DE2146918B2

DE2146918B2 - Rotating anode for X=ray tube with refractory coating - of graphite applied by pyrolytic deposition

Info

Publication number: DE2146918B2
Application number: DE2146918A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl.-Phys. Friedel; Klaus Dr.Rer.Nat. Haberrecker
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-09-20
Filing date: 1971-09-20
Publication date: 1978-06-01
Also published as: DE2146918A1

Abstract

A rotating anode for an X-ray tube comprises a graphite block pyrolytically coated with a high-melting or refractory material; the path of the focus is situated on a heavy metal component connected to the graphite block. The coating of the graphite block is a pyrolytically precipitated layer of graphite, of thickness 1-100. The coating is smooth and has a dense surface.

Description

Die Erfindung betrifft eine Röntgenröhrendrehanode nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Verwendung eines Graphitkörpers dieser Art ist z. B. bekannt aus der DE-AS 17 64 042. Graphitkörper werden bei den nach der obengenannten Auslegeschrift bzw. der DE-OS 19 30 095 und der FR-PS 14 70 382 bekannten Röntgenröhrendrehanoden verwendet, um große Wärmekapazität und gute Abstrahlfähigkeit zu erhalten, so daß die bei der Erzeugung von Röntgenstrahlen im Bereich der Brennfleckbahn anfallende Wärme gut abtransportiert werden kann. Dabei ergeben sich mehrere Schwierigkeiten. Zum einen lösen sich vom Graphitkörper Teilchen, die bei der Evakuierung des Röhrenkolbens stören und Hochspannungsüberschläge hervorrufen können. Andererseits schließen Graphitkörper oft sehr schwer entfernbare Gasreste ein, die den Pumpprozeß verlängern oder später durch Nachgasen das Vakuum verschlechtern. Röntgenröhren sollen aber dauerhaft auf Hochvakuum gebracht werden können. Die rauhen Oberflächen bekannter Graphitkörper sind außerdem dem Entstehen guter Brennfleckbahnen hinderlich. Bekanntlich werden dann schon an den die Rauheit ausmachenden Unebenheiten viele der entstehenden Strahlen absorbiert.The invention relates to an X-ray tube rotating anode according to the preamble of claim 1. The use a graphite body of this type is z. B. known from DE-AS 17 64 042. Graphite bodies are in according to the above-mentioned Auslegeschrift or DE-OS 19 30 095 and FR-PS 14 70 382 known X-ray tube rotating anodes used to obtain large heat capacity and good radiation ability, so that the heat generated during the generation of X-rays in the area of the focal point path is good can be transported away. There are several difficulties involved. On the one hand, break away from Graphite body Particles that interfere with the evacuation of the tube piston and high-voltage flashovers can evoke. On the other hand, graphite bodies often include gas residues that are very difficult to remove, which cause the Extend the pumping process or later worsen the vacuum by re-gassing. X-ray tubes should, however can be permanently brought to a high vacuum. The rough surfaces of known graphite bodies are also hinders the development of good focal point paths. As is well known, the Roughness-making bumps absorbs many of the resulting rays.

Aus der DE-OS 19 13 793 ist die Beschichtung eines ganzen Anodenkörpers aus Graphit mit Tantalkarbid bekannt. Dieses ist aber spröde und behindert die Abstrahlung von Wärme, so daß sich eine Anode mit einem derartigen Graphitkörper bei Röntgenröhren nicht durchsetzen konnte.DE-OS 19 13 793 describes the coating of an entire anode body made of graphite with tantalum carbide known. But this is brittle and hinders the radiation of heat, so that an anode with such a graphite body could not prevail in X-ray tubes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Röntgenröhrendrehanoden gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 Graphitkörper mit glatter und dichter Oberfläche zu erhalten. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebene Maßnahme gelöst.The invention is based on the object in X-ray tube rotating anodes according to the preamble of Claim 1 to obtain graphite body with a smooth and dense surface. This task will solved according to the invention by the measure specified in the characterizing part of claim 1.

