DE102017105546B4 - Steckdose zur Aufnahme eines Steckers eines Hochspannungskabels für eine Mikrofokus-Röntgenröhre, Steckverbindung für ein Hochspannungskabel - Google Patents

Steckdose zur Aufnahme eines Steckers eines Hochspannungskabels für eine Mikrofokus-Röntgenröhre, Steckverbindung für ein Hochspannungskabel Download PDF

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Abstract

Die Erfindung befasst sich mit einer Steckdose zur Aufnahme eines Hochspannungssteckers 18 eines Hochspannungskabels 23 für eine Mikrofokus-Röntgenröhre mit einer Kathode 24, die ein Filament 17 und ein Gitter 27 aus Metall aufweist, wobei die Steckdose einen Keramikisolator 1 als Isolator aufweist, wobei der Keramikisolator 1 einen ersten Hohlraum 2 aufweist, der an seinem Filament-nahen Ende ausgebildet ist, welcher mit elektrischen Kontakten 5 für das Filament und das Gitter 27 sowie elektrischen Leitern 6 durchsetzt ist, wobei der Keramikisolator 1 einen zweiten Hohlraum 3 aufweist, der sich an den ersten Hohlraum 2 an dessen Filament-fernen Ende anschließt, in welchem Federkontakte 7 für die Stromversorgung des Filaments 17 und ein Mittelpin 8 für die Spannungsversorgung des Gitters 27 zur Verbindung mit dem Hochspannungsstecker 18 vorhanden sind und dessen Oberfläche von einer Metallschicht 9 bedeckt ist, wobei der Keramikisolator 1 einen dritten Hohlraum 4 aufweist, der sich an den zweiten Hohlraum 3 an dessen Filament-fernen Ende anschließt, und der eine Form aufweist, um einen passgenauen Sitz des Hochspannungssteckers 18 im eingesetzten Zustand zu gewährleisten, wobei der Keramikisolator 1 mit einem Gittersitz 10, der im eingebauten Zustand mit dem Gitter 27 der Kathode 24 leitend verbunden ist und der erste Hohlraum 2 und der zweite Hohlraum 3 in radialer Richtung vom Gittersitz 10 umschlossen sind, wobei zwischen Gittersitz 10 und Keramikkörper 1 in radialer Richtung ein Luftspalt 12 ausgebildet ist, wobei am Filament-fernen Ende des Gittersitzes 10 eine umlaufende Nut 11 in axialer Richtung zwischen dem Gittersitz 10 und dem Keramikisolator 1 vorhanden ist.Die Erfindung befasst sich auch mit einer Steckverbindung, die eine solche Steckdose aufweist, und mit der Verwendung einer solchen Steckdose, bei der die angelegte Hochspannung mindestens 160 kV beträgt.

Description

  • Die Erfindung befasst sich mit einer Steckdose zur Aufnahme eines Steckers eines Hochspannungskabels für eine Mikrofokus-Röntgenröhre mit einer Kathode, die ein Filament und einen Gittersitz aus Metall aufweist, sowie mit einer Steckverbindung für ein Hochspannungskabel für eine Mikrofokus-Röntgenröhre, die einem Stecker und eine solche Steckdose aufweist.
  • Die Übertragung von Hochspannung von der Außenseite einer offenen Mikrofokus-Röntgenröhre zur Innenseite - der Kathodenkammer - dieser Röntgenröhre unter Hochvakuum kann zu Spannungsüberschlägen führen. Durch solche Spannungsüberschläge wird der Betrieb solcher Röntgenröhren stark gestört. Unter Mikrofokus-Röntgenröhren versteht man Röntgenröhren, die einen Brennfleck (Fokus) im µm-Bereich aufweisen. Im Gegensatz dazu haben „normale“ Röntgenröhren eine Brennfleckgröße im mm-Bereich.
