DE102008014897A1 - X-ray tube for use in industrial fine focus and micro-focus computer tomography, has transmission anode and X-ray discharge window, where transmission anode is arranged at X-ray discharge window - Google Patents

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Abstract

The X-ray tube has a transmission anode (3) and an X-ray discharge window (1), where the transmission anode is arranged at the X-ray discharge window. The X-ray discharge window has a pyrographite. The transmission anode is made up of tungsten, molybdenum, silver, iron, chrome, nickel, copper, rhodium, rhenium, tantalum and cobalt materials or a combination or alloys of these materials. A sealing foil is made up of copper, aluminum, silicon, silicon carbide, glass carbon and glass materials or from a combination of these materials.

Description

Die Erfindung betrifft eine Röntgenröhre gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to an X-ray tube according to the preamble of claim 1.

Röntgenröhren mit einer Transmissionsanode werden in der industriellen Feinfokus- und Mikrofokus-Computertomografie eingesetzt. Die in der Transmissionsanode in Vorwärtsrichtung erzeugten Röntgenstrahlen werden für zerstörungsfreie Materialuntersuchungen genutzt.X-ray tubes with a transmission anode are used in industrial fine focus and microfocus computed tomography. The in the transmission anode generated in the forward direction X-rays be used for non-destructive material investigations used.

Da die industrielle Feinfokus- und Mikrofokus-Computertomografie kleinere Brennfleckgrößen aufweist als die medizinische Computertomografie ist der Output der Röntgenstrahlen-Dosis vergleichsweise klein, so dass für eine zerstörungsfreie Materialuntersuchung längere Untersuchungszeiten erforderlich sind.There the industrial fine focus and microfocus computed tomography smaller Focal spot sizes have as the medical Computed tomography is the output of the X-ray dose comparatively small, allowing for a nondestructive Material examination requires longer examination times are.

Kürzere Untersuchungszeiten durch eine entsprechende Leistungssteigerung sind bei einer Vielzahl von industriellen Anwendungen erwünscht, so beispielsweise bei der zerstörungsfreien Untersuchung von verpackten Lebensmitteln oder bei der Qualitätsprüfung in industriellen Fertigungsprozessen. Ein typischer Anwendungsfall ist zum Beispiel die Untersuchung von Motorblöcken auf Fertigungsfehler. Gegenüber einer röntgenografischen Materialuntersuchung (klassische Durchleuchtung) können mit der Mikrofokus-Computertomographie auch kleinere Gussporen erkannt werden.shorter Examination times by a corresponding increase in performance are desired in a variety of industrial applications, so for example, in the non-destructive investigation of packaged food or quality inspection in industrial manufacturing processes. A typical application is the study of engine blocks, for example Manufacturing defects. Opposite a radiographic Material examination (classical fluoroscopy) can with Microfocus computed tomography also detected smaller casting pores become.

Eine Röntgenröhre gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 ist beispielsweise durch die DD 264 360 A3 bekannt. Die bekannte Röntgenröhre weist eine Transmissionsanode auf, die gleichzeitig das Röntgenstrahlenaustrittsfenster bildet und aus nur einem Element, vorzugsweise Beryllium, besteht. Bei der Röntgenröhre gemäß der DD 264 360 A3 wird Beryllium nicht nur als Material für das Röntgenstrahlenaustrittsfenster, sondern auch als Material für die Transmissionsanode verwendet. Die bekannte Röntgenröhre ist in der Röntgenanalysenmesstechnik als Primärstrahlenquelle bei der Röntgenfluoreszenzanalyse anwendbar. Weitere Anwendungsgebiete sind die Röntgendiffraktometrie und Verfahren, die die Absorption der Röntgenstrahlung zur Stoffcharakterisierung nutzen, z. B. Schichtdickenmessungen oder Teilchengrößenbestimmungen.An X-ray tube according to the preamble of claim 1 is for example by the DD 264 360 A3 known. The known X-ray tube has a transmission anode which simultaneously forms the X-ray exit window and consists of only one element, preferably beryllium. In the X-ray tube according to the DD 264 360 A3 Beryllium is not only used as the material for the X-ray exit window, but also as a material for the transmission anode. The known X-ray tube is applicable in the X-ray analysis technique as a primary radiation source in the X-ray fluorescence analysis. Further fields of application are X-ray diffractometry and methods which use the absorption of the X-ray radiation for characterizing the substance, eg. B. layer thickness measurements or particle size determinations.

