DE2443354C3

DE2443354C3 - Drehanodenscheibe für eine Röntgenröhre und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE2443354C3
Application number: DE2443354A
Authority: DE
Inventors: Frederik Magendans; Gerhardus Albertus Te Raa
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1973-09-20
Filing date: 1974-09-11
Publication date: 1979-04-05
Also published as: DE2443354B2; FR2245079A1; ATA748974A; GB1427287A; CA1009292A; NL7312945A; BE820085A; FR2245079B1; JPS5318391B2; AT337316B; DE2443354A1; CH577234A5; IT1021463B; USB504056I5; JPS5060192A; US3993923A

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehanodenscheibe für eine Röntgenröhre sowie auf ein Verfahren zur Herstellung einer Drehanodenscheibe gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Eine derartige Drehanodenscheibe ist aus der DE-OS 2201979 bekannt. Durch die auf der Auftrefftchicht für die Elektronen abgekehrten Oberfläche der Dreh iiode angebrachte Metalloxidschicht soll die abgestrahlte Wärmemenge erhöht werden. Die Schicht besteht aus Titandioxid und enthält Zusätze beispielsweise aus Aluminiumoxid. Durch die Zusätze soll die Stabilität der Schicht erhöht werden, ohne daß die Abstrahlwirkung nennenswert beeinflußt wird. Der Titandioxidgehalt darf dabei nicht unter 20% sinken.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei Titandioxidgehalten von 20% und mehr die Anodenscheiben zur Gasbildung während des Gebrauchs neigen. Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Drehanodenscheibe für eine Röntgenröhre zu schaffen, deren Belastbarkeit und Wirkungsgrad ebenfalls verbessert ist und die nicht zum Gasen neigt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Maßnahmen gelöst. Das Titandioxid kann als eine Verbindung mit einem Teil des Aluminiumoxids vorhanden sein.

Die Anodenscheibe kann dabei völlig aus Wolfram oder einer Wolframlegierung bestehen oder einen geschichteten Aufbau aufweisen, wobei die Trägerschicht aus Molybdän oder einer Molybdänlegierung besteht. Eine derartige geschichtete Scheibe kann z. B. dadurch erhalten werden, daß in einer Form Schichten aus Pulvern der gewünschten Metalle gesintert werden. Nach einem weiteren Verfahren werden Scheiben aus den betreffenden Materialien unter gleichzeitiger Dickenverringerung und Durchmesservergrößerung der beiden Scheiben mittels eines einzigen Schlages oder einer geringen Anzahl Schläge großen Energieinhalts zwischen Preßblöcken miteinander verbunden, wonach aus dem geschichteten Körper auf bekannte Weise eine Drehanode hergestellt wird. Es hat sich herausgestellt, daß bei Anwendung einer derartigen Schicht bei gleicher Belastung die Temperatur der von der Auftreffschicht für die Elektronen s abgekehrten Oberfläche der Drehanode einen um 150 bis 250° C niedrigeren Wert als bei einer Drehanode ohne diese Schicht annimmt, ohne daß es zu einer Gasbildung kommt. Dies bedeutet, daß ohne nachteilige Folgen für die Lebensdauer die Belastung einer Drehanode nach der Erfindung um etwa 20% vergrößert werden kann.

Außerdem hat sich herausgestellt, daß die verbesserte Reflexionsfähigkeit von Drehanoden nach der Erfindung während der ganzen Lebensdauer der Röntgenröhre erhalten bleibt. Bei den bisher bekannten die Reflexion verbessernden Abdeckschichten war dies, wie gefunden wurde, nicht der Fall, und darauf ist es wahrscheinlich zurückzuführen, daß die Anwendung derartiger Schichten sich in der Praxis nicht allgemein verbreitet hat.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung trägt die von der Auftreffschicht abgekehrte Oberfläche der Trägerschicht eine Schicht aus einem Gemisch von Metalloxiden, das 97,5 Gew.-% Aluminiumoxid, 2-2,5 Gew.-% Titandioxid und gegebenenfalls andere Metalloxide enthält. Die Dicke der Metalloxidschicht liegt vorzugsweise zwischen 20 und 100 μίτι. Bei Anwendung dieser Schichtdicken werden eine gute Abdeckung der darunterliegenden Oberfläehe und eine genügende Wärmeleitfähigkeit gewährleistet. Unterhalb einer Dicke von 20 μΐη, insbesondere unterhalb einer Dicke von 10 μίτι, wird die Möglichkeit einer unvollständigen Abdeckung groß. Bei einer Dicke von mehr als 100 um wird die verhält-