  • Für gewisse Anwendungen ist es vorteilhaft, wenn die Röntgenröhre mit einer hohen Spannung betrieben wird. Für die Übertragung der Hochspannung und des elektrischen Stroms wurde beispielsweise bei dem Modell FXE-225 der Anmelderin hierfür eine Steckdose aus einem Epoxidharz als Isolator verwendet. Durch das Vergießen der elektrischen Verbindung mit Epoxidharz sollen Spannungsüberschläge aufgrund hoher Feldstärken vermieden werden. Ein Problem dabei ist jedoch, dass Epoxid-Kunststoffe ausgasen und damit das Vakuum verschlechtern. Die Verwendung von Keramikwerkstoffen für die Steckdose könnte dieses Problem beheben - wie dies bisher schon bei geschlossenen Röntgenröhren gemacht wird -, dabei ergibt sich jedoch das Problem, dass im Kontaktbereich des Steckers mit der Steckdose hohe Feldstärken auftreten und dadurch bedingt Spannungsüberschläge vorkommen, die es gerade zu vermeiden gilt. Anders als bei der Verwendung von Epoxidharzen ist es bei Keramiken nicht möglich, die elektrischen Kontakte zu vergießen, um eine ausreichende Spannungsfestigkeit zu gewährleisten.
  • Aus der DE 10 2014 015 974 A1 ist ein hochspannungsfestes Kabel samt zugehörigem Stecker und Steckdose zur Verbindung einer Hochspannungsquelle mit einer Beschleunigungsstrecke bekannt. Das Kabel weist einen Innenleiter, einen diesen umgebenden elektrischen Isolator und eine diese beiden umgreifende Abschirmung aus einem elektrisch leitfähigen Material auf. Zur Verbindung des Steckers mit der Steckdose wird über das sich konisch verjüngende Ende des Steckers ein ringförmiges Absorberelement klemmend aufgeschoben, so dass das Absorberelement den Innenleiter des Steckers ringförmig umschließt. Das Absorberelement besteht aus einem weichmagnetischen Material, wie Eisen in einer ferromagnetischen Kristallstruktur. Ein solches Absorberelement dient zur Absorption der Energie von hochspannungsentladungsbedingten Transienten.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steckdose und eine Steckverbindung für ein Hochspannungskabel für eine Mikrofokus-Röntgenröhre bereitzustellen, bei denen selbst bei hohen Spannungen keine Spannungsüberschläge erfolgen.
  • Die Aufgabe wird durch einen Stecker mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Um Spannungsüberschläge bei hohen Spannungen in der Steckverbindung zu vermeiden, ist die erfindungsgemäße Steckdose mit einer Kombination dreier Merkmale ausgestattet. Erstens die Verwendung von Federkontakten zur Übertragung des Filamentstroms vom Hochspannungskabel über den Hochspannungsstecker zum Filament; dadurch werden enge Spalte und somit hohe Feldstärken vermieden. Zweitens die Verwendung eines verlängerten Gittersitzes der Kathode; dadurch wird eine Feldabschirmung im Bereich der Steckverbindung erreicht, was die Feldstärke dort reduziert. Drittens die Verwendung einer Innenmetallisierung des Isolators im Bereich der Strom- und Spannungsübertragung bei eingeführtem Hochspannungsstecker des Hochspannungskabels (also im zweiten Hohlraum des Keramikisolators; auch dadurch wird die Feldstärke reduziert. Aufgrund der vorgenannten drei erfindungsgemäßen kumulativen Maßnahmen wird eine enorme Reduzierung der im Bereich der Steckverbindung auftretenden Feldstärken erreicht, so dass bei geringem Bauraum hohe Spannungen an die Mikrofokus-Röntgenröhre angelegt werden können, ohne dass es zu Spannungsüberschlägen kommt. Aufgrund der beschriebenen erfindungsgemäßen Merkmale kann somit trotz der oben beschriebenen Probleme, die bisher den Fachmann von der Benutzung von Keramik für Mikrofokus-Röntgenröhren mit geringem Bauraum abgehalten haben, der Werkstoff Keramik verwendet werden, da diese Maßnahmen zu der beschriebenen drastischen Reduzierung der Feldstärke an den relevanten Stellen führt.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der zweite Hohlraum über den Großteil seiner axialen Länge zylinderförmig ausgebildet ist.
  • Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der dritte Hohlraum über den Großteil seiner axialen Länge kegelstumpfförmig ausgebildet ist. Dadurch können Hochspannungskabel mit aus dem Stand der Technik bekannten Hochspannungssteckern, die eine entsprechende Form aufweisen, weiterhin verwendet werden und es entsteht überall ein flächiger Kontakt ohne Lufteinschlüsse.
  • Die Aufgabe wird auch durch eine Steckverbindung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 4 gelöst. Hierdurch ergeben sich aus den oben schon zu Patentanspruch 1 genannten Gründen, die dort aufgeführten Vorteile analog.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der zweite Bereich des Hochspannungssteckers einen Gummikonus aufweist und/oder der zweite Bereich des Hochspannungssteckers kegelstumpfförmig ist. Durch den Gummiüberzug in der Form des Gummikonus über einem HV-Flansch kann der Hochspannungsstecker unter Druck passgenau in die Steckdose eingedrückt werden, so dass ein flächiger Kontakt zwischen Steckdose und Hochspannungsstecker über die gesamte Oberfläche vorhanden ist und keine Spalte zwischen Hochspannungsstecker und Steckdose (beziehungsweise deren Keramikisolator) entstehen; Spalte würden die Gefahr von Spannungsüberschlägen vergrößern. Die Verwendung von kegelstumpfförmigen Hochspannungssteckern hat den Vorteil, dass gängige Hochspannungsstecker verwendet werden können, da diese eine solche Form aufweisen.
  • Die Aufgabe wird auch durch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Steckdose und/oder einer erfindungsgemäßen Steckverbindung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst. Dabei beträgt die angelegte Hochspannung mindestens 160 kV, bevorzugt mindestens 250 kV und besonders bevorzugt mindestens 320 kV. Damit kann die Mikrofokus-Röntgenröhre bei geringem Bauraum der Steckverbindung - was auch einen geringen Bauraum für die gesamte Mikrofokus-Röntgenröhre ermöglicht - sehr hohe Spannungen aufnehmen, was zu einer Erweiterung des Einsatzbereichs solcher Röntgenröhren führt.
  • Alle in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale der vorteilhaften Weiterbildungen sind sowohl für sich jeweils einzeln als auch in beliebigen Kombinationen zur Erfindung gehörig.
  • Die Figuren zeigen:
    • 1 einen Teilschnittdurch eine Kathode einer Mikrofokus-Röntgenröhre mit erfindungsgemäßer Steckdose,
    • 2 eine Vergrößerung des Kontaktbereichs der 1 im Vollschnitt ohne Filament-Modul und
    • 3 eine verkleinerte isometrische Ansicht eines Hochspannungssteckers eines Hochspannungskabels.
  • Im Folgenden wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Steckdose im Kontext ihrer Verbindung mit einer Kathode einer offenen Mikrofokus-Röntgenröhre erläutert.
  • In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Steckdose mit Gittersitz 10 und aufgesteckter Gittereinheit 15 einer Kathode 24 der Mikrofokus-Röntgenröhre in einem Teilschnitt dargestellt. Dabei ist die linke Hälfte der Darstellung geschnitten und die rechte Hälfte als Ansicht dargestellt. Die Grenze der beiden Darstellungen fällt mit der Mittellängsachse der Steckdose zusammen.
  • Im Folgenden wird das Ausführungsbeispiel der 1 zusammen mit der 2 beschrieben. In 2 ist eine vergrößerte Schnittdarstellung des oberen Bereichs der Steckdose der 1 ohne die Gittereinheit 15 dargestellt. In dieser Figur sind einige Einzelheiten besser erkennbar als in 1.
  • Die erfindungsgemäße Steckdose weist als Grundkörper einen Keramikisolator 1 auf, der aus einem keramischen Material besteht auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist dieses keramische Material Al2O3. Der Keramikisolator 1 weist im Wesentlichen drei Abschnitte auf.