Bei der Röntgenröhre gemäß der DD 264 360 A3 soll Beryllium als Material für die Transmissionsanode geeignet sein, da die ermittelten Energiespektren der zu untersuchenden Objekte eine ausreichende Intensität aufweisen und nicht von charakteristischen Linien des Berylliums beeinflusst werden. Die ermittelten Energiespektren sollen deshalb sehr gut ausgewertet werden können. Weiterhin soll das anregende Spektrum nur Bremsstrahlungsanteile enthalten, wodurch bei einer energiedispersiven Röntgenfluoreszenzanalyse die Fluoreszenzspektren relativ genau vorausberechnet werden können.In the X-ray tube according to the DD 264 360 A3 Beryllium should be suitable as a material for the transmission anode, since the determined energy spectra of the objects to be examined have a sufficient intensity and are not affected by characteristic lines of beryllium. The determined energy spectra should therefore be able to be evaluated very well. Furthermore, the exciting spectrum should contain only bremsstrahlung components, whereby the fluorescence spectra can be predicted relatively accurately in an energy-dispersive X-ray fluorescence analysis.

Beryllium weist – neben den Vorteilen einer relativ guten Wärmeleitfähigkeit und einer geringen Röntgendosisabsorption aufgrund seiner niedrigen Ordnungszahl – jedoch eine Reihe von Nachteilen auf. So sind Beryllium und Berylliumoxid extrem giftig und Krebs erzeugend. Bei der Herstellung von berylliumhaltigen Teilen muss ein Kontakt mit der Umwelt sowie mit Menschen unbedingt vermieden werden. Weiterhin dürfen die für die Herstellung von berylliumhaltigen Teilen verwendeten Produktionsmittel nicht für andere Produktionsschritte verwendet werden. Die Herstellung von Beryllium und Berylliumoxid sowie die erforderliche Abfallentsorgung gestalten sich somit entsprechend kompliziert und aufwändig.beryllium points - in addition to the advantages of a relatively good thermal conductivity and a low X-ray dose absorption due to its low atomic number - but a number of disadvantages. Beryllium and beryllium oxide are extremely toxic and carcinogenic. In the production of beryllium-containing parts must be a contact be absolutely avoided with the environment as well as with people. Farther may be used for the production of beryllium Do not divide used production means for other production steps be used. The production of beryllium and beryllium oxide as well the required waste disposal is thus designed accordingly complicated and elaborate.

Eine entsprechende Leistungssteigerung bei der Mikrofokus-Computertomografie und damit kürzere Untersuchungszeiten bei Materialuntersuchungen kann mit einer Röntgenröhre, die ein Röntgenstrahlenaustrittsfenster aus Beryllium oder Berylliumoxid aufweist, nicht erreicht werden. Eine Leistungssteigerung ist aufgrund der schon relativ hohen Wärmeleitfähigkeit von Beryllium und berylliumhaltigen Materialien nur sehr begrenzt möglich. So weist zum Beispiel Beryllium bei Raumtemperatur eine Wärmeleitfähigkeit λ von ca. 200 W/(m·K) auf. Für Berylliumoxid ergibt sich bei Raumtemperatur eine Wärmeleitfähigkeit λ von ca. 274 W/(m·K), die bei einer Temperaturerhöhung deutlich abnimmt. So beträgt bei einer Temperatur von 500°C die Wärmeleitfähigkeit λ nur noch 76 W/(m·K).A Corresponding performance increase in microfocus computed tomography and thus shorter examination times during material investigations can use an X-ray tube, which has an X-ray exit window from beryllium or beryllium oxide, can not be achieved. An increase in performance is due to the already relatively high thermal conductivity of Beryllium and beryllium-containing materials only very limited possible. For example, beryllium has a thermal conductivity λ at room temperature about 200 W / (m · K). For beryllium oxide results at room temperature, a thermal conductivity λ of about 274 W / (m · K), which at a temperature increase decreases significantly. So is at a temperature of 500 ° C the thermal conductivity λ only 76 W / (m · K).

