DE1093493B

DE1093493B - Disc-shaped anode for rotating anode x-ray tubes

Info

Publication number: DE1093493B
Application number: DEN17106A
Authority: DE
Inventors: Johann Diedrich Fast; Willem Mijndert Hogendoorn
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1958-08-21
Filing date: 1959-08-18
Publication date: 1960-11-24
Also published as: GB860738A; NL100090C; NL230714A; FR1234443A

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung bezieht sich auf eine scheibenförmige Anode für Drehanoden-Röntgenröhren.The invention relates to a disk-shaped anode for rotary anode x-ray tubes.

Üblicherweise ist eine derartige Anode aus Wolfram hergestellt. Das plattenförmige Material, aus dem die Anodenscheiben hergestellt sind, wird dadurch erzielt, daß pulvriges Wolfram zu Stäben gepreßt wird und die Stäbe gesintert und durch mechanische Bearbeitungen, wie Hämmern und Walzen, verformt werden. Diese Bearbeitungen erteilen dem Material eine große Festigkeit und Zähigkeit.Such an anode is usually made of tungsten. The plate-shaped material from which the Anode disks are made is achieved in that powdered tungsten is pressed into rods and the rods are sintered and deformed by mechanical processing such as hammering and rolling. These treatments give the material great strength and toughness.

Es ist bereits eine scheibenförmige Anode bekannt, die aus mindestens zwei Schichten besteht und auf der Elektronenauftreffseite eine Schicht aus Wolfram aufweist, bei der eine weitere Schicht aus Wolfram oder einem anderen hochschmelzenden Metall besteht.A disk-shaped anode is already known, which consists of at least two layers and is based on the electron impact side has a layer made of tungsten, with a further layer made of tungsten or another refractory metal.

Wenn einer Röntgenröhre mit scheibenförmiger Drehanode elektrische Energie zugeführt wird, indem eine elektrische Spannung zwischen Anode und Kathode gelegt wird, wird die Anodenoberfläche örtlich stark erhitzt. Die Temperatur an der Stelle, an der das Elektronenbündel auf das Metall auftrifft, entspricht nahezu der Schmelztemperatur des Materials. Im übrigen Teil der Anodenscheibe bleibt die Temperatur erheblich niedriger. Die Temperaturunterschiede führen mechanische Spannungen in der Scheibe herbei. Wenn außerdem die Betriebstemperatur hoch genug ist, um das Material zu rekristallisieren, wobei die erzielte Festigkeit und Zähigkeit herabgesetzt werden, kann ein Zustand eintreten, der die Bildung von Rissen in der Anodenscheibe fördert.When electrical energy is supplied to an X-ray tube with a disk-shaped rotating anode by an electrical voltage is applied between the anode and cathode, the anode surface becomes local strongly heated. The temperature at the point where the electron beam hits the metal corresponds to almost the melting temperature of the material. The temperature remains in the rest of the anode disk considerably lower. The temperature differences cause mechanical stresses in the Disk. In addition, if the operating temperature is high enough to recrystallize the material, with the achieved strength and toughness being reduced, a condition can arise that the Promotes the formation of cracks in the anode disk.

Man hat, um das Reißen der Elektronenaufprallscheibe zu verhindern, bei Festanoden das Wolframprallstück mit einem Zwischenmetall aus Wolfram und Kupfer in dem Kupfermantel befestigt. Der Erfolg dieser Maßnahme besteht nicht in einer Herabsetzung der nachteiligen Auswirkung einer Verminderung der Festigkeit des Wolframs durch die Rekristallisation.In order to prevent the electron collision disk from tearing, the tungsten collision piece is used in the case of fixed anodes fastened in the copper jacket with an intermediate metal made of tungsten and copper. The success this measure does not consist in reducing the adverse effect of a reduction the strength of the tungsten due to the recrystallization.

