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Die Röntgenröhre nach Fig. 1 besteht aus dem aufs höchste ausgepumptem Gefäss f mit der Antikathode 2 und der Glühkathode 3. Die Glühkathode 3 ist mit Abstand von einem vorzugsweise metallischen Mantel 4 umschlossen, durch dessen Boden 5 die Stromzuführungs-
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austritts ist der Mantel 4 durch eine netz-oder siebformige Sonde 8 abgeschlossen. Die Glühkathode 3 und der Mantel 4 sind durch Drähte 9 mit einem Metallzylinder 10 mechanisch verbunden, der über das Glasrohr 11 geschoben und auf diesem in bekannter Weise durch Drähte 12 befestigt ist, die seine Knöpfe 18 mit dem hakenförmigen Ansätzen 14 des Glasrohres 11 verbinden.
Die an dem Zylinder 10 gelegte, nach aussen führende Leitung 15 ermöglicht, gegebenenfalls dem Mantel 4 mit der Sonde 8 eine beliebige Spannungsdifferenz gegen die Glühkathode 3 zu erteilen.
Um den seitlichen Austritt der Elektronen zu verhindern, der bei der Ausführungsform der Rohre nach Fig. 1 wegen der auch nach der Seite zu verlaufenden Kraftlinien notwendig eintreten muss, sobald Spannung zwischen Sonde und Glühkathode angelegt wird, ist gemäss Fig. 2 und 3 eine Änderung der Bauart getroffen.
Bei der Anordnung nach Fig. 2 ist die Glühkathode 3 mit Abstand von dem Metall- mantel 4 a umschlossen, der wiederum mit Abstand von dem Metallzylindpr 4 b umgeben ist, der die Sonde 8 trägt. Der Mantel 4a beseitigt seitliche Kraftkomponenten und verhindert daher den Austritt der Elektronen in der Seitenrichtung,
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist der. Metallmantel durch einen Zylinder 4 c aus
Isolierstoff, z. B. Quarz, ersetzt. Die Innenfläche dieses Zylinders lädt sich so lange negativ auf, als eine Spannungsdifferenz zwischen ihr und der Glühkathode besteht. Ist die Differenz ausgeglichen, so wirkt diese Fläche ebenso wie der Metallmantel 4 a nach Fig. 2.
Die Ausführungsform nach Fig. fi. bezweckt, den Durchgriff" des Hochspannungsfeldes in das Innere des Glühkathodenkörpers wirksamer zu verhindern, was dadurch erreicht wird, dass vor der Glühkathode 3 zwei Drahtnetze 8 a, 8 b als Sonde vorgeschaltet werden. Eine derartige vollkommene Abschirmung kann bei gewissen Schaltungen und Betriebsweisen von
Bedeutung sein.
Es ist zur Herstellung eines scharfen Brennflecks zweckmässig, dem die Glühkathode 3 umgebenden Mantel 4 einen kegelförmigen Ansatz 16 zu geben, der sich in Richtung auf die
Antikathode 2 hin erweitert. Dieser Ansatz hat erfahrungsgemäss die Wirkung einer Samniel- vorrichtung und erzeugt einen Brennpunkt von ausreichender Kleinheit, wie er z. B. für
Diagnostik-Röntgenröhren notwendig ist.
Bei der Bauart der Röhre nach Fig. 5 ist sowohl auf die Schaffung günstiger elektro- statischer Verhältnisse als auch'auf eine sichere, den mechanischen und elektrischen
Beanspruchungen entsprechende Befestigungsweise der in Betracht kommenden Teile der Röntgenröhre Bedacht genommen.
Der die Glühkathode 3 seitlich umhüllende Mantel 4 ist hier aus wärmedurchlässigem Isolierstoff, z. B. Quarz, hergestellt und an seinem unteren Ende mit den an dem Metallrohr 1 () befestigten Streben 9 verbunden. Das obere Ende des Mantels 4 ragt in den Hohlraum eines ihn in Richtung des Kathodenstrahlenaustritts abdeckenden, zweckmässig muldenförmigen Ringkörpers 17 hinein, der an dem oberen Ende der Streben 9 befestigt ist und in seiner Öffnung die sieb-oder netzförmige Sonde 8 trägt. Somit sind der Ringkörper- und der obere Teil des Mantels 4 durch Abstand voneinander getrennt, wodurch die sonst an der Berührungsstelle von Isolierstoff und Metall auftretenden Entladungserscheinungen verhütet werden.
