DE2421119A1

DE2421119A1 - X-ray tube with low divergence beam - has monocrystal anode with longitudinal recess forming X-ray emitting surfaces and electron accelerator

Info

Publication number: DE2421119A1
Application number: DE2421119A
Authority: DE
Inventors: Stephen J Prof Burns
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-05-02
Filing date: 1974-05-02
Publication date: 1975-11-13

Abstract

The X-ray tube contains an electron source and spaced monocrystal anode, as in 2223953, and an X-ray beam deflection surface. The anode contains a longitudinal recess, forming X-ray emitting surfaces, while an electron accelerating device acts in the direction of the emitting surfaces. Preferably the anode recess is cylindrical, or its cross section may be elliptical. Several electron sources may be used. The emitting surfaces of the anode recess are typically arranged in planes which together cooperate for the X-ray beam deflection. These surfaces may be coated in a film of material with high electron emitting capacity, such as tungsten, molybdenum, platinum or copper.

Description

Röntgenröhre Die Erfindung betrifft ei-ne Röntgenröhre und stellt einen Zusatz zu dem Patent 2 223 953 dar. Bei dem letzteren handelt es sich um eine Röntgenstrahlenquelle zur Erzeugung eines intensiven monochromatischen Röntgenstrahles mit niedriger Divergenz, wobei eine Elektronenquelle und eine Einkristallanode die im Abstand voneinander vorgesehene Röntgenstrahlen erzeugende und Röntgenstrahlen ablenkende Oberflächen aufweist, vorgesehen sind. X-ray tube The invention relates to and provides an X-ray tube an addition to patent 2,223,953. The latter is a X-ray source for generating an intense monochromatic X-ray beam with low divergence, wherein an electron source and a single crystal anode die spaced x-ray generating and x-rays having deflecting surfaces are provided.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die in dem erwähnten Patent beschriebene Anordnung zu verbessern und eine Röntgenstrahlenquelle zu schaffen, die die Wärmeableitung von einer großen Röntgenstrahlenemissionsfläche gestattet und eine verhältnismäßig große Fokalfläche besitzt, jedoch eine niedrige Divergenz, eine hohe Intensität sowie eine verbesserte Monochromasie innerhalb des Röntgenstrahles gewährleistet.The invention was based on the object in the aforementioned patent to improve the arrangement described and to create an X-ray source, which allows heat dissipation from a large X-ray emission area and has a relatively large focal area, but a low divergence, high intensity and improved monochromaticity within the X-ray beam guaranteed.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine evakurierte Röhre mit einer hohlen Einkristallanode, die die Röntgenstrahlen-Emissionsflächen bildet, die geschliffen oder chemisch poliert sind und mit einem dünnen Film eines in wirkungsvoller Weise Röntgenstrahlen erzeugenden Materials überzogen sein können> während außerdem eine Elektronenquelle vorgesehen ist. Die Vorrichtung kann auch mit einer Kühlanordnung ausgerüstet sein. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Kathode, die mit der glühelektrischen und Hochfrequenzfeld-Emission arbeitet, in einem Abstand von der Öffnung in dem Einkristall angeordnet und die Elektronen, die von der Kathode emittiert werden, erzeugen auf den Oberflächen der Aussparung Röntgenstrahlen. Ein geringer Prozentsatz der erzeugten Röntgenstrahlen wird von der Kristalloberfläche auf der Innenseite der Öffnung, dre diagonal von dem Ursprungspunkt des Röntgenstrahles abgelenkt. Jeder in dieser Weise abgelenkte Röntgenstrahl wird wiederholt zurückgeworfen, während er die Öffnung durchläuft, bis er schließlich von der Endöffnung des Einkristalls emittiert wird.This task is solved by an evacuated tube with a hollow one Single crystal anode that forms the X-ray emission surfaces that are ground or are chemically polished and with a thin film one in an effective manner X-ray generating material can be coated> while as well an electron source is provided. The device can also be equipped with a cooling arrangement be equipped. According to a preferred embodiment of the invention, the cathode is which works with the glowing electrical and high frequency field emission, at a distance from the opening in the single crystal and the electrons coming from the cathode are emitted, generate X-rays on the surfaces of the recess. A small percentage of the X-rays generated is from the crystal surface on the inside of the opening, three diagonally from the point of origin of the X-ray beam diverted. Every X-ray beam deflected in this way is repeatedly reflected, while it passes through the opening until it finally comes from the end opening of the single crystal is emitted.

Die Röntgenstrahlenquelle besitzt also einen hohlen, im wesentlichen zylindrischen Einkristall, dessen Öffnung sich in Längsrichtung entlang der Achse des Kristalles erstreckt. Die Öffnung ist geometrisch so ausgebildet, daß der Elektronenfluß auf den Teilen der Kristallinnenwände verstärkt, die Belastung auf den Innenwänden des Kristalls vermindert, die Wärmeableitung durch die Kristallseitenwände optimiert und die bündelnde Röntgenstrahlenintensität in Längsrichtung maximiert wird. Der Heizdraht ist vorzugsweise als kalte Kathode ausgebildet und in einem Abstand von der Innenfläche der Aussparung angeordnet.The X-ray source thus has a hollow, essentially one cylindrical single crystal, the opening of which extends lengthways along the axis of the crystal extends. The opening is geometrically designed so that the flow of electrons Reinforced on the parts of the inner walls of the crystal, the stress on the inner walls of the crystal is reduced, the heat dissipation through the crystal sidewalls is optimized and the collimating x-ray intensity is maximized in the longitudinal direction. Of the Heating wire is preferably designed as a cold cathode and at a distance of arranged on the inner surface of the recess.

Im Idealfall stört der Heizdraht geometrisch nicht den Durchgang der Röntgenstrahlen durch die Aussparung.In the ideal case, the heating wire does not interfere geometrically with the passage of the X-rays through the recess.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann der hohle Einkristall aus einem gespaltenen Kristall bestehen, der zwei Längsabschnitte besitzt um den Kristall zu schonen. Die getrennten Seiten des Spaltkristalles können so eingestellt werden, daß eine einzige (h k 1) Ebene für die Ablenkung ausgewählt wird, während die andere <h1]c'l') Ebene geometrisch nicht so ausgerichtet ist, daß die Ablenkung vervielfacht wird. Bei sehr kurzen Wellenlängen und kleinen Braggschen Winkeln können (h k t)Ebenen zu dem endgültigen Strahl beitragen, so daß ein Spaltkristall den hohen gewünschten Monochromatismus des Röntgenstrahles bei sehr kurzen Wellenlängen aufrecht erhält.According to another embodiment of the invention, the hollow single crystal consist of a split crystal, which has two longitudinal sections around the To spare the crystal. The separate sides of the split crystal can be adjusted in this way will, that a single (h k 1) plane is selected for deflection while the other <h1] c'l ') plane is not geometrically aligned in such a way that the deflection is multiplied will. With very short wavelengths and small Bragg angles, (h k t) planes contribute to the final beam, so that a split crystal has the high desired Maintains monochromatism of the X-ray beam at very short wavelengths.

ei einer anderen Ausführungsform der Erfindung besitzt die Aussparung des hohlen Einkristalles, der sich entlang der Achse erstreckt, einen elliptischen Querschnitt. Ein Paar im Abstand voneinander angeordnete Heizdrähte erstrecken sich durch die Öffnung in einem Abstand von deren Innenfläche.Another embodiment of the invention has the recess of the hollow single crystal extending along the axis is an elliptical one Cross-section. A pair of spaced apart heating wires extend through the opening at a distance from its inner surface.