J5 nismäßig schlechte Wärmeleitfähigkeit von Aluminiumoxid eine immer größere Rolle spielen. Bei Dicken von mehr als 1000 um lösen sich die Schichten unter der Einwirkung innerer Spannungen leicht ab.
In der Praxis hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Schichten mit Hilfe eines Verfahrens anzubringen, bei dem die Teilchen, aus denen die Schicht aufgebaut ist, eine die Schmelztemperatur des Metalloxidgemisches überschreitende Temperatur ereichen. Geeignete Techniken sind z. B. Plasmaspritzen, Pulverspritzen. Drahtspritzen und Detonationsspritzen. Die Teilchen können dabei Temperaturen von 2500 bis 5000° C erreichen.

Unter diesen Bedingungen werden Schichten mit einer relativen Dichte von mehr als 90% erhalten.

während die Haftung und die Wärmeleitfähigkeit der Schichten optimal sind. Außerdem ist bei diesem Anbringungsverfahren nicht zu befürchten, daß beim Betrieb der auf diese Weise überzogenen Drehanoden in der Röntgenröhre, wobei die Drehanodenoberfläehe Temperaturen von 12(M)" Coder höher erreichen kann, Gasabgabe stattfindet. Viele andere Verbindungen, unter denen z. B. Chromtrioxid (Cr₂O₁), erweisen sich aus diesem Grunde als für den beabsichtigten Zweck nicht geeignet, weil Zersetzung auftritt, wobei etwa vorhandene günstige wärmeabstrahlende Eigenschaften verlorengehen und das Vakuum in der Röntgenröhre beeinträchtigt wird.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher erläutert, deren Figur einen Schnitt durch eine Röntgenröhrendrehanode nach der Erfindung zeigt.

Die Figur zeigt einen Schnitt durch eine Drehanode mit einer Trägerschicht 1 aus einer Legierung von

Molybdän (TZM: 0,5 Gew.-% Ti, 0,08 Gew.-% Zr, Rest Mo) und einer Auftreffschicht 2 aus Wolfram. Die Anode ist dadurch hergestellt, daß eine flache Scheibe aus Wolfram mit einer Scheibe aus der genannten Molybdänlegierung mittels eines einzigen Schlages großen Energieinhalts unter Dickenverringerung und Durchmesservergrößerung verbunden wird. Dann wird aus der so erhaltenen geschichteten Scheibe die in der Figur im Schnitt dargestellte Anode durch mechanische Bearbeitung hergestellt.

Ausfiihrungsbeispiel

Die Drehanode (1, 2) wurde mit einer Schicht mit einer Dicke von 65 (im aus einem Gemisch aus 2,5

Gew.-% TiOj, Rest AI₂O₃, durch Plasmaspritzen überzogen. Die Trägerschicht 1 erreichte an der von der Auftreffschicht abgekehrten Oberfläche beim Betrieb bei gleicher Belastung eine Temperatur, die um 150 bis 200° C niedriger als bei einer nicht mit einer Schicht 3 nach der Erfindung versehenen Drehanode war. Dies bedeutet, daß die Drehanoden nach der Erfindung eine längere Lebensdauer aufweisen. Andere bei der Erfindung anwendbare Puiverzusammenseizungen sind z. B.:

a) 2,5 Gew.-% TiO₂, 2 Gew.-% SiO₁, 1 Gew.-% Fe₁O₃, Rest Al₁O₃;

b) 0,5 Gew.-% SlO,, 3,3 Gew.-% TiO₁, 0,15 Gew.-% MgO, Rest AI₁O₃.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Drehanodenscheibe für eine Röntgenröhre mit einer Auftreffschicht für die Elektronen aus Wolfram oder einer Wolframlegierung, wobei die von der Auftreffschicht (2) für die Elektronen abgekehrte Oberfläche der Drehanode mit einer Metalloxidschicht (3) überzogen ist, die Aluminiumoxid und Titanoxid enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxidschicht 94 bis 98 Gew.-% Aluminiumoxid und 2 bis 6 Gew.-% Titandioxid enthält.

2. Drehanodenscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnt, daß die Metalloxidschicht 97,5 Gew.-% Aluminiumoxid und 2 bis 2,5 Gew.-% Titanoxid enthält.

3. Verfahren zur Herstellung einer Drehanodenscheibe nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalloxidscbicht mittels eine? Verfahrens angebracht wird, bei dem die Metaftoxidteilchen oberhalb ihrer Schmelztemperatur erhitzt werden.