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Röntgenröhre mit einer Kühleinrichtung für die Anode.
Es ist bekannt, die an der Anode einer Röntgenröhre entstehenden Wärmemengen mit Hilfe eines an der Rückseite des Anodenbleches entlangströmenden Kühlgases unschädlich zu machen. Als
Kühlgas verwendet man entweder einen durch einen Ventilator erzeugten Luftstrom oder man führte
Luft oder Kohlensäure durch ein ziemlich weites Rohr in das Innere einer rohrförmigen Anode ein.
Diese bekannten Kühlvorrichtungen versagen bei den modernen Röntgenröhren. die mit grosser
Stromstärke belastet werden, und bei denen der Brennfleck punktförmig ausgebildet ist. Hier werden am kleinsten Ort in kürzester Zeit enorme Wärmemengen entwickelt, die das Anodenblech, selbst wenn es aus Wolfram od. dgl. besteht, in kürzester Zeit zum Durchbrennen bringen.
Die Erfindung betrifft eine Röntgenröhre mit einer Kühleinrichtung für die Anode, bei der ein
Kühlgas aus einem auf der Aussenseite des dünnen Anodenbleehes angeordneten Rohr auf die dem punktförmigen Brennfleck gegenüberliegende Seite des Anodenbleches geleitet wird und kennzeichnet sich dadurch, dass das Rohr am Ende als Düse mit kleiner Öffnung ausgebildet ist, durch die das Kühlgas mit möglichst hoher Geschwindigkeit austritt, und dass das dieses Rohr umgebende, das Kiihlgas abführende Rohr einen im Verhältnis zur Düsenöffnung grossen Querschnitt hat. Infolge der hohen
Geschwindigkeit treffen alle Gasmoleküle auf das zu kühlende Anodenblech auf, so dass der beste Wärmeübergang erreicht wird.
Die erfindungsgemässe Anodenkühlung lässt sich dadurch ganz wesentlich verstärken, dass man als Kiihlgas ein solches verwendet, dass, wie z. B. Kohlensäure, Ammoniak, schwefelige Säure usw., die Eigenschaft hat, bei Druckentlastung und einer bestimmten Temperatur sieh merklich abzukühlen. Diese an sich bekannte Erscheinung der Temperaturerniedrigung bei der Entspannung ist besonders gross bei Kohlensäure, so dass man bekanntlich durch Ausblasen von komprimierter Kohlensäure die Temperatur bis unter'den Schmelzpunkt der Kohlensäure (-57 ) erniedrigen kann, wobei das ausströmende Gas zum"Kohlensäureschnee" kondensiert.
Dieser"Thomson-Joule-Effekt" ist bei Kohlensäure derart ausgeprägt, dass gegenüber Luft trotz deren grösserer spezifischer Wärme unter gleichen Arbeitsbedingungen eine mehr als vierfach stärkere Kühlwirkung erzielt werden kann. Die übrigen vorstehend genannten Gase geben einen ähnlichen guten Nutzeffekt. Sie besitzen jedoch den Nachteil, die menschlichen Schleimhäute zu reizen, so dass man die abziehenden Gase unschädlich machen, z. B. absorbieren oder kondensieren muss.
In der beigefügten Zeichnung sind einige Ausführungsformen der Erfindung dargestellt : es sind :
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Röntgenanlage mit der erfindungsgemässen Anodenkühlung in teilweisem Mittenschnitt, Fig. 2 bis 4 Mittenschnitte durch drei verschiedene Ausführungsformen des vorderen Teiles von Röntgenanoden, Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Röntgenanlage mit einer Anode mit doppelter Kühlung in teilweisem Mittenschnitt, Fig. 6 und 7 Mittenschnitte durch zwei Ausführungsformen des vorderen Teiles von Röntgenanoden gemäss Fig. 5, Fig. 8 und 9 Mittenschnitte durch zwei Ausführungsformen von Röntgenröhren mit verschiedenen Kathodenstrahlleitmitteln.
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triebe erforderliche Spannung wird aus dem Hochspannungsgenerator :
2 entnommen und an die Kathode 10 und die Anode 11 angelegt. Die Anode 11 besteht, wie aus der vergrösserten Abbildung in Fig. 2 ersichtlich ist, aus einem Rohr. dessen in das Rohrinnere hineinragendes Ende 110 durch ein dünnwandiges Blech 111 aus hochschmelzendem Metall, z. B. Wolfram, gebildet wird. In dieses Anodenrohr ragt eine Düse 112 hinein, deren Öffnung 113 sieh in der Nähe des Bleches 111 befindet. Diese
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Diise IM steht durch eine Rohrverbindung. 3 mit einem Kohlensäurebehälter 4, z. B. einer Stahlflasche mit auf lÏO Atmosphären komprimierter Kohlensäure, in Verbindung. Zur Erzielung der erforderlichen Hoehspannungsisolierung wird die Rohrleitung 3 zweckmässigerweise aus einem Nichtleiter, z. B.
