DE2711848B1

DE2711848B1 - Roentgenroehrendrehanode

Info

Publication number: DE2711848B1
Application number: DE2711848A
Authority: DE
Inventors: Dr Haubold Heinz Guenter; Franz Joswig; Karl-Heinz Klatt; Eckhard Ing Kuessel
Original assignee: Kernforschungsanlage Juelich GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Juelich GmbH
Priority date: 1977-03-18
Filing date: 1977-03-18
Publication date: 1978-07-20
Also published as: JPS6036059B2; DE2711848C2; GB1581002A; US4130772A; JPS53116091A; NL7800059A; FR2384351A1; FR2384351B1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Röntgenröhrendrehanode mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Eine derartige Röntgenröhrendrehanode ist aus so Philips Technische Rundschau, 19. Jahrgang, 1957/58, Nr. 11, Seiten 362 bis 365 bekannt. Innerhalb dieser bekannten, als zylindrischer Hohlraum ausgebildeten Drehanode sind drei radial verlaufende Rohre angebracht, über die das Kühlwasser in einen Hohlraum gelangt, der sich entlang der Innenfläche des als Anodenstreifen ausgebildeten Mantels des Hohlraums befindet Durch drei andere radial in der Drehanode verlaufende Rohre strömt das Wasser durch die hohle Antriebswelle zurück. Von Nachteil ist jedoch bei dieser bekannten Drehanode, daß mit ihr nur relativ geringe Drehzahlen erreichbar sind, da der als Anode ausgebildete Mantel, der wegen der zu erzielenden Kühlung eine bestimmte Dicke nicht überschreiten darf, den bei höheren Drehzahlen infolge der Zentrifugalkräfte auftretenden Drücken im Kühlmedium nicht standhält. Mit dieser bekannten Drehanode sind daher auch nur relativ geringe Leuchtdichten zu erzielen, da die Leuchtdichte von der erreichbaren Drehzahl abhängt

Auch mit Röntgenröhrendrehanoden mit einem feststehenden Verteilerkörper für das Kühlmedium, wie sie beispielsweise aus der DE-AS 16 14 368 oder der DE-AS 23 08 509 bekannt sind, sind hohe Drehzahlen nicht erreichbar, da das zwischen der rotierenden Anode und dem feststehenden Verteilerkörper befindliche Medium praktisch als Bremse wirkt Außerdem würden bei diesen bekannten Drehanoden die bei hohen Drehzahlen infolge der Zentrifugalkraft auf die Wandung der Drehanode lastenden Drücke zu Verformungen oder gar zur Zerstörung der Anode führen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Röntgenröhrendrehanode zu schaffen, die auch im Drehzahlbereich oberhalb 10000 bis etwa 12 000 Umdrehungen/Min, einsetzbar ist.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch eine Röntgenröhrendrehanode mit den Merkmalen gemäß dem Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 gelöst

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des in der Drehanode vorgesehenen Kühlleitungssystems ist es möglich, die Querschnitte der einzelnen Leitungen gering zu halten und dennoch eine hinreichende Kühlung des die Anode bildenden Materials der Drehanode zu erzielen.

Auch wird durch die Ausbildung des Kühlleitungssystems bei der Drehanode gemäß der Erfindung eine hohe mechanische Festigkeit des die Anode bildenden Mantels, der zweckmäßigerweise aus Kupfer oder aus Kupfer mit einer Beschichtung aus Molybdän, Silber oder Wolfram besteht, erzielt Das wird dadurch erreicht daß die parallel zueinander angeordneten Leitungsstücke in einem Winkel von etwa 10° bis 15° zu den Kantenlinien des Mantels schräg verlaufen und das die Leitungsstücke bildende Material zwischen den einzelnen Leitungen mit dem Material des Mantels fest verbunden ist Die Röntgenröhrendrehanode gemäß der Erfindung ist daher auch bei Drehzahlen im Bereich bis zu 12 000 Umdrehungen/Minute einsetzbar, ohne daß durch den innerhalb der Leitungsstücke auftretenden Druck des Kühlmittels, der bei einer Drehanode mit einem Durchmesser von 250 mm etwa 90 bar erreicht eine Überbelastung des die Anode bildenden Materials zu befürchten wäre. Dabei hat sich als zweckmäßig erwiesen, daß der Querschnitt der im Umfangbereich im Hohlkörper angeordneten Leitungen bei einem Hohlkörper eines Durchmessers von 250 mm ein Maß von 0,5 cm² nicht überschreitet und daß der aus dem Material des Mantels bestehende Teil der Leitungsstükke eine Breite von 6 mm nicht überschreitet.

