DE102004002200B4

DE102004002200B4 - Röntgenröhre

Info

Publication number: DE102004002200B4
Application number: DE102004002200A
Authority: DE
Inventors: Freddy Güthlein; Eberhard Dr. Lenz; Ernst Neumeier
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2004-01-15
Filing date: 2004-01-15
Publication date: 2011-05-05
Anticipated expiration: 2024-01-16
Also published as: DE102004002200A1

Abstract

Röntgenröhre, bei der ein aus einem Anodenmaterial hergestellter Anodenteller (1) mit einer von einem inneren Radius des Anodentellers (1) sich erstreckenden Hohlachse (3) an einer äußeren Lagerschale eines Lagers (6) mittels eines Zwischenstücks (5) angebracht und drehbar auf einer Achse (A) aufgenommen ist, wobei eine Wärmeleitfähigkeit des Zwischenstücks (5) kleiner ist als die Wärmeleitfähigkeit des Anodenmaterials, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Hohlachse (3) und dem Zwischenstück (5) ein Übergangsstück (4) vorgesehen ist, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient zwischen dem Wert des thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Anodenmaterials und dem Wert des thermischen Ausdehnungskoeffizienten des zur Herstellung des Zwischenstücks (5) verwendeten Materials liegt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Röntgenröhre nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine solche Röntgenröhre ist aus der EP 0 565 005 B1 bekannt.
Eine weitere Röntgenröhre ist beispielsweise aus der DE 34 29 799 A1 bekannt. Bei der bekannten Röntgenröhre ist ein Anodenteller um eine hohle Achse drehbar. Die beim Betrieb im Anodenteller erzeugte Wärme wird zu einem wesentlichen Teil auf ein zwischen der Anodenachse und dem Anodenteller vorgesehenes Lager abgeleitet. Zur Kühlung des Lagers ist in der Anodenachse eine besondere Kühlvorrichtung vorgesehen. Durch den Wärmeeintrag auf das Lager wird unerwünschterweise dessen Lebensdauer herabgesetzt.
Aus der WO 03/043 389 A2 ist eine Röntgenröhre mit einem Wärmeschild bekannt. Das Wärmeschild umfasst einen inneren sowie einen äußeren Zylinder, zwischen denen ein Vakuumspalt vorgesehen ist. Die Zylinder sind mit einer Kühlungsplatte verbunden.
Die DE 32 45 455 A1 betrifft eine Röntgenröhre mit Drehanode. Eine Hohlwelle ist über ein zylindrisches Zwischenstück auf einer Lagerschale eines Lagers angebracht. Das Zwischenstück dient als Wärmesperre.
Die US 2001/0055365 A1 offenbart eine Röntgenröhre mit einer Drehanode. Eine Hohlachse der Drehanode ist mit Schlitzen zur Wärmeisolation versehen.
Bei den aus der DD 17 420 A und der DE 90 01 177 U1 bekannten Röntgenröhren ist ein Anodenteller jeweils an einer massiven Achse angebracht.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere eine Röntgenröhre mit verbesserter Haltbarkeit angegeben werden. Nach einem weiteren Ziel der Erfindung soll die Röntgenröhre mit einer erhöhten Leistung betreibbar sein.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 6.
Nach Maßgabe der Erfindung ist eine Röntgenröhre vorgesehen, bei der ein aus einem Anodenmaterial hergestellter Anodenteller mit einer von einem inneren Radius des Anodentellers sich erstreckenden Hohlachse an einer äußeren Lagerschale eines Lagers mittels eines Zwischenstücks angebracht und drehbar, auf einer Achse aufgenommen ist, wobei eine Wärmeleitfähigkeit des Zwischenstücks kleiner ist als die Wärmeleitfähigkeit des Anodenmaterials. Indem zwischen dem Anodenteller und dem Lager ein Zwischenstück geringer Wärmeleitfähigkeit eingeschaltet ist, wird auf relativ, einfache und kostengünstige Weise der Wärmeabfluss vom Anodenteller auf das Lager vermindert. Das verbessert die Haltbarkeit des Lagers. Abgesehen davon, kann die Röntgenröhre mit einer höheren Leistung betrieben werden.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Zwischenstück aus einem Material hergestellt, dessen Wärmeleitfähigkeit kleiner als die Wärmeleitfähigkeit des Anodenmaterials ist. Das Anodenmaterial kann eine im Wesentlichen Molybdän enthaltende Legierung sein. In diesem Fall kann das Material zur Herstellung des Zwischenstücks aus der folgenden Gruppe ausgewählt sein: Metalllegierung mit einem Anteil von 30 bis 60 Gew.% an Eisen; Metalllegierung mit einem Anteil von mindestens 45 Gew.% an Nickel; Metalllegierung mit einem Anteil von mindestens 30 Gew.% an Cobalt; austentischer Stahl; Keramik.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist das Übergangsstück rotationssymmetrisch ausgebildet. Das ermöglicht eine besonders einfache Herstellung.
