DE2521097A1 - METHOD OF MANUFACTURING AN ANODE FOR A ROENTINE TUBE AND ANODE MANUFACTURED BY THIS METHOD - Google Patents
METHOD OF MANUFACTURING AN ANODE FOR A ROENTINE TUBE AND ANODE MANUFACTURED BY THIS METHODInfo
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Description
PHN. 7337PHN. 7337
deen/wr/hartdeen / wr / hart
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.Ui ιΊ. ....Ui ιΊ. ...
M.Y. Philips' GiooÜuiupenM.Y. Philips' GiooÜuiupen
■-·.· PHN- 7537
■*ύ .....η 12. Mai 1975■ - ·. · PHN- 7537
■ * ύ ..... η May 12, 1975
Verfahren zum Herstellen einer Anode für eine Röntgenröhre sowie nach diesem Verfahren hergestellte Anode.Method for producing an anode for an X-ray tube and anode produced according to this method.
- Die" Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Anode für eine Röntgenröhre, welche Anode eine Auftreffscheibe und eine Kühlscheibe aufweist, wobei auf eine Scheibe eine Schicht des Materials der anderen Scheibe aufgetragen wird.- The "invention relates to a method of manufacturing an anode for an X-ray tube, which anode has an impact disk and a cooling disk, wherein a layer of the material of the other disk is applied to one disk.
Bei einem derartigen aus der deutschen Offenlegungsschrift 2 350 807 bekannten Verfahren wii*d die Auftreffscheibe durch Diffundieren auf der Kühlscheibe angeordnet ; die Kühlscheibe ist in Silber oder Kupfer ausgeführt, während die Auftreffscheibe aus einem der dafür bekannten Materialien, wie Molybdän oder Wolfram, bestehen kann. Im Vergleich zu einer notwendigen Lötverbindung, die eine Väx-me-In one such from the German Offenlegungsschrift 2 350 807 known processes wii * d the Impingement disk arranged by diffusion on the cooling disk ; the cooling disk is made of silver or copper, while the target disk is made of one of the known ones Materials such as molybdenum or tungsten can exist. Compared to a necessary solder connection, which a Väx-me-
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-2- . PHN. 7537-2-. PHN. 7537
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sperre bildet wird mit dem beschriebenen Verfahren eine Verbindung mit einem besseren Wärmekontakt zwischen den beiden Scheiben erhalten, wobei sich eine verbesserte Kühlung der Auftreffscheibe ergibt.A lock is created using the method described Connection with a better thermal contact between the two panes obtained, with an improved Cooling of the target results.
Auf gleichartige Weise kann die KühlscheibeIn a similar way, the cooling disk
durch Diffusion, durch Angiessen oder auf galvanischem Wege auf der Auftreffscheibe angebracht werden, wodurch eine Lötverbindung gleichfalls überflüssig wird. Auch auf diese Weise kann eine gute Verbindung der beiden Scheiben erhalten werden.be attached by diffusion, by casting or by galvanic means on the target, creating a soldered connection also becomes superfluous. In this way, too, a good connection between the two panes can be obtained will.
Trotz dieser bekannten Massnahmen zeigt es sich, dass die Temperatur der Auftreffscheibe noch derart hoch ansteigen kann, dass durch Beschädigung der Anode die Lebensdauer der Röntgenröhre zu stark eingeschränkt wird. Zumal bei Röntgenröhren mit einer verhältnismässig kleinen Auftreffleckoberfläche - das ist der Querschnitt durch den Elektronenstrahl an der Stelle der Auftrefffläche - tritt noch verhältnismässig rasch eine Beschädigung der Auftreffscheibe in Form stellenweiser Aufrauhung der Auftreffscheibe in und nahe dem Auftreffleck durch'den auftretenden, verhaltnismässig grossen Temperaturgradienten auf. Diese Beschädigung verursacht eine Verkürzung der Lebensdauer der Röhre dadurch, dass die Sirahlungsausbeute der Röhre ständig abnimmt.Despite these known measures, it has been found that the temperature of the target disk is still so high can increase that the service life of the X-ray tube is too severely restricted by damage to the anode. Especially with X-ray tubes with a relatively small impact spot surface - this is the cross section through the electron beam at the point of impact - still occurs relatively quickly damage the target in Form of roughening of the target in and near places the impact leak through the occurring, proportionately large temperature gradients. This damage shortens the life of the tube by that the syrup yield of the tube is constantly decreasing.
Es ist die Aufgabe der Erf±rLung, ein Verfahren zu schaffen, das es auf ziemlich einfacheWeise ermöglicht, die Auf tref f scheibe und die Kühlscheibe derart miteinander zu verbinden, dass die Wärmeleitung zwischen den beidenIt is the task of the achievement, a process to create that makes it possible in a fairly simple manner, the impact disk and the cooling disk so with each other to connect that conduction between the two
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PHN. 7537 ~J~ 3-5-1975PHN. 7537 ~ J ~ 3-5-1975
Scheiben und die Kühlung der Auftreffscheibe verbessert und die Lebensdauer sowie die Belastbarkeit der Anode vergrö'ssert wird.Discs and the cooling of the target was improved and the service life and the resilience of the anode are increased will.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurchThis object is achieved according to the invention
gelöst, dass auf einer vorübergehend als Träger dienenden, die Auftreffscheibe zu bildende Platte das Material für die Kühlscheibe durch ein Plasma-MIG-Schweiss-Verfahren aufgebracht wird, und danach der auf diese Veise gebildete, aus zwei Schichten bestehende Anodenkörper durch mechanische Bearbeitung ZUi" endgültigen Anode geformt wird.solved that on a temporarily serving as a carrier, the target disk to be formed the material for the cooling disk applied by a plasma MIG welding process is, and then formed in this Veise, consisting of two layers anode body by mechanical processing ZUi "final anode is formed.
Das erwähnte Plasina-MIG-Schweiss-Verfahren ist an sich aus der britischen Patentschrift 1 276 110 bekannt. Bei dieser Schweissart wird ein Gasplasma erzeugt, indem in einem Gasstrom ein elektrischer Bogen zwischen einer nichtabschmelzenden Elektrode und einem Werkstück aufrechterhalten wird und eine abschmelzende Elektrode in das Gasplasma eingeführt und zum Schmelzen gebracht wird, wobei zwischen der abschmelzenden Elektrode und dem Werkstück gleichfalls ein Bogen aufrechterhalten wird. Bei dem erfindungsgemessen Verfahren arbeitet die Auftref!'scheibe als Werkstück, während das aufzubringende Material, aus dem die Kühlscheibe bestehen soll, als abschmelzende Draht-, Stab- oder Bandelektrode zugeführt wird.The Plasina MIG welding process mentioned is known per se from British patent specification 1,276,110. With this type of welding, a gas plasma is generated by creating an electric arc in a gas flow between a non-melting one Electrode and a workpiece is maintained and a consumable electrode is introduced into the gas plasma and is caused to melt, with a likewise between the consumable electrode and the workpiece Arch is maintained. In the inventive During the process, the strike disk works as a workpiece the material to be applied from which the cooling disk is made is to be supplied as a melting wire, rod or strip electrode.
Versuche haben nachgewiesen, dass auf dieseTests have shown that on this
Weise eine sehr innige Verbindung der beidan Scheiben mit hervorragenden wärmeleitenden Eigenschaften erhalten wird; Dauerversuche haben ergeben', dass die mit dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Anoden in viel gering'crem AusmassForm a very intimate connection between the two panes excellent thermal conductivity properties are obtained; Long-term tests have shown that with the inventive Process produced anodes on a much smaller scale
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Beschädigungen ausgesetzt sind und eine längere Lebensdauer haben als die bisher bekannten Anoden; durch die verbesserte Wärmeabfuhr wird der Temperaturgradient in der Auftreffscheibe niedrig gehalten, wodurch die Aufrauhimg der Auftreffscheibe entgegengewirkt und so ein verzögerter Rückgang der Strahlungsausbeute erreicht wird. Es hat sich gezeigt, dass bei der Anwendung des Plasma-MIG-Schweiss-Verfahrens eine legierte Grenzschicht mit besseren wärmeleitenden Eigenschaften als mit den bisher bekannten bereits erwähnten Techniken erhalten wird.Are exposed to damage and have a longer lifespan have than the previously known anodes; the improved heat dissipation reduces the temperature gradient in the target kept low, thereby roughening the target counteracted and thus a delayed decrease in the radiation yield is achieved. It has been shown that the Application of the plasma MIG welding process an alloyed Boundary layer with better heat-conducting properties than with the previously known techniques already mentioned is obtained.
Das erfindungsgemässe Verfahren bietet besondere Vorteile, wenn die Kühlscheibe in Silber ausgeführt ist; es hat sich in der Praxis nämlich herausgestellt, dass durch Angiessen von Silber die gewünschte Haftung nicht erreicht wirdThe method according to the invention offers special features Advantages if the cooling disk is made of silver; in practice it has been found that through When pouring silver, the desired adhesion is not achieved
Bei einer bevorzugten Ausführurigsform desIn a preferred embodiment of the
erfindungsgemässen Verfahrens wird das Material mit einer derartigen Schichtdicke aufgetragen, dass ein blockartiger Körper gebxldet wird, aus dem danach ein Kühlkörper geformt wia. der sowohl die Kühlscheibe als' auch einen Träger für die Anode aufweist. Durch diese Massnahme wird eine Anode erhalten, die ein Ganzes mit dem Träger bildet und eine Lötverbindung · zwischen Kühlscheibe und Träger ebenfalls überflüssig macht.inventive method, the material with a applied such a layer thickness that a block-like body is formed, from which a cooling body is then formed like. which has both the cooling disk and a support for the anode. By this measure an anode is obtained, which forms a whole with the carrier and also makes a soldered connection between the cooling disk and carrier superfluous.
Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellte Anode ist durch eine legierte Grenzschicht mit einigen Prozent des Materials der Kühlscheibe, in der Grössenordnung von 1 bis 6$, gekennzeichnet. Die Auftreffscheibe kann aus Molybdän oder Wolfram und die Kühlscheibe in Kupfer oder Silber ausgeführt sein.The one produced by the process according to the invention The anode is of the order of magnitude due to an alloyed boundary layer with a few percent of the material of the cooling disk from $ 1 to $ 6, labeled. The target can be off Molybdenum or tungsten and the cooling disk in copper or silver.
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-5- PHX. 7337-5- PHX. 7337
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Die erfindungsgemässe Anode eignet sich insbesondere für Anwendung in Diffraktions- und in Spektrometrieröhren. Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The anode according to the invention is particularly suitable for use in diffraction and spectrometry tubes. The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Röntgenröhre,1 shows a schematic representation of an X-ray tube,
die Fig. 2 und 3 in vergrössertem Masstab eine nach dem erfindiingsgemässen Verfahren hergestellte Anode in verschiedenen Bearbeitungsstufen,FIGS. 2 and 3 on an enlarged scale anode produced by the process according to the invention in different processing stages,
und die Fig. k und 5 die Herstellung einer Anode in einer anderen Ausführungsform.and FIGS. k and 5 show the manufacture of an anode in another embodiment.
Die in Fig. 1 dargestellte Röntgenröhre weist eine Hülle auf, die aus einem Glasteil 1 und einem Metallteil 2 besteht, welche durch einen Verbindungsring 3 vakuumdicht miteinander verbunden sind. Im Metallteil 2 befinden sid Fenster ^l und 5» die vakuumdicht in Tragringen 6 und 7 eingefasst sind. Der Metallteil 2 enthält weiter eine Kappe 8 mit einem Träger 9 für eine Anode 10. In dev Kappe 8 ist eine Kühlbuchse 11, eine Zuleitung 12 und eine Ableitung 13 angeordnet. In der Kühlbuchse 11 befindet sich eine Öffnung 1'f, durch die eine Kühlflüssigkeit senkrecht auf die Anode gerichtet werden kann.The X-ray tube shown in Fig. 1 has a shell which consists of a glass part 1 and a metal part 2, which are connected to one another in a vacuum-tight manner by a connecting ring 3. In the metal part 2 are sid Windows 1 and 5, which are enclosed in support rings 6 and 7 in a vacuum-tight manner are. The metal part 2 further contains a cap 8 with a support 9 for an anode 10. In dev cap 8 is a cooling sleeve 11, a supply line 12 and a discharge line 13 arranged. In the cooling sleeve 11 there is an opening 1'f through which a cooling liquid is perpendicular to the anode can be directed.
Der Anode 10 gegenüber befindet sich ein Kathoden körper 16, in dem eine Elektronenquelle montiert ist, die durch eine Heizspirale 17 gebildet wix^d. Die Glashülle 1 enthält ein Durchführurigsstück 18 mit Durchführungen 19 für Au? rlil ti sipe 20 nicht dargestellter Strom- oder Spaiinun^squellei:The anode 10 opposite is a cathode body 16 in which an electron source is mounted, the formed by a heating coil 17 wix ^ d. The glass envelope 1 contains a Durchführurigsstück 18 with bushings 19 for Au? rlil ti sipe 20 not shown power or Spaiinun ^ s sourcei:
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-i- ■ ■' PIiN. 73'37 -i- ■ ■ ' PIiN. 73'37
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-' ■ 2521G97- '■ 2521G97
Zum Herstellen der in Fig. 3 in vergrösserternTo produce the in Fig. 3 in enlarged
Masstab dargestellten Anode 10, die aus einer Auftreffscheibe 23 und einer Kühlscheibe 25 besteht, wird von einer in Flg. mit 27 bezeichneten vorbearbeitenden Platte aus Wolfram oder Molybdän ausgegangen, deren Dicke und Durchmesser grosser sind als die Abmessungen der endgültigen Auftreffscheibe. Durch Anbringen des Materials für die Kühlscheibe, Silber oder Kupfer, in einer verhältnismässig dicken Schicht 29 aiif der vorübergehend als. Träger dienenden Platte 27 wird ein Anodenkörper 31 gebildet. Erfindungsgemäss wird die Schicht 29 im Plasma-MIG-Schweissverfahren aufgetragen; dabei bildet sich zwischen der Platte 27 und der Schicht 29 eine legierte Grenzschicht 33» die eine innige Haftung der Schicht 29 auf der Platte 27 gewährleistet. Danach wird die Anode 10 mit der Auftreffscheibe 23 und der Kühlscheibe 25 durch eine mechanische Bearbeitung des Anodenkörpers 31 gebildet, wobei der Durchmesser und die Dicke der Platte 27 und der Schicht auf die gewünschten Abmessungen g^brachi. werden. Die Kühl— scheibe 25 der Anode 10 dient, nun als Träger für die Auftreffscheibe 23.Anode 10, shown to scale, consisting of an impact disc 23 and a cooling disk 25 is made of one in Flg. with 27 designated pre-machining plate made of tungsten or Assumed molybdenum, the thickness and diameter of which are greater than the dimensions of the final target. By applying the material for the cooling disk, silver or copper, in a relatively thick layer 29 aiif the temporarily as. Supporting plate 27, an anode body 31 is formed. According to the invention, the layer 29 applied in the plasma MIG welding process; thereby forms an alloyed between the plate 27 and the layer 29 Boundary layer 33 »the layer 29 adheres closely the plate 27 guaranteed. Thereafter, the anode 10 with the impact disk 23 and the cooling disk 25 by a mechanical processing of the anode body 31 is formed, wherein the diameter and thickness of the plate 27 and the layer to the desired dimensions g ^ brachi. will. The cooling Disk 25 of the anode 10 is used, now as a carrier for the target 23
Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel hatteIn a practical embodiment, had
die Platte 27 einen Durchmesser von 23 mm und eine Dicke von mm, wobei die mittlere Dicke der Schicht 29 h mm betrug. Die endgültig gewonnene Anode 10 hatte einen Durchmesser von 22 mm und eine Gesamfcdicke von 1,65 mm; die Dicke der Kühlscheibe 25 betrug 1,6 mm und die der Auftreffscheibe 23 0,05 nun. Es sei bemerkt, dass hier* die Auf treff scheibe niö;.Lich-t dünn sein soll, um die Temperatur der Auftreibscheibe möglichst niedrig zu halten.the plate 27 mm a diameter of 23 and a thickness of mm, wherein the mean thickness of the layer was 29 h mm. The finally obtained anode 10 had a diameter of 22 mm and a total thickness of 1.65 mm; the thickness of the cooling disk 25 was 1.6 mm and that of the impingement disk 23 was 0.05. It should be noted that here * the target should not be thin, in order to keep the temperature of the target as low as possible.
509848/0 4 1.1509848/0 4 1.1
Bei der in Fig. 5 dargestellten Anode -11 bildet die Kühlsclieibe 25 zusammen mit dem ringförmigen Träger 9 ein aus einem Stück bestehenden Kühlkörper 45· Hierzu wird (Fig. 4)-das Material für den Kühlkörper gleichfalls im Plasina-MIG-Schweiss-Verfahren in einer derartig dicken Schicht 47 auf die Platte 27 aufgebracht, dass ein blockartiger Anodenkörper 49ß<i>ildet wird, der nahezu die Form eines Zylinders oder eines stumpfen Kegels hat. Auch hierbei bildet sich eine legierte Grenzschicht 33· Die endgültige Anode hl wird durch eine mechanische Bearbeitung des Anodenkörpers 49 erhalten, wobei der Kühlkörper' 45 mit der Kühlscheibe 25 und dem Träger 9 aus einem Stück hergestellt ist.In the case of the anode -11 shown in FIG. 5, the cooling disk 25 together with the ring-shaped support 9 forms a one-piece cooling element 45. For this purpose (FIG. 4) the material for the cooling element is also made using the Plasina-MIG welding process applied to the plate 27 in such a thick layer 47 that a block-like anode body 493 is formed which has almost the shape of a cylinder or a truncated cone. Here, too, an interfacial alloyed layer forms 33 · The final anode hl obtained by mechanical machining of the anode body 49, wherein the heat sink '45 and the support 9 is made of one piece with the cooling disk 25th
Auch bei dieser Ausführungsform dient dex· Kühlkörper 45 der fertigen Anode 41 als Träger für die Auftreffscheibe 23.In this embodiment too, dex · heat sink is used 45 of the finished anode 41 as a support for the target 23
Zur besseren Kühlung der Anode kann in an sich bekannter ¥eise auf der freien Fläche der Kühlscheibe eine oberflächenvergrössernde Struktur angebracht werden.For better cooling of the anode, in a manner known per se, a surface-enlarging structure can be attached.
Claims (1)
4. Röntgenröhre mit einer Anode nach Anspruch 3«Anode.
4. X-ray tube with an anode according to claim 3 «
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