DE2251656A1

DE2251656A1 - ROTARY ROTARY ANODE

Info

Publication number: DE2251656A1
Application number: DE19722251656
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr Rer Nat Haberrecker
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-10-20
Filing date: 1972-10-20
Publication date: 1974-04-25
Also published as: DE2251656B2; DE2251656C3; ATA728473A; FR2204041B1; FR2204041A1; AT337315B; CH558982A; GB1436157A

Description

X-ray tube rotating anode

Die Erfindung betrifft eine Röntgenröhren-Drehanode mit einem Graphit-Schwermetallverbundkörper, bei welchem zumindest die Brennfleckbahn eine Zwischenschicht trägt, auf der die eigentliche Schwermetallschicht liegt. Bei solchen Drehanoden ist insbesondere die Belastbarkeit deshalb erhöht, weil der Graphitkörper bei im Vergleich zum Schwermetall kleinem Gewicht große Wärmekapazität und Wärme abs tiäilfähigke it aufweist..The invention relates to an X-ray tube rotating anode with a graphite-heavy metal composite body, in which at least the Focal point track carries an intermediate layer on which the actual heavy metal layer lies. In the case of such rotating anodes, in particular the resilience is increased because the graphite body is large in weight compared to the heavy metal Has heat capacity and heat absorbency ..

Bei bekannten Drehanoden, die aus einem Verbundkörper aus Graphit und Schwermetall bestehen, wurde die Schwermetallschicht aus der Gasphase abgeschieden. Es sind aber auch andere Methoden bekannt, etwa diejenigen der Elektrolyse. Alle diese Verfahren haben den Nachteil gemeinsam, daß das Wachstum der Schichtdicke sehr langsam ist, insbesondere die lange Zeitdauer, die man zum Auftragen einer hinreichend dicken Schicht braucht, macht diese Verfahren zur wirtschaftlichen Herstellung von Drehanoden weitestgehend unbrauchbar.In known rotating anodes, which consist of a composite body made of graphite and heavy metal, the heavy metal layer deposited from the gas phase. However, other methods are also known, such as those of electrolysis. All of these procedures have the disadvantage in common that the growth of the layer thickness is very slow, especially the long time which one needs to apply a sufficiently thick layer makes these processes economical to manufacture of rotating anodes largely unusable.

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Man hat auch schon versucht, Grobbeschichtungsverfahren, z.B. Plasmaspritzen oder "Detonationgun-Verfahren", zur Erzeugung von Schwermetallschichten auf Graphitanodenkörpern zu verwenden. Schichten, die so sehr schnell und daher wirtschaftlich in ausreichender Dicke erhalten werden, haben aber den Nachteil, daß sie meist zu wenig haltbar sind und sich in der Röhre bei der thermischen Belastung ablösen.Attempts have also been made to produce coarse coating processes, e.g. plasma spraying or "detonation gun processes" of heavy metal layers on graphite anode bodies. Layers that do so very quickly and therefore economically in sufficient quantities Thickness are obtained, but have the disadvantage that they are usually not durable enough and are in the tube at the replace thermal stress.

Zur Belegung von Graphitanoden mit Wolfram-Rhenium-Legierungen ist die Benutzung einer duktilen Rhenium-Zwischenschicht bekannt. Die Schichten können dabei aufgespritzt bzw. elektrolytisch oder durch thermische Zersetzung abgeschieden etc. werden. Damit haften auch diesem Aufbau die obengenannten Nachteile der bekannten Beschichtungsverfahren an.The use of a ductile rhenium intermediate layer is known for covering graphite anodes with tungsten-rhenium alloys. The layers can be sprayed on or deposited electrolytically or by thermal decomposition, etc. The above-mentioned disadvantages of the known coating processes are therefore also inherent in this structure.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, in wirtschaftlicher Weise gut haltbare Drehanodenverbundkörper aus Graphit und Schwermetall herstellen zu können und ist dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Zwischenschicht nach einem Feinbeschichtungsverfahren und wenigstens der Hauptteil der Schwermetallschicht räch einem Grobbeschichtungsverfahren aufgetragen ist. Durch das Feinbeschichtungsverfahren wird in einem ersten Schritt in schonender Weise auf dem Graphit eine gut kontaktierende und haltbare Metallschicht erzielt, auf der durch Grobbeschichtungsverfahren aufgetragene Schichten der erforderlichen Dicke gut haften. Eine abschließende Feinbeschichtung kann gegebenenfalls vorteilhaft sein, ist aber meistens entbehrlich, weil auch die Grobbeschichtung eine zur Erzeugung von Röntgenstrahlen geeignete Oberfläche ergibt. The invention is based on the object of providing a rotating anode composite body made of graphite and heavy metal that is well durable in an economical manner to be able to produce and is characterized in that at least one intermediate layer by a fine coating process and avenge at least the main part of the heavy metal layer is applied by a coarse coating process. In a first step, the fine coating process is gentler Way on the graphite a well-contacting and durable metal layer is achieved, on which by the coarse coating process applied layers of the required thickness adhere well. A final fine coating can optionally be used be advantageous, but is mostly dispensable because the coarse coating also results in a surface suitable for generating X-rays.

