DE1614785A1 - Roentgenroehre mit drehbarer Anode - Google Patents

Description

• "Röntgenröhre mit drehbarer Anode'° In der medizinischen Röntgendiagnostik sind heute Drehanoden- röhren üblich. Sie enthalten in einem gemeinsamen Vakuumraum eine feststehende exzentrische Kathode und einen drehbaren Anodenteller. Die hohe, aber kurzzeitig benötigte elektrische Energie wird nur zu. einem geringen Teil in Röntgenstrahlung umgewandelt. Der Rest wird als thermische Energie auf eine größere Zone des Anodentellers verteilt, um zu vermeiden, daß bei den hohen spezifischen Belastungen die Anode "ansticht", Die Abgabe der im Anodenteller entstehenden Verlustwärme er- folgt durch Strahlung. Die Belastbarkeit eines solchen Anoden- tellers hängt u. a. von der Wärmekapazität des Tellers und den Abstrahlbedingungen ab. Derartige Röhren sind vornehmlich zum "Schießen'f einzelner Aufnahmen gedacht. Will man aber Drehanodenröhren bei höheren Leistungen kontinuier- lich betreiben (x. B. bei Feinstrukturuntersuchungen), so muß die Strahlungskühlung durch Wärmeübergangskühlung ersetzt werden. Dies bedingt von außen kommende rohrartige Zuführungen in das Innere des Anodentellers. Eine Vakuum-Drehdurchführung, die eine relativ hohe Gasrate ergibt; ist dabei unvermeidlich. Aus diesem Grunde konnten derartige Anlagen bisher auch nur an der laufen- den Pumpe betrieben werden.
• Zur Beseitigung dieser Schwierigkeiten liegt der Erfindung der Gedanke zugrunde, im Vakuumraum einer solchen Röntgenröhre keine Teile gegenüber der Vakuumhülle drehbar auszubilden.
• Ausgegangen wird von einer Röntgenröhre mit drehbarer Anode und einem System. zur Erzeugung eines solchen Elektronenstrahls, daß auf der bewegten Anodenoberfläche ein im Raum feststehender -Brennfleck entsteht.
• Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß Anode und Kathode der Röhre in ein Vakuumgefäß fest eingebaut sind, daß letzteres drehbar gelagert ist-und daß eine elektromagnetische oder elektro- statische Ablenkvorrichtung vorgesehen ist, die deal von der Kathode ausgehenden Elektronenstrahl. auf den im Raum feststehenden Brennfleck fokussiert. Es ist zwar bereits eine Röntgenröhre mit einer in dem Vakuuaggefäß fest angeordneten Anode und einer beweglich gelagerten Kathode bekannt. Das Vakuumgefäß dieser Anordnung ist drehbar -gelagert, so daß im Betrieb der Röntgenröhre das Vakuumgefäß mit der Anode eine Drehbewegung ausführt, die Kathode jedoch ihre stationäre Lage beibehält: Die Kathode ist bei dieser-be# kannten Anordnung exzentrisch zur Achse des Vakuumgefäßes an- geordnet; sie bestimmt die Brennflecklage und damit den Aus- gangspunkt der Röntgenstrahlen.
• Diese bekannte Konstruktion konnte jedoch in die Praxis nicht überführt werden, weil sich bei der praktischen Ausführung er- hebliche Schwierigkeiten bei der erschütterungsfrei festzuhal- tenden Kathode ergeben haben.
• Diese Schwierigkeiten treten bei der erfindungsgemäßen Röntgenröhre nicht auf, weil bei_dieser Röhre sowohl die Anode als auch die Kathode innerhalb des drehbar gelagerten Vakuumgefäßes fest angeordnet sind. Die Vorteile der erwähnten bekannten Konstruktion, nämlich die leicht durchzuführende Kühlüng der Anode, werden bei der erfindungsgemäßes Röntgenrfhre ebenfalls-ausgenutzt. Die Kühlung dieser Anode ist nämlich durch ein von außen zugeführtes Kühlmittel verhältnismäßig einfach möglich. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn. die Anode den stirnseitigen Abschluß des Vakuumgefäßes bildet und wenn diese Anode von außen zugängliche Öffnungen für die Zu#ührung°"und Abführung. des Kühlmittels aufweist.
• Zweckmäßig wird man die Anode als kegelförmig ausgebildeten Kühlkörper mit im Vakuumgefäß liegender Kegelspitze ausbilden. In diesem Fall muß man dann den sich an die Anodeneinschmelzung anschließenden Teil des Vakuumgefäßes als Strahlenaustritts- Fenster fürdie in der Röhre erzeugten Röntgenstrahlen aus- bilden oder in diesem Abschnitt des Vakuumgefäßes ein solches Strahlenaustrittsfenster vorsehen.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Figur 1 in Ansicht wiedergegeben. Aus Figur 2 ist eine Variante für die Heimspannungszuführung zur Kathode zu erkennen.
• Gemäß Figur 1 ist ein kreiszylindrisches Vakuumgefäß 1 vorge- sehen, in dessen eine Stirnseite eine kegelförmig ausgebildete Anode 2 eingeschmolzen ist. Das Vakuumgefäß 1 ist in den beiden Böcken 10 und 11 drehbar gelagert. Hierzu dienen zwei Achsen, deren eine als Doppelachse 20 und 21 ausgebildet ist, welche. gleichzeitig der Zuführung und Abführung des Kühlmittels zu der Anode 2 dient. Die Zuführung erfolgt beispielsweise durch die innere Achse 20, die Abführung des Kühlmittels durch die . äußere Achse 21. Die Anode 2 selbst ist :als Kühlkörper mit Aussparungen ver- sehen, so daß das. Kühlmittel durch diese Aussparungen zur Erzielung einer möglichst günstigen Kühlung hindurchgeleitet werden kann.
• Die in dem Lagerbock 11 gelagerte Achse ist über ein Isolier. zwischenstück 13 mit dem Antriebsmotor 12 gekuppelt.
• An den an die Anodeneinschmelzstelle angrenzenden Teil des Vakuumgefäßes ist ein gürtelförmiges Strahlenaustrittsfenater 9 angesetzt, durch welches die in der Röhre erzeugten Röntgen- strahlen austreten können. Der Durchmesser der Anode sowie die Drehzahl des Systems richten sich nach der Elektronenstrahl- energie und der pezifischen Belastbarkeit der Anode.
• Der Lagerbock 10 ist geerdet, der Lagerbock 11 ist dagegen elektrisch isoliert. Die Heizzuleitungen, von denen ein Pol mit der Hochspannungsquelle.verbunden sein kann, sind mit 14 bezeichnet.
• Die Kathode 30 ist koaxial zur Anode 2 im Vakuumgefäß 1 angeordnet. Bei Rotation des Vakuumgefäßes drehen sich also die Kathode-3a und die Anode 2 mit. Mit Hilfe eines magnetischen oder elektrostatischen Ablenkaystems wird der Elektronenstrahl jedoch im Raum festgehalten, so daß die Röntgenstrahlung an dem gleichen Ort im Raum entsteht. In Figur 1 ist ein Elektronenstrahl mit einem kreisförmigen Querschnitt angenommen, der die Kathode 30 zentral verläßt. Dieser Elektronenstrahl wird durch einen feststehenden Elektro- magneten 8 exzentrisch abgelenkt. Durch ein steuerbares "Hruamen'l des Magnetstromes kann man jedoch erreichen, daß der Elektronen- strahl innerhalb bestimmter Grenzen oszilliert und damit einen strichförmigen Brennfleck erzeugt: Die in Figur 2 dargestellte spezielle Art der Spannungszuführung ist besonders vorteilhaft zur Vermeidung von Reizstromschwankungen. Bei einer Zuführung des Heizstrome' über Schleifkontakte können nämlich geringfügige Heizgtromschwankungen und als Folge davon Anodenstromschwankungen auftreten, welche die verlangte Strahlkonstanz unter Umständen stören. Um dies zu vermeiden, sind bei der Anordnung gemäß Figur 2 auf der mit dem Vakuumgefäß 1 verbundenen Achse 15 koaxial zu dieser Achse 15 zwei Transformatorspulen 16 und 17 angeordnet, von denen die Spule 16 auf der Achse 15 fest angeordnet ist, während die Spule 17 mit dem Lagerbock 11 verbunden ist. In diesem Fall werden Schleifringe für die Heizstromzuführung vermieden. Es wird lediglich noch die Hochspannung über den Schleifkontakt 18 zugeführt, die jedoch für etwa auftretende Übergangswiderstände nahezu unempfindlich ist.