An sich wäre es kein Problem, eine noch größere Wärmemenge als bisher über den Rahmen des Röntgenstrahlenaustrittsfensters abzuleiten. Aus derzeitiger Sicht verbietet sich dies jedoch, weil das Röntgenstrahlenaustrittsfenster (Beryllium bzw. Berylliumoxid) zu heiß werden würde und dann mit der Umwelt reagiert. Auch eine massive Kühlung mit einem Kühlmedium und damit eine gewisse Leistungssteigerung ist nicht möglich, da in diesem Fall Spuren hochgiftiger Abriebprodukte in das Kühlmedium der Röntgenröhre gelangen würden.At It would not be a problem, an even bigger one Amount of heat than before on the frame of the X-ray exit window derive. From the current point of view, however, this prohibits, because the X-ray exit window (beryllium or beryllium oxide) would get too hot and then react with the environment. Also a massive cooling with a cooling medium and thus a certain increase in performance is not possible in this case traces of highly toxic abrasion products in the cooling medium the X-ray tube would arrive.

Damit sind mit Röntgenröhren, die ein Röntgenstrahlenaustrittsfenster aus Beryllium oder Berylliumoxid aufweisen, nicht für eine Leistungssteigerung zur Erzielung kürzerer Untersuchungszeiten geeignet.In order to are using X-ray tubes, which are an X-ray exit window from beryllium or beryllium oxide, not for one Performance increase to achieve shorter examination times suitable.

Die Verwendung von Kupfer [λ = 388 W/(m·K)] anstelle von Beryllium [λ = 200 W/(m·K)] verbietet sich wegen der hohen Ordnungszahl von Kupfer [29 gegenüber 4 von Beryllium], wegen der hohen Dichte [ρ = 8,9 g/cm3 gegenüber ρ = 1,69 g/cm3 von Beryllium] und dem daraus resultierenden Röntgendosisverlust [das Produkt Ordnungszahl und Dichte beeinflusst die Röntgenstrahlendurchlässigkeit des Materials, aus dem das Röntgenstrahlenaustrittsfenster gefertigt ist].The use of copper [λ = 388 W / (m · K)] instead of beryllium [λ = 200 W / (m · K)] is out of the question because of the high atomic number of copper [29 versus 4 of beryllium] Density [ρ = 8.9 g / cm 3 versus ρ = 1.69 g / cm 3 of beryllium] and the resulting X-ray loss [the product atomic number and density affects the X-ray transmittance of the material from which the X-ray exit window is made].

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Röntgenröhre der eingangs genannten Art zu schaffen, die kürzere Untersuchungszeiten ermöglicht.task The present invention is an X-ray tube of the type mentioned above, the shorter examination times allows.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Röntgenröhre gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der er findungsgemäßen Röntgenröhre sind jeweils Gegenstand von weiteren Ansprüchen.The Object is achieved by an X-ray tube solved according to claim 1. advantageous Embodiments of he inventive X-ray tube are each the subject of further claims.

Die Röntgenröhre nach Anspruch 1 umfasst eine Transmissionsanode und ein Röntgenstrahlenaustrittsfenster. Erfindungsgemäß ist die Transmissionsanode am Röntgenstrahlenaustrittsfenster angeordnet und das Röntgenstrahlenaustrittsfenster besteht aus Pyrographit.The X-ray tube according to claim 1 comprises a transmission anode and an X-ray exit window. According to the invention the transmission anode at the X-ray exit window arranged and the X-ray exit window exists made of pyrographite.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Röntgenröhre nach Anspruch 2 ist die Transmissionsanode vakuumseitig am Röntgenstrahlenaustrittsfenster angeordnet. Bezogen auf das Röntgenstrahlenaustrittsfenster ist bei dieser Ausführungsform die Transmissionsanode also strahleneintrittsseitig auf dem Röntgenstrahlenaustrittsfenster angeordnet.According to one Particularly advantageous embodiment of the X-ray tube According to claim 2, the transmission anode on the vacuum side of the X-ray exit window arranged. With reference to the X-ray exit window is in this embodiment, the transmission anode so Radiation inlet side arranged on the X-ray exit window.