Aus der metallurgischen Literatur ist bekannt, daß der Rekristallisationsvorgang von Wolfram unberechenbar und unregelmäßig verläuft und sich auf unübersichtliche Weise vollzieht. Die niedrigste Temperatur, bei der Rekristallisation auftritt, kann einen Wert aufweisen, der zwischen 1400 und 1700° C schwankt. Die Temperatur, auf die die Anodenscheibe in einer Röntgenröhre erhitzt wird, liegt üblicherweise innerhalb dieses Bereiches, so daß in der Regel die Rekristallisation nicht auf die unmittelbare Umgebung des viel stärker erhitzten Teiles der Anode beschränkt bleibt, der vom Elektronenbündel getroffen wird. Wahrscheinlich wird bei fortgesetzter Rekristallisation die Scheibe derartig geschwächt, daß sich Risse bilden, wobei diese Erscheinung schnell, aber auch erst nach längerer Zeit auftreten kann. Je lang-It is known from the metallurgical literature that the recrystallization process of tungsten is unpredictable and runs irregularly and takes place in a confusing way. The lowest temperature occurs during recrystallization can have a value between 1400 and 1700 ° C fluctuates. The temperature to which the anode disk is heated in an X-ray tube is usually within this range, so that as a rule the recrystallization does not affect the immediate area the part of the anode, which is much more heated and which is hit by the electron beam, remains limited will. If the recrystallization continues, the disk is likely to be weakened to such an extent that it becomes Forms cracks, whereby this phenomenon can appear quickly, but also after a long time. The long-

Scheibenförmige Anode
für Drehanoden-RöntgenröhrenDisc-shaped anode
for rotating anode x-ray tubes

Anmelder:Applicant:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)NV Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Netherlands)

Vertreter: Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7Representative: Dr. rer. nat. P. Roßbach, patent attorney,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7th

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 21. August 1958Claimed priority:
Netherlands 21 August 1958

Johann Diedrich Fast
und Willem Mijndiert Hogendoorn,Johann Diedrich Fast
and Willem Mijndiert Hogendoorn,

Eindhoven (Niederlande),
sind als Erfinder genannt wordenEindhoven (Netherlands),
have been named as inventors

samer die Rekristallisierung verläuft, um so länger ist die zu erwartende Lebensdauer einer Drehanodenröhre. The more the recrystallization proceeds, the longer the expected service life of a rotating anode tube.

Die Literatur gibt weiter an, daß es möglich ist, die Geschwindigkeit des Rekristallisationsvorganges durch Zusatz bestimmter Stoffe zum Wolfram zu beeinflussen. Die Anwendung einer derartigen Maßnahme bei der Herstellung von Anodenscheiben hat den Nachteil, daß eine Herabsetzung der Rekristallisierungsgeschwindigkeit in dem Teil, auf dem die Elektronen fokussiert sind, unerwünscht ist.The literature further indicates that it is possible to reduce the speed of the recrystallization process To influence the addition of certain substances to the tungsten. The application of such a measure at the production of anode disks has the disadvantage that a reduction in the rate of recrystallization in the part where the electrons are focused is undesirable.

Die Erfindung bezweckt, die Nachteile der Rekristallisierung zu vermeiden, ohne dabei die nützliche Rekristallisierung zu hindern. Gemäß der Erfindung grenzt bei einer scheibenförmigen Anode, die aus mindestens zwei Schichten besteht und auf der Elektronenauftreffseite eine Schicht aus möglichst reinem Wolfram aufweist, an die Oberflächenschicht eine nicht völlig aus Wolfram bestehende Schicht mit einer derartigen, an sich bekannten Zusammensetzung an, daß die Rekristallisierungsgeschwindigkeit geringer als die reinen Wolframs bei gleicher Temperatur ist. Durch die Anwendung einer Schicht, in der mittels geeigneter Zusätze zum Wolfram die Rekristallisierung herabgesetzt ist, ergibt sich der Vorteil, daß in dieser Schicht die durch mechanische Bearbeitungen erhaltene Festigkeit aufrechterhalten bleibt und die Lebensdauer einer Anodenscheibe verlängert wird. Bei der Herstellung des für die Anodenscheibe bestimmten plattenförmigen Materials wird in einer ge-The invention aims to avoid the disadvantages of recrystallization without sacrificing the useful ones To prevent recrystallization. According to the invention, a disk-shaped anode, which consists of at least consists of two layers and on the electron impact side one layer of as pure as possible Has tungsten, to the surface layer with a layer that is not entirely made of tungsten a composition known per se such that the rate of recrystallization is slower than the pure tungsten is at the same temperature. By applying a layer in which means suitable additives to tungsten, the recrystallization is reduced, there is the advantage that in this layer the strength obtained by mechanical processing is maintained and the service life of an anode disk is extended. In the manufacture of the intended for the anode disk plate-shaped material is