Der Einkristall besitzt über die Gesamtlänge der Aussparung, die die Röntgenstrahlen-Emissionsfläche bildet, eine solche Qualität, daß ein Röntgenstrahl der Emissionsstrahlung oder der Daüerstrahlung in Übereinstimmung mit dem Braggschen Gesetz entlang der Aussparung in den Kristall wiederholt abgelenkt wird.The single crystal has over the entire length of the recess that the X-ray emission surface forms such a quality that an X-ray emission radiation or long-term radiation in accordance with Bragg's Law is repeatedly deflected along the recess in the crystal.

Die Qualität des Einkristalles ist derart, daß die (h k l)Typ-Ebenen als Ablenkungsebenen bestimmt sind, an einem Ende des Kristalles nahezu parallel zu den (h k l)Ebenen am anderen Ende des Kristalls ausgerüstet sind. Eine vielfache Ablenkung erfolgt von den (h k l)Typ-Ebenen über die gesamte Länge der vertikalen Flächen der Aussparung zur Erzeugung eines intensiven monochromatischen, brillanten Röntgenstrahls mit geringer Divergenz.The quality of the single crystal is such that the (h k l) type planes as deflection planes are determined, almost parallel at one end of the crystal are equipped to the (h k l) planes at the other end of the crystal. A multiple Distraction occurs from the (h k l) type planes along the entire length of the vertical Areas of the recess to create an intense monochromatic, brilliant X-ray with low divergence.

Die Erfindung soll im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im einzelnen näher erläutert werden. Dabei zeigt: Figur 1 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung, wobei die Röntgenstrahlquelle aus einem im wesentlichen zylindrischen Einkristall besteht, Figur 2 in einem vergrößerten Maßstab einen Schnitt durch eine evakuierte Röhre, die eine Röntgenstrahlquelle unter Verwendung eines Einkristalls gemäß Figur 1 umschließt, Figur 3 ein Schaltschema für die Röntgenstrahlenquelle gemäß Figur 2, Figur 4 einen vergrößerten Querschnitt der Einkristall-Röntgenstrahlenquelle gemäß Figur 1 zur schematischen Erläuterung der Elektronen-Emission innerhalb der Röntgenstrahlenquelle, Figur 5 einen horizontalen Teilschnitt durch die Röntgenstrahlenquelle gemäß Figur 1 zur schematischen Darstellung des Strahlenverlaufs innerhalb der Röntgenstrahlenquelle gemäß Figur 1, Figur 6 einen Vertikalschnitt einer anderen Ausführungsform der Erfindung zur schematischen Erläuterung der Elektronen-Emission, Figur 7 einen Vertikalschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung, wobei getrennte Einkristalle an jeder Seitenwand vorgesehen sind, Figur 8 eine graphische Darstellung der Röntgenstrahlenintensität unter verschiedenen Winkeln in bezug auf die Röntgenstrahlenquelle und Figur 9 ein Schaltschema für die' Röntgenstrahlenquelle gemäß Figur 6.In the following, the invention is intended to be based on preferred embodiments will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. It shows: FIG. 1 a perspective illustration of an embodiment of FIG Invention, wherein the X-ray source consists of a substantially cylindrical Single crystal consists, Figure 2 on an enlarged scale a section through a evacuated tube that has an X-ray source underneath use of a single crystal according to FIG. 1, FIG. 3 shows a circuit diagram for the X-ray source according to Figure 2, Figure 4 is an enlarged cross section of the single crystal X-ray source according to Figure 1 for a schematic explanation of the electron emission within the X-ray source, FIG. 5 shows a horizontal partial section through the X-ray source according to Figure 1 for the schematic representation of the beam path within the X-ray source according to Figure 1, Figure 6 is a vertical section of another embodiment of the invention for a schematic explanation of the electron emission, FIG. 7 shows a vertical section by a further embodiment of the invention, wherein separate single crystals are attached each side wall are provided, Figure 8 is a graph of the X-ray intensity at different angles with respect to the X-ray source and FIG Circuit diagram for the X-ray source according to FIG. 6.

Auf die grundsätzlichen und detaillierten Erläuterungen des Hauptpatentes wird hier Bezug genommen. Sie werden hiermit ausdrücklich zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gemacht.To the basic and detailed explanations of the main patent is referred to here. They are hereby expressly the subject of this Revelation made.

Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, besitzt die Röntgenröhre 110 eine Einkristallanode 112, die vorzugsweise die Form eines im Querschnitt kreisförmigen Zylinders besitzt, der eine Längssparung 160 aufweist, die eine kontinuierliche Zylinderwandung mit sich gegenüberliegenden Seitenwänden 120 und 122 bildet. Die Innenflächen 124, 126 der Zylinderseitenwände sind Röntgenstrahlen -Emissionsflächen zur Erzeugung und Ablenkung von Röntgenstrahlen, wie noch im einzelnen anschließend erläutert werden wird.As can be seen from FIG. 1, the X-ray tube 110 has a Single crystal anode 112, which is preferably in the shape of a circular in cross section Has cylinder, which has a longitudinal recess 160, which is a continuous Cylinder wall with opposing side walls 120 and 122 forms. the Inner surfaces 124, 126 of the cylinder sidewalls are x-rays -Emission areas for the generation and deflection of X-rays, as will be described in detail below will be explained.

Die Qualität des Einkristalles ist, wie innerhalb des Hauptpatentes beschrieben wurde, derart, daß ein Röntgenstrahl der Emissions- oder Dauerstrahlung wiederholt entlang der Aussparung innerhalb des Kristalles nach dem Braggschen Gesetz abgelenkt wird. Um ein wiederholtes Ablenken von dem Kristall zu ermöglichen und nur eine sehr geringe Intensität zu verlieren, sollte der Strukturfaktor der (h -k l)Ebene gleich 1 sein. Eine mehrfache Ablenkung wird mit geringen oder keinen Verlusten nach wiederholten Ablenkungen bei einem Einheitsstrukturfaktor eintreten.The quality of the single crystal is as within the main patent has been described in such a way that an X-ray beam of emission or continuous radiation repeated along the recess within the crystal according to Bragg's law is distracted. To allow repeated deflection from the crystal and to lose only a very low intensity, the structure factor of the (h -k l) level equal to 1. A multiple distraction will come with little or no Losses occur after repeated distractions with a unit structure factor.

Aus der Figur 1, ebenso wie aus den Figuren 2 und 5, wird deutlich, daß die freie Oberfläche 129 des Kristalles als ein Oval erscheint, das in einer Ebene liegt, die zur Senkrechten geneigt ist, wobei die Achse der Aussparung horizontal liegt. Dabei ist herauszustellen, daß die freie Oberfläche des Kristalls in einer zur Achse der Aussparung des Kristalles senkrecht stehenden Ebene liegen kann.From Figure 1, as well as from Figures 2 and 5, it is clear that the free surface 129 of the crystal appears as an oval in a Plane that is inclined to the vertical, with the axis of the recess horizontal lies. It should be emphasized that the free surface of the crystal in a can be perpendicular to the axis of the recess of the crystal plane.

Eine Elektronenquelle in der Form einer Kathode 128 ist innerhalb der Röntgenstrahlenquelle vorgesehen um die Innenwände des Einkristalles gleichmäßig mit Elektronen anzustrahlen. Die Kazhode ist so ausgewählt, daß sie dem Aufbau des Einkristalles entspricht und steht vorzugsweise aus einer länglichen Röhre mit einem offenen Ende aus einem geeigneten Metall, wie beispielsweise Wolfram oder aus einer mit einem Oxyd überzogenen Kathode, die in die Aussparung 116 des Einkristalls hineinpaßt.An electron source in the form of a cathode 128 is within of the X-ray source provided around the inner walls of the single crystal evenly to illuminate with electrons. The Kazhode is chosen to fit the structure of the Single crystal corresponds to and preferably consists of an elongated tube with a open end made of a suitable metal, such as tungsten or from a with an oxide coated cathode which fits into the recess 116 of the single crystal.

Die Kathode paßt zwar in die Aussparung des Einkristalls hinein, berührt jedoch den Einkristall nicht. Wie weiter unten im einzelnen noch erläutert werden soll, wird an die Kathode ein Erregungspotential angelegt um eine Beschleunigung der Elektronen in Richtung auf die Röntgenstrahlen-Emittierungsflächen 124, 126 zu erzeugen.Although the cathode fits into the recess of the single crystal, it touches it but not the single crystal. As will be explained in detail below should, an excitation potential is applied to the cathode in order to accelerate it of the electrons toward the X-ray emitting surfaces 124, 126 to create.

Eine Heizvorrichtung, die vorzugsweise aus einem langen Heizdraht, 138, besteht, paßt in die Kathode 128 hinein und bildet zusammen mit der Hochfrequenz-Emission der Kathode eine gleichförmige Elektronenquelle für die Röntgenstrahlen-Emittierungsflächen des Einkristalls.A heating device, which preferably consists of a long heating wire, 138, fits into cathode 128 and forms along with the high frequency emission the cathode, a uniform electron source for the X-ray emitting surfaces of the single crystal.

Eine entsprechende Kühlanordnung ist für die Elektronenstrahlenquelle vorgesehen. Man kann einen Anodenzylinder, 142, verwenden um den Einkristall in einer bekannten Weise zu umschließen und zu kühlen. Das Kühlen des Kristalles kann erreicht werden, indem man eine Kühlflüssigkeit direkt über den Einkristall leitet oder den Einkristall thermisch an einen Anodenzylinder, 142, anschließt und dann den Anodenzylinder kühlt. Eine hinreichende Kühlung ist erforderlich um die Betriebsbereitschaft der Röntgenstrahlen-Emissionsflächen vor Hitze, Deformation un Beschädigung und Verschlechterung zu schützen und die auf der großen Brennfläche freiwerdende Energie schnell abzuleiten.A corresponding cooling arrangement is for the electron beam source intended. One can use an anode cylinder, 142, to turn the single crystal into in a known way to enclose and cool. Cooling the crystal can can be achieved by passing a cooling liquid directly over the single crystal or thermally connecting the single crystal to an anode cylinder, 142, and then cools the anode cylinder. Sufficient cooling is required to ensure operational readiness the X-ray emission surfaces from heat, deformation and damage and To protect against deterioration and the energy released on the large focal surface to derive quickly.

Der Einkristall 112, der Heizdraht 138, die Kathode 128 und der Anodenzylinder 142 sind für den Betrieb innerhalb einer evakuierten Röhre 144 angeordnet, die/ilgur 2 dargestellt ist.The single crystal 112, the heating wire 138, the cathode 128 and the anode cylinder 142 are arranged for operation within an evacuated tube 144, the / ilgur 2 is shown.

Wie die Figur 2 zeigt, ist die Röntgenstrahlenquelle innerhalb einer evakuierten Röhre 144 angeordnet, die ein Gehäuse, 146, aufweist, das vorzugsweise aus Metall besteht und über eine Glas/ Metall-Abdichtung, 148, auf beiden Enden des Rohres ein aus Glas bestehendes Hochspannungsisolierteil, 150, trägt. Das Isolierteil 150 besitzt eine elektrische Durchführung, 156, in jeder Endwand, 159, zur Aufnahme eines Hochspannungsleiters 160 und des Heizfaden-Zuleiters 164. Die Röntgenstrahlen-Endplatten 166 und 168,halten den Einkristall 112 und sind bei 169 und 170 fest mit dem Röhrengehäuse verbunden. Der vordere Gehäuseabschlußring 172 ist zur genauen Ausrichtung und Anordnung der gesamten Röntgenstrahlenröhren und somit des Röntgenstrahles in bezug auf den äußeren Teil der Röntgenstrahlenquelle vorgesehen. Ein Beryllium-Fenster, 174, ist auf einer Seite der Röhre angeordnet und bildet den Ausgang für die Röntgenphotonen aus der Röhre.As shown in Figure 2, the X-ray source is within a evacuated tube 144, which has a housing, 146, which is preferably is made of metal and has a glass / metal seal, 148, on both ends of the tube carries a high-voltage insulating part 150 made of glass. The insulating part 150 has an electrical feedthrough, 156, in each end wall, 159, for receipt a high voltage conductor 160 and the filament lead 164. The X-ray end plates 166 and 168, hold the single crystal 112 and are fixed to the tube housing at 169 and 170 tied together. The front housing closure ring 172 is for precise alignment and placement of the entire X-ray tubes and thus the X-ray with respect to the outer part of the X-ray source provided. A beryllium window, 174, is arranged on one side of the tube and forms the exit for the X-ray photons out of the tube.

Die Röntgenröhre wird gekühlt, indem man eine Flüssigkeit durch den Einführungsstutzen 176 zuführt. Die Kühlflüssigkeit verläßt die Röntgenröhre durch den Auslaßstutzen 178, nachdem sie den Kristall 112 gekühlt hat.The X-ray tube is cooled by passing a liquid through it Introductory socket 176 supplies. The coolant leaves the X-ray tube the outlet port 178 after it has cooled the crystal 112.

Wie schematisch in Figur 3 dargestellt ist, ist für die Röntgenstrahlenquelle eine elektrische Schaltung 81 zur Erzeugung der Elektronen und zur Beschleunigung der Elektronen in Richtung auf die Röntgenstrahlen-Emittierungsflächen der Einkristallanode 112 vorgesehen. Die Röntgenstrahlenquelle besitzt ein konstantes Potential oder rektifizierte Spannungen, die so zugeführt werden, daß die Röntgenstrahlenanode 112 auf einem großen positiven Potential der Erregerspannung V1 in Bezug auf die Kathode 128 gehalten wird. Die Heizleiterschaltung 182 für den Heizdraht führt die Spannung V3 zu, die an den Heizdraht 138 angelegt wird um die Kathode aufzuheizen, die die Elektronenzufuhr unterstützt, die zwischen der Kathode 128 und der Röntgenstrahlenanode 112 beschleunigt werden.As shown schematically in Figure 3, is for the X-ray source an electric circuit 81 for generating the electrons and for acceleration of the electrons toward the X-ray emitting surfaces of the single crystal anode 112 provided. The X-ray source has a constant potential or rectified voltages applied so that the X-ray anode 112 at a large positive potential of the excitation voltage V1 with respect to the Cathode 128 is held. The heating conductor circuit 182 for the heating wire leads the Voltage V3, which is applied to the heating wire 138 in order to heat the cathode, which assists the supply of electrons between the cathode 128 and the X-ray anode 112 can be accelerated.

Die Kathode 128 und der Heizdraht 138 werden gemeinschaftlich verwendet um die Elektronen zu erzeugen, die gleichmäßig auf die Kristallwandungen verteilt werden. Der Heizdraht sorgt durch ein leichtes Aufheizen der Kathode für Stabilität und Kontrolle über den Elektronenstrahlstrom. Die Elektronen, die an der Kathode emittiert worden sind, werden mit Hilfe der Spannung VI die zwischen der Kathode und der Einkristallanode angelegt ist, in Richtung auf die Anode beschleunigt. Die beschleunigten Elektronen treffen auf die Röntgenstrahlen emittierenden Flächen in der Aussparung des Einkristalls in Figur 1 auf und erzeugen die Röntgenstrahlen. In der Oberfläche des Einkristalles ionisiert ein Elektron ein Atom und/oder bremst es und erzeugt dadurch einen Röntgenstrahl.The cathode 128 and heating wire 138 are shared to generate the electrons that are evenly distributed on the crystal walls will. The heating wire ensures stability by slightly heating the cathode and control over electron beam current. The electrons that go to the cathode have been emitted, the voltage VI between the cathode and the single crystal anode is applied, accelerated in the direction of the anode. the accelerated electrons hit the X-ray emitting surfaces in the recess of the single crystal in Figure 1 and generate the X-rays. In the surface of the single crystal, an electron ionizes an atom and / or slows it down it and thereby creates an X-ray beam.

Die Linie Xleichen Potentials 138 und die Flugbahnen der Elektronen 184 innerhalb der Einkristallaussparung 116 sind in Figur 4 dargestellt, wobei, wie dort gezeigt ist, die Elektronen auf allen Innenflächen des Einkristalls auftreffen.The line of equal potential 138 and the trajectories of the electrons 184 within the single crystal recess 116 are shown in Figure 4, wherein, As shown there, the electrons strike all inner surfaces of the single crystal.

Wie anhand der Figur 1 erläutert werden soll, bewegt sich beim Betrieb ein an der Kathode erzeugtes Elektron in Richtung auf den Einkristall und wird durch das Erregungspotential zwischen der Kathode und dem Einkristall stark beschleunigt. Beim Auftreffen auf eine Röntgenstrahlen emittierende Fläche 124 oder 126 erregt das Elektron ein Atom oder aber bremst es ab und erzeugt einen Röntgenstrahl, der dargestellt ist als würde er bei 115 erzeugt und durch den Einkristall an der (h-k'l)Ebene abgelenkt, die zu der Oberfläche 126 parallel liegt. Dieser Strahl wird auch durch die Ebene (h-R 1) auf der Oberfläche 124 abgelenkt. Schließlich wird er als Röntgenstrahl 117 emittiert.As is to be explained with reference to FIG. 1, it moves during operation an electron generated at the cathode towards the single crystal and is through the excitation potential between the cathode and the single crystal is greatly accelerated. Excited upon striking an X-ray emitting surface 124 or 126 the electron an atom or else it slows down and generates an X-ray that is shown as being generated at 115 and by the single crystal at the (h-k'l) plane deflected, which is parallel to the surface 126. This ray is also through the plane (h-R 1) on the surface 124 deflected. Eventually it is called an X-ray 117 issued.

Wie in Figur 9 dargestellt ist, wird ein bei 119 emittierter Röntgenstrahl wiederholt durch den Einkristall entlang der Seitenwände der Aussparung 116 abgelenkt. Dieses Röntgenstrahlenpho*--ton 170 wird schließlich durch die Fokusfläche 121 emittiert und durchläuft das evakuierte Gehäuse bei dem Beryllim-Fenster 174.As shown in Figure 9, an X-ray beam emitted at 119 becomes repeatedly deflected by the single crystal along the sidewalls of the recess 116. This X-ray pho * tone 170 is finally emitted through the focus area 121 and passes through the evacuated housing at Beryllim window 174.

Zei RöntgenphoXtone werden innerhalb des kontinuierlichen Spektrums auf den vertikalen Wänden des Einkristalls bei 125 und 127 emittiert. Diese Röntgenphoetonen 169 und 171 sind nicht abgelenkt und durchlaufen direkt das Beryllium-Fenster 174. Der Röntgenstrahl 170 ist mehrfach abgelenkt worden und zwar sechsmal, bevor er durch die Fokusfläche 121 emittiert wurde. Dieses Röntgenphoton hat nahezu den gesamten Hohlraum des Einkristalles durchlaufen, weshalb der Röntgenstrahl 170 von einer Fläche gesammelt wird, die sechsmal größer ist als die einer herkömmlichen Röntgenstrahlenquelle mit einer Fokusfläche von der Größe der Fokusfläche 121. Bei einer vergleichbaren Elektronenladung pro Flächeneinheit der Innenwände und einer vergleichbaren Divergenz besitzt diese Röntgenstrahlenquelle eine beträchtlich größere Intensität.Zei X-ray phoXtones are within the continuous spectrum emitted on the vertical walls of the single crystal at 125 and 127. These X-ray phoetons 169 and 171 are not distracted and pass directly through beryllium window 174. The x-ray beam 170 has been deflected several times, six times before it was emitted through the focus area 121. This X-ray photon has almost the entire Cavity of the single crystal pass through, which is why the X-ray beam 170 from a Area is collected which is six times larger than that of a conventional X-ray source with a focus area the size of the focus area 121. With a comparable Electron charge per unit area of the inner walls and a comparable divergence this x-ray source has a considerably greater intensity.

Die Figur 5 erläutert die Geometrie der wiederholt nach dem Braggschen Gesetz abgelenkten Röntgenstrahlen sowie die Geometrie verschiedener Einkristallaussparungen. Die Figur 5 zeigt einen Einkristall 112 mit einer Aussparung 116 mit den Seitenflächen 124 und 126 und einer mittigen Achse A-A. Bei dem dargestellten Kristall sind die (h k l)Typ-Ebenen 190 so orientiert, daß die Spur einer jeden (h k l)Typ-Ebene eine gekrümmte Linie bildet, die senkrecht in einem rechten Winkel zur Zeichenebene am Punkt B der Figur 5 und senkrecht zur Achse A-A steht. Jede (h k 1) Ebene bildet einen Winkel mit der Achse und der Mitte der Seitenwände der Aussparung. Bei dieser räumlichen Ausbildung läuft die Ebene mit der stärksten Röntgenstrahlen-Intensität des emittierten Strahles durch die Mitte der Aussparung, erstreckt sich parallel zur Achse der Aussparung und zweiteilt die Seitenwände 124 und 126 in Figur 1. Dies ist die Emissionsebene, die in Figur 5 dargestellt ist. Die Spur der Fokusfläche in der Emissionsebene wird durch die Geometrie der Aussparung, durch die Kristall lographie der Aussparung und die Ablenkungsgeometrie bestimmt. Der Röntgenstrahl, der von der Quelle emittiert wird, tritt als ein Röntgenstrahlensektor aus, der durch die Geometrie des Targets und des Röntgenstrahlen-Fensters bestimmt wird. Die Weiten der emittierten Röntgenstrahlen bestimmen sich aus:g= LI.sin2 wobei {die Weite des emittierten RöntgenstrahlesS die Aussparungsbreite, OB der Einfalls- (und Ablenkungs-)winkel eines nach dem Braggschen Gesetz abgelenkten Röntgenstrahles und / der Winkel ist, der durch den emittierten Strahl und die Achse A-A gebildet wird. Der Winkel /, bei der Ausbildung gemäß Figur 5, bestimmt sich nach # = #B +#.FIG. 5 explains the geometry of the repeated according to Bragg Law deflected X-rays as well as the geometry of various single crystal recesses. FIG. 5 shows a single crystal 112 with a recess 116 with the side faces 124 and 126 and a central axis A-A. With the one shown crystal the (h k l) type planes 190 are oriented so that the trace of each (h k l) type plane forms a curved line that is perpendicular at a right angle to the plane of the drawing at point B of Figure 5 and perpendicular to axis A-A. Each (h k 1) plane forms an angle with the axis and the center of the side walls of the recess. At this spatial training runs the plane with the strongest X-ray intensity of the emitted beam through the center of the recess, extends in parallel to the axis of the recess and divides the side walls 124 and 126 in Figure 1. This is the emission plane shown in FIG. The trace of the focus area in the emission plane is due to the geometry of the recess, due to the crystal lography of the recess and the deflection geometry determined. The x-ray, emitted from the source emerges as an X-ray sector, the is determined by the geometry of the target and the X-ray window. The widths of the emitted X-rays are determined by: g = LI.sin2 where {die Width of the emitted X-ray beam S is the width of the recess, OB is the incidence (and Deflection) angle of an X-ray beam deflected according to Bragg's law and / is the angle formed by the emitted beam and the axis A-A will. The angle /, in the embodiment according to FIG. 5, is determined by # = #B + #.

