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Drehanoden-Röntgentöhre Die Erfindung betrifft eine Drehanoden Röntge-nröhre,
in den die Kathode und die Anode enthaltendem Kolben die d-en Brennfleck der Röhre
darstellende Fläche, in welcher die Elektronen auf die Anode aufprallen, dem Strahlenaustrittsfenster
zugewandt isti Bei üb-lichen Röntgenröhren ist der Rand der Anode abgeschrägt So
entsteht bei-Drehanoden eine Kegelmantelflåche, auf welcher die Brennfleckbahn liegt.
Durch die Abschrägung liegt die Fläche des Brennflecks so daß sie dem Strahlenaustrittsfenster
zugewandt ist. Die Röntgenstrahlen werden in einem Strahlenkegel von der Anode abgenommen,-
dessen Zentrum (Zentralstrahl) einen Winkel von 900 mit der-Drehachse einschließt.
Die Begrenzung des Kegels liegt definitionsgemäß symmetrisch zum Zentralstrahl und
weist an der Spitze einen Wirbel auf, der dem Doppelten desjenigen entspricht, den
die Neigung der Abschrägung mit der Senkrechten auf der Drehachse einschließt. Der
zü verdoppelnde Winkel entspricht im Ibrigen auch demjenigen, der zwischen dem Normalstrahl,
der senkrecht aus der Brennfleckfläche austritt, und der Drehachse liegt. Durch
die Schrägstellung des
brennflecks wird der bekannte Effekt der
perspektivischen Verkürzung in Richtung des Zentralstrahls nutzbar. Dies beruht
bekanntlich darauf, daß die aus anderer Richtung auf den Brennfleck auftreffenden
Elektronen eine Fläche belegen, die wegen ihrer geometrischen Anordnung in der Projektion
in Richtung des Zentralstrahls verkleinert erscheint. Da aber von Cr verkleinerten
Fläche (wirksamer Brennfleck) die von der gesamten Auftreffläche der Elektronen
(wahrer Brennfleck) ausgehenden Röntgenstrahlen zu kommen scheinen, wird so eine
kleine intensive Strahlenquelle erhalten.
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Bei den üblichen Drehanoden wird also die Platte, die als Anode dient,
der sog. Anodenteller, zum Rand hin abgeschrägt, d.h.
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die Platte wird nach außen diinner. Dies ist aber gleichbedeutend
mit einer Verringerung der Menge des Materials, die eine Verkleinerung der Wärmekapazität
ergibt.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine vereinfachte Ausgestaltung und
Anordnung der Drehanode für Röntgenröhren anzugeben.
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Der Gegenstand der Erfindung geht aus von einer Drehanoden-Röntgenröhre,
bei welcher der Brennfleck dem Strahlenaustrittsfenster zugewandt ist und ist dadurch
gekennzeichnet, daß die Fläche, in welcher sich der Brennfleck erstreckt, wenigstens
angenähert senkrecht zur Drehachse der Anode liegt,die ihrerseits bezüglich der
Kathode um den Winkel geneigt ist, um den der Brennfleck dem Strahlenaustrittsfenster
zugewandt ist.
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Nach der Erfindung weist die Anode keine oder eine nur geringfügige
Abschrägung auf. Die Brennfleckbahn auf einer wenigstens angenähert ebenen Fläche
würde bei üblicher Konstruktion, bei welcher sie in der Regel eine Neigung von 10
bis 200 aufweist, dem Strahlenaustrittsfenster nicht oder nicht mehr genügend zugewandt
sein. Um aber im Hinblick auf die Wirkung trotzdem
Übereinstimmung
mit den bekannten Röhren zu erreichen, wird die Drehanode entsprechend dem Winkel
der bekannten Abschrägung gegenüber der Kathode gekippt. Die Schräglage des Brennflecks
stimmt dann wieder mit derjenigen überein, die bei bekannten Röhren üblich sind.
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Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, daß man ebene oder wenigstens
angenähert ebene: Platten als Anode verwenden kann. -Die Masse braucht nicht mehr
durch Abschrägungen zum Rand hin verringert zu sein und man kann mit einem einfachen
Herstellungsverfahren für ebene Scheiben auskommen. Außerdem liegt die-Brennfleckbahn
nicht mehr auf einem Kegelmantel, sondern ist eben bzw. weitgehend eben. Bei der
Anwendung als Doppelwinkel-Röntgenröhre wird für die zweite Brennfleckbahn nur noch
die Abschrägung um den Unterschied der Neigungen der beiden Brennflecke erforderlich.