Die pyrolytische Belegung des Graphitkörpers von Röntgenröhrendrehanoden führt zu glatten, dichten Oberflächen. Wegen des Fehlens von Poren, d. h. der Behinderung des sogenannten Nachgasens, ist die Aufrechterhaltung eines permanenten Hochvakuums wesentlich leichter als bei bekannten Graphitkörpern. Für die Verbesserung der Ausbeute bei der Erzeugung der Röntgenstrahlen ist es schon ausreichend, wenn nur die Brennfleckbahn belegt wird. Dann können erstens keine losen Teilchen auftreten, so daß die Belegung der Brennfleckbahn gut hält. Andererseits wird durch die pyrolytische Belegung eine glatte Fläche erhalten, auf der auch eine dünne Belegung mit Schwermetall glatt wird, so daß Strahlen gut austreten können und der bei bekannten Graphitanoden an den Rauhigkeiten auftretende Leistungsverlust vermieden jst.The pyrolytic coating of the graphite body of X-ray tube rotating anodes leads to smooth, dense Surfaces. Because of the lack of pores, i.e. H. the obstruction of the so-called post-gassing is the Maintaining a permanent high vacuum much easier than with known graphite bodies. For the improvement of the yield in the generation of the X-rays, it is sufficient if only the focal point path is occupied. Then, firstly, no loose particles can occur, so that the occupancy of the Focal point track holds well. On the other hand, a smooth surface is obtained through the pyrolytic coating which is also a thin layer of heavy metal smooth, so that rays can emerge well and the at known graphite anodes on the roughness occurring power loss is avoided jst.

Die pyrolytische Belegung von Graphitkörpern kann nach bekannten Verfahren vorgenommen werden. Diese Methoden gehen davon aus, daß an ethitzten Teilen, die sich in einer Atmpsphäre gasförmiger Kohlenstoffverbindungen befinden, Kohlenstoff, d.h. Graphit, abscheidet. Ausreichende pyrolytische BeIegungen werden erhalten, indem die Graphitkörper mittels Mittelfrequenzglühung auf eine Temperatur von 500 bis 1200⁰C erhitzt werden und gleichzeitig daran eine gasförmige Kohlenstoffverbindung vorbeigeleitet wird. Die Dicke der Schicht ist ausreichend, wenn die Rauhtiefe der Oberflächen verschwunden ist. Die Rauhigkeiten betragen bei üblichen Graphitkörpern für Drehanoden etwa 7 μπι; sie können nach Durchführung verschiedener Reinigungsverfahren bis zu 15 μπι erreichen. Eine etwa 5 bis 15 μπι starke Graphitschicht reicht also in erster Näherung meistens aus, um eine glatte Oberfläche entstehen zu lassen, stärkere Schichten sind der Wirkung der Erfindung aber nicht hinderlich.The pyrolytic coating of graphite bodies can be carried out by known methods. These methods assume that carbon, ie graphite, is deposited on heated parts that are in an atmosphere of gaseous carbon compounds. Sufficient pyrolytic BeIegungen be obtained by the graphite bodies are heated by means Mittelfrequenzglühung to a temperature from 500 to 1200 ⁰ C and is passed around it a gaseous carbon compound at the same time. The thickness of the layer is sufficient when the surface roughness has disappeared. The roughness amounts to about 7 μπι in conventional graphite bodies for rotating anodes; they can reach up to 15 μm after various cleaning processes have been carried out. An approximately 5 to 15 μm thick graphite layer is usually sufficient in a first approximation to create a smooth surface, but thicker layers do not hinder the effectiveness of the invention.

Die Be'egung aus schwerschmelzbarem Metall kann etwa nach DE-PS 19 51 383 ein kompakter Ring oder eine kompakte Scheibe sein, der bzw. die auf dem Graphitkörper angebracht ist. Das Metall kann aber auch die Form einer dünnen Schicht haben. Zur Belegung der Brennfleckbahn wird das Metall z. B. durch Pyrolyse, Elektrolyse, Bedampfen, Bestäuben etc.The movement of refractory metal can be a compact ring or, for example, according to DE-PS 19 51 383 be a compact disc mounted on the graphite body. But the metal can also have the form of a thin layer. To occupy the focal point path, the metal z. B. by pyrolysis, electrolysis, steaming, dusting, etc.

jo aufgebracht. Die Schicht wird dabei im Gegensatz zu den bekannten Graphitkörpern von Anoden schon bei wenigen μπι (1 bis 100 μιη) Dicke glatt, weil die Fläche, auf die sie aufgetragen wird, selbst schon eben ist. Es brauchen keine Rauhigkeiten mehr aufgefüllt zujo upset. In contrast to the known graphite bodies of anodes, the layer is already at a few μπι (1 to 100 μιη) thickness smooth, because the surface, to which it is applied, is already even. There is no need to fill in any roughness

J5 werden. Gegebenenfalls kann durch Schleifen und/oder Polieren noch zusätzlich geglättet werden, ohne daß lose Teilchen an der Oberfläche zurückbleiben, die bei den bekannten Graphitkörpern nur sehr schwer entfernbar sind.J5 become. If necessary, by grinding and / or Polishing can also be smoothed without any loose particles remaining on the surface the known graphite bodies are very difficult to remove.

to Vorteile der Erfindung sind nachfolgend anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels weiter erläutert. In derTo advantages of the invention are based on the embodiment shown in the figures further explained. In the

F i g. 1 ist schematisch eine Drehanoden-Röntgenröhre mit zwei konzentrischen Brennfleckbahnen gezeich-F i g. 1 is a schematic drawing of a rotating anode X-ray tube with two concentric focal spot paths.

