CN108631083B - 用于容纳微聚焦伦琴射线管的高压线缆的插头的插座 - Google Patents

用于容纳微聚焦伦琴射线管的高压线缆的插头的插座 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种插座和一种插头连接件，用于微聚焦伦琴射线管的高压线缆(23)，其中陶瓷绝缘体(1)具有三个空腔和栅极座(10)，所述栅极座在插入的状态下与阴极(24)的栅极(27)导电连接。陶瓷绝缘体(1)的第一空腔(2)和第二空腔(3)沿径向由栅极座(10)所包围。在栅极座(10)和陶瓷体(1)之间沿径向构成气隙(12)，并且沿轴向在栅极座(10)和陶瓷绝缘体(1)之间存在环绕的槽(11)。

Description

用于容纳微聚焦伦琴射线管的高压线缆的插头的插座
技术领域
本发明涉及一种插座，所述插座用于容纳微聚焦伦琴射线管的高压线缆的插头，所述微聚焦伦琴射线管具有阴极，所述阴极具有灯丝和由金属构成的栅极座，以及涉及一种用于微聚焦伦琴射线管的高压线缆的插头连接件，所述插头连接件具有这种插座和插头。
背景技术
在高真空下，将高压从开放的微聚焦伦琴射线管的外侧传输至该伦琴射线管的内侧——阴极腔室——能够引起闪络。通过这种闪络，强烈干扰这种伦琴射线管的运行。将微聚焦伦琴射线管理解为如下的伦琴射线管：所述伦琴射线管具有μm范围中的焦斑(焦点)。相反，“正常的”伦琴射线管具有mm范围中的焦斑大小。
对于某些应用而言有利的是：伦琴射线管以高压运行。为了传输高压和电流，例如在本申请人的FXE-225型中对此使用由环氧树脂构成的插座作为绝缘体。通过用环氧树脂浇注电连接件，应当避免由于高场强引起的闪络。然而在此的问题是：环氧树脂塑料出气进而使真空变差。将陶瓷材料用于插座能够解决该问题——正如至今为止在闭合的伦琴射线管中已经这样执行——然而在此产生如下问题：在插头与插座的接触区域中出现高的场强，并且由此引起闪络的出现，而所述闪络是目前应被避免的。与在使用环氧树脂时不同，在陶瓷中不可行的是：浇注电接触件，以便确保足够的耐压强度。
发明内容
本发明的目的是：提供一种用于微聚焦伦琴射线管的高压线缆的插头连接件和插座，其中即使在高压下也不出现闪络。
所述目的通过具有权利要求1的特征的插头来实现。为了避免在高压下在插头连接件中出现闪络，根据本发明的插座配设有三个特征的组合。首先，使用弹簧接触件以将灯丝电流从高压线缆经由高压插头传递至灯丝；由此避免窄的间隙，进而避免高的场强。其次，使用阴极的延长的栅极座；由此实现在插头连接件的区域中的场屏蔽，这在那里降低了场强。第三，在插入高压线缆的高压插头的情况下，在电流和电压传输的区域中使用绝缘体的内部金属化(即在陶瓷绝缘体的第二空腔中)；由此也降低场强。由于上述三个根据本发明的累加的措施，实现在插头连接件的区域中出现的场强的显著的降低，使得在结构空间小的情况下能够将高压施加到微聚焦伦琴射线管上，而不造成闪络。因此，由于所描述的根据本发明的特征，尽管存在上述问题，其至今为止妨碍本领域技术人员将陶瓷用于结构空间小的微聚焦伦琴射线管，仍能够使用材料陶瓷，因为该措施引起在相关的部位处如所描述的那样急剧地降低场强。
本发明的一个有利的改进形式提出：第二空腔在其轴向长度的大部分之上构成为圆柱形。
本发明的另一有利的改进形式提出：第三空腔在其轴向长度的大部分之上构成为截锥形。由此还能够使用具有现有技术中已知的高压插头的高压线缆，并且处处形成面状的接触件而没有气穴，其中所述高压插头具有相应的形状。
所述目的还通过具有权利要求4的特征的插头连接件来实现。由此，出于上面已经针对权利要求1提出的理由类似地得出在那里详述的优点。