Gummi, hergestellt. Das Absperrventil 40 kann man sodann an der Stahlflasche 4 anordnen.
Bei der Inbetriebnahme einer mit der erfindungsgemässen Kühlvorrichtung versehenen Röntgenröhre öffnet man zunächst das Entspannungsventil nur wenig, schaltet dann die Hochspannung ein und erhöht schliesslich durch stärkere Kohlensäureabgabe die Kühlung entsprechend der zunehmenden Erhitzung des Anodenbleches.
Es hat sich gezeigt, dass der Kiihlungseffekt von der apparativen Ausgestaltung wesentlich beeinflusst wird.
Benutzt man die vorstehend beschriebene einfache Ausführungsform, so wird man finden, dass in den meisten Fällen der Verbindungsschlauch zwischen der Kohlensäurebombe und der Anode sich
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verhindern, dass man das eigentliche Drosselventil in unmittelbarer Nähe der zu kühlenden Fläche anbringt, d. h. dicht am Brennfleck anordnet. Die Verbindungsleitung zwischen dem in die Anode hineinragenden Düsenkörper und der Kohlensäurebombe muss in diesem Falle den vollen Druck von beispielsweise 150 Atmosphären aushalten können. Man muss daher entsprechend stark dimensionierte und durch Gewebeeinlage verstärkte Gummischläuche oder noch besser Metallrohre verwenden, die entweder durch ihre Wandausgestaltung oder durch Einbau von Biegungsspiralen od. dgl. die erforder-
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mit Hilfe des Handgriffes 117.
Die Zuführung der Kohlensäure geschieht durch einen beispielsweise seitlich angeordneten Stutzen 118, der sieh in die Röhrenverbindung zur Kohlensäurebombe fortsetzt.
Eine weitere sehr zweckmässige Ausgestaltung der erfindungsgemässen Anordnung besteht darin, dass an Stelle einer einzigen Düsenöffnung eine Mehrzahl angebracht wird. Beispielsweise kann man als Düsenkopf eine perforierte Platte verwenden, wie sie als Spinndüse bei der Kunstseidenherstellung Verwendung findet. Man kann hiebei entweder alle Düsenöffnungen durch ein einziges Verschluss- organ betätigen oder jeder einzelnen oder einer kleinen Gruppe von Düsenöffnungen je ein Verschlussorgan zuordnen.
Die Verwendung einer Mehrfaehdüse hat auch den Vorteil, dass man die Intensität
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Es ist bekannt, unmittelbar an der Anodenrückwand eine grosse Anzahl enger, in gut kühlendem Material ausgesparter Kanäle derart anzuordnen, dass ein durch eine Anzahl der Kanäle in dünne Teil-
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in Form dünner Teilströme abfliesst. Hiedurch soll erreicht werden, dass ein möglichst grosser Teil der von dem Kühlmittel an der Anodenrückwand aufgenommenen Wärmemenge an die Wandungen der
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geringem Durchmesser versehen ist.
Die vorstehend beschriebene Kühleinrichtung wird vor allem für die Erzielung kurzzeitiger photographischer Röntgenaufnahmen mit hochbelasteter Röhre benötigt und ergibt hiebei eine ausgezeichnete Wirkung, da man die während der kurzen Aufnahmezeit entstehenden grossen Wärmemengen durch die starke Unterkühlung des Gasstromes vernichten kann.
Bei der Herstellung von Betraehtungsbildern auf einem Fluoreszenzschirm (Durchleuchtungs- bildern) anderseits arbeitet man mit geringer Röhrenbelastung und längeren Einwirkungszeiten. Bei dieser Betriebsweise entstehen zwar auch merkliche Wärmemengen am Orte des Anodenbrennfleckes ; sie verteilen sich aber auf eine längere Zeit und betragen in der Zeiteinheit nur einen Bruchteil der bei photographischen Momentaufnahmen auftretenden Wärmemengen.
Es hat sich nun gezeigt, dass die Kühlung mit Hilfe von durch Entspannung sieh abkiihlenden Gasen für diesen Fall nicht die wirtschaftlichste Form darstellt, da infolge der Verlängerung der Röhrenbetriebszeit der Gasverbrauch gross ist, und da der Kälteinhalt des Gasstromes unvollkommen aus-
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licher, eine weniger intensive Kühlung anzuwenden oder unter Umständen sogar die am Brennfleck auftretende Wärme durch Leitung auf die Metallmassen der Anode zu verteilen.
Bei derartigen Versuchen stellte sich nun heraus, dass es unzweckmässig ist, bei Durchleuchtungsaufnahmen mit einem Anodenblech gleicher Gestalt zu arbeiten wie bei kurzzeitigen photographischen Aufnahmen.
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