DE102017217181B3

DE102017217181B3 - Stehanode für einen Röntgenstrahler und Röntgenstrahler

Info

Publication number: DE102017217181B3
Application number: DE102017217181.2A
Authority: DE
Inventors: Tobias Heinke; Michael Langguth
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2017-09-27
Filing date: 2017-09-27
Publication date: 2018-10-11
Anticipated expiration: 2037-09-28
Also published as: US10714300B2; US20190096625A1; CN109599317B; CN109599317A

Abstract

Eine Stehanode (10) für einen Röntgenstrahler, insbesondere einer bildgebenden Röntgeneinrichtung oder einer Röntgeneinrichtung der Strahlentherapie oder Spektroskopie, umfasst einen Anodengrundkörper (11) und einen innenliegenden, in axialer Richtung (A) verlaufenden Kühlkanal (K) zum Führen eines Kühlfluids an eine Wärmeaustauschfläche (17) des Anodengrundkörpers (11). Gemäß der Erfindung ist eine endseitig am Kühlkanal (K) angeordnete Düse (1) mittels Anschlagselementen (3, 7, 15) derart bezüglich der Wärmeaustauschfläche (17) positioniert, dass zwischen der Wärmeaustauschfläche (17) und der Düse (1) ein Spalt gebildet ist, der sich über einen Winkelbereich von 360° um die axiale Richtung (A) erstreckt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stehanode für einen Röntgenstrahler, insbesondere einer bildgebenden Röntgeneinrichtung oder einer Röntgeneinrichtung der Strahlentherapie oder Spektroskopie, mit einem Anodengrundkörper und einem innenliegenden, in axialer Richtung verlaufenden Kühlkanal zum Führen eines Kühlfluids an eine Wärmeaustauschfläche des Anodengrundkörpers. Die Erfindung betrifft ferner einen Röntgenstrahler mit einer derartig ausgebildeten Stehanode.
Röntgenstrahler (auch: Röntgenröhre), mit Stehanoden, d.h. Anoden, die stationär und insbesondere nicht drehbar in einem Vakuumgehäuse des Röntgenstrahlers gelagert sind, sind aus verschiedenen Bereichen der Röntgentechnik, insbesondere aus dem Bereich der Bildgebung, der Strahlentherapie oder der Spektroskopie bekannt. Um entsprechend hohe Leistungen umzusetzen, ist es teilweise erforderlich, Stehanoden aktiv mit einem Kühlfluid zu durchströmen. Zum Führen des Kühlfluids sind Stehanoden bekannt, die Kühlkanäle aufweisen und derart angeordnet sind, dass insbesondere eine Unterseite eines Anodengrundkörpers mit Kühlfluid beaufschlagbar ist. Auf der gegenüberliegenden Oberseite des Anodengrundkörpers ist typischerweise das Target angeordnet, welches zum Erzeugen von Röntgenstrahlung mit Elektronen beaufschlagbar ist.
Das Target und der mit dem Target verbundene Anodengrundkörper liegt während des Betriebs auf positivem Hochspannungspotential. Als Kühlfluide kommen daher regelmäßig nur elektrisch gering oder nichtleitende Kühlmedien in Frage. Ein in der Praxis eingesetztes Kühlfluid ist beispielsweise vollentsalztes Wasser (VE-Wasser). VE-Wasser hat jedoch die Eigenschaft, sich mit Ionen aus der Umgebung anzureichern. Kommt das mit Ionen angereicherte VE-Wasser in direkten Kontakt mit insbesondere einem aus Kupfer bestehenden Anodengrundkörper, so kommt es zu Korrosion und einer fortschreitenden Zerstörung und Ausspülung des Materials. Dieser Vorgang wird durch hohe Temperaturen und Strömungsgeschwindigkeiten des Kühlfluids im Allgemeinen noch verstärkt. Aus diesem Grund sind die mit dem VE-Wasser in Kontakt tretenden Kupferflächen, insbesondere Wärmeaustauschflächen, die dazu dienen, Wärme an das die Stehanode durchströmende Kühlfluid abzugeben, oftmals mit einer dünnen Beschichtung bzw. Schutzschicht versehen. Die Beschichtung kann jedoch bei mechanischer Beanspruchung insbesondere bei der Montage leicht beschädigt werden.
Röntgenstrahler, bei denen Düsen für Kühlfluid vollumfänglichvon einem Anodengrundkörper mittels Anschlagselementen beabstandet sind, sind beispielsweise aus US 4 064 411 A oder US 3 914 633 A bekannt.
CH 663 114 A5 beschreibt einen Anodenkörper mit bodenseitiger Kühlung, wobei ein innerer Kühlraum von einer inneren, konisch ausgebildeten Stirnfläche derart begrenzt ist, dass die axiale Weite des inneren Kühlraums in radialer Richtung von der Mitte zum Rand stetig abnimmt.
Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt die vorliegende Erfindung zur Aufgabe, eine hinsichtlich der thermischen Anbindung an das Kühlfluid verbesserte Stehanode anzugeben.
Die vorstehend genannte Aufgabe wird durch Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. 13 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Eine Stehanode für einen Röntgenstrahler, insbesondere einer bildgebenden Röntgeneinrichtung oder einer Röntgeneinrichtung der Strahlentherapie oder Spektroskopie, umfasst einen Anodengrundkörper und einen innenliegenden, in axialer Richtung verlaufenden Kühlkanal zum Führen eines Kühlfluids an eine Wärmeaustauschfläche des Anodengrundkörpers. Eine endseitig am Kühlkanal angeordnete Düse ist mittels Anschlagselementen derart bezüglich der Wärmeaustauschfläche positioniert, dass zwischen der Wärmeaustauschfläche und der Düse ein Spalt gebildet ist, der sich über einen Winkelbereich von 360° um die axiale Richtung erstreckt.
Es wird somit vorgeschlagen, zum einen eine Düse am Ende des Kühlkanals vorzusehen, um eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit, mit der das Kühlfluid die Wärmeaustauschfläche umströmt, zu bewirken. Zum anderen wird der Abstand der Düse zur Wärmeaustauschfläche des Anodengrundkörpers definiert über Abschlagselemente eingestellt, so dass zwischen der Düse und der Wärmeaustauschfläche im gesamten Winkelbereich von 360° um die axiale Richtung herum ein Spalt gebildet ist. Mit anderen Worten stützt sich die Düse an keiner Stelle, auch nicht punktuell, an der Wärmeaustauschfläche ab. Die Anschlagselemente sind an einer thermisch unbelasteten Stelle, die insbesondere axial von der Wärmeaustauschfläche beabstandet ist, angeordnet. Eine derartige Ausbildung ist vorteilhaft, da die effektive Größe der für den Wärmeübertrag zur Verfügung stehenden Fläche von Festkörpern, die in unmittelbarem Kontakt zur Wärmeaustauschfläche stehen, verkleinert wird. Zudem können durch einen derartigen Kontakt lokal stark erhitzte Bereiche entstehen, die wiederum zu thermischen Spannung im Anodengrundmaterial führen können. Für hochbeanspruchte Stehanoden ist dies besonders wesentlich, da dies im Allgemeinen die umsetzbare Leistung limitiert. Eine homogene Wärmeverteilung ist daher wünschenswert. Selbst wenn nicht zu höheren Leistungen übergegangen werden soll, so ergibt sich eine zusätzliche Sicherheitsreserve hinsichtlich aktueller Betriebsszenarien, so dass die Lebensdauer der Stehanode verlängert ist. Durch die Anschlagselemente wird ferner sichergestellt, dass die Düse auch bei der Montage normalerweise nicht in Kontakt mit der Wärmeaustauschfläche kommen kann. Die Gefahr einer Beschädigung der Wärmeaustauschfläche bei der Montage ist damit zumindest reduziert. Durch die gegenständliche Ausbildung der Stehanode im Bereich der Wärmeaustauschfläche ergeben sich beim Betrieb im temperaturkritischen Bereich keine oder nur wenige lokal stark erhitzte Bereiche. Die Wärmeaustauschfläche kann gleichmäßig und rotationssymmetrisch im gesamten 360° Winkelbereich mit Kühlfluid beaufschlagt werden. Hieraus ergeben sich gleichmäßige und definierte Strömungsverhältnisse.
