DE2113976C3 - Impuls-Röntgenröhre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Impuls-Röntgenröhre mit einem eine erste Begrenzungswand für einen an die Elektroden der Röhre angrenzenden Vakuumraum bildenden 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 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, nämlich 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 Porzellanisolator vollständig innerhalb des Metallzylinders, während der Glaskragen über diesen hinausragt. In einem hohlen Inneren nimmt der Porzellanisolator die Stromzuführung zu einer Kathode auf, die in Form einer Glühkathode auf seiner kleineren Basis befestigt ist. Als 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 das das Röhreninnere luftleer gepumpt werden kann. Bei diesem konstruktiven Aufbau weist die bekannte Röntgenröhre zum einen eine erhebliche Baulänge auf, und sie verlangt bei ihrer Herstellung auch eine Vielzahl von Arbeitsgängen, und eine sehr überlegte Materialauswahl, was insgesamt zu hohen Fertigungskosien 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 Melallzylinders 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 Zentraleiiiführung mit einem anschließenden metallisehen Rohrstutzen für das Absaugen von Gas aus dem Vakuumraum ausgebildet ist.

Dank der erfindungsgemäßen Mantelausbildung wird die elektrische Festigkeit der Röntgenröhre allein durch die Länge der Mantelerzeugenden bestimmt, was zu

in 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

y> gleichzeitig vereinfacht sich die Herstellung der Röntgenröhre, wobei dem metallischen Rohrstutzen wiederum eine doppelte Aufgabe zukommt, da er zum einen als Evakuierungsanschluß für das Leerpumpen 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 ausgebildele Impuls-Röntgenröhre.

Die in der Zeichnung dargestellte Röntgenröhre besitzt einen Mantel, der aus einem hohlen Melallzylinder 1 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 1 auf dessen Innenfläche vakuumdicht verbunden ist. Auf diese Weise liegt das Isoüerelement 2 vollständig im Inneren des Metallzylinders 1 und bildet gemeinsam mit diesem

ω' 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

ί¹" 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 5 dient als Röhrenanode, und der

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 Ausführungsbeispiel als Kaltkathode ausgebildet ist Diese Kathode 6 ist an einer Zentraleinführung 7 befestigt, die in Form eines Rohres mit veränderlichem Querschnitt ausgebildet ist In diese Zciitraleinführung 7 ist ein Rohrstutzen 8 aus Metall eingeführt, der zum einen als Stromzuführung zur Kathode 6 und zum anderen als Evakuierungsanschluß 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 Zentraleinführun.e 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 Deckel 4 mit der Folie 5, die 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 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 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 ebenfalls durch Hochfrequenzströme. Nach der Herstellung aller Verbinaungen 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 Ätzen werden die Elemente gespült und getrocknet.

Die Kaltkathode 6 wird an der Zentraleinführung 7 durch Schweißung befestigt Darauf wird der Deckel 4 eingesetzt und mit dem Metallzylinder 1 luftdicht verschweißt. Nun erfolgt das Evakuieren des Vakuumraumes 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 jo Röhrenelektroden erfolgt eine Autoelektronenemission von der Kaltkathode 6. Die von dem Anodenfeld beschleunigten Elektronen werden gegen die Anode (die Folie 5) geschleudert und lösen einen Röntgenstrahlungsstoß aus.

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.
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 Röntgenapparate zu erzielen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Impuls-Röntgenröhre mit einem eine erste Begrenzungswand für einen an die Elektroden der Röhre angrenzenden Vakuumraum bildenden Isoüerelement, 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 für den Vakuumraum bildenden und eine Anode als zweite Röhrenelektrode tragenden Metallzylinder jeweils vakuumdicht verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierelement (2) 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 daß 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.