DD230110A1

DD230110A1 - Bruchfestes roentgenroehrenaustrittsfenster

Info

Publication number: DD230110A1
Application number: DD27125184A
Authority: DD
Inventors: Lothar Michalowsky; Horst Saalmann; Hans-Henning Reis; Rainer Pohl; Kerstin Kuemmel
Original assignee: Hermsdorf Keramik Veb
Priority date: 1984-12-20
Filing date: 1984-12-20
Publication date: 1985-11-20

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Roentgenroehrenaustrittsfenster, das die Folgen einer Havarie bei Roentgenroehren, deren Anode mit sehr hoher Drehzahl rotieren muss, mildern soll. Erfindungsgemaess geschieht das durch eine Anordnung, bei der eine geschlossene kegelstumpffoermige Kunststoffdichtung der Roehre zugewandt und eine schwindungsgesteuert gesinterte, hochdichte, beidseitig plastbeschichtete Scheibe aus Aluminiumoxid der Roehre abgewandt eingesetzt sind.

Description

Prof.Br.se.not. L. MicJaalowsky P 1065

Dr.rer.nat. H. Saalmann IPE: H 01 J, 35/18

H_e-H. Seis . 23.8.84

Bi Pohl K. Kümmel

Titel der Brf indung

Bruchfestes Röntgenröhrenaustrittsfenster

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft die Konstruktion eines bruchfesten Röntgenröhrenaüstrittsfensters für Röntgenröhren hoher Lei· stung.

der bekannten" te'chn-isehen^ Losunken - Be-trieb* von· Röntgenschnelläuf erröhren: mit; Ölkühlung, a? JrMf lösung^, und. ent sprechendem Kontrast erf or de rt* häu-.^ fig« das Arbeiten mit Beschleunigerspannungen bis 150 kV, Die Anode ·λird dabei entweder aus Wolfram^: oder aus Wölfram-Rhenium mit Molybdänträger hergestellt. Die genannten Beschleunigerspannungen erfordern:

- den Yakuümbetrieb bei Drücken unter 10 ^J Pa und

—1

- ·- das Rotieren der Anode mit bis zu 10 000 min ,

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Die Herstellung der Drehanodenteller erfolgt nach pulvermetallurgiscben 7erfahren. Sinterwerkstoffe gehören im allgemeinen zu den Sprödwerkstoffen, deren Festigkeit durch die chemische Zusammensetzung, die Kristallstruktur und den Gefügeaufbau bestimmt wird. Unter Berücksichtigung neuester Erkenntnisse der Bruchausbildung, der Temperaturschockbeständigkeit und der Versagenswahrscheinlichkeit können katastrophale Brüche beim D^ehanodenbetrieb von Schnellläuferröhren nicht völlig ausgeschlossen werden. Der Versagensbruch wird dabei entweder durch thermische Überlastung beim Kaltstart der Röhre oder durch Rißlösung über die Wärmedehnung bzw. die Fliehkraft verursacht.

Dabei gewähren die herkömmlichen Strahlenaustrittsfenster keinen ausreichenden Schutz der Patienten oder Prüflinge vor Gefährdungen.durch mechanischen Durchschlag oder Austritt heißen Öls,

Es ist bekannt, bei Röntgenröhren hoher Leistung das Strahlenaustrittsfenster aus zwei Scheiben, einer aus einem Metall niederen Atomgewichts wie Aluminium öder Beryllium und einer aus Kunstharz, auszuführen, zwischen denen Kühlflüssigkeit zirkuliert (DE 28 33 093). Wenn auch der Hauptzweck dieser Konstruktion die schnelle und schadlose Abführung der thermischen Verlustleistung ist, so kann man doch von ihr auch ein Energieaufnähmevermögen im Falle einer Zerstörung des Drehanodentellers erwarten. Pur den oben detailliert geschilderten Einsatzfall ist es aber nachteilig, daß die auf die Atommasse pro Flächeneinheit also auf Röntgenstrahlendurchlässigkeit bezogene Bruchenergie der genannten Metalle noch immer zu gering ist.

