DE4325351A1 - Device for determining and controlling the relative position and the diameter of the focus of an X-ray tube - Google Patents

Device for determining and controlling the relative position and the diameter of the focus of an X-ray tube

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Abstract

A device for determining and controlling the relative position and the diameter of a focus of an X-ray tube and a device for determining the position of the projection of a rotation axis of a rotary table on a detector system are described. The invention is distinguished by the fact that at least one object is projected by means of at least one beam onto at least one detector, that the intensity distribution of the projection is digitised and is corrected by means of a shading function, and the relative position and the diameter of the focus is then determined using a least-squares fit method. The position of the projection of the rotation axis of the detector system is determined from two projections, rotated through 180 DEG , of an object and from the geometrical enlargement. This device makes possible rapid, very precise and reproducible measurements, particularly for X-ray computer tomography.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung und Steuerung der relativen Position und des Durchmessers des Brennfleckes einer Röntgenröhre und zur Ermittlung der Lage der Projektion einer Drehachse eines Drehtisches auf ein Detektorsystem.The invention relates to a device for Determination and control of the relative position and the Diameter of the focal spot of an x-ray tube and to determine the position of the projection of an axis of rotation of a turntable on a detector system.

Bei der Durchstrahlungsprüfung mit Direktvergrößerungs­ technik werden Röntgenröhren benötigt, deren Brenn­ fleckdurchmesser kleiner als 100 µm ist. Ein so kleiner Brennfleckdurchmesser kann dadurch erhalten werden, daß der Elektronenstrahl mittels einer Elektronenoptik auf die Anode fokussiert wird. Als Elektronenoptik werden magnetische und/oder elektrostatische Felder benutzt. Die Defokussierung des Elektronenstrahls bei einer Änderung der Anodenspannung wird durch eine Änderung des Fokussierstroms der Elektronenoptik kompensiert. Bei Autofokussystemen wird der Fokussierstrom der Elek­ tronenoptik gemäß dem Verlauf einer Kennlinie, die beispielsweise in einem EPROM gespeichert ist, in Ab­ hängigkeit von der Anodenspannung eingestellt. Bei Röhren ohne Autofokuseinrichtung wird der Fokussier­ strom manuell eingestellt. Wird eine Drehanode zur Leistungssteigerung benutzt, muß in Abhängigkeit von der Exzentrizität der Anode nachfokussiert werden. Eine Nachfokussierung ist auch bei Strahllageschwankungen einer Synchrotronstrahlungsquelle notwendig.With the radiographic test with direct magnification technology, X-ray tubes are needed, their burning spot diameter is less than 100 µm. So small Focal spot diameter can be obtained in that  the electron beam by means of electron optics the anode is focused. As electron optics magnetic and / or electrostatic fields are used. The defocusing of the electron beam at one Change in anode voltage is caused by a change of the focusing current of the electron optics. With autofocus systems, the focusing current of the elec electron optics according to the course of a characteristic curve for example, is stored in an EPROM in Ab dependence on the anode voltage. At Tubes without an autofocus device become the focus current set manually. Becomes a rotating anode Performance increase used, must depend on the eccentricity of the anode. A Refocusing is also possible when the beam position fluctuates a synchrotron radiation source is necessary.

In der Röntgen-Computer-Tomographie (CT) beeinflussen die Abbildungseigenschaften des radiographischen Systems, also des Detektors und der Quellenapertur, und die Justierung des Probenmanipulators die geometrische Auflösung der rekonstruierten Querschnitte. Bei geome­ trisch hochauflösenden Röntgen-Computer-Tomographiesy­ stemen mit Pixelbreiten von w < 50 µm im rekonstruier­ ten Querschnitt, einer Mikrofokusröntgenröhre als Quel­ le und Röntgendetektoren mit einem Pitch d größer als die Pixelbreite w muß der Brennfleckdurchmesser fD kleiner als die Pixelbreite w sein. Falls dies nicht der Fall ist, wird die geometrische Auflösung des Tomo­ gramms nicht durch das Samplingtheorem und die Abbil­ dungseigenschaften des Detektors, sondern überwiegend durch den Brennfleckdurchmesser fD der Röntgenröhre bestimmt. In X-ray computer tomography (CT) influence the imaging properties of the radiographic Systems, ie the detector and the source aperture, and the adjustment of the sample manipulator the geometric Dissolution of the reconstructed cross sections. At geome high resolution x-ray computer tomography systems with pixel widths of w <50 µm in the reconstruction cross-section, a microfocus X-ray tube as a source le and x-ray detectors with a pitch d larger than the pixel width w must be the focal diameter fD be smaller than the pixel width w. If not the case is the geometric resolution of the Tomo not by the sampling theorem and the fig properties of the detector, but predominantly by the focal spot diameter fD of the X-ray tube certainly.  

