DE1178523B

DE1178523B - Roentgenroehren-Drehanode, insbesondere tellerfoermige Drehanode

Info

Publication number: DE1178523B
Application number: DE1962P0029755
Authority: DE
Inventors: Dr Alfred Wtorczyk
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1962-07-04
Filing date: 1962-07-04
Publication date: 1964-09-24

Description

Röntgenröhren-Drehanode, insbesondere tellerförmige Drehanode Die Erfindung betrifft eine Drehanode für Röntgenröhren, insbesondere eine tellerförmige Drehanode. Solche Anoden bestehen gewöhnlich, zumindest im Brennfleck bzw. im Bereich der Brennfleckbahn, aus Wolfram, weil dieses Metall eine sehr hohe Schmelztemperatur und eine gute Röntgenstrahlenemission besitzt. Tellerförmige Wolframanoden werden aus Wolframpulver durch Pressen, Sintern, Schmieden, Walzen und Abdrehen hergestellt.
Im Betrieb der Röntgenröhre wird die Anode an der Stelle, auf die jeweils die Elektronenstrahlung auftrifft, außerordentlich stark erhitzt, und es entstehen im Laufe des Betriebes in diesem Bereich leicht Risse, die die Gleichmäßigkeit der Röntgenstrahlenemission beeinträchtigen, die Emission stark vermindern und die Anode schließlich unbrauchbar machen können.
Man hat versucht, die Rißbildung durch eine Erhöhung der Wärmekapazität der Anode zu vermeiden, indem man die Anode aus mehreren ungefähr gleich starken, aufeinandergelegten Tellern zusammensetzte, wobei der auf der Brennfleckseite befindliche Teller aus Wolfram und der andere oder die anderen Teller vorzugsweise aus Molybdän bestanden. Solche Verbundteller neigen jedoch dazu, sich während des Betriebes zu verziehen.
Es ist auch schon bekannt, die Rißbildung dadurch zu vermeiden, daß der Anode auf der Brennfleekseite, zumindest im Bereich der Brennfleckbahn, eine Kristallstruktur gegeben wird, während die übrige Anode die durch die mechanische Bearbeitung hervorgerufene Faserstruktur behält. Zu diesem Zweck hat man die Anode auf der Brennfleckseite mit einer Schicht aus möglichst reinem Wolfram versehen und die übrige Anode aus Wolfram mit geringen Zusätzen, welche die Rekristallisation hemmen, hergestellt. Als rekristallisationshemmende Zusätze sind bestimmte hochschmelzende Oxyde, Nitride, Silikate, Karbide oder Boride, beispielsweise Kaliumsilikat und Aluminiumoxyd, bekannt. Es wurde ferner empfohlen, die in der Brennfleckbahn gewünschte Rekristallisation durch Erhitzen dieses Bereiches zu bewirken, bevor die Röntgenröhre in den Verkehr gebracht wird.
Ein anderer bekannter Vorschlag, die Rissebildung zu vermeiden, besteht darin, die Röntgenröhrenanoden zumindest an den Auftreffstellen der Elektronen aus Wolfram-Rhenium-Legierungen herzustellen.
Demgegenüber besteht die Erfindung darin, daß eine Röntgenröhren-Drehanode, insbesondere eine tellerförmige Drehanode zumindest im Bereich der Brennfleckbahn aus Wolfram mit einem Zusatz von Thoriumoxyd besteht. Der Thoriumoxydzusatz beträgt vorzugsweise 0,1 bis 5, insbesondere 0,75 Gewichtsprozent. Es hat sich gezeigt, daß Röntgenröhren-Anoden nach der Erfindung im Vergleich zu Anoden, die ganz oder auf der Brennfleckseite oder nur im Bereich der Brennfleckbahn aus reinem Wolfram bestehen, wesentlich günstigere Eigenschaften hinsichtlich der Neigung zur Rißbildung und zum Rückgang der Röntgenstrahlenemission aufweisen. Der Thoriumoxydzusatz verhindert die Ausbildung großer Kristalle, die sonst infolge der Erhitzung der Brennfleckbahn im Betrieb aus der feinkristallinen Struktur entstehen und die Rißbildung fördern würden.
Vergleichende Versuche mit Drehanoden nach der Erfindung und solchen aus Wolfram-Rhenium-Legierungen nach dem bekannten Vorschlag zeigten eindeutig bessere Ergebnisse bei Drehanoden aus Wolfram mit Thoriumoxyd-Zusatz nach der Erfindung.
Wolfram mit geringem Thoriumoxydzusatz ist bisher nur zu Draht von einigen Zehntel oder Hundertstel Millimetern Durchmesser verarbeitet und als Glühdraht in Vakuumglühlampen und als Glühkathoden in Vakuumröhren verwendet worden.
Die Röntgenröhrenanode, die zumindest im Bereich der Brennfleckbahn aus Wolfram mit einem Thoriumoxydzusatz besteht, ist nicht mit Röntgenröhrenanoden aus Thorium oder einer Legierung oder einem Gemisch aus Thorium mit einem anderen schwerschmelzbaren Metall gemäß einem bekannten Vorschlag vergleichbar. Nach diesem Vorschlag sind Röntgenröhrenanoden aus Thorium für die Strahlenemission besonders vorteilhaft und dem Wolfram überlegen. Wenn man daher-Wolfram als Legierungspartner zum Thorium verwenden will, müßte der Wolframanteil nach diesem Vorschlag jedenfalls klein im Verhältnis zum Thoriumanteil sein.
Demgegenüber besteht die Erfindung nicht in einer Röntgenröhrenanode aus einer Thorium-Wolfram-Legierung, sondern aus Wolfram mit einem Zusatz vom Oxyd des Thoriums. Thoriumoxyd schmilzt bei 3050° C, Thoriummetall dagegen schon bei 1827° C. Aus einem Wolfram-Thorium-Gemisch entsteht daher schon oberhalb 1827° C eine innige Schmelzverbindung der beiden Stoffe. Ein Material mit einer ganz anderen Struktur und anderen Eigenschaften ist dagegen Wolfram mit Thoriumoxydzusatz. Die Thoriumoxydteilchen liegen zwischen den Wolframkriställchen und behindern dadurch das Wachstum der Kriställchen.
Die Zeichnung zeigt in den F i g. 1 bis 3, die jeweils Querschnitte durch die Drehachse von Röntgenröhren-Drehanodentellern sind, drei Ausführungsbeispiele der Erfindung.
Die Anodenteller können einen Durchmesser von 50 bis 120 mm und eine Dicke von 2 bis 6 mm haben.
Die F i g. 1 zeigt einen Anodenteller 1, der einheitlich aus Wolfram mit zugesetztem Thoriumoxyd besteht. In der Mitte des Tellers ist wie üblich eine Öffnung 2 für die Welle vorgesehen. Der äußere Teil des Tellers ist gegenüber dem mittleren Teil geneigt, und auf diese geneigte Fläche trifft - in der Zeichnung von oben - im Betrieb der Röntgenröhre die Elektronenstrahlung.
Nach der F i g. 2 besteht der Anodenteller 3 mit der Öffnung 2 für die Welle aus hochtemperaturfestem Material wie Molybdän, in das im Bereich der Brennfleckbahn der ringförmige Teil 4 aus Wolfram mit Thoriumoxydzusatz eingesetzt ist.
Die F i g. 3 zeigt einen Anodenteller 5 aus hochtemperaturfestem Material wie Molybdän, der auf der Brennfleckseite eine Schicht 6 aus Wolfram mit Thoriumoxydzusatz trägt. Da die Wolfram-Thoriumoxyd-Schicht 6 im Vergleich zum Molybdänteller 5 dünn ist, und beispielsweise nur einige Zehntel Millimeter beträgt, verzieht sich diese Verbundanode im Betrieb nicht. Dem Verziehen ist auch dadurch vorgebeugt, daß an den gegen den mittleren Teil geneigten Teil, welcher die Brennfleckbahn trägt, ein noch stärker geneigter Randteil anschließt.

