-
Die Erfindung betrifft eine Justageeinrichtung für einen Elektronenemitter einer Elektronenröhre, umfassend
- – ein im Wesentlichen stabförmiges Stützelement für den Elektronenemitter, und
- – ein im Wesentlichen rohrförmiges Befestigungselement,
wobei das Befestigungselement aufweist
- – einen Kopplungsabschnitt, wobei das Stützelement am Kopplungsabschnitt des Befestigungselements befestigt ist,
- – einen Befestigungsabschnitt zur Befestigung des Befestigungselements an einem Kathodenkörper der Elektronenröhre, wobei der Befestigungsabschnitt zumindest teilweise vom Stützelement durchragt wird,
- – und einen Verformungsabschnitt, der zwischen dem Kopplungsabschnitt und dem Befestigungsabschnitt angeordnet ist, wobei der Verformungsabschnitt vom Stützelement durchragt wird.
-
Eine solche Justageeinrichtung ist aus der
DE 43 25 609 A1 bekannt geworden.
-
Röntgenstrahlung wird in vielfältiger Weise in der instrumentellen Analytik oder auch zur Fertigung von Bildaufnahmen von menschlichen und tierischen Patienten in der Medizin eingesetzt. Die Erzeugung von Röntgenstrahlung erfolgt typischerweise in einer Röntgenröhre durch Emission von Elektronen an einem elektrisch beheizten Elektronenemitter, und Beschleunigung der Elektronen im elektrischen Feld auf ein so genanntes Target, an dem charakteristische Röntgenstrahlung freigesetzt wird. Der Elektronenemitter ist dabei Teil einer Kathode, und das Target Teil einer Anode.
-
In der instrumentellen Analytik sind grundsätzlich definierte, in der Regel kleine Fokusgrößen erwünscht. Die Fokusgröße der Röntgenstrahlung wird hierbei insbesondere durch die Lage des Elektronenemitters an oder in einem Kathodenkörper, an dem der Elektronenemitter angeordnet ist, bestimmt. Daher ist es notwendig, den Elektronenemitter in der Röntgenröhre zu justieren.
-
Der Elektronenemitter verfügt über zwei Anschlüsse, um den Elektronenemitter mit einem elektrischen Heizstrom beschicken zu können. Diese Anschlüsse sind in der Regel mit stabförmigen Stützelementen verbunden, die indirekt an einem Kathodenkörper befestigt werden, nämlich jeweils über ein im Wesentlichen rohrförmiges Befestigungselement, in welchem das jeweilige Stützelement verläuft. Das hintere, dem Elektronenemitter abgewandte Ende des Stützelements und das hintere Ende des Befestigungselements sind aneinander befestigt, und ein vorderer Teil des Befestigungselements ist am Kathodenkörper befestigt.
-
Um die axiale Lage des am vorderen Ende des Stützelements befestigten Elektronenemitters einzustellen, kann das Befestigungselement in einem mittleren Teil eingekniffen werden, um dieses zu längen und den Elektronenemitter nach hinten zu ziehen. Ebenso kann mit einem Hammer das hintere Ende des Befestigungselements nach vorne geschlagen werden, um das Befestigungselement zu verkürzen und den Elektronenemitter nach vorne zu drücken. Beim Einkneifen und vor allem beim Hämmern ist jedoch die Kontrolle über den Verformungsgrad des Befestigungselements gering, und beim Hämmern kann zudem der Elektronenemitter leicht beschädigt werden, insbesondere wenn er aus einem rekristallisierten und damit spröden Wolframwendel besteht. Zudem ist es aufgrund der Steifigkeit des Befestigungselements kaum möglich, eine laterale (seitliche) Justage des Elektronenemitters über das Befestigungselement vorzunehmen, so dass hierfür direkt am Elektronenemitter angegriffen werden muss, was leicht zu Beschädigungen führt.
-
Aus der
DE 43 25 609 A1 ist es bekannt, das Befestigungselement in einem mittleren Bereich, auch Verformungsbereich genannt, mit einer kugelförmigen Ausbuchtung zu versehen. Durch radiale Stauchung des kugelförmigen Verformungsbereichs kann das Befestigungselement gelängt werden, und durch axiale Stauchung des kugelförmigen Verformungsbereichs kann das Befestigungselement verkürzt werden. Beide Verformungen können mit einem geeigneten manuellen Werkzeug leicht und bei guter Kontrolle über den Grad der Verformung eingebracht werden. Auch sind seitliche Justagen über das Befestigungselement möglich.
-
Die Einbringung des kugelförmigen Verformungsbereichs in das im Wesentlichen rohrförmige Befestigungselement ist jedoch recht aufwändig. Ein einfaches Rohrstück mit einheitlichem Durchmesser wird dazu zunächst von einem Ende her über einen axialen Abschnitt mit einem dornartigen Werkzeug plastisch auf einen größeren Durchmesser geweitet, und anschließend von demselben Ende her über einen axial kürzeren Abschnitt mit einem Negativwerkzeug wieder plastisch verengt, wobei der kugelförmige Verformungsbereich verbleibt. Dabei ist die Materialstärke des Befestigungselements vor allem am Übergang zwischen dem kugelförmigen Verformungsbereich und dem wieder verengten Endabschnitt nur schwer zu kontrollieren. Insbesondere treten an diesem Übergang häufig sehr geringe Wandstärken auf, die bereits bei der Fertigung, oder aber bei der Justage reißen können. Schließlich führen zu geringe Wandstärken am Übergang auch zu wärmebedingten Verformungen im Betrieb des Elektronenemitters bzw. der Röntgenröhre, die zu einem elektrischen Kurzschluss zwischen dem Stützelement und dem Kathodenkörper führen können. Eine Überprüfung der Wandstärke vor Inbetriebnahme ist nur mit großem Aufwand möglich.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung
-
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Justageeinrichtung für einen Elektronenemitter einer Elektronenröhre bereitzustellen, mit der eine gute Verformbarkeit des Befestigungselements gewährleistet ist, und die weniger fehleranfällig ist.
-
Kurze Beschreibung der Erfindung
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Justageeinrichtung der eingangs genannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Verformungsabschnitt mit wenigstens einer Einsenkung ausgebildet ist, die ringförmig umlaufend oder schraubenförmig umlaufend am Befestigungselement verläuft.
-
Durch die wenigstens eine, umlaufende Einsenkung kann das Befestigungselement in axialer Richtung sowohl leicht plastisch gestaucht als auch leicht plastisch gestreckt werden. Die (wenigstens eine) Einsenkung stellt im Wesentlichen (wenigstens eine) eine Innensicke dar, mit der die Steifigkeit des Befestigungselements in axialer Richtung geschwächt wird. Beim Stauchen des Befestigungselements kann die Einsenkung sich etwas vertiefen, und beim Strecken etwas glatter gezogen werden, wodurch der Verformungsabschnitt verkürzt bzw. gelängt wird.
-
Für alle Verformungsprozesse sind nur geringe Kräfte nötig, die mit Handwerkzeugen leicht aufgebracht und gut manuell kontrolliert werden können. Insbesondere ist ein Hämmern nicht erforderlich.
-
Durch die umlaufende Ausbildung der wenigstens einen Einsenkung wird einem seitlichen Verbiegen des Befestigungselements in eine Vorzugsrichtung entgegengewirkt. Entsprechend kann eine unbeabsichtigte Verkippung des innen gehaltenen Stützelements relativ zum Befestigungselement bei einem Verkürzen oder einem Längen des Befestigungselements vermieden werden.
-
Gleichwohl können nicht nur axiale Justagen eines Elektronenemitters, sondern auch seitliche Justagen des Elektronenemitters mit der erfindungsgemäßen Justageeinrichtung bei Bedarf leicht erfolgen.
-
Weiterhin kann eine umlaufende Einsenkung sehr leicht durch ein eindrückendes Werkzeug an einem gerade gezogenen, üblichen Rohr (mit zunächst einheitlichem Durchmesser) während einer Rotation des Rohrs eingebracht werden. Es ist nicht notwendig, einen Abschnitt bei der Herstellung mehrfach in umgekehrte Richtungen plastisch zu verformen. Dadurch können unkontrollierte Materialumverteilungen, und insbesondere sehr dünnwandige Bereiche, leicht vermieden werden. Bei der Einbringung der wenigstens einen Einsenkung wird die Wandstärke des Rohrs (d. h. des Befestigungselements) in der Regel gar nicht oder nur geringfügig verändert.
-
Entsprechend tritt bei der Fertigung der erfindungsgemäßen Justageeinrichtung kaum Ausschuss auf, und bei Erwärmung im Betrieb treten keine Verformungen auf. Somit kann die Justageeinrichtung sehr zuverlässig eingesetzt werden.
-
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
-
Ausführungsformen zur Ausbildung der wenigstens einen Einsenkung
-
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Justageeinrichtung ist der Verformungsabschnitt mit wenigstens drei axial benachbarten, ringförmig umlaufenden Einsenkungen ausgebildet. Die ringförmig umlaufenden Einsenkungen sind in einem Drehprozess besonders einfach zu fertigen, insbesondere ohne dass ein Verformungswerkzeug (Eindrückwerkzeug) mit der Rotation des Befestigungselements synchronisiert werden müsste, und mit wenigstens drei Einsenkungen kann die zur Verfügung stehende axiale Verformungslänge leicht ausreichend groß für übliche Justageprozesse eingerichtet werden. Besonders bevorzugt sind weiterhin wenigstens vier, insbesondere genau vier Einsenkungen.
-
Bei einer anderen, vorteilhaften Ausführungsform ist der Verformungsabschnitt mit wenigstens einer schraubenförmig umlaufenden Einsenkung ausgebildet, die wenigstens drei Umläufe umfasst. Die schraubenförmig umlaufende Einsenkung kann mit einem einmaligen Ansetzen eines Verformungswerkzeugs (Eindrückwerkzeugs) gefertigt werden, wobei allerdings der Vorschub des Verformungswerkzeugs mit der Rotation des Befestigungselements synchronisiert werden muss. Mit wenigstens drei Umläufen kann wiederum die zur Verfügung stehende axiale Verformungslänge leicht ausreichend groß für übliche Justageprozesse eingerichtet werden. Die Steigung der schraubenförmig umlaufenden Einsenkung ist typischerweise kleiner oder gleich der dreifachen Breite der Einsenkung je Umlauf gewählt, bevorzugt kleiner oder gleich der zweifachen Breite. Besonders bevorzugt sind weiterhin wenigstens vier, insbesondere genau vier Umläufe der schraubenförmig umlaufenden Einsenkung.
-
Vorteilhaft ist auch eine Weiterbildung, bei der der axiale Abstand von axial benachbarten, ringförmig umlaufenden Einsenkungen oder axial benachbarten Teilen einer schraubenförmig umlaufenden Einsenkung maximal doppelt so groß ist wie die axiale Breite der ringförmig umlaufenden Einsenkungen oder der axial benachbarten Teile der schraubenförmig umlaufenden Einsenkung. Bei dieser Geometrie kann der Rohrbereich zwischen den Einsenkungen noch in gewissem Umfang an einer axialen Verformung teilnehmen, wodurch der relative, zur Verfügung stehende axiale Verformungsbereich vergrößert wird und so ein kompakterer Aufbau erreicht werden kann. Der axiale Abstand wird zwischen den einander zugewandten radial äußeren Kanten benachbarter Einsenkungen bzw. axial benachbarter Teile derselben Einsenkung gemessen.
-
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der die radiale Tiefe der wenigstens einen Einsenkung kleiner oder gleich ist der größten Wandstärke des Befestigungselements. Durch eine geringe radiale Tiefe der Einsenkung wird einer Ausdünnung der Wandstärke des Befestigungselements im Bereich der Einsenkung vorgebeugt. Zudem wird unbeabsichtigten seitliche Biegungen des Befestigungselements vorgebeugt.
-
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die axiale Breite der wenigstens einen Einsenkung kleiner oder gleich ist der doppelten, größten Wandstärke des Befestigungselements. Dadurch stellt die Einsenkung einen hohen Beitrag zur axialen Verformbarkeit zur Verfügung; die Einsenkung weist hohe Anteile auf, die in radialer Richtung verlaufen. Die axiale Breite einer Einsenkung wird zwischen den radial äußeren Kanten der Einsenkung gemessen.
-
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der die Wandstärke des Befestigungselements im Bereich der wenigstens einen Einsenkung um maximal 10% geringer ist als die Wandstärke in einem Bereich entfernt von der wenigstens einen Einsenkung. Dadurch werden Verformungen des Befestigungselements bei Erwärmung im Betrieb vermieden, und auch Rissen im Material wird vorgebeugt.
-
Ausführungsformen zu Kontermitteln
-
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass ein erstes Kontermittel am Kopplungsabschnitt ausgebildet oder befestigt ist, das gegenüber dem Kopplungsabschnitt radial zurückgesetzt ist oder radial hervorsteht, insbesondere wobei das erste Kontermittel axial unmittelbar benachbart zu der wenigstens einen Einsenkung angeordnet ist. An dem ersten Kontermittel kann mit einem Werkzeug leicht angesetzt werden, um den Kopplungsabschnitt gegenüber dem Befestigungsabschnitt auszurichten bzw. den Verformungsabschnitt zur Justage des Stützelements zu verformen.
-
Ebenfalls bevorzugt ist eine Ausführungsform, die vorsieht, dass ein zweites Kontermittel am Befestigungsabschnitt ausgebildet oder befestigt ist, das gegenüber dem Befestigungsabschnitt radial zurückgesetzt ist oder radial hervorsteht, insbesondere wobei das zweite Kontermittel axial unmittelbar benachbart zur wenigstens einen Einsenkung angeordnet ist. Am zweiten Kontermittel kann wiederum mit einem Werkzeug leicht angesetzt werden, um den Befestigungsabschnitt gegenüber dem Kopplungsabschnitt auszurichten bzw. den Verformungsabschnitt zur Justage des Stützelements zu verformen. Man beachte, dass bei manchen Bauformen ein zweites Kontermittel entbehrlich ist, wenn ein Werkzeug an einer anderen Struktur, etwa einem Kathodenkörper, abgestützt werden kann, an dem der Befestigungsabschnitt starr befestigt ist (etwa durch Anlöten).
-
Besonders bevorzugt ist eine Weiterbildung, bei der das erste Kontermittel und/oder das zweite Kontermittel einen aufgesetzten, insbesondere aufgeschweißten Metallring umfasst. Ein Metallring kann leicht mit einem Werkzeug umgriffen oder an einem Werkzeug zur Anlage gebracht werden, wobei eine Verdrehposition des Befestigungselements relativ zum Werkzeug unbeachtlich ist. Bevorzugt weist das Befestigungselement insgesamt zwei Metallringe als erstes und zweites Kontermittel auf.
-
Bevorzugt ist auch eine Weiterbildung, die vorsieht, dass das erste Kontermittel und/oder das zweite Kontermittel einen ersten Keilabschnitt aufweist, der sich axial auf den Verformungsabschnitt zu verjüngt. Der erste Keilabschnitt kann dazu genutzt werden, durch Zusammendrücken eines anliegenden Werkzeugs (etwa einer Zange) das entsprechende Kontermittel axial vom Werkzeug oder einem Werkzeugabschnitt weg zu drücken, um den Verformungsabschnitt axial zu längen.
-
Ebenso bevorzugt ist eine Ausführungsform, die vorsieht, dass das erste Kontermittel und/oder das zweite Kontermittel einen zweiten Keilabschnitt aufweist, der sich axial vom Verformungsabschnitt weg verjüngt. Der zweite Keilabschnitt kann dazu genutzt werden, durch Zusammendrücken eines anliegenden Werkzeugs (etwa einer Zange) das entsprechende Kontermittel axial vom Werkzeug oder einem Werkzeugabschnitt weg zu drücken, um den Verformungsabschnitt axial zusammenzudrücken.
-
Andere Ausführungsformen der Justageeinrichtung
-
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Befestigungselement im Befestigungsabschnitt und im Kopplungsabschnitt den gleichen Außendurchmesser aufweist, und dass im Kopplungsabschnitt das Stützelement in einer Buchse angeordnet und befestigt ist, wobei die Buchse ihrerseits im Kopplungsabschnitt angeordnet und befestigt ist. Mit der Buchse kann eine radiale Beabstandung des Stützelements gegenüber der Innenwand des Befestigungselements leicht eingerichtet werden, wenn das Befestigungselement im Befestigungsabschnitt und im Kopplungsabschnitt den gleichen Außendurchmesser (und einen einheitliche Wandstärke) aufweist, und das Stützelement einen einheitlichen Durchmesser aufweist, was den Aufbau der Justageeinrichtung besonders einfach macht.
-
Bevorzugt ist auch eine Ausführungsform, bei der das Befestigungselement im Bereich des Befestigungsabschnitts zumindest teilweise von einem Keramikröhrchen umhüllt und in diesem befestigt ist. Dadurch kann das Befestigungselement elektrisch isoliert werden, insbesondere von einem Kathodenkörper, in oder an welchem das Keramikröhrchen befestigt wird.
-
Eine vorteilhafte Weiterbildung dieser Ausführungsform sieht vor, dass am Keramikröhrchen ein metallischer Befestigungsring zur Anlage an einen Kathodenkörper ausgebildet ist, und dass das Befestigungselement mit einer metallischen Anschlusslasche versehen ist, insbesondere wobei die Anschlusslasche an einer Stirnseite des Keramikröhrchens anliegt. Mit dem Befestigungsring kann das Keramikröhrchen und damit die Justageeinrichtung insgesamt auf einfache Weise am Kathodenkörper ausgerichtet, insbesondere axial positioniert, werden. Mit der metallischen Anschlusslasche kann das Befestigungselement bzw. das darin gehaltene Stützelement elektrisch kontaktiert werden, insbesondere zur Einbringung eines Heizstroms. Durch das Anliegen der Anschlusslasche, die typischerweise an das Befestigungsröhrchen angeschweißt ist, stirnseitig am Keramikröhrchen wird die Ausrichtung des Befestigungselements im Keramikröhrchen erleichtert.
-
Erfindungsgemäße Elektronenröhren
-
In den Rahmen der vorliegenden Erfindung fällt auch eine Elektronenröhre, insbesondere Röntgenröhre, mit einem Kathodenkörper, wobei im Kathodenkörper zwei erfindungsgemäße, obige Justageeinrichtungen befestigt sind, und mit einem Elektronenemitter, der mit den Stützelementen der Justageeinrichtungen verbunden ist. Mittels der Justageeinrichtungen kann der Elektronenemitter auf einfache und zuverlässige Weise im Kathodenkörper ausgerichtet werden. Typische Elektronenemitter sind Wendel, insbesondere Wolframwendel, Flachemitter, insbesondere aus Wolframfolie (beispielsweise ca. 0,1 mm dick), oder Dispenserkathoden-Elemente, insbesondere aus schwammartigem Wolfram, beispielsweise mit Barium dotiert.
-
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elektronenröhre ist der Elektronenemitter als ein rekristallisierter Wendel aus Wolfram-Draht ausgebildet. Der rekristallisierte Wendel ist recht spröde und daher mechanisch recht empfindlich, kann aber leicht mit den beiden Justageeinrichtungen im Kathodenkörper ausgerichtet werden. Nachfolgende Erhitzung bei Benutzung verformt den rekristallisierten Wendel nicht.
-
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
-
Detaillierte Beschreibung der Erfindung und Zeichnung
-
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Elektronenemitterhalter-Baugruppe für eine erfindungsgemäße Elektronenröhre, umfassend zwei erfindungsgemäße Justageeinrichtungen;
-
2 die Elektronenemitterhalter-Baugruppe von 1, in einer schematischen Aufsicht;
-
3 eine schematische Darstellung einer Justageeinrichtung aus 1, mit Kontermitteln, die erste Keilabschnitte aufweisen, die sich auf den Verformungsabschnitt zu verjüngen, beim Längen des Verformungsabschnitts mit einem ersten Montagewerkzeug;
-
4 die Justageeinrichtung von 3, beim Stauchen des Verformungsabschnitts mit einem zweiten Montagewerkzeug;
-
5 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Justageeinrichtung, mit Kontermitteln, die zweite Keilabschnitte aufweisen, die sich vom Verformungsabschnitt weg verjüngen, beim Stauchen des Verformungsabschnitts mit einem zweiten Montagewerkzeug;
-
6 eine schematische Darstellung einer Justageeinrichtung aus 1, ohne Stützelement dargestellt, mit einem Keramikröhrchen zur Befestigung an einem Kathodenkörper;
-
7 ein Ausschnitt eines Befestigungselements für eine erfindungsgemäße Justageeinrichtung aus 1, im Bereich des Verformungsabschnitts, im schematischen Querschnitts;
-
8 eine schematische Perspektivansicht eines Befestigungselements für eine erfindungsgemäße Justageeinrichtung, mit vier ringförmig umlaufenden Einsenkungen;
-
9 eine schematische Perspektivansicht eines Befestigungselements für eine erfindungsgemäße Justageeinrichtung, mit einer schraubenförmig umlaufenden Einsenkung, die drei Umläufe umfasst;
-
10 eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht einer erfindungsgemäßen Elektronenröhre, umfassend die Elektronenemitterhalter-Baugruppe von 1.
-
Die 1 zeigt eine Elektronenemitterhalter-Baugruppe 1 für eine erfindungsgemäße Elektronenröhre (vgl. dazu auch 10), umfassend zwei erfindungsgemäße Justageeinrichtungen 20, 21, mit denen ein Elektronenemitter 23, der hier als rekristallisierter Wendel aus Wolframdraht ausgebildet ist, gegenüber einem Kathodenkörper 24 ausgerichtet werden kann.
-
Der Kathodenkörper 24 umfasst hier eine Filamentplatte 2 und einen Träger 3, die starr miteinander verbunden sind. Wie auch aus der Aufsicht von 2 ersichtlich ist, weist die Filamentplatte 2 eine Ausnehmung 25 auf, in die der Elektronenemitter 23 im Wesentlichen versenkt ist; man beachte, dass bei anderen Bauformen der Elektronenemitter 23 auch vor der Filamentplatte 2 angeordnet sein kann.
-
Wiederum aus 1 (die den Querschnitt bei Ebene SEI der 2 darstellt) ersichtlich, weist der Elektronenemitter 23 zwei elektrische Anschlüsse 26 für die Beschickung mit einem Heizstrom auf. Jeder Anschluss 26 ist an einer der Justageeinrichtungen 20, 21 befestigt, nämlich jeweils an einem vorderen (dem Elektronenemitter 23 nahen) Ende eines stabförmigen Stützelements 10; das Stützelement 10 ist aus Metall gefertigt und die Befestigung des Anschlusses 26 kann beispielsweise durch Laserschweißen erfolgen.
-
Im Folgenden wird der Aufbau einer erfindungsgemäßen Justageeinrichtung 20, 21 beispielhaft anhand der Justageeinrichtung 21, in 1 rechts angeordnet, erläutert.
-
Das stabförmige Stützelement 10 der Justageeinrichtung 21 durchragt ein im Wesentlichen rohrförmiges Befestigungselement 7; in der gezeigten Ausführungsform steht das Stützelement 10 mit seinem hinteren (dem Elektronenemitter 23 fernen) Ende aus dem Befestigungselement 7 heraus. Das Befestigungselement 7 weist einen vorderen Befestigungsabschnitt BA, einen mittleren Verformungsabschnitt VA und einen hinteren Kopplungsabschnitt KA auf. Im Bereich des Befestigungsabschnitts BA ist das Befestigungselement 7 starr mit dem Kathodenkörper 24 verbunden, hier über ein Keramikröhrchen (Isolator) 5 und einen Befestigungsring (Buchse) 4. Im Bereich des Kopplungsabschnitts KA ist das Stützelement 10 starr mit dem Befestigungselement 7 verbunden, hier über eine Buchse (Innenbuchse) 9. Als Befestigungsmaßnahme wird typischerweise jeweils Laserschweißen eingesetzt.
-
Im Bereich des Verformungsabschnitts VA und des Befestigungsabschnitts BA verbleibt um das Stützelement 10 herum ein Spalt, so dass das Befestigungselement 7 radial vom umgebenden Befestigungselement 7 beabstandet ist; das Befestigungselement 7 und das Stützelement 10 weisen beide kreisrunde Querschnitte auf. Im Verformungsabschnitt VA weist das Befestigungselement 7 erfindungsgemäß wenigstens eine umlaufende Einsenkung auf, um eine gute plastische Verformbarkeit des Befestigungselements 7 im Verformungsabschnitt VA insbesondere in axialer Richtung zu gewährleisten; in der gezeigten Ausführungsform sind vier ringförmig umlaufende Einsenkungen 27 vorgesehen.
-
Am Kopplungsabschnitt KA ist ein erstes Kontermittel 8a, hier in Gestalt eines aufgeschweißten Metallrings vorgesehen, und am Befestigungsabschnitt BA ist ein zweites Kontermittel 8b, hier ebenfalls in Gestalt eines aufgeschweißten Metallrings, vorgesehen. An den Kontermitteln 8a, 8b kann ein Werkzeug angesetzt werden, um die Justage des Stützelements 10 und damit die Justage des Elektronenemitters 23 vorzunehmen, insbesondere manuell.
-
Die Justageeinrichtung 20, in 1 links angeordnet, ist entsprechend der Justageeinrichtung 21 aufgebaut, wobei allerdings das Befestigungselement 7 mit seinem Befestigungsabschnitt BA unmittelbar im Träger 3 des Kathodenkörpers 24 gehalten und befestigt ist. Typischerweise liegt im Betrieb die Justageeinrichtung 20 bzw. der linke Anschluss 26 des Elektronenemitters 23 auf Erde, und die elektrisch isolierte Justageeinrichtung 21 bzw. der rechte Anschluss 26 des Elektronenemitters 23 auf einer erhöhten Spannung. Die erhöhte Spannung an der rechten Justageeinrichtung 21 wird über eine Anschlusslasche 6 außen an das Befestigungselement 7 angelegt.
-
3 illustriert eine der Justageeinrichtungen 20, 21 von 1 bei der Justage näher. Das Stützelement 10 ist über die Buchse 9 starr mit dem hinteren Ende des Befestigungselements 7 im Kopplungsabschnitt KA verbunden (in 3 oben). Das vordere Ende des Befestigungselements 7 (in 3 unten) ist in nicht näher dargestellter Weise mit dem Kathodenkörper verbunden.
-
Am Kopplungsabschnitt KA ist das erste Kontermittel 8a ausgebildet, hier ein umlaufender, aufgeschweißter Metallring. Dieses weist eine hier umlaufende, erste Keilfläche 28a auf, die sich entlang der axialen Richtung (vgl. Achse AC) zum Verformungsabschnitt VA hin verjüngt. Am Befestigungsabschnitt BA ist das zweite Kontermittel 8b ausgebildet, hier ebenfalls ein umlaufender, aufgeschweißter Metallring. Dieses weist ebenfalls eine hier umlaufende, erste Keilfläche 28b auf, die sich entlang der axialen Richtung zum Verformungsabschnitt VA hin verjüngt. Die Kontermittel 8a, 8b sind jeweils unmittelbar benachbart zur jeweils axial äußersten Einsenkung 27 des Verformungsabschnitts VA angeordnet.
-
Mit einem ersten Montagewerkzeug 11, welches an die einander gegenüberliegenden ersten Keilflächen 28a, 28b an bezüglich der radialen Richtung gegenüberliegenden Seiten (oder auch umlaufend) angelegt wird und über entsprechende, parallel zu den ersten Keilflächen 28a, 28b verlaufende Anlageflächen verfügt, können durch radiales Verengen (vgl. Pfeile RV) des ersten Montagewerkzeugs 11 die Kontermittel 8a, 8b auseinander gespreizt werden, wobei der Verformungsabschnitt VA des Befestigungselements 7 axial verlängert wird. Das Stützelement 10 wird dadurch in 3 relativ zum Befestigungsabschnitt BA des Befestigungselements 7 nach oben weg gezogen, wobei die radiale Bewegung des ersten Montagewerkzeugs 11 entsprechend dem Keilwinkel untersetzt auf das Stützelement 10 übertragen wird.
-
Für eine umgekehrte Bewegung des Stützelements 10 kann ein zweites Montagewerkzeug 12 wie in 4 ersichtlich eingesetzt werden. Dieses zweite Montagewerkzeug 12 wird an gegenüberliegenden Seiten (oder auch umlaufend) axial von außen an die Kontermittel 8a, 8b angelegt, wofür keine Keilflächen benötigt werden. Durch axiales Verengen (vgl. Pfeile AV) des zweiten Montagewerkzeugs 12 können dann die Kontermittel 8a, 8b axial gestaucht werden, wodurch der Verformungsabschnitt VA axial verkürzt wird. Das Stützelement 10 wird dadurch in 4 relativ zum Befestigungsabschnitt BA des Befestigungselements 7 direkt entsprechend der axialen Bewegung des zweiten Montagewerkzeugs 12 nach unten geschoben.
-
In einer anderen Ausführungsform der ersten und zweiten Kontermittel 8a, 8b, die in 5 illustriert ist, weisen diese hier zusätzlich zu den ersten Keilflächen 28a, 28b weiterhin umlaufende, zweite Keilflächen 29a, 29b auf, die sich entlang der axialen Richtung (vgl. Achse AC) vom Verformungsabschnitt VA weg verjüngen. Ein zweites Montagewerkzeug 12a kann dann an die einander gegenüberliegenden zweiten Keilflächen 29a, 29b an bezüglich der radialen Richtung gegenüberliegenden Seiten (oder auch umlaufend) angelegt werden, wofür das zweite Montagewerkzeug 12a über entsprechende, parallel zu den zweiten Keilflächen 29a, 29b verlaufende Anlageflächen verfügt. Durch radiales Verengen (vgl. Pfeilrichtung RV) des zweiten Montagewerkzeugs 12a können dann die Kontermittel 8a, 8b axial gestaucht werden, wobei die radiale Bewegung des zweiten Montagewerkzeugs 12a entsprechend dem Keilwinkel untersetzt auf das Stützelement 10 übertragen wird.
-
In 6 ist die Justageeinrichtung 21 von 1 näher illustriert, wobei das Stützelement zur Vereinfachung nicht dargestellt ist. Die Justageeinrichtung 21 ist dabei gegenüber der Darstellung von 1 um 90° gedreht.
-
Dadurch ist die Anschlusslasche 6, mit der das Befestigungselement 7 an eine erhöhte Spannung angeschlossen werden kann, mit ihrem seitlichen Ausleger 30 zu erkennen. An den seitlichen Ausleger 30 wird beispielsweise ein Draht angelötet, der zu einer Spannungsquelle führt (nicht näher dargestellt). Die Anschlusslasche 6 liegt am hinteren (dem Elektronenemitter abgewandten) Ende am Keramikröhrchen 5 an und ist an diesem starr befestigt (etwa aufgelötet), wobei an sich bekannte Verfahren zur Lötverbindung von Keramik und Metall eingesetzt werden können. Die Anschlusslasche 6 liegt gleichzeitig auch am metallischen Befestigungselement 7 an, wodurch eine elektrisch leitfähige Verbindung entsteht. Über die metallische Buchse 9 ist dann auch das metallische Stützelement mit der Spannungsquelle verbunden.
-
Das Keramikröhrchen 5, beispielsweise aus Al2O3 gefertigt, ist jedoch elektrisch isolierend. Daher besteht von der Anschlusslasche 6 zum Befestigungsring 4, der ebenfalls mit an sich bekannten Verfahren zur Lötverbindung von Keramik und Metall am Keramikröhrchen 5 befestigt ist, keine elektrische Verbindung. Dieser Befestigungsring 4 liegt im montierten Zustand seinerseits am Kathodenkörper an, der im Betrieb typischerweise geerdet ist.
-
In der 7 wird beispielhaft der Verformungsabschnitt VA eines Befestigungselements 7 für eine erfindungsgemäße Justageeinrichtung, wie in 1 dargestellt, näher erläutert.
-
Der Vorformungsabschnitt VA umfasst hier vier ringförmig umlaufende Einsenkungen 27 die in regelmäßiger axialer Abfolge angeordnet sind. In der gezeigten Ausführungsform sind die Einsenkungen 27 gleichartig ausgebildet, was im Allgemeinen bevorzugt ist.
-
Die axiale Breite B einer Einsenkung 27 die über den gesamten, durch die Einbringung der Einsenkung 27 verformten Bereich des geraden Rohrs des Befestigungselements 7 radial außen am Befestigungselement 7 gemessen wird, ist hier ca. 1,5 mal so groß wie die (größte) Wandstärke W des Befestigungselements 7. Der axiale Abstand A zwischen zwei axial benachbarten Einsenkungen 27 gemessen zwischen einander gegenüberliegenden, radial äußeren Kanten, ist hier weiterhin ca. 0,25 mal so groß wie die axiale Breite B der Einsenkungen 27. Die (größte) radiale Tiefe T einer Einsenkung 27 ist weiterhin hier ca. 0,3 mal so groß wie die (größte) Wandstärke W des Befestigungselements 7. Schließlich ist die kleinste Wandstärke WV des Befestigungselements 7 im Bereich einer Einsenkung 27 nur ca. 2% geringer als die größte Wandstärke W, die entfernt vom Verformungsabschnitt VA ausgebildet ist. Die Flanken der Einsenkungen 27 öffnen sich in der gezeigten Ausführungsform mit einem Winkel α von ca. 60°.
-
Typischerweise beträgt der (größte) Außendurchmesser AD eines Befestigungselements 7 zwischen 2,0 und 3,5 mm, bevorzugt ca. 2,5 mm. Die (größte) Wandstärke W beträgt typischerweise zwischen 200 μm und 350 μm, bevorzugt ca. 250 μm, gemessen in radialer Richtung (senkrecht zur Achse AC). Eine typische axiale Länge eines Befestigungselements 7 beträgt meist zwischen 7,5 mm und 15 mm, bevorzugt ca. 10,5 mm, wobei der Verformungsabschnitt VA meist eine axiale Länge LVA zwischen 1,5 mm und 3 mm, bevorzugt ca. 2 mm aufweist.
-
Die Einsenkungen 27 können leicht durch plastisches Eindrücken eines geraden Rohres, aus dem das Befestigungselement 7 gefertigt wird, eingebracht werden. Um eine für Justagezwecke ausreichende Verformbarkeit, insbesondere axiale Verformbarkeit, des Befestigungselements 7 zu erhalten, genügen sehr geringe Umformungsgrade, die mit keiner merklichen Wandstärkeänderung einher gehen, und daher die Brauchbarkeit und Zuverlässigkeit der Justageeinrichtung nicht beeinträchtigen.
-
In 8 ist ein Befestigungselement 7, ähnlich wie es in den erfindungsgemäßen Justageeinrichtungen von 1 eingesetzt wird, perspektivisch dargestellt. Das Befestigungselement 7 besteht im Wesentlichen aus einem runden, gerade entlang der Achse AC verlaufenden, gezogenen Rohr, typischerweise aus Stahl. In einem mittleren Bereich, nämlich im Verformungsabschnitt VA, ist wenigstens eine, um den gesamten Umfang herum verlaufende (umlaufende) Einsenkung eingebracht.
-
In der gezeigten Ausführungsform von 8 sind vier ringförmig umlaufende (also über einen Umlauf geschlossene) Einsenkungen 27 vorgesehen. Diese stellen ähnlich wie bei einer Ziehharmonika einen vergleichsweise leicht verformbaren Bereich zur Verfügung, insbesondere so dass mit manuellen Werkzeugen eine Justage eines Elektronenemitters über eine plastische Verformung des Befestigungselements 7 in axiale wie auch seitliche (quer zur axialen Richtung verlaufende) Richtungen erfolgen kann.
-
In der 9 ist eine alternative Ausgestaltung des Befestigungselements 7 von 8 dargestellt. Das Befestigungselement 7 weist hier nur eine schraubenförmig umlaufende Einsenkung 31 auf, die sich in der gezeigten Ausführungsform insgesamt mit drei Umläufen um den Umfang des Befestigungselements 7 windet; die beiden Enden der Einsenkung 31 liegen hier ohne Versatz in Umfangsrichtung axial übereinander. Letzteres ist bei einer schraubenförmigen Einsenkung 31 im Rahmen der Erfindung allgemein bevorzugt, um die axiale plastische Verformbarkeit des Befestigungselements 7 über den Umfang möglichst gleichmäßig zu gewährleisten. In der gezeigten Ausführungsform ist der Abstand A zwischen axial benachbarten Teilen der Einsenkung 31 etwa genauso groß wie die axiale Breite B der Einsenkung 31, entsprechend einer Gewindesteigung von 2·B/Umlauf.
-
10 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Elektronenröhre 40.
-
Die Elektronenröhre 40 umfasst eine Elektronenemitterhalter-Baugruppe 1, wie in 1 dargestellt, und ein Target 41. Die Elektronenemitterhalter-Baugruppe 1, insbesondere deren Elektronenemitter 23, ist als Kathode geschaltet, und das Target 41 ist als Anode geschaltet. Aus dem Elektronenemitter 23 durch Glühemission austretende Elektronen werden im evakuierten Raum 42 auf das Target 41 beschleunigt und lösen dort, je nach Targetmaterial, die Freisetzung von charakteristischer Röntgenstrahlung aus.
-
Die Röntgenstrahlung tritt durch ein Berylliumfenster 43 aus und kann zum Beispiel für Messungen in der instrumentellen Analytik genutzt werden.
-
Der Elektronenemitter 23 kann mittels der Justageeinrichtungen 20, 21 genau gegenüber dem Kathodenkörper 24 und dem Target 41 ausgerichtet werden, um die Größe des Röntgenfokus auf dem Target 41 zu optimieren (typischerweise zu minimieren).
-
Zusammenfassend schlägt die vorliegende Erfindung vor, bei einem rohrförmigen Befestigungselement einer Justageeinrichtung für einen Elektronenemitter eine oder mehrere umlaufende Einsenkungen, in denen die Rohrwand des Befestigungselements von außen plastisch eingedrückt ist, so dass sich die Rohrwand nach innen entsprechend auswölbt, vorzusehen. Das Befestigungselement weist typischerweise eine einheitliche Wandstärke auf, und durch die Einsenkung oder Einsenkungen wird die Wandstärke der Rohrwand nicht merklich verändert. Die Einsenkung oder Einsenkungen verlaufen typischerweise jeweils in einer Ebene senkrecht zur Rohrachse des Befestigungselements, oder auch schraubenförmig um die Rohrachse des Befestigungselements. Dadurch wird Verformungsabschnitt geschaffen, der gut ähnlich einer Ziehharmonika in axialer Richtung plastisch gestreckt oder gestaucht werden kann, oder auch bei Bedarf seitlich gebogen werden kann.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 4325609 A1 [0002, 0007]