Nach einer alternativen Ausgestaltung gemäß Anspruch 3 kann die Transmissionsanode auch kühlmediumseitig am Röntgenstrahlenaustrittsfenster angeordnet sein. Bezogen auf das Röntgenstrahlenaustrittsfenster ist die Transmissionsanode also strahlenaustrittsseitig auf dem Röntgenstrahlenaustrittsfenster angeordnet.To an alternative embodiment according to claim 3, the transmission anode and cooling medium side on X-ray exit window may be arranged. Based on the X-ray exit window is the transmission anode So beam exit side on the X-ray exit window arranged.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme, als Material für das Röntgenstrahlenaustrittsfenster Pyrographit vorzusehen, ist eine deutliche Leistungssteigerung bei der erfindungsgemäßen Röntgenröhre realisierbar.By the measure according to the invention, as a material for the X-ray exit window pyrographite to provide, is a significant increase in performance in the inventive X-ray tube feasible.

Pyrographit ist ein anisotropes Kohlenstoff-Material, das in zwei Ebenen die Wärme extrem gut leitet, es besitzt bei Raumtemperatur eine Wärmeleitfähigkeit λ von ca. 1.400 W/(m·K) bis ca. 1.700 W/(m·K). In der dritten Ebene weist Pyrographit bei Raumtemperatur jedoch nur eine mit Stahl vergleichbare Wärmeleitfähigkeit von ca. 2 W/(m·K) bis ca. 40 W/(m·K) auf.pyrolytic graphite is an anisotropic carbon material that works in two planes Heat conducts extremely well, it has at room temperature a thermal conductivity λ of about 1,400 W / (m · K) to about 1700 W / (m · K). In the third However, pyrographite has only one steel at room temperature comparable thermal conductivity of approx. 2 W / (m · K) up to approx. 40 W / (m · K).

Bei einer näherungsweisen Betrachtung (Betrachtung bei Raumtemperatur) kann die Wärme, die durch den Elektronenbeschuss im Brennfleckbereich der Transmissionsanode gebildet wird und die bei der Röntgenröhre nach Anspruch 2 direkt an das Röntgenstrahlenaustrittsfenster abgegeben wird, etwa sieben- bis achtmal schneller aus dem Röntgenstrahlenaustrittsfenster abgeführt werden als bei der Verwendung von Beryllium als Material für das Röntgenstrahlenaustrittsfenster. Die aus dem Röntgenstrahlenaustrittsfenster abgeführte Wärme wird in eine Fensterfassung abgegeben, die im Vakuumgehäuse der Röntgenröhre angeordnet ist und in der das Röntgenstrahlenaustrittsfenster gehalten ist. Zur Verbesserung der Wärmeabführung kann die Fensterfassung z. B. gekühlt sein. Die Kühlung der Fensterfassung kann beispielsweise durch eine Kühlschlange erfolgen, die an der der Atmosphäre zugewandten Außenseite der Fensterfassung angeordnet ist.at an approximation (observation at room temperature) can the heat caused by the electron bombardment in the focal spot area of the Transmission anode is formed and the at the X-ray tube according to claim 2 directly to the X-ray exit window is emitted, about seven to eight times faster from the X-ray exit window be discharged than when using beryllium as Material for the X-ray exit window. The discharged from the X-ray exit window Heat is released into a window frame, which in the vacuum housing of the X-ray tube is arranged and in the X-ray exit window is held. To improve heat dissipation can the window mount z. B. be cooled. The cooling the window holder can be done for example by a cooling coil, the outside facing the atmosphere the window frame is arranged.

Eigene Messungen der Wärmeleitfähigkeit von Pyrographit haben für eine Temperatur von 200°C einen Wert von 1.060 W/(m·K) bis 1.100 W/(m·K) ergeben. Bei einer Temperatur von 800°C wurde eine Wärmeleitfähigkeit von ca. 440 W/(m·K) gemessen. Diese Abnahme der Wärmeleitfähigkeit ist für Pyrographit typisch und wurde deshalb auch erwartet.own Thermal conductivity measurements of pyrographite have a value for a temperature of 200 ° C from 1,060 W / (m · K) to 1,100 W / (m · K). at a temperature of 800 ° C became a thermal conductivity of about 440 W / (m · K). This decrease in thermal conductivity is typical for pyrographite and was therefore expected.

