DE2145189A1

DE2145189A1 - Doppelfokus Röntgenröhre

Info

Publication number: DE2145189A1
Application number: DE19712145189
Authority: DE
Inventors: Zed J Elmhurst Pleil Viktor W Downers Grove 111 Atlee (V St A ) M
Original assignee: Picker Corp
Current assignee: Philips Nuclear Medicine Inc
Priority date: 1970-09-09
Filing date: 1971-09-09
Publication date: 1972-03-23
Also published as: US3649861A; CA936905A

Description

Patentanwälte D-pl.-Ing. F. Weickmann,

Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. R A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 3921/22

<983921/22)

PICKER CORPORATION

595 Miner Road, Cleveland, Ohio 44124, V. St. A.

Doppelfokus-Röntgenröhre

Auf dem Gebiet der Röntgenographie sind seit langem Doppelfokusröhren in Anwendung, die das Strichfokusprinzip ausnutzen und die Anwendung eines großen und eines kleinen Brennflecks ermöglichen. Bei derartigen bekannten Röhren sind jedoch gesonderte Heizfadenanordnungen für die Erzeugung des großen Brennflecks und des kleinen Brennflecks verwendet worden, und die Geometrie der Kathodenanordnung ist so gewählt worden, daß es schwierig ist, den Elektronenfluß durch Vorspannen des Kathodenkörpers in Bezug auf die Heizfadenanordnung abzuschalten. Es sind zwar schon Gitteranordnungen verwendet worden, die die Anbringung von Drähten zwischen dem Heizfaden und der Anode erfordern, wobei diese Drähte auf eine Abschaltspannung vorgespannt werden können. Derartige Gitterdrähte sind jedoch aus verschiedenen Gründen heraus unerwünscht .

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Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zu Grunde, eine Doppelfokus-Kathodenanordnung zu schaffen, die ohne weiteres zur Erzielung einer Abschaltung vorgespannt werden kann, und zwar durch Anlegen einer negativen Spannung an den Kathodenkörper in Bezug auf die vorgesehene Heizfadenanordnung. Im

weiteren ist eine Anordnung zu schaffen, die abwechselnd einen großen und einen kleinen Brennfleck auf einer Anode von einer Doppelfokus-Kathodenanordnung her unterzubringen gestattet.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Kathode mit zwei nahezu parallelen, eine Elektronenfokussierung bewirkenden Ausnehmungen vorgesehen, in deren jeden ein Heizfaden untergebracht ist. Die Ausnehmungen sind dabei derart fokussiert, daß in dem Fall, daß die gesamte Länge des jeweiligen Heizfadens gespeist ist, Brennflecke gleicher Länge auf einer Anode nebeneinander auftreten. Dadurch wird ein einheitlicher rechteckförmiger Brennfleck erzeugt, der eine Gesamtbreite von etwa 2 mm aufweist. Einer der Heizfäden ist elektrisch so geschaltet, daß lediglich die eine Hälfte seiner Länge gespeist werden kann, und zwar unabhängig von der Speisung

des anderen Heizfadens. Dadurch kann dann ein einzelner Brennfleck mit einer Breite von einem Millimeter auf der Anode abgebildet werden. Die Neigung der Anode ist so gewählt, daß bei Betrachtung von der freiliegenden Fläche her sowohl der kleine Brennfleck als auch der große Brennfleck nahezu als Viereck bzw. Quadrat auftritt, und zwar mit einer Kantenlänge von 1 mm bzw. 2 mm.

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Die Anwendung von Brennflecken mit derart geringer Breite ermöglicht die Anwendung einer Abschaltspannung mit einem hinreichend niedrigen Wert, um die elektrischen Probleme auf einen minimalen Wert herabzusetzen, die bisher Versuchen entgegengestanden haben, eine Abschaltvorspannung dadurch bereitzustellen, daß zwischen einer Kathodenkappe und der Heizfadenanordnung eine Spannungsdifferenz hervorgerufen wird·

An Hand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend näher erläutert. ■ "

Fig. 1 zeigt in einer Ansicht die Beziehung zwischen einer Anode und einer Kathode gemäß der Erfindung. Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht entlang der in Fig. 1 eingetragenen Linie 2-2.

Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Draufsicht auf eine Anode längs der in Fig. 1 eingetragenen Linie 3-3. Fig. 4 zeigt schematisch den elektrischen Anschluß für Heizfäden und eine Kathode.

Die dargestellte Ausführungsform der Erfindung umfaßt eine Kathode 10 und eine Anode 12. Die Anode 12 ist als feststehende Anode dargestellt. Es sei jedoch bemerkt, daß es sich dabei um eine rotierende Anode bzw. Drehanode handeln kann.

Die Kathode 10 enthält eine Traghülsenanordnung 14, die von einem hier nicht näher dargestellten Röhrenkolben in geeigneter Weise getragen ist. Die Hülse trägt einen Körper 16, der aus einem geeigneten Metall besteht. Die Kathode ist mit einer gefalteten Fläche versehen, die dadurch gebildet ist, daß sich zwei ebene Flächen 18, 20 schneiden. Die Fläche weist eine Fokussierungs-Kalotte 22 auf, und die Fläche 20

weist eine Fokussierungs-Kalotte 24 auf. Die Kalotten 22 und

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verlaufen nahezu parallel zueinander, und außerdem sind sie in gleicher Weise ausgebildet. In den Kalotten 22, 24 sind schraubenlinienförmig gewickelte Heizfäden 26 bzw. 28 vorgesehen. Mit den gegenüberliegenden Enden dieser Heizfäden sind Zuführleitungen verbunden, die nach hinten durch den Körper verlaufen und durch darin vorgesehene Öffnungen 30 hindurchgeführt sind. Die Heizfäden sind in Bezug auf den Körper 16 elektrisch isoliert.

Im folgenden sei Fig. 4 näher betrachtet. Die Heizfäden 26 und 28 sind durch eine Leitung 32 miteinander in Reihe geschaltet. Die Speiseleistung bzw. Speisespannung wird den gegenüberliegenden Enden der Heizfäden durch die Zuführleitungen 34 und 36 zugeführt. In der Zuführleitung 34 liegen Schaltkontakte 38, die auf ihre Schließung hin eine Speisung der Heizfäden 26 und 28 über ihre gesamte Länge ermöglichen.

Neben den betrachteten Elementen sind noch Einrichtungen vorgesehen, die eine Speisung des Heizfadens 28 nur über die Hälfte seiner Länge ermöglichen. Diese Einrichtungen umfassen eine Leitung 40, die mit dem Mittelpunkt 42 des Heizfadens 28 über Schaltkontakte 44 verbunden ist. Vorzugsweise sind die Schaltkontakte 38 und 44 in der dargestellten Weise miteinander verbunden, so daß durch Öffnen des einen Kontaktsatzes die Schließung des anderen Kontaktsatzes bewirkt wird. Eine gesonderte Leitung 48 ist mit dem Kathodenkörper 16 verbunden. Dadurch kann eine Vorspannung an diesen Kathodenkörper angelegt werden, und zwar unabhängig von den Heizfäden 26, 28.

Die Fokussierungs-Kalotten 22, 24 und ihre entsprechenden Heizfäden 26, 28 sind so bemessen, daß im Falle der Speisung der H_eizfäden 26 und 28 die Ausbildung zweierlnachbarter

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rechteckförmiger Brennflecke 50, 52 bewirkt wird, die nahezu gleich breit sind und die vorzugsweise auf der Fläche der Anode 12 eine Breite von einem Millimeter nicht überschreiten. Der Brennfleck 50 ergibt sich dabei auf Grund des Auftretens der Elektronen, die von dem Heizfaden 26 erzeugt werden, und der Brennfleck 52 ergibt sich durch die Elektronen, die der Heizfaden 28 erzeugt. Die Brennflecke 50 und 52 sind von gleicher Länge. Die Länge der betreffenden Brennflecke ist derart, daß bei Betrachtung von der freiliegenden Seite der Röhre her die kombinierten Brennflecke als Viereck auftreten. In dem Fall, daß die Brennflecke jeweils eine Breite von einem Millimeter aufweisen, würde der Brennfleck als ein 2-mm-Viereck bzw. -Quadrat auftreten.

