DE19734915C1 - Röntgenbildverstärker mit Aluminiumeingangsfenster sowie Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Röntgenbildverstärker mit einem Eingangsfenster in Form einer Kalotte aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, die einen Umfangsrandflansch zur Verschweißung mit einem Stahlgehäuse aufweist, wobei dem Eingangsfenster und dem Stahlgehäuse ein Aluminium-Stahl-Bau­ teil zwischengeordnet ist.

Ein großes Problem bei der Herstellung solcher Röntgenbild­ verstärker ist die vakuumdichte und gleichwohl verziehungs­ freie Verschweißung des Eingangsfensters mit dem üblicher­ weise aus Stahl bestehenden Gehäuse, da Aluminium und Stahl nur unter erheblichen Schwierigkeiten miteinander verschweiß­ bar sind. Bekannt ist eine Fügetechnik, bei der die Alumini­ umkalotte mit einem Zwischenring diffusionsverschweißt ist, der seinerseits unter Zwischenordnung eines gesonderten Leuchtstoffträgerschirms mit dem Gehäuse verbunden ist. Dies bedeutet - nicht zuletzt wegen der dabei verwendeten zwei in­ einanderliegenden Kalotten, von denen die innere den Röntgen­ schirm trägt, während die äußere Aluminiumkalotte nur für den Vakuumabschluß zuständig ist - eine äußerst aufwendige Bau­ weise.

Darüber hinaus ist auch bereits vorgeschlagen worden, für den Vakuumabschluß und gleichzeitig als Leuchtstoffträger dienend ein Bauteil aus Verbundblech zu verwenden, wobei dieses Ver­ bundblech eine Aluminiumschicht auf einer Stahlschicht ent­ hält. Durch aufwendige Fertigung durch Formen, Vordrehen und Diamantdrehen wird die Stahlschicht im Bereich der eigent­ lichen Kalotte entfernt und in diesem Bereich dann der Leuchtstoffträger aufgebracht. Nur im Bereich des Randflan­ sches bleibt das ursprüngliche Verbundblech erhalten, so daß hier ein Anschweißen der unteren Stahlschicht des Verbund­ blechrandflansches am Stahlgehäuse in üblicher Stahlver­ schweißungstechnik möglich ist. Neben der aufwendigen Ferti­ gung entstehen häufig Undichtigkeiten über Verformung und eine Rückfederung nach Entfernen der Edelstahlschicht. Das Diamantdrehen ist außerordentlich teuer und schließlich fin­ den wegen der geringen Abnahmemengen Belange für die Vakuum­ technik bei dieser Art der Fertigung keine ausreichende Be­ rücksichtigung.

Ein Röntgenbildverstärker der eingangs genannten Art ist aus der EP 653 772 A1 bekannt. Dem Eingangsfenster und dem Stahl­ gehäuse ist dort ein Bauteil zwischengeordnet, das aus einem Aluminiumring und einem Stahlring besteht, welche über eine Zwischenschicht miteinander verbunden sind. Nachteilig ist hier die relativ aufwendige Herstellung dieses Bauteils.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Rönt­ genbildverstärker der eingangs genannten Art so auszugestal­ ten, daß in einfacher Weise eine vakuumdichte Verschweißung möglich ist, bei der auch keine Verformungen durch übermäßige Erhitzung auftreten können.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß dem Stahlgehäuse und dem Umfangsrandflansch ein flacher, ebe­ ner Verbundblechring mit einer Aluminium- und einer Stahl­ schicht zwischengeordnet ist, wobei die Stahlschicht am Stahlgehäuse angeschweißt ist und der Umfangsrandflansch mit­ tels eines Lasers an die Aluminiumseite des Verbundrings an­ geschweißt ist, und wobei die Laserschweißnaht auf der Vaku­ umseite der Kalotte liegt.