Claims (1)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Röntgenröhre mit drehbarer Anode und einem System zur Erzeugung eines solchen Elektronenstrahles, daß auf der bewegten Anodenoberfläche ein im Raum feststehender Brennfleck entsteht, dadurch gekennzeichnet, daß Anode (2) und Kathode (30) der Röhre in ein Vakuumgefäß (1) fest eingebaut sind, daß letzteres drehbar gelagert ist und daß eine elektromagnetische oder elektrostatische Ablenkvorrichtung (8) vorgesehen ist, die den von der Kathode (30) ausgehenden Elektronenstrahl auf den im Rauar feststehenden-Brennfleck fokussiert. 2. Röntgenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (2) den stirnseitigen Abschluß des Vakuumgefäßes (1) bildet #.:-d daß sie von außen zugängliche Öffnungen für@dio Zu- führung des Kühlmittels aufweist. 3. Röntgenröhre nach t'.nspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (2) als kegelförmig ausgebildeter Kühlkörper mit im Vakuumgefäß (1) liegender Kegelspitze ausgebildet ist und daß der sich an die Anodeneinschmelzung anschließende Teil des Vakuumgefäßes (i) als Strahlenaustrittsfenster (9) ausgebildet ist oder ein solches Strahlenaustrittsfenster enthält. 4. Röntgenröhre nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet; daß die anodenseitige, gleichzeitig der Kühlmittelzuführung sowie -abführung dienende Drehachse ihres Vakuumgefäßes (1) in einem auf Masse liegenden Lagerbock (10) geführt ist, während die kathodenseitige Drehachse elektrisch isoliert gelagert ist. 5. Röntgenröhre nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der kathodenseitigen Drehachse (15) des Vakuumgefäßes (1) die Sekundärwicklung (16) eines für die Kathodenheizung vorge- sehenen Heiztransformators angeordnet ist, während die Primärw:@cklung dieses Transformators am zugehörigen Lagerbock (11) be- festigt ist.