DE2304947A1 - Roentgenstrahlroehre - Google Patents

Description

τ pw 230A947

Patentanwälte Dipl.-Ing. R weickmann,

Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

_T . _7R S MÜNCHEN 86, DEN

' POSTFACH 860 820

MDHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

Picker Corporation, 595 Miner Road, Cleveland, Ohio 44124/USA

Röntgenstrahlröhre

Die Erfindung betrifft eine Röntgenstrahlröhre mit einer Elektronen emittierenden Kathode, mit einer die Elektronen auf einem Auffangteil auffangenden und Röntgenstrahlen abstrahlenden Anode und mit einem die Kathode und die Anode umschließenden, evakuierten Gehäuse.

Es sollen insbesondere solche Röntgenstrahlröhren angesprochen werden, die eine zur Durchleuchtung weichen Gewebes, wie z.B. von Brustgewebe einer Frau, geeignete Wellenlängencharakteristik haben. Molybdän wird für derartige Anoden vielfach bevorzugt, neigt aber zu Sprung- und Aufrauherscheinungen, die zu einer Verringerung der Röntgenstrahlung führen.

Eine aus dem am 27. Juni 1967 erteilten US-Patent 3 328 626 von Natter bekannte Röntgenstrahlröhre verwendet eine Drehanode mit einem Anodenkörper aus Molybdän, der außerdem Rhenium enthält. Der die Röntgenstrahlen abgebende Auffangteil dieser Anode ist Jedoch aus Wolfram hergestellt, das durch Springen und Aufrauhen des Auffangteils zu Röntgenstrahlungsabfällen führt. Eine weitere aus dem US-Patent 2 863 083 von Schräm bekannte Röntgenstrahlröhre verwendet Rhenium als dünne Schicht über dem Auffangteil und der restlichen Anode, um die

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Kühlgeschwindigkeit einer derartigen Anode durch das höhere thermische Emissionsvermögen, von Rhenium zu erhöhen. Dies ist jedoch unbefriedigend, da die Rheniumschicht den Auffangteil vor den meisten Elektronen abschirmt und Röntgenstrahlen emittiert, deren Wellenlänge sich von der Wellenlänge des Auffangteils unterscheidet, was zu schwachem Kontrast der auf einem Film aufgezeichneten oder auf einem Fluoreszenzschirm dargestellten Röntgenbilder führt.

Die Erfindung hat deshalb die Aufgabe, die Lebensdauer der eingangs erläuterten Röntgenstrahlröhre zu verlängern, ohne den Röntgenstrahlungspegel bei hoher thermischer Belastung wesentlich zu verringern. Das Wellenlängenspektrum der Röntgenstrahlen soll hierbei im wesentlichen dem von reinem Molyb-, dän entsprechen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß der Auffangteil der Anode aus einer Molybdän-Rhenium-Legierung besteht.

Die obenstehend beschriebenen Nachteile der bekannten Röntgenröhren werden vermieden, wenn das Auffangteil der Anode aus einer Molybdän-Rhenium-Legierung mit etwa 2 bis 15 Gew.-96 Rhenium und dem Rest Molybdän hergestellt ist. Gleichzeitig ergibt sich eine lange verwendbare Lebensdauer mit geringem Rückgang der Röntgenstrahlungsemission bei hoher thermischer Belastung. Das Auffangteil kann aus einer Schicht aus einer Molybdän-Rhenium-Legierung auf einem Anodenbasisteil aus Molybdän bestehen, wobei die Dicke dieser Schicht in der Größenordnung von etwa 1 mm (0,04 inch) liegt. Eine Röntgenstrahlröhre mit einer Drehanode, die eine derartige Auffangschicht aus 10 ,% Rhenium und 90 % Molybdän aufwies, wurde durch 4000, jeweils 4 Sekunden lange Bestrahlungen bei 60 kV und 250 mA getestet. Messungen der Röntgenstrahlungsdichte zeigten einen

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Strahlungsabfall von nur 10 bis 15 % für diese Röntgenstrahlröhre verglichen mit einem um ein Vielfaches größeren Strahlungsabfall bei einem Auffangteil aus reinem Molybdän unter ähnlichen. Bedingungen.

Die Erfindung soll nun anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigt

Fig. 1 eine.Seitenansicht einer erfindungsgemäß hergestellten Röntgenstrahlröhre, bei der aus Gründen der Klarheit ein Teil des Gehäuses aufgebrochen ist;

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie 2-2 aus Fig. 1, der eine Draufsicht auf die Anode der Röntgenstrahlröhre zeigt; und

Fig. 3 eine Vertikalschnittansicht entlang der Linie 3-3 aus Fig. 2.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, weist eine erfindungsgemäße Röntgenstrahlröhre eine Kathode 10 und eine Anode 12 auf, die in einem evakuierten Glasgehäuse 14 untergebracht sind. Die Anode 12 kann als Drehanode ausgeführt sein, die in einer geeigneten Lagerhülse 16 herkömmlich drehbar befestigt ist. Die Kathode 10 ist eine Glühkathode, wie z.B. ein heizbarer Wolfram- oder thorierter Wolframfaden, der in einer kathodenbecherartigen Fokusierelektrode 18 angebracht ist. Die von der Kathode 10 emittierten Elektronen prallen auf ein Auffangteil 20 der Drehanode 12. Das Auffangteil 20 kann die Form eines abgestumpften Kegels haben, der in Richtung eines Pfeils 21 am Elektronenstrahl vorbeibewegt wird. Die Elektronen werden so gebündelt, daß sie auf dem Auffangteil 20 in einem Brennfleck 22 auftreffen, von dem aus die Röntgenstrahlen durch das Glasgehäuse 14 abgestrahlt werden.

Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, weist die Drehanode

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12 einen Anodenkörper 24 aus schwer schmelzbarem Metall, wie z.B. Molybdän, auf, der wenigstens im Bereich des Auffangteils 20 der Drehanode 12 mit einer Auffangschicht 24 aus einer Molybdän-Rhenium-Legierung beschichtet ist. Die Drehanode 12 der Röntgenstrahlröhre ist mit einem Haltestab 28 auf geeignete Weise fest verbunden. Es wurde herausgefunden, daß die Molybdän-Rhenium-Legierung etwa zwischen 2 bis 15 Gew.-96 Rhenium und als Rest Molybdän enthalten sollte. Die Auffangschicht sollte relativ dick sein; ihre Dicke soll zwischen 0,76 mm (0,03 inch) und 2,03 nun (0,08 inch) liegen. Die Auffangschicht 26 aus Molybdän und Rhenium erhöht die verwendbare Lebensdauer der Röntgenstrahlröhre erheblich, da sie den nach zahlreichen Bestrahlungen bei hoher thermischer Belastung auftretenden Strahlungsabfall verringert. Diese Verbesserung beruht offensichtlich auf der Tatsache, daß der Zusatz' von Rhenium die Rekristallisierung und das Kornwachstum, durch das Oberflächensprünge auftreten können, verringert. Derartige Sprünge und andere Oberflächenschäden verringern die Röntgenstrahlung durch Seibetabsorption der Röntgenstrahlen im Auffangteil.

Die Anode kann durch Verdichten von Molybdänpulver in einer geeigneten Hohlform (dye cavity) hergestellt werden, wobei das Molybdänpulver anschließend gesintert und zu einem gesinterten Metallkörper der gewünschten Endform und hoher Dichte etwa In der aus dem am 9. Juni 1962 erteilten US-Patent 3 136 907 von Kieffer beschriebenen Weise geschmiedet wird. Die Auffangschicht 26 wird aus einer Mischung von Molybdänpulver und Rheniuapulver oder aus rheniumbeschichteten Molybdänteilchen gebildet, die vor dem Verdichten und Sintern als Schicht in die Hohlform eingebracht werden. Es kann natürlich auch die gesamte Anode aus einer Rheniua-Molybd&n-Legierung hergestellt werden, dies ist aber aus wirtschaftlichen Gründen nicht durchführbar.

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Eine erfindungsgemäße Ausführungsform der Röntgenröhre mit einem Anodenkörper aus Molybdän und einem Auffangteil aus einer Legierung aus 10 % Rhenium und 90 % Molybdän wurde mit 4000 Bestrahlungen bei 60 kV und 250 mA getestet. Die Anode drehte sich hierbei mit 60 Umdrehungen pro Sekunde; jeder Bestrahlungszyklus wies eine Bestrahlungszeit von 4 Sekunden und eine Kühlzeit von 86 Sekunden zwischen den Bestrahlungen auf. Die Röntgen-Strahlungsdichte nach Abschluß der 4000 Bestrahlungen zeigte eine Verringerung von nur 10 bis 15 % des ursprünglichen Strahlungspegels im Vergleich mit einem demgegenüber um ein Vielfaches höheren Strahlungsabfall bei einem reinen Molybdänauffangteil unter ähnlichen Bedingungen.

Je nach Verwendungszweck kann die Drehanode auch durch eine feststehende Anode ersetzt werden und als schwer schmelzbares Metall kann auch ein anderes Metall als Molybdän verwendet werden.

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Claims (6)

1. Patentansprüche

   (Ty Röntgenstrahlröhre mit einer Elektronen emittierenden Kathode, mit einer die Elektronen auf einem Auffangteil auffangenden und Röntgenstrahlen abstrahlenden Anode und mit einem die Kathode und die Anode umschließenden, evakuierten Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der Auffangteil (20) der Anode (12) aus einer Molybdän-Rhenium-Legierung besteht.
2. 2. Röntgenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Molybdän-Rhenium-Legierung zwischen 2 % bis 15 % Rhenium enthält.
3. 3. Röntgenstrahlröhre nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Auffangteil (20) eine Auffangschicht aus der Molybdän-Rhenium-Legierung auf einem Anodenkörper (24) aus eines hiervon verschiedenen Metall ist.
4. 4. Röntgenstrahlröhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anodenkörper (24) aus Molybdän hergestellt ist.
5. 5. Röntgenstrahlröhre nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anodenkörper (24) drehbar befestigt ist.
6. 6. Röntgenstrahlröhre nach einen der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auffangschicht (20\ dicker als etwa 0,75 am ist.

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