Zur Definition sei bemerkt, daß der Pitch der Abstand der Einzeldetektoren ist und auch als Samplingintervall bezeichnet wird und den Betrag d hat. Die Pixelbreite w beträgt d/m, wobei m die mittlere geometrische Ver­ größerung ist. Bei diesen Systemen wird die Direktver­ größerungstechnik benutzt, d. h. es wird eine geometri­ sche Vergrößerung um den Faktor m»1 erreicht.For definition, it should be noted that the pitch is the distance is the individual detectors and also as a sampling interval is designated and has the amount d. The pixel width w is d / m, where m is the mean geometric ver enlargement is. With these systems the direct ver magnification technology used, d. H. it becomes a geometri magnification by the factor m »1 reached.

Eine Bestimmung der Lage der Projektion der Rotations­ achse auf das Detektorsystem auf mindestens 2/10 der Pixelbreite w ist eine Voraussetzung für die tomogra­ phische Rekonstruktion eines Querschnittes aus Projektionen. Falls die Projektion der Rotationsachse PD′ auf das Detektorsystem PD nicht genau ermittelt wird, vermindert sich die geometrische Auflösung und es entstehen Artefakte. Siehe hierzu z. B. Fig. 1.Determining the position of the projection of the axis of rotation on the detector system to at least 2/10 of the pixel width w is a prerequisite for the tomographic reconstruction of a cross section from projections. If the projection of the axis of rotation PD 'onto the detector system PD is not exactly determined, the geometric resolution is reduced and artefacts arise. See, for example. B. Fig. 1st

In K. Engelke, Mikrotomographie mit Synchrotronstrah­ lung zur quantitativen Darstellung des Mineralgehaltes in Knochen, Dissertation, Universität Hamburg 1989, werden solche Artefakte, wie sie bei der Rekonstruktion eines Zylinders in der FAN-BEAM-Geometrie und bei Translations-Rotationsscannen entstehen, beschrieben.In K. Engelke, microtomography with synchrotron beam for the quantitative representation of the mineral content in bone, dissertation, University of Hamburg 1989, are such artifacts as in the reconstruction of a cylinder in the FAN-BEAM geometry and at Translation rotation scans arise.

Hochauflösende CT-Systeme mit Mikrofokus Röntgenröhren als Quelle und Detektoren mit einer Detektorapertur d, die größer als die Pixelbreite w im rekonstruierten Querschnitt ist, erfordern für hohe geometrische Auflö­ sungen einen Brennfleck, dessen Lage auf dem Target und dessen Durchmesser sich über lange Zeit nicht ändern. Dabei kann die Meßzeit je Querschnitt bei kleiner Pi­ xelbreite bis zu mehreren Stunden betragen. Bei langen Meßzeiten sollte deswegen während der Messung die Posi­ tion und der Durchmesser des Brennflecks erfaßt und gegebenenfalls korrigiert werden.High-resolution CT systems with microfocus X-ray tubes as source and detectors with a detector aperture d, which are larger than the pixel width w in the reconstructed Cross section is required for high geometric resolution sung a focal spot, its location on the target and whose diameters do not change over a long period of time. The measuring time per cross section can be small with a Pi xel wide up to several hours. At long Measurement times should therefore the Posi  tion and the diameter of the focal spot and corrected if necessary.

Nach jeder Änderung der Anodenspannung muß die Projek­ tion der Rotationsachse auf das Detektorsystem PD und der Brennfleckdurchmesser neu ermittelt werden, da die Lage und der Durchmesser des Brennflecks bei einer Änderung der Anodenspannung variiert. Bei Verwendung einer Drehanode zur Leistungssteigerung wandert der Brennfleck in Folge der Exzentrizität der Anode.After each change in the anode voltage, the project tion of the axis of rotation on the detector system PD and the focal spot diameter can be determined again because the Location and diameter of the focal spot at one Change in anode voltage varies. Using a rotating anode to increase performance moves Focal spot due to the eccentricity of the anode.

Bei Autofokussystemen wird der Fokussierstrom gemäß einer programmierten Kennlinie korrigiert. Dabei findet eine automatische Überprüfung des Brennfleckdurchmes­ sers und eine Regelung nicht statt. Außerdem wird die Wanderung des Brennfleckes nicht kompensiert. Wird in einem hochauflösendes CT-System eine Röntgenröhre mit dem o.a. Eigenschaften verwendet, so muß die Wanderung des Brennflecks und der Brennfleckdurchmesser erfaßt und gegebenenfalls korrigiert werden, um die Auflösung zu optimieren.In autofocus systems, the focusing current is corrected a programmed characteristic. It takes place an automatic check of the focal spot diameter sers and a regulation does not take place. In addition, the Migration of the focal spot was not compensated. Is in an X-ray tube with a high-resolution CT system the above Properties used, so must the hike of the focal spot and the focal spot diameter are detected and corrected if necessary to resolve to optimize.

