DE19647370A1

DE19647370A1 - Rotary anode for X-ray tube

Info

Publication number: DE19647370A1
Application number: DE19647370A
Authority: DE
Inventors: Peter Rother
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1996-11-15
Filing date: 1996-11-15
Publication date: 1998-05-28

Abstract

The anode has an anode body (1) and an anode shaft (5) connected to the body. The connection between the anode body and anode shaft is secured by laser welding. The anode body has a through opening (6) for the anode shaft and the laser welding (9a-9d) is performed between the free end of the section of shaft in the opening and the anode body. The free end of the section of anode shaft in the through opening has a recess (10) enclosed by a thin-walled section (11). The laser weld is made between the wall section and the anode body. The anode shaft can be a press fit into the anode body opening.

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehanode für eine Röntgenröhre, wobei die Drehanode einen Anodenkörper und eine mit diesem verbundene Anodenwelle aufweist. Zur Sicherung der Verbindung zwischen dem Anodenkörper und der Anodenwelle ist eine stoff schlüssige Verbindung vorgesehen.The invention relates to a rotating anode for an X-ray tube, wherein the rotating anode has an anode body and one with it connected anode shaft. To secure the connection There is a substance between the anode body and the anode shaft conclusive connection provided.

Es ist bekannt, bei derartigen Drehanoden die Verbindung zwi schen Anodenkörper und Anodenwelle dadurch zu bewirken, daß der Anodenkörper in seiner Öffnung mit einem Innen- und der in der Öffnung aufgenommene Bereich der Anodenwelle mit einem Außengewinde versehen ist, wobei der Anodenkörper derart mit der Anodenwelle verschraubt wird, daß er an einer als An schlag vorgesehenen Schulter der Anodenwelle anliegt. Um diese Verbindung gegen Lösen zu sichern, ist eine Elektronen strahl-Lötung vorgesehen.It is known to connect between such anodes to cause the anode body and anode shaft in that the anode body in its opening with an inner and the region of the anode shaft received in the opening with a External thread is provided, the anode body with the anode shaft is screwed so that it is attached to one as an the shoulder of the anode shaft. Around Securing this connection against loosening is an electron beam soldering provided.

Zur Durchführung derartiger Lötungen ist ein aufwendiges Equipment mit einem elektrischen Mittelfrequenzgenerator er forderlich, das der ständigen Wartung hinsichtlich der Elek tronenstrahl-Kathoden, der das Lötgut während der Lötung auf nehmenden Rezipienten und der zur Evakuierung der Rezipienten während der Lötung vorgesehenen Pumpen bedarf. Außerdem ge staltet sich die Lötung zeitaufwendig, da das Lötgut vor der Lötung in einem langen Aufheizzyklus erwärmt und nach der Lötung in einem noch längeren Abkühlzyklus wieder abgekühlt werden muß, so daß auf einer Anlage pro Tag nur wenige, bei spielsweise zwei, Chargen gelötet werden können. Außerdem ist zur Durchführung der Lötung ein Zusatzwerkstoff in Form eines Lotringes aus zirkonhaltigem Lot erforderlich, der Kosten verursacht, die nicht vernachlässigt werden können.To carry out such soldering is a complex Equipment with an electrical medium frequency generator required that the constant maintenance regarding the elec Tronenstrahl cathodes, which the soldered on during soldering receiving recipients and for the evacuation of the recipients pumps required during soldering. In addition ge the soldering is time-consuming because the soldered material is in front of the Soldering heated in a long heating cycle and after the Brazing cooled down in an even longer cooling cycle must be, so that only a few on a plant per day for example, two batches can be soldered. Besides, is a filler material in the form of a to carry out the soldering Solder ring made of zirconium solder required, the cost caused that can not be neglected.

Es wird also deutlich, daß der zu treibende technische, zeit liche und finanzielle Aufwand erheblich ist.So it becomes clear that the technical, time liche and financial effort is significant.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drehanode der eingangs genannten Art so auszubilden, daß der im Zusammen hang mit der Sicherung der Verbindung zwischen Anodenkörper und Anodenwelle zu treibende technische, zeitliche und finan zielle Aufwand gering ist.The invention has for its object a rotating anode type mentioned in such a way that the together hang with securing the connection between anode body Technical, temporal and finan to drive anode shaft zeal effort is low.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine Dreh anode für eine Röntgenröhre, wobei die Drehanode einen An odenkörper und eine mit diesem verbundene Anodenwelle auf weist und wobei zur Sicherung der Verbindung zwischen dem An odenkörper und der Anodenwelle eine Laserschweißung vorgese hen ist.According to the invention, this object is achieved by a rotation anode for an x-ray tube, the rotating anode having an an body and an anode shaft connected to it points and wherein to secure the connection between the An laser body welded to the body and the anode shaft hen is.

Im Falle der erfindungsgemäßen Drehanode ist also als stoff schlüssige Verbindung zwischen Anodenkörper und Anodenwelle eine Laserschweißung vorgesehen. Eine solche Schweißung er fordert im Vergleich zu einer Elektronenstrahl-Lötung einen stark verringerten apparativen Aufwand, insbesondere da kein Vakuum erforderlich ist. Hinzu kommt, daß kein kostspieliges Lot erforderlich ist, da eine Laserschweißung ohne Zusatz werkstoff ausgeführt wird. Außerdem treten keine Aufheiz- und Abkühlzeiten auf, so daß bei geringem Aufwand ein hoher Durchsatz bei geringen Taktzeiten möglich ist.In the case of the rotating anode according to the invention is therefore as a substance conclusive connection between anode body and anode shaft laser welding is provided. Such a weld he requires one compared to electron beam soldering greatly reduced equipment expenditure, especially since none Vacuum is required. On top of that, no expensive Solder is required because laser welding without addition material is executed. In addition, no heating and Cooling times on, so that with little effort a high Throughput with short cycle times is possible.

Gemäß einer Variante der Erfindung weist der Anodenkörper eine die Anodenwelle aufnehmende, durchgehende Öffnung auf, wobei die Laserschweißung an dem freien Ende des in der Öff nung aufgenommenen Abschnittes der Anodenwelle und dem An odenkörper vorgesehen ist. Hierdurch ist gewährleistet, daß die Schweißstelle gut zugänglich ist.According to a variant of the invention, the anode body has a through opening receiving the anode shaft, the laser welding at the free end of the in the public voltage recorded section of the anode shaft and the An or body is provided. This ensures that the weld is easily accessible.

Wenn die Anodenwelle an dem freien Ende ihres in der Öffnung aufgenommenen Abschnittes mit einer Vertiefung versehen ist, die von einem dünnwandigen Wandabschnitt umgeben ist, ist die Laserschweißung zwischen dem Wandabschnitt und dem Anodenkör per vorgesehen. Infolge der somit im Bereich der Schweiß stelle verminderten Steifigkeit der Anodenwelle ist die Ge fahr, daß im Bereich der Schweißstelle unzulässig hohe Span nungen auftreten, vermindert. Die Gefahr von Spannungen läßt sich weiter verringern, wenn der Wandabschnitt mit wenigstens im wesentlichen axial verlaufenden Einschnitten versehen ist.When the anode shaft is at the free end of its in the opening recorded portion is provided with a recess, which is surrounded by a thin-walled wall section is the Laser welding between the wall section and the anode body per provided. As a result of the sweat The reduced stiffness of the anode shaft is the Ge Drive that in the area of the welding point impermissibly high chip occur. The danger of tension leaves decrease further if the wall section with at least is provided essentially axially extending incisions.

