DE102005061235A1

DE102005061235A1 - Strahlungsemittierende Einrichtung, die ein Lager aufweist, und Herstellungsverfahren für diese

Info

Publication number: DE102005061235A1
Application number: DE102005061235A
Authority: DE
Inventors: Frédéric Dahan; Thomas Saint-Martin; Jean-Luc Josse; Mayank Bangalore Tiwari; Mandyam Rangayan Bangalore Sridhar; Kingshook Bangalore Bhattacharyya
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2004-12-21
Filing date: 2005-12-20
Publication date: 2006-06-29
Also published as: FR2879809B1; FR2879809A1; CN1812680A; JP2006261096A

Abstract

Eine Röntgenröhre ist mit einer Kartusche versehen, die eine Lagerung aufweist und außerdem ist ein Herstellungsverfahren dazu geschaffen. Die Röhre weist ein Gehäuse auf, innerhalb dessen Röntgenstrahlen erzeugt werden. In dem Gehäuse ist eine Kathode, eine der Kathode gegenüberliegend angeordnete und an einer Welle (7) rotierende Anode sowie eine ortsfeste Anodenwellenlagerung (11) angeordnet, wobei die Lagerung in einer Lagerungskammer (12) angeordnet und die Welle der Anode in der Kammer gehalten ist. Die Lagerung hat die Form einer abnehmbaren Kartusche. Die Lagerung umfasst Kugellager (26, 28). Die Lagerungskammer ist mit einer Gallium-Indium-Zinn-Legierung gefüllt, wobei die Kammer an dem Wellenaustritt mit einer Passungsdichtungsanordnung (18, 19) versehen ist, um ein Auslaufen der Legierung aus der Kammer zu verhindern.

Description

Es wird die Priorität aus der französischen Patentanmeldung Nr. 04 53133 vom 21. Dezember 2004 in Anspruch genommen, auf deren gesamten Inhalt hier durch Verweis Bezug genommen wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine strahlungsaussendende Einrichtung, wie beispielsweise eine Röntgenröhre, die eine Kartusche mit einer drehbaren Anode und einem Lager aufweist, sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann in der medizinischen Bildgebung und außerdem auf dem Gebiet der nicht zerstörenden Untersuchung und Kontrolle angewendet werden, wenn eine Hochleistungsstrahlungsemissionseinrichtung zu verwenden ist.
Beispielsweise werden in der Radiologie Röntgenstrahlen durch eine Elektronenstrahlröhre erzeugt, die mit einer an einer Welle rotierenden Anode ausgerüstet ist. Ein zwischen der Kathode und der Anode aufgebautes starkes elektrisches Feld, lässt die von der Kathode emittierten Elektronen auf der Anode unter Erzeugung von Röntgenstrahlen aufschlagen. Für diese Art der Röntgenstrahlenerzeugung wird die positive Polarität an die Anode über ihre Welle angelegt, und die negative Polarität liegt an der Kathode. Die Einheit ist insbesondere durch dielektrische Teile oder durch ein Gehäuse der Elektronenstrahlröhre isoliert. Dieses Gehäuse kann teilweise aus Glas ausgebildet sein.
Wenn die Röhre bei hoher Leistung arbeitet, hat das Aufschlagen der Elektronen auf der Anode eine abnormale Erhitzung der Anode zur Folge. Wenn die Leistung übermäßig hoch ist, kann auf der Anode eine Emitterspur zerstört und mit Auftrefflöchern gepflastert sein. Um eine solche Überhitzung zu vermeiden, lässt man die Anode rotieren, so dass dem Elektronenstrom fortwährend eine neue und konstant kalte Oberfläche präsentiert wird. Deshalb treibt ein Motor die in mechanischen Lagern frei drehbare Welle der Anode an. Die Welle ist in einer Anodenkammer angeordnet. Die Anodenkammer ist ihrerseits in einer Lagereinrichtung der Anode ausgebildet. Einerseits wird das Lager durch die Anodenlagerung gehalten und andererseits trägt es die Welle der Anode.

