DE2201979A1

DE2201979A1 - Roentgenroehren-anode

Info

Publication number: DE2201979A1
Application number: DE19722201979
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl-Phys Friedel; Richard Lauterbach
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-01-17
Filing date: 1972-01-17
Publication date: 1973-08-02
Also published as: CH548667A; GB1418532A; FR2168327A1; JPS5615110B2; FR2168327B1; DE2201979B2; AT332492B; JPS4883789A; US3919124A; DE2201979C3; ATA1068272A

Description

Röntgenröhren-Anode

Die Erfindung betrifft eine Röntgenröhren-Anode aus einer schwerschmelzbaren Platte, die außerhalb des Brennflecks, insbesondere an ihrer Unterseite, mit einer Schicht aus schwarzem Material belegt ist.

Bekanntlich wird bei der Erzeugung von Röntgenstrahlen in Röntgenröhren die verwendete elektrische Energie zum großen Teil in Wärme umgesetzt. Diese wird dann in der Anode ge speichert und schließlich abgeleitet bzw. durch Strahlung an die Umgebung abgegeben. Um eine Erhöhung der durch Strah len abgegebenen Wärmemenge zu erhalten, hat man die Anoden außerhalb des Brennflecks mit schwarzen Belegungen, wie etwa Kohlenstoff, pulverisierten Metallen etc. belegt. Alle diese Beschichtungen haben aber Nachteile, indem sie entweder mit dem Material der Anoden Verbindungen eingehen und so von der Oberfläche verschwinden oder indem sie nur schwer oder über haupt nicht an der Oberfläche haften. Außerdem ist der Schwärzungsgrad meist verhältnismäßig gering.

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Erfindungsgemäß ist eine Röntgenröhren-Anode dadurch gekennzeichnet, daß das schwarze Material der Schicht aus dem Erhitzungsprodukt eines Gemisches besteht, welches Titandioxyd und Zusätze wenigstens eines anderen schwerschmelzbaren Oxides enthält. Als Zusätze sind etwa Aluminiumoxid Al₂O,, Kalziumoxid CaO, Magnesiumoxid MgO, Zirkonoxid ZrO₂ usw. verwendbar. Beim Erhitzen eines Gemisches von z.B. 50 % TiO₂ und 50 % Al₂O, z.B. wird eine tiefschwarze Substanz erhalten, die hohen Abstrahlkoeffizient im gesamten Temperaturbereich aufweist. Außerdem geht dieses Material mit den bei der Herstellung von Drehanoden üblichen Materialien, wie Molybdän, Wolfram, Tantal und Niob, unterhalb des Schmelzpunktes der Schicht keine Reaktionen ein und der Dampfdruck ist sehr gering. Ein weiterer Vorteil ist, daß diese Substanzen ausgezeichnet auf gereinigten und aufgerauhten Oberflächen der vorgenannten Materialien haften. Die Aufrauhung wird dabei etwa durch Sandstrahlen und das Reinigen durch Entfetten, Behandeln mit Ultraschall, Beizen oder Glühen erreicht. Die Zusätze zum TiO₂ erhöhen die Stabilität der Schicht beträchtlich, ohne die Abstrahlwirkung nennenswert zu beeinflussen, solange der TiO₂-Gehalt nicht unter etwa 20 % sinkt. Eine Mischung von 68 % CaO und 32 % TiO₂ z.B. hat einen Schmelzpunkt von über 2100⁰C. Damit weisen aber die erfindungsgemäß zur Schwärzung zu verwendenden Materialien alle zu wünschenden Eigenschaften auf, die in keinem der bisher verwendeten Materialien vereinigt vorhanden waren.

Röntgenröhren-Anoden können mit dem erfindungsgemäßen Material, vorzugsweise z.B. durch Plasmaspritzen oder einem ähnlichen Verfahren, belegt werden. Aber auch Emailliermethoden sind anwendbar, indem z.B. eine Mischung der beiden Oxide als Pulverschicht mittels eines Bindemittels auf die zu belegenden Flächen aufgetragen und dann etwa eine halbe Stunde lang auf eine Temperatur von etwa 1600⁰C erhitzt werden. Die Wahl der Tempe-

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ratur und die Dauer ist dabei nicht kritisch, wenn sie nur ausreichend bemessen sind, um die gewünschte Umsetzung und Haftung zu bewirken. Dann weist der vorher weiße Belag tiefschwarze, gut abstrahlende Farbe auf. Die Schichtdicke ist so bemessen, daß eine gute Deckung entsteht. Je nach Körnung des Materials sind Dicken von einigen /U bis etwa 100/u ausreichend .

