DE2658513B2

DE2658513B2 - Drehanoden-Röntgenröhre

Info

Publication number: DE2658513B2
Application number: DE2658513A
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl.-Phys. Dr. 2000 Hamburg Hartl
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1976-12-23
Filing date: 1976-12-23
Publication date: 1979-01-04
Also published as: BE862140A; DE2658513A1; FR2375715A1; FR2375715B1; NL7714090A; US4144471A; IT1089787B; ES465279A1; AU506603B2; JPS5380189A; AU3177277A; DE2658513C3; CA1091745A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Drehanoden-Röntgenröhre gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Drehanoden-Röntgenröhren sind kurzzeitig — bedingt durch das Drehanodenprinzip — wesentlich höher belastbar als Festanoden-Röntgenröhre. Festanoden-Röntgenröhren haben aber bei Röntgenuntersuchungen, die wesentlich länger als einige Sekunden dauern, eine höhere Belastbarkeit (einige Kilowatt), weil Festanoden-Röntgenröhren leicht mit einer Kühlflüssigkeit gekühlt werden können, während Drehanoden-Röntgenröhren im allgemeinen nur dadurch gekühlt werden, daß die in der Anodenscheibe in Wärme umgesetzte Energie nach außen abgestrahlt wird. Festanoden-Röntgenröhren mit einer derartigen Dauerbeiastbarkeit haben aber einen -sehr großen Brennfleck (einige Millimeter), der eine große geometrische Unscharfe hervorruft Röhren mit diesem Brennfleck können daher nicht bei Röntgenuntersuchungen herangezogen werden, bei denen es auf die Darstellung feinerer Details ankommt

Aus der DE-PS 7 48 910 ist bereits eine Drehanoden-Röntgenröhre mit einem Rotor zum Antrieb einer Welle bekannt die einen rotationssymmetrischen, koaxial zur Welle angeordneten, als Hohlkörper ausgebildeten Anodenkörper trägt, dessen eine Stirnfläche die Brennfleckbahn bildet Die Anode ist dort als dünner Hohlzylinder ausgebildet der auf seiner der Katfide zugewandten Seite durch, eine Stirnfläche abgeschlossen wird. Die Kühlung erfolgt durch eine im Innern des Anoden-Hohlkörpers angeordnete Kühldose, die von öl durchströmt wird, das erhitzt und verdampft wird und dabei in den Vakuumraum eintritt. Zur Beseitigung des öldampfes ist daher eine Pumpe erforderlich. Solche Röntgenröhren mit einer im Betrieb angeschlossenen Vakuumpumpe haben sich in der Praxis bisher nicht durchsetzen können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Drehanoden-Röntgenröhre zu schaffen, die auch ohne in die Röntgenröhre eingebrachtes Kühlöl und/oder Vakuumpumpen eine erhöhte Dauerbelastbarkeit aufweisen, wobei es entscheidend darauf ankommt, daß die den Anodenkörper tragende Welle bzw. die Lager, in denen die Welle gelagert ist, nicht unzulässig erwärmt werden.

Ausgehend von einer Drehanoden-Röntgenröhre der eingangs genannten Art wird dier ν Aufgabe durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Maßnahmen gelöst. Der Wärmewiderstand zwischen der Brennfleckbahn und der Drehachse ist dabei verhältnismäßig groß, weil der Wärmestrom erst den Anodenkörper und den bzw. die darin angeordneten Hohlkörper sowie die Teile durchfließen muß, die die einzelnen Teile untereinander verbinden. Wenn nur ein einziger Hohlkörper vorgesehen ist, so ist dessen eine Stirnfläche mit der anderen Stirnfläche des Anodenkörpers verbunden und seine andere Stirnfläche mit der Welle.

Außer der in Anspruch 2 beschriebenen bevorzugten Form können der Anodenkörper und die Hohlkörper auch eine andere Form haben, z. B. die eines hohlen Kegelstumpfes. Wesentlich ist nur, daß der Hohlkörper überall — außer allenfalls im Bereich der anderen Stirnfläche — einen Innendurchmesser hat, der wesentlich größer ist als der Außendurchmesser der Welle und daß die Wandstärke des Hohlkörpers wesentlich kleiner ist als seine Ausdehnung in Richtung der Rotationsachse. Ein Hohlzylinderkörper läßt sich aber am einfachsten herstellen.