Die relativ einfache Ausgestaltung der Stehanode, insbesondere der Düse mit den Anschlagselementen, ermöglicht eine Herstellung mittels konventioneller Fertigungstechniken, wie beispielsweise dem Drehen oder dem Fräsen. Hierdurch kann eine hohe Fertigungsgenauigkeit und/oder eine hohe Reproduzierbarkeit hinsichtlich der Form- und Lagetoleranz der Bauteile zueinander, insbesondere der Düse zur Wärmeaustauschfläche erzielt werden.
Gemäß der Erfindung ist ein zentraler Bereich der Wärmeaustauschfläche, insbesondere ein um die axiale Richtung zentrierter Bereich der Wärmeaustauschfläche, kegelförmig ausgebildet. Der kegelförmig ausgebildete und insbesondere ausgebuchtete zentrale Bereich der Wärmeaustauschfläche dient primär dazu, die zum Wärmeübertrag an das Kühlfluid zu Verfügung stehende Fläche zu vergrößern. Eine trichterförmige Austrittsöffnung der Düse ist dem kegelförmig ausgebildeten zentralen Bereich der Wärmeaustauschfläche gegenüberliegend angeordnet. Mit anderen Worten sind die Düse und die Wärmeaustauschfläche form- und strömungstechnisch aufeinander abgestimmt. Hierdurch können besonders hohe Strömungsgeschwindigkeiten im Bereich der kegelförmigen Ausbuchtung erzielt werden, was die Wärmeabfuhr zusätzlich verbessert.
Die Stehanode ist in möglichen Ausführungsbeispielen im Wesentlichen, also zumindest näherungsweise, axial symmetrisch aufgebaut. Als axiale Richtung wird insbesondere die Richtung entlang der Symmetrieachse bezeichnet. Eine Richtung senkrecht hierzu wird insbesondere als radiale Richtung bezeichnet.
Das Kühlfluid ist insbesondere ein Kühlmedium flüssigen Aggregatzustands. Beispielsweise ist das Kühlfluid ein Kühlöl oder das bereits eingangs genannte vollentsalzte Wasser (VE-Wasser). Das Kühlfluid weist insbesondere eine zumindest reduzierte elektrische Leitfähigkeit auf.
Der Kühlkanal ist in möglichen Ausführungsformen zumindest abschnittsweise von einem Zuführrohr gebildet, welches sich innerhalb des Anodengrundkörpers in axialer Richtung erstreckt. Der Kühlkanal erstreckt sich insbesondere weiter in axialer Richtung durch die Düse.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel verläuft der Kühlkanal, insbesondere das Zuführrohr, konzentrisch zur axialen Richtung innerhalb des Anodengrundkörpers. Das Zuführrohr ist insbesondere in einer radialen Richtung, die senkrecht zur axialen Richtung verläuft, von einem hülsenförmigen Abschnitt des Anodengrundkörpers beabstandet, der sich von der Wärmeaustauschfläche in axialer Richtung erstreckt. Der Zwischenraum zwischen dem hülsenförmigen Abschnitt des Anodengrundkörpers und dem Zuführrohr dient für den Rückfluss des Kühlfluids.
In Ausgestaltung ist vorgesehen, die Anschlagselemente als radial hervorstehende Stege auszubilden, die an einem der Wärmeaustauschfläche abgewandten Ende der Düse angeordnet sind und in Anschlag mit einer inneren und insbesondere umlaufenden Schulter des Anodengrundkörpers gebracht sind. Die Stege stehen mit dem Anodengrundkörper über die innere Schulter an einer thermisch unbelasteten Stelle, die insbesondere von der Wärmeaustauschstelle in axialer Richtung beabstandet ist, in Kontakt. Die innere Schulter ist insbesondere an einer inneren Oberfläche des sich von der Wärmeaustauschfläche in axialer Richtung erstreckenden hülsenförmigen Abschnitts des Anodengrundkörpers eingebracht und verläuft umfänglich um die axiale Richtung. Mit anderen Worten wird der direkte Kontakt zwischen der Düse und der thermisch hochbelasteten Wärmeaustauschfläche (auch: Kühlboden) vermieden, da die entsprechende Kontaktfläche zwischen diesen Bauteilen in thermisch unkritischen Bereichen des Anodengrundkörpers bzw. des Anodenkopfes angeordnet ist.