Nachfolgend werden Vorteile und Merkmale der Erfindung anhand des in der Figur als Drehanodenröntgenröhre dargestellten Ausführungsbeispieles weiter erläutert, bei dem alle Teile außerhalb der Brennfleckbahnen erfindungsgemäß geschwärzt sind.

Die Röntgenröhre 1 ist als perspektivisches Schaubild mit aufgebrochenem Kolben 2 und aufgebrochenem Drehanodenteller dargestellt. Der gläserne Kolben 2 trägt am einen Kolbenende die Kathode 3 mit den Anschlußleitungen 4, 5 und 6 und am anderen Ende die Drehanode 7. Sowohl der Kolben 2 als auch die Kathode 3 und die Drehanode 7, welche aus dem Rotor 8 und dem Anodenteller 9 bestehen, sind in bekannter Weise aufgebaut und gelagert. "

Der Teller 9 besitzt einen Tragkörper 10 aus einer Molybdän-Wolfram-Legierung, die neben unvermeidlichen Verunreinigungen 5 % Wolfram und 95 % Molybdän enthält. Die gegenüber der Tellerachse 11 verschieden stark geneigten Elektronenaufprallflachen 12 und 13 sind mit einer 1,5 mm starken Schicht 14 aus einer 10 % Rhenium enthaltenden Wolfram-Legierung belegt. An der Unterseite und am Rand sowie an seiner von der Fläche begrenzten inneren Oberfläche ist der Teller 9 mit der Schicht belegt, die aus dem Reaktionsprodukt von 56 % AIpO, und 44 % TiO₂ besteht, welche nach einem der obengenannten Methoden aufgetragen und 20/U dick ist.

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Zur Strahlenerzeugung wird bei dieser wie bei bekannten Röhren zwischen der Kathode 3 und der Anode 7 Hochspannung angelegt. Die Heizspannung der Glühkathoden, die sich in der Abschirmung 3' der Kathode 3 befinden, wird zwischen der Leitung 5 und einer der Leitungen 4, 6 angelegt. Damit können die auf der Oberfläche des Tellers 9 liegenden Brennfleckbahnen 12, getrennt bzw. gemeinsam durch Beaufschlagung mit Elektronen zur Aussendung von Röntgenstrahlen gebracht werden. Die Bahnen und 13 unterscheiden sich nur dadurch, daß die Bahn 12 um und.die Bahn 13 um 15° gegenüber der Senkrechten auf der Tellerachse 11 nach unten geneigt ist. Bei Beaufschlagung der Flächen 12, 13 mit Elektronen entsteht, wie schon in der Einleitung erwähnt, neben Röntgenstrahlen viel Wärme, die eine Erhitzung des Tellers 9 bewirkt. Durch die Belegung der schwarzen Schicht 15 wird Abstrahlung und Wärme beschleunigt, so daß die Abkühlzeit verkürzt ist. Gegenüber einem Teller ohne Belegung wird die Abkühlzeit von 1500⁰C auf 1000⁰C bereits dann auf weniger als die Hälfte reduziert, wenn die Belegung nur auf der Unterseite des Tellers aufgetragen ist.

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Claims

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Patentansprüche

ίλ .yRöntgenröhren-Anode aus einer schwerschmelzbaren Platte, die außerhalb des Brennflecks, insbesondere an ihrer Unterseite, mit einer Schicht aus schwarzem Material belegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das schwarze Material der Schicht (15) aus dem Erhitzungsprodukt eines Gemisches besteht, welches Titandioxyd und Zusätze wenigstens eines anderen schwerschmelzbaren Oxides enthält.
2. Röntgenröhren-Anode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schwerschmelzbaren Oxide aus der Gruppe Aluminiumoxid AIpO,, Kalziumoxid CaO, Magnesiumoxid MgO und Zirkonoxid ZrOp ausgewählt sind.
3. Röntgenröhren-Anode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die schwarze Belegung aus dem Erhitzungsrückstand eines Gemisches von 50 % TiO₂ und 50 % AIpO, besteht.
4. Verfahren zur Herstellung einer Anode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (15) mittels der Plasmaspritzmethode aufgetragen und anschließend wenigstens 10 min bei mindestens 1000⁰C im Vakuum geglüht wird, wobei der Tempe-'raturbereich von 50O⁰C bis 800⁰C mit einer Geschwindigkeit durchlaufen wird, die kleiner als 5°/min ist.
5. Verfahren zur Herstellung einer Anode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu belegenden Teile der Anode mit dem zur Erzeugung des Materials der Schicht (15) zu erhitzenden Gemisch belegt werden und daß anschließend die Anode für die Dauer von wenigstens einer halben Stunde auf eine Temperatur von mindestens 1600⁰C erhitzt wird.

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