DE2113976B2 - Impuls-Röntgenröhre - Google Patents
Impuls-RöntgenröhreInfo
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- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J35/00—X-ray tubes
- H01J35/22—X-ray tubes specially designed for passing a very high current for a very short time, e.g. for flash operation
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Description
Die Erfindung betrifft eine Impuls-Röntgenröhre mit
einem eine erste Begrenzungswand für einen an die Elektroden der Röhre angrenzenden Vakuumraurn
bildenden Isolierfciement, das in Form eines die
Stromzuführung zu einer von zwe; Röhrenelektrodcn
aufnehmenden hohlen Kegehtumpfes ausgebildet int,
der an seiner kleineren Basis mit eJ er Kathode als erster Röhrenelektrode und an seiner größeren Basis
mit einem eine weitere Begrenzungswand für den Vakuumraum bildenden und eine Anode als zweite
Röhrenelektrode tragenden Metallzylinder jeweils vakuumdicht verbunden ist
Eine Röhrenröhre dieser Art ist in der DE-PS 9 24 940 beschrieben. Bei dieser bekannten Röntgenröhre besteht das Isolierelement aus zwei Teilen, nämiieh
einem in Form eines hohlen Kegelstumpfes ausgebildeten Porzellanisolator und einem daran anschließenden,
in etwa zylindrischem Glaskragen, der zur Verhinderung des Porzellanisolators mit einem dünnen Metallring dient, der seinerseits mit einem äußeren Metallzylinder fest verbunden ist Dabei liegt der Porzellanisokitor vollständig innerhalb des Metallzylinders, während
der Glaskragen über diesen hinausragt. In einem hohlen
Inneren nimmt der Pcrzellanisolator die Stromzuführung zu einer Kathode auf, die in Form einer
Glühkathode auf seiner kleineren Basis befestigt ist. Ate zweite Röhrenelektrode ist außen auf dem der
Glühkathode gegenüberstehenden Boden des Metallzylinders eine röhrenförmige Anode angeordnet, die über
eine enge Durchtrittsöffnung im Boden des Metallzylinders mit dem von diesem und dem Porzellanisolator
begrenzten Vakuumraum in Verbindung steht und von der außerdem ein dünnes Röhrchen abzweigt, über dscs
das Röhreninnerc luftleer gepumpt werden kann. Bim diesem konstruktiven Aufbau weist die bekannte
Röntgenröhre zum einen eine erhebliche Baulänge aul:,
und sie verlangt bei ihrer Herstellung auch eine Vielzahl von Arbeitsgängen, und eine sehr überlegte Materialauswahl, was insgesamt zu hohen Fertigungskosten
führt Darüber hinaus zeigt die bekannte Röntgenröhre auch eine nur relativ geringe mechanische Festigkeit,
wobei insbesondere die Verbindung zwischen dem äußeren Metallzylinder einerseits und den inneren
isolierenden Teilen andererseits stark bruchgefährdet ist Insbesondere können bereits geringe mechanische
Erschütterungen oder Stöße zu einer Zerstörung dieser Verbindung führen, wodurch dann die Röntgenröhre
insgesamt ausfällt Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Impuls-Röntgenröhre der eingangs
erwähnten Art zu schaffen, die sich dank eines neuartigen Mantelaufbaus durch eine erhöhte mechanische und elektrische Festigkeit sowie durch verkleinerte
Abmessungen und eine erhöhte Intensität der zu erzeugenden Röntgenstrahlimpulse auszeichnet
Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst daß das Isolierelement auf seiner
Außenseite an seiner größeren Basis unmittelbar mit der Innenseite des Metallzylinders verbunden ist und
damit einschließlich der Verbindungsstelle in dessen Innerem liegt und daß die Stromzuführung für die
Kathode in Form einer die Kathode tragenden und mit dem Metallzylinder eine Koaxialleitung bildenden
Zentraleinführung mit einem anschließenden metallischen Rohrstutzen für das Absaugen von Gas aus dem
Vakuumraum ausgebildet ist
Dank der ernndungsgemäßeri Manieiausbiidung wird
die elektrische Festigkeit der Röntgenröhre allein durch die Länge der Mantelerzeugenden bestimmt, was zu
einer erheblichen Verringerung von Abmessungen und Gewicht der Röntgenröhre führt Dabei nimmt der
Metallzylinder zum einen die Aufgabe einer elektrischen Abschirmung und zum zweiten die eines
mechanischen Schutzes für das Isolierelement und gleichzeitig vereinfacht sich die Herstellung der
Röntgenröhre, wobei dem metallischen Rohrstutzen wiederum eine doppelte Aufgabe zukommt da er zum
einen als Evakuierungsanschluß für das Leerpuirpen des Röntgeninnenraums dient und zum anderen einen
Teil der Stromzuführung für die Kathode bildet Des weiteren führt diese Art der Stromzuführung im
späteren Betrieb der Röntgenröhre zu einer erheblichen Verminderung von deren Eigeninduktivität, was insbesondere beim Arbeiten mit Röntgenstrahlimpulsen im
Nanosekundenbereich von großer Bedeutung ist
In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels veranschaulicht; dabei zeigt die einzige Figur der Zeichnung einen
Längsschnitt durch eine gemäß der Erfindung ausgebildete Impuls-Röntgenröhre.