Durch die in Anspruch 3 beschriebene Weiterbildung wird von dem Anodenkörper bzw. den in seinem Innern angebrachten Hohlkörpern nach innen auf die Drehachse bzw. die weiter innen liegenden Hohlkörper abgestrahlte thermische Energie von den Kühlflächen

aber die Metallteile des Röhrenkolbens abgeführt, die sich ohne weitere Probleme gut kühlen lassen. Dadurch läßt sich die Temperatur der Welle bzw. die die Welle tragenden Lager noch weiter herabsetzen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt eine Röntgenröhre mit einem Röhrenkolben 1 aus Metall mit geerdeter Anode und einer negativen Hochspannung führenden Katode. Die Katode 3 ist über einen Keramikisolator 2 mit dem Metallkolben 1 verbunden. Der Katodenraum ist durch ein verhältnismäßig starkes Blech 4 elektrisch vom Anodenraum abgeschirmt Nur im Bereich der Katode ist dieses Blech mit einer Bohrung 5 versehen, durch die die aus der Katode emittierten Elektronen durchtreten können.

Die Drehanode enthält einen Rotor 6, der von einem außerhalb des Röhrenkolbens angeordneten Stator 7 in bekannter Weise angetrieben wird und mit einer Welle 8 fest verbunden ist. Das eine Ende der Welle 8 ist in einem Lager 9 gelagert, das in dem Blech 4 befestigt ist, und das andere Ende ist in einem Lager 10 gelagert, das von einem in den Rotor 6 hineinragenden, test mit dem Röhrenkolben 1 verbundenen Metallteil 11 getragen wird. Durch die zweiseitige Lagerung der WdIe 8 ergibt sich ein besonders ruhiger Lauf und eine stabile Lagerung.

Der Anodenkörper wird durch einen Hohizylinder 12 gebildet, der aus einem Materia! mit hohem thermischen Emissionsvermögen, beispielsweise Graphit, besteht, Seine der Katode 3 zugewandte Stirnfläche ist mit Wolfram oder einer Wolframlegierung beschichtet und abgeschrägt, so daß die Stirnfläche mit der Innenfläche des Anodenzylinders einen spitzen Winkel bildet und das nutzbare Strahlenbündel senkrecht zur Rotationsachse aus der Röntgenröhre austreten kann.

Die andere Stirnfläche des Anodenkörpers ist über eine ringförmige Scheibe 13 mit der Stirnfläche eines im Innern des Anodenkörpers koaxial zur Rotationsachse angeordneten, ebenfalls aus Graphit bestehenden HohlzylindTS 14 verbunden. Die andere Stirnfläche dieses Hohlzylinders ist über eine weitere ringförmige Scheibe 15 mit der Stirnfläche eines weiteren im Innern des Hohlzylinders 14 koaxial zur Rotationsachse angeordneten Hohlzylinders 16 verbunden, der ebenfalls aus Graphit besteht. Die andere Stirnfläche dieses weiteren Hohlzy'inders ist übe" eine ringförmige Scheibe 17 an der Welle 8 befestigt.

Die ringförmigen Scheiben 13,15 und 17 bestehen aus einem warmfesten Material, beispielsweise Molybdän.

und sind nicht stärker als für die mechanische Stabilität erforderlich, damit sich ein möglichst hoher Wärmewiderstand ergibt. Zweckmäßigerweise sind die ringförmigen Scheiben 13,15,17 mit den Hohlkörpern 14 und 16 bzw. dem Anodenkörper durch eine Preßverbindung verbunden, wobei sich ein größerer Wärmeübergangswiderstand ergibt.

Die vom Anodenkörper 12 nach innen und vom Hohlzylinder 14 nach außen abgestrahlte Wärme wird

ίο zum größten Teil von einem Kühlzylinder 18, absorbiert, der an dem Blech 4 befestigt ist und in den Zwischenraum zwischen dem Anodenkörper und dem Hohlzylinder 14 bis dicht an die ringförmige Scheibe 13 hineinragt. Der Kühlzylinder 18 besteht aus einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise Kupfer, und seine Oberfläche ist geschwärzt und aufgerauht, damit die Wärmestrahlung gut absorbiert wird. Der Kühlzylinder 18 ist thermisch gut leitend mit dem Blech 4 verbunden, das seinerseits wieder thermisch guten Kontakt mit dem Röhrenkolben hat. Zur Absorption der vom Hohizylinder 14 nach innen und dem Hohlzylinder 16 nach außen gerichteten Strahlung ist ein weiterer Kühlzyvider 20 vorgesehen, der ähnliche Eigenschaften hat wie de" Kühizyiinder 18 und in dem Zwischenraum zwischen dem Hohlzylinder 14 und dem Hohlzylinder 16 bis dicht an die ringförmige Scheibe 15 heranragt. Dieser Kühizyiinder ist mit dem unter :n Gehäuseboden verbunden. Die dem anodenseitigen Teil des Röhrenkolbens durch direkte Wärmestrahlung oder über die Kühlzylinder 18 und 20 zugeführte thermische Energie wird durch eine schematisch dargestellte Umlaufkühlung 21 abgeführt, die einen Teil des Röhrenkolbens direkt kühlt.

