DE202022104696U1

DE202022104696U1 - Targetaufbau zur Erzeugung von Röntgenstrahlung

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Publication number: DE202022104696U1
Application number: DE202022104696.4U
Authority: DE
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2021-09-29
Filing date: 2022-08-19
Publication date: 2022-09-26
Anticipated expiration: 2032-08-20
Also published as: CN219180471U

Abstract

Targetaufbau (10) zur Erzeugung von Röntgenstrahlung, aufweisend:
- einen Kühlkörper (11) und
- ein Targetelement (12) zur Beaufschlagung mit Elektronen, welches in den Kühlkörper (11) zur Kühlung des Targetelements (12) eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (11) im Wesentlichen aus einem Metall-Diamant-Verbundwerkstoff besteht.

Description

Die Erfindung betrifft einen Targetaufbau zur Erzeugung von Röntgenstrahlung, einen Elektronen-Linearbeschleuniger, eine Stehanode-Transmissionsröntgenröhre, eine Stehanode-Reflexionsröntgenröhre und eine Drehanode-Reflexionsröntgenröhre.
Ein herkömmlicher Targetaufbau zur Erzeugung von Röntgenstrahlung umfasst zumindest ein Targetelement zur Beaufschlagung mit Elektronen. Bei der Wechselwirkung der Elektronen mit dem Targetelement zur Erzeugung von Röntgenstrahlung kann typischerweise nur ein kleiner Teil der kinetischen Energie genutzt werden, während ein relativ großer Teil lediglich in Wärme umgewandelt wird.
Aufgrund der vergleichsweise hohen Elektronen-Energiewerte im Bereich zwischen 20 und 150 keV bei Anwendungen der diagnostischen Bildgebung oder zwischen 1 und 18 MeV bei Anwendungen der Bestrahlungstherapie oder der zerstörungsfreien Werkstoff- oder Sicherheitsprüfung ist der Flaschenhals die Gewährleistung einer ausreichenden Entwärmung des Targets. Andernfalls kann das Targetelement bei solch hohen Strahlleistungen und/oder Puls-Energien vorzeitig altern, beschädigt oder sogar zerstört werden. Daher sind herkömmliche Targetelemente beispielsweise in einen Kühlkörper eingebettet, welcher die Entwärmung des Targetelements ermöglichen und im Vergleich zum Targetelement selbst vergleichsweise wenig Röntgen- bzw. Streustrahlung generieren kann. Ein solcher herkömmlicher Kühlkörper besteht beispielsweise aus Kupfer.
In der Offenlegungsschrift DE 29 26 823 A1 ist ein Elektronen-Linearbeschleuniger mit einer Vorrichtung zur Erzeugung von Bremsstrahlung beschrieben. Die Vorrichtung zur Erzeugung von Bremsstrahlung weist ein Targetelement auf, das aus einem Material mit einer vergleichsweisen hohen Kernladungszahl, beispielsweise Wolfram (W, Z = 74), besteht. Das Targetelement ist in einem Träger montiert, der aus einem Material mit einer hohen thermische Leitfähigkeit A besteht, z.B. Kupfer (Cu, Z = 29) mit einer thermischen Leitfähigkeit von λCu = 400 W/(m·K). Um eine möglichst gute Wärmeanbindung des Targetelements an den Träger zu gewährleisten, ist das Targetelement an den Mantelflächen und/oder der Grundfläche stoffschlüssig mit dem Träger verbunden. Weiterhin ist im Träger ein Kühlkanal angeordnet, der um das Targetelement herum verläuft und in dem ein flüssiges Kühlmedium zirkuliert (indirekte Kühlung des Targets). Da nur ein Kühlkanal vorhanden ist, ergeben sich nur relativ geringe Kühlflächen und damit nur eine entsprechend geringe Wärmeabfuhr.
Eine weitere Möglichkeit ist eine Reduktion der Energie pro Röntgenstrahlenpuls oder eine Verlängerung der Abkühlzeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Röntgenstrahlenpulsen. Die Leistungsreduktion erfordert typischerweise eine Erhöhung der Pulswiederholrate. Dabei sinkt üblicherweise eine Effizienz bei der Erzeugung von Röntgenstrahlung.
Alternativ oder zusätzlich kann eine Ausdehnung des Brennflecks im Targetaufbau, insbesondere im Targetelement, in welchem die Wechselwirkung mit den Elektronen zur Erzeugung der Röntgenstrahlung erfolgt, dazu führen, dass die von den Elektronen in dem Brennfleck deponierte Energie nicht zu einer beschleunigten Alterung des Targetelements führt. Je größer die Ausdehnung des Brennflecks, desto unschärfer wird eine durch diese Röntgenstrahlung generierte Abbildung oder Bestrahlung. Daher ist idealerweise ein Brennfleck so klein wie möglich.
DE 10 2015 210 681 A1 betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Bremsstrahlung mit einem Bremsstrahlungstarget, das in einem Träger angeordnet ist und von einer Kühleinrichtung kühlbar ist. Das Bremsstrahlungstarget ist im Träger eingebettet und der Träger ist an der Umfangsfläche von einem Ring umschlossen, wobei der Ring eine kleinere Wärmeausdehnung besitzt als der Träger. Eine derartige Vorrichtung ist thermisch hoch belastbar und weist eine lange Lebensdauer auf.
Ein weiteres bekanntes Targetelement ist rotierbar ausgebildet, so dass es während der Röntgenstrahlerzeugung verdreht und beispielsweise in einem flüssigen Kühlmedium direkt gekühlt werden kann. Je nach Ausgestaltung kann dadurch der auf das Targetelement ausgerichtete Elektronenstrahl verbreitert sein, wobei die Unschärfe erhöht wird. Außerdem kann die direkte Kühlung einen chemischen Verschleiß durch Oxidation des Kühlmediums und des Targetelements verursachen.
Aus dem Stand der Technik ist weiterhin ein Flüssigmetall-Targetelement bekannt. Bauartbedingt ist die Kühlung verbessert auf Kosten einer erhöhten Unschärfe, denn ein Flüssigmetall-Targetelement weist üblicherweise eine geringere Dichte auf als ein herkömmliches Wolfram(-Rhenium)-Target.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Targetaufbau zur Erzeugung von Röntgenstrahlung, einen Elektronen-Linearbeschleuniger, eine Stehanode-Transmissionsröntgenröhre, eine Stehanode-Reflexionsröntgenröhre und eine Drehanode-Reflexionsröntgenröhre anzugeben, bei welchen die thermomechanische Stabilität des Targetelements verbessert ist.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Der erfindungsgemäße Targetaufbau zur Erzeugung von Röntgenstrahlung weist