本发明的一个有利的改进形式提出：高压插头的第二区域具有橡胶锥体和/或高压插头的第二区域是截锥形。通过在HV法兰之上的橡胶锥体形式的橡胶涂层，能够在压力下将高压插头压入插座中，使得在插座和高压插头之间在整个表面之上存在面状的接触，并且在高压插头和插座(或其陶瓷绝缘体)之间不形成间隙；间隙会放大闪络的危险。使用截锥形的高压插头所具有的优点是：能够使用常用的高压插头，因为其具有这种形状。
所述目的还通过具有权利要求6的特征的、根据本发明的插头和/或根据本发明的插头连接件的应用来实现。在此，所施加的高压为至少160kV，优选至少250kV并且尤其优选至少为320kV。因此，微聚焦伦琴射线管在插头连接器的结构空间小的情况下——这也实现整个微聚焦伦琴射线管的小的结构空间——能够吸收极其高的电压，这引起这种伦琴射线管的使用领域的扩展。
附图说明
全部在从属权利要求中有所说明的有利的改进形式的特征本身分别单独地和以任意组合的方式从属于本发明。
附图示出：
图1示出贯穿具有本发明的插座的微聚焦伦琴射线管的阴极的部分剖视图，
图2示出没有灯丝模块的完全剖开的图1的接触区域的放大图，和
图3示出高压线缆的高压插头的缩小的等距图。
具体实施方式
下面，结合敞开的微聚焦伦琴射线管的阴极阐述根据本发明的插座的有利的实施例。
在图1中示出根据本发明的插座的一个实施例的部分剖视图，所述插座具有微聚焦伦琴射线管的阴极24的插上的栅极单元15和栅极座10。在此，图的左半部剖开，而右半部示出外观。两个图的边界与插座的中间纵轴线重合。
下面，描述图1结合图2的实施例。在图2中示出没有栅极单元15的图1的插座的上部区域的放大的剖视图。在该图中，与图1中相比更好地辨认一些细节。
根据本发明的插座具有陶瓷绝缘体1作为基体，所述陶瓷绝缘体由陶瓷材料构成。在所示出的实施例中，所述陶瓷材料是Al2O3。陶瓷绝缘体1主要具有三个部分。
第一空腔2构成在图1和2中上部处，第一空腔2与栅极单元15导电连接。所述第一空腔2圆柱形地构成。在其之内设置有两个电接触件5，所述电接触件5用于将灯丝电流(在该实施例中在5-6A的范围中)经由同样设置在第一空腔2之内的高压线缆23(参见图3) 以及与电接触件5相关联的电导体(线)6传输至栅极单元15中的灯丝17。第一空腔2的上端部处的电接触件5和第一空腔2的下端部处的电导体6分别保持在由绝缘材料——在当前的实施例中由Al2O3构成——构成的板(在上方为封端板25并且在下方为接触板26)中，所述板固定地与陶瓷绝缘体1焊接。此外，还存在第三电接触件5，所述第三电接触件5将高压(在该实施例中为225kV)从高压线缆23引导到阴极24的栅极27(维纳尔圆柱电极) 中。在其他情况下，在第一空腔2中不存在其他材料。
第二空腔3连接在接触板26的背离栅极单元15的端部上。所述第二空腔3同样以与第一空腔2相同的直径构成为圆柱形。在所述第二空腔3的背离栅极单元15的下端部处，所述第二空腔3具有(相对于圆柱形部分以轴向观察)短的部分，所述短的部分锥形地向下收拢。第二空腔3的表面设有金属层9(在此由钼、锰和镍构成的合金构成)。金属层9借助于本领域技术人员已知的方法施加到陶瓷绝缘体1的内表面上。两个弹簧接触件7从接触板 26伸入第二空腔3中，所述弹簧接触件7穿过接触板26与两个电导体6接触，所述电导体 6传输灯丝电流。第一空腔2中承载高压的第三电导体6穿过接触板26与导电的中间管脚8 接触，并且其中所述中间管脚8同样沿着陶瓷绝缘体1的中间纵轴线伸入第二空腔3中。第二空腔3用于在高压线缆23的高压插头18安装的状态下，建立高压线缆23和灯丝17或栅极27之间的电接触。
第三空腔4向下连接到第二空腔3的锥形部分上，所述第三空腔4——除了轴向上极其短的圆柱部分之外——逐渐地向下扩宽并且形成截锥形的部分。所述截锥形的部分用于在图1和图2的插座中、在高压插头18安装的状态下容纳高压插头18的橡胶锥体22(参见图3)。
