DE2353613A1

DE2353613A1 - Roentgenroehre

Info

Publication number: DE2353613A1
Application number: DE19732353613
Authority: DE
Inventors: Alfred Barz; Klaus Wischnewski
Original assignee: Leybold Heraeus GmbH
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1973-10-26
Filing date: 1973-10-26
Publication date: 1975-05-07

Description

LEYBQLD-HERAEÜS GMBH. & CO.KG. Köln-Bayental

Röntgenröhre

Die Erfindung betrifft eine Röntgenröhre mit einer Kathode und einer Anode.

Es ist bekannt, zur Verlängerung der Lebensdauer der Anode einer Röntgenröhre deren thermische Belastung klein zu halten, z.B. dadurch-, daß die Anode in Drehung versetzt wird. Bei mit geringen Leistungen betriebenen Röntgenröhren sind Drehanoden zwar nicht erforderlich; das Problem, hohe Flächenbelastungen zu vermeiden, besteht jedoch auch bei diesen Röntgenröhren. ;

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Röntgenröhre mit einer Kathode und einer Anode zu schaffen, bei der durch eine besondere Anordnung und Ausbildung der Elektroden der Röntgenröhre die thermische Belastung der Anode ausreichend klein gehalten wird. Der Aufbau der Röntgenröhre soll außerdem so gewählt werden, daß durch eine einfache Weiterbildung ein Betreiben mit unterschiedlichem Anodenmaterial möglich ist. Bei bekannten Röntgenröhren muß dazu in der Regel die Anode selbst ausgewechselt werden.

•Die erfindungsgemäße Röntgenröhre ist dadurch gekennzeichnet, daß die Anode stabförmig ausgebildet und von einer rohrförmigen Abschirmung umgeben ist, die im Bereich der Kathode eine öffnung für den Durchtritt der Elektroden aufweist und daß die Kathode und die Abschirmung derart zur Anode angeordnet sind, daß eine -Sichtverbindung zwischen Kathode undAnode verhindert ist. Es hat sich herausgestellt, daß bei einer solchen Anordnung flie thermische Belastung der Anode niedrig gehalten werden kann. Dadurch, daß eine Sichtverbindung zwischen

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Kathode und Anode nicht besteht, werden unerwünschte Niederschläge von Metalldämpfen (Wolfram, Thorium, oder dgl.) ,die von der Kathode abdampfen, auf der Anode vermieden.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht ., daß die die Röntgenstrahlen emittierende Fläche der sehr nahe an die zu bestrahlende Probe herangebracht werden kann, und zwar auch dann, wenn die Elektroden und die Abschirmung innerhalb eines Gehäuses untergebracht werden müssen» Dazu ist es zweckmäßig, daß Gehäuse rohrförmig auszubilden und die Kathode, die Anode und die Abschirmung derart darin unterzubringen, daß die Längsachse des Gehäuses zu den Längsachsen von Anode und Abschirmung parallel liegen.Die Anode kann dabei derart außermittig angeordnet sein, daß die die Röntgenstrahlen emittierende Fläche in unmittelbarer Nähe eines im Gehäuse befindlichen Strahlenfensters liegt.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Röntgenröhre besteht darin, daß die stabförmige Anode parallel zu ihrer Längsachse innerhalb der Abschirmung verschiebbar gehaltert ist und daß die Anode abschnittsweise ein unterschiedliches Material aufweist, so daß durch achsparalleles Verschieben der Anode in einfacher Weise ein Wechsel des Materials, auf das die von der Kathode ausgehenden Elektronen treffen, bewirkt werden kanu. Die Übertragung einer solchen Bewegung ins Vakuum ist mit Hilfe von Faltenbälgen leicht möglich.

Eine andere Möglichkeit in einfacher Weise einen Anodenmaterialwechsel vornehmen zu können, besteht darin, daß die Anode zumindest im Bereich der Kathode einen eckigen, vorzugsweise rechteckigen Querschnitt hat, daß die dadirch^ebildeten Seitenflächen ein unterschiedliches Material aufweisen und daß die Anode um ihre Längsachse drehbar gehaltert ist. Der Materialwechsel kann also durch entsprechendes Drehen der Anode bewirkt werden.

