DE1614158A1 - Kathode fuer Roentgenroehre - Google Patents

Description

Patentanwalt

C.H.P, Müller GmbH., 2 Hamburg 1, Alexanderstraße 1 "Kathode für Röntgenröhre"

Die Erfindung betrifft eine mechanisch sehr stabile Konstruktion einer-Röntgenröhrenkathode, die sich beim Einschmelzen sehr gut zentrieren und kühlen läßt, und deren im Betrieb entstehende' Wärme ohne Schwierigkeiten abgeführt werden kann. B§i zweckmäßiger Anwendung des erfindungsgemäßen Kathodenaufbaus läßt sich die Bildung der die Röhre stark gefährdenden sogenannten Härteflecken auf dem Glaskolben mit Sicherheit verhindern.

Die bisher gebräuchlichen Kathoden-Konstruktionen enthalten sämtlich einen sog. Quetschfuß, einen hohlzylinderartigen Glaskörper, der an einem Ende um mehrere Durchführungsdrähte zusammengequetscht ist, die der Stromzuführung zu den Heizwendeln dienen. Um das Auftreten großer Feldstärken infolge des kleinen Drahtradius zu verhindern, wird über den Quetschfuß eine Metallhülse mit einem abschließenden sog. Kathodentopf geschoben. Der Quetschfuß kann dann in einfacher Weise mit dem Röhrenglaskolben verschmolzen werden. Dazu werden der Kathodenfuß und der Röhrenglaskolben in je ein synchronlaufendes Putter einer Einschmelzmaschine gespannt, wobei das Putter für den Kathodenfuß zur Vermeidung von Beschädigungen des Glaskörpers mit Asbestwolle umwickelt wird. Ein präzises Zentrieren der Kathode ist auf diese Weise naturgemäß nicht möglich, was insbesondere bei Röhren mit langen Elektronenwegen sehr nachteilig ist. Die Enden des Glaskolbens und des Kathodenfmusses werden rundum erhitzt, aufeinander zugebogen und dann miteinander verschmolzen. Die bei dem

PHD- 1038 (EV- 2831) - 2 -

^Bu 10 9 818/0239

²" 1-61419%

Schmelzvorgang entstehende Wärme geht auch auf die in unmittelbarer Nähe der Schmelzzone befindliche Kathodenhülse über, so daß diese oft trotz Anwendung von Schutzgas oxidiert. Der derart an die Metalloberfläche gebundene Sauerstoff kann bei späterem Betrieb infolge der dabei entstehenden Wärme wieder freigesetzt werden und zu Störungen in der Röhre führen.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Konstruktion ist, daß praktisch kein Wärmetransport aus dem Röhreninneren nach außen stattfindet. Demzufolge wird beim Betrieb in schlecht wärmeleitenden Isoliermedien der Kathodenfuß auf Temperaturen erhitzt, bei denen die im Innern der Kathodenhülse und des Kathodentopfes stets vorhandenen Gasreste freigesetzt werden und die zusammen mit der am Glas wirksamen elektrischen Spannung eine Elektrolyse des Glases bewirken können.

Die Kathode gemäß der Erfindung kann ebenfalls von einer metallenen Kathodenhülse, die mit einem metallenen Kathodentopf verbunden ist, umschlossen sein und ist dadurch gekennzeichnet, daß der Kathodentopf wärmeleitend mit einem zur Achse der Kathodenhülse konzentrischen Hohlzylinder geringeren Durchmessers aus Metall verbunden ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Pig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Kathode,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Kathode gemäß der Erfindung, bei der eine zusätzliche Kühlung die Wärme aus der Kathode herauszieht,

Fig. 3 eine Kathode, die unmittelbar unterhalb des Kathodentopfes mit dem Glaskolben verbunden ist,

Fig. 4- eine Kathode mit einem Pumpstutzen aus Metall.

L INSPECTED

— 3 — 1 09818/0239

Die Pig. 1 zeigt eine Kathode 1 mit einer äußeren Kathodenhülse und einem mit ihr verbundenen Kathodentopf 3. Mit dem Kathodentopf 3 ist über die Kathodenplatte 3a eine Nickelhülse 4 fest verbunden, die mit einem Zylinderstück 5 aus einer Einschmelzlegierung versehweißt ist, deren Wärmeausdehnungskoeffizient nahezu mit dem des Glases übereinstimmt. Solche Metallegierungen sind z.B. unter dem Kamen "Vacon" bekannt. Mit diesem Zylinderstück ist eine weitere Hülse 6 aus Kupfer verlötet. Der untere Rand des Zylinderstücks 5 wird von dem Glaskolben 13 vakuumdicht umschlossen, während der obere Rand von einem Hartglasteller 12 abgedeckt wird, durch den die Zuführungsdräthe 9» .10 und 11 durchgeführt sind, die der Heizung der für zwei Brennflecke vorgesehenen Heizwendeln 7 und 8 dienen. Beim Einschmelzen der Kathode in den Glaskolben wird der Zylinder 6 direkt in das Putter eingespannt und deshalb ist eine genaue Ausrichtung der Kathode auf die Anode möglieh. Ein weiterer Vorteil ist, daß die beim Anglasen entstehende Wärme über das Putter abgeführt wird, so daß ein Anlaufen der Kathodenhülse oder des Kathodentopfes vermieden wird. Beim Betrieb der Röhre wird die von den Heizfäden 7 oder 8 auf den Kathodentopf 3 abgestrahlte Wärme über die Zylinderstücke 4, 5 und 6 aus dem Innern der Röhre nach außen abgeführt; Temperaturen des Kathodentopfes von 250° und mehr, die bei den herkömmlichen Kathoden mit Glasquetschfuß erreicht werden können, wenn die Röntgenröhre unter Gas, beispielsweise SPg betrieben wird, werden auf diese Weise erheblich herabgesetzt,

Bei Verwendung von Isoliermedien geringer Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise Schaumstoff, genügt die Wärmeabfuhr über den mit der Hickelhülse 4 und dem Kathodentopf 3 in unmittelbarer wärmeleitender Verbindung stehenden Heizdraht 10 nicht für eine ausreichende Kühlung der Kathode. In diesem Pail kann durch eine zusätzliche Ölkühlung Abhilfe geschaffen werden, die in Pigur 2 näher dargestellt ist.

Die Zeichnung zeigt eine Röhrenhaube 15 mit einer Röhre 17, deren Kathode über den Kabelsteckertopf 16 an Hochspannung.angeschlossen ist. Die äußeren Teile 5 und 6 der Kathode 1 werden von Öl gekühlt, das über die Leitung 19 zugeführt und rechtwinklig dazu

10 9 8 18/0239 - 4 -

OHIGiNAL !NSPECTED

IbH 158

über die Leitung 18 abgeführt wird. Da in den Fällen, wo die Röntgenröhre an symmetrischer Spannung verwendet wird, stets eine Ölkühlung der Anode erforderlich ist, ist es zweckmäßig, die Leitungen 18 und 19, die natürlich aus einem Isolierrohr, beispielsweise Glas oder Kunststoff, bestehen müssen, an die Kathode heranzuführen und so mit einem einzigen Kühlkreis die Kathode und die nicht näher dargestellte Anode zu kühlen.

Pig. 3 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung bei einer sogenannten Kannenröhre. Bei einer solchen Röhre ist der mittlere Teil des Glaskolbens durch einen geerdeten Zylindermantel aus Metall 24, 25 ("Kanne") ersetzt. Die nicht naher dargestellte Anode taucht dabei ebenso in die Kanne ein wie der Kathodentopf 3, der über die Kathodenplatte 3a direkt mit dem Ring 5 aus "Vacon" verbunden ist. Deshalb kann der Glaskolben unmittelbar unter dem Kathodentopf mit der Kathode verbunden werden. Der Vaconring 5 wird am unteren Ende durch einen Hartglasteller 12 abgeschlossen, der durch die Druckdifferenz zwischen dem Vakuum im Röhreninnern und dem Außendruck gegen den Ring 5 gepreßt wird. Dadurch, daß der Glaskolben so dicht unter dem Kathodentopf ansetzt, stehen metallische Oberflächen nur metallischen Flächen gegenüber, sodaß "Härteflecke" nicht entstehen können. Härteflecke werden beobachtet, wenn die aus Verunreinigungen auf der Metalloberfläche emittierten Elektronen die Glaswand treffen, und sie führen, insbesondere bei sehr hohen Spannungen,zur Zerstörung der Röhre.

Bei einpoligen Röhren, bei denen die Anode geerdet ist, läßt sich die gleiche Wirkung erreichen, wenn die Kathode möglichst tief in den Anodentopf eingetaucht wird und wenn der Glaskolben unmittelbar unter dem Kathodentopf mit der Kathode verbunden wird.

INSPECTED

- 5 10981 8/0239

Eine weitere* Möglichkeit die Wärme der Kathodenheizung aus dem Röhreninnern herauszuleiten, wird in Fig. 4 dargestellt. Hier werden keramische Durchführungen 20 in einem Metallflansch 21 mit Wickelring 22 verwendet, auf den das Kathodensystem, gegebe· nenfalls nach erfolgter Anglasung, geschraubt werden kann. Besonders vorteilhaft ist hierbei der eingelötete metallische Pumpstutzen 23, welcher nach abgeschlossenem Pumpprozeß mit einer Spezialzange vakuumdicht abgequetscht werden kann und somit das schwierige Abziehen eines gläsernen Pumpstutzens entfällt.

Patentansprüche:

AL INSPECTED

109818/0239

Claims (6)

Patentansprüche

1. Kathode für eine Röntgenröhre mit einer die Zuführungsdrähte umschließenden metallenen Kathodenhülse und einem damit verbundenen metallenen Kathodentopf, dadurch gekennzeichnet, daß der Kathodentopf (3) wärmeleitend mit einem zur Achse der Kathodenhülse (2) konzentrischen Hohlzylinder (4, 5, 6) geringeren Durchmessers aus Metall verbunden ist, der aus dem Glaskolben der Röntgenröhre herausragt.

2. Kathode für Röntgenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder (4, 5» 6) ein Zwischenstück (5) enthält, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient mit dem von Glas übereinstimmt.

3. Kathode für Röntgenröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode mit Öl gekühlt ist.

4. Kathode für Röntgenröhre nach Anspruch 31 dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkreis (.18, 19) der Kathode über die Anode geschlossen ist.

5. Kathode für Röntgenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Glaskolben (13) unmittelbar unter dem Kathodentopf (3) an die Kathode angeglast ist.

6. Kathode für eine Röntgenröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder mit dem Raum außerhalb der Röhre über ein Metallröhrchen (23) verbunden ist, das als Pumpstutzen dient.

ORIGIN.*'- INSP 109818/0239

Leerseite