DE1270192B

DE1270192B - Rotating anode composite plate for X-ray tubes

Info

Publication number: DE1270192B
Application number: DE19601270192
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Karl Silbermann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1960-07-30
Filing date: 1960-07-30
Publication date: 1968-06-12

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 4057¥W PATENTAMT FEDERAL REPUBLIC OF GERMANY GERMAN 4057 ¥ W PATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.:Int. Cl .:

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H05gH05g

Deutsche Kl.: 21g-17/10 German class: 21g -17/10

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:Number:
File number:
Registration date:
Display day:

1270192
P 12 70 192.7-33
30. Juli 1960
12. Juni 19681270192
P 12 70 192.7-33
July 30, 1960
June 12, 1968

Die Erfindung betrifft einen Drehanoden-Verbundteller für Röntgenröhren mit einer Elektronenaufprallfläche aus Wolfram. Solche Verbundteller haben gegenüber vollkommen aus Wolfram bestehenden Drehanodentellern bekanntlich bei praktisch gleicher Röntgenstrahlendosis eine erheblich größere Wärmeleitfähigkeit und Wärmekapazität und sind deshalb höher belastbar.The invention relates to a rotary anode composite plate for X-ray tubes with an electron impact surface made of tungsten. Compared to such composite plates, they are completely made of tungsten Rotary anode plates are known to have a considerably greater thermal conductivity with practically the same x-ray dose and heat capacity and are therefore more resilient.

Die Erfindung geht davon aus, daß bei den bekannten Drehanoden-Verbundtellern für Röntgenröhren mit einer Elektronenaufprallfläche aus Wolfram die Elektronenaufprallfläche schwer hinreichend genau zu bearbeiten ist und daß sich die Dicke der Elektronenaufprallfläche nicht ohne weiteres so weit herabsetzen läßt, wie es für einen möglichst kurzen Wärmeleitungsweg von der Elektronenaufprallfläche zu dem Molybdän-Tragkörper erforderlich ist.The invention assumes that in the known rotary anode composite plates for X-ray tubes with an electron impact surface made of tungsten, the electron impact surface is difficult to suffice is to be machined precisely and that the thickness of the electron impact surface does not easily extend so far can be reduced, as is the case for the shortest possible heat conduction path from the electron impact surface to the molybdenum support body is required.

Ein Drehanoden-Verbundteller für Röntgenröhren mit einer Elektronenaufprallfläche aus einer Wolfram-Rhenium-Legierung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung aus mindestens 50 °/o Wolfram und bis zu 50%, ausgenommene 5 bis 35%, Rhenium besteht. Solche erfindungsgemäßen Drehanoden-Verbundteller sind nicht nur in bezug auf ihre Herstellung weitgehend frei von den angegebenen Mängeln der bekannten Drehanoden-Verbundteller, sondern zeichnen sich, wie Versuche gezeigt haben, auch durch einen ganz überraschend langsamen Verlauf des während der Lebensdauer von Drehanoden-Röntgenröhren eintretenden allmählichen Abfalles der Strahlenausbeute aus, und zwar auch bei Verwendung eines Tragkörpers aus Wolfram. Die Strahlenausbeute in Abhängigkeit von der Anzahl gleichartiger Belastungen nimmt wesentlich langsamer ab als bei Verbundtellern mit einer Elektronenaufprallfläche aus reinem Wolfram, wie sich aus dem in der F i g. 1 dargestellten Diagramm ergibt. A rotating anode composite plate for X-ray tubes with an electron impact surface made from a tungsten-rhenium alloy is according to the invention characterized in that the alloy of at least 50% Tungsten and up to 50%, with the exception of 5 to 35%, rhenium. Such rotary anode composite plates according to the invention are largely free of those specified not only with regard to their manufacture Deficiencies of the known rotary anode composite plates, but stand out, as experiments have shown have, also by a very surprisingly slow course of the during the lifetime of Rotating anode X-ray tubes occurring gradual decrease of the radiation yield, namely even when using a support body made of tungsten. The radiation output as a function of the The number of similar loads decreases much more slowly than with composite plates with an electron impact surface made of pure tungsten, as can be seen from the FIG. 1 shows the diagram.

