DE2213184A1 - ROTATING ANODE ROUND TUBE - Google Patents
ROTATING ANODE ROUND TUBEInfo
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Description
Siemens Aktiengesellschaft Erlangen, 15. März 1972Siemens Aktiengesellschaft Erlangen, March 15, 1972
Henkestraße 127Henkestrasse 127
VPA 72/5040 Kn/KofVPA 72/5040 kn / case
Die Erfindung betrifft eine Drehanoden-Röntgenröhre mit einem Vakuumkorben, in welchem einander gegenüberliegend die Kathode und die Anode angeordnet sind. Die Anode wird mittels eines Induktionsmotors angetrieben, dessen Rotor innerhalb und dessen Stator außerhalb des Vakuumkolbens liegt, der im Bereich zwischen dem Rotor und dem Stator aus Metall besteht.The invention relates to a rotating anode X-ray tube with a vacuum basket in which the cathode is located opposite one another and the anode are arranged. The anode is driven by an induction motor, its rotor inside and inside Stator is outside of the vacuum piston, which consists of metal in the area between the rotor and the stator.
In der heutigen Röntgentechnik sind Drehanoden-Röntgenröhren in Anwendung, deren Vakuumkolben in der Regel aus Glas bestehen. Man verwendet dieses Material, weil es in der Röhrenherstellungstechnik gut bearbeitbar ist und gleichzeitig elektrische Isolation bewirkt. Man ist allerdings bei der Herstellung an die Verfügbarkeit geschulter Kräfte gebunden, die mit der Bearbeitung von Glas umgehen können.In today's X-ray technology, rotating anode X-ray tubes are used, the vacuum bulbs of which are usually made of glass. This material is used because it is easily machinable in the tube manufacturing technique and at the same time electrical Isolation causes. However, one is bound to the availability of trained personnel in the production process be able to handle the processing of glass.
Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, einerseits vereinfachte und andererseits auch durch andere als mit der Glasbearbeitung vertraute Kräfte herstellbare Röntgenröhren anzugeben. In diesem Sinne wird der Teil des Röhrenkolbens 9 The invention has therefore set itself the task of specifying , on the one hand, simplified X-ray tubes that can also be produced using forces other than those familiar with glass processing. In this sense, the part of the tubular piston 9
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der zwischen dem Rotor und dem Stator der Röhre liegt, aus Metall hergestellt und ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß dieses Metall den elektrischen Strom schlecht leitet. Die schlechte Leitfähigkeit des elektrischen Stroms ist dabei im Hinblick auf Kupfer zu verstehen. Ein schlecht leitendes Material, das auch genügend mechanische Stabilität aufweist, ist etwa unmagnetischer rostfreier Stahl, wie er z.B. unter der Bezeichnung V2A-Stahl bekannt ist.which lies between the rotor and the stator of the tube, made of metal and is characterized according to the invention, that this metal conducts electricity poorly. The poor conductivity of the electric current is one of them to understand in terms of copper. A poorly conductive material that also has sufficient mechanical stability, is, for example, non-magnetic stainless steel, as it is known, for example, under the name V2A steel.
Drehanoden-Röntgenröhren, deren Teil aus Metall besteht, das den Rotor und den Stator voneinander trennt, sind gerade in diesem den drehenden Teil der Röhre enthaltenden Abschnitt ■wegen der Herstellung aus Metall wesentlich einfacher präzise herzustellen als Glasteile. Außerdem ist die Befestigung der Teile aneinander in einfacherer Weise möglich, weil man die Befestigungsmittel anwenden kann, die in der Metallkonstruktion verwendet werden. Zusätzlich wird wegen der geringen elektrischen leitfähigkeit auch die induzierte elektrische Leistung und damit die Wärmebelastung beim Antrieb klein bleiben.Rotating anode x-ray tubes, the part of which is made of metal that separates the rotor and stator, are straight in this section containing the rotating part of the tube is much easier to be precise because of the manufacture of metal manufacture as glass parts. In addition, the attachment of the parts to each other is easier because you can Can apply fasteners that are used in metal construction. In addition, because of the low electrical conductivity, the induced electrical power and thus the heat load during the drive remain small.