Die Kontrolle der Fokussierung des Brennflecks erfolgte bisher mittels der vergrößerten Projektion eines Git­ ters auf den Detektor. Die Fokussierung wird dabei manuell so lange verändert, bis das Gitter mit maxima­ lem Kontrast abgebildet wird. Der Brennfleckdurchmesser wurde bisher durch Abbildung verschiedener Gegenstände bestimmt. Es wurden z. B. ein Doppeldrahttestkörper (D. Schnittger, E. Nundry, Untersuchung der Eignung des Platin-Doppeldrahtsteges als Testkörper für die Durch­ strahlungsprüfung, Materialprüfung 14, 1992), ein ein­ zelner Platindraht (E. Nabel, H. Heidt, J. Stade, Com­ parison of microfocal X-ray units, Brit JNDT 28, 1986) oder eine Lithographie-Maske (J. Baumann, P. Klofac, G. Fritsch, Accurate determination of the focal spotsize of a microfocus X-ray tube, in Nondestructive Characte­ rization of Material, ed: P. Höller, V. Hauk, C. Ruud, R. Green, Spinger (1989)) verwendet. Eine On-Line- Kontrolle des Brennfleckdurchmessers ist mit diesen Verfahren nicht möglich. Dadurch ergibt sich eine rela­ tiv schlechte Auflösung der Messungen.The focus of the focal spot was checked so far by means of the enlarged projection of a git ters on the detector. The focus will be manually changed until the grid with maxima contrast is shown. The focal spot diameter has so far been made by depicting various objects certainly. There were e.g. B. a double wire test specimen (D. Schnittger, E. Nundry, investigation of the suitability of the Platinum double wire bridge as a test body for the through radiation test, material test 14, 1992), a zelner platinum wire (E. Nabel, H. Heidt, J. Stade, Com parison of microfocal X-ray units, Brit JNDT 28, 1986)  or a lithography mask (J. Baumann, P. Klofac, G. Fritsch, Accurate determination of the focal spotsize of a microfocus X-ray tube, in Nondestructive Character rization of material, ed: P. Höller, V. Hauk, C. Ruud, R. Green, Spinger (1989)). An on-line Control of the focal spot diameter is with these Procedure not possible. This results in a rela tiv poor resolution of the measurements.

Die Projektion der Rotationsachse auf dem Detektor PD kann bei Translationsrotationsscannern infolge der Symmetrieeigenschaften der Projektionsdaten aus zwei Projektionen, die unter dem Winkel Φ und Φ+π gemessen wurden, mittels Kreuzkorrelation bestimmt werden. Diese Methode ist bei reinen Rotationsscannern infolge des divergenten Strahlenganges nicht anwendbar, da sie zu ungenau ist. PD wird also iterativ ermittelt. Dabei werden mehrere Tomogramme aus Projektionen einer Mes­ sung rekonstruiert. Bei jeder Rekonstruktion wird der angenommene Projektionspunkt der Rotationsachse auf dem Detektor PD variiert und das Tomogramm wird visuell bewertet. Die Projektion der Rotationsachse auf den Detektor PD wird aus dem Tomogramm mit der höchsten Auflösung für die nachfolgenden Rekonstruktionen be­ rücksichtigt. Diese Methode ist natürlich zeitaufwendig und zusätzlich ungenau.The projection of the axis of rotation on the detector PD can occur in translational rotation scanners due to the Symmetry properties of the projection data from two Projections measured at the angles Φ and Φ + π were determined using cross correlation. These With pure rotary scanners the method is due to the divergent beam path is not applicable because it is too is inaccurate. PD is thus determined iteratively. Here are several tomograms from projections of a measurement reconstructed solution. With each reconstruction the assumed projection point of the axis of rotation on the Detector PD varies and the tomogram becomes visual rated. The projection of the axis of rotation onto the Detector PD is the tomogram with the highest Resolution for the subsequent reconstructions considered. This method is of course time consuming and also imprecise.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, die relative Position und den Durchmesser eines Brennfleckes einer Röntgenröhre zu bestimmen, on-line zu kontrollieren und zu steuern. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ist es möglich, schnell, präzise und mit hoher Auflösung z. B. Röntgen-Computer-Tomographie-Messungen durchzufüh­ ren. Dabei wird eine hohe geometrische Auflösung in den Rekonstruktionen sichergestellt.The object of the present invention is relative Position and diameter of a focal spot X-ray tube to be determined, checked online and to control. By the device according to the invention it is possible to quickly, precisely and with high resolution e.g. B. X-ray computed tomography measurements ren. A high geometric resolution in the  Reconstructions ensured.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben.An inventive solution to this problem is in Claim 1 specified.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 2 folgende.Developments of the invention are the subject of Claims 2 following.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch bei Normal­ fokusröntgenröhren angewendet werden. Außerdem ist es möglich, die Vorrichtung für die Positionierung und Kontrolle eines Elektronenstrahls von Elektronenstrahl­ schweißanlagen und von Elektronenmikroskopen einzu­ setzen.The device according to the invention can also be used at normal focus x-ray tubes can be used. Besides, it is possible the device for positioning and Control of an electron beam by electron beam welding systems and electron microscopes put.