- einen Kühlkörper und
- ein Targetelement zur Beaufschlagung mit Elektronen auf, welches in den Kühlkörper zur Kühlung des Targetelements eingebettet ist,

Ein Vorteil des Targetaufbaus ist, dass ein Metall-Diamant-Verbundwerkstoff konstruktiv einfacher im Vergleich zu einem herkömmlicherweise verwendeten Kupfer-Kühlkörper verarbeitet werden kann. Der Metall-Diamant-Verbundwerkstoff ermöglicht vorteilhafterweise eine Optimierung der Kühlgeometrie, inklusive eine Oberflächenvergrößerung mit Kühlrippen, des Kühlkörpers aufgrund der konstruktiven Freiheit.
Ein weiterer Vorteil kann sein, dass die im Vergleich zu Kupfer geringere Dichte des Metall-Diamant-Verbundwerkstoffs die Photonenausbeute bei der Erzeugung von Röntgenstrahlung im Targetelement erhöht.
Alternativ oder zusätzlich ist der Metall-Diamant-Verbundwerkstoff vorteilhaft, weil idealerweise ein thermischer Ausdehnungskoeffizient des Metall-Diamant-Verbundwerkstoffs und ein thermischer Ausdehnungskoeffizient des Targetmaterials aneinander angenähert werden kann. Die Annäherung der Ausdehnungskoeffizienten optimiert insbesondere die thermomechanische Anbindung des Targetelements und des Kühlkörpers. Die thermomechanische Anbindung ist vorzugsweise spannungsarm, insbesondere im Betrieb des Targetaufbaus. Gleichermaßen bietet der Metall-Diamant-Verbundwerkstoff typischerweise eine hohe thermische Leitfähigkeit, um bei Elektronenbeschuss des Targetaufbaus diesen ausreichend kühlen zu können. Vorteilhafterweise ermöglicht der Metall-Diamant-Verbundwerkstoff eine Leistungssteigerung beim Betrieb des Targetaufbaus und/oder eine Standzeiterhöhung des Targetaufbaus. Typischerweise weist der Metall-Diamant-Verbundwerkstoff eine vergleichsweise hohe spezifische thermische Kapazität auf.
Der Targetaufbau zur Erzeugung von Röntgenstrahlung ist insbesondere eine Vorrichtung zur Erzeugung von Bremsstrahlung mit einem Bremsstrahlungstarget. Die Röntgenstrahlung kann je nach Anwendung beispielsweise Energiewerte im Bereich zwischen 20 und 150 keV bei Anwendungen der diagnostischen Bildgebung oder der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung und/oder zwischen 1 und 18 MeV bei Anwendungen der Bestrahlungstherapie oder der zerstörungsfreien Werkstoff- oder Sicherheitsprüfung aufweisen. Bei Energiewerten im MeV-Bereich wird die Röntgenstrahlung typischerweise MeV-Röntgenstrahlung genannt.
Das Targetelement ist derjenige Bereich des Targetaufbaus, welcher im Betrieb zur Erzeugung der Röntgenstrahlung wesentlich beiträgt. Das Targetelement umfasst vorzugsweise den Brennfleck vollständig. Die Röntgenstrahlung wird insbesondere durch die Beaufschlagung des Targetelements mit Elektronen im Targetaufbau erzeugt. Das Targetelement kann einen ersten Bereich des Targetaufbaus bilden und der Kühlkörper kann einen zweiten Bereich des Targetaufbaus bilden. In einem idealen Targetaufbau trägt nur das Targetelement zur Erzeugung der Röntgenstrahlung bei, während keine Elektronen im Kühlkörper gestreut werden. Die Effizienz bei der Erzeugung der Röntgenstrahlung und somit der Anteil an Röntgennutzstrahlung wird insbesondere durch das Material des Targetelements und/oder der Dicke des Targetelements bestimmt. Das Targetelement ist insbesondere ein Bremsstrahlungstarget. Das Targetelement ist insbesondere für die Beaufschlagung mit Elektronen mit einer Energie von größer als 20 keV, insbesondere größer als 1 MeV geeignet.
Das Targetelement ist typischerweise im Kühlkörper angeordnet. Das Targetelement ist vorzugsweise formschlüssig im Kühlkörper eingebettet. Der Kühlkörper trägt insbesondere das Targetelement. Das Targetelement ist typischerweise ausschließlich am Kühlkörper befestigt. Die Einbettung des Targetelements im Kühlkörper bedeutet, dass das Targetelement mit dem Kühlkörper für eine Wärmeabfuhr flächig in Kontakt steht. Typischerweise stehen wenigstens die Seiten des Targetelements zumindest teilweise mit dem Kühlkörper in Kontakt, welche dem Elektronenemitter abgewandt und somit nicht unmittelbar dem Elektronenstrahl ausgesetzt sind. In anderen Worten steht typischerweise eine Seite des Targetelements zumindest abschnittsweise mit einem Vakuum in Kontakt.
Das Targetelement weist typischerweise die Form einer Ronde auf, insbesondere wenn das Targetelement strukturell vom Kühlkörper unterscheidbar ist. Die Ronde ist ein zylindrischer Körper üblicherweise mit einer geringen Höhe im Verhältnis zu dessen Durchmesser. Das Targetelement besteht aus einem Material mit einer hohen Ordnungszahl (Kernladungszahl, Z) und/oder hoher Dichte, z.B. Silber, Kupfer, Gold, Aluminium, Rhodium, Wolfram, Molybdän, Rhenium, Zirkonium, Chrom, Cobalt, Eisen, Mangan, Vanadium, Titan, Tantal, Indium, Iridium oder Beryllium oder einer Legierung der zuvor beschriebenen herkömmlichen Targetmaterialien. Das Targetmaterial des Targetelements kann insbesondere Wolfram sein. Vorteilhafterweise weist das Targetelement zusätzlich zum Wolfram zum Beispiel Rhenium auf, so dass das Targetelement zäher und somit robuster ist. Ein solches Wolfram-Rhenium-Targetelement reißt typischerweise bei vergleichbarer Belastung später als ein reines Wolfram-Target.
Die mittlere freie Elektronenweglänge hängt von der Energie der eintreffenden Elektronen ab. Das Targetelement ist typischerweise derart dimensioniert, dass eine Ausdehnung in jeder Raumrichtung mindestens eine halbe, vorzugweise eine ganze mittlere freie Elektronenweglänge beträgt. Dadurch kann vorteilhafterweise der Anteil an Elektronen, welcher im Targetelement wechselwirken, erhöht werden. Wenn das Targetelement als Ronde ausgebildet ist, dann beträgt die geringe Höhe üblicherweise mindestens 50% bzw. 100% der mittleren freien Elektronenweglänge, während ein Radius der Ronde typischerweise wesentlich größer ist, beispielsweise ab 2 mm und/oder bis zu 10 mm oder 25 mm.
