DE2061007A1

DE2061007A1 - X-ray tube rotating anode

Info

Publication number: DE2061007A1
Application number: DE19702061007
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr Rer Nat Stetter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-12-11
Filing date: 1970-12-11
Publication date: 1972-06-15

Description

Röntgenrdhren-Drehanode Die Erfindung betrifft eine Röntgenröhren-Drehanode, bei welcher die Brennfleckbahn auf einen Körper aus Schwermetall liegt, der mit einem Körper aus Graphit verbunden ist. Drehanoden der vorgenannten Art werden in Röntgenröhren verwendet, um die wärmespeichernde und wärmeabstrahlende Wirkung des Graphits wirksam zum Wärmeabtransport von der Brennfleckbahn einzusetzen. X-ray tube rotating anode The invention relates to an X-ray tube rotating anode, in which the focal point path lies on a body made of heavy metal, which with is connected to a body made of graphite. Rotating anodes of the aforementioned type are used in X-ray tubes used to reduce the heat-retaining and heat-radiating effects of the Use graphite effectively to remove heat from the focal point path.

In einer bekannten Ausführung bildet der Körper aus Schwermetall einen Ring, dessen Innenraum vom Graphit ausgefüllt ist.In a known embodiment, the heavy metal body forms one Ring, the interior of which is filled with graphite.

Dabei ist aber die Halterung des Ringes am Graphitkdrper achwierig, weil die Wärmeausdehnungen des Graphits und des Metallkdrpers in entggengesetzte Richtungen gehen, so daß der Ring bei der Erzeugung von Röntgenstrahlen locker wird. außerdem neigt der Metallring dazu, daß er Risses bekommt, die zus Zerupringen des Ringes führen können Dies ist ein Nachteil, der auch bei einer anderen Ausbildung, bei welcher ein Graphitkörper an der Unterseite eines Metallteils angelötet ist, eine Rolle spielt.However, the mounting of the ring on the graphite body is difficult, because the thermal expansions of the graphite and the metal body in opposite directions Go directions so that the ring becomes loose when x-rays are generated. In addition, the metal ring tends to get cracks that will crush the Ring This is a disadvantage that also applies to other training, with a graphite body on the underside of a metal part is soldered on, plays a role.

Dort kommt es vor, daß die Teile aus Graphit und aus Metall sich voneinander lösen, indem die Lötstelle abreißt. Andererseits haben Anoden mit einem Körper aus Graphit, der nur an der Brennfleckbahn bzw. an der Oberfläche mit einer dünnen Schicht aus Metall überzogen ist, nicht zu befriedigenden Ergebnissen geführt; sehr dünne, auch bei thermischer Belastung haltbare Schichten werden zu einem großen Teil von Elektronen durchdrungen und tragen nicht mehr zur Röntgenstrahlerzeugung bei. Etwas dickere Schichten sind der thermischen Belastung nicht gewachsen und blättern ab.There it happens that the parts made of graphite and metal are separated from each other loosen by tearing off the solder joint. On the other hand, anodes have a body made of Graphite, which only has a thin layer on the focal point or on the surface is coated with metal, did not produce satisfactory results; very thin, Layers that are durable even under thermal load are to a large extent of Electrons penetrated and no longer contribute to the generation of X-rays. Some thicker layers cannot cope with the thermal load and peel off.

Erfindungsgemäß wird unter Vermeidung vorgenannter Nachteile eine stabile Drehanode großer Wärmekapazität erhalten, indem der Körper aus Graphit ein Ring ist, der um den an der Drehachse befestigten Metallkörper herumgelegt ist.According to the invention, while avoiding the aforementioned disadvantages, a stable rotating anode of large heat capacity obtained by inserting the body made of graphite Ring is wrapped around the metal body attached to the axis of rotation.