Als Feinbeschichtungsverfahren sind solche anzusprechen, die eine Metallschicht in feiner Struktur ergeben. Solche sind etwa die Abscheidung aus der Gasphase, sog. pyrolytische Verfahren oder auch elektrolytische Verfahren, wie Schmelzflußelektrolyse. Diese langsamen und teueren Verfahren werden dazuFine coating processes are those that produce a metal layer with a fine structure. Such are about deposition from the gas phase, so-called pyrolytic processes or electrolytic processes, such as fused-salt electrolysis. These slow and expensive processes become so

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verwendet, etwa bis zu 0,1 mm starke Schichten zu erzeugen. Auf diese werden dann etwa nach dem Verfahren des Plasmaspritzens "bzw. dem Detonationgun-Verfahren dichte Schwermetallschichten schnell "in ausreichender Dicke aufgetragen.used to produce layers up to 0.1 mm thick. These are then applied using the plasma spraying method "or the detonation gun process, dense heavy metal layers quickly "applied in sufficient thickness.

Beim Detonationgun-Verfahren wird bekanntlich das aufzutragende Metallpulver in einem explosiven Gemisch aus Acetylen und Sauerstoff aufgewirbelt in ein einseitig verschlossenes Rohr, die "Gun", eingebracht. Dann wird gezündet, wobei die Öffnung des Rohres auf die zu beschichtende Fläche gerichtet ist. Dadurch wird das bei der Zündung, d.h. der Explosion, des Acetylen-Sauerstoffgemisches geschmolzene Metallpulver in noch flüssigem Zustand durch den Detonationsdruck auf die Oberfläche bzw. die bereits aufgetragenen Schichten geschleudert und dort wegen der hohen Geschwindigkeit, mit welcher die Tröpfchen ankommen, auch sehr stark verdichtet, se daß fast 100 %ige Metalldichte erhalten wird.In the detonation gun process is known to be applied metal powder in an explosive mixture of acetylene and Oxygen is whirled up into a tube that is closed on one side, the "gun". Then it is ignited, with the opening of the pipe is directed towards the surface to be coated. This is what happens when the acetylene-oxygen mixture is ignited, i.e. it explodes Molten metal powder in a still liquid state due to the detonation pressure on the surface or the already applied layers are thrown and there because of the high speed with which the Droplets arrive, also very strongly compressed, so that almost 100% metal density is obtained.

Die ¥irkung der Erfindung ist dadurch zu erklären, daß die Übergangsgrenze des Metalls zum Graphit möglichst weit vom Brennfleck entfernt ist, so daß geringere Temperaturbeanspruchung und eine längere Lebensdauer der Verbindung erhalten wird.The effect of the invention can be explained by the fact that the transition limit of the metal to the graphite is as far as possible from The focal point is removed, so that lower temperature stress and a longer service life of the connection are obtained will.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand 'er in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Further advantages and details of the invention are set out below on the basis of the exemplary embodiments illustrated in the figures.

In der Fig. 1 ist in einer Gesamtansicht eine Drehanoden-Röntgenröhre dargestellt, bei welcher die eri'indungsgemäß beschichtete Drehanode aufgebrochen gezeichnet ist,In Fig. 1 is an overall view of a rotating anode X-ray tube shown, in which the inventively coated rotating anode is shown broken,

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in der Fig. 2 der Querschnitt durch einen Verbundkörper, dessen Oberfläche ganz beschichtet ist undin Fig. 2 the cross section through a composite body, whose surface is completely coated and

in der Fig. 3 ein solcher Körper, bei welchem nur die Brennfleckbahn eine Beschichtung trägt.in Fig. 3 such a body in which only the focal point path carries a coating.

