DE19635230A1 - Anodenkörper für eine Drehanodenanordung und Röntgenröhre mit einem solchen Anodenkörper - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Anodenkörper für eine Drehano­ denanordnung, der einen eine Auftrefffläche tragenden Gra­ phitkörper aufweist. Die Erfindung betrifft außerdem eine Röntgenröhre mit einem solchen Anodenkörper.

Ein derartiger Anodenkörper ist beispielsweise in der DE 41 32 118 C1 beschrieben. Derartige Anodenkörper bieten eine Reihe von Vorteilen, beispielsweise hohe Wärmespeicher­ fähigkeit bei geringer Masse und hoher Wärmeabstrahlfähig­ keit. Die an sich gewünschte hohe Wärmeabstrahlfähigkeit stellt zugleich aber auch ein Problem dar, da durch die von dem im Betrieb sehr heißen Anodenkörper abgestrahlte Wärme empfindliche Teile der Röntgenröhre, beispielsweise die Lage­ rung der Drehanodenanordnung, in unerwünschter Weise erwärmt werden, so daß die Gefahr besteht, daß diese Teile vorzeitig ausfallen.

Um hier Abhilfe zu schaffen, ist im Falle einer aus der US 3 753 021 bekannten Röntgenröhre ein Abschirmblech vorge­ sehen, das zwischen den Anodenkörper und die vor unerwünsch­ ter Erwärmung zu schützenden Teile, im Falle der US 3 753 021 die Lagerung der Drehanodenanordnung, gesetzt ist. In diesem Zusammenhang entstehen Kosten für das Abschirmblech und für den Montageaufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Anodenkörper der eingangs genannten Art so auszubilden, daß auf kostengün­ stige und technisch einfache Weise unerwünschte Erwärmungen der dem Anodenkörper benachbarten Bauteile zumindest vermin­ dert sind.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch einen Anodenkörper für eine Drehanodenanordnung, der einen eine Auftrefffläche tragenden Graphitkörper aufweist, dessen Ober­ fläche wenigstens einen Bereich mit einem verminderten ther­ mischen Emissionskoeffizienten aufweist.

Der erfindungsgemäße Anodenkörper weist also einen Bereich auf, in dem entsprechend dem verminderten thermischen Emissi­ onskoeffizienten eine gegenüber der restlichen Oberfläche des Graphitkörpers verminderte Wärmeabstrahlung erfolgt. Durch eine dem jeweiligen Anwendungsfall entsprechende Plazierung dieses Bereiches auf der Oberfläche des Graphitkörpers be­ steht also die Möglichkeit, die jeweils maßgeblichen Bauteile vor unerwünschter Erwärmung zu schützen.

Der Bereich mit dem verminderten thermischen Emissionskoeffi­ zienten wird gemäß einer Variante der Erfindung dadurch rea­ lisiert, daß der Graphitkörper in diesem Bereich mit einer Beschichtung versehen ist. Die Beschichtung ist vorzugsweise aus Zirkon oder einem im wesentlichen Zirkon enthaltenden Ma­ terial gebildet und gemäß einer besonders bevorzugten Vari­ ante der Erfindung als Lotschicht ausgebildet. Um in diesem Falle zu verhindern, daß versehentlich Bereiche der Oberflä­ che des Graphitkörpers mit der Lotschicht versehen werden, deren Beschichtung nicht beabsichtigt ist, ist gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß der Bereich mit dem verminderten thermischen Emissionskoeffizien­ ten von einer Lotbarriere umgeben ist. Unter einer Lotbar­ riere sollen hier Mittel verstanden werden, die geeignet sind, bei der Aufbringung der Lotschicht eine unerwünschte Ausbreitung des flüssigen Lotes zu unterbinden. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Lotbarriere durch eine Nut gebildet.

Wenn der Graphitkörper des Anodenkörpers durch eine Lötung mit einem anderen Bauteil verbunden ist, sieht eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vor, daß die Lötung derart mit Lotüberschuß ausgeführt ist, daß das überschüssige Lot den Bereich mit dem verminderten thermischen Emissions­ koeffizienten bedeckt. Während der Lötung, durch die der Gra­ phitkörper mit dem anderen Bauteil, beispielsweise einer La­ gerwelle oder einem die Auftrefffläche tragenden, vorzugs­ weise metallischen Target, verbunden wird, tritt also das überschüssige Lot aus der Lötfuge aus und breitet sich in dem Bereich aus. Die zur Bildung eines Bereiches mit einem ver­ minderten thermischen Emissionskoeffizienten dienende Lot­ schicht wird also, wenn man für die Kosten für das zusätzlich benötigte Lot absieht, kostenlos und ohne jeglichen Montage­ aufwand erzielt.