In der Praxis und im industriellen Maßstab wird die Lagerung üblicherweise als klassisches Kugellager und nicht als sonst kaum benutztes magnetisches Lager ausgeführt. Es ergibt sich jedoch ein Problem durch die rotierenden Anoden insofern als eine an den Kugeln vorgesehene Metallbeschichtung bei der Drehung der Welle in dem Lager schnell verschleißt. Die Lebenserwartung liegt bei ungefähr 100 Stunden, was der Röhre eine Einsatzdauer von sechs Monaten bis zu einem Jahr verschafft. Um dieses Problem zu überwinden können die Kugeln mit einem Metall, z.B. Blei oder Silber, in Form einer dünnen Schicht beschichtet werden.

Um einen vorzeitigen Verschleiß des Metalllagers zu verhindern, wird an der Grenzfläche zwischen den Oberflächen der Kugeln und der Welle zwischen dem Lager und der Anodenwelle ein Schmierfilm angeordnet. Das Innere der Kammer wird mit einer Flüssigkeit, basierend auf Gallium, Indium und Zinn, gefüllt. Es wird eine solche Flüssigkeit ausgewählt, weil sie den Reibkoeffizienten verbessert, den Lärm durch Stöße zwischen den Kugeln reduziert und die Abfuhr der durch Aufheizung der Anode entstehenden Wärme zu den festen Teilen hin entweder durch Konvektion oder Konduktion erhöht. Üblicherweise werden keine anderen Schmierfluide ausgewählt, weil sie schlechte Ausgaseigenschaften haben.

Die Verwendung einer gallium-, indium-, zinnbasierten Legierung hat sich als Quelle von Schwierigkeiten herausgestellt. Tatsächlich oxidiert diese Legierung, die bei Umgebungstemperatur (beginnend bei 10°C) flüssig ist, bei Kontakt mit Luft sehr schnell. Dieses Oxid ist fest und nimmt in einer sehr kurzen Zeit von ungefähr ein oder zwei Minuten die Form einer Oberflächenschicht an. Dies bedeutet, dass jede Handhabung dieser Flüssigkeit in industriellem Maßstab mit gewisser Vorsicht in einer neutralen Atmosphäre oder unter Vakuum erfolgen muss. Außerdem hat diese Schicht keine Schmierqualität, ganz im Gegenteil. Des Weiteren ist Gallium hoch korrosiv. Wenn mit dieser Mischung umzugehen ist, auch in einem Labor, kann Flüssigkeit verschüttet werden, auslaufen oder überlaufen, wodurch Pfützen oder Ablagerungen an der Handlingoberfläche entstehen können. Es ist dann in einem weißen Raum, d.h. Reinraum, extrem schwer, alle diese Pfützen oder Ablagerungen zu vermeiden, insbesondere in einem herzustellenden System (in dem Gehäuse oder der Einhüllung der Röhre). wenn Flecken weggewischt werden, erscheinen sie innerhalb weniger Sekunden erneut in Form anderer bräunlicher Flecken genau an der Stelle, die gerade eben (tatsächlich jedoch nicht vollständig) gereinigt worden ist. Der Zustand des Raums entspricht dann nicht den Anforderungen an Qualitätsherstellung.

Die Schwierigkeiten sind dann zweierlei: Die Handhabung der Legierung in dem Laboratorium oder der Fabrik und die Art der Einführung unter Vakuum in das Lager während der Herstellung der Röhre. Außerdem kann die Reinheit dieser Flüssigkeit ungeachtet ihres Beitrags zur Schmierung des Lagers in Verbindung mit den Kugeln des Lagers im Lauf der Zeit verloren gehen, wie im Falle der Beschichtung der Kugeln, und schlussendlich hat sie keine Wirkung mehr.

Gegenwärtig und in der Zukunft wird sich zur Verbesserung der Diagnose die von Elektronenstrahlröhren benötigte Leistung erhöhen. Diese Erhöhung der Leistung erhöht das Gewicht der Anode auf sechs bis acht Kilogramm. Folglich werden Effekte innerhalb des Lagers zunehmend kritisch. Außerdem unterliegt das Lager bei Anwendung in der Computertomographie mit fortwährender Drehung mit zwei Umdrehungen pro Sekunde einer Beschleunigung von ungefähr acht G. Drehzahlen von drei oder vier Umdrehungen pro Sekunde werden erwartet. Folglich ist die Lebensdauer des Lagers und somit der Röhre mitsamt der Kugeln und der Flüssigkeit zeitlich beschränkt. Tatsächlich kann die Flüssigkeit ihre Eigenschaften und somit ihre Qualitäten verlieren, wenn innerhalb des Lagers eine Erhitzung und Reibung auftritt.

Die Verwendung einer rotierenden Anode muss außerdem drei Hauptbeschränkungen genügen. Zunächst muss die Drehung der Anode so frei und perfekt wie möglich sein und es müssen einfache Lösungen der dynamischen Auswuchtung geplant werden, um zu verhindern, dass die Röhre vibriert, wenn die Anode dreht. Zweitens muss die Anode in der Lage sein, hohe elektrische Spannungen auszuhalten (normalerweise erfüllten Stahlkugellager diesen Zweck). Drittens muss die durch das Auftreffen der Elektronen auf das Anodentarget erzeugte und in der Welle fortgeleitete Hitze effizient abgeleitet werden.

Die JP-A-5258691 beschreibt eine Anordnung, bei der die Kugellager durch eine Galliumlegierung geschmiert werden. Jedoch genügt diese Anordnung den oben genannten Beschränkungen nicht. Tatsächlich ist in Folge des großen Durchmessers des Rotors die Auswuchtung sehr schwierig und die Wärmeableitung erfolgt über eine kleine feste Welle, wobei nichts vorhanden ist, um die thermische und elektrische Leitung zu verbessern.

Die US 6 125 168 offenbart einen Röntgenröhre, bei der lediglich die Verwendung einer Galliumlegierung die Wärmeleitung verbessert. Die US 6 160 868 schafft eine Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit durch eine Galliumlegierung. Die US 6 377 658 geht, wie auch die US 6 192 107 , in die gleiche Richtung. Bei der US 4 943 989 ist eine Kühlung der Anode selbst vorgeschlagen. Aus thermischen Gründen schlägt die US 3 719 847 ein flüssiges Metall vor, das verdampft und dann in den flüssigen Zustand zurückkehrt. Die US 2003/0165217 schlägt lediglich einen thermischen Shunt vor.

KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Eine Ausführungsform der Erfindung ist eine strahlungsaussendende Einrichtung, wie beispielsweise eine Röntgenröhre, mit einem Gehäuse, in dem Strahlung erzeugt wird. In dem Gehäuse ist eine Kathode und eine der Kathode gegenüber lie gend angeordnete Anode angeordnet, die an einer Welle rotiert und an einer Anodenwellenlagerung abgestützt ist. Diese Lagerung weist eine Halterungskammer auf, wobei die Welle der Anode in der Kammer gehalten ist. Die Lagerung ist als abnehmbare Kartusche ausgebildet. Die Lagerung weist Kugellager auf. Die Halterungskammer der Lagerung ist mit einem flüssigen Schmiermittel, wie beispielsweise einer Gallium-Indium-Zinn-Legierung gefüllt. Die Kammer ist an dem Wellenaustritt mit Mitteln versehen, die die Legierung daran hindern, aus der Kammer auszulaufen, wobei solche Mittel beispielsweise eine Dichtungsanordnung mit enger Passung sein kann.

Eine Ausführungsform der Erfindung liegt in einem Verfahren zur Montage einer drehbaren Anode einer Strahlungsemissionseinrichtung, wie beispielsweise einer Röntgenröhre. Dieses Verfahren beinhaltet die Schaffung einer Anodenwelle, die in einer Anodenlagerungskammer montiert ist. In der Kammer wird ein Vakuum aufgebaut. Die Anodenkammer ist unter Vakuum mit einem flüssigen Schmiermittel, wie beispielsweise einer Gallium-Indium-Zinn-Legierung gefüllt und somit ist eine Kartusche geschaffen. Die Kartusche ist in einer strahlungsemittierenden Einrichtung, wie beispielsweise einer Röntgenröhre, fest moniert.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Aus der nachfolgenden Beschreibung und den zugehörigen Figuren wird eine Ausführungsform der Erfindung besser verständlich. Diese Figuren sind lediglich als Hinweis zu verstehen und beschränken den Bereich der Erfindung in keiner Weise. Es zeigen:
1 eine schematische Querschnittsansicht einer Röntgenröhre gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und
2 eine Schnittdarstellung einer Kartusche gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Um diese Probleme zu lösen und diesen Beschränkungen zu entsprechen, schlägt die Erfindung eine Kartusche für Röntgenröhren vor. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung bildet die Anodenlagerung eine Kartusche, die einfach gelöst und ersetzt werden kann. Die Kartusche enthält eine Anodenwelle, die mit Kugellagern innerhalb einer abstützenden Kammer montiert ist. Solche Lager sind den hohen Zentrifugalbeschleunigungskräften gut gewachsen, denen sie unterliegen, wenn die Röhre beispielsweise in einem Computertomographen montiert ist. Um die Drehung zu verbessern, sind die in ihr enthaltenen Kugeln nicht länger notwendigerweise aus Stahl gefertigt sondern sie können aus Keramik (in einem Beispiel Siliziumnitrid) mit einem sehr niedrigen Rollreibkoeffizienten gefertigt sein. Die elektrische Leistungsversorgung und die Wärmeableitung wird nicht länger durch die Kugeln sondern durch ein flüssiges Schmiermittel, wie beispielsweise eine flüssige Gallium-Indium-Zinn-Metalllegierung erbracht. Die Anodenwelle ist in die Legierung in der Kammer der Kartusche eingetaucht. Die Kammer ist vollständig mit der Legierung gefüllt. Zur Füllung wird die Kammer zunächst unter Vakuum gesetzt bevor die Legierung injiziert wird. Beim Montieren an der Röhre wird an dem Ende der Anodenwelle eine abnehmbare Anode montiert.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die gesamte Welle in der Legierung flüssigen Metalls badet, wobei die Abdichtung der Kammer durch eine Lagereinrichtung mit enger Passung an dem Austritt der Welle erbracht wird.
1 veranschaulicht eine Röntgenröhre 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Röhre 1 weist ein Gehäuse 2 auf. Z.B. ist das Gehäuse 2 an einem Ende durch eine Wand 3 der Röhre 1 begrenzt. Außerdem weist die Röhre 1 eine drehbare Anode 4 auf. Die drehbare Anode 4 ist so angeordnet, dass sie auf eine Kathode 5 schaut. Innerhalb des Gehäuses 2 der Röhre 1 ist ein Motor 6 zum drehenden Antrieb der Anode 4 angeordnet. Die Anode 4 weist eine Anodenwelle 7 auf. die Kathode 5 ist so angeordnet, dass sie auf eine Anodenspur 8 schaut. Wenn die Anode 4 mit hoher Spannung beaufschlagt wird, werden Elektronen von der Kathode 5 freigesetzt und schlagen unter der Wirkung eines kräftigen elektrischen Felds auf der Anodenspur 8 auf. Unter der Wirkung dieses Bombardements emittiert die Anodenspur 8, die durch ein röntgenstrahlenemittierendes Material gebildet ist, Röntgenstrahlen 9. Die Röntgenstrahlen verlassen die Röhre 1 durch ein Fenster 10, das in der Wand 3 ausgebildet ist. Das Fenster 10 ist beispielsweise aus Glas oder einem röntgenstrahlentransparenten Material ausgebildet. Es ist luftdicht. Das so gebildete Gehäuse wird auf konventionelle Weise unter Vakuum gesetzt, insbesondere durch eine (nicht veranschaulichte) Saugöffnung, die nachfolgend durch einen Stopfen verschlossen wird.
