DE2331210C2 - Verwendung von Leichtmetallscheiben als RöntgenstrahJendurchgangsfenster - Google Patents

Description

40 Röntgenstrahlen eindringen, aus Aluminiumblech.

An der Innenweite trägt dieses Aluminiumblech eine Schicht aus EHei. Eine solche Wand hemmt aber zwei-

Die Erfindung betrifft die Verwendung von Leicht- fellos den Durchgang von Röntgenstrahlen, so daß die metallscheiben als Röntgenstrahlendurchgangsfen- Kombination der Bleischicht mit dem Aluminiumster. Fenster dieser Art werden bekanntlich bei Rönt- 45 blech kein gut durchlässiges Fenster ist. Sie ist demgegenröhren, also Hochvakuumröhren, benutzt, in maß auch als Fotokathode benutzt, an welcher ein denen man Röntgenstrahlen erzeugt, die außerhalb Umsatz von Röntgenstrahlen in Elektronen erfolgt, der Röhre verwendet werden. Auch bei Röhren, in Dies setzt aber voraus, daß Röntgenstrahlen absordenen Röntgen- oder ähnlich durchdringende Strah- biert werden, weil sonst kein Umsatz zu erwarten ist. len, etwa Gammastrahlen von Isotopen, in elektrische, 5° Der bekannte Eingang von Röntgenstrahlen stellt sooptische usw. Signale umgewandelt werden, sind Fen- mit eine Umwandlungseinheit dar, die aus einem ganz Ster erforderlich, welche die Strahlen gut durchlassen. mit Blei belegten Aluminiumblech besteht (deutsche Röhren dieser Art können etwa Meßsonden enthalten Offenlegungsschrift 1 439 270).
oder Anordnungen, mit denen die Strahlen sichtbar Aufgabe der Erfindung ist es, einen Aufbau für

gemacht werden. Solche Röhren sind z.B. als Bild- 55 Strahlendurchtrittsfenstcranzugeben,deren Scheiben wandler, Fernsehaufnahmeröhren usw. bekannt. aus Leichtmetall bestehen und in Schwermetallrah-

Bekannte Metallfenster für Röntgenstrahlen wer- men einschweißbar sind, wobei in einfacher Weise beden vielfach aus Beryllium hergestellt, weil es diese liebig verformbare Scheiben auch großen Durchmes-Strahlen sehr gut durchläßt. Die Scheiben werden un- sers preisweit erzielbar sein sollen. Diese Aufgabe ter Zwischenfügung von Verbindungselementen mit ^bo wird nach Anspruch 1 erfindungsgemäß gelöst durch dem Gehäuse verlötet oder verschweißt, das sie ver- die Verwendung von am Rand mit verschweißbarem schließen sollen (vgl. USA.-Patentschrift 3419741 Schwermetall! beschichteten Scheiben aus Leichtme- und deutsche Auslegeschrift 1 464 377). Scheiben aus tall, außer Beryllium, als mit Schwermetall verBeryllium sind aber bei dem z. Z. bekannten Stand schweißbare, Röntgenstrahlen gut durchlassende der Technik nur in beschränkten Durchmessern er- 65 Fensterscheiben von Hochvakuumröhren,
haltlich; sie sind außerdem schwierig verformbar und Durch die Erfindung wird der Vorteil erzielt, daß

teuer. Bei vielen Anwendungen von Röntgenstrah- die durchlässige Scheibe aus billigen Materialien herlenfenstern, etwa bei der Verwendung in Röntgen- gestellt werden kann, wie z. B. aus Aluminium und

seinen Legierungen. Diese Materialien sind bekanntlich preiswert in beliebigen Flächengrößen erhältlich. Außerdem sind derartige Materialien gut verformbar. Daraus hergestellte Fenster können daher auch nach außen gebogen werden, so daß bei guter Strahlendurchlässigkeit hinreichend stabile Foimen erhalten werden können. Außerdem sind die Vorteile eines Schwermetallrahmens, der den Übergang zu einem Glas- otltτ Schwermetallkolben bilden kann, erzielbar.

In einer Ausbildungsform der Erfindung wird das Fenster dadurch erhalten, daß man ein Zweischichtenmaterial verwendet, von welchem die eine Schicht das Leichtmetall und die andere Schicht das Schwermetall ist. Im Durchgangsteil des Fensters wird dann das Schwermetall und am Rand das Leichtmetall abgelöst, so daß am Übergang zum Rand das Zweischichtenmaterial erhalten bleibt Ein brauchbares Sciiichtenmaterial, welches Aluminium als Leichtmetall und Kupfer als verschweißbares Material enthält, ist das im Handel als Kupal erhältliche Material. Die Dicke der Schichten sollte dabei in Abhängigkeit von der Größe des Fensters gewählt werden und von der erforderlichen Festigkeit. Für einen 17-cm-Bi!dverstärker, d. .h. für ein Fenster, welches enne Eingangsfläche von 17 cm Durchmesser aufweist, hat sich ein Material bewährt, bei weichem das Leichtmetall Aluminium 1,3 mm dick ist und bei dem das mit Stahl verschweißte Material des Randes Kupfer 0,5 mm dick ist. Die Verschweißung wird in vorteilhafter Weise nach dem Argonarc-Verfahren durchgetührt.