Claims

Patentansprüche: 1. Röntgenröhren-Drehanode, insbesondere tellerförmige Drehanode, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß sie zumindest im Bereich der Brennfleckbahn aus Wolfram mit einem Zusatz von Thoriumoxyd besteht.
2. Röntgenröhren-Drehanode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Thoriumoxydzusatz 0,1 bis 5 Gewichtsprozent beträgt.
3. Röntgenröhren-Drehanode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Thoriumoxydzusatz 0,75 Gewichtsprozent beträgt.
4. Röntgenröhren-Drehanode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teller aus hochtemperaturfestem Material, wie Molybdän, längs der Brennfleckbahn einen ringförmigen Einsatz aus Wolfram mit Thoriumoxydzusatz besitzt.
5. Röntgenröhren-Drehanode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teller aus hochtemperaturfestem Material, wie Molybdän, auf der Brennfleckseite mit einer Schicht aus Wolfram mit Thoriumoxydzusatz versehen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 472 661; deutsche Auslegeschriften Nr. 1093 493, 1127 501; österreichische Patentschrift Nr. 219168; britische Patentschrift Nr. 616 490; USA.-Patentschrift Nr. 2 348 184; Mönch, »Hochvakuumtechnik«, 1959, S. 173 bis 176; Espe-Knoll, »Werkstoffkunde der Hochvakuumtechnik«, 1936, S. 16.