DE2008783A1 - Method for assembling an X-ray tube - Google Patents
Method for assembling an X-ray tubeInfo
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Description
"Verfahren zum Zusammenbau einer Röntgenröhre""Procedure for assembling an X-ray tube"
Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zum Zusammenbau einer Röntgenröhre, deren Glaskolben an einen Ring aus einer Legierung angeglast ist·, die annähernd ά^ν gleichen V/ärmeausdehnungskoeffizienten hat wie Glas, wobei der Ring mit einer der Elektroden,vorzugsweise der Anode, verbunden ist.The invention "relates to a method of assembling a X-ray tube, the glass bulb of which is glazed onto a ring made of an alloy, which approximately resemble ά ^ ν V / has a coefficient of thermal expansion like glass, with the Ring with one of the electrodes, preferably the anode, connected is.
Röntgenröhren dieser Art sind bekannt, beispielsweise au3 ή der US - Patentschrift 2 431 Ζ'Π. Der Ring besteht dabei im allgemeinen aus einer Eisen-, Nickel-, Kofcalt-Legi die unter den !.«indelsnamen Vacon oder Kovar bekannt ist. Dieser Ring ist mit der massiven Kupferanode hart verlötet (eine Weichlötung kommt wegen der hohen Betriebstemperaturen der Anode nicht in Betracht). Bei der Hartlötung kann der Metallring bis über den Glasschmalzpunkt erhitzt werden, so daß es erforderlich ist, erat den Ring an die Anode anzulöten und - nach der Abkühlung die Anglaßung zwischen dem Glaskolben und dem Ring vor-X-ray tubes of this type are known, for example AU3 US ή - Patent 2,431 Ζ'Π. The ring generally consists of an iron, nickel, or kofcalt alloy which is known under the Indian names Vacon or Kovar. This ring is hard soldered to the solid copper anode (soft soldering is out of the question because of the high operating temperatures of the anode). During hard soldering, the metal ring can be heated to above the glass rupture point, so that it is necessary to solder the ring to the anode and - after cooling down the tempering between the glass bulb and the ring -
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zunehmen. Hierdurch ergeben sich in der Praxis verschiedene Naohteile.gain weight. This results in various sewing parts in practice.
Da der endgültige Verschluß des Vakuumgefäßes bei dem bekannten Verfahren in der Glasbläserei erfolgt, läßt es sich nicht vermeiden, daß Verunreinigungen (Staub oder dgl.) in die Röhre gelangen. Außerdem oxydiert in den meisten Fällen der Ring beim Anglasen. Wenn bei einer Erwärmung der Röntgenröhre Atome aus dieser Oxydschicht herausgelöst werden, kommt es - insbesondere bei hohen Spannungen - zu Störungen (Durchschlagen) in der Röntgenröhre .Since the final closure of the vacuum vessel takes place in the known method in glass blowing, it leaves do not prevent impurities (dust or the like) from getting into the tube. Also oxidizes in the in most cases the ring when glazing. If, when the X-ray tube is heated, atoms from this oxide layer are released, it comes - especially at high voltages - to disturbances (breakdown) in the X-ray tube .
Ein weiterer Nachteil des bekannten Verfahrens besteht darin, daß die Restspannungen, die nach dem Anglasen in dem Glaskolben bzw. im Ring verbleiben, nicht vollständig zu beseitigen sind. Ein "Tempern", d.h. eine nochmalige Erwärmung der Glas-Metallverbindung bis das Glas weich wird, ist kaum mehr möglich, weil der Glaskolben dabei evakuiert werden muß, so daß der äußere Luftdruck den Glaskolben zusammendrücken würde.Another disadvantage of the known method is that the residual stresses that occur after glazing in remain on the glass bulb or in the ring, cannot be completely removed. A "tempering", i.e. a repeated one It is hardly possible to heat the glass-metal connection until the glass becomes soft because the glass bulb is involved must be evacuated so that the external air pressure would compress the glass bulb.