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungs­ beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exempla­ risch beschrieben, auf die im übrigen bezüglich der Offenbarung aller im Text nicht näher erläuterten er­ findungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigen:The invention is hereinafter without limitation general inventive concept based on execution examples with reference to the drawing exempla risch described on the rest of the Revelation of all not explained in the text explicitly referenced details becomes. Show it:

Fig. 1 mögliche Projektionsgeometrie der Computer- Tomographie, FIG. 1 possible projection geometry of the computed tomography,

Fig. 2 eine Projektionsgeometrie, Fig. 2 is a projection geometry,

Fig. 3 eine Vorrichtung zur Kontrolle des Brennflecks, Fig. 3 shows a device for control of the focal spot,

Fig. 4 eine Anordnung zur Ermittlung der Lage der Pro­ jektion der Rotationsachse auf den Detektor. Fig. 4 shows an arrangement for determining the position of the pro jection of the axis of rotation on the detector.

In den folgenden Figuren sind jeweils gleiche oder ent­ sprechende Teile mit den selben Bezugszeichen bezeich­ net, so daß auf eine erneute Vorstellung verzichtet wird, und lediglich die Abweichungen der in diesen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert werden:In the following figures are the same or ent speaking parts with the same reference numerals net, so that there is no renewed performance and only the deviations in these Embodiments shown opposite figures  the first embodiment are explained:

Fig. 1 zeigt eine Projektionsgeometrie der Computerto­ mographie. Es sind dargestellt der Brennfleck auf einer Röntgenröhre 1 mit einem Brennfleckdurchmesser fD, ein untersuchter Bereich in dessen Mitte die Rotations­ achse PD′ in y-Richtung zeigt. Der zu untersuchende Bereich wird durch die Pixelbreite w des rekonstruier­ ten Querschnitts gerastert. Außerdem wird ein Detektor 5 mit einem Samplingintervall d und der Projektion der Rotationsachse PD′ auf den Detektor PD gezeigt. Fig. 1 shows a projection geometry of computer tomography. It shows the focal spot on an X-ray tube 1 with a focal spot diameter fD, an examined area in the center of which shows the axis of rotation PD 'in the y direction. The area to be examined is rastered by the pixel width w of the reconstructed cross section. In addition, a detector 5 is shown with a sampling interval d and the projection of the axis of rotation PD 'onto the detector PD.

In Fig. 2 wird eine allgemeine Projektionsgeometrie dargestellt, die den Brennfleck der Röntgenröhre 1 den Fächerstrahl oder Strahlenkegel der Röntgenröhre 2, einen homogenen Draht oder Stab 3, den Projek­ tionsschatten 4 vom homogenen Stab 3, die Detektor­ zeile oder den flächigen Röntgendetektor 5 und die Hauptebene 6 zeigt. Wie jede übliche Röntgenröhre erzeugt auch diese einen divergenten Röntgenstrahlen­ kegel. Der Röntgendetektor 5 kann ein flächiger Rönt­ gendetektor z. B. ein Bildwandler oder eine Detektor­ zeile sein.In Fig. 2, a general projection geometry is shown, the focal spot of the X-ray tube 1, the fan beam or cone of rays of the X-ray tube 2 , a homogeneous wire or rod 3 , the projection shadow 4 from the homogeneous rod 3 , the detector line or the flat X-ray detector 5 and the Main level 6 shows. Like any conventional X-ray tube, this also produces a divergent X-ray cone. The X-ray detector 5 can be a flat X-ray detector z. B. an image converter or a detector line.

Die Projektion des homogenen Drahtes oder Stabes wird bei einem zeilenförmigen Röntgendetektor entlang einer Geraden oder bei einem gekrümmten Eingangsschirm eines Röntgenbildwandlers entlang einer Linie im Abstand d digitalisiert. Bei einer Linie ist es notwendig, daß die Projektionswerte auf eine Gerade abgebildet werden und die geometrische Korrektur mittels einer Korrektur­ funktion erfolgt. Der runde homogene Draht oder Stab 3 steht senkrecht auf der Hauptebene 6, die durch den Brennfleck und der Linie, entlang der die Projek­ tionswerte digitalisiert werden, begrenzt wird. Dabei wird der Draht auf den Detektor projiziert. Die Trans­ mission der Röntgenstrahlung durch den Draht oder Stab sollte größer als 5% und kleiner als 90% sein.The projection of the homogeneous wire or rod is digitized along a straight line in the case of a line-shaped x-ray detector or along a line at a distance d in the case of a curved input screen of an x-ray image converter. In the case of a line, it is necessary that the projection values are mapped onto a straight line and that the geometric correction is carried out using a correction function. The round homogeneous wire or rod 3 is perpendicular to the main plane 6 , which is limited by the focal spot and the line along which the projection values are digitized. The wire is projected onto the detector. The transmission of X-rays through the wire or rod should be greater than 5% and less than 90%.

