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Justiervorrichtung zur Herstellung beliebig langer Beschleunigungs->
Ionen- und Röntgenrohre Die Erfindung betrifft eine Justiervorrichtung zum Herstellen
von Beschleunigungs-> Ionen- und Röntgenrohren beliebiger Länge aus einzelnen Rohrsegmenten,
die aus Glasringen und Metallringelektroden bestehen.
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Die Lösung vieler wissenschaftlicher und technischer Aufgaben erfordert
die Anwendung von Hochspannungsanlagen, Generatoren und ähnlichen Apparaturen, die
mit Beschleunigungs-> Ionen- oder Röntgenrohren ausgerüstet sind. Solche Rohre bestehen
aus vielen einzelnen aneinandergefügten Sektionen, die ihrerseits hauptsächlich
aus einer Metallelektrode und einem Isolatorring bestehen.
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Bekannt ist die vakuumdichte Verbindung der Metallelektrode mit dem
Isolator und den Sektionen untereinander durch Kleben, Kitten oder Gummidichtungen.
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Weiterhin ist die Möglichkeit bekannt, Glas an Metall anzuschmelzen.
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Die erstgenannte Methode der thermoplastischen Abdichtung weist während
des Betriebes vakuum-> strahlungs- und hochspannungsbedingte Mängel auf. Bei Bestrahlung
werden unter anderem die Verbindungsstellen getroffen und beginnen zu gasen. Die
Vakuumverschlechterung führt beispielsweise zu einer Röntgenstrahlung, die überschläge
hervorruft.
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Für die Herstellung von längeren Röntgenrohren aus vielen Sektionen,
die ohne Vakuumanlage betrieben werden sollen, ist die Methode des Klebens, Kittens
oder Abdichtens mit Gummi nicht brauchbar, weil mit der Entstehung von Gasen an
den Verbindungsstellen das Vakuum laufend verschlechtert wird. Mehrere Sektionen,
die aus Metallelektroden mit verschmolzenen Glasringen bestehen, zu längeren justierten
Beschleunigungsrohren zusammenzufügen, ist mit großen Schwierigkeiten verbunden.
Entweder verschlechtert sich die Justierung, so daß die Rohre überhaupt nicht verwendbar
sind, oder sie wird unter komplizierten und kostspieligen Vorkehrungen eingehalten.
So muß z. B. nach einem bereits bekannten Verfahren jedes einzelne Metallteil als
Zentrierteil ausgebildet und die Glasteile müssen darin mit hoher Präzision eingepaßt
werden.
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Beim Verschmelzen der Metall- und Glasteile im Ofen müssen zur Wahrung
der notwendigen Justierung besondere Lehren verwendet werden.
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Als ungelöst muß das Problem der Vermeidung von inneren Spannungen
von an sich beliebig langen Rohren, die aus Glasringen und Metallringelektroden
bestehen, betrachtet werden, und die zur Unbrauchbarkeit dieser Rohre führen. Der
Zweck der Erfindung besteht darin, beliebig lange, justierte Beschleunigungs-> Ionen-
und Röntgenrohre herzustellen, die während des Betriebes keinen Veränderungen der
Vakuum-, Strahlungs-und Hochspannungseigenschaften durch die Verbindungsstellen
der einzelnen Segmente unterworfen sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Justiervorrichtung
zu schaffen, mit der die einzelnen Rohrsegmente spannungsfrei und justiert durch
Glas-Metall-Verschmelzung zu einem beliebig langen Beschleunigungs-> Ionen- und
Röntgenrohr zusammengefügt werden.
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Die erfindungsgemäße Justiervorrichtung ist dadurch gekennzeichnet,
daß eine senkrecht gelagerte, in Rotation versetzbare Metallhülse, die mit einer
wärmeisolierenden Metallhülse versehen ist, an ihrem unteren Ende eine Justierscheibe
trägt, an der das erste Rohrsegment mittels eines Befestigungsringes zentrisch montiert
ist. Innerhalb der Metallhülse ist eine axial verschiebbare Justiereinrichtung angeordnet.
Diese besteht aus einem dem Elektrodendurchmesser angepaßten Justierzylinder mit
einem nach oben herausragenden Achsenverlängerungsteil zur Einstellung der gewünschten
Höhe des Justierzylinders und einem nach unten herausragenden längsdurchbohrten
Führungsteil zur Aufnahme einer Justierpatrone. Die wärmeisolierende Metallhülse
ist von einem feststehenden von außen wassergekühlten Metallrohr und die entstehenden
Rohrsegmente sind von einer verlängerbaren Temperhülle umgeben, unter denen der
Brennersatz einstellbar angeordnet ist. Die Führung des Justierzylinders erfolgt
einmal mit dem Führungsteil in der Justierpatrone und zum
anderen
durch die Justierscheibe. Die Führung wird außerdem durch die fertigen Rohrsegmente
unterstützt.
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Der Vorteil der Erfindung besteht darin, beliebig lange, justierte
Beschleunigungs-, Ionen- und Röntgenrohre hoher Genauigkeit und grober Stabilität
herstellen zu können. Die Rohre können in evakuiertem Zustand abgeschmolzen werden,
so daß für ihren Betrieb keine Vakuumanlagen benötigt wird. Die Genauigkeit des
mit dieser erfindungsgemäßen Justiervorrichtung hergestellten Beschleunigungsrohres
sei an einem Beispiel demonstriert.