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BAD GAOINAL

Die unterschiedlichen Materialien sind zweckmäßig in Form einer dünnen Schicht auf die Anode so dick aufgedampft, daß die für das jeweilige Material (Aluminium-Magnesium oder dgl.) charakteristische Röntgenstrahlung möglichst untergrundfrei erzeugt werden kann.

Eine wirksame Vermeidung einer thermischen Überlastung der Anode kann im Rahmen der Erfindung-auch dadurch erreicht werden, daß die Anode flüssigkeitsgekühlt ist. Die Anode ist dazu zweckmäßig hohl ausgebildet und weist in ihrem Innern geeignete Mittel zur Führung der Kühlflüssigkeit auf.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand von in den Figuren 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert werden. Es zeigen

Figur 1 eine Röntgenröhre nach der Erfindung, teilweise aufgebrochen,

Figuren 2 einen Querschnitt durch erfindungsgemäß und 3 ausgebildete Röntgenröhren

Figur 4 eine weitere Ausführungsform einer Röntgenröhre

nach der Erfindung und
Figur 5 ein Ausführungsbeispiel für eine wassergekühlte Anode

Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ist die Kathode der Röntgenröhre mit 1 bezeichnet. Die stabförmig ausgebildete Anode 2 ist von der rohrförmigen Abschirmung 3 umgeben, die an ihrer der Kathode 1 abgewandten Seite eine Öffnung 4· für den Durchtritt der Elektronen, die von der Kathode 1 ausgehen, aufweist. Die Anode 2 ist innerhalb der Abschirmung 3 in nicht näher dargestellter Weise längsverschiebbar angeordnet und weist im Bereich der Öffnung U in der Abschirmung 3 abschnittsweise ein unterschiedliches Material 5,6,7 auf. Die Breite der aus unterschiedlichem Material bestehenden Abschnitte ist etwas größer als die Höhe der Öffnung 4. Dadurch besteht die Möglichkeit, unterschiedliches Material mit den von der Kathode emittierten Elektronen für die Erzeugung der Röntgenstrahlen

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zu beschießen.

Die Elemente 1 bis 3 sind innerhalb des geschlossenen, rohrförmig ausgebildeten Gehäuses 8 untergebracht. Dieses Gehäuse weist in unmittelbarer Nähe der öffnung U in der Abschirmung ein Strafolungs fenster¹ 9 auf_s das durch die Folie 10 verschlossen ist»

Die Anode 2 ist außermittig ■=■ in Richtung sum Strahlungsfenster verschoben - innerhalb des Gehäuses 8 untergebracht, was auch aus den Figuren 2 und 3 entnehmbar ist. Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 3 weist die Ansode einen quadratischen Querschnitt auf und ist ims ihre Längsachse drehbar gelagert ₅ so daß die jeweiligen Seiten dem Elektronenbeschuß ausgesetzt werden können. Außerdem sind bei diesem Aissfüfes?tsngsbeis|jiel zwei Kathoden I¹ und 1" vorgesehen, die wahlweise einzeln oder gemeinsam eingeschaltet sein .cönnen« Die Kathode 1 ist vorzugsweise als Wendel (vergib Figur 1) ausgebildete

Beim Ausführungsbeispiel nach Figur H ist das aus Kathode l_s Anode 2, Abschirmung 3 und Gehäuse 8 bestelaemöe SystsQ auf dem Flansch 11 befestigt, «it der die Röütgsnröhr-s x»3, «n einen nicht dargestellten Proben*»*«« vakuumdicht aajeechloeeen werden kann. Das Gehäuse 8 de? ^ürrtge.nröhrc itt m seinem vorderen Ende offen und auch das St^«hiuilgsfraster 9 iet nicht mit Hilfe einer Folie verschlossen» Bei eifMtr derartigen Au*- führungsform wird das für den Betrieb der SÖhre notwendige Vakuum von der Vakuumpumpe für den Probehraum erzeugt, im Ultrahochvakuumbereich ist es jedoch zweckmäßig, eine geschlossene Röhr,e gemäß Figur 1 zu verwenden·

Sie ier Röntgenröhre abgewandte Seite des Flansches 11 weist einen Spannungsanschluß 12 für die Röntgenröhre auf, der vakuumdicht durch den Flansch 11 hindurchgeführt ist. Zur längsverschiebbaren Halterung der Anode 2 ist der Federbalg 13 vorgesehen, der auf seiner einen Seite mit einer Führungshülse m für die Anode 2 vakuumdicht verbunden ist. Mit der

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anderen Seite des Faltenbalges 13 ist eine Verlängerung IS der Anode 2 vakuumdicht verbunden» In diese Verlängerung münden die Anschlußlextungen 16 undl7 für eine Flüssigkeitskühlung der Anode.