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eigneten Preßform eine Schicht aus pulvrigem Wolfram mit Zusätzen und dann eine Wolframschicht mit möglichst hoher Reinheit angebracht. Dem Zusammenpressen und Sintern der Pulvermasse folgen die mechanischen Bearbeitungen. Hierbei wird der zu bearbeitende Teil wiederholt erhitzt, und es ist nicht vorteilhaft, daß die Schicht mit den Zusätzen dabei der Luft ausgesetzt ist, weil dann leicht ein Teil der Zusätze verdampfen kann, so daß nach den Bearbeitungen keine Sicherheit über die Zusammensetzung des Materials besteht. Deshalb wird vorzugsweise die Schicht mit herabgesetzter Rekristallisierungsgeschwindigkeit zwischen zwei Schichten aus möglichst reinem Wolfram angebracht.a layer of powdered tungsten with additives and then a layer of tungsten were suitable for the press mold as high a purity as possible. The pressing and sintering of the powder mass are followed by the mechanical processing. Here, the part to be machined is repeatedly heated, and it is not advantageous that the layer with the additives is exposed to the air, because then easily a part of the Additives can evaporate, so that after the processing there is no certainty about the composition of the material. Therefore, it is preferable to use the layer having a decreased recrystallization speed placed between two layers of the purest possible tungsten.

Die zum Zweck der Erfindung geeigneten Zusätze können aus Oxyden, Nitriden, Karbiden, Boriden oder Silikaten bestehen. Eine Menge von 0,5% soll nicht überschritten werden. Vorzugsweise kann die mit Zusätzen versehene Schicht 0,2 bis 0,5 %> Kaliumsilikat und Aluminiumoxyd enthalten. aoThe additives suitable for the purpose of the invention can be made of oxides, nitrides, carbides, borides or Silicates exist. An amount of 0.5% should not be exceeded. Preferably with additives coated layer contains 0.2 to 0.5%> potassium silicate and aluminum oxide. ao

Die Schichtung bleibt während der mechanischen Bearbeitungen erhalten, und bei diesen Bearbeitungen erhält das Material die für eine hohe Festigkeit erforderliche langfasrige Struktur, die zwar bei Erhitzung auf die Temperatur, bei der die Rekristallisierung anfängt, nicht stabil ist, aber in der zweiten Schicht bei Verwendung der Anode in einer Röntgenröhre lange genug erhalten bleibt, wodurch eine bemerkenswerte Verbesserung der Gebrauchsdauer einer derartigen Röntgenröhre gesichert ist, während die Umsetzung der Kristalle in der von Elektronen getroffenen Schicht nicht gehindert wird.The stratification is retained during the mechanical processing and during these processing the material receives the long-fiber structure required for high strength, although it does so when heated at the temperature at which the recrystallization starts is not stable, but in the second layer at Use of the anode in an X-ray tube is preserved long enough, creating a remarkable one Improvement of the service life of such an X-ray tube is assured while the implementation of the crystals in the layer struck by electrons is not hindered.

Claims

Patent claims:

1. Disc-shaped anode for rotating anode X-ray tubes, made up of at least two layers consists and has a layer of the purest possible tungsten on the electron impact side, characterized in that a non-pure tungsten is attached to the surface layer Layer borders with a composition known per se such that the rate of recrystallization is lower than that of pure tungsten at the same temperature.

2. Anode according to claim 1, characterized in that the layer with a reduced rate of recrystallization is enclosed between two layers of the purest possible tungsten.

3. Anode according to claim 1 or 2, characterized in that the layer with reduced Recrystallization rate consists of tungsten, which is not more than 0.5% at least one contains refractory oxides, nitrides, silicates, carbides or borides.

4. Anode according to claim 3, characterized in that the layer is 0.2 to 0.5% potassium silicate and contains alumina.

5. X-ray tube with rotating anode, characterized in that it has a disc-shaped anode according to any one of claims 1 to 4.

Considered publications:
British Patent No. 616,490;
U.S. Patent No. 1,978,516.

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