Trotz dieser Abnahme der Wärmeleitfähigkeit ist der Wert bei einer Temperatur von 800°C für Pyrographit immer noch etwa doppelt so hoch wie die Wärmeleitfähigkeit für Beryllium. Damit wird auch bei sehr heißem Pyrographit die in der Umgebung der Transmissionsanode entstehende Wärme noch etwa doppelt so schnell in die Fensterfassung abgegeben wie bei einem Röntgenstrahlenaustrittsfenster, das aus Beryllium gefertigt ist.In spite of this decrease in thermal conductivity is the Value at a temperature of 800 ° C for pyrographite still about twice as high as the thermal conductivity for beryllium. This will also be very hot Pyrographite which arises in the vicinity of the transmission anode Heat about twice as fast in the window frame delivered as in an X-ray exit window, which is made of beryllium.

Dadurch, dass bei der Röntgenröhre gemäß Anspruch 2 die Transmissionsanode vakuumseitig am Röntgenstrahlenaustrittsfenster angeordnet ist, wird ca. 80% der in Wärme umgewandelten Energie nicht mehr in der Transmissionsanode erzeugt, sondern durch die Vorwärtsstreuung der Sekundärelektronen im Röntgenstrahlenaustrittsfenster, das als Träger der Transmissionsanode dient. Durch den erfindungsgemäßen Wechsel auf Pyrographit, der in dem Bereich vorgenommen wurde, in dem die meiste Wärme erzeugt wird, kann diese Wärme nun schneller ab transportiert werden. Aufgrund des schnellen Abtransports der bei der Erzeugung der Röntgenstrahlung entstandenen Wärme kann die Transmissionsanode thermisch deutlich höher belastet werden.Thereby, that in the X-ray tube according to claim 2, the transmission anode on the vacuum side at the X-ray exit window is about 80% of the converted into heat Energy no longer generated in the transmission anode, but by the forward scattering of the secondary electrons in the X-ray exit window as a carrier the transmission anode is used. By the invention Change to pyrographite made in the area in The most heat is generated by this heat now be transported faster. Due to the fast removal the resulting in the generation of X-rays Heat can heat the transmission anode significantly higher be charged.

Die Transmissionsanode besteht vorzugsweise aus einem der folgenden Materialien oder aus einer Kombination dieser Materialien oder aus Legierungen hieraus: Wolfram, Molybdän, Silber, Eisen, Chrom, Nickel, Kupfer, Rhodium, Rhenium, Tantal, Kobalt.The Transmission anode is preferably one of the following Materials or a combination of these materials or Alloys of this: tungsten, molybdenum, silver, iron, chromium, Nickel, copper, rhodium, rhenium, tantalum, cobalt.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Röntgenröhre liegt die Schichtdicke der Transmissionsanode zwischen ca. 2 μm und ca. 200 μm.According to a preferred embodiment of the X-ray tube according to the invention, the layer thickness of the transmission anode is between approx. 2 μm and about 200 μm.

Für die meisten Anwendungen in der industriellen Feinfokus- und Mikrofokus-Computertomografie hat sich für die Transmissionsanode ein Durchmesser von ca. 8 mm bis ca. 25 mm als vorteilhaft erwiesen.For most applications in industrial fine focus and microfocus computed tomography has a diameter for the transmission anode about 8 mm to about 25 mm proved to be advantageous.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das Röntgenstrahlenaustrittsfenster eine Schichtdicke zwischen ca. 50 μm und ca. 3.000 μm aufweist. Messungen der Hochvakuumdichtheit haben für Pyrographit mit einer Schichtdicke von 3 mm eine Gasdurchlässigkeit für Helium von ca. 10–6 mbar·l/s bis ca. 10–8 mbar·l/s ergeben. Für eine Röntgenröhre mit laufender Hochvakuumpumpe reicht die Hochvakuumdichtheit somit aus.A further advantageous embodiment is characterized in that the X-ray exit window has a layer thickness between approximately 50 μm and approximately 3000 μm. Measurements of the high vacuum tightness for pyrographite with a layer thickness of 3 mm have a gas permeability for helium of about 10 -6 mbar · l / s to about 10 -8 mbar · l / s. For an X-ray tube with a running high vacuum pump, the high vacuum tightness is sufficient.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Röntgenröhre beträgt der Durchmesser des Röntgenstrahlenaustrittsfensters zwischen ca. 10 mm und ca. 25 mm.According to one further embodiment of the X-ray tube according to the invention is the diameter of the X-ray exit window between about 10 mm and about 25 mm.