Aus der Figur 5 ist eine mögliche Führung der Flüssigkeit innerhalb der hohl ausgebildeten Anode 2 ersichtlich. Der Zuführung der Kühlflüssigkeit dient die zentrale, an seinem freien Ende offene Zuführungsleitung 18 ο Die Rückführung der Kühlflüssigkeit erfolgt im vom Anodenrohr 2 und Zuführungsrohr gebildeten Ringraum 19. In diesem Ringraum 19 ist in Höhe der aufgedampften Schichten 5,6, und 7 aus unterschiedlichem Material ein Strömungskörper 20 angeordnet. Dieser Strömungskörper weist lUßen eine im Bereich der thermisch belasteten Fläche der Anode liegende Abflachung 21 auf, wodurch eine besonders wirksame Kühlung dieses Teiles der Anode erreicht wird.

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Claims

- 6 Schutzansprüche

f lA Röntgenröhre mit einer Kathode und einer Anode, dadurch ^-'^gekennzeichnet, daß die Anode (2) stabförmig ausgebildet und von einer rohrförmigen Abschirmung (3) umgeben ist, die im Bereich der Kathode (1) eine Öffnung (4) für den Durchtritt der Elektronen aufweist, und daß die Kathode(1) und die Abschirmung (3) derart zur Anode 2 angeordnet sind, daß eine Sichtverbindung zwischen Kathode (1) und Anode(2) verhindert ist.

2. Röntgenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein rohrförmiges Gehäuse (8) vorgesehen ist, in dem die Kathode^l) die Anode (2) und die Abschirmung (3) derart untergebracht sind, daß die Längsachse des Gehäuses (8) zu den Längsachsen von Anode (2) und Abschirmung (3) parallel liegt.

3. Röntgenröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Röntgenstrahlen emittierende Fläche in unmittelbarer Nähe eines im Gehäuse 8 befindlichen Strahlenfensters(9) liegt.

4. Röntgenröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die stabförmige Anode (2) parallel zu ihrer Längsachse innerhalb der Abschirmung (3) verschiebbar gehaltert ist und daß die Anode (2) im Bereich der Abschirmungsöffnung (U) für den Durchtritt der Elektronen abschnittsweise ein unterschiedliches Material (5,6,7) aufweist.

5. Röntgenröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (2) zumindest im Bereich der Kathode (1) einen eckigen, vorzugsweise rechteckigen Querschnitt hat, daß die dadurch gebildeten Seitenflächen ein unterschiedliches Material aufweisen und daß die Anode (2) in ihrer Längsachse drehbar gehaltert ist.

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ORIGINAL INSPECTED

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6. Röntgenröhre nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedlichen Materialien in Form einer dünnen Schicht auf die Anode (2) aufgedampft sind»

7„ Röntgenröhre nach einem der vorhergehenden Anspruches -dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (2) flüssigkeitsgekühlt ist» ·

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8„ Röntgenröhre nach Anspruch ? _s dadurch gekennzeichnet ₅ daß innerhalb der hohl ausgebildeten Anode (2) eine zentralliegende Zuführungsleitung (18) für das Kühlmittel vorgesehen ist.

S„ Röntgenröhre nach Anspruch @_δ dadurch gekennzeichnet_s daß in dem der¹ Rückführung des. Kühlmittels dienenden Riegraum C19) der von der Zuführungsleitung (18) und der -.■Anode (2) gebildet .wird, ein Strömungskörper (20) untergebracht ist.

n&cfo Ans|i£>üGfi ^₅, dadurch g®k©nnzeichn©t dal aux¹ öber"tE»agu)ai
C13)

-dös* v©g"li©rgeSi©iiden Anspruch©-_s

geicenaseichnet ₉ äiSÄ awel Kathoden (I' und tⁿ) vor gesehen sind9-die gleichzeitig'oder i-iechselweise einsehalt bar sind.

12.Röntgenröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gökehnzeichiiet> daß die Kathode Cl) oder die Kathoden (I¹ und 1") als Wendel ausgebildet sind.