Die Stege sind vorzugsweise in regelmäßigen Winkelabständen umfänglich um die axiale Richtung versetzt angeordnet. In einem möglichen Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Stege in Winkelabständen von 120° um die axiale Richtung angeordnet und stehen in Kontakt zu einer umlaufenden inneren Schulter des Anodengrundkörpers. Die gegenständliche Ausbildung dieser Anschlagselemente dient insbesondere zur Zentrierung der Düse bezüglich der Wärmeaustauschfläche bzw. des Kühlbodens derart, dass die Düsenöffnung konzentrisch zur axialen Richtung verläuft und, so dass das zugeführte Kühlfluid die Wärmeaustauschfläche gleichmäßig umströmt.
Vorzugsweise verjüngt sich der Kühlkanal im Bereich der Düse, damit höhere Strömungsgeschwindigkeiten und somit ein verbesserter Wärmeaustausch sichergestellt werden können.
In Ausgestaltung sind mehrere, sich zumindest abschnittsweise in radialer Richtung erstreckende Kühlkanalabschnitte in den Anodengrundkörper eingebracht. In diesen Ausführungsbeispielen ist der Anodengrundkörper insbesondere im Bereich der Wärmeaustauschfläche derart ausgebildet, dass dieser von Kühlfluid durchströmbar ist, um den Wärmeübertrag weiter zu verbessern. Die Kühlkanalabschnitte können dabei geschlossen oder seitens der Wärmeaustauschfläche offen, beispielsweise als rillenförmige Vertiefungen, ausgebildet sein.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die in den Anodengrundkörper eingebrachten Kühlkanalabschnitte spiralförmig ausgebildet, um die Wärmeanbindung an das durchströmende Kühlfluid weiter zu verbessern.
Vorzugsweise ist zumindest ein Bereich des Anodengrundkörpers, insbesondere ein die Kühlkanalabschnitte umfassender Bereich des Anodenkühlköpers, mittels eines generativen Fertigungsverfahrens, insbesondere mittels 3D-Metalldrucks, Lasersintern oder selektiven Laseraufschmelzen gebildet.
Die Wärmeaustauschfläche ist vorzugsweise zumindest bereichsweise mit einer Beschichtung aus einem hinsichtlich des Kühlfluids korrosionsbeständigen Material beschichtet. Auf diese Weise wird ein Verschleiß des Anodengrundmaterials reduziert. Eine mechanische Beanspruchung der Beschichtung während der Montage der Stehanode ist zumindest reduziert, da durch die Anschlagselemente ein direkter Kontakt vermieden werden kann. Ein mechanischer Kontakt ist im Allgemeinen aufgrund der Formgebung der Anschlagselemente auch bei einer Fehlmontage vermieden, da diese im Sinne des fehlervermeidenden „Poka Yoke“-Prinzips ausgeführt sind. Dadurch ist ermöglicht, besonderes dünne Beschichtungen vorzusehen, die in vorteilhafter Weise die Wärmeleitung zwischen Anodengrundkörper und Kühlfluid nur unwesentlich beeinträchtigen.
Die Beschichtung besteht bevorzugt aus einem Metall, insbesondere aus Nickel oder Gold.
Der Anodengrundkörper ist vorzugsweise mit einem Target aus einem Targetmaterial, insbesondere aus Wolfram, Rhodium, Molybdän oder Gold, thermisch leitend verbunden. Das Target ist zur Erzeugung von Röntgenstrahlung mit Elektronen beaufschlagbar und beispielsweise in den Anodengrundkörper eingebettet, der somit als Träger mit guter thermischer Leitfähigkeit dient.
Der Anodengrundkörper ist vorzugsweise aus einem Anodengrundmaterial, insbesondere aus Kupfer, gebildet.