Vorzugsweise umgibt der Bereich mit dem verminderten thermi­ schen Emissionskoeffizienten die Mittelachse der Drehanoden­ anordnung ringförmig. Eine solche Anordnung ist besonders dann vorteilhaft, wenn der Bereich mit dem verminderten ther­ mischen Emissionskoeffizienten der Lagerung der Drehanodenan­ ordnung gegenüberliegend angeordnet sein soll.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Röntgenröhre mit einer erfindungsgemäßen Dreh­ anode, und

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Drehanode.

In der Fig. 1 ist eine Röntgenröhre dargestellt, die eine insgesamt mit 1 bezeichnete erfindungsgemäße Drehanodenanord­ nung aufweist, die in einem Vakuumkolben 2 untergebracht ist. Der Vakuumkolben 2 enthält außerdem noch in an sich bekannter Weise eine Kathodenanordnung, in deren Kathodenbecher 4 eine Glühwendel 3 aufgenommen ist.

Die Drehanodenanordnung 1 weist einen Anodenteller 5 auf, der an dem einen Ende einer Lagerungswelle 6 fest angebracht ist. Um die drehbare Lagerung der Drehanodenanordnung 1 um deren Dreh- und Mittelachse M zu gewährleisten, ist eine zwei Wälzlager 7, 8 enthaltende Lagerung vorgesehen. Die Außen­ ringe der Wälzlager 7, 8 sind in der Bohrung eines Rohrab­ schnittes 9 aufgenommen. Dieser ist mittels eines ringförmi­ gen Keramikteils 10 mit dem Vakuumkolben 2 vakuumdicht ver­ bunden. In die Bohrung des Rohrabschnittes ist ein Boden 11 vakuumdicht eingesetzt. Das von dem Anodenteller 5 entfernte Wälzlager 7 fungiert als Festlager, kann also 7 Kräfte sowohl in axialer Richtung, d. h. in Richtung der Mittelachse M der Lagerungswelle 6, als auch radiale Kräfte, d. h. Kräfte quer zur Mittelachse M der Lagerungswelle 6, aufnehmen. Das andere Wälzlager 8 fungiert als Loslager, nimmt also nur radiale Kräfte auf.

Um die Drehanodenanordnung 1 in Rotation versetzen zu können, ist ein Elektromotor vorgesehen, dessen Rotor 12 durch ein aus einem elektrisch leitenden Werkstoff gebildetes, mit der Lagerwelle 6 fest verbundenes topfförmiges Bauteil gebildet ist, das das dem Anodenteller 5 zugewandte Ende des Rohrab­ schnittes 9 übergreift. Der schematisch angedeutete Stator 13 ist im Bereich des Rotors 12 auf die Außenwand des Vakuumkol­ bens 2 aufgesetzt und bildet mit dem Rotor 12 einen elektri­ schen Kurzschlußläufermotor, der bei Versorgung mit dem ent­ sprechenden Strom die Drehanodenanordnung 1 rotieren läßt.

Werden in üblicher, nicht dargestellter Weise der Versor­ gungsspannung für den Antrieb der Drehanodenanordnung 1, die Heizspannung für die Glühwendel 3 der Kathodenanordnung und die Röhrenspannung, die zwischen Kathodenanordnung und Dreh­ anodenanordnung 1 liegt, angelegt, geht von der Glühwendel 3 ein Elektronenstrahl E aus, der im sogenannten Brennfleck oder Fokus auf die Auftrefffläche 15 des rotierenden Anoden­ tellers 5 auftrifft und dort Röntgenstrahlen auslöst, die durch ein Strahlenaustrittsfenster 14 aus der Röntgenröhre austreten. Der Zentralstrahl der aus dem Strahlenaustritts­ fenster 14 austretenden Röntgenstrahlung ist in Fig. 1 mit Z bezeichnet. Infolge der Rotation der Drehanodenanordnung 1 bildet sich auf dem Anodenteller 5 eine sogenannte Brenn­ fleckbahn von ringförmiger Gestalt aus, da ständig eine an­ dere Stelle des Anodentellers 5 mit dem Elektronenstrahl E beaufschlagt wird.

Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, weist der Anodenteller 5 einen Graphitkörper 16 auf, der die Auftrefffläche 15 trägt, die auf einem mit dem Graphitkörper 16 durch Löten verbunde­ nen scheibenförmigen Target 17 aus einem schwer schmelzenden Material, z. B. TZM (eine Tungsten (Wolfram), Zirkon und Mo­ lybdän enthaltene Legierung). Im Bereich der Auftrefffläche 15 ist das Target 17 in nicht dargestellter Weise mit einer Beschichtung aus einem röntgenemissiven Material, z. B. mit Rhenium dotiertem Wolfram, versehen.

Die Verbindung des Anodentellers 5 mit der Lagerungswelle 6 ist dadurch hergestellt, daß die Lagerungswelle 6 in eine zentrische Öffnung des scheibenförmigen Körpers 17 eingelötet ist, die mit einer etwas weiteren Öffnung des Graphitkörpers 16 fluchtet.