Im folgenden soll beschrieben werden, wie die relative Position und der Durchmesser eines Brennflecks einer Röntgenröhre oder Mikrofokusröntgenröhre bestimmt wird.The following describes how the relative Position and diameter of a focal spot X-ray tube or microfocus X-ray tube is determined.

Ein runder, homogener (dichter) Draht oder Stab 3 mit einem Durchmesser D wird durch einen divergenten Strah­ lenkegel 2 einer Röntgenröhre auf einen ortsauflösen­ den ein- oder zweidimensionalen Röntgendetektor 5 abgebildet. Im Prinzip ist auch ein verfahrbarer "null"-dimensionaler Röntgendetektor denkbar. Aller­ dings hat ein solcher Detektor den Nachteil, daß damit die Meßzeit verlängert wird.A round, homogeneous (dense) wire or rod 3 with a diameter D is imaged by a divergent beam cone 2 of an X-ray tube onto a spatially resolved one- or two-dimensional X-ray detector 5 . In principle, a movable "zero" -dimensional X-ray detector is also conceivable. However, such a detector has the disadvantage that the measuring time is extended.

Die Intensitätsverteilung der Röntgenstrahlung wird entlang einer Geraden oder entlang einer Linie an n Stützstellen im Abstand d digitalisiert. Der Stab 3 steht dabei senkrecht auf der Ebene, die durch den Brennfleck und der detektierten Linie begrenzt wird. Der Stab 3 wird um den Faktor m geometrisch ver­ größert auf den Detektor projiziert. Dabei sollte die geometrische Anordnung so gewählt werden, daß m*D/d < 20 und 10 < d/fD < 20 ist. Die Intensitätsverteilung I(x) wird entlang der Detektorlinie im Abstand d an n Stützstellen digitalisiert.The intensity distribution of the X-rays is digitized along a straight line or along a line at n interpolation points at a distance d. The rod 3 is perpendicular to the plane that is delimited by the focal spot and the detected line. The rod 3 is projected geometrically enlarged by the factor m onto the detector. The geometric arrangement should be chosen so that m * D / d <20 and 10 <d / fD <20. The intensity distribution I (x) is digitized along the detector line at a distance d at n support points.

Die Intensitätsverteilung I(x) wird mit einer Shadingkorrektur s(x) wie folgt korrigiert:The intensity distribution I (x) is with a Shading correction s (x) corrected as follows:

I-(x) = I(x) * s(x)I- (x) = I (x) * s (x)

Das Maximum I-max von I-(x) wird ermittelt und die normierte Intensitätsverteilung In(x) wie folgt berich­ tet:The maximum I max of I- (x) is determined and the normalized intensity distribution I n (x) is reported as follows:

Nun werden die linke und die rechte Position R1 und R2 der Projektion des Drahtes auf die Projektionslinie ermittelt. Der Intensitätsverlauf der Projektion des Stabes oder Drahtes wird durch ein Polynom 2. Ordnung näherungsweise beschreiben:Now the left and right positions are R1 and R2 the projection of the wire onto the projection line determined. The intensity curve of the projection of the Rod or wire is represented by a 2nd order polynomial describe approximately:

Ip = a * x² + b * x + cI p = a * x² + b * x + c

Die Koeffizienten a, b, c werden so bestimmt, daß das Fehlerquadrat F (a, b, c) minimal wird:The coefficients a, b, c are determined so that the Square of error F (a, b, c) becomes minimal:

Also genügt das Fehlerquadrat der folgenden Bedingung:So the square of error satisfies the following condition:

Der Projektionsschwerpunkt PS ergibt sich aus dem Ex­ tremwert der ParabelThe projection focus PS results from the Ex extreme value of the parabola

PS = -b/2aPS = -b / 2a

Der Brennfleckdurchmesser ist auch umgekehrt proportio­ nal zu a. Falls der Brennfleck parallel zur Detektor­ linie um δx wandert, so wandert der Projektionsschwer­ punkt um δx*m. Der Projektionsschwerpunkt kann somit mit einer besseren Auflösung als d/10 bestimmt werden.The focal spot diameter is also inversely proportional to a. If the focal spot moves parallel to the detector line by δx, the center of gravity moves by δx * m. The focal point of projection can thus be determined with a better resolution than d / 10.

Die Vorrichtung zur On-Line-Kontrolle und zur Steuerung von Lage und Größe des Brennflecks einer Röntgenröhre wird im folgenden beschrieben.The device for online control and control of the location and size of the focal spot of an X-ray tube is described below.