In Figur 12 soll ein Röntgenstrahl der Wellenlänge, der bei C emittiert wird, betrachtet werden. Er wandert zum Punkt D, wo er dem Braggschen Gesetz für die (h k l)Ebene Genüge tut,4}B=sin -d d h k 1) wobei d die Entfernung zwischen (h k l)Ebenen ist.In FIG. 12, an X-ray beam of the wavelength emitted at C is assumed will be considered. He wanders to point D, where he follows Bragg's law for the (h k l) plane suffices, 4} B = sin -d d h k 1) where d is the distance between (h k l) levels is.

Dieser Röntgenstrahl wird zum Punkt E abgelenkt. Bei E muß der Röntgenstrahl ebenfalls das Braggsche Gesetz erfüllen, da E ein Teil des gleichen Einkristalles wie bei D ist, so daß bei E eine (h k l)Ebene liegt, die parallel zur (h k l)Ebene bei D verläuft.This X-ray beam is deflected to point E. At E the X-ray must be also satisfy Bragg's law, since E is part of the same single crystal is the same as for D, so that at E there is a (h k l) plane which is parallel to the (h k l) plane runs at D.

Die eingeschlossenen Winkels zwischen parallelen Ebenen sind B gleich. Dementsprechend tritt der Röntgenstrahl von der rückwärtigen Seite der (h k l)Ebene bei E gerade im Braggschen Winkel ein und wird dementsprechend abgelenkt. Nach der Geometrie der Figur 5 liegen sich die Enden des Kristalls auf den gegenüber liegenden Seiten der Aussparung nicht gegenüber und die bei C und H erzeugten Röntgenstrahlen werden entsprechend bei D und E sowie L und M abgelenkt und werden von der Röntgenstrahlenquelle parallel emittiert.The included angles between parallel planes are equal to B. Accordingly, the X-ray emerges from the rear side of the (h k l) plane at E just at the Bragg angle and is deflected accordingly. After In the geometry of FIG. 5, the ends of the crystal lie on top of one another the opposite sides of the recess not opposite and those generated at C and H. X-rays are deflected at D and E and L and M, respectively emitted in parallel from the X-ray source.

Die Figur 6 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher ein einziger Kristall 212 eine im Querschnitt elliptische Aussparung 216 mit zwei Kathoden 218 und 220 aufweist, die zusammenwirken um Elektronen zu emittieren, die in Richtung auf die Seitenwände 222 und 224 beschleunigt werden.Figure 6 shows another embodiment of the invention in which a single crystal 212 has a recess 216 which is elliptical in cross section and has two Cathodes 218 and 220 that work together to emit electrons that toward the side walls 222 and 224 are accelerated.

Die Geometrie der Kathoden und der elliptischen Aussparung gestatten einen freien Durchgang der Röntgenstrahlen zwischen den Innenflächen 232 und 230. Die Linienßleichen Potentials 226 und die Flugbahnen 228 der Elektronen sind im Inneren der Einkristallaussparung dargestellt. Die Elektronen, die von den Kathoden 218 und 220 emittiert worden sind, werden beschleunigt um hochenergetische Elektronen zu erzeugen, die eine Röntgenstrahlenemission aus den Röntgenstrahlen-Emissionsflächen 230 und 232 der Seitenwände 222 und 224 bewirken. Die Kathoden werden durch Heizdrähte 236 und 238 erhitzt. In Figur 6 emiteiner tieren die Oberflächen 240 und 242 jeden Kathode mehr Elektronen als die sich gegenüberliegenden Flächen 244 und 246.Allow the geometry of the cathodes and the elliptical recess a free passage of the x-rays between the inner surfaces 232 and 230. The lines of equal potential 226 and the trajectories 228 of the electrons are im Shown inside the single crystal recess. The electrons coming from the cathodes 218 and 220 emitted are accelerated by high-energy electrons to generate X-ray emission from the X-ray emission surfaces 230 and 232 of the side walls 222 and 224 cause. The cathodes are through heating wires 236 and 238 heated. In Figure 6, surfaces 240 and 242 emit each other Cathode has more electrons than facing faces 244 and 246.

Dies kann erreicht werden. durch ein bevorzugtes Erhitzen, Formen oder Überziehen der Kathodenflächen 242 und 244. Auf diese Weise ist die Elektronenausstrahlung nicht gleichmäßig über die gesamte Kristalloberfläche,sondern intensiver auf den Oberflächen 230 und 232 als auf den Flächen 248 und 250. Wie in Figur 9 dargestellt, sind die Kathoden218 und 220 elektrisch parallel geschaltet und dieHeizdrähte 236 und 238 befinden sich ebenfalls in Parallelschaltung.This can be achieved. by preferential heating, molding or coating the cathode surfaces 242 and 244. This is how the electron emission is not evenly over the entire crystal surface, but more intensely on the Surfaces 230 and 232 than on surfaces 248 and 250. As shown in Figure 9, the cathodes 218 and 220 are electrically connected in parallel and the heating wires 236 are connected and 238 are also connected in parallel.

Die Figur 14 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Röntgenstrahlenquelle 260, Seitenwände 262, 264, obere und untere Abschlußwände 266, 268 besitzt, die eine hohle Röhre 269 bilden und eine Röntgenstrahlenaussparung 270 darstellen. Die Seitenwände sind aus Einkristallen hergestellt, wobei die (hkl)Ebenen des einen Kristalls parallel zu (hkl)Ebenen des anderen Kristalls liegen. Die oberen und unteren Abschlußwände 266 und 268 der Röhre sind aus einem polykristallinen Material hergestellt. Die Kathode 272 ist der Geometrie der Aussparung 270 angepaßt. Bei der Anordnung gemäß Figur 7 ist die Menge an erforderlichem Einkristall-Material zur Herstellung einer Röntgenstrahlröhre erheblich geringer. Die Röntgenstrahlen werden innerhalb der Aussparung 270 wiederholt abgelenkt, wenn die kristallographische Orientierung der Wand 262 die gleiche wie die der Wand 264 ist. In diesem Fall sind die Reflelctionsebenen in den sich gegenüberliegenden Wänden parallel und als Vielfach-Reflektionsebenen verwendbar. Bei bestimmten Röntgenstrahlröhren, wo kurze Wellenlängen verwendet werden, ist es erwünscht, nur eine einzige (h k l)Ebene in der Kristallwand 262 zu haben, die parallel zu einer einzigen (h k l)Ebene innerhalb der Kristallwand 264 liegt. Für diese Anwendung kann die Kristallwand 264 um die Normale zur (h k 1) Ebene gedreht werden. Der einfachste Fall liegt vor, wenn die Kristallflächen 274 und276 parallel zu den (h k l)Ebenen liegen, wobei eine Rotation der Kristallwand 262 um die Normale der Fläche 274 nur zu einer Beibehaltung der (h k l)Ebenen in paralleler Anordnung sorgt. Somit werden die Röntgenstrahlen entlang der Aussparung 270 nur von der (h k l)Ebene wiederholt abgelenkt.FIG. 14 shows a further embodiment of the invention at which includes the x-ray source 260, side walls 262, 264, top and bottom end walls 266, 268 defining a hollow tube 269 and an X-ray recess 270 represent. The side walls are made of single crystals, the (hkl) planes of one crystal are parallel to (hkl) planes of the other crystal. The top and lower end walls 266 and 268 of the tube are made of a polycrystalline material manufactured. The cathode 272 is adapted to the geometry of the recess 270. at the arrangement of Figure 7 is the amount of single crystal material required for the manufacture of an X-ray tube is considerably lower. The X-rays are repeatedly deflected within the recess 270 when the crystallographic Orientation of wall 262 is the same as that of wall 264. In this case are the reflection planes in the opposite walls parallel and as multiple reflection planes usable. With certain X-ray tubes where short wavelengths are used it is desirable to have only a single (h k l) plane in crystal wall 262 to have that parallel to a single (h k l) plane within the crystal wall 264 lies. For this application, the crystal wall 264 can be rotated about the normal to the (h k 1) plane to be rotated. The simplest case is when the crystal faces 274 and 276 lie parallel to the (h k l) planes, with a rotation of the crystal wall 262 around the normal of the surface 274 only to maintain the (h k l) planes in parallel arrangement ensures. Thus, the x-rays are along the recess 270 only repeatedly distracted from the (h k l) plane.

Die Intensität des Röntgenstrahles ist Figur 15 über dem Winkel / aufgetragen, der in Figur 5 dargestellt ist. Der größte Anteil der Intensität des Röntgenstrahles wenn / nahezu Null ist und wennX nahezu Null ist, kommt von Röntgenstrahlen, die nicht abgelenkt worden sind. Diese Strahlen sind polychromatisch und besitzen eine Divergenz, die durch die Geometrie von Röntgenstrahlenquellen bestimmt wird, wie sie sich aus herkömmlichen Röntgenstrahlen ergeben. Bei diesen kleinen Winkeln kann die Vielfach-Röntgenstrahlenquelle eine herkömmliche Röntgenstrahlenquelle sein. Bei größeren Winkeln von / steigt die Intensität des Röntgenstrahles von den wiederholt abgelenkten Röntgenstrahlen an. Es besteht ein großer Anteil von nicht-divergenter monochromatischer Strahlung für einen bestimmten Wert von . Die Strahlung bei den Winkeln /1 und i2 in der Figur 8 beruht auf der charakteristischen Strahlung, die von dem Material der Oberfläche der Aussparung emittiert wird sowie den entsprechenden Kß und KX Röntgenlinien. Ein Röntgenstrahl-Fenster bei ist eine gute Auswahl für einen monochromatischen, nicht-divergenten Röntgenstrahl. Die charakteristischen L-Linien werden bei /3, 84 und /5 gezeigt. Eine zweite (h'k'l*)Ebene gibt die Kß und KX Strahlung bei 6 und/7 an.The intensity of the X-ray beam is Figure 15 over the angle / plotted, which is shown in FIG. Most of the intensity of the X-ray if / is close to zero and if X is close to zero comes from X-rays, who haven't been distracted. These rays are polychromatic and possess a divergence determined by the geometry of x-ray sources, as they result from conventional X-rays. At these little angles the multiple x-ray source may be a conventional x-ray source be. At larger angles of /, the intensity of the X-ray increases from the repeatedly deflected X-rays. There is a large proportion of non-divergent monochromatic radiation for a certain value of. The radiation at the Angles / 1 and i2 in FIG. 8 is based on the characteristic radiation that from the material of the surface the recess is emitted as well as the corresponding Kß and KX X-ray lines. An x-ray window at is a good choice for a monochromatic, non-divergent X-ray beam. The characteristic L-lines are shown at / 3, 84 and / 5. A second (h'k'l *) level indicates the Kß and KX radiation at 6 and / 7.

Die Oberfläch&ider Aussparungen sind bei den verschiedenen Ausführungsform-en nicht auf das gleiche Material wie den Einkristall beschränkt, sondern können mit Materialien überzogen sein, die einen hohen Wirkungsgrad bei der Erzeugung von Röntgenstrahlen besitzen, wobei zusätzlich auch Uran Verwendung finden kann.The surface of the recesses are in the various embodiments not limited to the same material as the single crystal, but can with Be coated with materials that are highly efficient in generating X-rays own, whereby uranium can also be used.

Darüberhinaus kann die Oberfläche überzogen; geschliffen oder wie oben erwähnt, veredelt sein.In addition, the surface can be coated; sanded or how mentioned above, be refined.

Eine Röntgenstrahlenquelle mit vielfacher Ablenkung hat die folgenden bevorzugten zweckmäßigen Ausführungsformen, wobei sie jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt ist. Für die Anwendung in diagnostischer Radiographie muß die Röntgenröhre eine durchdringende Strahlung besitzen, die zu etwa 70% absorbiert wird, wenn sie den radiographierten Gegenstand durchläuft. Die MoK'Strahlung soll als die geeignete Wellenlänge für die Radiographie eines bestimmten Gegenstandes angesehen werden. Der Einkristall in der Röntgenröhre ist ein an einem Elektronenstrahl gezogener Einkristall aus Molybden, der mit der <ioo> Richtung parallel zur Längsachse des Molybden-Kristalls ausgerichtet ist. Die Seitenwände der Längsaussparung in dem Einkristall enthalten die (010) und (Ol-O)Ebenen. Die Röntgenröhre mit einem Erregungspotential V1 von etwa 100 kv und einem Röhrenstrom von 500 mA benötigen eine große Fläche um die erzeugte Wärme ableiten zu können. Eine derart große Energie kann über die Innenfläche der Seitenwände des hohlen Einkristalls (Figur 1) abgeleitet werden, wenn der Kristall 20,0 cm lang ist.A multiple deflection X-ray source has the following preferred practical embodiments, but they are not limited to these examples is limited. For use in diagnostic radiography, the X-ray tube have penetrating radiation about 70% of which is absorbed when they passes through the radiographed object. The MoK radiation is said to be suitable Wavelength for the radiography of a particular object can be considered. The single crystal in the X-ray tube is one drawn by an electron beam Single crystal made of molybdenum, the one with the <ioo> direction parallel to the longitudinal axis of the molybdenum crystal is aligned. The side walls of the longitudinal recess in the single crystal contain the (010) and (Ol-O) planes. The X-ray tube with a Require excitation potential V1 of about 100 kV and a tube current of 500 mA a large area to dissipate the generated heat. Such a great energy can be discharged via the inner surface of the side walls of the hollow single crystal (Figure 1) when the crystal is 8 inches long.