  • Ein erster Hohlraum 2 ist an seinem in den 1 und 2 oberen Abschnitt, der mit der Gittereinheit 15 elektrisch leitend verbunden ist, ausgebildet. Dieser erste Hohlraum 2 ist zylindrisch ausgestaltet. Innerhalb des Hohlraums sind zwei elektrische Kontakte 5 angeordnet, die dazu dienen, den Filamentstrom (im Ausführungsbeispiel in einem Bereich von 5 - 6 A), der über ein Hochspannungskabel 23 (siehe 3) zugeführt wird, über ebenfalls innerhalb des ersten Hohlraums 2 angeordnete und den elektrischen Kontakten 5 zugeordnete elektrischen Leiter (Drähte) 6 einem Filament 17 in der Gittereinheit 15 weiterzuleiten. Die elektrischen Kontakte 5 am oberen Ende des ersten Hohlraums 2 und die elektrischen Leiter 6 am unteren Ende des ersten Hohlraums 2 werden jeweils in einer Platte (oben eine Abschlussplatte 25 und unten eine Kontaktplatte 26) aus einem isolierenden Material - im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus Al2O3) - gehalten, die fest mit dem Keramikisolator 1 verlötet sind. Außerdem ist noch ein dritter elektrischer Kontakt 5 vorhanden, der die Hochspannung (im Ausführungsbeispiel 225 kV) vom Hochspannungskabel 23 in ein Gitter 27 (Wehneltzylinder) der Kathode 24 bringt. Ansonsten ist kein weiteres Material im ersten Hohlraum 2 vorhanden.
  • Ein zweiter Hohlraum 3 schließt sich auf dem der Gittereinheit 15 abgewandten Ende der Kontaktplatte 26 an. Er ist ebenfalls zylindrisch mit demselben Durchmesser wie der erste Hohlraum 2 ausgebildet. An seinem unteren, der Gittereinheit 15 abgewandten Ende weist er einen (in Bezug auf die axiale Richtung im Vergleich mit dem zylindrischen Teil gesehen) kurzen Teil auf, der konisch nach unten zuläuft. Die Oberfläche des zweiten Hohlraums 3 ist mit einer Metallschicht 9 (hier aus einer Legierung aus Molybdän, Mangan und Nickel) versehen. Die Metallschicht 9 wurde mittels dem Fachmann bekannter Verfahren auf die Innenfläche des Keramikisolators 1 aufgebracht. In den zweiten Hohlraum 3 stehen von der Kontaktplatte 26 zwei Federkontakte 7 herein, die durch die Kontaktplatte 26 hindurch in Kontakt mit den beiden elektrischen Leitern 6 sind, die den Filamentstrom transportieren. Ein dritter elektrischer Leiter 6 im ersten Hohlraum 2, der die Hochspannung führt, ist durch die Kontaktplatte 26 hindurch in Kontakt mit einem elektrisch leitenden Mittelpin 8, der ebenfalls in den zweiten Hohlraum 3 entlang der Mittellängsachse des Keramikisolators 1 hineinragt. Der zweite Hohlraum 3 dient dazu, im montierten Zustand des Hochspannungssteckers 18 des Hochspannungskabels 23 den elektrischen Kontakt zwischen Hochspannungskabel 23 und Filament 17 beziehungsweise Gitter 27 herzustellen.
  • Nach unten schließt sich an den konischen Teil des zweiten Hohlraums 3 ein dritter Hohlraum 4 an, der sich - bis auf einen in Bezug auf die axiale Richtung sehr kurzen zylindrischen Teil - konisch nach unten aufweitet und einen kegelstumpfförmigen Teil bildet. Dieser kegelstumpfförmige Teil dient zur Aufnahme eines Gummikonus 22 des Hochspannungssteckers 18 (siehe 3) im montierten Zustand des Hochspannungssteckers 18 in der Steckdose der 1 und 2.
  • Bislang wurde nur die Innenform des Keramikisolators 1 anhand seiner drei Hohlräume 2, 3, 4 beschrieben. Es folgt nun die Beschreibung der Außenfläche des Keramikisolators 1.
