Röntgenrötere mit umlaufender Antikathode. Das Patent Nr. 124857 bezieht sich auf eine Röntgenröhre, die mit einer Antikathode ausgestattet ist, die während des Betriebes in Umdrehung versetzt wird,. da sie als An ker eines Elektromotors ausgebildet ist. Durch diese Bauart ist es möglich, die Be lastung der Röhre stark zu steigern, da durch die ununterbrochene Verstellung der Brenn- fleck über die Antikathodenoberfläche das Einbrennen in hohem Masse herabgesetzt wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung der vorgenannten Röntgen röhre, so dass sich diese noch besser zu dem angestrebten Zweck, das heisst zu der An wendung sehr grosser Belastungen, und zwar bei nur kurzen Betriebspausen, eignet.
Wenn eine Röntgenröhre während einer kurzen Zeit belastet wird, so kann man natür lich eine stärkere Belastung anwenden als bei längerem Betrieb. Nach einer starken, kurz dauernden Belastung muss einige Zeit ge wartet werden, bis die Antikathode genügend abgekühlt ist, bevor .eine neue Belastungs zeit beginnen kann. Ausser durch Wärme strahlung erfolgt diese Kühlung dadurch, dass die Teile, an denen die Antikathode be festigt ist, die Wärme leiten und diese ihrer seits durch Strahlung oder Konvektion ver lieren.
Da eine Röhre mit umlaufender Anti kathode stärker belastet werden kann, wird bei gleicher Belastungszeit in der Anti kathode einer solchen Röhre auch eine grö ssere Wärmemenge als in einer gleichgrossen Röhre mit ruhender Antikathode entwickelt werden können. Zudem sind bei den bisher beschriebenen Röhren mit umlaufender Anti kathode die Wärmeableitungsverhältnisse un günstig. Dies bringt mit sich, dass die zur Abkühlung erforderliche Zeit unbequem lang werden kann. Die Erfindung hat nun zum Zweck, diese Abkühlungszeit abzukürzen.
Gemäss der Erfindung ist in einer Röntgenröhre gemäss' dem Patentanspruch des Patentes Nr. 124857 in bezug auf einen Teil, der in thermischer Berührung mit der Antikathode die darin erzeugte Wärme ab führt, eine relative Verstellung der Anti kathode möglich, um dadurch den thermi schen Kontakt während der Umdrehung un terbrechen und bei Stillstand geschlossen halten zu können.
Der wärmeleitende Kontakt. zwischen der umlaufenden Antikathode und den Träger teilen muss nämlich verhältnismässig unvoll kommen bleib::n, da jede Verbesserung dieses Kontaktes eine Reibungszunahme zur Folge hat. Bei Stillstand kommt dieser I\Tachteil aber in Wegfall. Durch die vorliegende Er findung wird nun erreicht, @dass die Reibung während der Umdrehung möglichst gering ist, während bei Stillstand der Antikathode ein sehr guter wärmeleitender Kontakt zwi schen dem beweglichen und einem festen Teil erzielt werden kann.
Die relative Verstellung der Antikathode in bezug auf den die Wärme abführenden Teil kann auf verschiedene Weise erfolgen, zum Beispiel unter Einfluss der Schwerkraft oder einer magnetischen Kraft, und kann dadurch ermöglicht werden, dass der Teil ge gen die Antikathode und von dieser weg bewegt wird. Eine sehr einfache Lösung wird aber erzielt, wenn die Antikathode etwas Spielraum in achsialer Richtung hat, so dass sie in dieser Richtung verstellt und mit ein=er die Wärme abführenden Oberfläche in Be rührung gebracht oder davon entfernt wer den kann.
Dies kann zum Beispiel dadurch erfolgen, dass' die Röhre umgedreht wird. In einer Stellung ruht dann die Antikathode durch ihr Gewicht auf dem die Wärme abführen den Teil, während in der entgegengesetzten Stellung der Röhre die thermischen Berüh rungsflächen der Antikathode und dieses Teils sich voneinander entfernen, so dass die Antikathode ohne Reibung zwischen diesen Flächen umlaufen kann.
Vorteilhaft kann man auch die magne tische Kraft des Ständers des Motors zur Erzielung der Relativverstellung benutzen. Die Anordnung des Ständers in bezug auf den Läufer kann nämlich so gewählt wer den, dass letzterer von dem Ständer eine Kraft in achsialer Richtung erfährt, die einer andern, auf die Antikathode einwirken den Kraft (Schwerkraft, Federkraft) ent gegenwirkt.
Für eine schnelle Kühlung empfiehlt es sich, dass sich der die Wärme abführende Teil grösstenteils innerhalb des hohlen Antikatho- denkörpers befindet.