Die Aussparung kann einen Durchmesser von 1,0 cm besitzen. Die Elektronenenergie, die pro Flächeneinheit durch die Innenwände des Kristalles abgeleitet wird, liegt eine halbe Größenordnung unterhalb Energie, die pro Flächeneinheit in eierkömmlichen Röntgenablenkungsröhre ableitbar ist, obwohl die Gesamtenergie mit der Stitzenenergie vergleichbar ist, die einer Radiographiereinheit mit einer rotierenden Anode zugeführt wird. Der Mo Röntgenstrahl für die (020) und (OT-O)Ebenen, die einen Einheitsstrukturfaktor im Durchmesser der Aussparung haben, wird aufeinanderfolgend etwa fünfmal abgelenkt, wenn er die gesamte Länge der Aussparung durchläuft. Die verwendbare Energie einer rotierenden Anode kann man derjenigen dieser mehrfach Ablenkungsquelle vergleichen, obwohl die rotierende Anodenröhre eine pulsierende Röhre mit einer viel größeren Divergenz in der Emissionsebene bei einem polychromatischen Strahl ist. So wird durch eine geringe Steigerung der Bestrahlungs-szeit die langwellige radiologische Beschädigung der Oberflächenschichten des Gegenstandes verhindert und zusätzlich die Auflösung und der Kontrast in dem Radiograph beträchtlich verbessert.The recess can have a diameter of 1.0 cm. The electron energy, which is derived per unit area through the inner walls of the crystal half an order of magnitude below energy that is acceptable per unit area in egg X-ray deflection tube can be derived, although the total energy is comparable with the stitz energy, which is fed to a radiography unit with a rotating anode. The Mo X-ray for the (020) and (OT-O) planes, which have a unit structure factor in the Diameter of the recess will be deflected about five times in succession, when it runs the entire length of the recess. The usable energy one rotating anode can be compared to that of this multiple deflection source, although the rotating anode tube is a pulsating tube with a much larger one Is divergence in the emission plane for a polychromatic beam. So will the long-wave radiological through a slight increase in the irradiation time Damage to the surface layers of the object is prevented and in addition the resolution and contrast in the radiograph is significantly improved.

Die folgende Mehrfach-Ablenkungs-Röntgenquelle erzeugt monochromatische, hochbrillante Röntgenstrahlen mit einer niedrigen Divergenz und kann zur metallurgischen Beugung eingesetzt werden um den atomaren oder mikrostrukturellen Charakter von Materialien zu untersuchen. Der zentrale Kristall besteht aus einem Kupfer-Einkristall mit niedriger Verschiebungsdichte, der nach dem Richmond-Verfahren aus der Schmelze gezogen wurde, wobei die 1 1 Richtung innerhalb des Kristalls parallel zur Längsachse der Aussparung liegt. Ein Teil der Seitenwände der Aussparung fällt mit der (111) und (1 1)Ebene zusammen. Die Wandsegmente und die Längsachse der Aussparung bestimmen die Emissionsebene. Die Aus sparung in dem Kristall mit einer Länge von 50 cm und einem Durchmesser von 0,5 cm liefert einen intensiven Röntgenstrahl.The following multiple deflection X-ray source produces monochromatic, Highly brilliant X-rays with a low divergence and can be used for metallurgical Diffraction can be used to determine the atomic or microstructural character of Investigate materials. The central crystal consists of a single crystal of copper with low displacement density, obtained from the melt by the Richmond process was drawn, with the 1 1 direction within the crystal parallel to the longitudinal axis the recess lies. Part of the side walls of the recess coincides with the (111) and (1 1) level together. Determine the wall segments and the longitudinal axis of the recess the emission level. The recess in the crystal with a length of 50 cm and 0.5 cm in diameter provides an intense X-ray beam.

Die (111) und die (1 5 bienen besitzen einen Braggschen Winkel von 21,6° bei einem Cu KRöntgenstrahl. Man wählt den Röntgenstrahlen-Durchlaß in dem einschließenden Gehäuse um diesen Cu K Röntgenstrahl passieren zu lassen. Ein Erregungspotential von 35 Kilovolt und 400 mA erzeugt eine Energieladung von etwa 190 Watt/cm2 auf der Innenseite der Kupferoberfläche. Die gesamte der Röhre zugeführte Energie ist zwei Größenordnungen höher als dies bei herkömmlichen Beugungsröhren möglich ist. Die endgültige Röntgenstrahl-Fokusfläche ist 0,93 cm breit mit einer senkrechten Höhe von 0,5 cm, und der Cu Ks Röntgenstrahl hat eine horizontale Divergenz, die zwei Größenordnungen geringer ist und eine vertikale Divergienz, die halb so groß ist wie bei einer herkömmlichen Beugungsröhre.The (111) and the (1 5 bees have a Bragg angle of 21.6 ° with a Cu K X-ray. One chooses the X-ray transmission in the enclosing housing to allow this Cu K X-ray beam to pass. A potential for arousal of 35 kilovolts and 400 mA generates an energy charge of around 190 watts / cm2 the inside of the copper surface. All of the energy delivered to the tube is two orders of magnitude higher than that of conventional ones Diffraction tubes is possible. The final X-ray focus area is 0.93 cm wide with a vertical height of 0.5 cm, and the Cu Ks X-ray beam has a horizontal divergence, which is two orders of magnitude smaller and a vertical divergence which is half that is as large as a conventional diffraction tube.

Außerdem ist der Röntgenstrahl monochromatisch. Der abgelenkte Strahl ist praktisch ohne jedes Störgeräusch, da der auftreffende Röntgenstrahl von einer hohen Brillanz und monochromatisch ist. Außerdem ist der abgelenkte Strahl um zwei Größenordnungen intensiver als dies gegenwärtig mit herkömmlichen Beugungsröhren möglich ist. Hierdurch kann sich der Röntgentaststrahl des 24s Winkels hundertmal schneller fortbewegen, wobei die gleiche Zählstatistik aufrecht erhalten wird.In addition, the X-ray beam is monochromatic. The deflected beam is practically without any disturbing noise, since the incident X-ray beam is from a high brilliance and monochromatic. Also, the deflected beam is by two Orders of magnitude more intense than is currently the case with conventional diffraction tubes is possible. As a result, the X-ray scanning beam of the 24s angle can move a hundred times move faster while maintaining the same counting statistic.