Im Falle der Erfindung kann anstelle einer Schraubverbindung in vorteilhafter Weise die Verbindung von Anodenkörper und Anodenwelle als Preßverbindung ausgeführt sein.In the case of the invention, instead of a screw connection the connection of the anode body and Anode shaft can be designed as a press connection.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:Embodiments of the invention are in the accompanying Drawings shown. Show it:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Drehanode im Längsschnitt, Fig. 1 shows a rotary anode according to the invention in longitudinal section;

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung die Einzelheit II gemäß Fig. 1 in vergrößerter Darstellung, Fig. 2 in an enlarged representation of the detail II of FIG. 1 in an enlarged scale;

Fig. 3 in ebenfalls vergrößerter Darstellung die Ansicht in Richtung des Pfeiles III gemäß Fig. 1, und Fig. 3 is also an enlarged view in the direction of arrow III of FIG. 1, and

Fig. 4 in zu der Fig. 3 analoger Darstellung eine Variante einer erfindungsgemäßen Drehanode. Fig. 4 in a representation analogous to Fig. 3 shows a variant of an anode according to the invention.

Die in Fig. 1 dargestellte Drehanode weist einen insgesamt mit 1 bezeichneten tellerförmigen Anodenkörper auf, der in an sich bekannter Weise aus einem aus Graphit gebildeten Grund körper 2 und einem Target 3 zusammengesetzt ist. Das Target 3, das aus einer Legierung gebildet ist, die als wesentliche Bestandteile Molybdän und Wolfram enthält, ist mit dem Grund körper 2 in an sich bekannter Weise durch Löten verbunden. Das Target 3 ist mit einer kegelstumpfförmigen Auftrefffläche versehen, auf die im Betrieb der Röntgenröhre der von der Ka thode ausgehende Elektronenstrahl auftrifft. Im Bereich die ser Auftrefffläche ist das Target 3 mit einer Schicht 4 einer Legierung versehen, die im wesentlichen Wolfram und Rhenium enthält. The rotary anode shown in FIG. 1 has a plate-shaped anode body, generally designated 1, which is composed in a manner known per se from a base body 2 formed from graphite and a target 3 . The target 3 , which is formed from an alloy that contains molybdenum and tungsten as essential components, is connected to the base body 2 in a manner known per se by soldering. The target 3 is provided with a truncated cone-shaped impact surface onto which the electron beam emanating from the cathode hits during operation of the X-ray tube. In the area of this impact surface, the target 3 is provided with a layer 4 of an alloy which essentially contains tungsten and rhenium.

Um die Drehanode in der Röntgenröhre drehbar lagern zu kön nen, ist der Anodenkörper 1 mit einer Anodenwelle 5 versehen, die in einer zentrischen Öffnung des Anodenkörpers 1 aufge nommen ist. Der Anodenkörper 1 ist übrigens bezüglich der Mittelachse M wenigstens im wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet. Die Anodenwelle 5 kann beispielsweise aus Molyb dän oder aus TZM, einer Wolfram (Tungsten), Zirkon und Molyb dän enthaltenden Legierung, gebildet sein.In order to be able to rotatably support the rotating anode in the X-ray tube, the anode body 1 is provided with an anode shaft 5 , which is taken up in a central opening of the anode body 1 . Incidentally, the anode body 1 is at least essentially rotationally symmetrical with respect to the central axis M. The anode shaft 5 can be formed, for example, from molybdenum or from TZM, an alloy containing tungsten (tungsten), zirconium and molybdenum.

Das in der Öffnung 6 des Anodenkörpers 1 aufgenommene Ende der Anodenwelle 5 weist einen Abschnitt 7 verringerten Durch messers auf, der in demjenigen Teil der Öffnung 6, die sich durch das Target 3 erstreckt, nach Art einer Preßverbindung aufgenommen ist. Dabei weist die Anodenwelle 5 eine Schulter 8 auf, an der das Target 3 mit seiner dem Grundkörper 2 zuge wandten Stirnfläche anliegt. Wie aus den Fig. 2 und 3 in Ver bindung mit der Fig. 1 ersichtlich ist, ist an dem freien Ende des in der Öffnung 6 aufgenommenen Abschnittes 7 der Anodenwelle 5 zwischen der Anodenwelle 5 und dem Anodenkörper 1, und zwar dessen Target 3, Laserschweißungen 9a bis 9d vor gesehen, die der Sicherung der Verbindung zwischen dem An odenkörper 1 und der Anodenwelle 5 dient.The end of the anode shaft 5 received in the opening 6 of the anode body 1 has a section 7 of reduced diameter, which is received in that part of the opening 6 which extends through the target 3 in the manner of a press connection. The anode shaft 5 has a shoulder 8 , on which the target 3 rests with its end face facing the base body 2 . As can be seen from FIGS . 2 and 3 in conjunction with FIG. 1, at the free end of the section 7 received in the opening 6 of the anode shaft 5 between the anode shaft 5 and the anode body 1 , namely its target 3 , Laser welding 9 a to 9 d seen before, which serves to secure the connection between the od body 1 and the anode shaft 5 .