  • Im Bereich des ersten und zweiten Hohlraums 2, 3 ist die Außenfläche des Keramikisolators 1 zylindrisch ausgeführt. Die Zylinderform erstreckt sich bis in den oberen Bereich des dritten Hohlraums 4. Dort weitet sich der Keramikisolator 1 über einen umlaufenden Vorsprung 28 auf und geht in einen sich nach unten konisch aufweitenden Bereich über. Im Anschluss daran schließt sich abschließend nochmals ein zylindrischer Bereich an.
  • Am oberen Ende des Keramikisolators 1 ist ein metallischer Gittersitz 10 fest mit dem Keramikisolator 1 verbunden. Der Gittersitz 10 ist achssymmetrisch um die Mittellängsachse des Keramikisolators 1 ausgebildet und weist zentral eine Durchbrechung auf, durch die die elektrischen Kontakte 5 ohne leitende Verbindung hindurchtreten. Am oberen Ende ist der Gittersitz 10 becherförmig ausgebildet, so dass eine Aufnahmevertiefung, die Gittersteckdose 14 (siehe 2), zum Einschieben der Gittereinheit 15 in den Gittersitz 10 vorhanden ist. Im eingebauten Zustand der Gittereinheit 15 in der Gittersteckdose 14 ist das Gitter 27 leitend mit dem Gittersitz 10 verbunden. Der Filamentstrom wird durch Filamentkontaktstifte 16 an der Gittereinheit 15, die in die elektrischen Kontakte 5 eingreifen, zum Filament 17 geleitet. Das Gitter 27 wird über eine entsprechende, dem Fachmann bekannte elektrische Verbindung mit dem dafür vorhandenen elektrischen Kontakt 5 aus dem Hochspannungskabel 23 mit Hochspannung versorgt.
  • Im Bereich des ersten und zweiten Hohlraums 2, 3 des Keramikisolators 1 - dem unteren Bereich des Gittersitzes 10 - ist der Gittersitz 10 im Wesentlichen zylindermantelförmig und über eine Schulter 29 mit dem vorbeschriebenen oberen Bereich des Gittersitzes 10 einstückig verbunden. Am unteren Ende weitet sich die Außenfläche des Gittersitzes 10 leicht auf. Zwischen der Innenfläche des unteren Bereichs des Gittersitzes 10 und der Außenfläche des Keramikisolators 1 ist ein im Wesentlichen gleichbleibender zylinderförmiger Luftspalt 12 ausgebildet. Im Bereich der gerade beschriebenen Schulter 29 des Gittersitzes 10 ist ein Tripelpunkt 13 (eigentlich handelt es sich um einen Ring, der sich konzentrisch um die Mittellängsachse des Keramikisolators 1 erstreckt) ausgebildet, an dem drei verschiedene Medien aufeinander treffen: Metall des Gittersitzes 10, Keramik des Keramikisolators 1 und Luft/Vakuum des Luftspalts 12. Zwischen dem unteren Ende des Gittersitzes 10 und dem Vorsprung 28 des Keramikisolators 1 ist in axialer Richtung ein Abstand gegeben, der zu einer umlaufenden Nut 11 führt.