Es ist zwar schon eine Röntgenröhre bekannt, deren Kolben zum größten Teil aus Metall besteht und der auch in dem Abschnitt, der zwischen dem Rotor und dem Stator liegt, aus Metall besteht. Dort sind aber an den Statorpolen magnetisch leitende Teile in den Kolben eingesetzt. Offenbar war diese komplizierte Konstruktion, die Teile müssen vakuumdicht eingesetzt sein, ein Hinderungsgrund, warum diese Röhre, die immerhin beinahe 30 Jahre vorbekannt ist, sich nicht in die Röntgentechnik eingeführt hat. Es fehlte eben die erfindungsgemäße Erkenntnis, daß man ohne magnetisch leitende Einsätze auskommt, wenn man ein Metallteil von geringer elektrischer Leitfähigkeit verwendet, .An X-ray tube is already known, the piston of which is largely made of metal and which is also in the section which lies between the rotor and the stator is made of metal. But there are magnetically conductive ones at the stator poles Parts inserted into the piston. Apparently this complicated construction, the parts must be inserted vacuum-tight, an obstacle why this tube, which was known almost 30 years ago, was not introduced into X-ray technology Has. What was missing was the knowledge according to the invention that one can do without magnetically conductive inserts if one a metal part of low electrical conductivity is used,.
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Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind nach-ί folgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen weiter erläutert. Details, features and advantages of the invention are after-ί explained below with reference to the embodiments shown in the figures.
In der Fig. 1 ist eine Röntgendrehanodenröhre herkömmlicher Bauform dargestellt, b'ei welcher das den Rotor enthaltende Teil aus Metall besteht,In Fig. 1, an X-ray rotary anode tube is more conventional Design shown in which the part containing the rotor is made of metal,
in der Fig. 2 die im Blockschaltbild dargestellte elektrische Anordnung zum Betrieb einer Drehanoden-Röntgenröhre nach der Erfindung undin FIG. 2 the electrical arrangement shown in the block diagram for operating a rotating anode X-ray tube according to the invention and
in der Fig. 3 die Ausbildung einer Röntgenröhre mit einerin Fig. 3 the formation of an X-ray tube with a
Drehanode, die beiderseits ihrer Anode in Kugellagern gelagert ist.Rotating anode, which is mounted in ball bearings on both sides of its anode.
Die Röntgenröhre 1, die in Fig. 1 dargestellt ist, besitzt einen Vakuumkolben, dessen kathodenseitiges Ende 2 aus Glas . und dessen anodenseitiges Ende 3 aus Metall besteht. Dabei ist die Kathode 4 in üblicher Weise in den Kolben eingebracht und umfaßt den Ansatz 5, in welchem die Glühkathode 6 untergebracht ist, die über die Leitungen 7 und 8 elektrisch versorgt wird. Der von der Glühkathode 6 ausgehende, mit der gestrichelten linie 9 symbolisierte Elektronenstrahl trifft auf die Drehanode 10 auf und erzeugt dort das gestrichelt durch den Kegel 11 angedeutete Röntgenstrahlenbündel. Die Anode 10 ist über ihre Achse 12 mit dem Rotor 13 verbunden, der am Stutzen 14 in Kugellagern gelagert ist. Der Stutzen 14 ist am Boden 15 des metallenen Kolbenteils 16 aus rostfreiem V2A-Stahl in einer passenden Öffnung eingelötet. Er ist an dem mit dem Glaskolben verschmolzenen Flansch 17 mit dem Glasteil 2 verschweißt. Zur Vereinfachung der Anschweißüng ist der Flansch im Hinblick auf die Längsachse der Röhre senkrecht nach außen gebogen und das Metallteil 16 besitzt die FormThe X-ray tube 1, which is shown in Fig. 1, has a vacuum bulb, the cathode-side end 2 of which is made of glass. and the anode-side end 3 of which is made of metal. In this case, the cathode 4 is introduced into the bulb in the usual way and comprises the attachment 5, in which the hot cathode 6 is accommodated, which is electrically supplied via the lines 7 and 8. The electron beam emanating from the hot cathode 6, symbolized by the dashed line 9, impinges on the rotating anode 10 and there generates the X-ray beam indicated by the dashed cone 11. The anode 10 is connected via its axis 12 to the rotor 13, which is mounted on the connecting piece 14 in ball bearings. The connecting piece 14 is soldered into a suitable opening on the bottom 15 of the metal piston part 16 made of stainless V2A steel. It is welded to the glass part 2 at the flange 17 which is fused to the glass bulb. To simplify the welding, the flange is bent vertically outward with respect to the longitudinal axis of the tube and the metal part 16 has the shape
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eines dem Rotor 13 angepaßten becherförmigen Stückes von 0,5 bis 1 mm Wandstärke, dessen freies Ende nach außen umgebogen ist, so daß das Ende der Umbiegung mit dem Rand des Flansches 17 übereinstimmt, wo in der Figur die Schweißnaht 18 gezeichnet ist. Außen am Metallteil ist der Stator 19 angeordnet, der zum Antrieb der Anode 10 dient. Er ist in bekannter Weise vierpolig ausgeführt.a cup-shaped piece of 0.5 to 1 mm wall thickness adapted to the rotor 13, the free end of which is bent outwards is, so that the end of the bend coincides with the edge of the flange 17, where in the figure the weld 18 is drawn. The stator 19, which is used to drive the anode 10, is arranged on the outside of the metal part. He is well known in Four-pole way.