Das verschweißbare Material kann in der Mitte des Fensters etwa durch Abdrehen auf der Drehbank entfernt werden, ebenso wie das durchlässige Material am Rand. Es sind aber auch andere Methoden anwendbar, mit welchen eine Materialschicht abgetragen werden kann. Dies kann z. B. ein !mechanisches Verfahren sein, wie Abschmirgeln, Scheuern, usw. oder ein chemisches, wie Abätzen, Abheizen, usw.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. In der

Fig. 1 ist in einem schematischen Querschnitt ein Rnntgenbildverstärker dargestellt, bei dem das Fenster eingeschweißt ist, und

Fig. 2 ein Ausschnitt aus der Fig. I der die Einschweißung de? Fensters am Rand dei Strahleneintrittsfläche zeigt.

In der Fig. 1 ist mit 1 der aus Stahl bestehende Kolben des Bildverstärkers gezeichnet, dessen Strahleneintrittsfenster 2 aus Aluminiumblech besteht, welches 1,3 mm dick ist. Hinter dem Fenster 2 befindet sich die Kathodenanordnung, welche aus der Aluminiumkalotte 3, der Leuchtschicht 4 und der Foto kathodenschicht 5 besteht. Auf die Kathode folgen dann ins Innere des Kolbens 1 hinein die Elektroden 6,7, 8 und 9. Dabei ist 9 die Anotifi, die an ihrer der aus den Teilen 3 bis 5 bestehenden Fotokathode abgewendeten Seite der Anordnung der Elektroden 6 bis 9 mit dem Leuchtschirm 10 abgeschlossen ist, der parallel zur Endwand 11 des Kolbens 1. liegt. Dabei ist die Endwand 11 aus Glas hergestellt und durchsichtig, so daß das auf dem Schirm 11 erscheinende Bild beobachtbar wird. Der Bildverstärker wird durch Anlegen von Spannungen an den Zuleitungen 12 bis 16, die isoliert durch die Wand des Kolbens 1 geführt sind, in bekannter Weise in Betrieb gesetzt derairt, daß beim Eindringen von Röntgenstrahlen durch das Fenster 2 in der Kathodenanordnung 3 bis 5 Elektronen

S ausgelöst und durch «die Elektroden 6 bis 9 auf dem Schinn 10 abgebildet werden, so daß dort ein Leuchtbild erscheint, welches durch das Fenster 11 hindurch beobachtet werden kann.

In der Fig. 2 ist in vergrößertem Ausschnitt ein

»o Schnitt durch den Rand des Fensters 2 gezeichnet. Dabei ist ersichtlich, daß zwischen dem 1,3 mm dicken Aluminiumblech 19 des eigentlichen Durchtrittsfensters 2 und der Wand des Kolbens 1 eine 0,5 mm dicke Schicht 17 aus Kupfer liegt. Diese ist an ihrem freien

¹S Rand mit dem Rand des Kolbens 1 an der Schweißnaht 18 vakuumdicht verschweißt. In die Seitenwand eingebrachte Verringerungen des Durchmessers ergeben, wie vorliegend die umlaufende Sicke 20, einen Anschlag zur sicheren Halterung des Fensters 2 für

so das Einsetzen und Verschweißen. Zur Herstellung des Fensters 2 ist ein Zweischichtmaterial verwendet worden, welches das 1,3 mm dicke Aluminiumblech 19 des Fensters 2 und die 0,5 mm dicke Kupferschicht 17 umfaßt. Um zu dem in der Figur verwendeten Fenster 2 zu kommen, wird dieses Material in die verwendete Kalottenform gepreßt, deren Rand nach der gewölbten Seite hin umgebogen ist. Der Außendurchmesser, der an der äußeren Wand der Kupferschicht 17 gemessen wird, ist dem Innendurchmesser des KoI-

bens 1 angepaßt. Anschließend wird an der konkaven Seite des Fensters 2 bis auf 10 mm nach der Umbiegung das Kupfer durch Abdrehen entfernt und an der inneren Wand der Umbiegung vom Rand her etwa 2 mm breit durch Abdrehen das Aluminium. So wird ein am Rand mit dem Kolben 1 am der Naht 18 verschweißbarer Teil der Schicht 17 aus Kupfer erhalten und in der Mitte die von Röntgenstrahlen unter nur geringem Verlust durchdringbare Fläche aus dem Aluminiumblech 19.

Statt des dargestellten Fensters mit uingebördeltem Rand, bei dem gegenüber den bekannten Kolben die Seitenwände ein wenig verlängert sind, kann der Anschluß des Fensters auch an planem, nach der Seite gerichteten Rand (ebene Flansche) erfolgen. Dabei

kommt man ohne Verlängerung des Kolbens aus, weil die Verschweißung statt an die Stirnfläche an den seitlichen Rand des Kolbens kommt.

