DE1764042B1

DE1764042B1 - Roentgenroehren drehanode mit anodenkoerper aus graphit

Info

Publication number: DE1764042B1
Application number: DE19681764042
Authority: DE
Inventors: Francoise Bougle Geb Contant
Original assignee: Koch and Sterzel AG
Current assignee: Koch and Sterzel AG
Priority date: 1968-03-26
Filing date: 1968-03-26
Publication date: 1971-05-27

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Röntgenröhren-Drehanode mit einem Anodenkörper aus Graphit, auf den durch Elektrolyse oder Pyrolyse eine dünne Schicht von Wolfram, Rhenium oder deren Legierung als Brennfleckbahn aufgebracht ist.
Das hauptsächliche Problem beim Betrieb einer Röntgenröhre besteht darin, die bei der Röntgenstrahlenerzeugung auf der Anode entstehende Wärme schnell abzuführen. Bekanntlich wird die aufgewendete elektrische Energie fast ausschließlich in Wärme, nur ein geringer Teil in Röntgenstrahlen umgesetzt. Da die Wärme zunächst nur auf dem Brennfleck entsteht, muß das Anodenmaterial eine gute Wärmeleitfähigkeit haben, um die Wärme vom Brennfleck auf den ganzen Anodenkörper zu verteilen. Dieser muß dann die Wärme an seine Umgebung abgeben, wobei der größte Teil der Wärme durch Strahlung abgegeben wird. Um die Abstrahlungsfähigkeit einer Röntgenröhre zu erhöhen, ist es sowohl vorgeschlagen worden, eine Wolframanode unter Bildung von W.,C aufzukohlen, als auch die Anode zu schwärzen, wöbei die Brennfleckbahn durch eine Schicht Rhenium gebildet wurde.
Die vorgenannten bekannten Lösungen haben jedoch nicht die gewünschte höhere Wärmeabstrahlung und die dadurch bedingte höhere Belastbarkeit von Röntgenröhren erbracht.
Schon aus der im Jahr 1953 ausgegebenen deutschen Patentschrift 896 234 ist eine Stehanode einer Röntgenröhre mit einem Träger aus Graphit und mit ; einer Scheibe aus Wolfram für den Brennfleck bekannt. Bei dieser Konstruktion sollte die gute Wärmeabstrahlung und -leitfähigkeit sowie das geringe Gewicht des Graphits ausgenutzt werden. Von den gleichen überlegungen ist bei einer jüngeren bekannten Röntgenröhren-Drehanode ausgegangen, die einen Träger aus Graphit mit einer durch Elektrolyse oder Pyrolyse aufgebrachten dünnen Schicht von Rhenium, Wolfram oder Tantal bzw. mit zwei Schichten aus Tantal und Wolfram oder Wolfram und Rhenium aufweist.
Obwohl die aus den theoretischen überlegungen zu erwartenden Vorteile einer Röntgenröhre mit einer solchen Anode sehr groß waren, sind, soweit bekannt, bis jetzt trotz des sehr lange zurückliegenden ersten Vorschlages keine Röntgenröhren mit Graphitanoden angeboten worden. Versuche haben ergeben, daß bei Verwendung der handelsüblichen Elektroden- Graphitsorten, die- oben geschilderten bekannten Drehanoden für Röntgenröhren nicht benutzbar waren, da sie die an eine Drehanode gestellten Forderungen nicht erfüllen konnten. Es sei hier erwähnt, daß bei entsprechenden Versuchen bei Ausgang von körnigem Grundmaterial die bekannten Sinterverfahren für Drehanodenteller für Röntgenröhren bei der Herstellung von Graphitkörpern angewendet wurden. Die Aufbringung dünner hochatomiger Metallschichten durch Elektrolyse oder Pyrolyse wurde nach den bekannten Verfahren vorgenommen.