  • In 3 ist ein Hochspannungsstecker 18 mit daran angebrachtem Hochspannungskabel 23 (nicht maßstabsgetreu zu den 1 und 2) dargestellt. In seinem kabelfernen oberen Endbereich weist der Hochspannungsstecker 18 zwei voneinander elektrisch isolierte Ringkontakte 19 auf, die im montierten Zustand des Hochspannungssteckers 18 innerhalb der erfindungsgemäßen Steckdose über die zwei Federkontakte 7 das Filament 17 mit dem Filamentstrom versorgen. An der Spitze ist elektrisch isoliert zu den beiden Ringkontakten 19 ein Mittelkontakt 20 in Buchsenform ausgebildet, in den im montierten Zustand des Hochspannungssteckers 18 innerhalb der erfindungsgemäßen Steckdose der Mittelpin 8 eingreift und über diese elektrische Verbindung das Gitter 27 der Kathode 24 mit Hochspannung versorgt. Die Verkabelung innerhalb des Hochspannungskabels 23 und des Hochspannungssteckers 18 ist dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt. Der Hochspannungsstecker 18 wird so in den dritten Hohlraum hineingedrückt, dass der Gummikonus 22 formschlüssig an den dritten Hohlraum 4 angepresst wird. Der Gummikonus 22 ist auf einem festen Gewindestück 21 eines HV-Flansches aufgezogen, der aus Edelstahl gefertigt ist. Der flächige Kontakt zwischen der Wand des dritten Hohlraums 4 der Steckdose und der Oberfläche des Gummikonus 22 erfolgt durch das Verschrauben des Gewindestücks 21 des HV-Flansches mittels 4 Schrauben (welche nicht dargestellt sind) an einem Bauteil der Mikrofokus-Röntgenröhre, das ortsfest zu dem Keramikisolator 1 angeordnet ist.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Steckdose können die im Betrieb - bei montiertem Hochspannungsstecker 18 - auftretenden Feldstärken sehr stark verringert werden, so dass trotz Verwendung von Keramik anstatt Epoxidharz für den Keramikisolator 1 die Gefahr von Spannungsüberschlägen selbst bei angelegten Hochspannungen von 320 kV verschwindend gering ist. Es werden selbst an den höchstproblematischen Federkontakten 7 Feldstärken von unter 6 kV/mm bei einer Spannung von 225 kV erzielt. Dies wird durch die erfindungsgemäße Kombination von Federkontakten 19 an der Steckdose in Verbindung mit Ringkontakten 7 am Hochspannungsstecker 18, einem sehr langen Gittersitz 10 und der Innenmetallisierung des zweiten Hohlraums 3 des Keramikisolators 1 mittels der Metallschicht 9 erreicht.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Keramikisolator
    2
    erster Hohlraum
    3
    zweiter Hohlraum
    4
    dritter Hohlraum
    5
    elektrischer Kontakt
    6
    elektrischer Leiter (Draht)
    7
    Federkontakt
    8
    Mittelpin
    9
    Metallschicht
    10
    Gittersitz
    11
    umlaufende Nut
    12
    Luftspalt
    13
    Tripelpunkt
    14
    Gittersteckdose
    15
    Gittereinheit
    16
    Filamentkontaktstift
    17
    Filament
    18
    Hochspannungsstecker
    19
    Ringkontakt
    20
    Mittelkontakt
    21
    Gewindestück für HV-Flansch
    22
    Gummikonus
    23
    Hochspannungskabel
    24
    Kathode
    25
    Abschlussplatte
    26
    Kontaktplatte
    27
    Gitter (Wehneltzylinder)
    28
    Vorsprung
    29
    Schulter

Claims (6)

  1. Steckdose zur Aufnahme eines Hochspannungssteckers (18) eines Hochspannungskabels (23) für eine Mikrofokus-Röntgenröhre mit einer Kathode (24), die ein Filament (17) und ein Gitter (27) aus Metall aufweist, wobei die Steckdose einen Keramikisolator (1) als Isolator aufweist, wobei der Keramikisolator (1) einen ersten Hohlraum (2) aufweist, der an seinem Filament-nahen Ende ausgebildet ist, welcher mit elektrischen Kontakten (5) für das Filament und das Gitter (27) sowie elektrischen Leitern (6) durchsetzt ist, wobei der Keramikisolator (1) einen zweiten Hohlraum (3) aufweist, der sich an den ersten Hohlraum (2) an dessen Filament-fernen Ende anschließt, in welchem Federkontakte (7) für die Stromversorgung des Filaments (17) und ein Mittelpin (8) für die Spannungsversorgung des Gitters (27) zur Verbindung mit dem Hochspannungsstecker (18) vorhanden sind und dessen Oberfläche von einer Metallschicht (9) bedeckt ist, wobei der Keramikisolator (1) einen dritten Hohlraum (4) aufweist, der sich an den zweiten Hohlraum (3) an dessen Filament-fernen Ende anschließt, und der eine Form aufweist, um einen passgenauen Sitz des Hochspannungssteckers (18) im eingesetzten Zustand zu gewährleisten, wobei der Keramikisolator (1) mit einem Gittersitz (10), der im eingebauten Zustand mit dem Gitter (27) der Kathode (24) leitend verbunden ist und der erste Hohlraum (2) und der zweite Hohlraum (3) in radialer Richtung vom Gittersitz (10) umschlossen sind, wobei zwischen Gittersitz (10) und Keramikkörper (1) in radialer Richtung ein Luftspalt (12) ausgebildet ist, wobei am Filament-fernen Ende des Gittersitzes (10) eine umlaufende Nut (11) in axialer Richtung zwischen dem Gittersitz (10) und dem Keramikisolator (1) vorhanden ist.
