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Es sind Röntgenröhren bekannt, welche zwei sich in bezug auf Material und Bauart gleichartig verhütende Elektroden enthalten, die wechselweise als Anode und Kathode dienen können und daher die Röhre für den Betrieb mit Wechselstrom geeignet machen. Bei den bisher bekannten Wechselstromröntgenröhren dieser Bauart sind für die Wahl des Materials der Elektroden zwei Fälle denkbar. Im einen Falle verzichtet man auf hohe Strahlenausbeute, indem ein Metall von niedrigem Atomgewicht, z. B. Aluminium, gewählt wird, das der Kathodenzerstäubung nicht wesentlich unterliegt, aber gerade
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erreichen lässt. Im anderen Falle erhält man bei Wahl eines Metalls von hohem Atomgewicht, z. B.
Platin, zwar intensive Strahlen, muss aber dafür den Nachteil in Kauf nehmen, dass die Elektroden bei ihrer Wirkung als Kathode sehr stark zerstäuben und die Röhren nach ganz kurzer Betriebsdauer unbrauchbar machen.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Kathode einer Glühkathoden-Röntgenröhre im Gegensatz zu der gewöhnlichen Röntgenröhre ein Metall von möglichst hohem Atomgewicht erfordert, z. B. Tantal oder Wolfram, dass diese Metalle gleichzeitig die für die Verwendung als Antikathode notwendigen Eigenschaften besitzen und im Hochvakuum der schädlichen Kathodenzerstäubung nicht unterliegen. Dementsprechend kann eine Röntgenröhre mit gleichartig ausgestalteten Elektroden durch Wechselstrom unter Ausnutzung beider Phasen betrieben werden. wenn sie als Hochvakuum-Glüh- kathodenröhre ausgebildet ist.
Auf der Zeichnung zeigen Fig. 1-5 mehrere Ausführungsformen von nach der Erfindung gebauten Röntgenröhren für Wechselstrombetrieb. Fig. l ist eine Schnittansicht einer Glühkathoden-Röntgenröhre mit ihrer Schaltung. Fig. 2 zeigt einen teilweise in Ansicht dargestellten Schnitt einer Glühkathoden- Röntgenröhre anderer Bauart. von der Fig. ; 3 eine Ansicht der Elektrodenplatten veranschaulicht. Fig. 4 zeigt eine Ansicht und Fig. o ein Schaubild einer abgeänderten Ausführungsform der Elektroden der Glühkathoden-Röntgenröhre nach Fig. 2. Fig. 6 zeigt eine besondere Einrichtung zum Betriebe einer Glühkathoden-Röntgenröhre in schematischer Darstellung.
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der eine Glühdraht 3 Kathode, der andere Antikathode und während der anderen Phase umgekehrt.
Von beiden Glühdrähten gehen aber Röntgenstrahlen aus.
Eine praktische Ausführungsform einer Glühkathoden-Röntgenröhre zeigt Fig. 2. Hier werden die aus kreisförmigen Platten aus Wolfram, Tantal oder dgl. bestehenden Elektroden 10 durch Drähte 11 gehalten, die an einer auf einem Glasrohr 12 der Röhre seitzenden Metallhülse 13 befestigt sind. In den Elektrodenplatten 10 ist je ein Schlitz 14 (Fig. 3) vorgesehen. Hinter den Schlitzen liegen Glühdrähte 15, deren Halterungs- und Zuleitungsdrähte 16 durch die innere Quetschung 17 des Glasrohres 12 vakuumdicht mit Abstand bindurchgeführt sind.
Die Glüdrähte 15 dierien dazu. die Röhre in Betrieb zu setzen. Die von dem einen Glühdraht ausgehenden Elektronen werden durch den Schlitz 77 auf die gegenüberliegende Elektrodenplatte 10
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geworfen, erzeugen dort Röntgenstrahlen und erwärmen die Platte. Umgekehrt werden in der nächsten Phasenhälfte die von dem anderen Glühdraht. 15 ausgehenden Elektronen auf die gegenüberliegende Elektrodenplatte10 geworfen. Dadurch, dass die Schlitze 1-1 im Winkel zueinander stehen (Fig. 3) oder
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schaltet werden.