Entsechend braucht die Abschrägung statt etwa 12 bis 1.50 auch nurmehr bis zu 100,
in der Regel etwa 2 bis 50, zu betragen. Außerdem liegt diese geringe Abschrägung
nahe des Randes der Anode-, so daß nur eine geringe Schwächung des Materials bewirkt
wird. In erfindungsgemäßer Ausgestaltung kann eine einzige Ausbildung eines Anodentellers
je nach der Schräglage,in der sie eingebaut wird, für alle üblichen, mit verschiedenen
Abschrägungswinkeln ausgestatteten Rör,tgenröhren Verwendung finden.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Anode gegenüber
der Kathode beweglich gelagert sein. Dann sind verschiedene Anodenschräglagen einstellbar
und man kann beliebig alle erforderlichen Abschrägi:ngen stufenlos einstellen. Als
weiterer Vorteil ergibt sich, daß dann auch die bei der Umschaltung von einer Brennfleckbahn
auf die andere bei den üblichen Röhren unvermeidbare Verschiebung des Zentralstrahls
ausgleichbar- wird; Bei der Veränderung der Kippung der Anode kann die Bewegung
so gesteuert-werden, daß gleichzeitig eine
entsprechende Verschiebung
der Anode erzielt wird. Andererseits wird aber auch schon eine Verringerung der
Verschiebung des Zentralstrahls erreicht, wenn keine besonderen Mittel vorgesehen
sind(vgl. auch Fig. 3), weil wegen des einen Winkels der Abstand der beiden Brennflecke
kleiner ist.
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In einer wegen ihrer einfachen Konstruktion vorteilhaften Ausbildung
wird die Anode und der Ansatz des Kolbens, der den Rotor erhält, bezüglich der Längsachse
des Kolbens um die erwünschte Neigung der zu verwendenden ebenen Anodenplatte schräg
angesdzt.Dies ist besonders einfach bei Röhren ausführbar, bei welchen der Kolben
zumindestens an ftem Ende, an dem die Anode angeordnet ist, aus Metall besteht.
Dann kann der Ansatz, der den Rotor enthält, in entsprechender Weise angeschweißt
sein.
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Dabei ist in vorteilhafter Weiterbildang auch die universell stufenlos
regelbare Schrägstellung der Anode realisierbar. Der schräg angesetzte Teil des
Kolbens braucht dann mit dem übrigen Kolbenteil nur über einen Dehnungsbalg, ein
Faltenrohr etc.
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angebracht u sein. Dadurch wird die Möglichkeit erhalten, nachträglich
die Richtung der Achse unter Veränderung der Richtung des schräg angesetzten Ansatzes
zu verändern. Die Benutzung der genannten beweglichen Bauelemente reicht aus, weil
es sich nur um Verkippungen des Ansatzes handelt, die ln der Regel in der Größenordnung
von 2 bis )O liegen. Die Verkippungen können überdies mit den Schaltvorgängen des
Röntgenapparates gekoppelt werden. Dies kann etwa so erfolgen, daß sich selbsttätig
immer optimale Neigung der Drehachse, d.h.
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des Brennflecks, einstellt.
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Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werC.en nachfolgend anhand
der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung weiter erläutert.
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In der Fig. 1 ist in einem teilweise aufgebrochenen Übersichtsschaubild
eine erfindungagemäß ausgestattete Drehanoden-Röntgenröhre dargestellt in der Fig.
2 und 3 ist der Vergleich der Wirkungsweise bekannter Drehanoden mit derjenigen
del Erfindung skizziert und in den Fig. 4 und 5 die Ausbildung der Erfindung in
der Weise, daß nur ein einziger Zentralstrahl erhalten wird.
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In dem zylinderförmigen Kolben 1 aus Edelstahl sind die Kathodenanordnung
2 und die Anodenanordnung 3 an den einander gegenüberliegenden Endwänden des Zylinders
1 angebracht. Der k.-athodenseitige Verschlußdeckel 4 ist an Seinem Rand mit der
2 mn starken Wand des Zylinders 1 verschweißt, wie durch die Naht 5 angedeutet ist.