In einfacher Weise erfolgt der Betrieb der Röhre in der in Fig. 2 angedeuteten Art, indem die Anschlüsse 20 mit dem Netz verbunden werden, so daß der Röntgenapparat 21 die entsprechenden elektrischen Größen liefert. Diese werden dann einerseits über die Leitung 22 und andererseits über die Erdleitung 23 als Betriebsstrom der. Röhre 1 zugeführt. Andererseits erfolgt die Heizung der Kathode 6 über die Heizstromquelle 24, die über die Leitung 7 und die Leitung 25, die mit der Leitung 8 verbunden ist, der Kathode 6 zugeführt wird. Durch die einpolige Ausführung und die Erdung der Anode ist es möglich, den Stator sehr dicht, d.h. direkt an die Außenseite des Metallteils 16, anzubringen. Außerdem kann auch der Rotor 13 ganz dicht an die Innenseite des Metallteils 1.6 herangebracht sein. Durch die Verkürzung der Abstände wird eine wesentliche Verbesserung der Wirksamkeit des Stators und Rotors, d.h. des Antriebes, bewirkt. Es ist aber auch möglich, die Röhre in dem üblichen Zweipolbetrieb zu betreiben. Dabei muß dann allerdings zwischen dem Stator und dem Metallteil 16 eine elektrische Isolierung vorgesehen werden, die etwa in der bekannten isolierenden Manschette oder aber in einem Spalt bestehen kann, der in der bekannten Röhrenumhüllung von öl aufgefüllt ist.The tube is operated in a simple manner in the manner indicated in FIG. 2 by connecting the connections 20 to the network are connected so that the X-ray apparatus 21 supplies the corresponding electrical quantities. These are then the one hand via the line 22 and on the other hand via the earth line 23 as the operating current of. Tube 1 fed. on the other hand The heating of the cathode 6 takes place via the heating current source 24, which is via the line 7 and the line 25, which is connected to the line 8 is connected to the cathode 6 is fed. Due to the single-pole design and the grounding of the anode, it is possible to attach the stator very tightly, i.e. directly to the outside of the metal part 16. In addition, the rotor 13 be brought very close to the inside of the metal part 1.6. By shortening the distances becomes a substantial one Improves the effectiveness of the stator and rotor, i.e. the drive. But it is also possible to put the tube in to operate the usual two-pole operation. In this case, however, between the stator and the metal part 16 an electrical Insulation can be provided, which exist for example in the known insulating sleeve or in a gap can, which is filled in the known tube envelope of oil.