Ein Röntgenstrahler, insbesondere einer bildgebenden Röntgeneinrichtung oder einer Röntgeneinrichtung der Strahlentherapie oder Spektroskopie, umfasst gemäß Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung die vorstehend bereits beschriebene, mit Elektronen beaufschlagbare Stehanode, mit einem Anodengrundkörper und einem innenliegenden, in axialer Richtung verlaufenden Kühlkanal zum Führen eines Kühlfluids an eine Wärmeaustauschfläche des Anodengrundkörpers. Eine endseitig am Kühlkanal angeordnete Düse ist mittels Anschlagselementen derart bezüglich der Wärmeaustauschfläche positioniert, dass zwischen der Wärmeaustauschfläche und der Düse ein Spalt gebildet ist, der sich vollständig über einen Winkelbereich von 360° um die axiale Richtung erstreckt. Gemäß der Erfindung ist ein zentraler Bereich der Wärmeaustauschfläche, insbesondere ein um die axiale Richtung zentrierter Bereich der Wärmeaustauschfläche, kegelförmig ausgebildet. Eine trichterförmige Austrittsöffnung der Düse ist dem kegelförmig ausgebildeten zentralen Bereich der Wärmeaustauschfläche gegenüberliegend angeordnet.
Die vorstehend beschriebene Stehanode und/oder der vorstehend beschriebene Röntgenstrahler wird vorzugsweise in einer Röntgeneinrichtung der Strahlentherapie oder Spektroskopie eingesetzt. Andere Anwendungsfelder betreffen bildgebende Röntgeneinrichtung der Medizin oder Industrie, beispielsweise zur Überprüfung von Fracht, insbesondere von Frachtcontainern.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert werden.
Für eine weitere Beschreibung der Erfindung wird auf die in den Zeichnungsfiguren gezeigten Ausführungsbeispiele verwiesen. Es zeigen in einer schematischen Darstellung:

1: eine Düse für eine Stehanode in einer Querschnittdarstellung;
2: eine Stehanode mit innenliegender Düse in einer Querschnittdarstellung.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine Düse 1 für eine in 2 im Detail dargestellte Stehanode 10.
Die Düse 1 weist einen sich in axialer Richtung A verjüngenden Kühlkanal K zum Zuführen von Kühlfluid, insbesondere von vollentsalzten Wasser auf, der endseitig in eine trichterförmig ausgebildete Austrittsöffnung 5 übergeht.
Ferner weist die Düse drei als radial hervorstehende Stege 7 ausgebildete Anschlagselemente 3 auf, von denen in 1 nur eines in der dargestellten Schnittebene liegt. Die als Stege 7 ausgebildeten Anschlagselemente 3 sind umfänglich in 120° Winkelabständen angeordnet und dienen zur Fixierung und Zentrierung der Düse 1 bezüglich eines Anodengrundkörpers 11 der Stehanode 10 derart, dass der Kühlkanal K konzentrisch innerhalb der Stehanode 1 verläuft. Hierzu ist die Düse 1 an einem der Austrittsöffnung 5 abgewandten Ende mit einem den Kühlkanal K abschnittsweise definierenden Zuführrohr 13 verbunden.
Die als Anschlagselemente 3 ausgebildeten Stege 7 liegen an einer innenliegenden Schulter 15 des Anodengrundkörpers 11 formschlüssig sowohl in radialer Richtung als auch in axialer Richtung A an. Die Stege 7 und die Schulter 15 sind so ausgebildet, dass bei der Montage die Düse 1 einfach in den Anodengrundträger 11 eingesetzt werden kann, wobei die Anschlagselemente 3 sicherstellen, dass das die Austrittsöffnung 5 aufweisende Ende der Düse 1 von einer innenliegenden Wärmeaustauschfläche 17 im vollen Winkelbereich von 360° bezüglich der axialen Richtung beabstandet ist. Die Wärmeaustauschfläche 17 ist im achsnahen zentralen Bereich 19 kegelförmig ausgebildet. Der kegelförmig ausgebildete zentrale Bereich 19 ist der Austrittsöffnung 5 gegenüberliegend und von dieser beabstandet angeordnet, so dass die Wärmeaustauschfläche 17 auch in diesem Bereich im vollen Winkelbereich von 360° gleichmäßig von Kühlfluid umströmt wird.