Wie insbesondere aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, ist die Anodenwelle 5 an dem freien Ende ihres in der Öffnung 6 aufgenommenen Abschnittes 7 mit einer Vertiefung 10 versehen, die von einem dünnwandigen Wandabschnitt 11 umgeben ist, der in Winkelabständen von 90° mit im wesentlichen axial verlau fenden Einschnitten 12a bis 12d versehen ist. Die zwischen dem Wandabschnitt 11 und der Wandung des sich durch das Tar get 3 erstreckenden Teils der Öffnung 6 ausgeführten Laser schweißungen 9a bis 9d befinden sich jeweils zwischen zwei benachbarten Einschnitten und erstrecken sich jeweils über den gesamten Winkelbereich, der zwischen den die jeweilige Laserschweißung 9a bis 9d begrenzenden Einschnitten liegt. Infolge der durch die Vertiefung 10 und die Einschnitte 12a bis 12d verminderten Steifigkeit der Anodenwelle 5 im Bereich der Laserschweißungen 9a bis 9d ist die Gefahr, daß im Be reich der Schweißstellen unzulässig hohe Spannungen auftre ten, vermindert.As can be seen in particular from FIGS . 2 and 3, the anode shaft 5 is provided at the free end of its section 7 received in the opening 6 with a depression 10 which is surrounded by a thin-walled wall section 11 which is at an angular distance of 90 ° essentially axially endowing incisions 12 a to 12 d is provided. The laser welds 9 a to 9 d carried out between the wall section 11 and the wall of the part 3 of the opening 6 extending through the target 3 are each between two adjacent incisions and each extend over the entire angular range between which the respective laser welding 9 a to 9 d delimiting incisions. As a result of the reduced rigidity of the anode shaft 5 in the area of the laser welds 9 a to 9 d due to the recess 10 and the cuts 12 a to 12 d, the risk that inadmissibly high voltages occur in the area of the welds is reduced.

Ebenfalls zur Vermeidung unzulässig hoher Spannungen ist das Target 3 an seiner von dem Grundkörper 2 abgewandten Stirn fläche mit einem die Öffnung 6 konzentrisch umgebenden ring förmigen Einstich 13 versehen.Also to avoid impermissibly high voltages, the target 3 is provided on its end face facing away from the base body 2 with a ring-shaped recess 13 concentrically surrounding the opening 6 .

Wie aus der Fig. 4 ersichtlich ist, müssen sich die Laser schweißungen nicht über den gesamten Winkelbereich erstrec ken, der sich zwischen zwei einander benachbarten Einschnit ten 12a bis 12d befindet. Sie können vielmehr wie anhand der Laserschweißungen 9f bis 9m auch nach Art von Punktschweißun gen ausgeführt sein, wobei sich im Falle des Ausführungsbei spiels gemäß Fig. 4 zwischen zwei einander benachbarten Ein schnitten 12a bis 12d jeweils zwei Punktschweißungen befin den.As can be seen from FIG. 4, the laser welds do not have to be first over the entire angular range which is between two adjacent incisions 12 a to 12 d. Rather, they can be designed in the manner of spot welds, as in the case of the laser welds 9 f to 9 m, with cuts in the case of the exemplary embodiment according to FIG. 4 between two adjacent sections 12 a to 12 d each of two spot welds.