Durch den hohen Wärmewiderstand zwischen der Brennfleckbahn und der Welle und die Abfuhr der nach innen abgestrahlten thermischer. Energie über den Röhrenkolben läßt sich erreichen, daß die Temperatur der Lager 9 und 10 unterhalb des zulässigen Wertes bleibt, wenn die Brennfleckbahn mit einer erheblichen

■to Dauerleistung beaufschlagt wird. Man könnte eine vergleichbare Dauerbelastbarkeit /war auüi durch Verwendung nur eines einzigen entsprechend langen Anodenkörpers erreichen, doch wird durch die Verwendung mehrerer koaxial zueinander angeordneter Hohl-

·*■> zylinder mit unterschiedlichem Durchmesser, deren Stirnflächen in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise verbunden sind, so daß sich ein maanderähnlicher Querschnitt des Anodenkörpers und der Hohlzylinder in Verbindung mit den ringförmigen Scheiben ergibt,

>') eine wesentlich kompaktere Bauweise erreicht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Drehanoden-Röntgenröhre mit einem Rotor (6) zum Antrieb einer Welle (8), die einen rotationssymmetrischen, koaxial zur Welle angeordneten, als Hohlkörper ausgebildeten Anodenkörper (12) trägt, dessen Stirnfläche die Brer.nfleckbahn bildet, d a durch gekennzeichnet, daß sich im Innern des Anodenkörpers (12) wenigstens ein weiterer konzentrisch zur Welle (8) angeordneter rotationssymmetrischer Hohlkörper (14,15) befindet, daß die eine Stirnfläche des innersten Hohlkörpers (16) mit der Welle (8) verbunden ist, daß eine Stirnfläche des äußersten Hohlkörpers (14) mit der anderen Stirnfläche des Anodenkörpers verbunden ist und daß jeweils eine Stirnfläche eines Hohlkörpers (14) mit der entsprechenden Stirnfläche eines benachbarten Hohlkörpers (16) verbunden ist, derart, daß sich in einer die Rotationsachse enthaltenen Ebene ein mäanderähnlicher Querschnitt ergibt M

2. Drehanoden-Röntgenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anodenkörper (12) und gegebenenfalls die Hohlkörper (14,16) Hohlzylinderkörper sind.

3. Drehanoden-Röntgenröhre nach einem der Ansprüche 1 oder 2, mit einem zumindest teilweise aus Metall bestehenden Röhrenkolben, dadurch gekennzeichnet, daß im lnne^rn des Anodenkörpers bzw. eines Hohlkörpers wenigstens eine den benachbarten Hohlkörper (14) bzw. die Welle (8) M umschließende Kühlfläche (18, 20) vorgesehen ist, die thermisch gut leitend mit den Metallteilen des Röhrenkolb'sis (1) verbunden ist.

4. Drehanoden-Röntgenröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anodenkörper (12) und die Hohlkörper (14,16) bzw. der innerste Hohlkörper mit der Welle, untereinander durch ringförmige Scheiben (13, 15, 17) verbunden sind.

5. Drehanoden-Röntgenröhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (13, 15, 17) durch eine Preßverbindung an den Stirnflächen der Hohlkörper (54, 16) bzw. des Anodenkörpers (12) befestigt sind.

6. Drehanoden-Röntgenröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die als Brennfleckbahn dienende Stirnfläche des Anodenkörpers mit seiner Außenfläche einen stumpfen Winkel bildet.

7. Drehanoden-Röntgenröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anodenkörper einen Grundkörper mit hohem thermischen Emissionsvermögen enthält, dessen Stirnfläche mit Schwermetall oder einer Schwermetallegierung beschichtet ist, die die Brennfleckbahn bildet.

8. Drehanoden-Röntgenröhre nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper aus Graphit besteht.