Um die Anode 4 drehbar zu halten, ist die Röhre 1 mit einer Anodenlagerung 11 versehen. Diese Lagerung 11 ist hohl und weist eine Kammer 12 auf. In der Kammer 12 halten Lager oder Kufen 13 die Anode 4 in der Lagerung 11. Um das Problem der Schmierung und des Wärmetransports während der Drehung der Anode 4 zu lösen, füllt ein flüssiges Schmiermittel, wie eine flüssige Gallium-Indium-Zinn-Legierung, die Kammer 12. Zusätzlich gestattet der aus der Kammer 12 herausführende Kanal 15 die Füllung der Kammer 12. Diese Füllung ist möglich, nachdem die Anodenwelle in Position angebracht worden ist und zwar vor oder nach der dynamischen Auswuchtung der Welle 7. Wenn die dynamische Auswuchtung der Welle 7 vor dem Füllen ausgeführt wird, ist es besser zu steuern. Es ist dann möglich, eine Flasche zu nutzen, mit der die Kammer 12 durch Gravitation oder durch Injektion gefüllt wird. Ein Verschluss oder die Anordnung eines einfachen Plastikstopfens in dem Kanal 14 erbringt eine flüssigkeitsdichte Abdichtung auf der Füllseite.
2 veranschaulichte, dass die Welle 7 in der Kammer 12 durch Lager gehalten ist. An dem Ausgang 15 der Welle 7 ist ein Gefäß 16 oder allgemein eine Verankerung oder eine Befestigungseinrichtung angeordnet, die dazu eingerichtet ist, die Anode aufzunehmen. Die Anode kann nachfolgend beispielsweise gerade bevor die Wand 3 geschlossen wird, montiert werden. An dem Austritt 15 ist die feste Lagerung 11 an einem Montagering 17, beispielsweise durch Schrauben, befestigt. Der Ring 17 kann eine Nut 18 für einen O-Ring aufweisen, um eine dichte Abdichtung zu erbringen. Die dichte Abdichtung kann auf zwei komplementäre Weisen erreicht werden. Zunächst wird zur Vakuumabdichtung, wenn die Anodenwelle nicht länger dreht, ein Raum zwischen einem Innendurchmesser des Rings 17 und einem Außendurchmesser der Welle 7 an der Stelle 19 vertikal zu dem Ring 17 beschränkt. Die Grenze dieses Abstands ist durch die Oberflächenspannung der flüssigen Gallium-Indium-Zinn-Metalllegierung auf dem Material der Welle 7 und dem Ring 17 gegeben. Die Legierung weist eine geringe Benetzungsfähigkeit auf, und die Oberflächenspannung liefert einen Abstand von ungefähr einem Hundertstel Millimeter, der ausreicht, eine Drehung der Welle 7 zu ermöglichen, und außerdem den Anforderungen der industriellen Fertigung genügt. Der Ring 17 wird fixiert, wenn die Welle 7 rotiert.
Wenn die Welle 7 dreht erhöht sich der Druck der flüssigen Legierung. Die Legierung neigt dazu, aus der Kammer 12 zu entkommen und das Gehäuse der Röhre zu kontaminieren. In diesem Fall ist, um die Legierung in der Kammer 12 zu halten, die Oberfläche des Rings 17, die mit ihr in Kontakt steht, oder die Oberfläche der Welle 7 in dem Bereich 19 vertikal zu dem Ring 17 mit einer schraubenförmigen Entlastungsstruktur versehen. Die Steigung dieser Schraube ist für einen gegebenen Drehsinn der Welle 7 so orientiert, dass die schraubenförmige Struktur vor der auf sie zu weisenden Oberfläche wie ein Schaber funktioniert. Dieser Schaber neigt dazu, die Legierung in die Kammer 12 zurückzufordern.
In der veranschaulichten Ausführungsform weist die Lagerung an der Stelle dieses Raumes zwei einander gegenüber liegende, zueinander konzentrische Flächen auf. Die mit der Welle verbundene Fläche ist die Oberfläche 19 und die andere Fläche ist mit dem Ring 17 verbunden. Die Oberfläche 19 ist mit der Welle verbunden und innerhalb der mit der Lagerung verbundenen Fläche angeordnet. Die Welle 7 kann eine einhüllende Form 20, wie in 1 veranschaulicht, aufweisen. Der Abstand der von kritischer Wichtigkeit ist, kann an der Stelle der einhüllenden Form 20 erhalten werden. Es ist möglich, die Schrauben- oder Spiralstrukturen an zwei aufeinander zu weisenden radialen Flächen 21 und 22 des Rings 17 bzw. der Welle 7 vorzusehen, wobei diese Entlastungsstruktu ren das Zurückschieben der Legierung in die Kammer 12 bewirken.