Die Versuche wurden ausgeführt mit Anodentellern, deren kreisringförmige Elektronenaufprallfläche unterteilt war in eine aus reinem Wolfram bestehende Teilkreisfläche und mehrere weitere Teilkreisflächen aus Rheniumlegierungen mit voneinander unterschiedlichem Rheniumgehalt. Der Winkel der Elektronenaufprallfläche gegenüber der Tellerachse betrug 17,5°. Die Belastungsdauer war stets 0,1 see. Die Leistung wurde variiert und betrug bis zu 10 000 Belastungen 33 kW und von 10 000 bis 26 000 Belastungen 37,5 kW. Der zeitliche Abstand zwischen den Belastungen betrug in allen Fällen 16,5 see, so daß der Mittelwert der Leistung anfangs 200 W und schließlich 255 W war. Von Zeit zu Zeit Drehanoden-Verbundteller für RöntgenröhrenThe experiments were carried out with anode plates, whose circular electron impact surface was subdivided into a partial circular area consisting of pure tungsten and several further partial circular areas made of rhenium alloys with different rhenium contents. The angle the electron impact area with respect to the plate axis was 17.5 °. The duration of exposure was always 0.1 see. The power was varied and was up to 10 000 loads 33 kW and from 10 000 to 26,000 loads 37.5 kW. The time interval between exposures was in all cases 16.5 seconds, so that the mean value of the power was initially 200 W and finally 255 W. From time to time Rotating anode composite plate for X-ray tubes

Anmelder:Applicant:

Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, 8520 Erlangen, Henkestr. 127Siemens Aktiengesellschaft, Berlin and Munich, 8520 Erlangen, Henkestr. 127

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Dipl.-Ing. Karl Silbermann, 8520 ErlangenDipl.-Ing. Karl Silbermann, 8520 Erlangen

wurde der Betrieb unterbrochen und der Dosisverlust, d. h. die Abnahme der Strahlenausbeute auf allen Teilkreisflächen, gemessen, und zwar durch Vergleich der Dosisabgabe der noch unbelasteten und der vor-the operation was interrupted and the dose loss, d. H. the decrease in radiation output at all Partial circular areas, measured by comparing the dose delivery of the still unloaded and the pre-

ao belasteten Teilkreisfläche. Die Versuche wurden nämlich so durchgeführt, daß die oben angegebenen Belastungen nur etwa zwei Drittel der Oberfläche der Teilkreisflächen betrafen, so daß ein Teil dieser Flächen unbelastet und damit für die Vergleichsmessungen frei blieb. Die Ergebnisse der Versuche sind in dem Diagramm dargestellt als nach den Vorbelastungen noch erzielbare Strahlenausbeute in Prozenten der ursprünglich erzielbaren Strahlenausbeute, aufgetragen gegen die Anzahl der Belastungen. Dabei ist für die Strahlenausbeute ein linearer und für die Anzahl der Belastungen ein logarithmischer Maßstab gewählt.ao loaded partial circle area. The attempts were namely carried out so that the loads specified above are only about two thirds of the surface of the Partial circular areas concerned, so that some of these areas are unloaded and thus for the comparison measurements remained free. The results of the tests are shown in the diagram as after the preloads still achievable radiation yield as a percentage of the originally achievable radiation yield, plotted against the number of loads. There is a linear for the radiation yield and a linear one for the Number of loads chosen on a logarithmic scale.

Die Betrachtung der so erhaltenen Kurven zeigt, daß mit zunehmender Anzahl der Belastungen an sich bei allen Teilkreisflächen die erzielbare Strahlenausbeute abnimmt. Ein Vergleich der Kurve 1 für die Teilkreisfläche mit reinem Wolfram mit den Kurven 2 für die 5 %, 3 für die 15 % und 4 für die 30 % Rhenium enthaltende Legierung ergibt aber, daß die Abnähme der Strahlenausbeute von dem Rheniumgehalt abhängt. Schon nach den ersten 10 000 Belastungen mit 33 kW wird bei reinem Wolfram ein Abfall um 23% erhalten, während der Abfall bei einem Rheniumgehalt von 5 % nur 14 %, bei einem Gehalt von 15 °/o nur 9 % und bei einem Gehalt von 30 % nur 6 % beträgt. Nach den weiteren 16 000 Belastungen mit 37,5 kW zeigt sich die bessere Brauchbarkeit der Rheniumlegierung noch deutlicher. Der Ausbeuteabfall steigt nämlich bei reinem Wolfram auch in diesem Bereich weiter an und erreicht 32% der ursprünglichen Strahlenausbeute. Demgegenüber ergibt sich bei den Rheniumlegierungen nur mehr ein ge-Observation of the curves obtained in this way shows that with an increasing number of loads the achievable radiation yield decreases for all partial circle surfaces. A comparison of curve 1 for the Partial circle area with pure tungsten with the curves 2 for the 5%, 3 for the 15% and 4 for the 30% rhenium However, the alloy containing it shows that the decrease in the radiation output depends on the rhenium content depends. Even after the first 10,000 loads with 33 kW, pure tungsten will drop by 23% obtained, while the waste with a rhenium content of 5% only 14% with a content of 15 ° / o is only 9% and at a level of 30% only 6%. After the other 16,000 encumbrances With 37.5 kW, the better usability of the rhenium alloy is even more evident. The waste of exploitation This is because with pure tungsten it also continues to increase in this area and reaches 32% of the original Radiation output. In contrast, with the rhenium alloys there is only a moderate

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ringer weiterer Abfall. Der Gesamtabfall ergibt bei der 3O°/oigen Legierung lediglich 8°/o, bei einer 15°/oigen Legierung 10% und bei der 5%igen Legierung 14%.little further waste. The total waste for the 30% alloy is only 8%, for one 15% alloy 10% and the 5% alloy 14%.