Der Targetaufbau ist grundsätzlich für eine Reflexion und/oder eine Transmission in Bezug auf die erzeugte Röntgenstrahlung geeignet. Typischerweise ist eine Effizienz eines Reflexion-Targetaufbaus bei Elektronenenergien unter 1 MeV höher, während eine Effizienz eines Transmission-Targetaufbaus bei Elektronenenergien über 1 MeV höher ist. Die Effizienz ist auf den Anteil an Nutzstrahlung bezogen. Nutzstrahlung ist diejenige Röntgenstrahlung, welche bestimmungsgemäß aus dem Gehäuse austritt und bei der Anwendung verwendet werden kann. Bei einem Reflexion-Targetaufbau strahlt ein Großteil der in Abhängigkeit der eintreffenden Elektronen erzeugten Röntgenstrahlung vom Targetaufbau zurück und/oder seitlich ab. Bei einem Transmission-Targetaufbau durchdringt vorzugweise ein Großteil der in Abhängigkeit der eintreffenden Elektronen erzeugten Röntgenstrahlung den Targetaufbau.
Der Kühlkörper ist ein wärmeabführendes Element des Targetaufbaus. Der Kühlkörper weist vorzugsweise ausschließlich den Metall-Diamant-Verbundwerkstoff auf. Grundsätzlich ist es vorteilhaft, wenn der Kühlkörper ausschließlich aus dem Metall-Diamant-Verbundwerkstoff besteht. Vorzugsweise besteht der Kühlkörper also aus dem Metall-Diamant-Verbundwerkstoff. Der Kühlkörper weist vorteilhafterweise nur einen unwesentlichen Anteil an weiteren Materialien auf, welche vorzugsweise die thermischen Eigenschaften des Metall-Diamant-Verbundwerkstoffs kaum und/oder nicht verringern können. Die weiteren Materialien können insbesondere zu einer Stabilisierung des Kühlkörpers und/oder einer Erhöhung der Kühlleistung, beispielsweise mittels eines Wärmerohrs vorgesehen sein. Je nach Geometrie des Kühlkörpers und/oder je nach dem Leistungsbereich des Targetaufbaus kann ein weiterer Kühlkörper zur Kühlung des Targetelements und/oder des Kühlkörpers im Targetaufbau vorgesehen sein.
Der Kühlkörper und/oder das Targetelement kann auf einer dem Elektronenstrahl abgewandten Seite mit einem Kühlmedium in Kontakt stehen. Dadurch kann der Kühlkörper vorzugsweise im Betrieb entwärmt werden. Vorteilhafterweise ist das Kühlmedium für die erzeugte Röntgenstrahlung im Wesentlichen transparent.
Der Metall-Diamant-Verbundwerkstoff bildet insbesondere eine Metall-Diamant-Matrix. Der Metall-Diamant-Verbundwerkstoff ist durch seine Bestandteile von Metall und Diamant gekennzeichnet. Der Metall-Diamant-Verbundwerkstoff ist ein Gemisch von sortenreinem Metall und Diamant. Der Diamant besteht insbesondere aus Diamantenpulver. Das Diamantenpulver weist insbesondere eine Vielzahl an Diamantenkörnern auf. Der Diamant ist ein Kohlenstoff-basierter Diamant. Grundsätzlich sind auch andere Minerale und/oder kristalline Stoffe als Ersatz für Diamant bei entsprechenden thermischen Eigenschaften im Verbund mit dem Metall denkbar.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Targetelement aus Silber, Kupfer, Gold, Aluminium, Rhodium, Wolfram, Molybdän, Rhenium, Zirkonium, Chrom, Cobalt, Eisen, Mangan, Vanadium, Titan, Tantal, Indium, Iridium oder Beryllium oder einer Legierung der zuvor beschriebenen Targetmaterialien besteht und insbesondere das Targetelement strukturell vom Kühlkörper unterscheidbar ist. Bei dieser Ausführungsform ist vorteilhafterweise ein herkömmliches strukturell unterscheidbares Target mit dem Kühlkörper aus dem Metall-Diamant-Verbundwerkstoff kombiniert.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass der Metall-Diamant-Verbundwerkstoff als Metall Silber, Kupfer, Gold, Aluminium, Rhodium, Wolfram, Molybdän, Rhenium, Zirkonium, Chrom, Cobalt, Eisen, Mangan, Vanadium, Titan, Iridium oder Beryllium aufweist. Die vorbenannten Metalle können in sortenreiner Form oder in Mischform, z.B. als Legierung, insbesondere Wolfram-Rhenium oder Titan-Zirkonium-Molybdän, als Metall in dem Verbundwerkstoff vorgesehen sein. Grundsätzlich kommen alle herkömmlichen Targetmaterialien als Metall in dem Metall-Diamant-Verbundwerkstoff in Frage.
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass der Metall-Diamant-Verbundwerkstoff ein Gold-Diamant-Verbundwerkstoff oder ein Silber-Kupfer-Aluminium-Diamant-Verbundwerkstoff ist. Diese Ausführungsform ist insbesondere vorteilhaft, wenn das Targetelement und der Kühlkörper aus demselben Metall-Diamant-Verbundwerkstoff bestehen.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass der Metall-Diamant-Verbundwerkstoff ein Silber-Diamant-Verbundwerkstoff ist. Die Auswahl von Silber als Metall (in sortenreiner Form) ist besonders vorteilhaft, weil bei einem solchen Verbundwerkstoff z.B. in einem Temperaturbereich zwischen 0 und 200 °C eine thermische Leitfähigkeit zwischen 700 und 1000 W/(m·K), z.B. bei 20° Raumtemperatur über 800 W/(m·K), vorliegen kann. Der Silber-Diamant-Verbundwerkstoff weist typischerweise einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten im Bereich um 6 ppm/K und/oder eine spezifische thermische Kapazität im Bereich um 310 J/(kg·K) auf. Diese Ausführungsform ist insbesondere in Kombination mit einem herkömmlichen, strukturell vom Kühlkörper verschiedenen Targetelement vorteilhaft.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass der Metall-Diamant-Verbundwerkstoff aus Diamantenkörnern besteht, zwischen welchen sich Metall befindet. Die Diamantenkörner entstammen insbesondere dem Diamantenpulver. Zwischen den Diamantenkörnern existiert je nach Dimensionierung der Diamantenkörner ein Zwischenraum, in welchem das Metall vorgesehen ist. Das Metall ist mit den Diamantenkörnern insbesondere form- und/oder stoffschlüssig verbunden. Der Metall-Diamant-Verbundwerkstoff ist insbesondere gemäß einem Infiltrationsverfahren hergestellt, bei welchen vorzugsweise das Metall zwischen den Diamantenkörner eingebracht ist. Je größer die Diamantenkörner sind, desto kleiner ist typischerweise die Kontaktfläche zwischen den einzelnen Körnern sowie dem eingebrachten Metall und/oder desto kleiner ist das anteilige Volumen des Diamanten. Bei dieser Ausführungsform ist der Metall-Diamant-Verbundwerkstoff typischerweise nach einem bevorzugten Fertigungsverfahren hergestellt. Diese Ausführungsform kann beispielsweise dadurch hergestellt sein, dass bei der Herstellung des Metall-Diamant-Verbundwerkstoffs das Targetelement miteingebracht wird, beispielsweise von dem Diamantenpulver abgedeckt ist.