■»5 net und in der■ »5 net and in the

F i g. 2 die vergrößerte Darstellung eines Schnittes durch die Drehanode.F i g. 2 shows an enlarged illustration of a section through the rotating anode.

Am einen Ende des gläsernen Vakuumkolbens 1 ist die Kathode 2 angeordnet und am anderen Ende die Anode 3, die den Rotor 4 umfaßt und die eigentliche Drehanode 5, ein 20 mm dicker plattenförmiger Graphitkörper 14 (Fig.2) von 100mm Durchmesser, dessen Einzelheiten in der F i g. 2 im Schnitt dargestellt sind. Zur Inbetriebsetzung der Röhre wird zwischen der Anschlußleitung 6 und der Leitung 7 eine Heizspannung angelegt, so daß die in der Abschirmung 9 enthaltende Glühkathode den gestrichelt angedeuteten Elektronenstrom 10 abgibt. Dieser wird dann mittels der Beschleunigungsspannung, die zwischen der Kathode 2 und der Anode 3, d. h. einem der Anschlüsse 6 bis 8 und dem Stutzen 11 anliegt, zum Aufschlagen auf die Anode 5 gebracht, im vorliegenden Fall auf die Brennfleckbahn 12. Gleichzeitig wird die Anode mittels eines nicht dargestellten Stators, der im Bereich des Rotors 4 außenAt one end of the glass vacuum flask 1, the cathode 2 is arranged and at the other end the Anode 3, which includes the rotor 4 and the actual rotating anode 5, a 20 mm thick plate-shaped Graphite body 14 (Fig. 2) of 100mm diameter, the details of which in FIG. 2 are shown in section. To put the tube into operation, between the Connection line 6 and the line 7 applied a heating voltage, so that the 9 contained in the shield The hot cathode emits the electron current 10 indicated by dashed lines. This is then via the Accelerating voltage applied between the cathode 2 and the anode 3, i. H. one of the connections 6 to 8 and the connecting piece 11 rests against the anode 5 brought, in the present case to the focal point track 12. At the same time, the anode is not by means of a shown stator, the outside in the area of the rotor 4

""> am Kolben 1 anliegt, in Drehung versetzt. Würde die Heizspannung zwischen den Anschlüssen 6 und 8 anliegen, würde die andere Brennfleckbahn 13 beaufschlagt werden. Natürlich können auch beide Kathoden-""> rests on piston 1, set in rotation. Would the heating voltage between the connections 6 and 8 are present, the other focal point path 13 would be acted upon. Of course, both cathode

teile gleichzeitig geheizt und so die Brennfleckbahn 12 und 13 ebenfalls gleichzeitig beaufschlagt werden.parts heated at the same time and so the focal point tracks 12 and 13 are also acted upon at the same time.

Im Schnitt nach F i g. 2 ist ersichtlich, daß die Anode 5 aus einem Graphitkörper 14 aufgebau; ist, der eine Schicht 15 trägt. Dieser ist nach dem oben geschilderten Verfahren pyrolytisch auf den Grundkörper 14 in einer Dicke von 15μπι aufgebracht. An den Brennfleckbahnen 12 und 13 ist eine 2 μιη dicke Schicht 16 aus Wolfram aufgetragen.In the section according to FIG. 2 it can be seen that the anode 5 is constructed from a graphite body 14; is the one Layer 15 carries. This is pyrolytically on the base body 14 in a manner according to the method described above Applied thickness of 15μπι. At the focal point tracks 12 and 13 is a 2 μm thick layer 16 Tungsten applied.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

2ί 46918 patent claims:

1. X-ray tube rotating anode, with a pyrolytically coated with a refractory material Graphite body in which the focal point path is connected to the graphite body Heavy metal part, characterized in that the graphite body (14) with a 1 μΐη to 100 μπι strong pyrolytically deposited Layer (15) made of graphite is covered.

2. X-ray tube rotating anode according to claim 1, characterized in that the layer (IS) 15 μιτι is strong.