Wie in Fig. 3 dargestellt werden zwei runde homogene Stäbe 3, 3′ im äußeren Bereich des Strahlenkegels 2 der Röntgenröhre senkrecht zueinander und senkrecht zur Durchstrahlungsrichtung angeordnet. Zwei Röntgendetek­ torzeilen 5, 5′ oder ein zweidimensionaler Röntgende­ tektor 5 werden derart angeordnet, daß das Durch­ strahlungsbild des jeweils zum Detektor senkrecht ste­ henden Stabes geometrisch vergrößert auf den Detektor projiziert wird. Die Bestimmung der Lage und der Größe des Brennflecks geschieht wie vorher beschrieben. Es sollte darauf geachtet werden, daß die Stäbe im äußeren Bereich des Strahlenkegels so angebracht sind, daß die Durchstrahlungsprüfung des Objektes 7, die den inne­ ren Bereich des Strahlenkegels der Röntgenröhre aus­ nutzt, nicht beeinträchtigt. As shown in Fig. 3, two round homogeneous rods 3 , 3 'are arranged in the outer region of the beam cone 2 of the X-ray tube perpendicular to each other and perpendicular to the direction of radiation. Two X-ray detector lines 5 , 5 'or a two-dimensional X-ray detector 5 are arranged such that the radiation pattern of the rod perpendicular to the detector is projected onto the detector in a geometrically enlarged manner. The location and size of the focal spot are determined as previously described. Care should be taken that the rods in the outer region of the radiation cone are attached so that the radiographic examination of the object 7 , which uses the inner region of the radiation cone of the X-ray tube, does not impair.

Die Intensitätsverteilung der Detektorzeilen oder des zweidimensionalen Detektors werden mittels der Digita­ lisierungseinheit 8 digitalisiert und die Projek­ tionsschwerpunkte in X-Richtung und in Y-Richtung wer­ den wie vorher beschrieben bestimmt. Dieses kann durch ein Steuerprogramm eines Mikrocomputers 9 geschehen. Ändert sich nun die Lage des Projektionsschwerpunktes in X- oder Y-Richtung, so kann die Zentrierung des Elektronenstrahls mittels zweier Zentrierspulen 13, 14 erfolgen. Der Strom durch diese Spulen wird mittels zweier D/A-Wandler 10, 11 über den Mikrocomputer 9 gesteuert, der die Projektionsschwerpunkte in X- und Y- Richtung bestimmt. Eine Änderung der Projektionsschwer­ punkte in X- oder Y-Richtung wird korrigiert, indem der Strom durch die Zentrierspulen über die D/A-Wandler 10, 11 mittels des Steuerprogramms geändert wird.The intensity distribution of the detector lines or the two-dimensional detector are digitized by means of the digitization unit 8 and the focal points of the projection in the X direction and in the Y direction are determined as previously described. This can be done by a control program of a microcomputer 9 . If the position of the projection center of gravity changes in the X or Y direction, the centering of the electron beam can take place by means of two centering coils 13 , 14 . The current through these coils is controlled by means of two D / A converters 10 , 11 via the microcomputer 9 , which determines the focal points of the projection in the X and Y directions. A change in the focal points of the projection in the X or Y direction is corrected by changing the current through the centering coils via the D / A converter 10 , 11 by means of the control program.

Ändert sich der Brennfleckdurchmesser in X- oder Y- Richtung, so ändern sich die Polynom-Parameter a in X- oder Y-Richtung. Geschieht dieses, so wird der Brenn­ fleckdurchmesser mittels des D/A-Wandlers 12 durch Variation des Stromes der Fokussierspule 19 ge­ steuert. Das Steuerprogramm regelt über den D/A-Wandler 12 den Fokussierstrom, so daß die Polynomparameter a in X- und Y-Richtung konstant bleiben.If the focal spot diameter changes in the X or Y direction, the polynomial parameters a change in the X or Y direction. If this happens, the focal spot diameter is controlled by means of the D / A converter 12 by varying the current of the focusing coil 19 . The control program regulates the focusing current via the D / A converter 12 , so that the polynomial parameters a remain constant in the X and Y directions.

Um z. B. bei der Röntgen-Computer-Tomograpie ein Objekt genau zu vermessen, ist es sinnvoll, daß die Rotations­ achse des Computer-Tomographie-Systems senkrecht zur Hauptebene steht. Zur Justage sollte der Probenmanipu­ lator relativ zur Röntgenröhre und zum Detektor lateral (parallel zum Detektor in X-Richtung wie in Fig. 1 dargestellt) um einen bestimmten Betrag positioniert werden können, in dem z. B. der Rotationstisch auf einem Verschiebetisch montiert wird, oder Röhre und Detektor in x-Richtung verschoben werden können.To z. B. in X-ray computer tomography to measure an object exactly, it makes sense that the axis of rotation of the computer tomography system is perpendicular to the main plane. For adjustment, the sample manipulator should be able to be positioned laterally (parallel to the detector in the X direction as shown in FIG. 1) relative to the X-ray tube and to the detector by a certain amount, in which, for. B. the rotary table is mounted on a sliding table, or tube and detector can be moved in the x direction.

Für eine genaue Messung und Auswertung ist es notwen­ dig, die Projektion der Drehachse eines Drehtisches auf einer Detektorzeile zu bestimmen.It is necessary for an accurate measurement and evaluation dig, the projection of the axis of rotation of a turntable to determine a detector line.