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Diamantenkörner derart dimensioniert sind, dass eine thermische Leitfähigkeit des Metall-Diamant-Verbundwerkstoffs bei Raumtemperatur mindestens 400 W/(m·K), vorzugsweise mindestens 600 W/(m·K), besonders vorteilhafterweise mindestens 800 W/(m·K) beträgt. Diese Ausführungsform ist insbesondere vorteilhaft, weil dadurch eine effektive Kühlung des Targetelements mittels des Kühlkörpers erreicht werden kann.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass der Wert der thermischen Leitfähigkeit des Metall-Diamant-Verbundwerkstoffs mindestens das 2-fache, vorzugsweise mindestens das 3-fache, besonders vorteilhafterweise mindestens das 4-fache des Werts der thermischen Leitfähigkeit des Targetelements beträgt. Vorzugsweise übersteigt also die thermische Leitfähigkeit des Metall-Diamant-Verbundwerkstoffs diejenige eines insbesondere herkömmlichen Targetelements signifikant, was insbesondere vorteilhaft ist, weil typische Targetmaterialien wie z.B. Wolfram eine vergleichsweise geringe thermische Leitfähigkeit im Bereich um 150 W/(m·K) aufweisen.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Diamantenkörner derart dimensioniert sind, dass ein thermischer Ausdehnungskoeffizient des Metall-Diamant-Verbundwerkstoffs kleiner ist als 12 ppm/K, vorzugsweise kleiner als 9 ppm/K, besonders vorteilhafterweise kleiner als 6 ppm/K. Ein thermischer Ausdehnungskoeffizient von Wolfram, welches regelmäßig als Targetmaterial vorgesehen ist, liegt insbesondere im Bereich um 4,3 ppm/K. Je geringer der Unterschied zwischen dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Metall-Diamant-Verbundwerkstoffs und dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Targetelements ist, desto spannungsarmer lassen sich diese verbinden.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass der Wert des thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Metall-Diamant-Verbundwerkstoffs höchstens das 3-fache, vorzugsweise höchstens das 2-fache, besonders vorteilhafterweise höchstens das 1,5-fache des Werts des thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Targetelements beträgt. Vorzugsweise entspricht der Wert des thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Metall-Diamant-Verbundwerkstoffs dem Wert des thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Targetelements. Ein Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass der Kühlkörper und das Targetelement vorteilhafterweise spannungsarm miteinander verbunden sind und somit die thermomechanische Stabilität des Targetaufbaus aufgrund der verbesserten Kühlung gewährleistet ist. In anderen Worten ist die relative Ausdehnung bei der Erwärmung des Kühlkörpers und des Targetelements in einem Bereich, in welchem die lebensdauerhafte Anbindung des Targetelements an den Kühlkörper gewährleistet ist.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Targetelement durch stoffschlüssige Verbindung im Kühlkörper gehalten ist. Dadurch ist vorzugsweise eine gute Wärmeanbindung des Targetelements an den Kühlkörper gewährleistet. Diese Ausführungsform kann beispielsweise dadurch hergestellt sein, dass bei der Herstellung des Metall-Diamant-Verbundwerkstoffs das Targetelement miteingebracht wird, beispielsweise in dem Diamantenpulver vorgehalten ist, oder dass das Targetelement und der Kühlkörper einstückig und/oder aus einem Guss sind.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass der Kühlkörper das Targetelement vollständig umgibt. In anderen Worten umschließt der Kühlkörper das Targetelement derart, dass insbesondere jede Seite, vorzugsweise zusätzlich die dem Vakuum zugewandte Seite, des Targetelements von dem Kühlkörper umgeben ist. Auf der dem Vakuum zugewandten Seite weist der Kühlkörper vorzugsweise eine Dicke auf, welche geringer ist als das 0,3-, vorzugsweise das 0,05-fache der mittleren freien Elektronenweglänge im Material des Metall-Diamant-Verbundwerkstoffs. Ein solcher Kühlkörper ist insbesondere für einen Transmissions-Targetaufbau geeignet. Ein Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass eine Biegespannung und/oder eine Temperatur und/oder eine Anzahl an zurückgestreute Elektronen verringert ist.
In den nachfolgenden Ausführungsbeispielen können der jeweilige Elektronenemitter, das jeweilige Gehäuse und der jeweilige Targetaufbau im Wesentlichen gleich aufgebaut sein und/oder die wesentlichen gleichen Eigenschaften aufweisen, so dass eine individuelle Anpassung an den jeweiligen Einsatzzweck allgemein bekannt sein dürfte und daher nicht für jedes Ausführungsbeispiel separat wiederholt wird.
Der Elektronenemitter und der Targetaufbau sind typischerweise in einem Gehäuse angeordnet. Das Gehäuse ist evakuiert, vorzugsweise mit einem Hochvakuum.
Der Elektronenemitter ist typischerweise an einer dem Targetaufbau gegenüberliegenden Seite des evakuierten Gehäuses angeordnet. Der Elektronenemitter weist insbesondere einen thermionischen Emitter, beispielsweise einen Wendelemitter oder einen sphärischen Emitter, oder einen kalten Emitter, beispielsweise mit Kohlenstoffröhrchen oder Siliziumröhrchen auf. Der Elektronenemitter kann ein Gitter aufweisen zur Regulierung des Elektronenstrahls.
Ein Röntgenstrahlenaustrittfenster kann je nach Ausführungsform dadurch gekennzeichnet sein, dass es durch eine Aussparung in einer Abschirmeinrichtung gebildet ist, welche um das Gehäuse herum angeordnet ist. Die Aussparung kann z.B. mit dem Targetaufbau oder einem quasi Röntgenstrahlentransparenten Metall oder Glas verschlossen sein. Das Röntgenstrahlenaustrittfenster umschließt je nach Ausführungsform insbesondere das Vakuum und bildet somit regelmäßig ein Teil des Gehäuses.
Ein erfindungsgemäßer Elektronen-Linearbeschleuniger weist