Ein wesentlicher Nachteil des bekannten Verfahrens liegt schließlich darin, daß die Anode und die Kathode nicht exakt aufeinander ausgerichtet werden können. Die Ursache hierfür liegt nicht nur in dem allgemeinen verwendeten Quetschfußaufbau, durch den die Zuleitungen zur Kathode geführt werden, sondern auch darin, daß Anode und Kathode nie gleichzeitig eingespannt und angeglast werden können, weil während des Anglasens das Kolbeninnere mit Stickstoff gefüllt werden muß, damit ein Anlaufen der Anoden bzw. Kathodenbauteile verhindert wird. Während des Anglasens der Kathode wird daher der Glaskolben an seinem anodenseitigen Ende mit einem Stopfen verschlossen und durch einen an der Kathodenseite angebrachten PumpstutzenFinally, a major disadvantage of the known method is that the anode and the cathode cannot be precisely aligned with one another. The reason for this lies not only in the generally used pinch foot structure through which the leads to the cathode are passed, but also in the fact that the anode and cathode can never be clamped and glazed at the same time, because the inside of the flask has to be filled with nitrogen during the annealing process tarnishing of the anodes or cathode components is prevented. During the glassing of the cathode, the glass bulb is therefore closed at its anode-side end with a stopper and through a pump nozzle attached to the cathode side
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Stickstoff zugeführt. Danach wird der Stopfen herausgezogen und die Anode angeglast, wobei wieder durch den Pumpstutzen Stickstoff zugeführt wird. Die Ausrichtung der Anode auf die Kathode hängt dabei wesentlich vom Augenmaß des Glasbläsers ab. Es ist verständlich, daß eine genauere Ausrichtung bei diesem Verfahren nicht möglich ist. Das ist insbesondere bei Rundstrahl-Röntgenröhren mit kegelförmiger Anode, bei denen der Elektronenstrahl auf die Spitze des Anodenkegels trifft ein schwerwiegenlei Nachteil, weil dann die Röntgenstrahlenausbeute nicht in allen Richtungen um den Kegel herum gleich ist.Nitrogen supplied. Then the stopper is pulled out and the anode is covered with glass, whereby nitrogen is again supplied through the pump nozzle. The alignment of the anode with the cathode depends essentially on the eye of the glass blower. It will be understood that more precise alignment is not possible with this method. This is a serious disadvantage in particular in the case of omnidirectional X-ray tubes with a conical anode, in which the electron beam hits the tip of the anode cone, because then the X-ray yield is not the same in all directions around the cone.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erwähnten ä Nachteile zu' beseitigen. Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art wird diese.Aufgäbe erfindungsgemäß.dadurch gelöst, daß zunächst an beiden Seiten des Glaskolbens je ein Ring angeglast wird und daß danach die Anode , und die Kathode mit den Ringen verschweißt v/erden.The invention has the object of eliminating the disadvantages mentioned similar to '. In a method of the type mentioned at the outset, this task is achieved according to the invention in that first a ring is glazed on each side of the glass bulb and that then the anode and the cathode are welded to the rings.
Nachstehend wird die Erfindung an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert, die eine Ansicht einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Röntgenröhre darstellt.The invention is explained below using an exemplary embodiment shown in the drawing, which is a view of an X-ray tube manufactured by the method according to the invention.
Die Zeichnung zeigt eine Röntgenröhre mit einem Metallkolben 1, einer Kathode 2 und einer Anode 3. Die Anode 3 * ist mit einem Ring 5 verschweißt, der an den Glaskolben angeglast ist. Ebenso ist die Kathode 2 bzw. die mit dem aus Metall bestehenden Kathodenzylinder 6 verschweißte Metallscheibe 7 mit einem Ring 4 verschweißt, der an den Glaskolben 1 angeglast ist. The drawing shows an X-ray tube with a metal bulb 1, a cathode 2 and an anode 3. The anode 3 * is welded to a ring 5 which is glazed onto the glass bulb. Likewise, the cathode 2 or the metal disk 7 welded to the cathode cylinder 6 made of metal is welded to a ring 4 which is glazed onto the glass bulb 1.
Der Zusammenbau dieser Röhre geht etwa wie folgt vor sich: Die !"beiden Ringe 4 und 5 werden in die koaxial laufenden Futter einer geeigneten Vorrichtung eingespannt und an den Glaskolben 1 angeglast. Die beim Anglasen entstehenden The assembly of this tube proceeds roughly as follows: The two rings 4 and 5 are clamped into the coaxially running chucks of a suitable device and glazed onto the glass bulb 1. The ones that are created during glass-fitting
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Glasspannungen werden anschließend durch Tempern beseitigt. Beim Tempern ergeben sich Temperaturen, die zur Oxydation bzw. zum Anlaufen der Ringe 4 und 5 führen. Die Oxydschichten sowie etwaige weitere Verunreinigungen lassen sich aber in bekannter Weise chemisch oder mechanisch (Sandstrahlreinigung) beseitigen. Anschließend können die Anglasungen auf etwaige Lecks untersucht werden, so daß schon in diesem Stadium eine gegebenenfalls undichte Angasung verbessert werden kann.Glass tensions are then eliminated by tempering. Tempering results in temperatures which lead to oxidation or tarnishing of rings 4 and 5. The oxide layers and any other impurities can be chemically or mechanically in a known manner (Sandblast cleaning). The glazing can then be examined for any leaks so that even at this stage any leaky fumigation can be improved.
