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Röntgenröhre mit durchlochter Anode.
Die Erfindung betrifft eine Röntgenröhre mit scharfem Brennfleck. Es sind Röntgenröhren bekannt, bei denen die Anode einen trichterförmigen Kanal aufweist. an dessen Innenwandung die Röntgenstrahlen erzeugt werden. Der Durchmesser des Kanals nimmt in der Austrittsrichtung der Strahlen zu. Bei diesen Röhren treffen die Kathodenstrablen seitlich auf die Wand der Hohlanode auf. Dabei ist die Glühkathode ganz von der trichterförmigen Kanalwandung umschlossen oder die Elektronen treten durch ein Loch in dieser Wand von der Seite her in den Kanal ein.
Gemäss der Erfindung ist die Elektronenquelle ausserhalb der trichteriormia : en Höhlung an dem vom Stra. hlenaustritt abgewendeten Ende angeordnet und die Elektronen werden durch die engere Öffnung der Höhlung hindurch allseitig gegen die Innenwandung gelenkt, auf die sie streifend auffallen.
Dies geschieht besonders zweckmässig durch eine derartige Führung der Kathodenstrahlen, dass diese zunächst konvergierend verlaufen, sieh in einem Punkt schneiden und dann ein divergierendes Bündel bilden, dessen Strahlen streifend auf die Innenfläche der Hohlanode, die zweckmässig kegelstumpf- förmig ist, auftreffen.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Anwendung eines Kathodenstrahlenbündels mit sich überschneidenden Strahlen beschränkt. Sie bezieht sich vielmehr ungemein sauf eine Anodenkonstruktioll mit einer Höhlung, bei der die Kathodenstrahlen durch das eine (engere) Ende in die Höhlung hinein- treten und die an der Innenwand der Höhlung erzeugten Röntgenstrahlen durch das gegenüberliegende (weitere) Ende der etwa trichterförmigen Höhlung ausgestrahlt werden.
Nach der Erfindung wird eine beliebige Konvergenz der Kathodenstrahlen auch beim Arbeiten mit extrem hohen Spannungen durch eine besondere Formgebung und Anordnung der Kathode und Anode erzielt. Dabei ist gegenüber der in Richtung zur Anode trichterförmig erweiterten Kathode
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Durchtritt der Kathodenstrahlen ringförmig durchbrochen ist. Als Kathode wird vorzugsweise eine Glühkathode mit einer trichterförmigen Sammelvorrichtung verwendet.
Die Kathode bildet zweckmässig eine schmale, ringförmige Kathodenstrahlenquelle. Beispielsweise dient als Kathodenstrahlenquelle ein ring- förmiger Glühdraht, der in einer ringförmigen schmalen Rinne gelagert ist. Durch die Neigung der Fläche der Sammelvorriehtung und der zu dieser mindestens annähernd äquidistant angeordneten Anodenfläche wird die Richtung der zwischen beiden Flächen verlaufenden elektrischen Kraftlinien und damit die Anfangsriehtung der Kathodenstrahlen bestimmt. Je nach der Konvergenz des Kathodenstrahlenbündels kann an gewünschter Stelle ein konzentriertes oder diffus verteiltes Auffallen der Kathodenstrahlen auf ein Kathodenstrahlenfenster oder eine Röntgenanode erzielt werden.
Auch kann nach dem Durch-
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denstrahlenrichtung mit Hilfe bekannter Mittel, wie z. B. durch Solenoide. erreicht werden.
Die mit den oben angegebenen Mitteln erzielte Konvergenz der Kathodenstrahlen kann in besonders vorteilhafter Weise zur Herstellung eines scharfen Brennfleckes einer Röntgenröhre mit besonders grossem Nutzeffekt verwendet werden. Es hat sich nämlich gezeigt, dass der Nutzeffekt bei der Röntgenstrahlen- erzeugung besonders günstig ist, wenn die Kathodenstrahlen auf die Anodenfläche streifend auftreffen.
Von dem streifenden Auffallen von Kathodenstrahlen ist gelegentlich zur Erzielung langgestreckter Brenn-
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die gleichen Abmessungen zeigt. Das oben angegebene Prinzip der Erzeugung konvergierender Kathoden- strahlen gestattet es, einen kreisrunden Brennfleck zu erzeugen, der bei erhöhtem Nutzeffekt und guter
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Gemäss der Erfindung ist in der Röntgenanode die Neigung der konvergierenden Kathodenstrahlen zweckmässig so gewählt, dass die Kathodenstrahlen nach ihrer Überschneidung auf die Wand der Höhlung. beispielsweise die Mantelfläche eines Kegelstumpfes, streifend auftreffen.
Da die Konvergenz der
Kathodenstrahlen durch die Wahl der Neigung der einander äquidistant gegenüberliegenden Flächen der Kathode und der durchbrochenen Anode beliebig gewählt werden kann, so kann der Kanal in der Anode von so kleinem Durchmesser sein, dass die Ausdehnung des optisch wirksamen Brennflecks von derselben Grössenordnung ist wie die Breite der bekannten bandförmigen Brennfleck. Da sich die thermische Belastung auf die ganze innere Mantelfläche der Röntgenhohlanode verteilt, so lassen sich mit einem derartigen Brennfleck ausserordnetlich hohe Intensitäten erzielen, zumal sich durch das streifende Einfallen der Kathodenstrahlen eine bis zu 30% höhere Ausbeute an Röntgenstrahlen ergibt als bei senkrechtem Einfallen.