Die in der Zeichnung dargestellte Röntgenröhre besitzt einen Mantel, der aus einem hohlen Metallzylinder I und aus einem Isolierelement 2 aus Glas besteht,
das in Form eines hohlen Kegelstumpfes ausgebildet und entlang von dessen größerer Basis unmittelbar mit
dem einen Ende des Metallzylinders I auf dessen Innenfläche vakuumdicht verbunden ist. Auf diese
Weise liegt das Isolierelement 2 vollständig im Inneren des Metallzylinders I und bildet gemeinsam mit diesem
Begrenzungswände für einen Vakuumraum 3. An seinem nicht mit dem Isolierelement 2 verbundenen
Ende ist der Metallzylinder 1 durch einen Deckel 4 aus Metall abgeschlossen, der als Austrittsfenster für die in
der Röhre erfolgten Röntgenstrahlen dient und an seiner dem Vakuumraum 3 zugewandten Seite mit einer
Folie 5 aus einem Metall von großer Ordnungszahl, bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus Wolfram,
belegt ist. Diese Folie S dient als Röhrenanode, und der
■J*-
Deckel 4 und der Metallzylinder 1 bilden die
Stromzuführung zu dieser Anode. Statt aus einer Wolframfolie kann die Anode auch in Form einer
dünnen, galvanisch aufgebrachten Schicht aus Rhenium oder Gold ausgebildet werden.
Als zweite Röhrenelektrode ist eine Kathode 6 vorgesehen, die bei dem dargestellten Ausl'ührungsbeispiel
als Kaltkathode ausgebildet ist Diese Kathode 6 ist an einer Zentraleinführung 7 befestigt, die im Form eines
Rohres mit veränderlichem Querschnitt ausgebildet ist In diese Zentraleinführung 7 ist ein Rohrstutzen 8 aus
Metall eingeführt, der zum einen als Stromzuführung zur Kathode 6 und zum anderen als EvalkuierungsanschluB
für den Vakuumraum 3 dient Die Zentraleinführung 7 tritt in das Innere des Vakuumraumes 3 durch die
kleinere Basis des Isolierelementes 2 hindurch ein, und sie ist an dieser Stelle vakuumdicht mit dem
Isolierelement 2 verbunden.
Am inneren Ende der Zentraleinfühning 7 ist ein als
Flansch ausgebildeter Schirm 9 vorgesehen, der als Schutz für die Oberfläche des Isolierelements 2 vor
einfallenden geladenen Teilchen und vor Metalldampf dient
Die Zentraleinführung 7 und der in ihrer Verlängerung liegende Rohrstutzen 8 bilden gemeinsam mit dem
Metallzylinder 1 eine elektrische Koaxialleitung, was eine Verringerung der Eigeninduktivität der Röntgenröhre
mit sich bringt
Der Metallzylinder 1 kann in in der Zeichnung nicht eigens gezeigter Weise beispielsweise mit einem
Flansch oder einem Gewinde versehen sein, um die dargestellte Röntgenröhre in einem Röntgenapparat
befestigen zu können.
Zur Gewährleistung einer isotropen Röntgenstrahlung über einen großen Raumwinkel von bis zu 180° und
mehr kann der als Austrittsfenster der Röntgenröhre dienende Deckel 4 beispielsweise in Form einer
Halbkugel ausgebildet sein, im übrigen können Form und Abmessungen sowohl des Metallzylinders 1 als auch
des Isolierelementes 2 je nach den speziellen Anforderungen an die Röntgenröhre geändert werden.
Die Herstellung der dargestellten Impuls-Röntgenröhre umfaßt folgende Arbeitsgänge.
