DE2454823C2

DE2454823C2 - Drehanode für Röntgenröhren

Info

Publication number: DE2454823C2
Application number: DE2454823A
Authority: DE
Inventors: Helmut Springdale Conn. Langer; Vincent Enzo Stamford Conn. Sollima
Original assignee: Machlett Laboratories Inc
Current assignee: Machlett Laboratories Inc
Priority date: 1973-11-19
Filing date: 1974-11-19
Publication date: 1985-03-07
Also published as: CA1004279A; DE2454823A1; US3855492A; GB1461008A

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehanode füc Röntgenröhren mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Anspruch I.

Es ist aus der US-Patentschrift 22 16 887 bekannt, zum Zwecke einer günstigen Anpassung der Wärmeausdehnungskoeffizienten des Anodentellers und des Schaltteils diesen aus Molybdän herzustellen. Es ist jedoch bei den Drehanodenkonstruktionen unvermeidbar, daß der Anodenteller, der Schaftteil und auch die weiteren Bauelemente bis zum Rotorkopf aufgrund der extrem hohen Temperaturen der Brennfleckbahn sich erheblich und auch unterschiedlich erwärmen, so daß die Gefahr von Rüttelschwingungen wegen nur geringfügigster Unwuchten aufgrund der Wärmeausdehnung der einzelnen Bauteile besteht, was Anlaß zu einem unscharfen Röntgenstrahl, zu Geräuschbildung und zu mechanischen Schwingungen, die auch Zerstörungen nach sich ziehen können, gibt. Es ist ferner aus der DE-OS 22 18 568 bekannt, den Teller der Drehanode aus einer Legierung aus Titan-Zirkonium-Molybdän mit einem sehr hohen Prozentanteil von Molybdän herzustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Röntgenröhren-Drehanode der eingangs genannten Art so auszubilden, daß größere Schwingungsamplituden und damit stärkere Geräusche aufgrund von Unwuchten während des Betriebes vermieden werden.

Die Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale erreicht.

Überraschenderweise ergibt sich eine Erhöhung der Laufruhe durch Vergleichmäßigung der Wärmedehnungseigenschaften derjenigen Konstruktionsteile, welche das den Anodenteller tragende Schaftteil mit dem Antriebsrotor verbinden, obwohl der elektrisch aktive feil des Antriebsrotors gegenüber dem Schaftteil und auch gegenüber den unmittelbar an ihn angrenzenden '!'eilen der Verbindungskonstruktion stark unterschiedliche Wärmeausdehnungseigenschaften besitzt.

Vorteilhafte Ausführungsarten der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 und 3. Eine nähere Erläuterung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels gegeben. Die Zeichnung zeigt eine Röntgenröhre in Seitenansicht, zum Teil axial geschnitten.

Die Zeichnung zeigt eine Röntgenröhre, die insgesamt mit 10 bezeichnet ist und deren evakuier'er Röhrenkolben 12 einen kolbenförmigen Teil 14 und ein Hatestück 16 mit verringertem Durchmesser aufweist.

Im kolbenförmigen Teil 14 ist die Kathode 18 mittels einer Platte 20 an dem einen Ende eines Kathodenhai ters 22 befestigt Der Kathodenhalter 22 ist in den Kolben 12 dicht schließend eingesetzt und mit Zuleitung 24 verbunden.

Die Kathode 18 richtet im Betrieb den Elektronenstrahl auf die kegelige Mantelfläche 26 des Anodendrehtellers 28, so daß im Betrieb auf der kegeligen Mantelfläche 26 eine Brennfleckbahn entsteht.
Der Anodendrehteller 28 ist mit einem Rotor 30 verbunden, der im Halsstück 16 des Röhrenkolbens durch Kugellager 32 gehaltert ist, welche in einem hohlzylindrischen Halteglied 34 befestigt sind, das an seinem unteren Ecde durch eine Hülse 36 gegenüber einem nach auswärts ragenden Teil 38 des Röhrenkolben-Halsstükkes f6 abgedichtet ist. Ein rohrförmiger Abstandshalter 40 hält die Kugellager 32 auf Abstand. Das untere Lager 32 sitzt auf einer Innenschulter 42 des Haltcgliedes 34 auf. Mit einer Reihe von Schrauben 44 im oberen Ende des Haltegliedes 34 ist das obere Lager 32 axial fixiert.

jo Der Rotor wird von einer (nicht gezeigten) Induktionseinrichtung in Drehung versetzt.