Eine besonders einfache Bauart der Röhre ergibt sieh bei zylindrischem Röhrenkorper und axialem Austritt der Röntgenstrahlen. Die zum Auffall der Kathodenstrahlen bestimmte Mantelfläche besteht zweckmässig aus Wolfram und kann in einem massiven Metallblock zur Abführung der auf der Röntgenanode entwickelten Wärme eingebettet sein. Dieser metallblock kann an seiner der Kathode zugewendeten Seite die zur Erzielung eines konvergierenden Kraftfeldes nötige Wölbung besitzen und mit einem metallenen Wandungsteil in inniger Berührung stehen, so dass über diesen und durch Kühlrippen oder sonstige Hilfsmittel zur Kühlung die Wärme nach aussen abgeführt werden kann. Beim Betrieb einer solchen Röhre wird die Anode zweckmässig geerdet.
Es ist auch möglich, nach dem angegebenen Prinzip eine Röntgenröhre mit seitlichem Strahlen- austritt herzustellen. Auch hier kann zweckmässig die Röntgenanode mit der zum Einfall der Kathodenstrahlen und zur richtigen Gestaltung des elektrischen Feldes notwendigen durchbrochenen Fläche zu einem Körper vereinigt werden. Die dieser Fläche äquidistant gegenüberliegende Kathode wird in diesem Falle exzentrisch angeordnet. Bei dieser Bauart lässt sich vorteilhaft das Prinzip der Spannungsunterteilung verwerten, indem der im Bereich des Entladungsraumes befindliche Wandungsteil der Röntgenröhre aus Metall hergestellt oder mit leitenden Belägen versehen wird.
Im folgenden sollen das Prinzip der Erfindung und zwei Ausführungsformen von Röntgenröhre gemäss der Erfindung näher erläutert werden.
Fig. 1 stellt schematisch im Schnitt die Anordnung und Formgebung von Anode und Kathode einer Röntgenröhre nach der Erfindung dar. Fig. 2 stellt eine Röntgenröhre mit axialem Strablenaustritt im Schnitt dar und Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch eine Röntgenröhre mit Spannungsunterteilung und seitlichem Strahlenaustritt.
In Fig. 1 ist eine gegen die Anode hin trichterförmig sich erweiternde Kathode 1 dargestellt, die in einem Mindestabstand, welcher durch das Vakuum der Röhre und die Betriebsspannung bestimmt ist, der Anode 2 gegenüber angeordnet ist, deren Vorderfläche eine mit der Kathodenfläche mindestens annähernd äquidistante Fläche bildet. Durch die auf beiden Flächen senkrecht stehenden elektrischen Kraftlinien ist die Austrittsrichtung der Kathodenstrahlen bestimmt. Zur Erzeugung der Kathodenstrahlen dient in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ein ringförmiger Glühdraht 3, der in einer schmalen Rinne 4 in der Kathodenvorderfläche eingelassen ist.
Die senkrecht zur Kathodenoberfläche austretenden Kathodenstrahlen treten durch eine ringförmige Öffnung 5 in der Anodenvorderfläehe hindurch und Überschneiden sich dann ungefähr in einem Punkt. Dieser Punkt liegt in der Höhe der engsten Öffnung
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der sich gegen das Strahlenaustrittsfenster 7 öffnenden Hohlanode treten die Röntgenstrahlen aus.
Bei der Röntgenröhre nach Fig. 2 ist an den gläsernen Röhrenkörper 8 ein Metallring 9 angeschmolzen, der einen Teil der Röhrenwandung bildet. Durch eine hochvakuumdichte Verschmelzung, beispielsweise in Form eines Quetsehfusses 10, sind die Zuführungen zur Glühkathode 11 eingeführt. Die Glühkathode liegt in einer schmalen Rinne, die in die gegen die Anode hin trichterförmig erweiterte Vorderfläche der Kathode 12 eingelassen ist. Gegenüber dieser Vorderfläche, mindestens annähernd äquidistant zu ihr. liegt die Anodenvorderfläche 13, die für den Durchtritt der Kathodenstrahlen eine ringförmige Öffnung 14 aufweist.
Die sieh überschneidenden Kathodenstral1len treffen streifend auf die Röntgen- anode 15, die durch die Innenfläche eines Kegelstumpfes gebildet ist. Aus diesem hohlen Kegelstumpf treten die Röngtenstrahlen durch das Strahlenaustrittsfenster 16 aus.
Bei der Röntgenröhre nach Fig. 3 ist mit dem zylindrischen Röhrenkörper 77 im Bereiche des Entladungsraumes hochvakuumdicht ein metallener Wandungsteil 8 verschmolzen, der ein Röntgen- strahlenaustrittsfenster 19 aufweist. Durch den Quetschfuss 20 sind die Zuführungen zur Glühkathode 27 eingeführt. die in eine schmale Rinne in die gegen die Anoden hin trichterförmig erweiterte Vorderfläche der Kathode 22 eingelassen ist.
Die Anode 23 bildet an der der Kathode gegenüberliegenden Stelle eine
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eingelassene Röntgenanode 26 auf, die durch die Innenfläche eines Kegelstumpfes gebildet ist und von der aus durch das Strahlenaustrittsfenster 19 die Röntgenstrahlen austreten.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Röntgenröhre, deren Anode eine trichterförmige Höhlung besitzt, wobei die Röntgenstrahlen an der Innenwandung dieser Höhlung erzeugt und in der Längsrichtung derselben ausgestrahlt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronenquelle ausserhalb der Höhlung an dem vom Strahlenaustritt abgewendeten Ende angeordnet ist und die Elektronen durch die engere Öffnung der Höhlung hindurch allseitig gegen die Innenwandung gelenkt werden.