DD241676A1

DD241676A1 - ROOM RADIANT WITH FLUID COOLING

Info

Publication number: DD241676A1
Application number: DD28160385A
Authority: DD
Inventors: Guenter Krannich; Konrad Apel
Original assignee: Rudolstadt Roehrenwerk
Priority date: 1985-10-10
Filing date: 1985-10-10
Publication date: 1986-12-17

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Roentgenstrahler mit Fluessigkeitskuehlung. Sie ist anwendbar bei ein- und mehrpoligen Strahlereinheiten fuer Grobstruktur Untersuchungen und besonders geeignet fuer Roentgenstrahler mit Metall-Keramik-Roentgenroehren. Das Ziel der Erfindung bestand darin, die Nennleistung von Roentgenroehren durch intensivere Kuehlung wesentlich zu verbessern. Ausgehend davon bestand die Aufgabe, neue konstruktive Loesungen zu schaffen, die gleichzeitig einen geringeren Materialeinsatz und Fertigungsaufwand erfordern sowie eine einfache, aber genaue Zentrierung der Roentgenroehre im Schutzgehaeuse ermoeglichen. Erfindungsgemaess wurde die Aufgabe dadurch geloest, dass der anodenseitige Teil der Roentgenroehre und der entsprechende Teil des Schutzgehaeuses als Kuehlkopf sowie als Zentrier- und Halteelement ausgebildet sind. Dabei ist das Zentrierelement gleichzeitig mit Kuehlmittelkanaelen versehen und der Kuehlmitteleintritt liegt der Rueckseitige der Anode gegenueber, der Kuehlmittelaustritt ist am katodenseitigen Teil des Schutzgehaeuses angeordnet.The invention relates to a Roentgenstrahler with liquid cooling. It is applicable for single and multi-pole emitter units for coarse structure investigations and especially suitable for X-ray emitters with metal-ceramic tube tubes. The aim of the invention was to significantly improve the rated power of Roentgenroehren by intensive cooling. Based on this, the task was to create new constructive solutions, which at the same time require less material input and production effort, and allow a simple, but accurate centering of the X-ray tube in the protective housing. According to the invention, the object has been achieved by designing the anode-side part of the tube tube and the corresponding part of the protective housing as a cooling head and as a centering and holding element. In this case, the centering element is simultaneously provided with Kühlmittelkanaelen and the coolant inlet is the back of the anode against, the Kühlmittelaustritt is arranged on the cathode side part of the Schutzgehaeuses.

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft einen Röntgenstrahier mit Flüssigkeitskühlung. Sie ist anwendbar bei ein- und mehrpoligen Strahlereinheiten für Grobstrukturuntersuchungen und besonders geeignet für Röntgenstrahier mit Metall-Keramik-Röntgenröhren.The invention relates to a Röntgenstrahier with liquid cooling. It is applicable to single and multi-pole radiator units for coarse structure investigations and particularly suitable for X-ray radiators with metal-ceramic X-ray tubes.

Characteristic of the known technical solutions

Bei Röntgenstrahlern mit Hochleistungs-Röntgenröhren ist eine intensive Kühlung unbedingte Voraussetzung für ein stabiles Betriebsverhalten. Bei Metall-Keramik-Röntgenröhren wird neben der Anode und dem Röntgenstrahlen-Austrittsfenster auch die metallische Außenhülle, besonders in der Nähe der Anode, stark erwärmt.For X-ray tubes with high-performance X-ray tubes, intensive cooling is an absolute prerequisite for stable operation. In the case of metal-ceramic X-ray tubes, in addition to the anode and the X-ray exit window, the metallic outer shell, in particular in the vicinity of the anode, is also strongly heated.