Das Halteglied 34 ist mit Abstand von einer Rotor glocke 46 umgeben, die mit ihrem oberen Ende an einer Rotorabschlußkappe mit einem Rotor-Abschlußkappenteil 48 befestigt ist. Das Rotorabschlußkappenteil 48 ist mittels Befestigungsschrauben 50 an einem Zwischenring 52 der Rotorabschlußkappe festgelegt, der seinerseits durch Löten mit dem abgesetzten Rotorkopf 54 fest verbunden ist.

Ein Schaftteil 56 mit flanschartigem unteren Ende, das in das Rotorabschlußkappenteil 48 eingepaßt ist. ist mit letzteren fest verlötet. Der Schaftteil 56 trägt am oberen Ende einen Stützflansch 58 als Auflager für den Anodendrehteller 28 und ragt mit einem Gewinde/.apfen durch eine Bohrung des Anodendrehtellers 8 hindurch. Auf den Gewindezapfen ist eine Mutter 60 aufgeschraubt. Der Schaftteil 56 weist vorzugsweise eine Axialbohrung 62 auf, die eine Querschnittsverringerung darstellt und somit einen Wärmestau hervorrufen kann.

um die Wärmeleitung durch das Schaftteil zum Rotorkopf und zu den Lagern zu vermindern.

Übliche Drehzahlen der Drehanode liegen im Bereich von 10 000 U/min, bei .welchen sich geringfügige Unwuchten bereits äußerst störend bemerkbar machen.

welche sich bei Verwendung von Werkstoffen mit erheblichen Wärmeausdehnungskoeffizienten bei den hohen Temperaturen, auf die die Drehanode 28 sich im Betrieb erwärmt, leicht ausbilden können.
Bei dem gezeigten Beispiel werden der Schaftteil 5h

bo aus einer Titan-Zirkonium-Molybdän-Legierung mit einem Anteil an Molybdän von etwa 99,5% (TZM). das Rotorabschlußkappenteil 48, der Zwischenring 52 und die Schrauben 50 aus einer unter dem Waren/eichen KOVAR im Handel befindlichen Eisen-Nickel-Kobalt-

M Legierung hergestellt. Diese Werkstoffe sind derart aufeinander abgestimmt, daß sie eine niedrige Wärmeleitfähigkeit, eine geringe Wärmeausdchming und eine hohe Streckgrenze bei erhöhten Temperaturen und bei

niedrigen Dampfdrücken besitzen.

Die linearen Ausdehnungskoeffizienten für die vorsiehend erwähnten Werkstoffe innerhalb eines Temperaturbereiches von etwa 30° C bis 600° C sind in nachstehender Tabelle angegeben:

IVi! Mate- Ausdehnungs

ria! koeffiziem

Schaftteil 56	TZM	51 χ	10-7°	C
Rotor-Abschlußkappenteil 48	Kovar	79 χ	10-7°	C
Zwischenring 52	Kovar	79 χ	10-7°	C
Schrauben 50	Kovar	79 χ	10-7°	C

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15

Daraus ergibt sich, daß alle vier Bauteile zwischen Rotorkopf 54 und Drehanodenteller 28 gut aufeinander abgestimmt sind. Darüber hinaus besitzt Kovar eine geringere Wärmeleitfähigkeit, so daß das Lagersystem nicht übermäßig erhitzt wird. ,₀

Die mit der beschriebenen Anordnung erzielte Schwingungsdämpfung liegt gegenüber herkömmlichen Drehanodensysiemen bei etwa 5 db. was insbesondere auf die Verwendung des Kovars zurückzuführen ist. das mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von 79 χ 10 7' C einen im Vergleich zu früher verwendetem nicht rostendem Stahl mit 180xl0-7"C wesentlich günstigeren Wert aufweist.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Drehanode für Röntgenröhren, deren Anodenteller (28) mit dem Antriebsrotor (30, 46) über ein Schaftteil (56) aus molybdänhaltigem Werkstoff verbunden ist, das an einer einen Zwischenring (52) enthaltenden Rotorabschlußkappe (52,48) befestigt ist, an der wiederum der Antriebsrotor (30,46) befestigt ist. dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorabschlußkappe (52, 48) aus einem Werkstoff gefertigt ist, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient von demjenigen des Materials des Schaftteils (56) nur geringfügig abreicht.

2. Drehanode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaftteil (56) aus einer Titan-Zirkon-Mo'ybdän-Legierung mit 99,5% Moiybdängehalt besteht und daß die Rotorabschlußkappe (48, 52) aus einer Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung gefertigt ist.

3. Drehanode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Schaftteil (56) verbundene Teil der Rotorabschlußkappe (52, 48) mit dem Zwischenring (52) durch Schrauben (50) aus einer Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung verbunden ist.