Anstelle einer Fertigung der gesamten Kalotte aus einem Ver­ bundblech und der umständlichen vorstehend im einzelnen be­ schriebenen Entfernung der Stahlschicht im Bereich des Fen­ sters wird erfindungsgemäß lediglich ein flacher Verbund­ blechring benötigt, der dem Umfangsrandflansch der aus Alumi­ nium oder einer Aluminiumlegierung bestehenden Kalotte und dem Stahlgehäuse zwischengeordnet wird. Dabei kann man bevor­ zugt zunächst die Stahlschicht des Verbundblechrings am Stahlgehäuse anschweißen, vorzugsweise in einem ausgesparten äußeren Randbereich, in dem die Aluminiumschicht entfernt worden ist. Anschließend wird erst die Aluminiumkalotte auf­ gesetzt und mit Hilfe eines Lasers, vorzugsweise eines Nd : YAG-Lasers, mit der Aluminium-Seite des Verbundblechrings verschweißt. Dies hat den Vorteil, daß etwaige höhere Tempe­ raturen beim Verschweißen der Stahlschicht des Verbundblech­ rings mit dem Stahlgehäuse kein Verziehen der Kalotte mit sich bringen können, da erst nach dem Wiederabkühlen die Kalotte aufgesetzt wird und unter geringer thermischer Be­ lastung mit Hilfe des Lasers die Aluminiumschichten in der genannten Weise miteinander verschweißt werden.

Gemäß der Erfindung liegt die Laserschweißnaht auf der Vaku­ umseite der Kalotte, so daß schwer entgasbare Spalte vermieden werden, wie sie bei einer Schweißung von außen ent­ stehen könnten.

In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Kalotte aus zumindest innenseitig hochglanzgewalztem Alumini­ umblech gebildet ist, wobei unmittelbar auf die hochglanzge­ walzte Innenfläche der Kalotte eine CsJ-Schicht aufgedampft sein kann. Die Kalotte selbst kann bevorzugt aus AlMg3, AlMgSi1 oder AlMg1 bestehen.

In entsprechender Weise wie die obere Aluminiumschicht des Verbundblechrings am Außenumfang entfernt, vorzugsweise abge­ dreht, sein kann, so daß der Verbindungsblechring in diesem Bereich mit dem Stahlgehäuse verschweißt werden kann, kann die obere Aluminiumschicht des Verbundblechrings mit einer, nicht ganz durch die Schicht durchgehenden, den Umfangsrand­ flansch der Aluminiumkalotte aufnehmenden Aussparung versehen sein. Der Umfangsrandflansch kann somit bündig in dieser Aus­ nehmung aufgenommen sein, um eine Laserschweißung in einer inneren Hohlkehle zur Verschweißung von Aluminium mit Alumi­ nium vorzunehmen.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfol­ genden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch das eingangssei­ tige Ende eines Röntgenbildverstärkers mit einem erfindungsgemäß am Stahlgehäuse befestigten Ein­ gangsfenster, und

Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt entsprechend dem Aus­ schnitt II in Fig. 1.

Schematisch erkennt man in Fig. 1 das Stahlgehäuse 1 eines Röntgenbildverstärkers mit einem oberen Befestigungsrand­ flansch 2, auf dem ein Eingangsfenster 3 in Form einer Kalotte 4 aus Aluminium oder einer Aluminiumverbindung mit einem Randflansch 5 vakuumdicht und verziehungsfrei ange­ schweißt werden soll. Um eine Direktverschweißung des wie die Kalotte 4 aus Aluminium bestehenden Umfangsrandflansches 5 mit dem Befestigungsrandflansch 2 aus Stahl mit all den dar­ aus resultierenden Schwierigkeit einer Stahl-Aluminium-Ver­ schweißung zu vermeiden, ist dem Umfangsrandflansch 5 und dem Befestigungsrandflansch 2 des Stahlgehäuses 1 erfindungsgemäß ein Verbundblechring 6 zwischengeordnet, der aus einer Stahl­ schicht 7 und einer darüber angeordneten, durch die besondere Art der Fertigung absolut gasdicht und fest mit dieser ver­ bundenen Aluminiumschicht 8 besteht. Ein derartiger Verbund­ blechring kann beispielsweise aus Alinox-Verbundmaterial be­ stehen, wobei die Fertigung aus einer Alinox-Verbundmaterial­ platte sehr kostengünstig erfolgen kann, da man eine Mehrzahl von konzentrisch liegenden Verbundblechringen ausstanzen und für die Befestigung der Eingangsfenster bei unterschiedlich großen Röntgenbildverstärkern verwenden kann. Die relativ teuere Verbundblechplatte läßt sich somit weitgehend ausnut­ zen und es entsteht nicht allzu viel Abfall.

