Fokusgröße

In der Röntgenröhre werden Elektronen durch Thermoemission aus der Kathode freigesetzt und durch die Röhrenspannung zur Anode beschleunigt. Beim Auftreffen auf die Anodenoberfläche entsteht im Bereich des Brennflecks Bremsstrahlung und charakteristische Röntgenstrahlung. Der Brennfleck ist die physikalische Strahlenquelle. Er ist keine ideale Punktquelle, sondern besitzt eine räumliche Ausdehung. Das führt zu einer geometrischen Unschärfe der Abbildung. Die effektive Fokusgröße wird durch das Line-Focus-Prinzip beeinflusst: Durch die Neigung der Anode (Anodenneigungswinkel) erscheint der projizierte Brennfleck im Strahlenfeld kleiner als die tatsächliche Auftrefffläche der Elektronen.

Die Fokusgröße beeinflusst direkt die geometrische Unschärfe eines Röntgenbildes. Diese kann näherungsweise beschrieben werden durch:

$${\displaystyle U_{g}={\frac {F\cdot ODD}{SOD}}}$$

• ${\displaystyle F}$ – Fokusgröße
• ${\displaystyle ODD}$ – Objekt-Detektor-Abstand
• ${\displaystyle SOD}$ – Fokus-Objekt-Abstand

Eine kleinere Fokusgröße führt zu einer geringeren Unschärfe und damit zu einer besseren räumlichen Auflösung.

Ein kleiner Brennfleck verbessert zwar die Bildschärfe, führt jedoch zu einer stärkeren lokalen Wärmebelastung der Anode, da sich die Elektronenenergie auf eine kleinere Fläche konzentriert. Daher besitzen viele Röntgenröhren mehrere Fokusgrößen, zwischen denen je nach Untersuchung gewählt werden kann.

Die Wahl der Fokusgröße stellt einen Kompromiss zwischen Bildauflösung und Röhrenleistung dar:

• kleiner Fokus → bessere Ortsauflösung, geringere Röhrenleistung
• großer Fokus → höhere Röhrenleistung, geringere Bildschärfe

In der Praxis wird daher für hochauflösende Aufnahmen möglichst ein kleiner Fokus gewählt, während bei Aufnahmen mit hoher Strahlenleistung ein größerer Fokus verwendet wird. In der diagnostischen Radiologie werden häufig zwei Fokusgrößen verwendet:

• kleiner Fokus: etwa 0,3–0,6 mm
• großer Fokus: etwa 1,0–1,2 mm

Spezielle Anwendungen verwenden noch kleinere Brennflecke, z.B. 0,1–0,3 mm bei der Mammographie.