Die in 2 veranschaulichte abnehmbare Kartusche ist in ihrem Design auf industrielle Anwendungen eingerichtet und enthält eine Welle 7. Die Welle 7 ist um eine Achse 23 zentriert und weist eine Anzahl von Bohrungen in zurück gesetzten Schultern oder Stufen auf, die in der Aufnahme 16 beginnen. Eine erste Bohrung 19, die den größten Durchmesser aufweist, ist so angeordnet, dass sie dem Ring 17 gegenüber liegt. Während des Zusammenbaus ist der Ring 17 somit an der Welle 7 montiert. An der Grenze 24 des O-Rings 17 weist die Welle 7 eine erste Schulter 25 auf. Beginnend von der Stufe 25 weist die Welle 7 einen Haupthalteteil mit einem Durchmesser auf, der kleiner ist als der der Fläche 19. An diesem Haupthalteteil sitzen ein erstes Kugellager 26 und ein zweites Kugellager 28, vorzugsweise im Presssitz. Die beiden Lager 26 und 28 sind voneinander in Richtung der Welle 7 durch einen zylindrischen Abstandshalter 27 beabstandet. Der Abstandshalter 27 passt genau in das freie Ende der Kammer 12. An seinem Zentrum lässt der Abstandshalter 27 einen Freiraum (der nachfolgend mit Legierung gefüllt wird). Die Lager 26 und 28 weisen jeweils Lagerringe, wie beispielsweise bei 29 und 30 auf, die dazu eingerichtet sind, fest auf der Welle 7 einerseits und der Lagerung 11 andererseits zu sitzen. Die Lagerringe 29 und 30 sind durch die Welle 7 und die Lagerung 11 in zueinander drehender Beziehung gehalten.
Auf der Welle 7 ist mittels eines Gewindes 32 eine Befestigungsmutter 31 gehalten. Das Gewinde 32 ist an einem Ende 36 der Welle 7 ausgebildet. Das Ende 36 ist demjenigen Ende entgegengesetzt, das in der Aufnahme 16 angeordnet ist.
Hinter einer letzten Schulter 33 der Welle 7 kann ein Gewinde 32 ausgebildet sein. Diese letzte Schulter 33 ist nicht zwingend notwendig. Die Befestigungsmutter 31 trägt einen Stützring 34. Der Ring 34 drückt den Lagerring 30 auf den Ring 17. Der Lagerring 30 drückt den Abstandshalter 27 durch einen Sicherungsring (der vorzugsweise den gleichen Durchmesser und das gleiche Profil hat wie der Abstandshalter 27) in der gleichen Richtung. Der Abstandshalter 27 drückt den Lagerring 30 des Lagers 26 in der gleichen Richtung. An dem inneren Ende 36 der Welle 7 ist eine Schraubenfeder 37 an einer Rückseite 38 der Lagerung 11 gehalten. Das Loch 14 öffnet sich von dem Ende 38 weg.
Die derart ausgerüstete, insbesondere mit der Feder 37 versehene Welle 7 ist in der Kammer 12 angeordnet. Sobald sie auf diese Weise angeordnet ist, fixieren zwei Schrauben 39 und 40 den Ring 17 an der Lagerung 11. Vorzugsweise sind die Breiten der Lagerringe 29 etwas geringer als die Breiten der Lagerringe 30, so dass diese Lagerringe 29 niemals gegen die Schulter 25 oder gegen den Stützring 34 drücken. Somit kann die Welle 7 frei rotieren. Wenn die Schrauben 39 und 40 eingeschraubt sind, wird der Abstandshalter 27 durch den Ring 17 und den Ring 32 gehalten.
Vorzugsweise bestehen die Kugeln der Lager 26 und 28 nicht aus Stahl sondern aus Keramik, beispielsweise aus Siliziumnitrit Si₃N₄, oder einer Hybridlegierung, die als Rex20/Si₃N₄ bekannt ist. Solche Kugeln haben einen sehr niedrigen Rollreibkoeffizienten. Falls erforderlich, können die Lagerringe 29 und/oder 30 der Lager 26 und/oder 28 ebenfalls aus Keramik ausgebildet sein. Es ist außerdem möglich, insbesondere, wenn solche Kugeln verwendet werden, Käfiglager anzuwenden. Somit kann die dynamische Auswuchtung der Welle der Kartusche ausgeführt werden, bevor die Kammer 12 unter Vakuum gesetzt und mit Legierung gefüllt wird. Diese Auswuchtung, die zu wünschen ist, um die Welle 7 mit hoher Drehzahl drehen zu lassen, ist in Folge der Materialwahl der Kugeln auch ohne Schmiermittel möglich. Andererseits kann die Auswuchtung auch nach Füllen mit einem zeitweiligen Schmiermittel ausgeführt werden, wonach eine Reinigung erfolgen muss, was weniger praktisch ist. Vorzugsweise wird die Auswuchtung mit der an der Welle 7 montierten Anode durchgeführt.