Für bestimmte Einsatzgebiete der erfindungsgemäßen Röntgenröhre kann es von Vorteil sein, das Röntgenstrahlenaustrittsfenster auf seiner der Atmosphäre zugewandten Austrittsseite mit einer Dichtungsfolie zu beschichten. Dies ist beispielsweise erforderlich, wenn die Gasdurchlässigkeit einen Grenz wert von z. B. ca. 10–6 mbar·l/s übersteigt und die Röntgenröhre in einem geschlossenen Vakuum ohne Pumpbetrieb angeordnet ist. Die Dichtungsfolie weist hierbei vorteilhafterweise eine Schichtdicke von ca. 20 μm bis ca. 100 μm auf. Die notwendige vakuumdichte Verbindung der Dichtungsfolie mit dem Fensterrahmen erfolgt auf bekannte Weise beispielsweise durch Herstellen eines Aluminiumrings in einem Stahlring mittels Reibschweißen. Der Stahlring wird anschließend mittels Laserschweißung mit der Kühlfassung verbunden, wobei vorher noch die Dichtungsfolie in den Aluminiumring eingelötet wird.For certain applications of the X-ray tube according to the invention, it may be advantageous to coat the X-ray exit window on its outlet side facing the atmosphere with a sealing film. This is necessary, for example, if the gas permeability is a limit of z. B. about 10 -6 mbar · l / s and the X-ray tube is arranged in a closed vacuum without pumping operation. The sealing film in this case advantageously has a layer thickness of about 20 microns to about 100 microns. The necessary vacuum-tight connection of the sealing film with the window frame takes place in a known manner, for example by producing an aluminum ring in a steel ring by means of friction welding. The steel ring is then connected by laser welding to the cooling socket, whereby previously the sealing film is soldered into the aluminum ring.

Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel ist die Dichtungsfolie als separates Bauteil ausgebildet und vakuumdicht mit der Fassung des Röntgenstrahlenaustrittsfensters verbunden. Eine derartige Verbindung kann beispielsweise durch Löten, Reibschweißen oder Mikro-Schweißen erfolgen. Auch Wolfram-Inertgasschweißen (WIG bzw. TIG – Tungsten Inert Gas Welding) oder Metall-Inertgasschweißen (MIG) ist für eine vakuumdichte Verbindung der Dichtungsfolie mit der Fassung des Röntgenstrahlenaustrittsfensters geeignet.at an alternative embodiment is the sealing film formed as a separate component and vacuum-tight with the socket connected to the X-ray exit window. Such a connection For example, by soldering, friction welding or micro-welding done. Also tungsten inert gas welding (TIG - Tungsten Inert Gas Welding) or metal inert gas welding (MIG) is for a vacuum-tight connection of the sealing film suitable with the version of the X-ray exit window.

Die Dichtungsfolie, mit der die Austrittsseite des Röntgenstrahlenaustrittsfensters beschichtet ist, besteht vorzugsweise aus einem der folgenden Materialien oder aus einer Kombination dieser Materialien: Kupfer, Aluminium, Silizium, Siliziumcarbid, Glaskohlenstoff, Glas.The Sealing film, with the exit side of the X-ray exit window is coated, preferably consists of one of the following materials or a combination of these materials: copper, aluminum, Silicon, silicon carbide, glassy carbon, glass.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Röntgenröhre anhand der Zeichnung näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Die einzige Figur zeigt diese Röntgenröhre im Bereich ihres Röntgenstrahlenaustrittsfensters in schematischer Darstellung.following is an embodiment of the invention X-ray tube closer to the drawing illustrated but not limited thereto. The only figure shows this X - ray tube in Area of their X-ray exit window in a schematic Presentation.

Die in der Zeichnung in einer Teilansicht dargestellte Röntgenröhre umfasst ein Röntgenstrahlenaustrittsfenster 1, das durch eine Fensterfassung 2 in einem Vakuumgehäuse der Röntgenröhre gehalten ist. Das Röntgenstrahlenaustrittsfenster 1 weist bei der dargestellten Ausgestaltung der erfindungsgemä ßen Röntgenröhre eine Wanddicke von 3 mm und einen Durchmesser von ca. 25 mm auf.The X-ray tube shown in the drawing in a partial view comprises an X-ray exit window 1 through a window frame 2 is held in a vacuum housing of the X-ray tube. The X-ray exit window 1 has in the illustrated embodiment of the invention Shen X-ray tube on a wall thickness of 3 mm and a diameter of about 25 mm.

Erfindungsgemäß ist am Röntgenstrahlenaustrittsfenster 1 vakuumseitig eine Transmissionsanode 3 angeordnet. Die Transmissionsanode 3 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel aus Wolfram gefertigt und weist eine Schichtdicke von ca. 5 μm und einen Durchmesser von ca. 10 mm auf. Im Rahmen der Erfindung sind auch Ausgestaltungen mit anderen Schichtdicken, anderen Durchmessern sowie anderen Materialien für die Transmissionsanode 3 realisierbar.According to the invention at the X-ray exit window 1 Vacuum side, a transmission anode 3 arranged. The transmission anode 3 is made of tungsten in the illustrated embodiment and has a layer thickness of about 5 microns and a diameter of about 10 mm. Embodiments with other layer thicknesses, other diameters and other materials for the transmission anode are also within the scope of the invention 3 realizable.

Die Transmissionsanode 3 kann beispielsweise im PVD-Verfahren (PVD – Physical Vapour Deposition – physikalische Gasphasenabscheidung) oder mittels Laserablation auf das Röntgenstrahlenaustrittsfenster 1 aufgebracht werden.The transmission anode 3 can, for example, in the PVD method (PVD - physical vapor deposition - physical vapor deposition) or by laser ablation on the X-ray exit window 1 be applied.

Zur beschleunigten Abfuhr der Wärme aus dem Röntgenstrahlenaustrittsfenster 1 weist die Fensterfassung 2 an ihrer der Atmosphäre zugewandten Außenseite wenigstens eine Kühlschlange auf (in der Zeichnung nicht dargestellt).For accelerated removal of heat from the X-ray exit window 1 assigns the window frame 2 on its outside facing the atmosphere at least one cooling coil on (not shown in the drawing).

Die von einer Elektronenquelle 4 (Glühkathode, als Wendel- oder Flachemitter ausgeführt) erzeugten Elektronen werden in Richtung der Transmissionsanode 3 beschleunigt und erzeugen beim Auftreffen auf die Transmissionsanode 3 Röntgenstrahlung, die in Vorwärtsrichtung zur zerstörungsfreien Untersuchung eingesetzt wird.The from an electron source 4 (Hot cathode, designed as helical or flat emitter) produced electrons are in the direction of the transmission anode 3 accelerated and generate when hitting the transmission anode 3 X-ray radiation used in the forward direction for nondestructive testing.

Dadurch, dass bei der Röntgenröhre gemäß Anspruch 1 die Transmissionsanode 3 vakuumseitig am Röntgenstrahlenaustrittsfenster 1 angeordnet ist, wird ca. 80% der in Wärme umgewandelten Energie nicht mehr in der Transmissionsanode 3 erzeugt, sondern im Röntgenstrahlenaustrittsfenster 1, das als Träger der Transmissionsanode 3 dient.Characterized in that in the X-ray tube according to claim 1, the transmission anode 3 Vacuum side of the X-ray exit window 1 is arranged, about 80% of the heat-converted energy is no longer in the transmission anode 3 generated, but in the X-ray exit window 1 acting as a carrier of the transmission anode 3 serves.

Durch das erfindungsgemäß aus Pyrographit hergestellte Strahlenaustrittsfenster 1 kann die von dem Elektronenbeschuss der Transmissionsanode 3 erzeugte Wärme deutlich schneller abgeführt werden. Aufgrund des schnellen Abtransports der Wärme, die bei der Erzeugung der Röntgenstrahlung entsteht, kann die Transmissionsanode 3 thermisch deutlich höher belastet werden. Die erfindungsgemäße Röntgenröhre ermöglicht aufgrund ihrer höheren thermischen Belastbarkeit deutlich kürzere Untersuchungszeiten.By the present invention made of pyrographite beam exit window 1 may be that of the electron bombardment of the transmission anode 3 generated heat to be dissipated much faster. Due to the rapid removal of heat generated during the generation of X-rays, the transmission anode 3 be charged significantly higher thermal. The X-ray tube according to the invention allows significantly shorter examination times due to its higher thermal capacity.

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Claims (12)

Röntgenröhre mit einer Transmissionsanode und einem Röntgenstrahlenaustrittsfenster, dadurch gekennzeichnet, dass die Transmissionsanode (3) am Röntgenstrahlenaustrittsfenster (1) angeordnet ist und das Röntgenstrahlenaustrittsfenster (1) aus Pyrographit besteht.X-ray tube with a transmission anode and an X-ray exit window, characterized in that the transmission anode ( 3 ) at the X-ray exit window ( 1 ) and the X-ray exit window ( 1 ) consists of pyrographite. Röntgenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Transmissionsanode (3) vakuumseitig am Röntgenstrahlenaustrittsfenster (1) angeordnet ist.X-ray tube according to claim 1, characterized in that the transmission anode ( 3 ) on the vacuum side at the X-ray exit window ( 1 ) is arranged. Röntgenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Transmissionsanode (3) kühlmediumseitig am Röntgenstrahlenaustrittsfenster (1) angeordnet ist.X-ray tube according to claim 1, characterized in that the transmission anode ( 3 ) cooling medium side at the X-ray exit window ( 1 ) is arranged. Röntgenröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Transmissionsanode (3) aus einem der folgenden Materialien oder aus einer Kombination dieser Materialien oder aus Legierungen hieraus besteht: Wolfram, Molybdän, Silber, Eisen, Chrom, Nickel, Kupfer, Rhodium, Rhenium, Tantal, Kobalt.X-ray tube according to one of claims 1 to 3, characterized in that the transmission anode ( 3 ) consists of one of the following materials or of a combination of these materials or of alloys thereof: tungsten, molybdenum, silver, iron, chromium, nickel, copper, rhodium, rhenium, tantalum, cobalt. Röntgenröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Transmissionsanode (3) eine Schichtdicke zwischen ca. 2 μm und ca. 200 μm aufweist.X-ray tube according to one of claims 1 to 4, characterized in that the transmission anode ( 3 ) has a layer thickness between about 2 microns and about 200 microns. Röntgenröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Transmissionsanode (3) einen Durchmesser von ca. 8 mm bis ca. 25 mm aufweist.X-ray tube according to one of claims 1 to 5, characterized in that the transmission anode ( 3 ) has a diameter of about 8 mm to about 25 mm. Röntgenröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Röntgenstrahlenaustrittsfenster (1) eine Wanddicke zwischen ca. 50 μm und ca. 3.000 μm aufweist.X-ray tube according to one of claims 1 to 6, characterized in that the X-ray exit window ( 1 ) has a wall thickness between about 50 microns and about 3,000 microns. Röntgenröhre nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Röntgenstrahlenaustrittsfenster (1) einen Durchmesser zwischen ca. 10 mm und ca. 25 mm aufweist.X-ray tube according to claim 7, characterized in that the X-ray exit window ( 1 ) has a diameter between about 10 mm and about 25 mm. Röntgenröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Röntgenstrahlenaustrittsfenster (1) auf seiner Austrittsseite mit einer Dichtungsfolie beschichtet ist.X-ray tube according to one of claims 1 to 8, characterized in that X-ray exit window ( 1 ) is coated on its exit side with a sealing film. Röntgenröhre nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsfolie als separates Bauteil ausgebildet ist und vakuumdicht mit der Fassung (2) des Röntgenstrahlenaustrittsfensters (1) verbunden ist.X-ray tube according to claim 9, characterized in that the sealing film is formed as a separate component and vacuum-tight with the version ( 2 ) of the X-ray exit window ( 1 ) connected is. Röntgenröhre nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsfolie aus einem der folgenden Materialien oder aus einer Kombination dieser Materialien besteht: Kupfer, Aluminium, Silizium, Siliziumcarbid, Glaskohlenstoff, Glas.X-ray tube according to claim 9 or 10, characterized in that the sealing film from one of following materials or a combination of these materials consists of: copper, aluminum, silicon, silicon carbide, glassy carbon, Glass. Röntgenröhre nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsfolie eine Schichtdicke von ca. 20 μm bis ca. 100 μm aufweist.X-ray tube according to one of the claims 9 to 11, characterized in that the sealing film has a layer thickness from about 20 microns to about 100 microns.
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