In seinem Zentrum ist der Deckel 4 mit dem elektrisch isolierenden Becher 6 aus
Keramik versehene Dieser ist vakuumdicht in den Deckel 4 eingelotet und enthält
in sei ner nach außen offenen Vertiefung den Raum 7 zur Einführung des Kabelsteckers
8, mit welchem das Kabel 9 zur elektrischen Versorgung der Kathode 10 angeschlossen
wird. Das dem Deckel 4-gegenüberliegende Ende des Zylinders 1 ist mit dem Boden
1-1 verschlossen, der ebenfalls an seinem Rand mit dem Rand des Zylinders 1 verschweißt
ist, wie durch die N,aht 12 angedeutet ist. Im Zentrum des Bodens 11 bindet sich
die eigentliche Drehanode2, die aus der Anodenplatte 13 besteht, welche über die
Drehachse 14 mit dem Rotor 15 verbunden ist., Den vakuumdichten Abschluß bildet
der Ansatz 17, der aus Edelstahl besteht und QS2 bis 2 mm stark ist. Er ist über
den Fbralg 18 und die Platte 19 mit dem Boden ii vakuumdicht verschweißt. Die Evakuierung
des Kolbens erfolgt über den Pumpstutsen 20, der bei Erreiohen des erwünschten Vakuums
verschlossen wird.
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In der Röhre erzeugte Röntgenstrahlen treten in dem gestrichelt angedeuteten
Strahlenbündel 28 durch das Fenster 22, das aus Beryllium besteht und 0,5 mm stark
ist, aus dem Kolben 1 aus.
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Es entsteht dadurch, daß über den Stecker 8 in bekannter Weise von
einem Röntgenapparat die Glühwendel 23 mit Strom versorgt wird, sie daß sie zur
Aussendung von Elektronen in Richtung der gestrichelten Linie 24 geeignet ist. In
der Richtung der Linie 24 werden die austretenden Elektronen dann beschleunigt,
indem über das Kabel außerdem noch eine Hochspannung angelegt wird, während die
Anodenanordnung 3 über den Stutzen 16 geerdet ist. Die Einstellung des Winkels,
der zwischen der Richtung der Linie 24, welche parallel zur Mittellinie 25 der Röhre
liegt und der Drehachse 26 der Anodeneinrichtung, ist mit 100 am unteren Ende der
Röhre angedeutet. So wird die am unteren Rand entstehende Begrenzung des Röntgenstrahlenbündels
21 erhalten. Die eigentliche E-nstellung des Winkels erfolgt mittels der Spindel
27, mit welcher die Richtung der Achse 26 fixiert wercen kann. Andererseits ist
durch die Veränderung der Stellung der Spindel 27 auch eine Veränderung der Richtung
der Achse 26 möglich, etwa um die angedeuteten 20 in die Richtung, die mit 27 bezeichnet
ist. Dann erhält die eigentliche Drehanode die Stellung 28, so daß, wie leicht einzusehen
ist, der dann entstehende Kegel des Röntgenstrahlenbündels eine andere Form erhält.
Während des Entstehens von Röntgenstrahlen, d.h.
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während der Beaufschlagung der Anodenplatte 13 mit Elektronen in Richtung
der Linie 24 wird mittels des Rotors 29 die Achse 14 und damit die Platte 13 in
Rotationsbewegung gehalten, so daß in bekannter Weise die Wirkung der Drehanode
erhalten wird.
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An die Spindel 27 kann auch ein motorischer Antrieb in an sich bekannter
Weise angesetzt werden. Dann kann selbst bei Unterbringung der Röhre in einem ölgefüllten
Behälter, d.h. in der
üblichen Öl-Röhrenhaube, die Richtung der
Achse 26 durch Einschalten des Motors 36 verändert werden. Der Motorlauf ist dann
auch in der oben berei-ts angedeuteten Abhängigkeit von der Einstellung des Gerätes
steuerbar.
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In der Fig. 2- ist in schematischer Zeichnung der halbe Oilerschnitt
durch einen bekannten Drehanodenteller dargestellt.
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Dabei sind die übereinstimmenden Teile mit den in der Fig. 1 gebrauchten
Ziffern aber unter Hinzufügung von Strichen bezeichnet.-Der einzige unwesentliche
Unterschied besteht darin, daß statt einer Kathode 23 zwei Kathoden 23' und 23 "
benutzt sind, die voneinander unterschiedliche Wendellängen aufweisen.