Zur Flüssigkeitskühlung von Röntgenröhren sind zahlreiche Lösungen bekannt. In der DE-OS 2833093 wird z.B. ein Kühlmittelkreislauf auf eine Röntgenröhre mit strahlungsundurchlässiger Außenhülle aus Metall beschrieben, wobei das Strahlenaustrittsfenster aus zwei hintereinanderliegenden Teilen besteht, die einen Kühlmittelkanal einschließen. Durch diese Kühlung des Fensters soll eine wesentlich höhere Ausgangsleistung der Röntgenröhre möglich sein, da das Glühen des Fensters bei dieser hohen Leistung vermieden wird. Diese Lösung erfordert jedoch einen sehr hohen Fertigungsaufwand. Es ist nicht nur das Einbringen besonderer Kühlmittelkanäle im Bereich der Anode erforderlich, es muß auch beim Einbau der Strahlenaustrittsfenster äußerste Präzision und eine komplizierte Verbindungstechnologie angewandt werden.Numerous solutions are known for liquid cooling of x-ray tubes. In DE-OS 2833093, e.g. describes a coolant circuit to an X-ray tube with radiopaque outer shell made of metal, wherein the beam exit window consists of two consecutive parts, which include a coolant channel. By this cooling of the window a much higher output power of the X-ray tube should be possible because the glow of the window is avoided at this high power. However, this solution requires a very high production cost. Not only is it necessary to introduce special coolant channels in the region of the anode, extreme precision and complicated connection technology must also be used when installing the beam exit windows.

Die Kühlung erstreckt sich dabei nicht auf die metallische Außenhülle. In der DE-OS 2934870 ist eine Röntgenröhre beschrieben, die auf der Anoden-Rückseite eine Wölbung zur Oberflächenvergrößerung aufweist. Dieser Wölbung gegenüber ist eine entsprechend geformte Kühldüse mit mehreren Bohrungen angeordnet. Auch hier ist ein sehr hoher Fertigungsaufwand notwendig und eine Kühlung der Außenhülle der Röhre nicht möglich.The cooling does not extend to the metallic outer shell. In DE-OS 2934870 an X-ray tube is described which has a bulge on the anode back to increase the surface area. This curvature opposite a correspondingly shaped cooling nozzle is arranged with a plurality of holes. Again, a very high production cost is necessary and cooling the outer shell of the tube is not possible.

In der DE-OS 2813860 ist eine Strahleneinheit beschrieben, bei der die Umlaufkühlung mittels Gummischlauch im Röhrenschutzgehäuse realisiert wird. Diese Lösung erfordert zahlreiche zusätzliche Bauteile und einen hohen Fertigungsaufwand.In DE-OS 2813860 a beam unit is described in which the circulation cooling is realized by means of rubber hose in the tube protection housing. This solution requires numerous additional components and a high production cost.

Die bekannten technischen Lösungen zur Zentrierung von Röntgenröhren in Schutzgehäusen beinhalten immer gesonderte, aufwendige Baugruppen.The known technical solutions for centering X-ray tubes in protective housings always contain separate, complex assemblies.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung bestand darin, die Nennleistung von Röntgenröhren, insbesondere solcher mit metallischer Außenhülle, durch intensivere Kühlung wesentlich zu verbessern. Dabei sollte der Fertigungsaufwand so gering wie möglich gehalten werden und gleichzeitig der Ein-und Ausbau der Röntgenröhre in bzw. aus dem Röhrenschutzgehäuse erleichtert werden.The aim of the invention was to substantially improve the rated power of X-ray tubes, in particular those with a metallic outer shell, by means of more intensive cooling. The manufacturing effort should be kept as low as possible while facilitating the installation and removal of the X-ray tube in or out of the tube protective housing.

Explanation of the essence of the invention

Ausgehend vom Ziel der Erfindung bestand die Aufgabe, durch neue konstruktive Lösungen der Ausgangsleistung von Röntgenröhren, insbesondere von Röntgenröhren mit metallischer Außenhülle, zu steigern und dabei gleichzeitig den Materialeinsatz und Fertigungsaufwand sowie die Abmessungen zu verringern sowie eine einfache, aber genaue Zentrierung der Röntgenröhre im Schutzgehäuse zu erreichen.Based on the object of the invention, the object was to increase by new design solutions of the output power of X-ray tubes, in particular X-ray tubes with metallic outer shell, while reducing the use of materials and production costs and dimensions and a simple, but accurate centering of the X-ray tube in the protective housing to reach.

Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, daß der anodenseitige Teil der Röntgenröhre und der entsprechende Teil des Schutzgehäuses als Kühlkopf sowie als Zentrier- und Halteelement ausgebildet sind. Dabei ist das Zentrierelement gleichzeitig mit Kühlmittelkanälen versehen und der Kühlmittel-Eintritt liegt der Rückseite der Anode gegenüber, der Kühlmittel-Austritt ist am katodenseitigen Teil des Schutzgehäuses angeordnet.According to the invention, this object is achieved in that the anode-side part of the X-ray tube and the corresponding part of the protective housing are designed as a cooling head and as a centering and holding element. In this case, the centering element is simultaneously provided with coolant channels and the coolant inlet is opposite the rear side of the anode, the coolant outlet is arranged on the cathode-side part of the protective housing.

embodiment

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird sie anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert:For a better understanding of the invention, it is explained in more detail with reference to an embodiment:

In Abb. 1 ist eine erfindungsgemäße Röntgen-Strahlereinheit im Schnitt dargestellt. Die Strahlereinheit besteht aus der Röntgenröhre 1 und dem Röhrenschutzgehäuse (RSG) 2. Die Röntgenröhre 1 ist eine Festanodenröhre mit metallischer Außenhülle 3 und ihr anodenseitiger Teil besteht aus der Anode 4 und dem Target 5, dem Anodenträger 6 und dem Strahlenaustrittsfenster 7. Das Röhrenschutzgehäuse 2 besteht aus dem Kühlkopf 8, der Verschlußkappe 9, dem zylinderförmigen strahlenundurchlässigen Außenmantel 10, dem Kühlmittelaustritt 11 sowie dem Armierungsflansch 17.In Fig. 1, an X-ray emitter unit according to the invention is shown in section. The radiator unit consists of the X-ray tube 1 and the tube protection housing (RSG) 2. The X-ray tube 1 is a fixed anode tube with metallic outer shell 3 and its anode-side part consists of the anode 4 and the target 5, the anode support 6 and the beam exit window 7. The tubular protective housing consists of the cooling head 8, the cap 9, the cylindrical radiopaque outer jacket 10, the coolant outlet 11 and the Armierungsflansch 17th

In Abb. 2 ist der Mittelteil des Kühlkopfes 8 vergrößert dargestellt; in Abb. 3 ist der Kühlkopf 8 im Schnitt in der Draufsicht dargestellt.In Fig. 2, the central part of the cooling head 8 is shown enlarged; in Fig. 3, the cooling head 8 is shown in section in plan view.

Der Kühlkopf 8 ist vorzugsweise in der Mitte als Zentrierelement 8a ausgebildet. Im Kühlkopf 8 sind die Kühlmittelkanäle 8 b angebracht. Im Zentrierelement 8a ist die Kühlmittelzuleitung 12 angeordnet. Die Zentrierstifte 8c garantieren eine eindeutige Einbaulage der Röhre.The cooling head 8 is preferably formed in the middle as a centering element 8a. In the cooling head 8, the coolant channels 8 b are attached. In the centering element 8a, the coolant supply line 12 is arranged. The centering pins 8c guarantee a clear installation position of the tube.

Die Verschlußkappe 9 wird durch einen Rundring 13 abgedichtet, der in entsprechenden Befestigungsflanschen eingelegt ist. Die Verschlußkappe 9 besteht vorzugsweise aus Material, das weiche Röntgenstrahlung absorbiert. Dadurch wird aus dem Strahlenspektrum die Extrafokalsteuerung ausgefiltert und die Bildgüte verbessert.The cap 9 is sealed by a circular ring 13 which is inserted in corresponding mounting flanges. The cap 9 is preferably made of material that absorbs soft X-rays. As a result, the extra focus control is filtered out of the beam spectrum and the image quality is improved.