Die Zahl der Punktschweißungen gemäß Fig. 4 ist nur beispiel haft zu verstehen.The number of spot welds according to FIG. 4 is only to be understood as an example.

Im Falle der dargestellten Ausführungsbeispiele ist der in der Öffnung 6 aufgenommene Abschnitt 7 der Anodenwelle 5 mit einer Vertiefung 10 und Einschnitten 12a bis 12d versehen. Im Rahmen der Erfindung kann auf die Vertiefung 10 und/oder die Einschnitte 12a bis 12d jedoch auch verzichtet werden.In the case of the illustrated exemplary embodiments, the section 7 of the anode shaft 5 received in the opening 6 is provided with a depression 10 and incisions 12 a to 12 d. In the context of the invention, however, the recess 10 and / or the incisions 12 a to 12 d can also be dispensed with.

Die Zahl der Einschnitte muß übrigens nicht mit der im Falle der beschriebenen Ausführungsbeispiele übereinstimmen. Dies gilt auch für die Zahl der Laserschweißungen. Unter Umständen kann anstelle von mehreren Laserschweißungen auch nur eine einzige Laserschweißung vorgesehen sein.Incidentally, the number of cuts does not have to be the same as in the case of the described embodiments match. This also applies to the number of laser welds. In certain circumstances can only have one instead of several laser welds only laser welding can be provided.

Die Laserschweißung(en) kann (können) - anders als im Falle der beschriebenen Ausführungsbeispiele - auch an einer ande ren Stelle als dem freien Ende des in der Öffnung des Anoden körpers aufgenommenen Abschnittes der Anodenwelle vorgesehen sein.The laser welding (s) can (can) - unlike in the case of the described embodiments - also on another ren place as the free end of the in the opening of the anode provided body-included portion of the anode shaft be.

Im Falle der beschriebenen Ausführungsbeispiele ist der An odenkörper jeweils aus einem Grundkörper aus Graphit und ei nem metallischen Target zusammengesetzt. Die Erfindung setzt das Vorhandensein eines solchen Anodenkörpers nicht voraus; vielmehr kann die Erfindung bei jeder Drehanode zur Anwendung kommen, deren Anodenkörper zumindest im Bereich der Verbin dung von Anodenkörper und Anodenwelle aus einem mittels Laser schweißbaren Material gebildet ist.In the case of the described embodiments, the An od body made of a graphite and egg base composed of a metallic target. The invention sets does not anticipate the presence of such an anode body; rather, the invention can be used with any rotating anode come, the anode body at least in the area of the connector Formation of anode body and anode shaft from one using a laser weldable material is formed.

Claims

1. rotating anode for an X-ray tube, the rotating anode having an anode body ( 1 ) and an anode shaft ( 5 ) connected to it and wherein to secure the connection between the anode body ( 1 ) and the anode shaft ( 5 ) a laser welding ( 9 a to 9 d, 9 f to 9 m) is provided.

2. Rotary anode according to claim 1, whose anode body ( 1 ) has an anode shaft ( 5 ) receiving through opening ( 6 ), wherein the laser welding ( 9 a to 9 d, 9 f to 9 m) between the free end of the in From the opening taken from section ( 7 ) of the anode shaft ( 5 ) and the anode body ( 1 ) is provided.

3. rotating anode according to claim 2, the anode shaft ( 5 ) at the free end of its in the opening ( 6 ) Abschnit tes ( 7 ) is provided with a recess ( 10 ) which is surrounded by a thin-walled wall portion ( 11 ), wherein the laser welding ( 9 a to 12 d, 9 f to 9 m) is provided between the wall section ( 11 ) and the anode body ( 1 ).

4. rotating anode according to claim 3, the wall portion ( 11 ) is provided with at least substantially axially extending incisions ( 12 a to 12 d).

5. Rotating anode according to one of claims 1 to 4, wherein the anode shaft ( 5 ) is received in the manner of a press connection in the opening ( 6 ) of the anode body ( 1 ).