- linear angeordnete Kavitäten zur Beschleunigung von Elektronen als Teil eines evakuierten Gehäuses,
- einen Elektronenemitter zur Emission der Elektronen in dem Gehäuse und
- einen Targetaufbau in dem Gehäuse auf,

Vorteilhafterweise kann bei der Bestrahlungstherapie oder der zerstörungsfreien Werkstoff- oder Sicherheitsprüfung mittels des Elektronen-Linearbeschleunigers eine hohe Dosisleistung und ein kleiner Brennfleck kombiniert werden. Typische Energiewerte sind beispielsweise 3 J pro Puls bei einem Elektronenstrahldurchmesser von 1,3 mm und einer Durchschnittsleistung von 1 kW.
Der Elektronen-Linearbeschleuniger ist insbesondere zur Erzeugung von MeV-Röntgenstrahlung ausgebildet. Der Elektronen-Linearbeschleuniger ermöglicht das Beschleunigen der Elektronen entlang einer im Wesentlichen geraden Linie innerhalb der linear angeordneten Kavitäten. Der Elektronen-Linearbeschleuniger ist insbesondere Mehrfach-Energie-fähig. Die Kavitäten sind Linearbeschleunigerkavitäten und/oder bilden zumindest einen Teil des Gehäuses. Das Gehäuse kann weiterhin im Anschluss an die Kavitäten ein Driftrohr umfassen. Der Elektronen-Linearbeschleuniger weist das evakuierte Gehäuse auf. Der Targetaufbau ist insbesondere ein Transmission-Targetaufbau.
In dieser Ausführungsform werden die Elektronen typischerweise von dem Elektronenemitter gepulst in das evakuierte Gehäuse emittiert. Die Elektronen bilden einen Elektronenstrahl mit einer Stromstärke von üblicherweise bis zu 1 A.
Je nach Art des Elektronen-Linearbeschleunigers werden die Elektronen insbesondere mittels einer Hochfrequenzquelle in den Kavitäten auf Energien über 1 MeV beschleunigt. Die kinetische Energie im MeV-Bereich ist typischerweise einstellbar und kann bis zu 18 MeV betragen, bzw. im Bereich 3 bis 9 MeV liegen.
Die Hochfrequenzquelle ist zur Beschleunigung der Elektronen innerhalb der linear angeordneten Kavitäten ausgebildet und weist typischerweise dazu ein Magnetron oder ein Klystron auf. Zwischen der Hochfrequenzquelle und den Kavitäten kann zusätzlich ein Reflexionsphasenschieber in Kombination mit einem Zirkulator zur schnellen Variation der Hochfrequenzleistung vorgesehen sein.
Der Elektronen-Linearbeschleuniger kann beispielsweise stationär oder mobil eingesetzt werden. Ein stationärer Anwendungsfall ist beispielsweise der Einsatz in einem medizinischen Bestrahlungsgerät. Insbesondere bei einer zerstörungsfreien Sicherheitsprüfung oder Werkstoffprüfung kann der Elektronen-Linearbeschleuniger auf einem Lastkraftwagen angeordnet sein. Grundsätzlich kann jede Anwendung mittels des Elektronen-Linearbeschleunigers stationär oder mobil ausgeführt werden.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass der Targetaufbau mit dem evakuierten Gehäuse vakuumdicht verlötet ist und das Röntgenstrahlenaustrittfenster bildet. Ein Vorteil des Metall-Diamant-Verbundwerkstoffs ist, dass dieser grundsätzlich verlötet werden kann. Dies ermöglicht die Verwendung des Targetaufbaus als Röntgenstrahlenaustrittfenster. Ein solcher Targetaufbau ist insbesondere auch für den Einsatz bei einer Stehanode-Transmissionsröntgenröhre geeignet.
Im Unterschied zum Elektronen-Linearbeschleuniger wird in den nachfolgend beschriebenen Röntgenröhren keine Hochfrequenzquelle zur Beschleunigung der Elektronen verwendet. Dafür weisen Röntgenröhren typischerweise eine Hochspannungsquelle auf, welche die Elektronen von einer Kathode in Richtung der Anode hin beschleunigt. Die Beschleunigungsspannung beträgt beispielsweise zwischen 20 und 150 keV. Das Gehäuse weist typischerweise Metall und/oder Glas und/oder Keramik auf.
Eine erfindungsgemäße Stehanode-Transmissionsröntgenröhre weist

- ein evakuiertes Gehäuse,
- einen Elektronenemitter zur Emission von Elektronen in dem Gehäuse und
- einen Targetaufbau als Anode in dem Gehäuse auf,

Der Targetaufbau der Stehanode-Transmissionsröntgenröhre und des Elektronen-Linearbeschleunigers sind jeweils Transmission-Targetaufbauten. Die in dieser Röntgenröhre eingesetzte Anode ist eine Stehanode und weist typischerweise einen Anodenwinkel von 0° auf, so dass der Elektronenstrahl senkrecht auf der Anodenoberfläche auftrifft.
Eine erfindungsgemäße Stehanode-Reflexionsröntgenröhre weist

- ein evakuiertes Gehäuse,
- einen Elektronenemitter zur Emission von Elektronen in dem Gehäuse und
- einen Targetaufbau als Stehanode in dem Gehäuse auf,

