DE10319549B3

DE10319549B3 - Drehanoden-Röntgenröhre

Info

Publication number: DE10319549B3
Application number: DE10319549A
Authority: DE
Inventors: Peter Rother
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2003-04-30
Filing date: 2003-04-30
Publication date: 2004-12-23
Anticipated expiration: 2023-05-01
Also published as: US7065178B2; US20050002492A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Drehanoden-Röntgenröhre mit einer in einem vakuumdichten Gehäuse aufgenommenen Drehanode (3), wobei an einem der Drehanoden (3) gegenüberliegendem Deckel (2) des Gehäuses ein Schacht (4) zur Aufnahme einer Kathode (6) vorgesehen ist. Zur Verbesserung der Haltbarkeit wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass ein den Schacht (4) mit dem Deckel (2) verbindendes Übergangsteil (7) vorgesehen ist, welches aus einem Werkstoff hergestellt ist, dessen Hochtemperaturfestigkeit größer als die Dicke des Deckels (2) oder des Schachts (4) ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehanoden-Röntgenröhre nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Drehanoden-Röntgenröhren sind nach dem Stand der Technik z. B. aus der DE 34 29 799 A1 bekannt. Dabei ist in einem vakuumdichten Gehäuse eine Drehanode aufgenommen. Auf die Drehanode werden mittels einer radial angeordneten Kathode Elektronen beschleunigt. Die dabei gebildete Röntgenstrahlung tritt aus dem Gehäuse aus.

Eine gattungsgemäße Drehanoden-Röntgenröhre wird von der Firma Siemens AG unter der Produktbezeichnung "Dura 502" vertrieben. Dabei weist ein der Drehanode gegenüberliegender Deckel des Gehäuses einen Schacht zur Aufnahme der Kathode auf. Bei einem lang andauernden Betrieb einer solchen Drehanoden-Röntgenröhre unter hoher Belastung kommt es mitunter zu Undichtigkeiten im Übergangsbereich zwischen Deckel und Schacht.

Aus der nachveröffentlichten WO 03/083891 A1 ist eine Drehanoden-Röntgenröhre mit einer in einem vakuumdichten Gehäuse aufgenommenen Drehanode bekannt, bei der an einem der Drehanode gegenüberliegenden Deckel des Gehäuses ein Schacht zur Aufnahme einer Kathode vorgesehen ist. Es ist ein den Schacht mit dem Deckel verbindendes Übergangsteil aus Kupfer vorgesehen, welches mit einem Wärmetauscher zum Abtransport von Warme aus dem Übergangsteil verbunden ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere eine Drehanoden-Röntgenröhre mit verbesserter Lebensdauer angegeben werden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 11.

Nach Maßgabe der Erfindung ist vorgesehen, dass ein den Schacht mit dem Deckel verbindendes Übergangsteil vorgesehen ist, welches aus einem Werkstoff hergestellt ist, dessen Hochtemperaturfestigkeit größer als die des Deckels oder des Schachts ist. – Damit wird auf relativ einfache und kosten günstige Weise die Ausbildung von Undichtigkeiten auch bei langen Standzeiten und einem Betrieb bei hohen Leistungen vermieden.

Unter dem Begriff "Hochtemperaturfestigkeit" wird verstanden, dass der ausgewählte Werkstoff insbesondere ein verbessertes Zeitstandverhalten aufweist. Zur Erläuterung wird auf Illschner B., Werkstoffwissenschaften, Eigenschaften, Vorgänge, Technologien, 1982, Seiten 117 bis 121 verwiesen. Der Schacht oder der Deckel sind üblicherweise aus einem Edelstahl, insbesondere einem Austenit-Stahl, hergestellt.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass die Wärmeleitfähigkeit des Werkstoffs größer als 16 W/mK ist. Die vorgenannte Wärmeleitfähigkeit entspricht etwa der Wärmeleitfähigkeit von Austenit-Stahl.

Der Werkstoff ist zweckmäßigerweise aus einer Legierung gebildet, die zumindest 70 Gew.% Molybdän, Wolfram oder Tantal enthält. Besonders bevorzugt werden Legierungen, die im Wesentlichen aus Molybdän oder Tantal bestehen. Aus solchen Legierungen gebildete Metalle lassen sich wirtschaftlich durch Ziehen, Prägen oder Schmieden verformen. Das vorgeschlagene Übergangsteil kann aus derartigen Legierungen ohne großen Aufwand hergestellt werden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung kann der Werkstoff aber auch aus einer Keramik, vorzugsweise aus Aluminium- oder Magnesiumoxid, hergestellt werden.

Das Übergangsteil kann aus einem den Deckel mit dem Schacht verbindenden Hals ausgebildet sein. Ein das Übergangsteil mit dem Deckel verbindender Fügebereich befindet sich zweckmäßigerweise außerhalb eines Durchmessers des Schachts oder des Halses. Damit wird eine Bestrahlung des Fügebereichs mit Sekundärelektronen vermieden. Eine solche Bestrahlung könnte unerwünschte Schäden im Fügebereich verursachen. Nach einer Ausgestaltung weist der Hals an seinen Enden jeweils eine radial nach außen weisende umlaufende Umbiegung bzw. einen Kragen auf. Ein solchermaßen als Hals ausgebildetes Übergangsteil ist zweckmäßigerweise rotationssymmetrisch ausgebildet. Das erleichtert die Herstellung und das Fügen.