Der Anodengrundkörper 11 besteht aus einem Material mit guter thermischer Leitfähigkeit, beispielsweise aus Kupfer, und dient als Träger für ein Target 21, beispielsweise aus Wolfram, Rhodium, Molybdän oder Gold, welches zur Erzeugung insbesondere von Bremsstrahlung oder charakteristischer Röntgenstrahlung mit beschleunigten Elektronen beaufschlagbar ist. Hierzu liegt die Anode, insbesondere das Target 21 und der Anodengrundkörper 11 in an sich bekannter Weise auf einem positiven Hochspannungspotential. Der Anodengrundkörper 11 dient beim Betrieb eines die Stehanode 10 aufweisenden Röntgenstrahlers insbesondere zur Wärmeabgabe an das durch den Kühlkanal K zugeführte Kühlfluid. Die endseitig an dem Zuführrohr 13 angebrachte Düse 1 richtet den Kühlfluidstrom auf die innenliegende Wärmeaustauschfläche 17, welche während des Betriebs thermisch stark beansprucht ist. Als Wärmeaustauschfläche 17 wird insbesondere die innenliegende Fläche das Anodengrundkörpers 11 angesehen, die dem Target 21 gegenüberliegend angeordnet ist und sich in radialer Richtung erstreckt.
Die Fixierung bzw. Befestigung der Düse 1 erfolgt an einer thermisch weitgehend unbelasteten Stelle eines hülsenförmigen Abschnitts 23 des Anodengrundkörpers 11. Die Anschlagselemente 3 kontaktieren den die Düse 1 umfänglich umgebenden, hülsenförmigen Abschnitt insbesondere an einer Stelle, die von der Wärmeaustauschfläche 17 in axialer Richtung R beabstandet ist. Die Schulter 15 ist insbesondere in eine umlaufende innere Oberfläche des hülsenförmigen Abschnitts 23 eingebracht. Die Anschlagselemente 3 und die Schulter 15 stellen die korrekte Zentrierung und Positionierung der Düse 1 insbesondere bezüglich der Wärmeaustauschfläche 17 bei beliebiger Drehorientierung der Düse 1 bezüglich der axialen Richtung A sicher.
In anderen Ausführungsbeispielen weisen die Anschlagselemente 3 eine derartig komplementäre Formgebung auf, dass die Düse 1 in den Anodengrundkörper 11 bzw. in den von dem Anodengrundkörper 11 gebildeten Kühlboden nur in der korrekten Orientierung eingesetzt werden kann.
Der Anodengrundkörper 11 ist innenseitig und insbesondere im Bereich der Wärmeaustauschfläche 17 mit einer korrosionsbeständigen Beschichtung, beispielsweise aus Nickel, versehen. Vorzugsweise ist die Beschichtung sehr dünn, damit eine gute thermische Anbindung an das Kühlfluid sichergestellt ist. Die Schichtdicke beträgt hierbei vorzugsweise einige Mikrometer (µm), insbesondere zwischen 5 µm und 50 µm, bevorzugt etwa 10 µm bis 15 µm, besonderes bevorzugt 12 µm.
Die durch die Anschlagselemente 3 bereitgestellte Zentrierung und Fixierung der Düse 1 erfolgt derart, dass ein freies Anströmen insbesondere des kegelförmigen Bereichs 19 der Wärmeaustauschfläche 17 ermöglicht ist. Die Düse 1 kommt auch während der Montage der Stehanode 1 nicht in direkten Kontakt mit der beschichteten Wärmeaustauschfläche 17, so dass Beschädigungen weitgehend vermieden werden können. Dies ermöglicht darüber hinaus zu sehr dünnen Beschichtungen überzugehen, um die thermische Anbindung an das zugeführte Kühlfluid weiter zu verbessern.
Obwohl die Erfindung im Detail mit Bezug auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht hierdurch eingeschränkt. Andere Variationen und Kombinationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne vom wesentlichen Gedanken der Erfindung zu abzuweichen.