Um die Projektion der Drehachse eines Drehtisches zu bestimmen, wird gemäß Fig. 4 ein runder, homogener Stab 3 senkrecht stehend auf dem Drehtisch 16 in Position S1′ befestigt, so daß die Projektion des Sta­ bes nach einer Drehung des Drehtisches um 180° eben­ falls auf den Detektor 5 erfolgt. Der Stab wird in der Stellung S1′ des Drehtisches geometrisch um den Faktor m1 vergrößert und auf den Detektor in den Punkt PS1 projiziert. Der Projektionsschwerpunkt des Punktes PS1 wird, wie vorhergehend beschrieben, ermittelt. Das gleiche geschieht mit der Ermittlung des Projektions­ schwerpunktes für andere Stellungen des Stabes, z. B. S2′.In order to determine the projection of the axis of rotation of a turntable, a round, homogeneous rod 3 is attached vertically standing on the turntable 16 in position S1 'as shown in FIG on the detector 5 . The rod is geometrically enlarged by the factor m1 in position S1 'of the turntable and projected onto the detector in point PS1. The center of projection of the point PS1 is determined as described above. The same happens with the determination of the projection focus for other positions of the rod, for. B. S2 '.

Um die geometrischen Vergrößerungen m1 und m2 des Sta­ bes in der Drehtischposition Φ und Φ+π zu ermitteln, wird der Draht in den Drehtischpositionen Φ und Φ+π jeweils um den Betrag δX′ in X-Richtung verschoben. Dadurch verändert sich die Position des Projektions­ punktes PS1 bzw. PS2 um m1*δX′ bzw. m2*δX′. Dann wird der Projektionsschwerpunkt PS1 des Drahtes in Position S1′ in der Drehtischposition Φ und nach Drehen des Drehtisches um 180° der Projektionsschwerpunkt PS2 des Drahtes bestimmt.In order to determine the geometric magnifications m1 and m2 of the rod in the rotary table positions Φ and Φ + π, the wire in the rotary table positions Φ and Φ + π is shifted by the amount δX ′ in the X direction. This changes the position of the projection point PS1 or PS2 by m1 * δX 'or m2 * δX'. Then the projection center of gravity PS1 of the wire in position S1 'in the turntable position Φ and after rotating the turntable by 180 ° the projection center of gravity PS2 of the wire is determined.

Nun ergibt sich der Projektionsschwerpunkt der Drehach­ se auf den Detektor PD ausNow the focus of the projection of the rotary axis is obtained  se on the detector PD

PD = (PS1/m1 + PS2/m2) (m1 + m2)/4PD = (PS1 / m1 + PS2 / m2) (m1 + m2) / 4

Sofern sich die Anodenspannung ändert und damit auch die Fokussierung des Brennflecks, wird der Projektions­ schwerpunkt der Drehachse wie oben beschrieben ermit­ telt und anschließend die Projektionsdaten des zu un­ tersuchenden Objektes digitalisiert und die Rekonstruk­ tionen mit dem ermittelten Projektionsschwerpunkt der Drehachse als Projektion der Rotationsachse auf den Detektor bestimmt.If the anode voltage changes and thus also focusing the focal spot becomes the projection center of gravity of the axis of rotation as described above and then the projection data of the un digitizing object and the reconstruction with the determined focal point of the projection Axis of rotation as a projection of the axis of rotation onto the Detector determined.

Claims (20)