Weiter ist die Verwendung von Aluminiumozidkeramik für Röntgenröhrenaustrittsfenster bekannt (GB 2.023.921). Sie wird im Zusammenhang der geannten Veröffentlichung durch die relativ gute Durchlässigkeit für weiche Röntgenstrahlung bestimmt, vermag also dem Konstrukteur keine

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Anregungen für die Steigerung der Beständigkeit im Havariefall zu geben.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die merkliche Herabsetzung der Schadenswahrscheinlichkeit im Havariefall sehne Häufender Rontgenröhreiidrehanoden.

Parlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Konstruktion für ein Röntgenröhrenaustrittsfenster zu schaffen, das sich durch hohes Aufnahmevermögen für kinetische Energie im Havariefalle bei vorgegebenen RöntgenstrahlendurGhlässigkeitsparametern auszeichnet.

Bei einem Röntgenröhrenaustrittsfenster mit einer Aluminiumoxid-Scheibe und einer im Abstand zu dieser angeordneten Kunststoffdichtung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Scheibe aus schwindungsgesteuert gesintertem, hochdichtem, beidseitig plastbeschichtetem Aluminiumoxid auf der der Röntgenröhre abgewandten Seite und die Kunststoffdichtung

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mit einem Luftpolster zwischen beiden als geschlossener, der Röntgenröhre zugewandter Kegelstumpf angeordnet ist.

Die' Energie dissipation b^:zwfe Abbremsung;- von Tellerbruehstücken.wird:von der, Scheibe·-aü^iAlüminiümOÄid:überno^!mmen_e Die- Belastung/erf ölgfrCdabei^ i^j^eseiitlichen:als; Drucke wobei das^verwendete hochfe ste. Aluminiumoxid Druckfestigkeiten von 2000 ... 4000 MPa erreicht„

W_enn die Zerstörung der Kunststoffdichtung durch Tellerbruchstücke bereits eingeleitet ist, kommt das Luftzwischenpolster zur Wirkung, so daß nicht zwangsläufig auch die Keramik-Scheibe zu Bruch geht^: _a

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Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Im Röhrerischutzgehäuse 3 sind der Röntgenröhre zugewandt eine geschlossen kegelstumpfförmige Kunststoffdichtung 5 aus halbhartem Silikonkautschuk, eine Blende 4·' aus einem Metall hohen Atomgewichts wie bspe» Kupfer und eine beideseitig mit Epoxidharz beschichtete Scheibe 1 aus Aluminiumoxid durch einen Befestigungsring 2 luftdicht miteinander verspannt.

Besondere Aufmerksamkeit erfordert die Herstellung der hoch dichten und hochfesten Scheibe 1 aus Aluminiumoxid, auf die aus Gründen der Nacharbeitbarkeit nachfolgend besonders aus 'führlich eingegangen wird:

Die Herstellung der Scheiben erfolgt nach keramischer Tg logie, wobei zur Erreichung maximaler Bruchfestigkeiten ein definierter Gefügeaufbau zu realisieren ist (Korndurchmesser 5 β·. 10 /um, Porosität unter 2 %, Feinporenanteil mit Schwerpunkt unter.0,2 /um). Dieser Gefügeaufbau gestattet bei Anwendung eines entsprechenden Sinterregimes Biegebruchfestigkeiten zwischen 300 und 600 MPa einzustellen. Dem Herstellungsprozeß liegt folgendes Schema zugrunde:

- Auswahl eines Tonerderohstoffes mit der Korngröße d™ = 0,5 ··. 1»0 /um entsprechend einer spezifischen Oberfläche der Größenordnung10 ... 10 mg.

- Zumischen.von Sinterhilfen, wie MgO.

- Granulieren

- Pressen der Scheiben

- schwindungsgesteuertes Sintern, d.h. Einhaltung einer Aufheizgeschwindigkeit von 3 K/min im Bereich der stärksten Schwindung zwischen 1500 und 1800 ⁰C,

Claims

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Erfindungsanspzuch . -

Bruchfestes Söntgenröhrenaustrittsfenster mit einer Aluminiumoxid-Scheibe und einer im Abstand zu dieser angeordneten Kunststoffdichtung, gekennzeichnet dadurch, daß die Scheibe (1) aus schwindungsgesteuert gesintertem, hochdichtem, beidseitig plastbeschichtetem Aluminiumoxid auf der der Röntgenröhre (6) abgewandten Seite und die Kunststoffdichtung (5) mit einem Luftpolster zwischen beiden als geschlossener, der Röntgenröhre (6) zugewandter Kegelstumpf ange ο r dne t ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnung