DE2357687A1 - Roentgen-feinstrukturroehre - Google Patents

Description

Röntgen-Feinstrukturröhre

Die Erfindung betrifft eine Feinstruktur-Röntgenröhre mit einer Kupferanode entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1. Solche Röhren werden bekanntlich in der Feinstrukturuntersuchung von Stoffen verwendet, um monochromatische Röntgenstrahlen herzustellen, wie sie bei der Feinstrukturanalyse in Benutzung sind. Diese gibt bekanntlich die Möglichkeit, die innere Struktur von Stoffen zu untersuchen.

Bei den oben angegebenen Analysenverfahren benutzt man vorzugsweise monochromatische Röntgenstrahlen, um der Bragg'-sehen Reflexionsbedingung η °λ= 2d · sin j zu genügenj η ist die Ordnungszahl des Spektrums, ^\_ die Röntgen-Wellenlänge, d die Gitterkonstante des untersuchten Stoffes und j der Reflexionswinkel. Dabei ist es in der Regel erwünscht, möglichst bei allen Messungen gleiche Verhältnisse, d.h. insbesondere konstante Strahlungsleistung der Röhre, zu haben. Nur dann sind gleiche bzw. vergleichbare Messungen erzielbar. Bei den bekannten Röhren mit Kupferanode ist aber schon bei 500 Betriebsstunden ein Abfall der Strahlungslei-' stung von 3,5 % au erwarten.

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Es ist daher Aufgabe -der Erfindung, Röhren mit Kupferanoden herzustellen, bei denen einerseits monochromatisch einsetzbare Röntgenstrahlen erhalten werden, bei denen aber andererseits der Abfall der Strahlungsleistung nur sehr gering ist.

Erfindungsgemäß ist die vorgenannte Aufgabe durch- die Maßnahmen gemäß dem Kennzeichen des Anspruches 1 gelöst.

Da wenigstens dem am Brennfleck der Röhre liegenden Kupfer

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die 5 · 10 bis 5 ° 10 Gewichtsprozent, insbesondere 0,1 %, Silber zulegiert sind, wird eine Anode erhalten, die bei gleichartiger Belastung im Gegensatz zur bekannten Kupferanode nach 500 Stunden noch keinen Abfall zeigt. Andererseits tritt wegen der nur geringfügigen Verunreinigung des Kupfers mit Silber noch keine die monochromatisch wirkende Strahlung des Kupfers beeinträchtigende Strahlung des Silbers auf.

Es sind zwar schon Röntgenröhren bekannt, deren Anoden aus legierten Metallen bestehen, etwa solche, deren Anodenmaterial aus Wolfram besteht, welchem schwerschmelzbare Metalle zulegiert sind. Solche Röhren werden aber nur in der Röntgengrobstrukturanalyse und insbesondere in der medizinischen Röntgendiagnostik verwendet. Dort kommt es bekanntlich nicht auf die Spektralreinheit der Strahlen, sondern vielmehr auf ihre Intensität an. Es spielt keine Rolle, wenn verschiedene Metalle zum Entstehen der Strahlen beitrage!}.

Auch in der Feinstrukturanalyse sind bereits Röhren bekannt, bei welchen legierte Anoden verwendet worden sind. Dabei werden aber die Materialien, d.h. die Legierungs-

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elemente, so ausgewählt, daß Ihre charakteristischen Strahlungen auch anwendbar sind. Sie liegen daher in der Legierung in der Regel in miteinander vergleichbaren Mengen vor, damit für jeden Anteil ausreichende Intensität erreicht wird.

Bei Versuchen, die zur Erfindung führten und die, wider das Gebot zur· Herstellung spektralreiner Röntgenstrahlen reine Anodenmaterialien zu verwenden, unternommen wurden, hat sich ergeben, daß eine Verbesserung im Hinblick auf eine Verringerung des Abfalls der Strahlungsleistung auch durch die Beimengung von geringfügigen Mengen von Eisen oder Kobalt bzw. Chrom erhalten werden kann. Diese Beimengungen führen aber im Unterschied zum Silber zu schwerwiegenden Nachteilen. Entweder verschlechtern die erforderlichen Beimengungen von mehr als 0,5 % die Spektralreinheit der entstehenden Röntgenstrahlen oder sie beeinträchtigen andere notwendige Eigenschaften des Materials, wie etwa Chrom, das die LÖtbarkeit der Anoden verschlechtert.

Demgegenüber ist in überraschender Weise eine Legierung mit Silber schon bei dem genannten Zulegieren von 5 ' 10

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bis 5 · 10 Gewichtsprozent im Sinne einer Verlängerung der Lebensdauer der Anoden verbessert, ohne daß eine schädliche Verunreinigung der Spektralreinheit der erzeugten Röntgenstrahlen entsteht. Zwar ist mit steigendem Zusatz an Silber eine weitere Herabsetzung der Rekristallisationstemperatur des Kupfers und damit eine Verbesserung der Lebensdauer der Anoden erzielbar. Dann wird aber die Intensität der entstehenden, für Silber charakteristischen Röntgenstrahlen so stark, daß sie nicht mehr vernachlässigbar sind. In dem erfindungsgemäßen Bereich des Zusatzes von Silber hat sich als optimaler Kompromiß bezüglich einer

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Erhöhung der Lebensdauer der Anoden ein Bereich von 5 · 10 bis 2 · 10 herausgestellt. Kupferlegierungen, deren Silbergehalt in dem genannten Bereich, liegt, sind als industrielles Produkt käuflich.

In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeichnet, das teilweise aufgebrochen ist.

Die dargestellte Feinstruktur-Röntgenröhre besteht aus dem Anodenkopf 1 und der Kathodenanordnung 2. Der Anodenkopf umfaßt einerseits die Metallhülse 3 und den eigentlichen Anodeneinsatz 4, der gemäß der Erfindung aus Kupfer besteht, dem 0,1 Gewichtsprozent Silber zulegiert sind. In die ¥and der Hülse sind für den Strahlenaustritt die Fenster 5 bis 8 eingebracht. Sie besteht in bekannter Weise aus dünnem Berylliumblech. Die an der Brennfleckfläche 9 entstehenden Röntgenstrahlen können dann entweder in Richtung der parallel zur Längsrichtung der Glühwendel 10 der Kathodenanordnung 2 liegenden Längsachse des Brennflecks durch die Fenster 7 und 8 bzw. quer dazu durch die Fenster und 6 den Takuumkolben· verlassen. Dieser ist mittels des die Kathodenanordnung 2 isolierend tragenden Glasteils vervollständigt, das vakuumdicht an den Anodenkopf 1 angesetzt ist.

Zur Erzeugung τοη Röntgenstrahlen wird zwischen den Zuführungsleitungen 12 und 13 eine Heizspannung für die Glühwendel 10 angelegt. Außerdem ist zwischen einer der Leitungen 12, 13 und dem Anodenkopf 1 eine Hochspannung von 20 bis 60 kV angelegt, so daß die Elektronen, die von der Glühkathode ausgehen, in dem gestrichelt angedeuteten Bündel auf die Brennfleckfläche 9 zu beschleunigt werden. Dort können sie dann Röntgenstrahlen auslösen, die durch die Fenster 5 bis 8 austreten und in an sich bekannter Weise zur Röntgen-Feinstrukturanalyse benutzbar sind.

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Claims (3)

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   Patentansprüche

   yRöntgen-Feinstrukturröhre mit einer Kupferanode, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens dem am Brennfleck liegenden Kupfer 5 ' 10 bis 5 · 10 Gewichtsprozent Silber zulegiert sind.
2. 2. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

   —2 —1 die Silbermenge 5 · 10 bis 2 · 10 beträgt.
3. 3. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kupfer 0,1 Gewichtsprozent Silber zulegiert ist«

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