Für die metallurgische und diagnostische Radiographie ist oft ein kurzwelliger Röntgenstrahl erforderlich. Eine Röntgenquelle, hergestellt aus einem Wolfram-Einkristall, der mit einem Elektronenstrahl gezogen wurde, wobei die <111 zu Richtung entlang der Längsachse des Kristalls liegt und der Kristall eine lange Aussparung mit kreisförmigen Querschnitt besitzt, ist die Basis für eine Röntgenquelle, Wolfram KA Röntgenstrahlen emittiert. Die Seitenwände der Aussparung in der Emissionsebene sind bei dieser Geometrie, die (11-O)Ebene und die (-1O)Ebene. Die Ablenkungsebenen sind die (22-O)Ebene und die (2-20)Ebene, obwohl die (2-02-) und die (202-) sowie die (02-2) und die (027-)Ebenen ebenfalls hierzu dienen könnten. Bei dieser Geometrie ist</ in Figur 5 Null Grad. Der Wolfram Kf-Röntgenstrahl, der von den (22-O)Typ-Ebenen abgelenkt wird, besitzt einen Braggschen Winkel von 5,40. Der Kot Röntgenstrahl bildet einen Winkel von 5,40 mit der Längsachse der Aussparung. Der Röntgenstrahl, der von einem abgeschrägten hohlen Kristall, wie er in Figur 5 dargestellt ist, emittiert wird, bildet mit der Kristallachse einen Winkel von 5,40 Eine Aussparung Tvon 100 cm Länge und 0,5 cm Durchmesser besitzt eine große Oberfläche zur Ableitung der Hitze, die durch die auftreffenden Elektronen erzeugt wird. Die endgültige Fokusfläche ist 5,4 cm x 0,5 cm. Die gesamte der Röntgenquelle zugeführte elektrische Energie kann bis zu 300 mA bei 150 KV betragen, was einer Energieladung pro Flächeneinheit gleichkommt, die eine Größenordnung geringer ist als bei Beugungseinheiten, wobei jedoch die Gesamtenergie mit einer Röntgenröhre mit rotierender Anode vergleichbar ist. Es handelt sich hierbei um eine intensive Röntgenstrahlenquelle mit niedriger Diverg-enz und einer kurzen Wellenlänge.For metallurgical and diagnostic radiography is often a short-wave X-ray required. An X-ray source made from one Tungsten single crystal that was pulled with an electron beam, the <111 to direction lies along the longitudinal axis of the crystal and the crystal has a long one Has a recess with a circular cross-section, is the basis for an X-ray source, Wolfram KA emits X-rays. The side walls of the recess in the emission level are in this geometry, the (11-O) plane and the (-1O) plane. The distraction levels are the (22-O) plane and the (2-20) plane, although the (2-02-) and the (202-) as well the (02-2) and the (027-) levels could also serve this purpose. With this geometry is </ in Figure 5 zero degrees. The Wolfram Kf X-ray coming from the (22-O) type planes is deflected, has a Bragg angle of 5.40. The feces X-ray forms an angle of 5.40 with the longitudinal axis of the recess. The x-ray, that of a beveled hollow crystal as shown in Figure 5, is emitted, forms an angle of 5.40 with the crystal axis. A recess T of 100 cm in length and 0.5 cm in diameter has a large surface for drainage the heat generated by the impacting electrons. The final focus area is 5.4 cm x 0.5 cm. All of the electrical energy supplied to the X-ray source can be up to 300 mA at 150 KV, what an energy charge per unit area, which is an order of magnitude less than for diffraction units, however, the total energy is comparable to that of an X-ray tube with a rotating anode is. It is an intense X-ray source with a low Divergence and a short wavelength.

Eine monochromatische Wolfram K P Röntgenstrahlenquelle kann aus einem Spaltkristallaufbau hergestellt werden. Die Röntgenstrahlquelle wird aus einem Wolfram-Einkristall hergestellt, der mittels eines Elektronenstrahles gezogen ist, wobei die Richtung entlang der Längsachse des Kristalles liegt, während eine im Querschnitt rechteckige Aussparung vorgesehen ist, wie dies Figur 7 zeigt. Die Seitenwände der Aussparung in der Emissionsebene sind bei dieser Geometrie die (001) und (OO -)Ebenen.A monochromatic tungsten K P x-ray source can consist of a Split crystal structure can be produced. The X-ray source is made from a single crystal of tungsten made drawn by means of an electron beam, with the direction lies along the longitudinal axis of the crystal, while one is rectangular in cross-section Recess is provided, as Figure 7 shows. The side walls of the recess in the emission plane in this geometry are the (001) and (OO -) planes.

Die Wand auf der rechten Seite ist um + 30 um die O1 zu Achse gedreht, so daß nur die (002)-, (004)-, (006)-usw.)Ebenen mehrfach ablenken können. Der Wolfram } Röntgenstrahl bildet einen Braggschen Winkel von 3,7°, 7,6° und 11,5° jeweils für eine Ablenkung von den Kristallwänden für die (002),(004) und (006)Ebenen.The wall on the right is rotated by + 30 around the O1 axis, so that only the (002), (004), (006) etc.) planes can deflect multiple times. The tungsten } X-ray forms a Bragg angle of 3.7 °, 7.6 ° and 11.5 °, respectively for a deflection from the crystal walls for the (002), (004) and (006) planes.

Der atomare Streufaktor nimmt bei einem ansteigenden Winkel ab, wobei jedoch ein Röntgenstrahl mit einer großen Intensität bei 11,50 erreicht werden kann und zwar unter Verwendung der (006) Ebene, wenn der Kristall 50 cm lang, 0,5 cm hoch und 0,3 cm breit ist, während die bereits erwähntenÜXolfram spezifischen Energiezuführungen eingesetzt werden. Es handelt sich hierbei um einen hochmonochromatischen Röntgenstrahl.The atomic scattering factor decreases with an increasing angle, where however, a high intensity x-ray beam at 11.50 can be achieved using the (006) plane if the crystal is 50 cm long, 0.5 cm high and 0.3 cm wide, while the aforementioned ÜXolfram-specific energy supplies can be used. It is a highly monochromatic X-ray beam.

Claims

PATENT CLAIMS

X-ray source for generating an intense, monocromatic X-ray low divergence with an electron source and a single crystal anode, the spaced apart x-ray generating and x-rays has deflecting surfaces according to Patent No. 2,223,953, characterized in that that the single crystal anode (112) has a longitudinal recess (116), which the X-rays emitting surfaces (124, 126) while also providing an electron source (128) at a distance from the X-ray emission surfaces (124, 126) and an arrangement for accelerating the electrons in the direction of the surfaces (124, 126) are provided.

2. X-ray source according to claim 1, characterized in that that the anode (112) has an essentially cylindrical recess (116), which forms the X-ray emitting surfaces (124, 126).

3. X-ray source according to claim 1, characterized in that that the anode (212) has a recess (216) which is essentially elliptical in cross section which forms the X-ray emitting surfaces (230, 232).

4. X-ray source according to claim 3, characterized in that that several electron sources (240, 242) at a distance from the X-rays emitting surfaces (230, 232) are arranged.

5. X-ray source according to claim 1, characterized in that that the anode (260) has an essentially rectangular recess (270), which forms the X-ray emitting surfaces (274, 276).

6. X-ray source according to claim 1, characterized in that that the X-ray emitting surfaces (124, 126) are spaced from one another arranged levels.

7. X-ray source according to claim 1, characterized in that that one of the spaced apart X-ray emitting surfaces Contains at least one (hkl) -type level that coincides with another (hkl) -type level within the other X-ray emitting surface to repeatedly deflect one generated X-ray cooperates.

8. X-ray source according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the (hkl) -type planes are substantially parallel to one another.

9. X-ray source according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the X-ray emitting surfaces tal24, 126, 230, 232, 274, 276) with a thin film of a highly effective X-ray generating Material are coated.

10. X-ray source according to claim 9, characterized in that that the coating consists of tungsten, platinum, molybdenum or copper.

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