Nach weiterer Maßgabe der Erfindung ist zwischen der Hohlachse und dem Zwischenstück ein Übergangsstück vorgesehen. Das Übergangsstück dient zum Ausgleich der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Anodenmaterials und des zur Herstellung des Zwischenstücks verwendeten Materials. Der Wert des Ausdehnungskoeffizienten des zur Herstellung des Übergangsstücks verwendeten Materials liegt zwischen dem Wert des Ausdehnungskoeffizienten des Anodenmaterials und dem Wert des Ausdehnungskoeffizienten des zur Herstellung des Zwischenstücks verwendeten Materials.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist die Hohlachse abschnittsweise mit umlaufenden Schlitzen versehen. Diese Maßnahme wirkt weiter der Ableitung von Wärme vom Anodenteller auf das Zwischenstück bzw. auf das damit verbundene Lager entgegen.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Schnittansicht einer Drehanode,
2 eine vergrößerte Teilansicht gemäß 1 und
3 eine perspektivische Ansicht einer Hohlachse.
Die 1 und 2 zeigen Schnittansichten einer Drehanode einer Röntgenröhre. An einem im Wesentlichen aus Molybdän hergestellten Anodenteller 1 ist an seiner einen Seite ein aus Grafit hergestellter Ring 2 angebracht. Von einem inneren Radius des Anodentellers 1 erstreckt sich eine Hohlachse 3, welche in einem Übergangsstück 4 aufgenommen ist. Das Übergangsstück 4 ist an einem Zwischenstück 5 angebracht, welches seinerseits an einer äußeren Lagerschale eines allgemein mit dem Bezugszeichen 6 bezeichneten und auf einer Achse A aufgenommenen Lagers befestigt ist. Eine mit einem (hier nicht gezeigten) Motor verbundene Hohlwelle 7 ist über einen davon sich erstreckenden schmalen ringförmig ausgebildeten Verbindungssteg 8 mit dem Zwischenstück 5 verbunden. Die Hohlachse 3 ist also sowohl mit dem Lager 6 als auch mit der Hohlwelle 7 über das Zwischenstück 5 verbunden.
3 zeigt eine Ausführungsform der Hohlachse 3. Die zweckmäßigerweise im Wesentlichen aus Molybdän hergestellte Hohlachse 3 ist dünnwandig ausgebildet. Sie weist in mehreren parallelen, senkrecht zur Rotationsachse verlaufenden Ebenen radial abschnittsweise umlaufende Schlitze 9 auf. Die Schlitze 9 sind in zwei benachbarten Ebenen so angeordnet, dass sie sich abschnittsweise überlappen. Die Überlappung ist in 3 mit den mit dem Bezugszeichen 10 bezeichneten Pfeilen gekennzeichnet. Zur Verbindung mit dem Anodenteller 1 weist die Hohlachse 3 am Außenumfang ihres einen Endes ein Außengewinde 11 auf.
Die Funktion der Vorrichtung ist folgende:
Durch die Absorption von auf den Anodenteller 1 auftreffenden Elektronen gebildete Wärme wird zum einen Teil abgestrahlt und zum anderen Teil über die Hohlachse 3 abgeleitet. Um die Wärmeableitung über die Hohlachse 3 möglichst gering zu halten, ist die Hohlachse 3 möglichst dünnwandig ausgebildet. Die Schlitze 9 wirken ebenfalls der Wärmeableitung über die Hohlachse 3 entgegen.
Um einer Wärmeableitung insbesondere auf das Lager 6 entgegenzuwirken, ist das Zwischenstück 5 aus einem Material möglichst geringer Wärmeleitfähigkeit hergestellt. Es kann sich dabei beispielsweise um ein keramisches Material handeln, welches beispielsweise im Wesentlichen aus Zirkonoxid, Magnesiumoxid, Aluminiumoxid oder dgl. hergestellt ist. Weitere geeignete Materialien sind Metalllegierungen mit einem Anteil von 30 bis 60 Gew.% an Eisen oder einem Anteil von mindestens 45 Gew.% an Nickel oder einem Anteil von mindestens 30 Gew.% an Cobalt. Auch austentische Stähle kommen in Betracht. Ebenso kann oxiddispergiertes Ni in Betracht kommen. Ferner kommen in Betracht Schmiede- und Gusslegierungen, wie sie beispielsweise für Turbinenschaufeln Verwendung finden. Geeignete derartige Legierungen sind beispielsweise IN 738^®; Incoloy^® alloy 718; Incoloy^® alloy 909; Incoloy^® alloy 750; Nimonic^® alloy 90; Nimonic^® alloy 80A; Udimet^® 500; Maynes alloy 556; Rene^® 41; MAR-M^® 200.
Das Zwischenstück 5 ist zweckmäßigerweise so ausgeführt, dass damit die Wärmeableitung von der Hohlachse 3 auf jegliche tragende Struktur, z. B. das Lager 6 und die Hohlwelle 7, vermindert wird.