Die Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, die erforderlichen Eigenschaften des Graphit-Anodenkörpers anzugeben, mit denen eine den bestehenden Anforderungen gerechte Graphitanode hergestellt werden kann. Diese; Forderungen sind insbesondere eine gute Vakuumfestigkeit, d. h., die Anode darf nicht gasen, eine gute Verbindung zwischen der Schwermetallschicht und dem Graphitträger auch während des Elektronenbeschusses und eine hohe Bruchfestigkeit des Graphitkörpers, um die Anode mit hohen Drehzahlen betreiben zu können.
Diese Aufgabe wird bei einer RöntgenrÖhren-Drehanode der eingangs bezeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Anodenkörper derart aus einem Graphit höchster Reinheit und feinstem Korn zusammengepreßt und zusammengesintert ist, daß er glasartigen Charakter, hohe Bruchfestigkeit und einen Ausdehnungskoeffizienten der etwa dem des röntgenstrahlenemittierenden hivcalls entspricht, besitzt.
Die erfindungsgemäß aus einem Graphit höchster Reinheit und feinstem Korn gepreßte und gesinterte Anode besitzt einen glasartigen Charakter, wodurch bei einem Ausdehnungskoeffizienten von etwa 4,2 - 10-e, der sehr nahe bei dem Ausdehnungskoeffizienten von Wolfram, Rhenium oder deren Legierung, die als Brennfleckbahn Verwendung finden, liegt, die Haftung zwischen dem Graphitkörper und der Schwermetallschicht im Hinblick auf Wärmedehnungen sehr gut ist. Das verwendete feinste Korn ergibt eine hohe Dichte des Graphits von etwa 1,85 g/cm3 und damit eine hohe Bruchfestigkeit, die bei 650 kg/cm= liegt. Durch die hohe Dichte ist eine geringe Porosität gegeben und damit eine gute Wärmeleitung, während sie sich insbesondere im Bereich der Oberfläche in einer minimalen Gasung im Vakuum auswirkt. Die höchste Reinheit ist an der Verbindungsstelle zwischen Graphit und Schwermetall wichtig, da dadurch eine Verbindung z. B. zwischen Graphit und Wolfram zu einer spröden und wärmedämmenden Zwischenschicht aus Wolframkarbid über eine lange Zeit verhindert wird.
Die Vorteile einer Röntgenröhrendrehanode aus Graphit mit einer Schwermetallschicht, die nunmehr mit einer Anode nach der Erfindung ausnutzbar werden, sind: Die Wärmeabstrahlung der Anode ist sehr hoch, da durch die Verwendung von Graphit der maximale Wert des ideal schwarzen Körpers fast erreicht wird.
Durch das geringe Gewicht von Graphit, etwa 1,85 g/cm3, gegenüber den bisher benutzten Materialien für Rötgenröhren-Drehanoden, sind die Fliehkräfte bedeutend geringer. Man kann also die heute gebräuchlichen Drehzahlen weiter erhöhen.
Durch die Möglichkeit, Wolfram, Rhenium bzw. deren Legierung als Brennfleckbahn verwenden zu können, erhält man eins maximale Röntgenetrahlenemission. Die Strahlung außerhalb des Brennfleckes verschwindet. Die Anode verträgt sehr leicht Wärmeschocks, gegen die die bekannten Röntgenröhren sehr empfindlich sind.
Röntgenröhren mit der erfindungsgemäßen Anode stellen somit einen bedeutenden Fortschritt dar, da sie wesentlich höher als die bekannten Drehanoden-Röntgenröhren belastet werden können.

Claims

Patentanspruch: Röntgenröhren-Drehanode mit einem Anodenkörper aus Graphit, auf den durch Elektrolyse oder Pyrolyse eine dünne Schicht von Wolfram, Rhenium oder deren Legierung als Brennfleckbahn aufgebracht ist, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Anodenkörper derart aus einem Graphit höchster Reinheit und feinstem Korn zusammengepreßt und zusammengesintert ist, daß er glasartigen Charakter, hohe Bruchfestigkeit und einen Ausdehnungskoeffizienten, der etwa dem des röntgenstrahlenemittierenden Metalls entspricht, besitzt.