Unmittelbar unter der Sonde 8 liegt die Glühkathode 3, die zweckmässig die Form eines in Zickzac1.'windungen verlaufenden Drahtes (Fig. 6) hat, der an seinen Enden mit den Stromleitungen 6, 7 verbunden ist. Diese sind in das obere Ende 18 eines Glasträgers 19 eingeschmolzen, der von einem gleichachsig zu dem Metallrohre 10 angeordneten und mit diesem verbundenen Metallrohre, 20 gehalten wird. Die Anordnung ist hiebei so getroffen, dass die Austrittsenden 21,, Z2 des Glasträgers 19 verjüngt sind und mit der Wandung des Rohres 20 nicht in Berührung kommen, damit Entladungserscheinungen an diesen Stellen verhütet werden.
Die Anordnung des Glühdrahtes 3 in Zickzackwindungen ermöglicht die Anwendung verhältnismässig langer und starker Glühdrähte, die entsprechend starke Elektronenquellen bilden. In Anbetracht der auftretenden starken elektrischen Anziehungskräfte bedarf der Glühdraht 3 einer besonders sicheren Lagerung, um Verbiegungen oder Brüche zu verhindern. Zu diesem Zwecke sind die Haltedrähte 23 an den Umbiegungsstellen des Glühdrahtes 3 angebracht, wodurch der Draht eine mehrfache Unterstützung erfährt. Die Haltedrähte 23 sind zweckmässig von wesentlich geringerem Querschnitt als der Glühdraht 3, um ihre abkühlende Wirkung möglichst zu verhindern.
Da jedoch dünne Drähte schwer in Glas einzuschmelzen sind, sind
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auf diese Weise durch den Ringkörper 17 nach der Antikathode hin abgeschirmt sind. Infolge- dessen sind die durch die Haltedrähte S- ? abgekühlten und daher nicht in vollem Masse au der Elektronenemission beteiligten Umbiegungsstellen der Glühkathode ausser Wirkung gesetzt. Die Austrittsöffnung der Kathodenstrahlen ist daher, weil sie auf diese Weise nur von gleich- mässig geheizten Teilen des Glühdrahtes 3 überspannt ist, homogen mit Elektronen erfüllt.
Soll die beschriebene Rohre als Einfeldröhre betrieben werden, so wird der Abstand zwischen Glühkathode und Sonde verhältnismässig gering und eine Sonde mit weiten Maschen oder Öffnungen gewählt. Dadurch wird ein bestimmter. Durchgriff" des Hochspannungsfeldes durch die Sonde hindurch ermöglicht, der die Elektronen aus der Glühkathode herauszieht und dadurch den Stromdurchgang erzwingt.
Wird die Glühkathode weiter nach innen verlegt und eine Sonde mit kleineren Durch- gangsöffnungen gewählt oder gar die Austrittsöffnung durch zwei hintereinander gelegene Netze (Fig. 4) versperrt, so befindet sich die Glühkathode in einem elektrostatisch geschützten Raum und es bedarf notwendig einer gewissen Triebspannung zwischen Sonde'und Glühkathode, um den Elektronen den Eintritt in das Hochspannungsfeld zu ermöglichen. In diesem Falle arbeitet die Röhre dann als Zweifelderröhre.
Beide Arbeitsweisen gehen mit der Änderung der Abmessungen der dem Austritt und die Bewegung der Elektronen beeinflussenden Teile ineinander über, stets aber ergeben sich wesentliche Vorteile dieser Bauart für den Betrieb.
Im ersten Falle nämlich (Betrieb als Einfeldröhre) ist der Austritt der Elektronen infolge des. Durchgriffes" der Hochspannung durch die Sonde von der Höhe dieser Spannung abhängig. Der Elektronenaustritt setzt erst bei einer Spannung merklich ein, die höher ist, als wenn die
Glühkathode sich frei im Raume befände. Die Röhre erhält also eine gewisse Durchbruch- spannung, arbeitet demnach in dieser Beziehung in einer der gewöhnlichen Röntgenröhren ähnlichen Weise und sendet daher auch homogenere Röntgenstrahlen aus. Ferner lässt sich erreichen, dass der Sättigungsstrom erst bei sehr hohem Potential erreicht wird. Die Stromstärke nimmt daher auch bei hohen Spannungen immer noch mit steigender Spannung zu.