至今为止，仅借助其三个空腔2、3、4描述陶瓷绝缘体1的内部形状。现在，描述陶瓷绝缘体1的外表面。
在第一和第二空腔2、3的区域中，陶瓷绝缘体1的外表面构成为圆柱形。圆柱形状延伸进入第三空腔4的上部区域中。在那里，陶瓷绝缘体1经由环绕的凸起28扩宽并且进入向下锥形扩宽的区域中。随此之后，最终连接另一圆柱形区域。
在陶瓷绝缘体1的上端部处，将金属的栅极座10固定地与陶瓷绝缘体1连接。栅极座 10围绕陶瓷绝缘体1的中间纵轴线轴对称地构成，并且在中央具有穿口，电接触件5在没有导电连接的情况下穿过所述穿口。在上端部处，栅极座10构成为杯形，使得存在容纳凹陷部，即栅极插座14(参见图2)，以将栅极单元15插入到栅极座10中。在栅极单元15安装入栅极插座14中的状态下，栅极27与栅极座10导电地连接。灯丝电流通过栅极单元15 处的灯丝接触管脚16传导至灯丝17，所述灯丝接触管脚16接合到电接触件5中。栅极27 经由本领域技术人员已知的相应电接触件，从高压线缆23中供应高压给现存的电接触件5。
在陶瓷绝缘体1的第一和第二空腔2、3——栅极座10的下部区域——中，栅极座10基本上是圆柱形缸套形，并且经由肩部29与栅极座10的上述的上部区域一体连接。在下端部处，栅极座10的外表面稍微扩宽。在栅极座10的下部区域的内表面和陶瓷绝缘体1的外表面之间构成基本上恒定的圆柱形的气隙12。在栅极座10的前述的肩部29的区域中构成三相点13(原本上为环，所述环同心地围绕陶瓷绝缘体1的中间纵轴线延伸)，在所述三相点13处三个不同的介质彼此相聚：栅极座10的金属、陶瓷绝缘体1的陶瓷和气隙12的空气/真空。在栅极座10的下端部和陶瓷绝缘体1的凸起28之间沿轴向存在间距，所述间距通向环绕的槽11。
在图3中示出了带有附接的高压线缆23的高压插头18(不按图1和2的比例绘制)。高压插头18在其远离线缆的上端部区域中具有两个彼此电绝缘的环形接触件19，所述环形接触件19在高压插头18安装入根据本发明的插座之内的状态下，经由两个弹簧接触件7对灯丝17供应灯丝电流。在顶部处，与两个环形接触件19电绝缘地构成插座形式的中间接触件20，在高压插头18安装入根据本发明的插座之内的状态下，中间管脚8接合到所述中间接触件，并且经由该电连接对阴极24的栅极27供应高压。高压线缆23和高压插头18之内的布线对于本领域技术人员而言从现有技术中是已知的。将高压插头18压入第三空腔中，使得橡胶锥体22形状配合地抵靠在第三空腔4上。橡胶锥体22拧紧在HV法兰的固定的螺纹件21上，所述HV法兰由优质钢制成。插座的第三空腔4的壁和橡胶锥体22的表面之间的面状接触通过借助于4个螺钉(未示出)将HV法兰的螺纹件21旋紧到微聚焦伦琴射线管的构件上来实现，所述构件相对于陶瓷绝缘体1位置固定地设置。
通过插座的根据本发明的设计方案，能够大大地降低在运行时——在高压插头18安装的状态下——出现的场强，使得尽管使用陶瓷代替环氧树脂，然而对于陶瓷绝缘体1而言在施加320kV的高压的情况下闪络的危险仍可忽略不计。即使在最成问题的弹簧接触件7处，在225kV的电压下实现低于6kV/mm的场强。这通过将插座处的弹簧接触件19与高压插头18处的环形接触件7的连接、极其长的栅极座10和借助于金属层9对陶瓷绝缘体1的第二空腔3的内部金属化，根据本发明的组合来实现。
附图标记列表
1 陶瓷绝缘体
2 第一空腔
3 第二空腔
4 第三空腔
5 电接触件
6 电导体(线)
7 弹簧接触件
8 中间管脚
9 金属层
10 栅极座
11 环绕的槽
12 气隙
13 三相点
14 栅极插座
15 栅极单元
16 灯丝接触管脚
17 灯丝
18 高压插头
19 环形接触件
20 中间接触件
21 用于HV法兰的螺纹件