Bei dieser Ausbildung treten keine Lockerungen der Teile auf, weil der Graphitkörper außen liegt und daher die stärkere Ausdehnung des Metalls bei der Beaufschlagung mit Elektronen, die zur Erzeugung von Röntgenstrahlen notwendig ist, die Halterung des Ringes verfestigt. Andererseits ist das Springen des Metallteils weitgehend vermieden, weil der Radius des Metallkdrpers zu seiner Dicke relativ klein ist, so daß die bei der thermischen Belastung auftretenden Spannungen von dem kompakten Teller voll aufgenommen werden können. Trotz der, wegen des kleinen Radius kiirzeren Brennfleckbahn ist aber unerwartet hohe Belastung möglich. Dies beruht offenbar darauf, daß die Wärsekapazität und -abetrahlung durch den wegen seiner Anordnuq al R roten Graphitteil erhöht ist.With this training there is no loosening of the parts, because the graphite body is on the outside and therefore the greater expansion of the metal the application of electrons, which are necessary for the generation of X-rays is solidified the holder of the ring. On the other hand is the jumping of the metal part largely avoided because the radius of the metal body is relative to its thickness is small, so that the stresses occurring during thermal loading of can be fully accommodated on the compact plate. Despite that, because of the small one Radius of a shorter focal point path, however, unexpectedly high loads are possible. this is apparently based on the fact that the heat capacity and radiation due to the its arrangement is increased by the red graphite part.

Wegen der relativ geringen Masse an der Peripherie des Tellers wird dae Trägheitsmoment der Anode gering gehalten. Damit bleibt auch die Beanspruchung der Kugellager gering. Die Anlaufzeit und Abbremszeit des Tellers kann aus dem gleichen Grund mit den gleichen Kräften kleingehalten werden.Because of the relatively low mass on the periphery of the plate The moment of inertia of the anode is kept low. So that remains even the stress on the ball bearings is low. The start-up time and deceleration time of the plate can be kept small with the same forces for the same reason.

Bei einer bekannten Röntgenröhre würde die Anwendung der erfindungsgemäßen Drehanode sich dadurch ergeben, daß die Anode in üblicher Weise aus einem Metallteller aus Wolfram bzw. aus einem anderen schwerschmelzbaren Metall oder einer entsprechenden Legierung, etwa einer solchen aus Wolfram und Rhenium, besteht. Dieser Teller wird dann wie üblich in der Mitte mit einer Bohrung für die Drehachse versehen und an seinem Rand mit der ringförmigen Graphitumrandung. Diese kann mit dem Metallteil noch zusätzlich verlötet werden oder auch nur thermisch aufgeschrumpft werden. Um zusätzliche Wärmespeicherfähigkeit und -abstrahlung zu erhalten, kann auch die Unterseite des Tellers noch ganz oder teilweise mit Graphit belegt sein. Der Ring und die Scheibe an der Unterseite können als Drehteil gefertigt sein.In a known X-ray tube, the application of the invention would be Rotary anode result from the fact that the anode consists of a metal plate in the usual way made of tungsten or another refractory metal or a corresponding one Alloy, such as one made of tungsten and rhenium, consists. This plate will then as usual in the middle with a hole for the axis of rotation and on its edge with the ring-shaped graphite border. This can be done with the metal part can also be soldered or just thermally shrunk on. Around The underside can also retain additional heat storage capacity and radiation of the plate can still be completely or partially covered with graphite. The ring and the disc on the underside can be manufactured as a turned part.

In der Figur ist als Ausführungsbeispiel eine Röntgenröhre dargestellt, deren Drehanodenteller in erfindungsgemäßer Weise aus einer Metallplatte besteht, die an den seitlichen Rändern und an der Unterseite von einem Graphitkörper umgeben ist.In the figure, an X-ray tube is shown as an exemplary embodiment, whose rotating anode plate consists of a metal plate in the manner according to the invention, which are surrounded by a graphite body on the side edges and on the underside is.