Die Lötverbindung zwischen dem scheibenförmigen Körper 17 und dem Graphitkörper 16 ist derart unter Lotüberschuß ausge­ führt, daß sich während des Lötvorganges das überschüssige Lot aus der Lötfuge 18 entlang der Wandung der Öffnung des Graphitkörpers 16 ausbreitet und die dem Rotor 12 zugewandte Stirnfläche des Graphitkörpers 16 bedeckt. Dabei ist durch eine ringförmige Nut 19, die zur Aufnahme überschüssigen Lots vorgesehen ist, sichergestellt, daß sich das Lot nicht weiter als gewünscht ausbreitet.

Durch die Anwesenheit der Lotschicht 20 weist der Graphitkör­ per in dem von der Lotschicht 20 bedeckten Bereich einen ge­ genüber seiner übrigen Oberfläche verminderten thermischen Emissionskoeffizienten auf. Hierdurch ist die Gefahr, daß die Wälzlager 7, 8 durch von dem Graphitkörper 16 abgestrahlte Wärme in unzulässiger Weise erwärmt werden, vermindert.

Bei dem Lot, das zur Erzeugung des gewünschten Lotüberschus­ ses vor dem Lötvorgang, in dem die Öffnung des Graphitkörpers 16 umgebenden Bereich in vermehrter Menge aufgebracht wird, handelt es sich um ein Lot, das im wesentlichen Zirkon ent­ hält.

Der in Fig. 2 dargestellte Anodenkörper 5′ unterscheidet sich von dem der Röntgenröhre gemäß Fig. 1 dadurch, daß der Gra­ phitkörper 16′ nicht mit einem scheibenförmigen Target verse­ hen ist, sondern selbst im Bereich der Brennfleckbahn ledig­ lich mit einer durch größere Strichstärke angedeuteten dünnen Beschichtung 21′ aus einem röntgenemissiven Material, z. B. mit Rhenium dotiertem Wolfram, versehen ist, deren Dicke we­ nigstens gleich der im Betrieb der Röntgenröhre mit maximaler Röhrenspannung auftretenden Eindringtiefe der auf die Auf­ trefffläche 15′ auftreffenden Elektronen ist.

Demnach ist im Falle des Anodenkörpers 5′ gemäß Fig. 2 die Lagerwelle 6′ unmittelbar in die zentrische Öffnung des Gra­ phitkörpers 16′ eingelötet. Auch hier wird bei der Lötung mit einem Lotüberschuß in der Lötfuge 18′ gearbeitet, so daß sich wieder eine durch eine ringförmige Nut 19′ begrenzte Lot­ schicht 20′ ausbildet, die zu einem verminderten thermischen Emissionskoeffizienten führt.

Die Erfindung wird vorstehend am Beispiel einer Drehanoden-Rönt­ genröhre beschrieben. Sie kann aber auch bei anderen Drehanodenröhren Verwendung finden.

Claims (10)

1. Anodenkörper (5, 5′) für eine Drehanodenanordnung (1), der einen eine Auftrefffläche (15, 15′) tragenden Graphitkörper (16, 16′) aufweist, dessen Oberfläche wenigstens einen Be­ reich mit einem verminderten thermischen Emissionskoeffizien­ ten aufweist.

2. Anodenkörper nach Anspruch 1, dessen Graphitkörper (16, 16′) in dem Bereich mit dem verminderten thermischen Emissi­ onskoeffizienten mit einer Beschichtung versehen ist.

3. Anodenkörper nach Anspruch 2, dessen Beschichtung aus Zir­ kon oder einem im wesentlichen Zirkon enthaltenden Material gebildet ist.

4. Anodenkörper nach Anspruch 2 oder 3, bei dem die Beschich­ tung eine Lotschicht (20, 20′) ist.

5. Anodenkörper nach Anspruch 4, dessen Bereich mit dem ver­ minderten thermischen Emissionskoeffizienten von einer Lot­ barriere umgeben ist.

6. Anodenkörper nach Anspruch 5, dessen Lotbarriere durch ei­ ne Nut (19, 19′) gebildet ist.

7. Anodenkörper nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dessen Gra­ phitkörper (16, 16′) durch eine Lötung mit einem anderen Bau­ teil verbunden ist, wobei die Lötung derart mit Lotüberschuß ausgeführt ist, daß das überschüssige Lot während der Lötung die Lotschicht (20, 20′) bildet.

8. Anodenkörper nach Anspruch 7, dessen Graphitkörper (16, 16′) durch die Lötung mit einer Lagerwelle (6′) oder einem die Auftrefffläche tragenden Target (17) verbunden ist.

9. Anodenkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dessen Be­ reich mit dem verminderten thermischen Emissionskoeffizienten die Mittelachse (M) der Drehanodenanordnung (1) ringförmig umgibt.

10. Röntgenröhre mit einem Anodenkörper (5, 5′) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Drehanodenanordnung (1) der Röntgenröhre eine Lagerung (7, 8) aufweist und der Bereich mit dem verminderten thermischen Emissionskoeffizienten der­ art angeordnet ist, daß er der Lagerung (7, 8) gegenüber­ liegt.