Zunächst werden die einzelnen Bauteile der Röhre hergestellt, und zwar der Metallzylinder 1, das
Isolierelement 2 in der Form eines Hohlkegelstumpfes aus Glas, der Oeckel 4 mit der Folie 5, di.; Kaltkathode 6,
die rohrförmige Zentraleinführung 7 von veränderlichem Querschnitt mit dem Schirm 9 und der Stutzen 8.
Nach der Herstellung der Bauelemente werden sie der üblichen chemischen und thermischen Behandlung
ί unterzogen.
Dann erfolgt der Zusammenbau der Röhre. Dazu wird zunächst der Stutzen 8 in die öffnung der
Zentraleinführung 7 eingesetzt, und beide Bauteile werden miteinander verlötet Die Zentraleinführung 7
in mit dem eingebauten Stutzen 8 wird dann mit dem Isolierelement 2 mit Hilfe von Hochfrequenzströmen
verbunden.
Das Isolierelement 2 setzt man in den Hohlraum des Metallzylinders 1 ein und verbindet die beiden Bauteile
ι i ebenfalls durch Hochfrequenzströme. Nach der Herstellung
aller Verbindungen von Metall- und Glaselementen erfolgt das Tempern, um innere Spannungen zu
beseitigen. Dann folgt das Ätzen zur Entfernung von Oxydschichten aus den Metallelementen, und nach dem
in Ätzen werden die Elemente gespült und getrocknet
Die Kaltkathode 6 wird an der Zent-aleinführung 7
durch Schweißung befestigt Darauf wnri der Deckel 4 eingesetzt und mit dem Metallzylinder 1 luftdicht
verschweißt Nun erfolgt das Evakuieren des Vakuum-
>-, raumes 3 über den Stutzen 8, der nachher durch
Kaltschweißung abgedichtet wird.
Die Arbeitsweise der dargestellten Impuls-Röntgenröhre ist folgende:
Bei Anlegung eines Hochspannungsimpulses an die
Bei Anlegung eines Hochspannungsimpulses an die
in Röhrenelektroden erfolgt eine Autoeleiuronenemission
von der Kaltkathode 6. Die von dem Anodenfeld beschleunigten Elektronen werden gegen die Anode
(die Folie 5) geschleudert und lösen einen Röntgenstrahlungsstoß aus.
i) Die erfindungsgemäße Impuls-Röntgenröhre weist
um 1,5 bis 5 mal kleinere Abmessungen als bekannte Röhren mit ähnlichen elektrischen Kennwerten auf.
Eine hohe mechanische und elektrische Festigkeit der Röhre trägt zur Steigerung ihrer Zuverlässigkeit bei.
hi Die erfindungsgemäße Röntgenröhre ermöglicht den Bau von Impuls-Röntgenapparaten mit kleinen Abmessungen*
Dabei ergibt sich die Möglichkeit, eine Anzahl von Bauelementen der Hochspannungs-Speiseeinrichtung
der Röhre im Hohlraum des Isolierelements ihres Mantels unterzubringen und eine zusätzliche Herabsetzung
der Abmessungen der Röntgena;iparate zu erzielen.
Claims (1)
- Patentanspruch:Impuls-Röntgenröhre mit einem eine erste Begrenzungswand für einen an die Elektroden der Röhre angrenzenden Vakuumraum bildendem Isolierelement, das in Form eines die Stromzuführung zu einer von zwei Röhrenelektroden aufnehmenden hohlen Kegelstumpfes ausgebildet ist, der an seiner kleineren Basis mit einer Kathode als erster Röhrenelektrode und an seiner größeren Basis mit einem eine weitere Begrenzungswand flir den Vakuumraum bildenden und eine Anode als zweite Röhrenelektrode tragenden Metallzylindi.'r jeweils vakuumdicht verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierelement (12) auf seiner Außenseite an seiner größeren Basis unmittelbar mit der Innenseite des Metallzylinders (1) verbunden ist und damit einschließlich der Verbindungsstelle in dessen Innerem liegt und d:iß die Stromzuführung für die Kathode (6) in Form einer die Kathode (6) tragenden und mit dem Metallzylinder (1) eine Koaxialleitung bildenden Zentraleinführung (7) mit einem anschließenden metallischen Rohrstutzen (8) für das Absaugen von Gas aus dem Vakuumraum (3) ausgebildet ist
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---|---|---|---|
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GB1299054A (en) | 1972-12-06 |
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