In der Figur ist mit 1 der gläserne Vakuumkolben der Röntgenröhre 2 bezeichnet, worin in bekannter Weise einander gegenüberliegend die Kathodenkombination 3 und die Anodenkombination 4 angeordnet sind. Die Kombination 3 besteht aus der Halterung 5, mit der die abschirmende Umhüllung 6 für die in der Zeichnung nicht sichtbare Glühkathode am Kolben 1 befestigt ist. Die Anodenkombination 4 besteht aus dem bekannten Rotor 7, der die Achse 8 und damit den Anodenteller 9 unter Einwirkung eines, in der Figur nicht dargestellten, außen an die Röhre herangebrachten Stators in die notwendige Drehung versetzt. Der Anodenteller 9 besteht aus dem Graphitteil 10 - der zufolge seiner Zusammensetzung aus einem Ring und einer zusätzlichen Belegung an der Unterseite topfförmig ist - und aus dem in den Innenraum dieses Teiles 10 eingesetzten Metallteil 11. Beide Teile 10, 11 sind an der Achse 8 zwischen der Schraube 12 und der Gegenhalterung 13 festgeklemmt. Der Metallteil 11 ist im Graphitteil 10 durch thermische Aufschrumpfung festgelegt. Dazu wurde der Graphitteil 10 in an sich bekannter Weise mittels Hochfrequenzerhitzung zum Ausdehnen gebracht und dann der nicht miterhitzte Metallteil 11 in das Innere des Graphittopfes 10 eingefügt. Beim anschließenden Abkühlen und dem damit verbundenen Schrumpfen dieses Topfes 10 erfolgt die Fixierung des Metallteiles 11. Zusätzlich kann in bekannter Weise noch ein hochschmelzendes Lot zur Befestigung verwendet werden.In the figure, 1 is the glass vacuum flask of the X-ray tube 2 denotes, wherein in a known manner opposite the cathode combination 3 and the anode combination 4 are arranged. The combination 3 consists of the Bracket 5 with which the shielding cover 6 for the in the drawing is not visible hot cathode is attached to the bulb 1. The anode combination 4 consists from the known rotor 7, which the axis 8 and thus the anode plate 9 under the action a stator, not shown in the figure, attached to the outside of the tube put in the necessary rotation. Of the Anode plate 9 consists of the graphite part 10 - according to its composition of a ring and a additional occupancy on the underside is pot-shaped - and from which in the interior this part 10 inserted metal part 11. Both parts 10, 11 are on the axis 8 clamped between the screw 12 and the counter bracket 13. The metal part 11 is fixed in the graphite part 10 by thermal shrinking. This was done the graph part 10 in a known manner by means of high-frequency heating for Brought to expand and then the non-heated metal part 11 in the interior of the Graphite pot 10 inserted. During the subsequent cooling and the associated When this pot 10 is shrunk, the metal part 11 is also fixed In a known manner, a high-melting solder can also be used for fastening will.

Zur Erzeugung von Röntgenstrahlen wird Hochspannung zwischen einer der leitungen 14 oder 15 und dem Anodenanschlußstutzen 16 angelegt. Die Heizspannung für die Glühkathode wird zwischen der Leitung 14 und 15 angeschlossen, so daß die auf der Oberfläche des Metallteiles 11 liegende Brennfleckbahn 17 mit Elektronen beaufschlagt wird. Bei dieser Beaufschlagung wird der Metallteil 11 erhitzt. Diese Wärme wird an der Grenzfläche auch dem Graphitkörper 10 mitgeteilt. Um eine Behinderung des Austritts der Röntgenstrahlen zu vermeiden, weist der ringförmige Teil des Graphitkörpers 10 an seiner, der Brennfleckbahn 17 angrenzenden Fläche 18 eine mindestens gleich starke oder etwas stärkere Abschrägung auf als die Brennfleckbahn 17.To generate X-rays, a high voltage is applied between a the lines 14 or 15 and the anode connection piece 16 applied. The heating voltage for the hot cathode is connected between the line 14 and 15, so that the Focal point path 17 lying on the surface of the metal part 11 with electrons is applied. When this is applied, the metal part 11 is heated. These Heat is also communicated to the graphite body 10 at the interface. To a disability To avoid the escape of the X-rays, the annular part of the graphite body 10 on its surface 18 adjoining the focal point path 17 is at least equal strong or somewhat stronger bevel than the focal point path 17.

Claims

C1 .j X-ray tube rotating anode in which the focal point path is on a body made of heavy metal, which is connected to a body made of graphite is that the graphite body (10) is a ring which is wrapped around the metal body (11).

2. Anode according to claim 1, characterized in that in addition the underside of the metal body (11) is also covered with graphite.

3. A method for producing an anode according to claim 1 or 2, characterized in that first the graphite body (10) is heated by means of high frequency, then the non-heated metal body (11) is used and finally this combination is cooled.

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