Die Stehanode-Reflexionsröntgenröhre mit dem seitlich vom Targetaufbau angeordneten Röntgenstrahlenaustrittfenster ist typischerweise eine sogenannte Seitenfensterröhre. Die Stehanode-Reflexionsröntgenröhre mit dem gegenüber vom Targetaufbau angeordneten Röntgenstrahlenaustrittfenster ist regelmäßig eine sogenannte Stirnfensterröhre. Im letzteren Fall ist der Elektronenemitter typischerweise seitlich vom Targetaufbau angeordnet, so dass die erzeugte Röntgenstrahlung stirnseitig (axial) aus dem Gehäuse austreten kann.
Die in dieser Röntgenröhre eingesetzte Anode ist eine Stehanode und kann einen Anodenwinkel größer gleich 0° aufweisen, damit die Röntgenstrahlung durch das der insbesondere gekippten Oberfläche zugewandte Röntgenstrahlenaustrittfenster austreten kann.
Eine erfindungsgemäße Drehanode-Reflexionsröntgenröhre weist

- ein evakuiertes Gehäuse,
- einen Elektronenemitter zur Emission von Elektronen in dem Gehäuse und
- einen Targetaufbau als Drehanode in dem Gehäuse auf,

Die Stehanode-Transmissionsröntgenröhre, die Stehanode-Reflexionsröntgenröhre und die Drehanode-Reflexionsröntgenröhre weisen den Kühlköper aus dem Metall-Diamant-Verbundwerkstoff auf und teilen somit die zuvor beschriebenen Vorteile zum Einsatz des Metall-Diamant-Verbundwerkstoffs. Die Stehanode-Transmissionsröntgenröhre, die Stehanode-Reflexionsröntgenröhre und/oder die Drehanode-Reflexionsröntgenröhre sind insbesondere zur Erzeugung von Röntgenstrahlung bis hin zu 150 keV ausgebildet.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Grundsätzlich werden in der folgenden Figurenbeschreibung im Wesentlichen gleich bleibende Strukturen und Einheiten mit demselben Bezugszeichen wie beim erstmaligen Auftreten der jeweiligen Struktur oder Einheit benannt.
Es zeigen:

1 ein Targetaufbau,
2 den Targetaufbau in einer alternativen Ausführungsform,
3 den Targetaufbau in einer weiteren Ausführungsform,
4 einen herkömmlichen Targetaufbau,
5 das thermodynamische Verhalten des herkömmlichen Targetaufbaus,
6 das thermodynamische Verhalten des erfindungsgemäßen Targetaufbaus,
7 das thermodynamische Verhalten des Targetaufbaus mit vollständig umschlossenen Target,
8 eine Stehanode-Reflexionsröntgenröhre,
9 einen Elektronen-Linearbeschleuniger und
10 einen Targetaufbau in einer weiteren Ausgestaltung.

1 zeigt einen Targetaufbau 10 zur Erzeugung von Röntgenstrahlung. Der Targetaufbau 10 weist einen Kühlkörper 11 und ein Targetelement 12 zur Beaufschlagung mit Elektronen auf. Das Targetelement 12 ist in den Kühlkörper 11 zur Kühlung des Targetelements 12 eingebettet. Der Kühlkörper 11 besteht im Wesentlichen aus einem Metall-Diamant-Verbundwerkstoff.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Anbindung des Targetaufbaus 10 an einen oberen Abschnitt eines Gehäuse 13 gezeigt. Der vom Targetaufbau 10 bzw. von diesem Abschnitt des Gehäuses 13 umschlossene Zwischenraum ist im Betrieb evakuiert und verjüngt sich in Richtung des Targetaufbaus 10. Das Targetelement 12 weist eine dem Vakuum ausgesetzte untere Seite aus. Die obere Seite des Targetelements 12 grenzt flächig an den Kühlkörper 11 und steht somit für die Kühlung mit ihm in Kontakt. Die obere Seite des Kühlkörpers 11 kann für eine zusätzliche Kühlung mit einem Kühlmedium ausgestaltet sein.
2 zeigt den Targetaufbau 10 der 1 in einer alternativen Ausführungsform, welche sich in der geometrischen Ausgestaltung unterscheidet. In diesem Ausführungsbeispiel weist der vom Targetaufbau 10 bzw. vom Gehäuse 13 umschlossene Zwischenraum eine T-Form auf.
3 zeigt den Targetaufbau 10 der 1 bzw. 2 in einer weiteren Ausführungsform, welche eine weitere geometrische Ausgestaltung aufweist. In diesem Ausführungsbeispiel umgibt der Kühlkörper 11 das Targetelement 12 vollständig. Das Targetelement 12 ist somit vom Vakuum durch einen Abschnitt des Kühlkörpers 11 separiert.
Die in den 1 bis 3 gezeigten Targetaufbauten 10 können trotz der geometrischen Unterschiede grundsätzlich gleich mit jeweils einzelnen oder in einer Kombination der einzelnen Weiterbildungen aufgebaut sein:

In einer Weiterbildung besteht das Targetelement 12 aus Silber, Kupfer, Gold, Aluminium, Rhodium, Wolfram, Molybdän, Rhenium, Zirkonium, Chrom, Cobalt, Eisen, Mangan, Vanadium, Titan, Tantal, Indium, Iridium oder Beryllium oder einer Legierung der zuvor beschriebenen Targetmaterialien, wobei das Targetelement 12 strukturell vom Kühlkörper 11 unterscheidbar ist.