Auch der Zwischenraum zwischen metallischer Außenhülle 3 der Röntgenröhre 1 und der Innenwand der RSG 2 am katodenseitigen Teil von Röhre 1 und RSG 2 wird durch einen Rundring 14 abgedichtet.Also, the space between the metallic outer shell 3 of the X-ray tube 1 and the inner wall of the RSG 2 at the cathode-side part of tube 1 and RSG 2 is sealed by a circular ring 14.

Zur Realisierung der Erfindung ist der Kühlkopf 8 des RSG 2 zum anodenseitigen Teil der Röntgenröhre 1 so geformt, daß beim Einbau der Röntgenröhre 1 in das RSG 2 durch die Form des Zentrierelementes 8a eine unkomplizierte und genaue Zentrierung erfolgt. Die Röhrenhalterung wird vorzugsweise mittels Befestigungsschrauben 15 vorgenommen, die mit Dichtungen 16 versehen sind. Durch die Zentriervorrichtung 8a und die Befestigungsschrauben 15 wird der Abstand zwischen der metallischen Außenhülle 3 der Röntgenröhre und der Innenwand des RSG 2 eindeutig fixiert. Dieser Zwischenraum wird als Kühlkanal für die metallische Außenhülle genutzt.For the realization of the invention, the cooling head 8 of the RSG 2 is formed to the anode-side part of the X-ray tube 1 so that the installation of the X-ray tube 1 in the RSG 2 by the shape of the centering element 8a uncomplicated and accurate centering. The tube holder is preferably made by means of fastening screws 15, which are provided with seals 16. By the centering device 8a and the fastening screws 15, the distance between the metallic outer shell 3 of the X-ray tube and the inner wall of the RSG 2 is clearly fixed. This space is used as a cooling channel for the metallic outer shell.

Dadurch wird nicht nur die Rückseite der Anode und der Außenkopf intensiv gekühlt, sondern auch das Strahlenaustrittsfenster 7 und die gesamte metallische Außenhülle 3 der Röntgenröhre. Als Kühlmittel kann bei einpoligen Strahlereinheiten Wasser verwendet werden, bei zweipoligen Transformatoröl. Die metallische Außenhülle 3 der Röntgenröhre ist mit einer metallischen oder polymeren Schutzschicht zur Verhinderung von Korrosion überzogen.As a result, not only the back of the anode and the outer head is cooled intensively, but also the beam exit window 7 and the entire metallic outer shell 3 of the X-ray tube. As a coolant can be used in unipolar radiator units water in bipolar transformer oil. The metallic outer shell 3 of the X-ray tube is coated with a metallic or polymeric protective layer to prevent corrosion.

Die Erfindung ermöglicht eine wesentliche Vereinfachung der Konstruktion von Röntgenröhren und damit eine hohe Einsparung an Fertigungsaufwand.The invention enables a significant simplification of the construction of X-ray tubes and thus a high saving on production costs.

Claims

-1 - £ .Hl O / O

Invention claim:

1. Röntgenstrahier with liquid cooling, consisting of a metal-ceramic X-ray tube with an X-ray protective housing, characterized in that the anode-side part of the X-ray tube (1) and the corresponding part of the protective housing (2) as a cooling head (8) and as a centering and retaining element (8a) are formed and the outer shell (3) of the X-ray tube (1) is partially or completely cooled.

2. Röntgenstrahier according to item 1, characterized in that the centering element (8 a) is designed so that it centers the X-ray tube (1) in the tube longitudinal axis in the X-ray protective housing (2) and fixed while the size of the cross sections of the coolant channels (8 b ) determines transversely to the tube axis.

3. Röntgenstrahier according to item 1, characterized in that in the centering element (8 a) coolant channels (8 b) are arranged.

4. Röntgenstrahier according to item 1, characterized in that the coolant inlet (12) opposite to the back of the anode (4) and the coolant outlet (11) is arranged on the cathode-side part of the protective housing.

5. Röntgenstrahier according to item 1, characterized in that the cooled surface of the X-ray tube (1) consists of corrosion-resistant material or is provided with a protective layer of organic or inorganic material.