Das Formteil, als welches das Fenster ausgestaltet ist, braucht in Abwandlung der dargestellten Ausbil-

dungsform nicht unmittelbar am seitlichen Ultergang zur Längswand des Kolbens 1 zu enden. Es kann vielmehr auch vorteilhaft sein, das Formteil als Kappe auszubilden, in die ein Teil der Seitenwand des Kolbens einbezogen ist, so daß die Verschweißung statt

an der Naht 18 etwa seitlich der Elektrode 7 am Übergang des großen Durchmessers zum kleineren Durchmesser des Kolbens 1 liegt. Die Belegung aus verschweißbarem Material braucht bei Verwendung von Schichtmaterial nur im eigentlichen, von Strahlen zu

durchdringenden, vor der Kathodenanordnung 3 bis 5 liegenden Fensterbereich und dsis Leichtmetall nur im zu verschweißenden Bereich entfernt zu sein. Gegebenenfalls kann als Kalotte 3 in bei Bildverstärkerröhren-Kolben an sich bekannter Weise der vorgenannte Bereich des Fensters dienen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verwendung von am Rand mit verschweißbarem Schwermetall beschichteten Scheiben aus Leichtmetall, außer Beryllium, als in Sch we metallrahmen einschweißbare. Röntgenstrahlen gut durchlassende Fensterscheiben von Hochvakuumröhren.

2. Fenster, bei dem eine Scheibe nach Anspruch 1 eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Leichtmetall Aluminium ist und die Beschichtung des Randes aas Kupfer besteht.

3. Fenster, bei dem eine Scheibe nach Anspruch 1 verwendet ist, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Formteil aus Aluminium-Kupfer-Zweischichtenmaterial ist, bei dem im Strahlendurchgangsteil die Kupferschicht und am Rand die Aluminiumschicht abgelöst ist.

4. Fenster, bei dem eine Scheibe nach Anspruch 1 verwendet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen aus Stahl besteht und Teil des Vakuumkolbens einer Bildverstärkerröhre ist.

5. Fenster, bei dem eine Scheibe nach An-

bildverstärkern, braucht man aber neben preiswertem Material auch großen Durchmesser und Freiheit in der Verformung. Vakuumbildverstärker haben daher gegenwärtig in der Regel Fenster aus Glas.

Büdvcrstärkerröhren zur Sichtbarmachung von Röntgen- und Isotopenbildern müssen Eingangsfenstcr mit großem Durchmesser haben, damit sie für die in der Rönitgen- und Isotopendiagnostik auftretenden Bildabmessungen einsetzbar sind. Es ist aber schwierig, Fenster guter Strahlendurchlässigkeit dauerhaft vakuumdicht in die Wand des Kolbens einzusetzen. Nach einem älteren Vorschlag soll das Fenster aus einer dünnen Metallfolie, etwa Titan, bestehen und in einem stabilen Rahmen gefaßt sein, der z. B. aus Stahl

^X5 besteht. Dazu wird der äußere Rand der Folie mit dem äußeren Rand des Rahmens verschweißt. Die Metallfolien müssen dabei einerseits als Wandteil des Vakuumkolbens geeignete Stabilität haben und andererseits mit Schwermetall verschweißbar sein. Es kommen deshalb nur dünne Bleche aus Schwermetall, wie etwa Titan, in Betracht. Dadurch hat sich aber ergeben, daß sich das Fenster beim Evakuieren in den Raum des K.oW>ens hineinbiegt. Dies ist eine dem üblichen Aufbau der Bildverstärkerelemente widerspre-

spruch 1 verwendet ist, dadurch gekennzeichnet, »5 chende Form und führt zu unerwünscht langen BiIddaß der Rand nach außen umgebördelt, in den
Rahmen eingepaßt und gegebenenfalls gegen einen Anschlag in den Rahmen eingesetzt ist und
daß die Ränder von Unibiegung und Rahmen miteinander verschweißt sind.

6. Fenster, bei dem eine Scheibe nach Anspruch 4 verwendet ist, dadurch gekennzeichnet, daß sein von Strahlen zu durchdringender Bereich in einem Formteil enthalten ist, welches zwischen dem genannten Bereich und dem verschweißbaren Rand einen Teil der Seitenwand des Kolbens umfaßt.

wandlerröhren. Leichtmetallfenster ausziehender Festigkeit sjnd am Rand nicht mit dem für den Kolbenaufbau als Rahmen verwendeten Schwermetall, etwa nach dem Argonarc-Verfahren, verschweißbar (vgl. z.B. deutsche Offenlegungsschrift 2 151079). Auch Kolben, die ganz aus Aluminium, also einem Leichtmetall bestehen, haben sich nicht durchsetzen können, weil brauchbare Durchführungen elektrischer Leitungen durch die Wand aus Aluminium bis jetzt nicht erreicht wurden (vgl. z. B. Philips Techn. Rundschau 21. Jg. [1959/6Oj Nr. 10. Seite 272).

Bei einem bekannten Röntgenbildverstärker. dessen einen Gasraum umschließende Wände aus Kunststoff hergestellt sind, besteht die Wand, durch die