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Drehanode für Röntgenröhren Die Erfindung betrifft eine Drehanode
für Röntgenröhren, bestehend aus einem Graphitanodenkörper, der wenigstens an der
Elektronenauftreffläche eine aus schwerschmelzbarem Material bestehende Brennfleckbahn
aufweist, Bei derartigen Drehanoden besteht das Problem, die bei der Röntgenstrahlenerzeugung
auf der Anode entstehende Wärme schnell abzuführen, denn bekanntlich wird die zur
Strahlungserzeugung benötigte Energie größtenteils in Wärme umgesetzt. Da die Wärme
zunächst nur auf der Brennfleckbahn entsteht, muß das zu verwendende Anodenmaterial
eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzen, um die Wärme schnellstens auf den gesamten
Anodenkörper zu verteilen, Von dem Anodenkörper wird dann die Wärme fast ausschließlich
durch Strahlung an die Umgebung abgeführt. Da Anodenkörper aus Graphit eine hervorragende
Wärmeleit- wie auch Wärmeabstrahlfähigkeit aufweisen, ist es seit längerem üblich,
ein solches Material für diesen Zweck zu verwenden.
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So ist es zoBv durch die französische Patentschrift 1 148 708 nebst
Zusatz Nr. 93 507 und die deutsche Offenlegungsschrift 1 764 042 bekannt, bei einer
Drehanodenröhre den Anodenteller aus Graphit herzustellen und wenigstens an der
Elektronenauftreffläche mit einem schwerschmelzbaren Material zu beschichten. Als
Antriebseinrichtung ist dabei
ein von dem Anodenteller getrennter,
auf dem Anodenstiel angeordneter, allgemein bekannter, aus Metall, z,B, Kupfer,
bestehender Rotor vorgesehen, der durch ein außerhalb der Röntgenröhre erzeugtes
Drehfeld bewegt wird. Eine derartige Drehanode hat jedoch den Nachteil, daß der
für die Wärmeabstrahlung zur Verfügung stehende Anodenkörper und die Wärmekapazität
der Anode relativ klein ist und daß ein ziemlich aufwendiger, eine große Masse aufweisender
Rotor verwendet wird.
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Außerdem ist es gemäß der deutschen Patentschrift 633 187 bekannt,
eine Drehanode, das heißt den Anodenkopf und den Rotor für die Drehbewegung der
Anode aus einem Stück herzustellen0 Als Material für diesen Körper wird jedoch Metall,
z*BO Kupfer, verwendet. Diese Einrichtung weist aber eine recht beachtliche Masse
und eine ziemlich schlechte Wärmeabstrahlfähigkeit auf, so daß sie wegen ihrer großen
Masse für hohe Tourenzahlen und wegen ihrer schlechten Wärmeabstrahlfähigkeit für
eine Leistungssteigerung nicht geeignet isto Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
eine Drehanode für Röntgenröhren der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die sich
bei sehr einfachem Aufbau gegenüber den bekannten Ausführungsformen durch eine geringe
Masse, eine gute Wärmeleit- und Wärmeabstrahlfähigkeit und eine große Wärmekapazität
auszeichnet0
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß
der Anodenkörper als einteiliges Graphitbauelement ausgeführt ist und an seinem
einen Ende etwa tellerförmig zur Aufnahme der Brennfleckbahn und an seinem anderen
Ende hohlzylinderartig ausgebildet ist und daß das hohlzylinderartige Ende auf der
Innen- und/oder Außenfläche mit einer oder mehreren leitfähigen Schichten versehen
ist und als Rotor zur Erzeugung der Drehbewegung in einem elektrischen Feld dient.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, die Schicht aus
ferromagnetischem Material herzustellen. Auf diese kann in Weiterbildung des erfindungsgemäßen
Gegenstandes eine Schicht aus elektrisch gut leitendem Material aufgebracht sein.
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Es ist ein ganz besonderer Verdienst der Erfinderin erkannt zu haben,
daß die Vorteile der guten Wärmeeigenschaften des Graphitanodenkörpers voll erhalten
bleiben, wenn das hohlzylinderartige Ende zusätzlich zur ferromagnetischen Schicht
oder allein mit einer pyrolytisch auf die Außenfläche aufgebrachten Hartkohleschicht
versehen ist0 Das auf die ferromagnetische Schicht aufgebrachte elektrisch gut leitende
Material kann z013. Kupfer, Silber
oder dergleichen sein, während
die auf das hohlzylinder artige Ende direkt aufgebrachte Schicht vorzugsweise aus
einer pyrolytischen Hartkohleschicht besteht.