Claims

Stehanode (10) für einen Röntgenstrahler, insbesondere einer bildgebenden Röntgeneinrichtung oder einer Röntgeneinrichtung der Strahlentherapie oder Spektroskopie, mit einem Anodengrundkörper (11) und einem innenliegenden, in axialer Richtung (A) verlaufenden Kühlkanal (K) zum Führen eines Kühlfluids an eine Wärmeaustauschfläche (17) des Anodengrundkörpers (11), wobei eine endseitig am Kühlkanal (K) angeordnete Düse (1) mittels Anschlagselementen (3, 7, 15) derart bezüglich der Wärmeaustauschfläche (17) positioniert ist, dass zwischen der Wärmeaustauschfläche (17) und der Düse (1) ein Spalt gebildet ist, der sich über einen Winkelbereich von 360° um die axiale Richtung (A) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass ein zentraler Bereich (19) der Wärmeaustauschfläche (17) kegelförmig ausgebildet ist, der einer trichterförmigen Austrittsöffnung (5) der Düse (1) gegenüberliegend angeordnet ist.
Stehanode (10) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen konzentrisch zur axialen Richtung (A) verlaufenden Kühlkanal (K).
Stehanode (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagselemente (3, 7, 15) als radial hervorstehende Stege (7) ausgebildet sind, die an einem der Wärmeaustauschfläche (17) abgewandten Ende der Düse (1) angeordnet sind und in Anschlag mit einer inneren Schulter (15) des Anodengrundkörpers (11) gebracht sind.
Stehanode (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (7) in regelmäßigen Winkelabständen umfänglich um die axiale Richtung (A) versetzt angeordnet sind.
Stehanode (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Kühlkanal (K) im Bereich der Düse (3) verjüngt.
Stehanode (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere sich zumindest abschnittsweise in radialer Richtung erstreckende Kühlkanalabschnitte in den Anodengrundkörper (11) eingebracht sind.
Stehanode (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkanalabschnitte spiralförmig ausgebildet sind.
Stehanode (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Bereich des Anodengrundkörpers (11), insbesondere ein die Kühlkanalabschnitte umfassender Bereich des Anodenkühlköpers, mittels eines generativen Fertigungsverfahrens, insbesondere mittels 3D-Metalldrucks, Lasersintern oder selektiven Laseraufschmelzen gebildet ist.
Stehanode (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeaustauschfläche (17) zumindest bereichsweise mit einer Beschichtung aus einem hinsichtlich des Kühlfluids korrosionsbeständigen Material beschichtet ist.
Stehanode (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung aus einem Metall, insbesondere aus Nickel oder Gold besteht.
Stehanode (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anodengrundkörper (11) mit einem von Elektronen beaufschlagbaren Target (21) aus einem Targetmaterial, insbesondere Wolfram, Rhodium, Molybdän oder Gold, thermisch leitend verbunden ist.
Stehanode (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anodengrundkörper (11) aus einem Anodengrundmaterial, insbesondere Kupfer, gebildet ist.
Röntgenstrahler, insbesondere einer bildgebenden Röntgeneinrichtung oder einer Röntgeneinrichtung der Strahlentherapie oder Spektroskopie, umfassend - eine mit Elektronen beaufschlagbare Stehanode (10), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, mit einem Anodengrundkörper (11) und - einen innenliegenden, in axialer Richtung (A) verlaufenden Kühlkanal (K) zum Führen eines Kühlfluids an eine Wärmeaustauschfläche (17) des Anodengrundkörpers (11), wobei eine endseitig am Kühlkanal (K) angeordnete Düse (1) mittels Anschlagselementen (3) derart bezüglich der Wärmeaustauschfläche (17) positioniert ist, dass zwischen der Wärmeaustauschfläche (17) und der Düse (2) ein Spalt gebildet ist, der sich vollständig über einen Winkelbereich von 360° um die axiale Richtung (A) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass ein zentraler Bereich (19) der Wärmeaustauschfläche (17) kegelförmig ausgebildet ist, der einer trichterförmigen Austrittsöffnung (5) der Düse (1) gegenüberliegend angeordnet ist.