Die Aufrechterhaltung der zur Elektronenemission der Platte erforderlichen Temperatur erfolgt dann nur noch durch das gegenseitige Elektronenbombardement mit Hilfe des die Röhre betreibenden Hochspannungsechselstromes.
Eine wesentliche Verringerung der Elektrodenfläche bei gleicher Leistung) ässt sieh erzielen, wenn
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ausstrahlung besteht, höher gewählt wird.
Um dies zu erreichen, kann die Elektronenemission künstlieh verringert werden, z. B. dadurch, dass die elektrischen Kraftlinien verhindert werden, an die glühende Fläche zu gelangen. Zu diesem Zwecke wird vor die Platte ein Drahtnetz oder dgl. angeordnet, wobei zur Verstärkung der Wirkung zwischen Drahtnetz und Elektrodenplatte noch ein Gegenfeld geschaltet werden kann. Durch dieses Mittel lässt sich jede gewünschte Abschirmung der Kraftlinien erreichen. Die von der anderen Elektrode kommenden Elektronen fliessen zum grössten Teil durch die Maschen des Netzes hindurch, gelangen also auf die zum Aussenden von Elektronen bestimmte Platte. ohne das Netz ins Glühen zu bringen.
Die Wirkung kann dadurch verstärkt werden, dass den Elektrodenplatten, wie in Fig. 4 und Ï dargestellt ist, die Form eines nach zwei Seiten offenen Rahmens gegeben wird, der aus dem die eigentliche Elektrodenplatte bildenden Boden 18 und den Seitenteilen 19 besteht, zwischen denen das abschirmende Drahtnetz 20 ausgespannt ist. Da die vorspringenden Seitenteile 19 die grösste Menge der Kraftlinien auf sich vereinigen, ist durch diese Anordnung eine Verminderung der Feldstärke an den Elektroden-
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samkeit zu verlieren.
Durch Schrägstellung der die. Röntgenstrahlen aussendenden Elektrodenplatten 10 bzw. 18 wird ermöglicht, einen verhältnismässig grossen Strahlenkegel zu erhalten.
Röntgenröhren der beschriebenen Art für Weehselstrombetrieb mit Glühelektroden, die sich mit Hilfe des die Röhre betriebenden Wechselstromes gegenseitig durch Elektronenaufprall auf Elektrodenemissionstemperatur heizen, bedürfen besonderer Einrichtungen, um in stabilem Zustande gehalten zu werden. Die gegenseitige Beschiessung der Drähte mit Elektronen bedingt eine wesentliche Energie-
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der Röntgenbetriebstrom einsetzt, abgeschaltet oder der Heizstrom wenigstens durch die Widerstände geschwächt werden. Die Einrichtung bleibt aber trotzdem noch unstabil. Die an den Elektroden freiwerdende elektrische Leistung wird nämlich nicht in jedem Falle in vollem Umfange von den Elektroden durch Strahlung abgefiilHt.
Wenn z. B. die Anfangstemperatur der Elektroden so gross ist, dass bereits eine gewisse Elektronenemission vorhanden ist, und die Elektroden an dem einen Pol eines unmittelbar ans Netz gelegten Transformators (effektive Spannung dauernd gleich Eo) liegen, so ist nur dann Gleich-
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nahme der Leistung steht aber eine geringere Zunahme der Ausstrahlung der Elektroden gegenüber.
Der Überschuss der zugeführten Leistung über die Strahlung muss daher die Elektroden erwärmen, steigert ihre Elektronenemission und damit die Leitung abermals. Infolgedessen muss in kürzester Zeit Zerstörung der Elektroden durch Abschmelzen eintreten.
Umgekehrt muss eine Temperaturniedrigung zu schneller Abnahme der Temperatur und damit zur völligen Stromlosigkeit der Röhre führen.
