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Verfahren zur Erzeugung eines hohen Vakuums in Röntgenröhren.
Glühkathodenröntgenröhren und ähnliche Entladungsgefässe für hohe Spannungen müssen zur
Verhinderung einer Stossionisation weitgehend von unedlen Gasen entleert sein. Dieses wird bekanntlich dadurch erreicht, dass während des Pumpvorganges die Elektroden in hohe Glut versetzt und die dabei aus ihnen austretenden Gase durch mehrstündiges Pumpen mittels einer Hochvakuumpumpe abgeführt werden.
Man hat zur Abkürzung des Pumpvorganges versucht, die in der Radioröhren-und Glühlampen- technik gebräuchlichen Verfahren der chemischen bzw. mechanischen Vakuumerzeugung durch ein bei hoher Temperatur Gas absorbierendes Metall oder auch durch einen sogenannten Getter ebenfalls auf Röntgenröhren anzuwenden, jedoch sind praktische Erfolge wegen des hohen Dampfdruckes der üblichen
Gettersubstanzen nicht erzielt worden. Auch die Verwendung von Erdmetallen, wie z. B. Zirkon, die einen niedrigeren Dampfdruck haben, ist bereits für Hochspannungsentladungsgefässe vorgeschlagen worden.
Die Anordnung von Zirkon, wie vorgeschlagen, an einem beliebigen Punkt der Anode, beispielsweise einer Senderöhre, führt jedoch nicht zum Ziel, da die Anoden solcher Entladungsgefässe nicht auf die zur restlosen Verdampfung nötigen Temperaturen gelangen.
Auch wurde der Getter häufig unmittelbar im Glaskolben durch Erwärmung der Glaswand bzw. bei einer andern Methode durch Erwärmung eines gläsernen Hilfsbehälters, der die Gettersubstanz enthielt, verdampft. Da hiebei naturgemäss die Erwärmungstemperatur des Getters durch den Schmelzpunkt des Glases begrenzt wurde, war die Verdampfung unvollkommen, da die Verdampfungstemperatur zweckmässig möglichst hoch gewählt werden muss. Weiterhin kann die Kondensation des Getters nach dem Verdampfen an jeder Stelle der Glaswandung stattfinden, so dass dadurch eine erhebliche elektrische Beanspruchung der Glaswandung auftritt, wenn sich der dünne Metallbelag durch Streuelektronen auflädt.
Ferner trat durch die innere Metallbelegung des Glaskolbens eine Verkürzung des Isolationsweges längs der Röhrenoberfläche ein, die die Spannungssicherheit der Röntgenröhre herabsetzt.
Nach der Erfindung wird der Getter in beliebiger Form unmittelbar auf dem Brennfleek, also auf der am meisten dem Elektronenaufprall und somit der grössten Erwärmung ausgesetzten Stelle der Anode, aufgebracht. Als Gettermaterial wird ein solcher Stoff gewählt, der erst kurz unterhalb der normalen Betriebstemperatur im Brennfleck zur Verdampfung kommt. Man wird daher bei Materialuntersuchungsröhren mit Kupferanode ein anderes Gettermaterial wählen als in einer Therapieröhre mit Wolframanode, die bei Spannungen von zirka 200 KV arbeitet.
Das Verfahren nach der Erfindung hat besondere Bedeutung, weil man mit seiner Hilfe die Fabrikation der Röntgenröhren vereinfachen und den erforderlichen Zeitaufwand wesentlich abkürzen kann. Während man bisher zur Entgasung der Anode eine Hochspannungsquelle benötigte und die Anode zur Erwärmung dem Elektronenaufprall der Kathode aussetzte, genügt es nun, wenn bei der Verwendung des Verfahrens nach der Erfindung die Anode durch Wirbelstromheizung im magnetischen Wechselfeld oder durch unmittelbar wirkende Wärmequellen ohne Verwendung von Hochspannung vorentgast wird. Die Anwendung solcher Mittel, die ohne Erhitzung der Kathode zu einer hinreichenden Vorentgasung der Anode führen, hat den bedeutenden Vorteil, dass eine unnötige Belastung der Glühkathode vermieden wird.
Um diese selbst zu entgasen, bedarf es nur eines kurzen Glühprozesses. In diesem vorentgasten Zustand, bei dem der Getter naturgemäss noch nicht verdampft ist, wird die Röhre von der Pumpe abgeschmolzen. Wird jetzt die Röhre an Hochspannung gelegt und durch Heizung der Glühkathode die Anode mit Elektronen bombardierte so erfolgt, sobald die Anodenvorderfläche eine
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bestimmte, im vorherigen Pumpprozess nicht erreichte Temperatur angenommen hat, die Verdampfung des Getters. Die hiebei auftretende Bindung der unedlen Gase erzeugt ein Vakuum von einer Gute, wie es nach den gebräuchlichen Pumpverfahren erst nach mehrstündigem sorgfältigstem Pumpen erreicht wird.
Der Getter kann in beliebiger Form, etwa als Bleehkörper oder als Paste, die aus dem pulverförmigen Getter und einem Bindemittel, z. B. Alkohol, besteht, unmittelbar in den Brennfleek auf die Anode gebracht werden.
Wie schon erwähnt, lassen sich entsprechend der verschiedenen Beschaffenheit der Anoden in den verschiedenen Röhrenkonstruktionen eine ganze Anzahl von Metallen als Getter verwenden, wenn nur jeweils ihre Verdampfungstemperatur oberhalb der im normalen Betrieb auftretenden Erwärmung der Röhrenteile und kurz unterhalb der Betriebstemperatur des Brennflecks und seiner Umgebung liegt.
So kommen z. B. in Frage Metalle, wie Nickel, Eisen, Molybdän u. a.
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In Fig. 1 dient der metallische Wandteil j ! der Röntgenröhre, der beispielsweise an beiden Seiten Glashälse 2 und 3 trägt, die wiederum die Anode 4 und die Kathode 5 tragen, als Kondensationsfläche für den auf der zweckmässig aus Wolfram bestehenden Anodenvorderfläche 6 verdampfenden Getter 7. Der Getter 1 kann beispielsweise als Bleehstückehen auf der Anode angeordnet oder auch in fein verteilter Form mit Alkohol oder mit einem andern brauchbaren Bindemittel gemischt auf die Anoden-
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der Glühkathode 5 und die Anode 4 werden zweckmässig ohne Verwendung von Hochspannung vorentgast.
Nach dem Abschmelzen von der Pumpe wird zwischen Kathode 5 und Anode 4 Hochspannung gelegt, die die von dem Glühdraht 8 emittierten Elektronen mit grosser Geschwindigkeit auf die Anoden- vorderfläche 6 bzw. Gettersubstanz y schleudert. Durch die dort auftretende örtliche Erwärmung verdampft das Gettermaterial und kondensiert sieh durch die geradlinige Ausbreitung der Molekularstrahlung vorzugsweise an einer Ringfläche 9 im Innern des metallischen Wandteiles 1.
In Fig. 2 sind innerhalb des gläsernen Röhrenkörpers 10 dip Anode 4 und die Kathode : j angrordnrt.
Die Kathode 5 trägt einen Schirm 11, während ein Ringkörper J'S zweckmässig mit der Anode 4 verbunden ist. Diese Anordnung verhindert das Niederschlagen des Getters auf der gläsernen Rohrenwandung, da der Niederschlag an den Schirmflächen erfolgt, so dass dadurch die Spannungssicherheit der Röntgen- röhre gewahrt bleibt.