Der Vergleich der Meßergebnisse, d. h. der Vergleich der Kurven 2 bis 4 für die Rhenium enthaltenden Legierungen mit Kurve 1 für reines Wolfram zeigt also deutlich die Überlegenheit von Drehanoden-Verbundtellern mit einer Elektronenaufprallfläche aus einer Rheniumlegierung. ίοThe comparison of the measurement results, i. H. the comparison of curves 2 to 4 for those containing rhenium Alloys with curve 1 for pure tungsten clearly shows the superiority of rotary anode composite disks with a rhenium alloy electron impact surface. ίο

Es wurde zwar schon vorgeschlagen, Elektronenaufprallflächen mit einer Rhenium enthaltenden Legierung zu versehen. Dabei sollte aber der Rheniumgehalt 5 bis 35 % betragen. In diesem Vorschlag ist nicht berücksichtigt, daß auch schon mit Zusätzen von weniger als 5% eine wesentliche Verbesserung der Elektronenaufprallfläche erhalten wird, wie aus den obengenannten Meßergebnissen und aus der Lage der Kurven 2,3 und 4 gegenüber der Kurve 1 der F i g. 1 ablesbar ist. Andererseits ist der frühere Vorschlag auf eine Menge bis zu 35 % beschränkt, wobei die aus den Versuchen gewonnene Erkenntnis unberücksichtigt bleibt, daß auch größere Rheniummengen, nämlich solche bis zu 50 %, noch beachtliche Verbesserungen der Elektronenaufprallfläche ergeben. It has already been proposed to use electron impact surfaces with an alloy containing rhenium to provide. However, the rhenium content should be 5 to 35%. In this proposal is does not take into account that even with additions of less than 5% a substantial improvement of the electron impact area is obtained, as from the above measurement results and from the Position of curves 2, 3 and 4 with respect to curve 1 of FIG. 1 can be read. On the other hand is the former Proposal limited to an amount up to 35%, taking into account the knowledge gained from the experiments What remains unconsidered is that larger amounts of rhenium, namely those of up to 50%, are still considerable Improvements in electron impact area result.

In der Fig. 2 ist eine beispielsweise Ausführung eines erfindungsgemäß aufgebauten Drehanoden-Verbundtellers dargestellt. Zur besseren Erklärbarkeit ist aus dem Teller ein Viertel ausgeschnitten. Bei diesem Beispiel besteht der Tragkörper 5 des Drehanodentellers 6 aus Molybdän. Die gegenüber der Tellerachse verschieden geneigten Elektronenaufprallflächen 7 und 8 sind mit einer 1 mm dicken Schicht 9 aus einer einen gemäß der Erfindung gewählten Prozentsatz von Rhenium enthaltenden Wolframlegierung belegt.In Fig. 2 is an example embodiment a rotating anode composite plate constructed according to the invention is shown. For better explanation a quarter is cut out of the plate. In this example, the support body 5 consists of the rotating anode plate 6 made of molybdenum. The electron impact surfaces, which are inclined differently in relation to the plate axis 7 and 8 are with a 1 mm thick layer 9 from a percentage chosen according to the invention occupied by rhenium-containing tungsten alloy.

Selbstverständlich sind die oben geschilderten Vorteile unter den angegebenen Bedingungen auch bei Steh-Anoden erzielbar.Of course, the advantages outlined above are also available under the specified conditions Standing anodes can be achieved.

Claims

Claim:

Rotating anode composite plate for X-ray tubes with an electron impact surface from a Tungsten-rhenium alloy, characterized in that the alloy consists of at least 50% tungsten and up to 50%, except 5 to 35%, rhenium.

Considered publications:

German patent specifications No. 325 941, 472 661,
733 637, 919 307;

U.S. Patent No. 2,863,083;

"Handbook of Chemistry and Physics", 39th edition, 1957/58, pp. 618/619;

Conference report of the 3rd Plansee seminar: "De Re Metallica", 1959, p. 139.

Legacy Patents Considered:
German Patent No. 1153 837.

1 sheet of drawings