Wenn die Auswuchtung durchgeführt wird, wird die Kammer 12, falls notwendig, unter neutraler Atmosphäre unter Vakuum gesetzt, indem an die Öffnung 14 eine Absaugung angeschlossen wird. Mit einem Dreiwegeventil, das jeweils mit einem Hahn versehen ist, ist es möglich, wenn das Vakuum aufgebaut ist, eine flüssige Gallium-Indium-Zinn-Legierung zu injizieren oder durch Gravitation durch das Loch 14 in die Kammer 12 einfließen zu lassen. Dann wird die Kammer 12 beispielsweise mittels eines vorher angeschlossenen Ventils geschlossen. Die Anordnung wird im Ergebnis der negativen Kapillarspannung dicht verschlossen. Falls erforderlich, entspricht die Menge der injizierten Legierung exakt dem Volumen der Kammer 12 (vermindert durch die Welle 7, die Lager 26, 28 und den Abstandshalter 27). Diese flüssige Legierung hüllt die Anordnung komplett ein, wobei die Lager 26 und 28 in der Legierung baden. Die Legierung füllt den gesamten Raum zwischen dem Abstandshalter 27 und der Welle 7 sowie das Gehäuse der Feder 37.
Wenn die Kartusche hergestellt ist, kann sie mit der Anode 7 versehen und in der Wand der Röhre 1, beispielsweise durch Schrauben, befestigt werden. Weil die Legierung ein guter Wärmeleiter und ein guter elektrischer Leiter ist, werden alle Anforderungen erfüllt.
Eine Röntgenröhre ist mit einer Kartusche versehen, die eine Lagerung aufweist und außerdem ist ein Herstellungsverfahren dazu geschaffen. Die Röhre weist ein Gehäuse auf, innerhalb dessen Röntgenstrahlen erzeugt werden. In dem Gehäuse ist eine Kathode, eine der Kathode gegenüber liegend angeordnete und an einer Welle 7 rotierende Anode sowie eine ortsfeste Anodenwellenlagerung 11 angeordnet, wobei die Lagerung in einer Lagerungskammer 12 angeordnet und die Welle der Anode in der Kammer gehalten ist. Die Lagerung hat die Form einer abnehmbaren Kartusche. Die Lagerung umfasst Kugellager 26, 28. Die Lagerungskammer ist mit einer Gallium-Indium-Zinn-Legierung gefüllt, wobei die Kammer an dem Wellenaustritt mit einer Passungsdichtungsanordnung 18, 19 versehen ist, um ein Auslaufen der Legierung aus der Kammer zu verhindern.
Zusätzlich versteht es sich für den Fachmann, dass die Erfindung, obwohl sie hier anhand verschiedener Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, verschiedenen Änderungen in der Funktion und/oder der Wirkung und/oder hinsichtlich Äquivalenten unterliegen kann, indem Elemente derselben ersetzt werden, ohne den Geist und Sinn der Erfindung zu verlassen. Zusätzlich können viele Modifikationen vorgenommen werden, um Anpassungen an eine spezielle Situation oder ein Material vorzunehmen, ohne den wesentlichen Sinn der Erfindung zu verlassen. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die speziellen geoffenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, die als beste Art zur Ausführung der Erfindung betrachtet werden, sondern die Erfindung soll alle Ausführungsformen umfassen, die in den Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche fallen. Außerdem ist die Verwendung der Begriffe erster, zweiter usw. nicht dazu angetan, eine Reihenfolge oder Wichtigkeit festzulegen sondern die Begriffe erster, zweiter usw. dienen zur Unterscheidung eines Elements oder eines Merkmals von einem anderen. Außerdem legt die Verwendung der Begriffe ein, eine usw. keine Beschränkung hinsichtlich der Anzahl fest sondern bezeichnet lediglich das Vorhandensein von wenigstens einem der in Bezug genommenen Elemente oder Merkmale.