Anschließend erfolgt das Verschweißen der Anode 3 bzw. der Kathode 2 mit den Ringen 5 bzw. 4. Für diese Zwecke eigne\ sich besonders, daß unter der Bezeichnung " Argonarcschwaißverfahren " bekannte Verfahren. Hierbei wird der Lichtbogen bzw. die Schweißstelle mit Argon gespült. Außer Argon können auch andere Schutzgase verwendet werden, die eine Oxydation verhindern. Mit diesen Verfahren lassen sich nahezu punktförmige Schweißstellen erreichen, so daß die Erwärmung der Ringe bzw. der Anode oder der Kathode dicht neben der Schweißstelle sehr gering ist. Das ist wesentlich, denn andernfalls konnte die Reihenfolge der Schritte des bekannten Verfahrens - erst Ring und Anode verbinden, dann anglasen - nicht umgekehrt werden. Die Temperatur dieser Bereiche läßt sich bei geeingeter Einstellung der Stromstärke des Lichtbogens unter 100 Grad halten. Ein Vorteil dieses Verfahrens ist, daß es in einem sogenannten "weißen Raum" ausgeführt werden kann, d.h. in einem mit Luftschleusen und dergleichen versehenen, nahezu staubfreien Raum. Dabei wird zunächst die Anode in ein Drehfutter eingespannt, der Glaskolben bzw. der an ihn angeglaste Ring 5 wird über die Anode gestülpt und auf einen Ansatz 8 an der Anode 3 gesetzt, der an einem der Kupferanode hart verlöteten Ring 9, der aus dem gleichen Material besteht wie die Ringe 4 und 5, vorgesehen ist. Der Ring 9 ist für die Schweißung erforderlich, da eine direkte Verschweißung der massiven Kupferanode 3 mit de;.. Ring 5 wegen der unterschiedlichen Schmelzpunkte und derThen the welding of the anode 3 or the takes place Cathode 2 with rings 5 or 4. Suitable for this purpose \ especially that under the name "Argonarcschwaißverfahren "Known processes. Here the arc or the welding point is flushed with argon. Except Argon, other protective gases can also be used to prevent oxidation. Let go of these procedures almost point-like welds reach, so that the heating of the rings or the anode or the cathode close to the weld is very small. This is essential because otherwise the order of the Steps of the known process - first connect ring and anode, then glaze on - cannot be reversed. the The temperature of these areas can be adjusted if the setting is appropriate Keep the arc current below 100 degrees. One advantage of this process is that it is all in one so-called "white room", i.e. in one provided with airlocks and the like, almost dust-free room. First, the anode is clamped in a lathe chuck, the glass bulb or the one on it Glazed ring 5 is slipped over the anode and placed on a projection 8 on the anode 3, which is attached to one of the Copper anode brazed ring 9, which consists of the same material as the rings 4 and 5, is provided. The ring 9 is necessary for the weld, as the solid copper anode 3 is directly welded to the de; .. 5 ring because of the different melting points and the
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guten Wärmeleitfähigkeit der Anode nur schwer möglich iat. Gleichzeitig wird die mit dem Kathodenzylinder 6 verschweißte Scheibe 7 in eine Ausnehmung im Ring 4 gesteckt. Während der Verschweißung der Anode wird über den in der Scheibe 7 befestigten Pumpstutzen 10 das Kolbeninnere mit Stickstoff gespült. Diese Spülung erfolgt auch während der anschließenden Verschweißung der Scheibe 7 mit dem Ring 4.good thermal conductivity of the anode is difficult to achieve. At the same time, the disk 7 welded to the cathode cylinder 6 is inserted into a recess in the ring 4. During the welding of the anode, the inside of the piston is opened via the pump nozzle 10 fastened in the disk 7 purged with nitrogen. This rinsing also takes place during the subsequent welding of the disc 7 to the Ring 4.
Die Ringe 4, 5 und 9 sowie die Scheibe 7 sind vorzugsweise Drehteile, die aneinander mit engen Toleranzen angepaßtThe rings 4, 5 and 9 and the disk 7 are preferred Turned parts adapted to each other with tight tolerances
sind. Dadurch ergibt sich eine sehr genaue Ausrichtung a are. This results in a very precise alignment a
der Kathode auf die Anode, so daß auch in der laufenden Fertigung nur geringe Abweichungen möglich sind. Diese Abweichungen reichen in den meisten Anwendungsfällen aus.the cathode on the anode, so that only minor deviations are possible during production. These Deviations are sufficient in most applications.
Bei Rundstrahlröntgenröhren mit kegelförmiger Anode sind jedoch auch diese geringen Abweichungen (weniger als 1/10In the case of omnidirectional X-ray tubes with a conical anode, however, these are also small deviations (less than 1/10
Millimeter) noch störend, weil dadurch die Intensität der Röntgenstrahlung in den verschiedenen Richtungen nicht mehr gleich ist. Um in diesen Fällen eine exakte Justierung zu erreichen, kann der Kathodenzylinder 6 gegenüber derMillimeter) is still annoying because this means that the intensity of the X-ray radiation is no longer the same in the different directions. In order to achieve an exact adjustment in these cases, the cathode cylinder 6 can opposite the
Patentansprüche;Claims;
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