Die Röhre arbeitet daher wesentlich elastischer als die bekannte Coolidgeröhre, was besonders für den Betrieb mit Induktoren erwünscht ist. Diese Vorteile lassen sich noch dadurch steigern, dass an die Sonde eine gegebenenfalls regelbare, im allgemeinen aber konstante Gegenspannung angelegt wird. In diesem Falle können dann nur im Augenblick der höchsten Spannung Elektronen austreten und auch nur in diesem Augenblick Röntgenstrahlen entstehen.
Bei dieser Benutzungsweise kann unter Umständen eine unerwünschte Nebenerscheinung auftreten. Eine Röhre mit Glühkathode, Anode und Sonde wirkt nämlich bekanntlich als Schwingungserzeuger sowie der Sonde eine periodische Spannung zugeführt wird, was z. B. durch Wanderwellen eintreten kann. Die dabei entstehenden starken elektrischen Schwingungen können der Röhre in hohem Grade schädlich werden. Das Entstehen dieser Schwingungen wird nun dadurch erschwert, dass in die die Glühkathode und Anode verbindende Leitung ein so hoher Widerstand eingeschaltet wird, dass der Kreis Glühkathode-Gitter A periodisch gedämpft ist. Der Dämpfungswiderstand kann entweder innerhalb oder ausserhalb der Röhre in diesen Kreis eingeschaltet sein.
Besonders zweckmässig ist seine Anordnung in dem unterhalb des Glasrohres 11 befindlichen, auf der Zeichnung nicht dargestellten Sockel, der die Anschlussstellen für den Glühdraht enthält
Wird die Röhre als Zweifelderröhre gebaut, so hat man es in der Hand, die Höhe der Zündspannung (also der zwischen Sonde und Glühkathode angelegten Spannung) in sehr niedrigen Grenzen zu halten. Einige Volt genügen vollkommen, um das erforderliche Triebfeld herzustellen. Man kommt daher zu handlichen Grössenabmessungen bei der Bauart der Betriebsapparatur, was bei den bisherigen Röhren dieser Art nicht der Fall ist.
Ferner wird bei der vorliegenden Röntgenröhre ein Fehler vermieden, der bei den Röhren der bisherigen Bauart auftreten kann, nämlich Verzögerung in der Zündung oder gar ein endgültiges Aussetzen der Zündentladung und damit ein vollkommenes Versagen der Röhre.
Die Ursache dieser Störungen dürfte darauf zurückzuführen sein, dass bei der bisherigen Bauart die Glühkathode allseitig von isolierendem Material umgeben ist und den Elektronen nur die sehr kleine, von der Glühkathode verhältnismässig weit entfernte Austrittsöffnung in der Röntgenkathode freisteht. Geringe Unsymmetrien in den Wandlungen, die auf die Dauer unvermeidbar sind, bringen daher eine Ablenkung der Elektronen hervor, diese finden den Weg nicht mehr in die Röntgenentladung hinein und die Röhre versagt.
Derartige Störungen sind bei der Röntgenröhre vorliegender Erfindung ausgeschlossen, da die Glühkathode entweder allseitig in Metall eingeschlossen ist, oder aber ei Verwendung
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allen Umständen zur Verfügung steht, denn die Abstände vom Isolierkörper können so bemessen werden, dass eine wesentliche Störung der Kathodenstrahlbahn durch Unsymmetrien in den Wandladungen ausgeschlossen ist.
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barkeit hervorzuheben. Da nämlich die ganze Kalhodenanordnung mechanisch ein. Stück bilde und sich alle Teile in ein und demselben Teile des Vakuumgefässes befinden, so ist sie glas- technisch leicht herstellbar. Ebenso ist sie auch vakuumtechnisch günstig, da die Metallmassen in der Röhre vorteilhaft verteilt sind und alle zusammen nach bekannten Verfahren entgast werden können.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Röntgenröhre mit Glühkathode und dieser vorgelagerter, vorzugsweise netz-oder sieh- förmiger Sonde, gekennzeichnet durch einen die Glühkathode in an hich bekannter Weise seitlich umhüllenden, von ihr elektrisch trennbaren, vorzugsweise metallischen Mantel, dem die Sonde so vorgelagert ist, dass sie die Glühkathode in der Projektion überdeckt, zum Zweck, beliebige Spannungsdifferenzen zwischen Glühkathode und Sonde anlegen zu können.