DE2431990C3

DE2431990C3 - Verwendung eines aus Keramik- und Metallteilen zusammengelöteten Kolbens als Vakuumkolben für Röntgenröhren

Info

Publication number: DE2431990C3
Application number: DE19742431990
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl.-Phys. 8521 Moehrendorf Friedel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-07-03
Filing date: 1974-07-03
Publication date: 1979-05-31
Also published as: DE2431990B2; DE2431990A1

Description

Ein Kolben aus Keramik- und Metallteilen für elektrische Entladungslampen, bei dem wenigstens die an den Befestigungsstellen an Keramik liegenden Elemente der Metallteile aus Niob (Nb) bestehen, ist aus der DE-OS 15 71501 bekannt. Dieser für eine Metalldampflampe vorgesehene Kolben wird hergestellt aus einem Rohr, dessen öffnungen mit scheiben- oder kappenförmigen Verschlußstücken hermetisch verlötet sind.

Bei Entladungslampen treten andere Probleme auf als bei Röntgenröhren. Kolben von Lampen brauchen keine kleinen Baulängen und zugleich Hochspannungsfestigkeit aufweisen. Entsprechend ist bisher auch eine Übertragung des bekannten Verfahrens zum Verschließen einer öffnung an Kolben, die aus feuerfestem Oxidmaterial bestehen, auf Kolben für Röntgenröhren unterblieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auch als Vakuumkolben für Röntgenröhren die Verwendung eines aus Keramik- und Metallteilen zusammengelöteten Kolbens, bei dem die Lötstellen an den Metallteilen aus Niob bestehen, zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem die Lötstellen an den inneren und äußeren Wänden der Keramikteile liegen.

Durch die erfindungsgemäße Verlegung der Lötstellen können kleine Baulängen erhalten werden, weil an den Stirnflächen der Keramikteile keine Ansätze auftreten. Andererseits kann die Hochspannungsfestigkeit durch große Kriechwege erhöht werden. Erst durch die direkte Lötung auch bei von nach Art von Stecker und Buchse ineinandergreifenden Metall- und Keramikteilen nach der Erfindung können die bekannten Kolben eine für die Anwendung als Vakuumkolben von ϊ Röntgenröhren günstige Form erhalten.

3ei Röntgenröhren ist es wichtig, daß für Lötungen Lote mit Schmelzpunkten über 1000°C wie etwa Kupfer, das bei 1100⁰C schmilzt, anwendbar cincL Das Niob weist außerdem noch die Eigenschaft auf, daß es recht duktil ist, so daß es zur Herstellung von Zieh- und Drückteilen geeignet ist Außerdem hat es sich als für die Röhrenherstellung vorteilhaft erwiesen, daß es gut schweißbar ist So ist z.B. das Argon-Are oder Plasmaverfahren anwendbar. Als weiterhin den Einsatz

is in Hochvakuumelektronenröhren fördernde Eigenschaft des Niobs hat sich erwiesen, daß es als sog. Getter zur Bindung in der Röhre unerwünschter Gase geeignet ist
Bei der Herstellung von Vakuumkolben für Röntgenröhren können die gesamten Metallteile aus Niob hergestellt werden. Wegen des relativ hohen Preises von Niob kann man auch dazu übergehen, nur an den Verbindungsstellen Übergangsstücke, sog. Lötflansche, aus Niob vorzusehen. Die übrigen Metallteile, die dann

-^ir> mit dem Flansch aus Niob verschweißbar sind, können etwa aus Eisen oder aus rostfreiem Stahl bestehen.

Bei Röntgenröhren erweist sich das Niob auch in der Hinsicht in Weiterführung der Erfindung als besonders zweckmäßig, als ein für Röntgenstrahlen gut durchlässiges Fenster aus Oxidkeramik, wie Aluminiumoxid-Keramik oder einem Naturprodukt wie Saphir, direkt einlötbar ist Dies beruht beim Saphir darauf, daß er aus Aluminiumoxid besteht
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele weiter erläutert.