In der Fig. 1 ist die Röntgenröhre mit 1 bezeichnet. Sie be-Bteht aus dem gläsernen zylindrischen Vakuumkolben 2, an dessen beiden Enden sich die Kathodenkombination 3 und die Anodenkombinationen 4 einander gegenüberstehend befinden. Die Kathodenkombination besteht aus der Halterung 5 und dem eigentlichen Gehäuse 6 der Glühkathode. Bei der Anodenkombination 4 trägt der Rotor 7 über die Achse 8 die eigentliche Drehanode 9. Diese besteht aus dem Grundkörper 10 aus Graphit, der mit der Schraube 11 gegen den Absatz 12 der Achse 8 gedrückt und festgehalten wird. Am äußeren Rand ist auf dem Grundkörper 10 aus Graphit die Beschichtung 13 aufgetragen, auf welche bei der Inbetriebnahme der Röhre von der Glühkathode 14 aus beim Anlegen einer Spannung zwischen den Leitungen 15 bis 17 und dom Stutzen 18 Elektronen wahlweise auf die Brennfleckbahn 19 bzw. 20 oder gleichzeitig auf beide zum Aufschlagen gebracht werden können, wobei durch die Abbremsung der Elektronen die erwünschten Röntgenstrahlen an der Oberfläche der Brennfleckbahnen 19 und/oder 20 entstehen, die dann in bekannter Weise diagnostisch bzw. therapeutisch eingesetzt werden.The X-ray tube is denoted by 1 in FIG. 1. It consists of the glass cylindrical vacuum flask 2 on which Both ends of the cathode combination 3 and the anode combinations 4 are located opposite one another. The cathode combination consists of the holder 5 and the actual housing 6 of the hot cathode. With the anode combination 4 carries the rotor 7 via the axis 8 the actual rotating anode 9. This consists of the base body 10 made of graphite, which is connected to the Screw 11 pressed against the shoulder 12 of the axis 8 and held will. At the outer edge, the coating 13 is applied to the base body 10 made of graphite, on which in the Commissioning of the tube from the hot cathode 14 when a voltage is applied between the lines 15 to 17 and dom Nozzle 18 electrons can be brought to hit the focal point path 19 or 20 or both at the same time can, with the deceleration of the electrons, the desired X-rays on the surface of the focal spot paths 19 and / or 20 arise, which are then used diagnostically or therapeutically in a known manner.

In der Fig. 2 ist ein Querschnitt durch die Drehanode 9 geeeichnet, bPi welcher der Körper 10 aus Graphit an seiner der Glühkathode 14 gegenüberliegenden Seite mit einer ringförmigen Belegung 13 aus Schwermetall versehen ist. Diese besteht aus der Zwischenschicht 21 und der eigentlichen Schwermetallschicht 22. Die erstgenannte Schicht besteht aus Wolfram und ist pyrolytisch aufgetragen, indem der Grundkörper 10 auf etwa 80O⁰C erhitzt wurde und dabei einer Atmosphäre ausgesetzt war,2 shows a cross section through the rotating anode 9, bPi which the body 10 made of graphite is provided on its side opposite the glow cathode 14 with an annular coating 13 made of heavy metal. This consists of the intermediate layer 21 and the actual heavy metal layer 22. The first-mentioned layer consists of tungsten and is applied pyrolytically in that the base body 10 was ^{heated to about 80O 0} C and was exposed to an atmosphere.

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die Wolframhexafluorid enthält. Nachdem die Schicht 21 eine Stärke von 0,1 mm erreicht hat, wurde die Anode 9 herausgenommen und zur Auftragung der Schicht 22, die ebenfalls aus Wolfram besteht, in eine Anordnung zur Detonationgunbeschichtung gebracht. Dort wurde dann bis zu einer Gesamtstärke der Belegung 13 von 2 mm weiterhin Wolfram aufgetragen.which contains tungsten hexafluoride. After the layer 21 a Has reached a thickness of 0.1 mm, the anode 9 was removed and for the application of the layer 22, which is also made of Tungsten is placed in a detonation gun coating arrangement. There was then up to a total strength of Occupancy 13 of 2 mm continues to apply tungsten.

In der Fig. 3 besteht die im Querschnitt dargestellte Drehanode 23 aus.dem Grundkörper 24 aus Graphit und der Beschichtung 25, die sich über die ganze Oberfläche des Körpers 24, der 20 mm stark ist, erstreckt. Bei dieser Ausführung besteht die Zwischenschicht 26 aus Tantal und ist 0,05 mm stark. Die eigentliche Schwermetallschicht 27 besteht aus Wolfram und ist im Plasmaspritzverfahren bis zu einer Gesamtdicke der Auftragung 25 von 2 mm aufgetragen.In FIG. 3, the rotary anode 23 shown in cross section consists of the base body 24 made of graphite and the coating 25, which extends over the entire surface of the body 24, which is 20 mm thick. In this version there is the intermediate layer 26 made of tantalum and is 0.05 mm thick. The actual heavy metal layer 27 consists of tungsten and is applied in the plasma spray process up to a total thickness of the application 25 of 2 mm.

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Claims

if IyRotary X-ray tube anode with a graphite-heavy metal composite body, in which at least the focal point track bears an intermediate layer on which the actual heavy metal layer is, characterized in that at least one intermediate layer by a fine coating process and at least the major part of the heavy metal layer is applied by a coarse coating process.

2. Rotary anode according to claim 1, characterized in that the intermediate layer is deposited from the gas phase and the Heavy metal layer is applied by the detonation gun method.

3. Rotary anode according to claim 1 or 2, characterized in that both layers are made of the same material.

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