Claims

Röntgenröhre, bei der ein aus einem Anodenmaterial hergestellter Anodenteller (1) mit einer von einem inneren Radius des Anodentellers (1) sich erstreckenden Hohlachse (3) an einer äußeren Lagerschale eines Lagers (6) mittels eines Zwischenstücks (5) angebracht und drehbar auf einer Achse (A) aufgenommen ist, wobei eine Wärmeleitfähigkeit des Zwischenstücks (5) kleiner ist als die Wärmeleitfähigkeit des Anodenmaterials, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Hohlachse (3) und dem Zwischenstück (5) ein Übergangsstück (4) vorgesehen ist, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient zwischen dem Wert des thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Anodenmaterials und dem Wert des thermischen Ausdehnungskoeffizienten des zur Herstellung des Zwischenstücks (5) verwendeten Materials liegt.
Röntgenröhre nach Anspruch 1, wobei das Zwischenstück (5) aus einem Material hergestellt ist, dessen Wärmeleitfähigkeit kleiner ist als die Wärmeleitfähigkeit des Anodenmaterials.
Röntgenröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Anodenmaterial eine im wesentlichen Molybdän enthaltende Legierung ist.
Röntgenröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Material aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Metalllegierung mit einem Anteil von 30 bis 60 Gew.% an Eisen; Metalllegierung mit einem Anteil von mindestens 45 Gew.% an Nickel; Metalllegierung mit einem Anteil von mindestens 30 Gew.% an Cobalt; austentischer Stahl; Keramik.
Röntgenröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Zwischenstück (5) rotationssymmetrisch ausgebildet ist.
Röntgenröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hohlachse (3) mit abschnittsweise umlaufenden Schlitzen (9) versehen ist.