  2. Steckdose nach Patentanspruch 1, wobei der zweite Hohlraum (3) über den Großteil seiner axialen Länge zylinderförmig ausgebildet ist.
  3. Steckdose nach einem der vorstehenden Patentansprüche, wobei der dritte Hohlraum (4) über den Großteil seiner axialen Länge kegelstumpfförmig ausgebildet ist.
  4. Steckverbindung für ein Hochspannungskabel (23) für eine Mikrofokus-Röntgenröhre mit einer Steckdose nach einem der vorstehenden Patentansprüche und einem Hochspannungsstecker (18), der an seinem Ende einen ersten Bereich aufweist, in dem Ringkontakte (19) vorhanden sind, und einen sich daran anschließenden zweiten Bereich aufweist, der eine Form aufweist, die im montierten Zustand formschlüssig an dem dritten Hohlraum (4) des Keramikisolators (1) der Steckdose anschlägt, wobei der erste Bereich des Hochspannungssteckers (18) im montierten Zustand im zweiten Hohlraum (3) des Keramikisolators (1) der Steckdose angeordnet ist.
  5. Steckverbindung nach Patentanspruch 4, wobei der zweite Bereich des Hochspannungssteckers (18) einen Gummikonus (22) aufweist und/oder der zweite Bereich des Hochspannungssteckers (18) kegelstumpfförmig ist.
  6. Verwendung einer Steckdose und/oder einer Steckverbindung nach einem der vorstehenden Patentansprüche, wobei die angelegte Hochspannung mindestens 160 kV, bevorzugt mindestens 250 kV und besonders bevorzugt mindestens 320 kV, beträgt.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106653528B (zh) * 2016-12-29 2019-01-29 清华大学 阴极组件及具有该阴极组件的x射线光源与ct设备
EP3496127A1 (de) * 2017-12-07 2019-06-12 Koninklijke Philips N.V. Kathodenbaugruppenkomponente zur röntgenbildgebung
EP3531437A1 (de) * 2018-02-27 2019-08-28 Siemens Healthcare GmbH Elektronen-emissionsvorrichtung

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014015974A1 (de) 2014-10-31 2016-05-04 Ge Sensing & Inspection Technologies Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung von Überschlagsbedingten transienten elektrischen Signalen zwischen der Beschleunigungsstrecke einer Röntgenröhre sowie einer Hochspannungsquelle

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5105456A (en) * 1988-11-23 1992-04-14 Imatron, Inc. High duty-cycle x-ray tube
DE10251635A1 (de) * 2002-11-06 2004-05-27 Feinfocus Röntgen-Systeme GmbH Röntgenröhre, insbesondere Mikrofokus-Röntgenröhre
US7445517B2 (en) * 2004-04-16 2008-11-04 Varian Medical Systems, Inc. High voltage cable assembly with ARC protection
JP4619176B2 (ja) * 2005-03-31 2011-01-26 株式会社日立メディコ マイクロフォーカスｘ線管
CN103681180B (zh) * 2013-12-16 2016-05-04 丹东奥龙射线仪器集团有限公司 开放式反射靶微焦点x射线管
CN104916513A (zh) * 2015-06-17 2015-09-16 无锡日联科技有限公司 一种微焦点x射线管
CN205944026U (zh) * 2016-08-18 2017-02-08 温州市康源电子有限公司 一种x射线管

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014015974A1 (de) 2014-10-31 2016-05-04 Ge Sensing & Inspection Technologies Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung von Überschlagsbedingten transienten elektrischen Signalen zwischen der Beschleunigungsstrecke einer Röntgenröhre sowie einer Hochspannungsquelle

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