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Anhand von Ausführungsbeispielen sei die Erfindung näher erläutert
Wie aus Figur 1 zu entnehmen ist, stellt die Position 1 einen Abschnitt des Glaskolbens
der Röntgenröhre dar, an dessen unterem Ende ein Metallring 2 angeor Zet ist, der
vorzugsweise denselben Wärmeausdehnungskoeffizienten wie der Glaskolben 1 aufweist,
Der Metallring 2 ist außerdem mit einem ebenfalls feststehenden Nichteisenmetallteil
3 verbunden, in dem eine Welle 4 mittels Kugellager 5, 6 beweglich gehalten ist.
Die Welle 4 ist mit dem Anodenkörper 8 über ein Zwischenstück 7 formschlüssig verbunden,
wobei das Zwischenstück 7 über eine im Anodenkörper vorgesehene Öffnung 13 zugänglich
ist. Der Anodenkörper 8 ist als einteiliges Bauelement ausgeführt und besteht aus
einem Graphit vorzugsweise von sehr großer Reinheit und feinstem Korn, welches durch
Pressen und Sintern einen isotropen
Charakter erhält, wodurch sich ein Ausdehnungskoeffizient ergibt, der dem des Materials
der Brennfleckbahn sehr nahe kommt, Das eine sunde 9 des Anodenkörpers 8 ist etwa
tellerförmig ausgebildet und wenigstens an der Elektronenauftreffläche mit einer
Schicht 10 aus einem schwerçechmelzbaren Material versehen0 Das andere Ende 11 des
Anodenkörpers 8 ist hohlzylinderartig
ausgeführt und mit einer
ebenfalls einen Hohlzylinder bildenden Schicht 12 aus ferromagnetischem Material,
zoBo Stahl, in Verbindung mit Wolfram, Vanadium und/oder Molybdän versehen0 Diese
als Rohr ausgebildete und an dem Anodenkörper 8 auf der Innen- und/oder Außenfläche
angeornMeten Schicht 12 stellt den Rotor für ein von einem nicht gezeigten Stator
erzeugtes Drehfeld dar.
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Zur weiteren Verbesserung des Anlaufverhaltens der Drehanode ist erfindungsgemäß
auf der Schicht 12 eine weitere Schicht 12 a aus elektrolytisch, pyrolytisch oder
aus der Plasmaphase aufgebrachtem Material, wie z.B. Kupfer, Silber usw, angeordnet0
An Stelle der Schicht 12 a kann aber auch gemäß einer besonders vorteilhaften Lösung
der Erfindung eine auf das hohlzylinderartige Ende 11 des Anodenkörpers 8 aufgebrachte
pyrolytische Hartkohleschicht 11 a verwendet werden. Dies ist dadurch möglich, daß
eine derartige Hartkohleschicht recht erhebliche Unterschiede in Bezug auf die elektrische
Leitfähigkeit aufweist und zwar durch die gegebene Kristallstruktur. Senkrecht zur
Wachstumsrichtung, d.ho parallel zur Trägerfläche ist die Leitfähigkeit in der Größenordnung
von Kupfer0 Durch eine thermische Behandlung ist es möglich, eine pseudomonokristalline
Struktur zu erzielen, die eine fünffach größere Leitfähigkeit als Kupfer hat. Der
besondere Vorteil dieser Ausführungsform ist darin zu sehen, daß die
pyrolytische
Schicht 11 a sehr leicht ist, eine hohe Wärmeabstrahlung aufweist und außerdem auf
dem Anodent körper 8 gut haftet. Unter Umständen kann bei ensprechender Auslegung
der Hartkohleschicht 11 a auf die Schicht 12 ganz verzichtet werden, Die Hartkohleschicht
kann aus der Gasphase, z,B, aus Methan, bei einer Temperatur zwischen 1500 und 2800
abgeschieden werden In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft,
in der Öffnung 13 des tellerfömigen Endes 9 des Anodenkörpers 8 Ausnehmungen 14
vorzusehen0 Diese, auch als ringförmige Nuten auszuführenden Ausnehmungen 14 sind
symmetrisch zur Anodenkörperachse angeordnet und mit einem Material ausgefüllt,
daß zur Absorption bzwe Getterung dient, Als Materialien sind hierfür Titan, Zirkon
oder Tantal besonders geeignet, Die für die Getterung vorgesehenen Materialien liegen
außerhalb des Bereiches der ElektronenstrahlungO - Patentansprüche -