Wenn die Schaltkontakte 38 geöffnet und die Schaltkontakte 44 geschlossen sind, wird nur die Hälfte des Heizfadens 28 gespeist. Dies bewirkt die Ausbildung eines Brennflecks 54, der halb so breit ist wie die kombinierten Brennflecke und der zu—dem nur halb so lang ist wie der Brennfleck 52. Bei Betrachtung von der freiliegenden Fläche her tritt der Brennfleck 54 selbstverständlich als Viereck bzw. Quadrat auf.

Ein Vorteil der dargestellten Anordnung besteht darin, daß die Geometrie der Heizfäden in den Fokussierungs-Kalotten 22, 24 derart gewählt ist, daß der Elektronenstrom von der Kathode zu der Anode hin abgeschaltet wird, -venn eine negative Vorspannung an den Körper 16 in der Größenordnung von 3000 bis 3500 V angelegt wird. Bei bisher bekannten Anordnungen wiesen die Kathoden-Kalotten eine größere Abmessung auf, weshalb höhere Abschaltspannungen erforderlich waren. Diese Abschaltspannungen führten häufig zur Lichtbogenbildung zwischen' dem Heizfaden und der jeweiligen Fokussierungs-Kalotte, mit der Folge des Auftretens eines Elektronenstoßes auf der

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Auffangschicht. Je höher die Gittervorspannung ist, umso wahrscheinlicher ist es selbstverständlich, daß dieses Problem auftritt. Indem nur ein Heizfaden der vorgesehenen Heizfäden mit seiner halben Länge ausgenutzt wird, um Elektronen für den kleinen Brennfleck zu erzeugen, vereinfacht sich selbstverständlich die Geometrie der diese Anordnung verwendenden Röntgenröhre.

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Claims

Patentansprüche

/1./Doppelfokus-Röntgenröhre, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anodeneinheit (12) mit einer ebenflächigen Auffangfläche vorgesehen ist, daß eine Kathodeneinheit (10) vorgesehen ist, die einen Kopf (1.6) in'it zwei nahezu parallelen Fokussierungs-Kalotten (22,24) für eine Elektronenfokussierung enthält, in denen jeweils ein langgestreckter Heizfaden (26,28) untergebracht ist, daß die Fokussierungs-Kalotten (22,24) und die Heizfäden (26,28) derart angeordnet sind, daß die durch die Heizfäden (26,28) emittierten Elektronen bei Speisung der Heizfäden (26,28) über ihre gesamte Länge auf der Auffangfläche in Form zweier benachbarter rechteckförmiger Brennflecke (50,52) gleicher Länge auftreten und einen einheitlichen, rechteckförmigen Brennfleck bilden, daß Einrichtungen (34,36,38) vorgesehen sind, die gleichzeitig die gegenüberliegenden Enden der Heizfäden (26,28) mit einer Quelle elektrischer Energie verbinden, derart, daß jeder Heizfaden (26,28) Elektronen über seine gesamte Länge emittiert, und daß Einrichtungen (40,44,36) vorgesehen sind, die alternativ dazu nur einen Teil eines Heizfadens (28) der Heizfäden (26,28) mit einer Quelle elektrischer Energie verbinden, derart, daß Elektronen nur von dem betreffenden Heizfadenteil emittierbar sind.
2. Röntgenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die beiden Brennflecke (50,52) gleiche Breite aufweisen.
3. Röntgenröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Brennflecke (50,52) eine Breite von jeweils 1 mm aufweisen.

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4. Röntgenröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Heizfadenteil die eine Hälfte des einen Heizfadens (28) bildet.
5. Röntgenröhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizfäden (26,28) von dem Kopf (16) elektrisch isoliert sind und daß Einrichtungen vorgesehen sind, die an den Kopf (16) eine elektrische Spannung anzulegen vermögen, die von der an die Heizfäden (26,28) angelegten Spannung verschieden ist.

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