1. Vorrichtung zur Bestimmung der relativen Position und des Durchmessers eines Brennflecks einer Röntgen­ röhre, gekennzeichnet durch mindestens einen Gegenstand, der durch mindestens ein Strahlenbündel auf mindestens einen Röntgendetektor projiziert wird, einer Digitali­ sierung der Intensitätsverteilung I(x) der Projektion und einer Berechnung der relativen Position und des Durchmessers des Brennflecks mittels Least Square Fit.1. Device for determining the relative position and the diameter of a focal spot of an x-ray tube, characterized by at least one object that is projected by at least one beam onto at least one x-ray detector, a digitization of the intensity distribution I (x) of the projection and a calculation of the relative position and diameter of the focal spot using least square fit. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Korrektur der Intensi­ tätsverteilung I(x) durch eine Shadingfunktion s(x) geschieht.2. Device according to claim 1, characterized in that a correction of the Intensi distribution I (x) by a shading function s (x) happens. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Röntgenröhre eine Mikrofokus-Röntgenröhre ist.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the x-ray tube a Microfocus X-ray tube is. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Röntgendetektor ein flächiger Röntgendetektor (z. B. ein Bildwandler) oder mindestens eine Detektorzeile ist.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the x-ray detector a flat X-ray detector (e.g. an image converter) or is at least one detector line. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Gegenstand ein runder, homogener Draht oder Stab benutzt wird, der senkrecht auf der Hauptebene stehen kann, die durch den Brenn­ fleck und der Linie, entlang der die Projektionswerte digitalisiert werden, begrenzt wird. 5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that a round, homogeneous wire or rod is used that is vertical can stand on the main level caused by the focal spot and the line along which the projection values be digitized, is limited.   6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Transmission der Rönt­ genstrahlung durch den Draht oder Stab größer als 5 sind und kleiner als 90% ist.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the transmission of the X-ray radiation from the wire or rod greater than 5 are and is less than 90%. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Digitalisierung der Projektion entlang einer Geraden oder entlang einer gekrümmten Linie stattfindet.7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the digitization of Projection along a straight line or along a line curved line takes place. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur On-Line-Kontrolle von Lage und Größe des Brennfleckes zwei runde, homogene Drähte oder Stäbe benutzt werden, die senkrecht zuein­ ander und senkrecht zur Durchstrahlungsrichtung ange­ ordnet sind und daß mindestens ein Röntgendetektor derart angeordnet ist, daß das Durchstrahlungsbild des jeweils zum Detektor senkrecht stehenden Drahtes oder Stabes geometrisch vergrößert auf den Detektor proji­ ziert wird und daß die ermittelten Werte für die rela­ tive Position und für den Durchmesser des Brennfleckes dazu benutzt werden, mindestens eine Zentrierspule und mindestens eine Fokussierspule zu steuern.8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that for on-line control of Location and size of the focal spot two round, homogeneous Wires or rods are used that are perpendicular to each other different and perpendicular to the direction of radiation are classified and that at least one X-ray detector is arranged such that the radiograph of the wire perpendicular to the detector or Geometrically enlarged rod projected onto the detector is adorned and that the determined values for the rela tive position and for the diameter of the focal spot to be used, at least one centering coil and to control at least one focusing coil. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Zentrier­ spulen zur Variation der relativen Brennfleckenlage benutzt werden.9. The device according to claim 8, characterized in that at least two centering coils to vary the relative focal position to be used. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Projektionsschwerpunkt der Projektion der Drehachse eines Drehtisches auf einer Detektorzeile sich mit PD = (PS1/m1 + PS2/m2) (m1 + m2)/4bestimmt, wobei PD die Projektion der Drehachse, PS1 und PS2 die Projektionsschwerpunkte des Drahtes in den Positionen S1′ und S2′ und m1 und m2 die ge­ ometrische Vergrößerung in den Positionen F1′ und F2′ sind.10. The device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the projection focus the projection of the axis of rotation of a turntable with a detector line PD = (PS1 / m1 + PS2 / m2) (m1 + m2) / 4 determines, where PD is the projection of the axis of rotation, PS1 and PS2 are the projection centers of the wire in positions S1 ′ and S2 ′ and m1 and m2 the ge ometric magnification in positions F1 ′ and F2 ′ are. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Position F2′ durch Drehen des Drehtisches um 180° aus der Position F1′ erreicht wird.11. The device according to claim 10, characterized in that the position F2 'by Turn the turntable 180 ° from position F1 ′ is achieved. 12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenmanipulator rela­ tiv zur Röntgenröhre und zum Detektor lateral um einen bestimmten Betrag positioniert werden kann.12. The device according to claim 10, characterized in that the sample manipulator rela tiv to the x-ray tube and to the detector laterally by one certain amount can be positioned. 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die laterale Bewegung durch einen Verschiebetisch geschieht, auf dem der Drehtisch montiert ist.13. The apparatus according to claim 12, characterized in that the lateral movement by a sliding table happens on which the turntable is mounted. 14. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die geometrische Vergröße­ rung m durch Verschiebung des Drehtisches lateral um einen bestimmten Betrag ermittelt wird.14. The apparatus according to claim 10, characterized in that the geometric magnification m laterally by moving the turntable a certain amount is determined. 15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsachse des zu untersuchenden Systems senkrecht auf der Hauptebene steht. 15. The device according to one of claims 11 or 12, characterized in that the axis of rotation of the investigating system perpendicular to the main plane stands.   16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung für die Röntgen-Computer-Tomographie verwendet wird.16. The device according to one of claims 1 to 13, characterized in that the device for the X-ray computer tomography is used. 17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung für die Positionierung und Kontrolle eines Elektronenstrahls von Elektronenstrahlschweißanlagen und/oder von Elek­ tronenmikroskopien eingesetzt wird.17. The device according to one of claims 1 to 13, characterized in that the device for the Positioning and control of an electron beam of electron beam welding systems and / or of elec Tron microscopy is used. 18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß als Röntgenquelle eine Synchrotronstrahlungsquelle benutzt wird.18. Device according to one of claims 1 to 15, characterized in that as an X-ray source Synchrotron radiation source is used. 19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet als Röntgenquelle ein Betatron benutzt wird.19. Device according to one of claims 1 to 17, characterized as a x-ray source, a betatron is used. 20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß als Röntgenquelle ein Linearbeschleuniger benutzt wird.20. The device according to one of claims 1 to 17, characterized in that as an X-ray source Linear accelerator is used.
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