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sei konstant gleich Ao. Die an den Elektroden liegende Spannung wird daher E = Eo i demnach gilt
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liegt. Da Zähler und Nenner beide positiv sind, ist er unter allen Umständen positiv, er kann daher gegen Eo vernachlässigt werden. Die Ungleichung wird dadurch höchstens verstärkt.
Es folgt daher als ausreichende Bedingung für die Stabilität
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d. It. es ist ausreichend, vor die Röhre einen Widerstand zu schalten, dessen Spannungsabfall bei der gewünschten Betriebsstromstärke grösser ist als die Hälfte der Generatorspannung.
In der Praxis wird der Widerstand zweckmässig nicht auf der Hochspannungsseite sondern ao der Primärseite des die Röhre betreibenden Transformators angeordnet. Es ist leicht ersichtlich, dass ein Widerstand in dem Primärkreise in bezug auf stabilisierende Wirkung einem in Sekundärkreise vor die Röhre geschalteten Widerstand gleichwertig ist.
Dementsprechend besteht die Einrichtung zum Betriebe derartiger Röhren erfindungsgemäss darin, dass entweder vor die Röhre in den Hochspannungskreis oder vor die Primärspule des die Röhre betreibenden Transformators ein Stabilisierungswiderstand geschaltet wird, der einen Spannungsabfall von solcher Grösse bewirkt, dass die oben genannte Ungleichung
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erfüllt ist.
Bei der in Fig. 6 dargestellten Schaltung einer Glühkathoden-Röntgenröhre liegt der Stabilisierungs ; widerstand auf der Primärseite ist das Glasgefäss der Röntgenröhre, b sind die beiden einander gegen-
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der Sekundärspule c verbunden. Die Primärspule d ist über den Widerstand e an den Wechselstromgeneratorfangeschaltet.
Eine Steigerung der Röhrenspannung erfolgt zunächst dadurch, dass der Widerstand e verkleinert wird, jedoch darf diese Verkleinerung-eptsprechend den obigen theoretischen Ausführungen - nicht
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spannung durch Steigerung der Spannung des Generators f unter gleichzeitiger Vergrösserung des Widerstandes e erfolgen. u. zw. muss diese Vergrösserung stets derart erfolgen, dass die Stabilitätsbedingung nach wie vor erfüllt bleibt.
Der Widerstand e braucht kein Ohm'scher sondern kann auch ein induktiver Widerstand sein.
An Stelle des Generators/kann vorteilhaft ein Transformator treten, dessen Primärseite an einem Wechselstromgenerator oder an dem Netz liegt, und dessen Übersetzungsverhältnis regelbar ist.
Die Regleung des Generators f oder des an seine Stelle tretenden Transformators und die des Widerstandes e erfolgt zweckmässig so, dass die Schaltvorrichtungen zwangläufig miteinander verbunden sind, und es unmöglich ist, eine Spannungserhöhung vorzunehmen, ohne gleichzeitig den Widerstand entsprechend der Stabilitätsbedingung zu er höhen.
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Besondere. Massnahmen sind vorzusehen, wenn die oben beschriebenen, in Fig. 2 dargestellten Röhren benutzt werden, deren Elektroden durch Elektronenaufprall von Hilfselektronenquellen aus angeheizt werden müssen, um überhaupt leitfähig zu werden. Zwischen den Elektroden liegt in diesem Falle unter Umständen, nämlich solange die erforderliche (Hut noch nicht erreicht ist. eine sehr viel höhere Spannung als nachher beim Betrieb. Das würde die Isolation der Röhre und des sie betreibenden Transformators gefähren.
Diese Schwierigkeit wird nach der Erfindung dadurch beseitigt, dass zu Beginn des Betriebes, solange die Elektroden noch angeheizt wetden, der stabilisierende Vorschaltwiderstand ganz oder zum Teil abgeschaltet, un die Generatorspannung vermindert wird, während seine Einschaltung erst erfolgt, wenn die Elektroden beginnen. Elektronen in hinreichendem Masse
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