In der Zeichnung sind zwei beispiels weise Ausführungsformen einer Röntgen röhre gemäss der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt einen Teil einer Röntgen röhre, in der die von - dem Magnetfeld des Ständers auf die Antikathode ausgeübte Kraft eine Komponente hat, die der Kraft einer Feder entgegenwirkt; bei der Ausfüh rungsform nach Fig. 2 bewirkt die Schwerkraft- das An liegen des Antikathodenkörpers an den die Wärme abführenden Teil.
In Fig. 1 ist 1 die teilweise aus :Metall bestehende Wand der Röntgenröhre. Ein gläserner Wandteil 2 liegt im mittleren Teile der Röhre zwischen zwei Metallschichten 3 und 4, die miteinander leitend verbunden sind. Die Röhre ist vom Ständer eines Induk tionsmotors umgeben, bestehend aus dem Blechpaket 5, worin die Wicklungen 6 an geordnet sind. Falls diese Wicklungen an eine geeignete Wechselstromquelle angeschlos sen werden, erzeugen sie ein magnetisches Drehfeld, das die Antikathode 8 der Rönt genröhre in Umdrehung versetzt. Die Anti kathode besteht in der Ilauptsaehe aus einem Kupferteil 9 und aus einem Eisenteil 11.
Der Kupferteil weist eine konische Endfläche auf, in der in dem Gebiete, wo die Kathoden strahlen die Antikathode treffen und so den Brennfleck auf ihr erzeugen, ein ringförmiges Einlagestück 10 aus Wolfram eingebettet ist. Die Kathode der Röhre ist in der Zeichnung nicht dargestellt. Der Eisenteil ist ring förmig und an der obern Seite in den Kupfer teil geschraubt. Zwischen diesem Ring 11 und dem Kupferteil 9 ist ein Zylinder 14 eingeklemmt, der ebenfalls aus Kupfer be stehen kann.
Der Ring 11.bildet zusammen mit dem um diesen herum angeordneten Kupferman tel den induzierten Teil des Induktionsmotors. Der Läufer ist mit Lagerschalen 12 und 13 versehen. Damit die Lagerschalen bequem angeordnet werden können, sind sie aus zwei oder mehr Teilen zusammengesetzt, die be ziehungsweise von dem Eisenring 11 und von dem Kupferzylinder 14 zusammengehalten werden. Diese Lagerschalen umgeben die ru hende hohle Spindel 15 und bestehen vor zugsweise aus einem Stoff, der weniger hart ist und einen grösseren Ausdehnungskoeffi zienten besitzt als der Stoff, über den sie sich bewegen.
Sie können zum Beispiel aus einer Kupfergraphitlegierung hergestellt sein, während die Spindel 15 aus einer Chrom eisenlegierung bestehen kann, so dass es mög lich ist, sie mit dem Rand 16 an den Glasteil der Röntgenröhre anzuschmelzen. Dis Spindel 15 endigt in einen Gusskopf 17, der den die Wärme abführenden Teil bildet und eine kegelförmige Endfläche 18 aufweist, die mit einer sich genau an diesen Teil anschmiegen den Fläche des Antikathodenteils 9 in Be rührung ist.
In dem Kopf 17 befindet sich eine Höh lung, in die mittelst einer Röhre 19 eine Kühlflüssigkeit hineingebracht werden kann. Diese Flüssigkeit kann zwischen der innern Wand der Spindel und der Aussenwand der Röhre 19 zurückfliessen, so dass eine ununter brochene Durchspülung aufrecht erhalten werden kann. Die Spindel 15 setzt sich nach oben in eine für die Abfuhr der Flüssigkeit und für die Stromleitung bestimmte Röhre 20 fort.
Innerhalb des Zylinders 14 ist eine Schraubenfeder 21 angeordnet, die einerseits gegen den Ring 11 und anderseits gegen die Lagerschale 13 drückt, die seinerseits die Kraft auf die ringförmige Gleitfläche 22 des Spindelkopfes 17 überträgt. Die Lager schale 13 ist nämlich nicht fest an der Antikathode befestigt, sondern kann sich in bezug auf den Zylinder 14 in achsialem Sinne etwas verstellen. Bei dieser achsialen Verstellung stösst die erwähnte Schale aber bald an eine Rippe 23 des Zylinders 14, so dass nur eine geringe Verstellung möglich ist. Die Umdrehung der Lagerschale 13 in bezug auf den Zylinder 14 ist durch einen Keil 24 verhindert.
