DE19911081A1 - Röntgenröhre mit konzentrischem Mehrfoken-Rundstrahlemitter - Google Patents

Abstract

Röntenröhre, insbesondere Drehkolbenröhre, mit konzentrischem Mehrfoken-Rundstrahlemitter, der als direkt geheizter Flachemitter mit n >= 2 Teilemitterflächen ausgebildet ist, von denen die äußeren die inneren im wesentlichen konzentrisch umgeben, wobei die Teilemitterflächen einzeln, oder von innen her gruppenweise zusammengeschaltet, über einen Generator betreibbar sind, wobei der Flachemitter als Hybridemitter mit unterschiedlich ausgebildeten Teilemitterflächen ausgebildet ist, deren Lebensdauer vorteilhaft von außen nach innen zunimmt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Röntgenröhre, insbeson­ dere Drehkolbenröhre, mit einem Rundstrahlemitter, der als direkt geheizter Flachemitter ausgebildet ist, der über einen Generator derart betreibbar ist, daß wahlweise zwischen den verschiedenen Foken im Betrieb umgeschaltet werden kann.

Röntgenröhren können mit Emitter und Elektronenoptik ein, zwei oder mehrere Brennflecke erzeugen. Bei herkömmlichen Röntgenröhren wird jeder einzelner Brennfleck von jeweils ei­ nem eigenen Emitter in einem Fokuskopf erzeugt. Dies ist je­ doch baulich aufwendig und erfordert eine komplexe Ablenk­ technik beim Umschalten von einem Fokuskopf auf den anderen. Darüber hinaus sind auch bereits Röntgenstrahler vorgeschla­ gen worden, bei denen die Brennfleckgröße des rotationssymme­ trisch Emitters durch Variation der Wehneltspannung in einem gewissen Rahmen variabel eingestellt werden kann. Die zur Fokussierung benötigte Wehneltspannung wird im Generator der Röntgenanlage erzeugt. Soll in einer mit einem konventionel­ len Röntgenstrahler ausgestatteten vorhandenen Anlage eine derartige neue Röntgenröhre eingebaut werden, ist dies durch Ergänzung dieser Wehneltspannungserzeugung im Generator prin­ zipiell möglich, jedoch von der Kostenseite für die meisten Anwendungen nicht erstrebenswert.

Einen sehr einfachen Aufbau und eine ebenso einfache Be­ triebsweise ohne umständliche zusätzliche Fokussierungsspan­ nungen ermöglicht ein in der prioritätsälteren, nicht vorver­ öffentlichten deutschen Patentanmeldung 198 21 738.2 be­ schriebener Aufbau einer Röntgenröhre der eingangs genannten Art, bei der der Rundstrahlemitter als direkt geheizter Flachemitter mit konzentrischen Teilemitterflächen ausgebil­ det ist. Durch das Zuschalten eines äußeren Heizrings läßt sich die Emissionsfläche vergrößern, doch verschmiert der Temperaturübergang vom heißen inneren Ring zum kalten äußeren Ring den kleinen Brennfleck. Darüber hinaus wird der innere Teil des Emitters immer beheizt, d. h. der Verschleiß ist am größten. Dies gilt entsprechend auch für eine Ausbildung als Doppelspirale, sowie für einen Zweifoken-Emitter mit einem einen geschlitzten Rundemitter umgebenden Außenring.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Röntgen­ röhre der eingangs genannten Art so auszubilden, daß für alle Fokusgrößen sowohl hohe Temperaturen und damit auch hohe Elektronenstrahldichten erzielbar sind und die Voraussetzun­ gen für eine hohe Lebensdauer der Gesamtkathodenanordnung ge­ geben ist.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Röntgen­ röhre, insbesondere Drehkolbenröhre, mit konzentrischem Mehr­ foken-Rundstrahlemitter, der als direkt geheizter Flachemit­ ter mit n ≧ 2 Teilemitterflächen ausgebildet ist, von denen die äußeren die inneren im wesentlichen konzentrisch umgeben, wobei die Teilemitterflächen einzeln, oder von innen her gruppenweise zusammengeschaltet, über einen Generator be­ treibbar sind und der Flachemitter als Hybridemitter mit unterschiedlich ausgebildetem Teilemitterflächen ausgebildet ist.

Im Falle der Erfindung ist es infolge der Ausbildung des Flachemitters als Hybridemitter möglich, die Teilemitterflä­ chen durch ihre jeweilige Geometrie, insbesondere aber durch geeignete Wahl unterschiedlicher Materialien so auszubilden, daß alle Teilemitterflächen bei ähnlich hohen Temperaturen und damit Elektronenstrahldichten betrieben werden.

Außerdem ist infolge der Ausbildung des Flachemitters als Hybridemitter die Voraussetzungen für eine hohe Lebensdauer der Gesamtkathodenanordnung gegeben, da gemäß einer vorteil­ haften Variante der Erfindung die Teilemitterflächen eine von außen nach innen zunehmende Lebensdauer aufweisen können. Die stets im Betrieb befindliche innerste Teilemitterfläche und ggf. auch die gegenüber der äußersten Teilemitterfläche häu­ figer im Betrieb befindlichen inneren Teilemitterflächen kön­ nen dann trotz der bei allen thermionischen Emittern mit der Temperatur stark ansteigenden Abdampfung der emittierenden Substanz eine so hohe Standzeit aufweisen, daß nicht ein Aus­ fall der inneren Teilemitterflächen vor dem Ende der Lebens­ dauer der äußeren Teilemitterflächen auftritt.

Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung können die Teilemitterflächen aus Spiralwicklungen oder durch Schlitze in Leiterbahnen unterteilten Blechplatten mit unterschied­ lichen Draht- bzw. Plattendicken bestehen, und so die unter­ schiedliche Abdampfung der inneren Teilemitterflächen gegen­ über den äußeren Teilemitterflächen auszugleichen. Gemäß ei­ ner weiteren Ausführungsform der Erfindung kann auch vorge­ sehen sein, daß zumindest die innere Teilemitterfläche als Vorratskathode, beispielsweise BaO-Vorratskathode ausgebildet ist oder aber zumindest die innere Teilemitterfläche ein LaB₆-Flachemitter ist.

Dabei liegt es schließlich im Rahmen der Erfindung, daß zu­ mindest die äußere Teilemitterfläche ein geschlitzter Flach­ emitter, z. B. aus Wolfram ist.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er­ geben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger Ausfüh­ rungsbeispiele der Erfindung sowie anhand der Zeichnungen, die Hybridemitter mit Vorratskathode im Zentrum, umgeben von mäanderförmig geschlitzten Flachemittern unterschiedlicher Größe zeigen.

Der Hybridemitter gemäß Fig. 1 besteht aus einer Vorrats­ kathode 1 im Zentrum, beispielsweise einer BaO-Vorratskathode umgeben von einem mäanderförmig geschlitzten Flachemitter 2, wobei die Stromzufuhr über die angeformten Stromzuführungs­ stege 3 und 4 erfolgt.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Hybridemitter ist der mäan­ derförmig geschlitzte Flachemitter 2' mit einem größeren Durchmesser ausgebildet und demzufolge auch mit mehr Schlit­ zen. Darüber hinaus sind neben den Stromzuführungsstegen 3 und 4, über die der gesamte äußere Flachemitter vom Strom durchflossen wird und somit die gesamte äußere Fläche geheizt wird (maximaler Fokus) zusätzliche Stromzuführungsstege 3' und 4' vorgesehen. Bei Anlegen eines Stroms an diese An­ schlüsse wird lediglich der innerhalb der äußeren Ring­ schlitze 5 angeordnete Teil des äußeren Flachemitters 2 vom Strom durchflossen, während der äußerste Ringabschnitt nicht vom Strom durchflossen wird, demzufolge nicht geheizt wird und somit ein mittlerer Fokus betrieben werden kann.

Bei dieser Ausbildung des Hybridemitters gemäß Fig. 2 wäre es vorteilhaft die Blechplatte aus der durch die mäanderförmige Schlitzung der äußere Flachemitter gebildet ist abschnitts­ weise mit unterschiedlicher Dicke auszuführen. Innerhalb der Schlitze 6 sollte eine etwas größere Dicke vorgesehen sein als außerhalb, so daß dadurch die erhöhte Abdampfung in Folge des häufigeren Betriebs des inneren Abschnitts ausgeglichen werden kann und alle Teilemitterflächen die gleiche Standzeit aufweisen. Die durch die Vorratskathode 1 gebildete innere Teilemitterfläche wird ja ständig betrieben, auch dann wenn der mittlere Fokus oder der große Fokus gewählt werden.

Lediglich der äußerste Ring wird nur dann beheizt, wenn der maximale Fokus betrieben werden soll und demzufolge wird hier auch die geringste Abnutzung durch Verdampfung stattfinden. Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbei­ spiele beschränkt. So könnte anstelle einer BaO-Vorrats­ kathode auch ein ariderer Rundemitter mit sehr hoher Lebens­ dauer als zentrale Teilemitterfläche verwendet werden und auf der anderen Seite könnten die Teilemitterflächen anstelle der gezeigten geschlitzten Flachemitter auch beispielsweise Wen­ delemitter sein.

Claims (7)

1. Röntgenröhre, insbesondere Drehkolbenröhre, mit konzentri­ schem Mehrfoken-Rundstrahlemitter, der als direkt geheizter Flachemitter mit n ≧ 2 Teilemitterflächen ausgebildet ist, von denen die äußeren die inneren im wesentlichen konzen­ trisch umgeben, wobei die Teilemitterflächen einzeln, oder von innen her gruppenweise zusammengeschaltet, über einen Generator betreibbar sind und der Flachemitter als Hybrid­ emitter mit unterschiedlich ausgebildetem Teilemitterflächen ausgebildet ist.

2. Röntgenröhre nach Anspruch 1, deren Teilemitterflächen eine von außen nach innen zunehmende Lebensdauer aufweisen.

3. Röntgenröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilemitterflächen aus Spiralwicklungen oder durch Schlitze in Leiterbahnen unterteilte Blechplatten mit unterschiedlichen Draht- bzw. Plattendicken bestehen.

4. Röntgenröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß zumindest die innere Teilemitterfläche als Vorratskathode (1) aus­ gebildet ist.

5. Röntgenröhre nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die innere Teilemitterfläche eine BaO-Vorratskathode ist.

6. Röntgenröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß zumindest die innere Teilemitterfläche ein LaB₆-Flachemitter ist.

7. Röntgenröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß zumindest die äußerste Teilemitterflächen ein geschlitzter Flachemitter (2, 2'), z. B. aus Wolfram, ist.