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Untersuchung von Geräten zur nicht-invasiven Messung der Röhrenspannung an diagnostischen Röntgenanlagen

18.03.2004

Ein wichtiger Prüfpunkt bei der Qualitätssicherung diagnostischer Röntgenanlagen ist die Messung der Röhrenspannung, weil diese sowohl die Bildqualität als auch die Patientendosis beeinflußt. Da die "invasive" Messung der Röhrenspannung mit Hilfe von frequenzkompensierten Hochspannungsteilern im klinischen Umfeld zu aufwändig ist, wurden Geräte entwickelt, mit denen man die Röhrenspannung im Nutzstrahlenbündel "nicht-invasiv" messen kann. Fast alle kompakten Geräte dieser Art arbeiten nach dem Prinzip, das Verhältnis der Anzeigen von Röntgendetektoren (z.B. Halbleiterdetektoren) hinter unterschiedlich starken Absorberschichten im Nutzstrahlenbündel mit der anliegenden Röhrenspannung in Beziehung zu bringen. Mindestanforderungen an die Leistungsmerkmale solcher Geräte sind in der internationalen Norm IEC 61676 festgelegt, in der eine relative Gesamtunsicherheit von weniger als 5% gefordert wird. Es ist bekannt, dass sich die Eigenfilterung einer neuen diagnostischen Röntgenröhre nach längerem Betrieb wegen zunehmender Aufrauhung der Anodenoberfläche gegenüber dem Ausgangswert stark erhöhen kann. In Zusammenarbeit der PTB mit der zuständigen IEC-Arbeitsgruppe und Herstellern wurde untersucht, welchen Einfluss die Änderung der Eigenfilterung der Röhre auf das Ansprechvermögen von Geräten zur nicht-invasiven Messung der Röhrenspannung haben kann. Zur Simulation der Alterung einer Röhre mit Wolfram (W-) Anode wurde der Nutzstrahl einer neuen Röhre mit zunehmend dickeren W-Folien im Bereich von 3 µm bis 21,5 µm gefiltert. Dabei wurde das Ansprechvermögen von drei unterschiedlichen Bauarten nicht-invasiver Röhrenspannungsmessgeräte als Funktion der Dicke der W-Folie für Röhrenspannungen zwischen 50 kV und 150 kV gemessen. Das Ergebnis für eine der untersuchten Bauart ist exemplarisch in der Abbildung zu sehen. Die Variationen des Ansprechvermögens der untersuchten Bauarten als Funktion der Dicke der W-Folien können bis zu einigen Prozent betragen. Als Konsequenz aus diesen Untersuchungen will die IEC-Arbeitsgruppe die Eigenfilterung als neue Einflußgröße in der Anforderungsnorm IEC 61676 berücksichtigen. Die Hersteller wollen ihre Geräte weiterentwickeln, um die Abhängigkeit des Ansprechvermögens von der Eigenfilterung der Röhre zu minimieren.

Relative Abweichung ΔR = (RW/R0 - 1) des Ansprechvermögens eines Gerätes zur nicht-invasiven Messung der Röhrenspannung als Funktion der Referenzspannung, Uref. R0 ist das Ansprechvermögen im Nutzstrahl mit einer Zusatzfilterung von 2,5 mm Aluminium. RW ist das Ansprechvermögen im gleichen Nutzstrahl, der jedoch zusätzlich mit einer W-Folie der Dicke gefiltert ist (siehe die Legende). Die gepunkteten Linien verbinden die gemessenen Punkte. Die offenen Symbole sind Messungen im Nutzstrahlenbündel von zwei unterschiedlichen bereits gealterten medizinischen Röntgenröhren.