In einer Weiterbildung kann der Metall-Diamant-Verbundwerkstoff als Metall Silber, Kupfer, Gold, Aluminium, Rhodium, Wolfram, Molybdän, Rhenium, Zirkonium, Chrom, Cobalt, Eisen, Mangan, Vanadium, Titan, Iridium oder Beryllium aufweisen.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung ist der Metall-Diamant-Verbundwerkstoff ein Silber-Diamant-Verbundwerkstoff.
Der Metall-Diamant-Verbundwerkstoff besteht insbesondere aus Diamantenkörnern, zwischen welchen sich Metall befindet.
Die Diamantenkörner sind vorzugsweise derart dimensioniert, dass eine thermische Leitfähigkeit des Metall-Diamant-Verbundwerkstoffs bei Raumtemperatur mindestens 400 W/(m·K), vorzugsweise mindestens 600 W/(m·K), besonders vorteilhafterweise mindestens 800 W/(m·K) beträgt.
Der Wert der thermischen Leitfähigkeit des Metall-Diamant-Verbundwerkstoffs beträgt vorteilhafterweise mindestens das 2-fache, vorzugsweise mindestens das 3-fache, besonders vorteilhafterweise mindestens das 4-fache des Werts der thermischen Leitfähigkeit des Targetelements 12.
Die Diamantenkörner können insbesondere derart dimensioniert sein, dass ein thermischer Ausdehnungskoeffizient des Metall-Diamant-Verbundwerkstoffs kleiner ist als 12 ppm/K, vorzugsweise kleiner als 9 ppm/K, besonders vorteilhafterweise kleiner als 6 ppm/K.
Der Wert des thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Metall-Diamant-Verbundwerkstoffs beträgt vorteilhafterweise höchstens das 3-fache, vorzugsweise höchstens das 2-fache, besonders vorteilhafterweise höchstens das 1,5-fache des Werts des thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Targetelements 12.
Das Targetelement 12 ist vorzugsweise durch stoffschlüssige Verbindung im Kühlkörper 11 gehalten.
4 zeigt einen herkömmlichen Targetaufbau 20 gemäß dem Stand der Technik zur Erzeugung von Röntgenstrahlung. Der Targetaufbau 20 weist einen herkömmlichen Kühlkörper 14 und ein Targetelement 12 zur Beaufschlagung mit Elektronen auf. Das Targetelement 12 ist in den Kühlkörper 14 zur Kühlung des Targetelements 12 eingebettet. Der Kühlkörper 14 weist gemäß dem Stand der Technik beispielsweise Kupfer auf.
5 zeigt das thermodynamische Verhalten des herkömmlichen Targetaufbaus 20 mit Kupfer beispielhaft.
6 zeigt das thermodynamische Verhalten des erfindungsgemäßen Targetaufbaus 10 mit dem Metall-Diamant-Verbundwerkstoff beispielhaft.
7 zeigt das thermodynamische Verhalten des Targetaufbaus 10 mit vollständig umschlossenen Targetelement 12 beispielhaft.
Den 5 bis 7 ist diejenige Wärmeverteilung, welche typischerweise im Betrieb solcher Targetaufbauten 10, 20 entsteht, zu Grunde gelegt. Die Wärmeverteilung umfasst insbesondere Temperaturen von über 1000 °C im Brennfleck des Targetelements 12, an der Grenzfläche zwischen Targetelement 12 und Kühlkörper 11 solche Temperaturen im Bereich zwischen 200 und 800 °C, je nach Größe und Ausgestaltung des Targets, sowie wesentlich geringere Temperaturen an den dem Targetelement 12 abgewandten Seiten des Kühlkörpers 11.
Ausgehend von dieser betriebsgemäßen Wärmeverteilung kennzeichnen die Pfeile eine seitwärts gerichtete, sprich radiale, Ausdehnung, die für Zwecke der Illustration relativ skaliert sind.
Bei dem erfindungsgemäßen Targetaufbau 10 der 6 zeigt sich im Vergleich zum herkömmlichen Targetaufbau 20, dass an der Grenzfläche zwischen Kühlkörper 11 und Targetelement 12 eine wesentliche geringere Ausdehnung als zwischen dem herkömmlichen Kühlkörper 14 und dem Targetelement 12 erfolgt.
Bei dem Ausführungsbeispiel des Targetaufbaus 10 der 7 zeigt sich im Vergleich zum erfindungsgemäßen Targetaufbau 10 der 6, dass auch die untere, dem Vakuum zugewandte Seite des Targetelement 12 aktiv gekühlt werden kann, um die betriebsgemäße Belastung des Targetelements 12 zu verringern.
8 zeigt eine Stehanode-Reflexionsröntgenröhre 30 ausschnittsweise. Die Stehanode-Reflexionsröntgenröhre 30 weist ein nur teilweise gezeigtes evakuiertes Gehäuse 13, einen nicht gezeigten Elektronenemitter zur Emission von Elektronen in dem Gehäuse 13 und einen Targetaufbau 10 als Stehanode in dem Gehäuse 13 auf. Ein Röntgenstrahlenaustrittfenster 31 des Gehäuses 13 ist seitlich vom Targetaufbau 10 angeordnet. Alternativ kann das Röntgenstrahlenaustrittfenster gegenüber vom Targetaufbau 10 angeordnet sein.
Der Targetaufbau wird bei der Herstellung der Stehanode-Reflexionsröntgenröhre 30 in das Gehäuse 13 reingehängt. Der Targetaufbau 10 ist mit dem evakuierten Gehäuse 13 vakuumdicht verlötet. Die Rückseite des Kühlkörpers 11 ist wellenförmig zur Oberflächenerweiterung strukturiert, um die Entwärmung zu verbessern.
Bei einer Weiterbildung der Stehanode der Stehanode-Reflexionsröntgenröhre 30 zu einer Drehanode-Reflexionsröntgenröhre 30 wird typischerweise im Wesentlichen der Targetaufbau 10 drehbar gelagert und optional tellerförmig ausgebildet.
Alternativ: Bei einer Weiterbildung des gezeigten Reflexion-Targetaufbaus 10 zu einem Transmission-Targetaufbau ergibt das in 8 gezeigte Ausführungsbeispiel im Wesentlichen eine Stehanode-Transmissionsröntgenröhre 30, wobei der Targetaufbau 10 vorzugsweise zwischen dem Röntgenstrahlenaustrittfenster 31 des Gehäuses 13 und dem Elektronenemitter angeordnet ist.
9 zeigt einen Elektronen-Linearbeschleuniger 40. Der Elektronen-Linearbeschleuniger 40 weist linear angeordnete Kavitäten zur Beschleunigung der Elektronen als Teil eines evakuierten Gehäuses 13, einen nicht gezeigten Elektronenemitter zur Emission der Elektronen in dem Gehäuse 13 und einen Targetaufbau 10 in dem Gehäuse 13 auf. Das Targetelement 12 ist zwischen einem Röntgenstrahlenaustrittfenster 31 des Gehäuses 13 und dem Elektronenemitter angeordnet.
Als Weiterbildung ist denkbar, dass der Targetaufbau 10 mit dem evakuierten Gehäuse 13 vakuumdicht verlötet ist, um das Röntgenstrahlenaustrittfenster 31 zu bilden.
Um das Gehäuse 13 ist eine Abschirmeinrichtung 41 angeordnet und in Ausschnitten gezeigt. Die Abschirmeinrichtung 41 ist insbesondere zur Reduktion der Streustrahlung ausgebildet und weist dafür insbesondere Blei auf. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein weiteres Röntgenstrahlenaustrittfenster 42 von einer Aussparung in der Abschirmeinrichtung 41 gebildet.
Ein weiteres Teil des Gehäuses 13 bildet das zylindrische Driftrohr 15 aus einer Nickel-Eisen-Kobalt-Legierung, welches den Targetaufbau 10 mit den linear angeordneten Kavitäten verbindet. Die Kavitäten bestehen typischerweise aus Kupfer.
Der Elektronen-Linearbeschleuniger 40, insbesondere der Targetaufbau 10, sind mit einem insbesondere flüssigen Kühlmedium kühlbar, welches vorzugsweise durch das Röntgenstrahlenaustrittfenster 31 und entlang des Gehäuses 13 so geführt wird, wie die Pfeile es in 9 andeuten. Die Abschirmeinrichtung 41 und/oder das Gehäuse 13 können insbesondere zylindrisch ausgebildet sein, um in den dadurch gebildeten Rohren den Kühlmittelfluss zu ermöglichen. Typischerweise sind die Kühlkanäle zur Entwärmung des Targetaufbaus 10 Teil des Driftrohres 15.
10 zeigt den Targetaufbau 10 der 1 in der vorteilhaften Weiterbildung, wenn das Targetelement 12 im Wesentlichen aus dem Metall-Diamant-Verbundwerkstoff besteht. In diesem Fall bestehen also der Kühlkörper 11 und das Targetelement 12, im Wesentlichen also der Targetaufbau 10, aus dem gleichen und somit nur einem Material.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung dennoch nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 2926823 A1 [0004]
DE 102015210681 A1 [0007]