Das Übergangsteil kann mittels einer durch Reibschweißen hergestellten Verbindung mit dem Deckel und/oder dem Schacht verbunden sein. Es ist aber auch möglich, dass das Übergangsteil mittels eines Hochtemperaturlots mit dem Deckel und/oder dem Schacht verbunden ist. Das Hochtemperaturlot weist zweckmäßigerweise einen Schmelzpunkt von mindestens 1000°C, vorzugsweise mindestens 1250°C, auf. Es kann Palladium enthalten.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Querschnittsansicht einer Drehanoden-Röntgenröhre nach dem Stand der Technik,
2 eine Querschnittsansicht eines Deckels mit Kathodenschacht und
3 eine Querschnittsansicht eines Übergangsteils.
In 1 ist schematisch im Querschnitt eine herkömmliche Drehanoden-Röntgenröhre gezeigt.
Ein vakuumdicht ausgeführtes Gehäuse weist eine Gehäuseglocke 1 auf, die mit einem Deckel 2 verschlossen ist. Eine im Gehäuse aufgenommene um eine Achse X drehbare Drehanode ist mit dem Bezugszeichen 3 bezeichnet. Vom Deckel 2 des Gehäuses erstreckt sich ein Kathodenschacht 4, der über einen Hals 5 am Deckel 2 angebracht ist. Mit dem Bezugszeichen 6 ist eine im Kathodenschacht 4 aufgenommene Kathode bezeichnet.
2 zeigt eine Querschnittsansicht eines Deckels 2 mit Kathodenschacht 4 einer erfindungsgemäßen Drehanoden-Röntgenröhre. Dabei ist der Hals 5 als besonderes Übergangsteil 7 ausgeführt. Das Übergangsteil 7 besteht aus einem hochtemperaturfesten Werkstoff. Die Hochtemperaturfestigkeit des Werkstoffs ist größer als die zur Herstellung des Deckels 2 und/oder des Kathodenschachts 4 verwendeten Werkstoffs, bei dem es sich üblicherweise um Austenit-Stahl handelt. Das Übergangsteil 7 ist zweckmäßigerweise aus einer Legierung hergestellt, die im Wsentlichen Molybdän enthält. Das Übergangsteil 7 ist in 3 nochmals in vergrößerter Darstellung wiedergegeben. Es weist an beiden Enden davon radial nach außen weisende umlaufende Umbiegungen 8 auf. Die Enden der Umbiegungen 8 können zur Erleichterung des Fügens mit dem Deckel 2 bzw. dem Kathodenschacht 4 mit einer Stufe S versehen sein.
Das hier beispielhaft gezeigte Übergangsteil 7 kann selbstverständlich auch eine andere Geometrie aufweisen. Das Übergangsteil 7 wird zweckmäßigerweise mittels eines Hochtemperaturlots am Deckel 2 und/oder am Kathodenschacht 4 angebracht. Dabei haben sich insbesondere Palladium-haltige Lote mit einem Schmelzpunkt von 1100 bis 1250°C als geeignet erwiesen. Es ist aber auch möglich, mittels Reibschweißen das Übergangsteil mit dem Deckel 2 und/oder dem Kathodenschacht 4 zu verbinden.

Claims

Drehanoden-Röntgenröhre mit einer in einem vakuumdichten Gehäuse aufgenommenen Drehanode (3), wobei an einem der Drehanode (3) gegenüberliegenden Deckel (2) des Gehäuses ein Schacht (4) zur Aufnahme einer Kathode (6) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein den Schacht (4) mit dem Deckel (2) verbindendes Übergangsteil (7) vorgesehen ist, welches aus einem Werkstoff hergestellt ist, dessen Hochtemperaturfestigkeit größer als die des Deckels (2) oder des Schachts (4) ist.
Drehanoden-Röntgenröhre nach Anspruch 1, wobei die Wärmeleitfähigkeit des Werkstoffs größer als 16 W/mK ist.
Drehanoden-Röntgenröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Werkstoff aus einer Legierung gebildet ist, die zumindest 70 Gew.% Molybdän, Wolfram oder Tantal enthält.
Drehanoden-Röntgenröhre nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei der Werkstoff aus einer Keramik, vorzugsweise Aluminium- oder Magnesiumoxid, hergestellt ist
Drehanoden-Röntgenröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Übergangsteil (7) als ein den Deckel (2) mit dem Schacht (4) verbindender Hals (5) ausgebildet ist.
Drehanoden-Röntgenröhre nach Anspruch 5, wobei ein das Übergangsteil (7) mit dem Deckel (2) verbindender Fügebereich außerhalb eines Durchmessers des Schachts (4) oder des Halses (5) sich befindet.
Drehanoden-Röntgenröhre nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Hals (5) an seinen Enden jeweils eine radial nach außen weisende umlaufende Umbiegung (8) aufweist.
Drehanoden-Röntgenröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Übergangsteil (7) mittels einer durch Reibschweißen hergestellten Verbindung mit dem Deckel (2) und/oder dem Schacht (4) verbunden ist.
Drehanoden-Röntgenröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Übergangsteil (7) mittels eines Hochtemperaturlots mit dem Deckel (2) und/oder dem Schacht (4) verbunden ist.
Drehanoden-Röntgenröhre nach Anspruch 9, wobei das Hochtemperaturlot einen Schmelzpunkt von mindestens 1000°C, vorzugsweise mindestens 1250°C, aufweist.
Drehanoden-Röntgenröhre nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Hochtemperaturlot Palladium enthält.