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Der Kathodenkörper 13' weist in Abständen R1 und R2 je eine Brennfleckbahn
37 und 38 auf. Sie liegen auf Abschrägungen, die einerseits für die Bahn 37 10"
und für die Bahn 38 120 gtgenüber der Senkrechten auf der Drehachse 26' betragen.
Wegen der mechanisch festen Zuordnung der beiden Brennfleckbahnen 37 und 38 erhalten
bei ihrer Einschaltung die Zentralstrahlen 39 eine Parallelverschiebung um die Strecke
d, die in dem dargestellten Beispiel 1,77 mm beträgt. Deutlich ist anch erkennbar,
daß die Normalstrahlen 41 und 42 auf den Brenn-fleckbahnen 37 und 38 einen Winkel
mit der Drehachse 26 einschließen.
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Die gleichen Verhältnisse bezüglich der Strahlenerzeugung und der
Lage der Brennfleckbahnen 43 und 44 werden in einer Ausbildung nach Fig. 3 erhalten,
die mit derjenigen nach Fig. 1 im Prinzip übereinstimmt. Der Unterschied ist nur
die Anwendung zwei nebeneinander liegender Brennfleckbahnen 43 und 44. Die Verschwenkung
erfolgt dabei um die Spitze des Dreiecks 45.
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Dann werden die beiden Zentralstrahlen 46 und 47 ebenfalls parallel
verschoben. Der Abstand d' beträgt dann abr-nur 1 , 58 mm. Hier ist ersichtlich,
daß die Normalstrahlen 48 und 49 parallel zur Drehachse 26- liegen., Die punktierte
Linie 50
deutet die Abschrägung an, die 20 beträgt und selbst bei
starrer Schräglage um 100 nur eine geringfügige Veränderung der Masse der Anode
13 bewirken würde. Die Größen der wirksamen Brennflecken 51 und 52 (Fig.2) stimmen
mit denjenigen nach der Fig. 3, die mit 53 und 54 bezeichnet sind, überein. Somit
wird bei technischer Gleichwertigkeit in der Ausführung nach Fig. 3 eine Verbesserung
hinsichtlich der Erhaltung der Masse der Drehanode und hinsichtlich der Lage der
Brennflecken auf den Bahnen 43 und 44 erzielt.
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Bei der Ausbildung nach Fig. 4 erhalten die wirksamen Brennflecke
55 und 56 ebenfalls die GröPe, die diejenigen der Fig.2 und 3 haben. Die beiden
Zentralstrahlen fallen aber in dem Zentralstrahl 57 zusammen. Die Verschiebung der
Anode 13 erfolgt einmal der Höhe nach in die gestrichelt dargestellte Lage 58. Dabei
wird das Dreieck 45 in die Lage 59 angehoben und dann erfolgt die Verkippung in
Richtung der strichpunktierten Lage 60. Danngelangen die Brennfleckbahnen 43 und
44 mit ihren Mittelpunkten beide Male in den Zentralstrahl 57 und es wird beim Umschalten
vom wirksamen Brennfleck 55 auf den wirksamen Brennfleck 56 keine Verschiebung des
Zentralstrahls mehr auftreten.
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In der Fig. 5 ist ein Ausschnitt aus der in Fig. 1 dargestellten Röhre
gezeichnet, bei welcher unter Weglassung des Stators 29 die zur Führung der Bewegung
vorgesehenen Ansätze 61 und 62 gezeichnet sind. Diese werden bei der Verstellung
der Richtung der Achse 26 in Richtung der Doppelpfeile 63 und 64 bewegt.
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Dabei ist durch Schienen oder Korkenblätter eine Bindung der Bewegungen
an die gestrichelt gezeichneten Bahnen 65 und 66 festgelegt, so daß die in der Fig.
4 gezeichneten Verschiebungen eingehalten werden. Dabei ist allerdings davon abgegangen
worden, daß zuerst eine Anhebung in die Lage 58 und dann eine Kippung in die Lage
60 erfolgt.Diese beiden Bewegungen sind vielmehr in der Führung der Kurven 65 und
66 vereinigt, so daß sie gleichzeitig erfolgen.