In der Fig. 3 ist ein andersartiger Aufbau der Röntgenröhre dargestellt. Dieser besteht dabei aus einem metallenen Gehäuse 26, welches den Vakuumkolben darstellt. Dieses GehäuseIn Fig. 3, a different structure of the X-ray tube is shown. This consists of a metal housing 26, which represents the vacuum piston. This case
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ist dabei topfförmig und ist mit einer Platte 27 verschlossen, dessen Ränder, wie durch die Schweißnaht 28· angedeutet ist, mit dem Topfteil 26 vakuumdicht verschweißt sind. Das Topfteil 26 ebenso wie das Deckelteil 27 sind dabei rund, bestehen aus 1 mm dickem Blech aus Edelstahl und in ihrem Zehtrum ist eine Lagerung für die Anode 29 angebracht. Zu diesem Zweck besitzt sowohl der Boden des Topfteiles 26 als auch die Mitte des Deckelteiles 27 jeweils eine Ausbuchtung 30 und 31. In dieser Ausbuchtung ist einerseits jeweils ein lager 32 und ein Rotor 33 untergebracht. In der Figur sind diese Teile nur an der aufgebrochenen Stelle der Ausbuchtung 31 sichtbar. In der Ausbuchtung 30 ist nur der Rotor 34 zu erkennen. Außen an den Ausbuchtungen 30 und 31 liegen die Statoren 34 und 35, mit deren Hilfe der Antrieb der Anode erfolgt. Für die Erzeugung von Röntgenstrahlen ist in der Seitenwand des topfförmigen Teiles 26 ein Ansatz 36 vorgesehen, in welchen die Umhüllung 37 eingesetzt ist, in der sich die Glühkathode 38 befindet, die an den Stellen 39 und 40 mit isolierend in den Kolben eingeführten leitungen verbunden ist. Die Drehanode selbst besteht aus einem konischen Teil, an dessen Peripherie das Röntgenstrahlenbündel 41 entsteht, welches durch das Deckelteil 27 hindurch nach außen austreten kann. Der Betrieb der Röhre erfolgt in der oben angedeuteten Weise, indem ein den Apparat 21 entsprechender Apparat einerseits über die Lei- -tung 42 und andererseits über die Erdung die Hochspannung an der Röhre anlegt. Die Heizspannung aus einer der Quelle 24 I entsprechenden Quelle ist zwischen der Leitung 42 und der Leitung 44 angeschlossen. Damit erfolgt der Betrieb in der gleichen Weise wie derjenige der Röhre nach Fig. 1. Auch die Röhre nach Fig. 3 kann im Zweipolbetrieb benutzt werden. Auch dann ist es erforderlich, daß zwischen den Statoren 34 und 35 ·is cup-shaped and is closed with a plate 27, the edges of which, as indicated by the weld seam 28, are welded to the cup part 26 in a vacuum-tight manner. The pot part 26 as well as the cover part 27 are round, consist of 1 mm thick sheet metal made of stainless steel and a bearing for the anode 29 is attached in their toe side. To this end, both the bottom of the cup part 26 and the center of the lid member has a bulge 27, respectively 30 and 31. In this bulge is on the one hand each housed e i n bearings 32 and a rotor 33rd In the figure, these parts are only visible at the broken-open point of the bulge 31. Only the rotor 34 can be seen in the bulge 30. On the outside of the bulges 30 and 31 are the stators 34 and 35, with the aid of which the anode is driven. For the generation of X-rays, a projection 36 is provided in the side wall of the cup-shaped part 26, in which the sheath 37 is inserted, in which the hot cathode 38 is located, which is connected at points 39 and 40 to insulating lines introduced into the bulb . The rotating anode itself consists of a conical part, on the periphery of which the X-ray beam 41 is created, which can exit through the cover part 27 to the outside. The tube is operated in the manner indicated above, in that an apparatus corresponding to the apparatus 21 applies the high voltage to the tube on the one hand via the line 42 and on the other hand via the grounding. The heating voltage from a source corresponding to the source 24 I is connected between the line 42 and the line 44. The operation thus takes place in the same way as that of the tube according to FIG. 1. The tube according to FIG. 3 can also be used in two-pole operation. Even then it is necessary that between stators 34 and 35
• *• *
und dem Kolben der Röhre, der aus den Teilen 26 und 27 besteht, eine elektrisch isolierende Vorrichtung angebracht ist. Dies könnte etwa ein isolierender Überzug über dem Kolbenteil seinder aus Keramik besteht und 3 mm dick ist. and an electrically insulating device is attached to the piston of the tube, which consists of parts 26 and 27. This could for example be an insulating coating over the piston member made of ceramic and is 3 mm thick.
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Claims (5)
(*\£ Drehanoden-Röntgenröhre, bei welcher die Kathode auf die / f'i
(* \ £ Rotating anode X-ray tube, in which the cathode points to the
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