Durch die Federkraft wird der Ring 11 und folglich die ganze Antikathode mit. dem Zylinder 14 gehoben, so dass die innere ko nische Fläche des Kupferteils 9 der Anti kathode an der Vorderfläche 18 des die Wärme abführenden Teils 17 anliegt.
Wenn nun der Strom durch die Magnet wicklungen eingeschaltet wird, so übt das Magnetfeld auf den asymmetrisch in bezug auf dieses Feld angeordneten Ring 11 eine Kraft nach unten aus, welche die Federkraft übertrifft. Infolgedessen verstellt sich die Antikathode achsial in bezug auf die Spin del 15, wobei aber die Lagerschale 13, die an der Gleitfläche 22 anliegt, an Ort und Stelle bleibt. Die Rippe 23 kommt nun an den Rand der Lagerschale 13 anzuliegen. Hierdurch entsteht aber keine schädliche Reibung, denn der Zylinder 14 und die Lager schale 13 drehen sich nicht in bezug aufein ander.
Die Berührung mit der Fläche 18 wird durch die Verstellung der Antikathode auf gehoben, so dass die durch fliese Berührung verursachte Reibung nicht weiter besteht.. Die Antikathode kann folglich mit einer Reibung umlaufen, die, trotz der relativ hohen, an der Fläche 22 herrschenden An- pressunLyskraft, dank der Benützung der er wähnten Materialien, gering bleibt.
Wenn nach Ablauf der Belastungszeit der Strom in der Wicklung 6 ausgeschaltet wird, so hört die Magnetkraft zu wirken auf und die Feder hebt den Antikathodenkörper, so dass die Vorderfläche 18 wieder mit der nunmehr stillstehenden Antikathode in Be rührung gebracht wird. Die infolge der Be lastung an der Antikathodenoberfläche er zeugte Wärme kann durch den Kupferteil 9 infolge des wärmeleitenden Kontaktes zwi schen der Antikathode und dem durch eine Flüssigkeit innengekühlten Teil 17 schnell abgeführt werden, so dass die Temperatur der Antikathode nach sehr kurzer Zeit in ge nügendem Masse abgenommen hat, um aufs neue zu belasten.
Wenn man die magnetische Kraft des Feldes und die Federkraft genügend gross macht, kann der Einfluss des Gewichtes der Antikathode derart herabgesetzt werden, dass die Einrichtung in jeder beliebigen Stellung der Röhre funktioniert.
Wenn aber die Röhre nur in einer Stel lung benutzt wird, kann zum Beispiel die in Fig. 2 schematisch dargestellte Bauart angewendet werden. Diese Figur zeigt den mittleren Teil einer zylindrischen Röntgen röhre, in der die Antikathode 30 durch ihr Gewicht auf den Spindelkopf 31 gedrückt wird. Durch das Magnetfeld wird der Eisen ring 32 gehoben und infolgedessen die Be rührung zwischen der Antikathode 30 und der Vorderfläche des Kopfes 31 unterbrochen, so dass die Antikathode in dem Feld um laufen kann. Nach Ausschaltung des Stromes sinkt der Antikathodenkörper infolge seines Gewichtes wieder auf den die Wärme abfüh renden Kopf 31 zurück.
In der in Fig. 2 dargestellten Bauart kann die Verstellung auch dadurch erzielt werden, dass die Röhre umgekehrt wird. In diesem Falle wird infolge der Schwerkraft die Antikathode in einer Stellung der Röhre mit dem Kühlteil in Berührung gebracht und in der andern Stellung der wärmeleitende Kontakt unterbrochen, wobei zu gleicher Zeit die Reibung zwischen den thermischen Kon taktflächen aufgehoben wird.
Die Wand der in Fig. 2 dargestellten Röntgenröhre weist einen Teil auf, der von einem metallischen, zum Beispiel aus Chrom eisen bestehenden Zylinder 33 gebildet wird, der mit seinem Rande an einen Glasteil 34 der Röhre angeschmolzen ist. Dieser, der ebenso wie die in Fig. 1 dargestellten metal lischen Wandteile 3 und 4 während des Be triebes der Röhre an Erde gelegt ist, besitzt ein Fenster 35 zum Durchlassen des von dem Brennfleck der Antikathode ausgesandten Röntgenstrahlenbündels.
Eine sich längs dem 'nicht veranschau lichten Magnetsystem erstreckende, leitende Bekleidung 36 an der innern Seite des glä sernen Wandteils der Röhre bildet in elek trischer Hinsicht eine Fortsetzung des Me tallzylinders 33 und verhindert die Entste hung eines elektrischen Feldes in dem Luft spalt des ausserhalb der Röntgenröhre ange ordneten Motors. Das Magnetsystem kann die Röhre folglich eng umschliessen, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist.