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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Anode, insbesondere einer Drehanode, für eine Röntgenröhre. Die Erfindung betrifft weiter eine Anode für eine Röntgenröhre.
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In einer Röntgenröhre werden mittels einer Hochspannung Elektronen auf die Anode der Röhre beschleunigt, wo sie mit hoher kinetischer Energie auftreffen und abgebremst werden. Beim Abbremsvorgang der Elektronen im Material der Anode wird die sogenannte Röntgenbremsstrahlung erzeugt, welche für viele medizinische Zwecke Anwendung findet. Ein Großteil der kinetischen Energie der durch die Hochspannung beschleunigten Elektronen wird jedoch im Material der Anode in Wärme umgewandelt. Aus diesem Grund kommt in einer Röntgenröhre der Kühlung der Anode eine zentrale Bedeutung zu. Dies trifft um so mehr auf solche Röntgenröhren zu, welche anwendungsbedingt einer länger anhaltenden Strahlenbelastung ausgesetzt sind, so beispielsweise einer Röntgenröhre in einem Computertomographen, welche die erforderliche Röntgenbremsstrahlung für eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Aufnahmen eines Patienten erzeugen soll. Um einen Verschleiß oder gar ein Schmelzen des Materials der Anode zu verhindern, ist dabei die an der Anode erzeugte Wärme effizient und kontinuierlich abzuführen.
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Der Brennfleck, also jene Stelle, an welcher auf der Anode der Elektronenstrahl auftrifft, sollte zur Erzielung einer hohen Bildauflösung möglichst klein eingestellt werden, da mit einer zunehmenden Aufweitung des Elektronenstrahls auch eine Defokussierung der abgestrahlten Röntgenbremsstrahlung einhergeht. Überdies ist für einen möglichst stabilen Strahlengang der Röntgenbremsstrahlung, welcher aus Gründen der Bildauflösung ebenso wünschenswert ist, der Brennfleck im Koordinatensystem der Röntgenröhre möglichst stationär zu halten. Die Wahl eines möglichst kleinen Brennflecks bedeutet hierbei zunächst einen hohen Energieeintrag auf eine kleine Fläche des Anodenmaterials.
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Um die konzentrierte Zufuhr von Wärmeenergie besser auf das Anodenmaterial verteilen zu können, und gleichzeitig den Brennfleck möglichst stationär halten zu können, wird meist eine sogenannte Drehanode verwendet. Eine Drehanode weist dabei einen um eine Achse drehbar gelagerten, rotationssymmetrischen Anodenteller auf, welcher durch einen Motor in Rotation versetzt werden kann, und an welchem das Anodenpotential angelegt werden kann. Im Betrieb der Röntgenröhre trifft nun der Elektronenstrahl nicht mehr auf einen festen Punkt der Anode auf, sondern vielmehr wird durch die Rotation des Anodentellers die übertragene Wärmeenergie gleichmäßig auf einen schmalen Kreisring verteilt. Für medizinische Anwendungen, welche eine besonders hohe Bildauflösung erfordern, oder für die Aufnahmen von großen Körperregionen erforderlich sind, sollte jedoch auch eine Drehanode bevorzugt gekühlt werden, um eine Beschädigung des Anodenmaterials sicher verhindern zu können.
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Die
US 7 382 863 B2 nennt ein Kühlsystem mit einem Wärmerohr für eine Drehanode, in welchem eine Heizzone des Wärmerohrs mit dem Anodenteller verbunden ist, und eine Kühlzone des Wärmerohrs mit dem Lager der drehbaren Aufhängung. Als Arbeitsmedium im Wärmerohr ist hierbei Lithium oder eine Lithiumlegierung vorgesehen. Die
US 7 197 115 B2 nennt eine Drehanode, deren Anodenteller einen wannenförmigen Querschnitt aufweist, wobei komplementär zum Anodenteller eine feststehende, vom Anodenteller durch einen engen Vakuumspalt getrennte Kühlvorrichtung vorgesehen ist, durch welche in Kühlkanälen ein Kühlmittel fließt. Auch im Anodenteller selbst können Kühlkanäle für ein Kühlmittel vorgesehen sein, welche über die Welle, an welcher der Anodenteller befestigt ist, zu einem Kühlsystem geführt werden.
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In der
US 5 737 387 A ist eine Drehanode genannt, welche von einem System an Kühlmittelkanälen durchzogen ist. Die Kühlmittelkanäle sind dabei mit flüssigem Metall zu füllen, und sind dabei derart an die Seitenwand der Welle geführt, dass das flüssige Metall gleichzeitig für ein Fluidlager Verwendung findet. In der
US 8 300 770 B2 wird eine Drehanode genannt, an deren Welle ein doppelwandiger Hohlzylinder ausgebildet ist, der auf einem hohlzylinderförmigen Stator aufsitzt. Die äußere Wandung des doppelwandigen Hohlzylinders, welcher durch die Welle gebildet wird, ist hierbei mit flüssigem Metall gefüllt, welches am Anodenteller entstehende Wärmeenergie entlang der Zylinderachse weg vom Anodenteller abführen soll.
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Aus der
DE 10 2012 217 194 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Refraktärmetall-Bauteils bekannt, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Aufbringen einer Pulverschicht mit Metallpulver; und Selektives Bestrahlen der Pulverschicht zur Erzeugung einer strahlgesinterten Metallschicht. Weiterhin ist bekannt, dass dieses Verfahren zur Herstellung von Röntgenanoden, Wänden eines Fusionsreaktors und 3D-Kollimatoren angewendet werden kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Anode für eine Röntgenröhre anzugeben, welche der Anode eine möglichst effiziente und leistungsstarke Abfuhr der im Betrieb der Röntgenröhre durch einen Elektronenstrahl eingebrachten Wärmeenergie erlaubt. Weiter liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine entsprechende Anode anzugeben.
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Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Anode, insbesondere einer Drehanode, für eine Röntgenröhre, wobei wenigstens ein für das Auftreffen des Elektronenstrahls der Röntgenröhre vorgesehener Bereich der Anode mittels wenigstens eines generativen Fertigungsverfahrens hergestellt wird, und wobei in den für das Auftreffen des Elektronenstrahls der Röntgenröhre vorgesehenen Bereich der Anode mittels des wenigstens einen generativen Fertigungsverfahrens ein strukturiertes Wärmerohrsystem eingearbeitet wird. Die zweite Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Anode für eine Röntgenröhre, welche insbesondere durch das vorbeschriebene Verfahren hergestellt ist, wobei ein für das Auftreffen des Elektronenstrahls der Röntgenröhre vorgesehener Bereich der Anode ein strukturiertes Wärmerohrsystem aufweist. Vorteilhafte und teils für sich gesehen erfinderische Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche und der nachfolgenden Beschreibung.
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Der für das Auftreffen des Elektronenstrahls im Betrieb der Röntgenröhre vorgesehene Bereich kann beispielsweise bei einer Drehanode durch den Anodenteller gegeben sein, wobei in diesem Fall das Wärmerohrsystem durch den drehbar gelagerten Schaft, welcher mit dem Anodenteller befestigt oder gefügt ist, zu einem zusätzlichen Kühlsystem geführt sein kann. Überdies kann der für das Auftreffen des Elektronenstrahls vorgesehene Bereich insbesondere zusätzlich beschichtet werden, um die Hitzebeständigkeit weiter zu erhöhen. Das strukturierte Wärmerohrsystem, welches mittels des wenigstens einen generativen Fertigungsverfahrens in die Anode eingearbeitet wird, umfasst dabei vorzugsweise eine Anzahl an Wärmerohren.
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Ein Wärmerohr ist ein Wärmeüberträger, in welchem ein Arbeitsmedium in einer Heizzone des Wärmerohrs durch äußeren Wärmeeintrag zur Verdampfung gebracht wird. Hierdurch erhöht sich im Inneren des Wärmerohrs in der Heizzone der Druck, und der entstandene Dampf strömt zu einer Stelle mit niedriger Temperatur, wo er wieder kondensiert. Dieser Bereich wird als Kühlzone des Wärmerohrs bezeichnet. Über die beim Verdampfer des Arbeitsmediums in der Heizzone aufgenommene und bei der Kondensation in der Kühlzone wieder abgegebene Wärmemenge wird eine vergleichsweise hohe Wärmestromdichte ermöglicht, d.h., auf einer kleinen Querschnittsfläche des Wärmerohrs kann eine große Wärmemenge transportiert werden. Um einen dauerhaften Wärmestrom aufrecht zu erhalten, ist ein Kreislauf des Arbeitsmediums erforderlich. Die Rückkehr des Arbeitsmediums von der Kühlzone zur Heizzone kann hierbei über Kapillarkräfte erreicht werden, wofür im Inneren des Wärmerohres eine entsprechende Strukturierung vorgesehen ist. Diese Strukturierung kann dabei insbesondere durch ein Metallgitter oder ein Drahtgeflecht gegeben sein.
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Soll die durch das Auftreffen des Elektronenstrahls eingetragene Wärmemenge aus einer Anode einer Röntgenröhre über ein Wärmerohrsystem abgeführt werden, so hängt die Wärmestromdichte und damit die Abführungs- bzw. Kühlleistung des Wärmerohrsystems maßgeblich von insbesondere zwei Parametern ab: Einerseits beeinflusst die Feinheit der inneren Struktur der einzelnen Wärmerohre des Wärmerohrsystems die Kapillarkräfte. Besonders filigrane Kapilliarstrukturen erlauben einen effizienten Rücktransport des Arbeitsmediums von der Kühlzone zur Heizzone, und somit einen vergleichsweise schnellen Kreislauf des Arbeitsmediums zum Wärmetransport. Andererseits erfolgt die Wärmeübertragung von der Umgebung auf das Wärmerohr in der Heizzone über die Oberfläche des Wärmerohrs. Bei einem geeigneten Arbeitsmedium, dessen thermische und strömungstechnische Eigenschaften hinreichend stabil bei Veränderungen der Dimensionen der Wärmerohre bleiben, ist es daher von Vorteil, eine Vielzahl von Wärmerohren mit geringem Durchmesser in dem Bereich der Anode einzuarbeiten, von welchem aus eine besonders hohe Wärmemenge im Betrieb der Röntgenröhre abzutransportieren ist.
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Insbesondere eine Anode einer Röntgenröhre, welche aufgrund der medizinischen Anwendung für einen länger andauernden Betrieb vorgesehen ist, wie beispielsweise eine Drehanode in einem Computertomographen, ist bevorzugt aus einem besonders hitzebeständigen Material zu fertigen. Hierbei werden oftmals Wolfram oder Wolfram-Carbid-Verbinden eingesetzt. Soll nun die Anode oder zumindest der für das Auftreffen des Elektronenstrahls vorgesehene Bereich während der Herstellung mit einem Wärmerohrsystem versehen werden, welches im Betrieb der Röntgenröhre die durch den Elektronenstrahl eingetragene Wärmemenge abführen soll, so stellt die Verwendung besonders hitzebeständiger Materialien bei der Herstellung eine erhebliche Einschränkung für die Dimensionen kleiner Strukturen dar, welche mittels üblicher Herstellungsverfahren erzielt werden können.
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Die Herstellung besonders filigraner Strukturen im Wärmerohrsystem ist jedoch wegen dessen Effizienz im Betrieb bei der abgeführten Wärmeleistung besonders erwünscht. Die Herstellung des vom Wärmerohrsystem durchsetzten Bereiches der Anode mittels eines generativen Fertigungsverfahrens, wie beispielsweise selektiven Laser-Schmelzens (SLM), erlaubt dabei die Konstruktion von Strukturen in einer Feinheit, welche mit üblichen Herstellungsverfahren unter verhältnismäßigem Aufwand kaum erreichbar sind. Soll hierbei für die Herstellung ein besonders hitzebeständiges Material verwendet werden, so ist auch der im generativen Fertigungsverfahren für die Verarbeitung des Materials erforderliche Wärmeeintrag entsprechend hoch, was zu erhöhten Energiekosten bei der Produktion führen kann. Die feineren erzielbaren Strukturen im Wärmerohrsystem führen jedoch zu einem effizienteren Wärmetransport im Betrieb der Anode, wodurch ihre Lebensdauer erhöht wird, und sich entsprechend die höhere einmalige Investition in die Energie bei der Produktion über die Lebensdauer einer Röntgenröhre oder eines entsprechenden medizinischen Gerätes rentiert.
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Des Weiteren erlaubt der effizientere Wärmetransport im Betrieb der Anode, welcher durch die produktionsbedingt feineren Strukturen des Wärmerohrsystems ermöglicht wird, bei der Herstellung auch die Verwendung von Materialien, welche einen im Vergleich zu bisher für Anoden verwendeten Materialen etwas niedrigeren Schmelzpunkt aufweisen. Grob gesagt können die Anforderungen an die Hitzebeständigkeit des Materials, welches für die Herstellung der Anode verwendet wird, leicht gesenkt werden, wenn die in der Anode im Betrieb dauerhaft auftretende Hitze aufgrund des besseren Wärmetransportes geringer ist. Dies hat den weiteren Vorteil, dass nun für die Fertigung der Anode, oder für den für das Auftreten des Elektronenstrahls vorgesehenen Bereich, im Falle einer Herstellung mittels wenigstens eines generativen Fertigungsverfahrens nun auch Materialien in Frage kommen, welche zuvor aufgrund der dann noch unzureichenden Hitzebeständigkeit nicht in Frage kamen. Diese mögliche Verwendung „konventionellerer“ Materialien kann die Materialkosten bei der Herstellung verringern.
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Bevorzugt wird mittels des wenigstens einen generativen Fertigungsverfahren ein fein strukturiertes Wärmerohrsystem mit einer Anzahl von Wärmerohren eingearbeitet, welche jeweils einen Durchmesser zwischen 1 µm und 1 mm aufweisen. Wärmerohre mit einem Durchmesser im angegebenen Dimensionsbereich erlauben aufgrund der begünstigten Kapillarwirkung und des somit verbesserten Kreislaufs des Arbeitsmediums einen besonders effizienten Wärmetransport. Mit konventionellen Herstellungsmethoden aus der Metallverarbeitung, wie zum Beispiel Bohren, Fräsen oder Drehen, lassen sich derartig fein strukturierte Wärmerohre üblicherweise nicht in eine Anode einarbeiten, da für jedes Wärmerohr einzeln ein entsprechendes Werkzeug durch das Material zu führen wäre. Die Fertigung mittels eines generativen Fertigungsverfahrens erlaubt jedoch den Aufbau derartig feiner Strukturen.
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Bei einem generativen Fertigungsverfahren werden einzelne Einheiten des zu verarbeitenden Materials, welches beispielsweise in Pulver-, Draht- oder Folienform vorliegen kann, unter lokalem Wärme- und/oder Druckeintrag derart miteinander verbunden, dass hieraus das gewünschte Werkstück geformt wird. Der Aufbau findet dabei in den meisten Fällen schichtweise statt. Durch einen schichtweisen Aufbau der Anode bzw. des für das Auftreffen des Elektronenstrahls vorgesehenen Bereiches können die einzelnen Wärmerohre des Wärmerohrsystems als Abwesenheit von Material in der jeweiligen Schicht eingearbeitet werden. Je nach dem konkret verwendeten generativen Fertigungsverfahren ist hierbei die Ausbildung von Strukturen auch im Mikrometerbereich möglich.
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Günstigerweise wird dem wenigstens einen generativen Fertigungsverfahren ein Planungsschritt vorangestellt, in welchem für die Dimensionierung des Durchmessers des oder jeden Wärmerohres eine im Betrieb der Röntgenröhre auf die Anode wirkende Zentrifugalkraft herangezogen wird. Ein Computertomograph besteht aus einem rotierenden Drehkranz, in welchem die Röntgenröhre, die Detektoren und verarbeitende Elektronik angeordnet sind, und des Weiteren aus einem Halterahmen, an welchem der Drehkranz drehbar gelagert ist. Der Drehkranz weist einen Durchmesser in der Größenordnung von 1 m auf, und rotiert im Betrieb des Computertomographen üblicherweise mit mehreren Umdrehungen pro Sekunde. Hierdurch wirkt auf die im Drehkranz angeordnete Anode eine entsprechende Kreisbeschleunigung. Überdies ist in den meisten Computertomographen die Anode als Drehanode ausgeführt, in welcher ein Anodenteller mit einer Rotationsfrequenz im Bereich von 20 bis 150, in Einzelfällen bis zu 300 Umdrehungen pro Sekunde rotiert.
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Ist nun die Anode von einem Wärmerohrsystem durchzogen, so wirken im Betrieb des Computertomographen Zentrifugalkräfte auf das in den einzelnen Wärmerohren fließende Arbeitsmedium. Diese Zentrifugalkräfte können der Kapillarwirkung in einem Wärmerohr entgegenwirken, wodurch sich der Rücktransport des Arbeitsmediums zur jeweiligen Heizzone des Wärmerohrs verlangsamt, so dass in der Heizzone bezogen auf die optimale Kapazität des Wärmerohrs nicht ausreichend Arbeitsmedium vorhanden ist, wodurch die Wärmeabfuhrleistung verringert wird. Ist hingegen die Zentrifugalkraft entlang der Kapillarwirkung und somit entgegen der Wärmeflussrichtung im Wärmerohr gerichtet, bedeutet dies einen Widerstand gegen die Bewegung des verdampften Arbeitsmediums von der Heizzone zur Kühlzone. Auch hierdurch wird die Wärmeabfuhrkapazität verringert. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, bereits bei der Konstruktion der Anode in einem Planungsschritt die im Betrieb der Röntgenröhre auf die Anode wirkenden Zentrifugalkräfte derart zu berücksichtigen, dass die Effizienz der einzelnen Wärmerohre des Wärmerohrsystems durch die Zentrifugalkraft möglichst nicht beeinträchtigt wird.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der für das Auftreffen des Elektronenstrahls vorgesehene Bereich wenigstens teilweise mittels selektiven Laserschmelzens (SLM) und/oder Elektronenstrahlschmelzens (EBM) hergestellt. Die genannten Prozesstechniken erlauben bei der Konstruktion einen lokal besonders fein konzentrierbaren Wärmeeintrag, und somit die Herstellung besonders filigraner Strukturen.
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Als weiter vorteilhaft erweist es sich, wenn der für das Auftreffen des Elektronenstrahls der Röntgenröhre vorgesehene Bereich wenigstens teilweise mittels Laserauftragschweißens und/oder Kaltgasspritzens hergestellt wird. Diese beiden Prozesstechniken erlauben aufgrund der Materialzufuhr des pulverförmigen Gases zum Arbeitspunkt mit Hilfe einer Gasdüse einen im Vergleich zu den vorher genannten Prozesstechniken (SLM und EBM) schnelleren Materialaufbau, wobei dennoch aufgrund des hinreichend lokalisierten Wärmeeintrages die Fertigung filigraner Strukturen ermöglicht bleibt.
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Als weiter vorteilhaft erweist es sich, wenn der für das Auftreffen des Elektronenstrahls der Röntgenröhre vorgesehene Bereich wenigstens teilweise mittels eines „Laminated Object Manufactoring“-Prozesses (LOM) hergestellt wird. Beim LOM liegt das zu verarbeitende Material in Folienform vor. Ein Werkstück wird hierbei aus einer Vielzahl von Folienschichten gefügt, wobei die einzelnen Folienschichten zuvor entsprechend mittels eines Lasers zugeschnitten wurden. Die Verbindung der einzelnen Folienschichten untereinander kann dabei über einen Wärmeeintrag erfolgen, welcher beispielsweise durch ein Beheizen der Produktionsanlage oder die entsprechende Bestrahlung mittels eines Lasers erreicht werden kann.
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Insbesondere kann zur Fertigung der Anode auch eine Kombination der genannten Prozesstechniken herangezogen werden, so dass gröbere Strukturen mittels einer Prozesstechnik hergestellt werden, welche einen schnelleren Aufbau erlaubt und einen geringeren lokalen Wärmeeintrag erfordert, und feinere Strukturen, also beispielsweise die einzelnen Wärmerohre und ihre inneren Strukturen, mittels Prozesstechniken nachbearbeitet werden, welche für filigranere Strukturen ausgelegt sind.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Anode ist diese als Drehanode ausgebildet, wobei der Anodenteller ein strukturiertes Wärmerohrsystem aufweist. Drehanoden werden üblicherweise in Röntgenröhren eingesetzt, in welchen infolge der vorgesehenen medizinischen Anwendung über einen vergleichsweise langen Zeitraum eine hohe Wärmeleistung durch den Elektronenstrahl in die Anode abgegeben wird. Durch die Rotation des Anodentellers ist der Brennfleck, auf welchem der Elektronenstrahl auf der Anode auftrifft, bezüglich des Anodentellers nicht konstant, wodurch die eingetragene Energie über den Anodenteller verteilt wird. Die durch den Elektronenstrahl an die Drehanode übertragene Wärmemenge ist jedoch dennoch aus der Drehanode abzuführen, um längere Betriebsdauern und eine längere Lebensdauer zu ermöglichen. Ein Anodenteller mit einem strukturierten Wärmerohrsystem der vorgeschriebenen Art ist hierfür besonders geeignet.
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Die Erfindung nennt weiterhin die Verwendung überkritischem Kohlendioxid („scCO2“) als Arbeitsmedium in einem Wärmerohrsystem in einer Anode der vorbeschriebenen Art. Kohlendioxid weist im überkritischen Aggregatzustand eine ähnliche Dichte wie die meisten Flüssigkeiten auf, hat aber jedoch im Vergleich zu diesen eine erheblich niedrigere Viskosität, so dass es ein Strömungsverhalten ähnlich einem Gas an den Tag legt. Die vergleichsweise hohe Dichte verleiht dem überkritischen Kohlendioxid eine relativ hohe Wärmekapazität, wobei es infolge der niedrigeren Viskosität besonders widerstandsarm auch durch Rohre mit geringem Durchmesser fließt. Aufgrund der genannten Eigenschaften ermöglicht die Verwendung von überkritischem Kohlendioxid als Arbeitsmedium in einem Wärmerohrsystem einen besonders effizienten Wärmetransport.
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Hierbei ist jedoch zu beachten, dass in der überkritischen Phase der Wärmetransport nicht mehr durch ein Verdampfen des Arbeitsmediums in einer Heizzone des Wärmerohrs, ein anschließendes Strömen des verdampften Arbeitsmediums in eine Kühlzone des Wärmerohres, und ein dortiges Kondensieren des Arbeitsmediums erfolgt, da diese Phasenübergänge so nicht mehr möglich sind. Der Wärmetransport mittels überkritischen Kohlendioxids im Wärmerohrsystem erfolgt vielmehr über die direkte Aufnahme der Wärmeenergie infolge der hohen Wärmekapazität, und einen entsprechenden Abtransport des erwärmten überkritischen Kohlendioxids aus der zu kühlenden Zone zu einer Kühlzone, wo dem überkritischen Kohlendioxid die Wärmemenge wieder entnommen wird. Insbesondere kann für die Verwendung von überkritischem Kohlendioxid als Arbeitsmedium das Wärmerohrsystem mit einer Anzahl von Pumpen ausgerüstet sein, welche den Stofftransport im Wärmerohrsystem begünstigen sollen.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen jeweils schematisch:
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1 in einem Blockdiagram den Ablauf eines Verfahrens zur Herstellung einer Anode für eine Röntgenröhre, und
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2 in einer Schnittdarstellung eine Drehanode mit einem Wärmerohrsystem.
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Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist in einem Blockdiagramm schematisch der Ablauf eines Verfahrens zur Herstellung einer Anode 2 dargestellt. Die Anode ist hierbei als eine Drehanode 4 mit einem Anodenteller 6 und einem Schaft 8 ausgebildet, welche in einem Computertomographen eingesetzt werden soll. In einem Konzeptionsschritt 10 werden zunächst anhand der durch die Anwendung bestimmten Anforderungen virtuell die Form der Anode 2 und das zu verwendende Material bestimmt. In einem Planungsschritt 12 wird ein Wärmerohrsystem für die Anode 2 entworfen, wobei für die Ausrichtung der einzelnen Wärmerohre des Wärmerohrsystems die im Betrieb des Computertomographen auf die Anode 2 wirkende Zentrifugalkraft berücksichtigt wird.
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Anschließend wird mittels generativer Fertigungsverfahren 14 die Drehanode gefertigt. Hierbei wird der Anodenteller 6 in einem SLM-Prozess SLM hergestellt, und hierbei die Wärmerohre des Wärmerohrsystems eingearbeitet. Der Schaft 8 der Drehanode 4 wird mittels eines LOM-Prozesses LOM hergestellt, wobei in den Schaft 8 Teile des Wärmerohrsystems eingearbeitet werden, welche für den Transport des Arbeitsmediums im Wärmerohrsystem, also von der durch die Drehanode 4 gebildeten Heizzone zu einer Kühlzone bzw. in umgekehrter Richtung, vorgesehen sind. Da im Teil des Wärmerohrsystems, welcher durch den Schaft 8 führt, nur ein Transport des Arbeitsmediums und keine Abgabe oder weitere Aufnahme von Wärmeenergie vorgesehen ist, sind die Strukturen hier gröber als in den Wärmerohren des Anodentellers 6, in welchem ein Wärmeübertrag stattfinden soll. Aus diesem Grund ist es ausreichend, den Schaft 8 im vergleichsweise gröberen LOM-Prozess zu fertigen, während der Anodenteller 6 aufgrund der feinen Strukturierung der einzuarbeitenden Wärmerohre in einem SLM-Prozess gefertigt wird.
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In 2 ist in einer Schnittdarstellung schematisch eine Drehanode 4 mit einem Anodenteller 6 und einem Schaft 8 dargestellt, welche nach dem anhand von 1 beschriebenen Verfahren gefertigt wurde. Die Drehanode 4 weist ein Wärmerohrsystem 20 auf. Einzelne feinstrukturierte Wärmerohre 22 sind dabei in den Anodenteller 6 eingearbeitet, das Wärmerohrsystem 20 ist vom Anodenteller 6, welcher die Heizzone 24 des Wärmerohrsystems bildet, durch den Schaft 8 zu einer Kühlzone 26 geführt. Als Arbeitsmedium 28 ist hier überkritisches Kohlendioxid scCO2 in das Wärmerohrsystem 20 eingebracht. Aufgrund der fehlenden Phasenübergänge des überkritischen Kohlendioxids scCO2 als Arbeitsmedium 28 und der daher fehlenden Druckdifferenzen ist zum besseren Transport im Wärmerohrsystem 20 eine Pumpe 30 vorgesehen.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht durch dieses Ausführungsbeispiel eingeschränkt. Andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
