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Anodenteller für Drehanoden-Röntgenröhren Die Erfindung betrifft einen
Anodenteller für Drehanoden-Röntgenröhren aus einem aus feinem Metallpulver durch
Druck und Hitze gesinterten Material, der auf seiner dem Aufprall der Elektronen
ausgesetzten Seite gegebenenfalls einen überzug aus Wolfram trägt und der eine Einlage
aus Wolframdraht aufweist. Derartige Drehanoden, insbesondere aus gesintertem Molybdänpulver,
werden dann benötigt, wenn die Röntgenröhre hoch belastbar sein muß, und daher ergeben
sich im Betrieb häufige starke Temperaturwechsel dieses Anodentellers. Man kann
damit rechnen, daß Temperaturänderungen zwischen Zimmertemperatur und etwa 800°
C auftreten, die verständlicherweise erhebliche mechanische Beanspruchungen für
das Material des Anodentellers, das sich bei Wärme dehnt und bei Abkühlung wieder
zusammenzieht, bedeuten.
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Es hat sich gezeigt, daß die obenerwähnten starken Temperaturwechsel
des öfteren zur Ausbildung von Rissen im Anodenteller geführt haben, und es ist
nicht selten vorgekommen, daß ein solcher Anodenteller bei der erwähnten Beanspruchung
in zwei Teile zerspringt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Schwierigkeiten
zu vermeiden, und sie geht von der Erkenntnis aus, daß es sich bei dem Material
des Anodentellers um eine inhomogene, durch Zusammensintern der Molybdänteilchen
erhaltene Masse handelt. Die einzelnen Teilchen haften nur mehr oder weniger punktförmig
aneinander, und daher ist die Gefahr verhältnismäßig groß, daß die Haftstellen unter
der Beanspruchung beim Aufheizen und Erkalten den Zusammenhalt verlieren.
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Es ist ein Anodenteller der eingangs genannten Art bekannt, bei der
die Wolframdrähte jedoch in Elektroneneinfallsrichtung auf der Brennfleckbahn angeordnet
sind und zur Erhöhung der Wärmeabstrahlung, also einer ganz anderen Aufgabe, dienen.
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Weiter ist bekannt, daß bei Verwendung von Wolfram-Rhenium-Legierungen
als Anodenmaterial die obenerwähnten Rißbildungen kaum zu beobachten sind. Wegen
der hohen Preise für Rhenium wird ein solcher Anodenteller wesentlich teurer als
ein lediglich aus Wolfram bestehender. Außerdem können Anodenteller aus einer Wolfram-Rhenium-Legierung
wegen der geringeren Wärmeleitfähigkeit dieser Legierung thermisch nicht so hoch
belastet werden wie etwa ein reiner Wolframteller.
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Es ist auch schon bekannt, den Anodenteller aus Wolframband zu wickeln.
Möglicherweise lassen sich dadurch Rißbildungen vermeiden, jedoch ist die Wärmeableitung
in radialer Richtung dabei sehr schelcht, so daß eine derartige Anode thermisch
nicht so hoch belastbar ist wie eine aus einer Wolframscheibe bestehende Anode.
Wollte man die Wärmeableitung dadurch verbessern, daß man die einzelnen Bahnen miteinander
verlötet, müßte man ein Lötmittel mit einem Flußpunkt von über 1700° C nehmen. Es
kämen also nur Platin, Zirkon, Rhodium oder Niob in Frage, die aber auch alle sehr
teuer sind, so daß die Herstellung eines solchen Wolframtellers wesentlich verteuert
würde.
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Einen weiteren Nachteil haben die letztgenannten beiden bekannten
Anordnungen gemeinsam: das spezifische Gewicht des Anodentellers ist ungefähr gleich
dem reinen Wolframs, also etwa 19 g/cm3, so daß auch sein Trägheitsmoment beträchtlich
ist. Bei Drehanoden-Röntgenröhren ist aber der Luftspalt zwischen Rotor (Anode)
und Stator sehr groß, damit zwischen dem Hochspannung führenden Rotor und dem etwa
auf Erdpotential liegenden Stator keine Durchschläge auftreten. Da aber der Antriebsleistung
Grenzen gesetzt sind, bedeutet das, daß die schwere Drehanode nur langsam in Drehung
versetzt werden kann und unter Umständen innerhalb der geforderten Zeit, der sogenannten
Vorbereitungszeit, gar nicht auf die Nenndrehzahl beschleunigt werden kann. Drehanoden,
die, wie dies beim Erfindungsgegenstand möglich ist, hauptsächlich aus Molybdän
bestehen, sind nur etwa halb so schwer und bereiten in dieser Hinsicht keine Schwierigkeiten.
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Bei einem Anodenteller der eingangs angegebenen Art sind nach der
Erfindung in das Sintermaterial des Anodentellers ein oder mehrere die Anodendrehachse
ringförmig umschließende Wolframdrähte eingebettet. Auf diese Weise ist es möglich,
die mechanische Beanspruchung vom Querschnitt des massiven Wolframdrahtes aufnehmen
zu lassen, so daß die Gefahr einer Rißbildung weitgehend vermieden ist. Als Einlage
kann dabei mit Vorteil hoch verfestigter Wolframdraht dienen, dessen Zugfestigkeit
auch bei
hohen Temperaturen noch sehr beachtliche Werte aufweist.
Ein Wolframdraht von 1 mm Durchmesser besitzt, das sei beispielsweise an dieser
Stelle erwähnt, bei 100° C eine Zugfestigkeit von 130 kg/mm2, bei 800° C eine solche
von 75 kg/mm2. Auch er weist also eine Festigkeitseinbuße bei höheren Temperaturen
auf, doch ist die Zugfestigkeit, wie die genannten Zahlen erkennen lassen, noch
weitaus genügend für die hier in Betracht kommenden Zwecke.
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Es sei ferner erwähnt, daß die Beanspruchung des Anodentellers im
Betrieb nicht allein durch die rein thermische Beanspruchung hervorgerufen wird.
Bekanntlich weisen Drehanoden Umlaufzahlen von recht erheblicher Höhe auf, so daß
im Material des Anodentellers auch beachtliche Fliehkräfte wirksam werden, die mit
einer Einlage aus Wolframdraht ebenfalls aufgefangen werden können.
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Ferner wird man mit Vorteil mehrere Drahtringe verschiedenen Durchmessers
in den Anodenteller einbetten, und an deren Stelle könnte grundsätzlich auch eine
mehrgängige Spirale aus dem erwähnten Wolframdraht treten.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt,
die einen solchen Anodenteller im Schnitt (im Aufriß) und im Grundriß zeigt.
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Der dargestellte Anodenteller besitzt die übliche Formgebung und besteht
aus einem feinen Metallpulver, insbesondere Molybdänpulver, das durch Anwendung
von Druck und Hitze in eine kompakte Masse 1 umgewandelt wurde. Die Erhitzung erfolgt
hierbei naturgemäß nicht so weitgehend, daß ein Schmelzen des Metalls auftritt;
die Molybdänpulverteilchen sintern dann viehmehr bei dieser Behandlung zusammen.
Auf der oberen Seite des Anodentellers kann in der üblichen Weise noch eine Auflage
3 aus Wolfram vorgesehen sein. Während der Fertigung wurden, wie die Zeichnung erkennen
läßt, mehrere Ringe 2 aus Wolframdraht in den Molybdänkörper eingelegt, die verschieden
große Durchmesser besitzen und sich ziemlich gleichmäßig über den Querschnitt des
Anodentellers verteilen.
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Es hat sich gezeigt, daß ein Anodenteller nach der Erfindung beachtlich
bessere Festigkeitswerte als die bisher üblichen Bauarten aufweist.