In der F i g. 1 ist eine Drehanoden-Röntgenröhre größtenteils im Schnitt dargestellt, bei welcher der Übergang zwischen den Metallteilen und den Keramiken formteilen an den großen Umfangen über Anlötflansche bewerkstelligt ist,und

in der F i g. 2 eine AusführungEform, bei welcher der Kolben aus Keramiklochscheiben und Rohren aus Niob zusammengelötet ist

■is Der Vakuumkolben 1 einer in Fig. 1 gezeichneten Drehanoden-Röntgenröhre besteht aus einem rohrförmigen Teil 2 aus Aluminiumoxid-Keramik, welches an seinem einen Ende nach außen eine Umbördelung 3 aufweist. Am äußeren Rand der Umbördelung 3 ist ein

">« Anlötflansch 4 aus Niob mittels Kupfer angelötet. An seinem freien Ende S ist der Anlötflansch 4 mit einem Rohrteil 6 aus Eisen verschweißt. In die Seitenwand des Rohres ist eine öffnung eingebracht, deren Rand nach außen aufgebogen ist und am freien Rand mit einem

w Ring 7 aus Niob verschweißt ist. Der Ring 7 hat U-förmigen radialen Querschnitt und ist an seinem freien Ende mit einer Platte 8 aus Saphir mittels Kupfer verlötet Das Fenster 8 besteht aus Saphir und ist 1 mm stark. An seinem freien Ende 9 ist das Metallrohr 6 mit

mi einem Anlötflansch 10 verschweißt Der Anlötflansch 10 stellt die Verbindung zu einem Keramikring 11 dar, der radial einen U-förmigen Querschnitt aufweist An seinem inneren freien Rand ist am Keramikring 11 eine Verschlußplatte 12 aus Niob angelötet Diese Ver-

»*' schlußplatte ist mit einem Saugstutzen 13 zur Erzeugung des Hochvakuums in der Röhre versehen. Außerdem ist eine aus Aluminiumtrioxid (AI2O3) bestehende isolierende Durchführung 14 vorgesehen,

durch welche Leitungen 15 und 16 geführt sind. Den vakuumdichten Abschluß am anderen Ende des Kolbens bietet eine Verschlußplatte 17, welche in ihrem Zentrum einen Stutzen 18 vakuumdicht trägt, welcher die Halterung für einen Rotor 19 einer Drehanode 20 darstellt Innerhalb des Kolbens 1 befindet sich außerdem noch eine Kathodenanordnung 21, welche an der Innenseite der Platte 12 angelötet ist Sie besteht aus Niob und enthält die Fortsetzung der Leitungen 15 und 16 bis zu einer Glühkathode 22. An der Außenseite des Rohrteiler. 2 ist ein an sich bekannter Stator 23 angeordnet, welcher dazu dient, den Rotor 19 in Rotationsbewegung zu versetzen, so daß eine Rotation der Anodenplatte 20 erhalten wird. Diese wird aufrechterhalten, solange zur Erzeugung von Röntgenstrahlen mittels einer zwischen dem Stutzen 18 und einer der Leitungen 15 oder 16 angelegten Hochspannung durch eine Heizspannung zwischen 15 und 16 aus der Glühkathode 22 ausgesandte Elektronen auf die Brennfleckbahn 24 der Anode 25 zum Auftreffen gebracht werden.

In der in Fig.2 dargestellten Ausführungsform besitzt eine Drehanoden-Röntgenröhre einen Vakuumkolben 25, der aus Keramikscheiben 26, 27 und 28 besteht, die unter Zwischenschaltung von Rohren 29 und 30 miteinander verlötet sind. Die Scheiben 26, 27 und 28 besitzen zentrale öffnungen, von welchen diejenigen der beiden Endplatten 26 und 28 einerseits mit der Anodenanordnung 31 und andererseits mit der Kathodenanordnung 32 vakuumdicht verschlossen sind. Die öffnung der Scheibe 27 befindet sich innerhalb des Kolbens und dient dem Durchtritt der Drehachse der Drehanode. Die Drehanodenanordnung selbst besteht aus einem Hlalterungsstutzen 33, einem Rotor 34, einer Drehachse 35 und einer Anodenplatte 36. Die Kathodenanordnung besitzt einen Halterungsstutzen 37, eine diesem Stutzen gegenüber dem Innenraum vakuumdicht abschließende Anordnung 38, welche den Ansatz 39 trägt in welchem sich Glühkathodenwendeln 40 und 41 befinden, welche an ihren Enden mit isoliert nach außen geführten Leitungen 42, 43 und 44 verbunden sind. Diese sind durch einen Körper 45 vakuumdicht in die Anordnung 38 eingeführt Die Leitung 34 führt zum Verbindungspunkt der beiden Glühwendeln 40 und 41, während die Leitungen 42 und , 44 jeweils das freie Ende der Wendel bzw. 41 kontaktieren.