Claims

Targetaufbau (10) zur Erzeugung von Röntgenstrahlung, aufweisend: - einen Kühlkörper (11) und - ein Targetelement (12) zur Beaufschlagung mit Elektronen, welches in den Kühlkörper (11) zur Kühlung des Targetelements (12) eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (11) im Wesentlichen aus einem Metall-Diamant-Verbundwerkstoff besteht.
Targetaufbau (10) nach Anspruch 1, wobei das Targetelement (12) aus Silber, Kupfer, Gold, Aluminium, Rhodium, Wolfram, Molybdän, Rhenium, Zirkonium, Chrom, Cobalt, Eisen, Mangan, Vanadium, Titan, Tantal, Indium, Iridium oder Beryllium oder einer Legierung der zuvor beschriebenen Targetmaterialien besteht und wobei das Targetelement (12) strukturell vom Kühlkörper (11) unterscheidbar ist.
Targetaufbau (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Metall-Diamant-Verbundwerkstoff als Metall Silber, Kupfer, Gold, Aluminium, Rhodium, Wolfram, Molybdän, Rhenium, Zirkonium, Chrom, Cobalt, Eisen, Mangan, Vanadium, Titan, Iridium oder Beryllium aufweist.
Targetaufbau (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Metall-Diamant-Verbundwerkstoff aus Diamantenkörnern besteht, zwischen welchen sich Metall befindet.
Targetaufbau (10) nach Anspruch 4, wobei die Diamantenkörner derart dimensioniert sind, dass eine thermische Leitfähigkeit des Metall-Diamant-Verbundwerkstoffs bei Raumtemperatur mindestens 400 W/(m·K), vorzugsweise mindestens 600 W/(m·K), besonders vorteilhafterweise mindestens 800 W/(m·K) beträgt.
Targetaufbau (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Wert der thermischen Leitfähigkeit des Metall-Diamant-Verbundwerkstoffs mindestens das 2-fache, vorzugsweise mindestens das 3-fache, besonders vorteilhafterweise mindestens das 4-fache des Werts der thermischen Leitfähigkeit des Targetelements (12) beträgt.
Targetaufbau (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Diamantenkörner derart dimensioniert sind, dass ein thermischer Ausdehnungskoeffizient des Metall-Diamant-Verbundwerkstoffs kleiner ist als 12 ppm/K, vorzugsweise kleiner als 9 ppm/K, besonders vorteilhafterweise kleiner als 6 ppm/K.
Targetaufbau (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Wert des thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Metall-Diamant-Verbundwerkstoffs höchstens das 3-fache, vorzugsweise höchstens das 2-fache, besonders vorteilhafterweise höchstens das 1,5-fache des Werts des thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Targetelements (12) beträgt.
Targetaufbau (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Targetelement (12) durch stoffschlüssige Verbindung im Kühlkörper (11) gehalten ist.
Targetaufbau (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kühlkörper (11) das Targetelement (12) vollständig umgibt.
Elektronen-Linearbeschleuniger (40), aufweisend - linear angeordnete Kavitäten zur Beschleunigung von Elektronen als Teil eines evakuierten Gehäuses (13), - einen Elektronenemitter zur Emission der Elektronen in dem Gehäuse (13) und - einen Targetaufbau (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche in dem Gehäuse (13), wobei das Targetelement (12) zwischen einem Röntgenstrahlenaustrittfenster (31) des Gehäuses (13) und dem Elektronenemitter angeordnet ist.
Elektronen-Linearbeschleuniger (40) nach Anspruch 11, wobei der Targetaufbau (10) mit dem evakuierten Gehäuse (13) vakuumdicht verlötet ist und das Röntgenstrahlenaustrittfenster (31) bildet.
Stehanode-Transmissionsröntgenröhre (30), aufweisend - ein evakuiertes Gehäuse (13), - einen Elektronenemitter zur Emission von Elektronen in dem Gehäuse (13) und - einen Targetaufbau (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 als Stehanode in dem Gehäuse (13), wobei das Targetelement (12) zwischen einem Röntgenstrahlenaustrittfenster (31) des Gehäuses (13) und dem Elektronenemitter angeordnet ist.
Stehanode-Reflexionsröntgenröhre (30), aufweisend - ein evakuiertes Gehäuse (13), - einen Elektronenemitter zur Emission von Elektronen in dem Gehäuse und - einen Targetaufbau (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 als Stehanode in dem Gehäuse (13), wobei ein Röntgenstrahlenaustrittfenster (31) des Gehäuses (13) seitlich oder gegenüber vom Targetaufbau (10) angeordnet ist.
Drehanode-Reflexionsröntgenröhre (30), aufweisend - ein evakuiertes Gehäuse (13), - einen Elektronenemitter zur Emission von Elektronen in dem Gehäuse und - einen Targetaufbau (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 als Drehanode in dem Gehäuse (13), wobei ein Röntgenstrahlenaustrittfenster (31) des Gehäuses (13) seitlich oder gegenüber vom Targetaufbau (10) angeordnet ist.