Der Verbundblechring 6 wird bei der dargestellten Ausfüh­ rungsform vor dem Weiterverarbeiten noch zusätzlich abge­ dreht, und zwar wird in einem Randbereich 9 am Außenumfang des Verbundblechrings 6 die Aluminiumschicht 8 vollständig entfernt. In diesem Bereich 9 erfolgt die Verschweißung des Verbundblechrings mit dem Befestigungsflansch 2, also einer Stahl-auf-Stahl-Verschweißung, in herkömmlicher Weise. Am Innenrand des Verbundblechrings 6 ist ebenfalls eine, aller­ dings nicht ganz durchgehende, Aussparung 10 vorgesehen, die zur bündigen Aufnahme des Umfangsrandflansches 5 der Kalotte 4 dient. Die Verschweißung des Umfangsrandflansches 5 mit der Schicht 8, beides sind Aluminiumschichten, erfolgt auf der Innenseite in einer Hohlkehle 12 mit Hilfe eines Lasers, vor­ zugsweise eines Nd : YAG-Lasers.

Die erfindungsgemäße Schweißverbindung des Eingangsfensters 3 mit dem Stahlgehäuse 1 ermöglicht ein einfaches direktes Auf­ bringen einer CsJ-Schicht auf die hochglanzgewalzte Innenflä­ che 13 der Aluminiumkalotte 4, da die eigentliche Schweißver­ bindung mit Hilfe eines Schweißlasers weder eine hohe thermi­ sche Belastung der Kalotte 4 bedeutet, noch ein Verziehen der Kalotte zu befürchten ist. Die ggf. thermisch höherbelastete Schweißverbindung zwischen der Schicht 7 des Verbundblech­ rings 6 und dem Befestigungsflansch 2 des Stahlgehäuses 1 kann ja vor dem Aufsetzen der Kalotte und vor dem Setzen der Schweißnaht erfolgen, so daß die daraus resultierende thermi­ sche Belastung für die Kalottenverschweißung völlig irrele­ vant ist.

Claims (8)

1. Röntgenbildverstärker mit einem Eingangsfenster in Form einer Kalotte aus Aluminium oder einer Aluminiumlegie­ rung, die einen Umfangsrandflansch zur Verschweißung mit einem Stahlgehäuse aufweist, wobei dem Eingangsfenster und dem Stahlgehäuse ein Aluminium-Stahl-Bauteil zwi­ schengeordnet ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dem Stahlgehäuse (1, 2) und dem Umfangsrandflansch (5) ein flacher, ebener Verbundblech­ ring (6) mit einer Aluminiumschicht (8) und einer Stahl­ schicht (7) zwischengeordnet ist, wobei die Stahlschicht (7) am Stahlgehäuse (1, 2) und der Umfangsrandflansch (5) mittels eines Lasers an die Aluminiumschicht (8) des Verbundblechrings (6) angeschweißt sind und daß die Laserschweißnaht (12) auf der Vakuumseite der Kalotte (4) liegt.

2. Röntgenbildverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalotte (4) aus zumindest innenseitig hochglanzgewalztem Aluminiumblech gebildet ist.

3. Röntgenbildverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar auf die hochglanzgewalzte Innenfläche (13) der Kalotte (4) eine CsJ-Schicht aufgedampft ist.

4. Röntgenbildverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Aluminiumschicht (8) des Verbundblechrings (6) am Außenumfang entfernt, vorzugsweise abgedreht, ist und daß der Verbindungsblechring in diesem Bereich (9) mit dem Stahlgehäuse (1, 2) verschweißt ist.

5. Röntgenbildverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Aluminiumschicht (8) des Verbundblechrings (6) mit einer den Umfangsrandflansch (5) der Aluminium-Kalotte (4) aufnehmenden Aussparung (10) versehen ist.

6. Röntgenbildverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalotte aus AlMg3, AlMgSi1 oder AlMg1 besteht.

7. Verfahren zur Herstellung eines Röntgenbildverstärkers nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekenn­ zeichnet durch die Verwendung eines Nd : YAG-Lasers zum Verschweißen des Verbundblechrings mit der Kalotte.

8. Verfahren zur Herstellung eines Röntgenbildverstärkers nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zunächst die Stahl­ schicht (7) des Verbundblechrings (6) am Stahlgehäuse angeschweißt wird und daß anschließend die Kalotte (4) aufgesetzt und mit der Aluminiumschicht (8) verschweißt wird.