Zur Erzeugung von Röntgenstrahlen wird der Rotor 34 mittels eines über einen Stator 34' angelegten Drehfeldes in Rotation versetzt Zur eigentlichen

!,ι Anregung der Röntgenstrahlen wird zwischen den Leitungen 42 und 43 bzw. 43 und 44 eine Heizspannung angelegt so daß die Wendel 40 bzw. 41 glüht, so daß mittels eines Hochspannungsfeldes, welches zwischen dem Stutzen 33 und der Leitung 43 angelegt ist

;■> Elektronen auf die Drehanode 36 zu beschleunigt werden. Aus der Wendel 40 treffen Elektronen auf eine äußere Brennfleckbahn 46 auf, von der Wendel 41 aus wird eine innere Brennfleckbahn 47 betroffen. Im Bedarfsfall können auch beide Brennfleckbahnen 46 und

-ο 47 zur Aussendung von Röntgenstrahlen gebracht werden. Als Lot zwischen den Seitenrändern der Platten 26, 27 und 28 und den Rohrteilen 29 und 30 sowie dem Stutzen 33 und dem Kathodenansatz 37 ist Kupfer verwendet Die direkte Verlötung ist möglich, weil die

j: Rohrteile 29 und 30 ganz aus Niob bestehen. Auch das Fenster 48 aus Aluminiumoxid-KeramiK, durch welches die auf den Bahnen 46 und 47 entstehenden Röntgenstrahlen aus dem Kolben 25 austreten können, ist mit Kupfer in die aus Niob bestehende Wand des Rohres 30

ι: eingelötet.

Im Rahmen der Erfindung sind außer Kupfer auch andere Lote benutzbar, die bei Vakuumkolben anwendbar sind. Dies sind insbesondere solche, die oberhalb der üblichen Ausheiztemperatur und unterhalb der Tempe-

ä ι ratur schmelzen, bei welcher die verwendeten Keramikteile nicht mehr beständig sind. Bei Aluminiumoxid-Keramik ist das etwa zwischen 700 und 1800⁰C Brauchbare Lote sind in dieser Hinsicht etwa auch Palladium-Nickellote oder reines Nickel bzw. reines

··» Palladium.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprache:

1. Verwendung eines aus Keramik- und Metallteilen zusammengelöteten Kolbens, bei dem die Lötstellen an den Metallteilen aus Niob bestehen und an den inneren und äußeren Wänden der Keramikteile liegen, als Vakuumkolben für Röntgenröhren.

2. Kolben zur Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallteile ganz aus Niob bestehen.

3. Kolben zur Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Lötstellen der Metallteile Teile aus Niob angesetzt sind.

4. Kolben zur Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikteile aus Aluminiumoxid bestehen.

5. Kolben zur Verwendung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß im Metallrohr (S) ein Fenster (8) aus Saphir unter Zwischenschaltung eines Ringes (7) aus Niob eingelötet ist

6. Kolben zur Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikteile aus Formteilen (2, 3, 11) bestehen, die zentrale öffnungen zum Einsetzen der Kathode (21) und der Anode (20) aufweisen, und daß die seitliche Begrenzung im Bereich von Kathode und Anode aus einem Metallrohr (6) besteht

7. Kolben zur Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikteile die Form von Lochscheiben (26, 27, 28) aufweisen, die über Metallrohre (29, 30) miteinander verlötet sind und in deren verbleibenden Endöffnungen einerseits die Kathodenanordnung (32) sowie andererseits die Anodenanordnung (31) vakuumdicht eingelötet sind.