1: Röntgenröhre
2: Gehäuse
3: Wand
4: drehende Anode
5: Kathode
6: Motor
7: Anodenwelle
8: Anodenspur
9: Röntgenstrahlen
10: Fenster
11: Anodenlagerung
12: Kammer
13: Lager oder Kufen
14: Kanal
15: Kanal
16: Aufnahme
17: Montagering
18: Nut
19: Position
20: Hüllenanordnung
21, 22: zwei aufeinander zu weisende Radialflächen
23: Achse
24: Grenze
25: erste Schulter
26: erstes Kugellager
27: Abstandshalter
28: zweites Kugellager
29, 30: Lagerringe
31: Befestigungsmutter
32: Gewinde
33: letzte Schulter
34: Stützring
35: Sicherungsring
36: ein Ende
37: Schraubenfeder
38: Ende
39, 40: zwei Schrauben

Claims

Strahlungsemittierende Einrichtung (1) mit: einem Gehäuse (2) in dem Strahlung erzeugt wird, einer Kathode (5) einer Anode (4), die der Kathode gegenüber liegt und an einer Welle (7) rotiert und eine feste Anodenwellenlagerung (11), die in dem Gehäuse angeordnet ist, wobei zu der Lagerung eine Lagerungskammer (12) in Form einer abnehmbaren Kartusche gehört, wobei die Welle (7) der Anode (4) in der Kammer (12) gehalten ist, wobei die Lagerungseinrichtung Kugellager (26, 28) aufweist, wobei die Kammer (12) mit einem flüssigen Schmiermittel gefüllt ist und wobei die Kammer mit einem Mittel (18, 19) versehen ist, das ein Ausfließen des Schmiermittels aus der Kammer verhindert.
Einrichtung nach Anspruch 1, wobei das flüssige Schmiermittel eine Gallium-Indium-Zinn-Legierung ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kugellager keramische Kugeln aufweisen.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei zu den Kugellagern Keramiklager gehören.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Kugellager Käfige aufweisen.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Lagerungseinrichtung an der Position des Austritts der Anodenwelle aus Lagerungseinrichtung einen Spalt aufweist, der enger ist als der natürliche Abstand der ein Ausfließen des flüssigen Schmiermittels im Hinblick auf die Oberflächenspannung des Schmiermittels zulässt.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Lagerungseinrichtung an der Position des Austritts der Anodenwelle aus der Lagerungseinrichtung eine schrauben- oder spiralförmige Entlastungsstruktur aufweist, deren Orientierung der Steigung so gewählt ist, dass sie die Flüssigkeit in die Kammer zurückschiebt, wenn die Anode rotiert.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Lagerungseinrichtung an der Position des Austritts der Anodenwelle aus der Lagerungseinrichtung zwei einander gegenüber liegende, zueinander konzentrische Flächen aufweist, wobei eine Fläche zu der Welle gehört und die andere Fläche zu der Lagerungseinrichtung gehört und wobei die mit der welle verbundene Fläche innerhalb der mit der Lagerungseinrichtung verbundenen Fläche angeordnet ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Lagerungseinrichtung an der Stelle des Austritts der Anodenwelle aus der Lagerungseinrichtung zwei einander gegenüber liegende, zueinander konzentrische Flächen aufweist, wobei eine Fläche zu der Welle und die andere Fläche zu der Lagerungseinrichtung gehört und wobei die zu der Welle gehörende Fläche innerhalb der zu der Lagerungseinrichtung gehörenden Fläche angeordnet ist.
Verfahren zur Montage einer Anode in einer strahlungsemittierenden Einrichtung, bei dem: eine innerhalb einer Anodenlagerungskammer montierte Anodenwelle bereitgestellt, in der Kammer Vakuum bereitgestellt, die Anodenkammer unter Vakuum mit einem flüssigen Schmiermittel gefüllt, um eine Kartusche zu bilden, und die Kartusche in der Einrichtung fest montiert wird.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem: die Anodenwelle in der Kammer ausgewuchtet wird, bevor die Kammer mit dem flüssigen Schmiermittel gefüllt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 11, bei dem: die Anodenwelle in der Kammer ohne Verwendung von Schmiermittel ausgewuchtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem: die Anode auf der Welle montiert wird, bevor die Kartusche in der Einrichtung montiert wird.