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Bei einem Elektrodendurchmesser von 30 mm und einem Elektrodenabstand
von 30 mm betrug bei einer Rohrlänge von 1.300 mm die axiale Abweichung weniger
als 0,3 mm. Die Justierlänge des Zylinders betrug dabei 400 mm.
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Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Justiervorrichtung soll an
Hand der Zeichnung näher erläutert werden: Einzelne mit Metallringelektroden 15
verschmolzene Glasringe werden zu einem an sich beliebig langen Rohr verschmolzen,
indem das erste Rohrsegment 12 an einer Justierscheibe 6, die sich
am unteren Ende einer senkrecht angeordneten, in Rotation versetzbaren Metallhülse
1 befindet, justiert und mittels eines Befestigungsringes 7 befestigt wird. Gleichzeitig
wird das Rohrsegment durch einen aus der Metallhülse i herausragenden Justierzylinder
8 zentriert. Die Justiereinrichtung besteht aus einem nach unten herausragenden
längsdurchbohrten Führungsteil 10
zur Aufnahme einer Justierpatrone 11, dem
dem Elektrodeninnendurchmesser angepaßten Justierzylinder 8 und einem nach oben
herausragenden Verlängerungsteil 9, mit dem die Justiereinrichtung in der gewünschten
Höhe gehalten wird.
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Der Führungsteil 10 besitzt am oberen Ende auch eine Querbohrung,
um am Verschmelzort auch mit Innendruck arbeiten zu können. Weitere Rohrsegmente
12 werden nacheinander mit Hilfe eines Brennersatzes 14 angeschmolzen, wobei jedes
der jeweils anzuschmelzenden Rohrsegmente nach einer um den Betrag des anzuschmelzenden
Rohrsegmentes abwärts gerichteten axialen Verschiebung der Justiereinrichtung von
der Justierpatrone 11, die auf die Justierachse aufschiebbar ist, zentriert
aufgenommen und dann nach Herausschieben an den ersten bzw. fertigen Glasring angeschmolzen
wird. Da nach jeder Anschmelzung eines Rohrsegmentes 12 die Justiereinrichtung
um den Betrag des als nächstes anzuschmelzenden Rohrsegmentes axial nach unten verschoben
werden muß, wird die Führung der Justiereinrichtung, die anfangs durch die Justierscheibe
6 erfolgt, allmählich vom fertig verschmolzenen Glasring übernommen. Dadurch ist
die Länge des herzustellenden Beschleunigungsrohres unabhängig von der Länge des
Justierzylinders B. Die Länge des Justierzylinders 8 darf jedoch eine Mindestlänge,
die zur Justierung unbedingt erforderlich ist, nicht unterschreiten. Es entsteht
ein an der Metallhülse 1 befestigtes, nach unten wachsendes und um eine Achse
rotierender Glasring mit eingeschmolzenen Metallringelektroden 15. Durch das Einspannen
des oberen Rohrendes, d. h. des ersten Rohrsegmentes 12, mit Hilfe eines
Befestigungsringes 7 ist das untere Rohrende für weitere Anschmelzungen immer zugänglich,
ohne die Rotation unterbrechen zu müssen.
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Die mit dem Glasring an der Metallhülse 1 angebrachte Temperhülle
13, die durch einzelne Sektionen entsprechend der Länge des Glasringes nach unten
verlängerbar ist, nimmt die beim Verschmelzungsprozeß entstehende aufsteigende Wärme
auf und sichert ein spannungsfreies Abkühlen des Glasrohres.
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Um eine große Erwärmung der Lagerung und des Antriebes zu vermeiden
und einen möglichst geringen Temperaturgradienten zu erzielen, befindet sich die
Metallhülse 1 in einer zweiten wärmeisolierten Metallhülse 2, mit der sie am oberen
Ende durch eine Gewindekappe 5 verschraubt ist. Beide befinden sich in einem von
außen wassergekühlten Rohr 3, in dem die Metallhülse 2 durch ein Lagerelement
4 gelagert ist. Der Rotationsantrieb erfolgt auf die Metallhülse 2. Patentanspruch:
Justiervorrichtung zur Herstellung beliebig langer Beschleunigungs-, Ionen- und
Röntgenrohre durch Zusammenschmelzen einzelner Rohrsegmente, die aus Glasringen
und Metallringelektroden bestehen, d a d u r c h g e k e n n -zeichnet, daß eine
senkrecht gelagerte, mit einer wärmeisolierenden Metallhülse (2) versehene, in Rotation
versetzbare Metallhülse (1)
an ihrem unteren Ende eine Justierscheibe
(6)
trägt, an der das erste Rohrsegment (12) mittels eines Befestigungsringes
(7) montiert ist und daß innerhalb der Metallhülse (1) eine axial verschiebbare
Justiereinrichtung angeordnet ist, bestehend aus einem dem Elektrodendurchmesser
angepaßten Justierzylinder (8) mit einem nach oben herausragenden Achsenverlängerungsteil
(9) zur Einstellung der gewünschten Höhe des Justierzylinders und einem nach unten
herausragenden längsdurchbohrten Führungsteil (10) zur Aufnahme einer Justierpatrone
(11), wobei die Metallhülse (2) von einem feststehenden, von außen wassergekühlten
Metallrohr (3) und die entstehenden Rohrsegmente von einer verlängerbaren Temperhülle
(13) umgeben sind, unter denen der Brennersatz (14) einstellbar angeordnet ist.