间的高度上。所述实施方式的导热系数尤其大于300W/(K*m^2)、优选地大于1500W/(K*m^2)。

根据本发明的计算机断层扫描仪具有固定载体环和旋转载体环，其中旋转载体环具有X射线辐射器和X射线探测器。典型地，在X射线探测器处检测借助于X射线产生的衰减特性，从中能够重建基于X射线的图像。例如能够在显示单元上提供基于X射线的图像和/或在存储单元中存储基于X射线的图像。有利地，能够降低计算机断层扫描仪的用于提供旋转部件的自转的马达的马达功率，因为替代借助于传统的液态冷却介质，借助于气态冷却介质冷却X射线辐射器，并且因此典型地，所述X射线辐射器更轻。优选地，如果X射线辐射器更轻，则旋转载体环能够更小地和/或更轻地和/或稳定性更小地构成。

一个实施方式提出，计算机断层扫描仪构成为，使得通过旋转载体环的自转来增强气态冷却介质的通过X射线辐射器的压缩机强制的对流。旋转载体环的自转优选地能够在压缩机的吸力侧上提供空气流，使得压缩机的压力侧上的压力提高和/或借此增强通过压缩机的冷却。旋转载体环的自转尤其描述载体环随着X射线辐射器以360°旋转。自转的频率尤其大于0.1Hz、优选地大于1Hz、特别有利地大于5Hz。X射线辐射器例如能够设置在旋转载体环上，使得在计算机断层扫描仪的旋转方向上设置有压缩机的吸力侧并且与旋转方向相反地设置有压缩机的压力侧。替选地或附加地，旋转载体环和/或固定载体环尤其能够在径向外侧上具有型廓，以便在自转时产生空气流。可考虑，旋转载体环和/或固定载体环尤其在径向外侧上具有另外的涡轮叶片，以便在自转时产生空气流。