22 橡胶锥体
23 高压线缆
24 阴极
25 封端板
26 接触板
27 栅极(维纳尔圆柱电极)
28 凸起
29 肩部

Claims (12)

1.一种插座，用于容纳微聚焦伦琴射线管的高压线缆（23）的高压插头（18），所述微聚焦伦琴射线管具有阴极（24），所述阴极具有灯丝（17）和由金属构成的栅极（27），
其中所述插座具有陶瓷绝缘体（1）作为绝缘体，
其中所述陶瓷绝缘体（1）具有第一空腔（2），所述第一空腔（2）构成在其近灯丝的端部处，所述第一空腔（2）具有用于所述灯丝和所述栅极（27）的电接触件（5）以及穿过其中的电导体（6），
其中所述陶瓷绝缘体（1）具有第二空腔（3），所述第二空腔（3）在所述陶瓷绝缘体（1）的远离灯丝的端部处连接到所述第一空腔（2）上，在所述第二空腔（3）中设有弹簧接触件（7）和中间管脚（8），所述弹簧接触件（7）用于向所述灯丝（17）供应电流，所述中间管脚（8）用于向所述栅极（27）供应电源，所述第二空腔（3）用于在高压线缆（23）的高压插头（18）安装的状态下，建立高压线缆（23）和灯丝（17）或栅极（27）之间的电接触，并且所述第二空腔（3）的表面由金属层（9）覆盖，
其中所述陶瓷绝缘体（1）具有第三空腔（4），所述第三空腔（4）在所述陶瓷绝缘体（1）的远离灯丝的端部处连接到所述第二空腔（3）上，并且所述第三空腔（4）具有确保第三空腔（4）与插入到第三空腔（4）中的所述高压插头（18）精确配合的形状，
其中在所述陶瓷绝缘体（1）上设有栅极座（10），所述栅极座（10）在栅极座（10）中插入有栅极单元（15）的状态下与所述阴极（24）的栅极（27）导电连接，并且所述第一空腔（2）和所述第二空腔（3）沿径向由所述栅极座（10）所包围，其中在栅极座（10）和陶瓷绝缘体（1）之间沿径向构成气隙（12），
其中在所述栅极座（10）的远离灯丝的端部处，沿轴向在所述栅极座（10）和所述陶瓷绝缘体（1）之间存在环绕的槽（11）。
2.根据权利要求1所述的插座，其中所述第二空腔（3）在其轴向长度的大部分之上构成为圆柱形。
3.根据上述权利要求1-2中任一项所述的插座，其中所述第三空腔（4）在其轴向长度的大部分之上构成为截锥形。
4.一种用于容纳微聚焦伦琴射线管的高压线缆（23）的插头连接件，所述插头连接件具有根据上述权利要求1-3中任一项所述的插座和高压插头（18），所述高压插头（18）在其端部处具有第一区域和连接于所述第一区域的第二区域，在所述第一区域中存在环形接触件（19），所述第二区域具有在安装的状态下形状配合地抵靠在所述插座的所述陶瓷绝缘体（1）的所述第三空腔（4）上的形状，其中所述高压插头（18）的所述第一区域在安装的状态下布置在所述插座的所述陶瓷绝缘体（1）的所述第二空腔（3）中。
5.根据权利要求4所述的插头连接件，其中所述高压插头（18）的所述第二区域具有橡胶锥体（22）。
6.根据权利要求4所述的插头连接件，其中所述高压插头（18）的所述第二区域是截锥形的。
7.一种根据权利要求1-3之一所述的插座的应用，其中所施加的高压为至少160kV。
8.一种根据权利要求1-3之一所述的插座的应用，其中所施加的高压为至少250kV。
9.一种根据权利要求1-3之一所述的插座的应用，其中所施加的高压为至少320kV。
10.一种根据上权利要求4或5之一所述的插头连接件的应用，其中所施加的高压为至少160kV。
11.一种根据上权利要求4或5之一所述的插头连接件的应用，其中所施加的高压为至少250kV。
12.一种根据上权利要求4或5之一所述的插头连接件的应用，其中所施加的高压为至少320kV。
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