Ein Ausführungsbeispiel der Drehanode gemäß der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert: Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Röntgenröhre,

F i g. 2 einen Längsschnitt durch die als Hohlkörper ausgebildete Drehanode,

F i g. 3 einen Teilschnitt durch die Drehanode längs der in F i g. 2 angegebenen Schnittlinie.

Wie F i g. 1 zu entnehmen ist, enthält die Röntgenröhre eine mit einer hohlen Antriebswelle 1 verbundene Drehanode, die sich in einem von dem Gehäuse 2 eingeschlossenen Hochvakuumraum 3, in den die Kathode 4 hineinragt, befindet Die Drehanode ist wie aus den F i g. 1 und 3 hervorgeht, als Hohlkörper mit einem die Anode bildenden, aus Kupfer bestehenden Mantel 5 ausgebildet und weist radial an der Stirnseite 6

OBIGlNAL INSPECTED

der Drehanode verlaufende Zuleitungen 7 sowie gleichviel an der anderen Stirnseite 8 radial verlaufende Ableitungen 9 für das Kühlmittel auf. Sowohl die Zuleitungen 7 als auch die Ableitungen 9 sind jeweils über eine Ringleitung 10 miteinander verbunden. Die beiden Ringleitungen 10 stehen über Leitungsstücke 11 miteinander in Verbindung. Dabei bildet das Material des Mantels 5 die Begrenzung der Leitungsstücke 11 nach außen und ein an der Mantelinnenfläche innen anliegendes reifenförmig ausgebildetes, aus Edelstahl bestehendes Teil 12 die Begrenzung der Leitungsstücke nach innen. Wie aus F i g. 3 hervorgeht, verlaufen die Leitungsstücke 11 etwa im Winkel von 15° zu den Kantenlinien des Mantels 5. Die Leitungsstücke sind dabei gleichmäßig über die Mantelinnenfläche verteilt und parallel zueinander angeordnet

Das Teil 12 ist mit dem Mantel 5 und mit dem die Leitungen 7 und 9 bildenden Innenteil 13 und der Mantel 5 ferner mit den Stirnflächen 6 und 8 verlötet. Während des Verlötens dieser Einzelteile bei 1000° C im Hochvakuum wird die Drehanode entgast, so daß bei Beschüß des Mantels mit Elektronen kein Gas mehr freigesetzt wird.

Wie aus F i g. 1 außerdem hervorgeht, ist der Drehanodenkörper mit der Antriebswelle 1 abnehmbar verbunden. Zur Befestigung des Drehanodenkörpers wird dieser auf den konusförmigen Teil der Antriebswelle 1 aufgesteckt und mittels der Mutter 14 festgeschraubt Für den Zu- und Abstrom des Kühlmittels sind im konusförmigen Teil der Antriebswelle öffnungen vorgesehen, die in zentralen Ringleitungen 15 münden, welche mit den radial verlaufenden Leitungen 7 und 9 in Verbindung stehen. Das koaxial in der Antriebswelle 1 angeordnete Innenrohr 17 ist mit der Antriebswelle über das Endstück 18 und über eine Halterung 19, die aus Ringsegmenten besteht, fest verbunden und in einem Kohlegleitlager 20 gelagert.

Wie F i g. 1 ferner zu entnehmen ist, ist die Antriebswelle 1 in zwei Lagern 21 gelagert. Zwischen Antriebswelle und Gehäuse ist eine Gleitringdichtung 22 vorgesehen. Außerdem ist zwischen dem der Drehanode zugewandten Lager und der Drehanode eine Radialabdichtung 23 und ein Raum 24 vorgesehen, wobei der Raum 24 durch eine Spaltabdichtung 25 von dem die Drehanode umgebenden Raum 3 abgetrennt ist und über einen Stutzen 26 mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten Hochvakuum-Pumpeneinrichtung in Verbindung steht.

Der Antrieb der Drehanodenröhre besteht, wie aus F i g. 1 hervorgeht, aus einem Elektromotor, der zwischen den beiden Lagern 21 derart angeordnet ist, daß die Drehachse der Antriebswelle 1 und des Rotors 27 zusammenfallen. Der Rotor 27 ist durch Aufschrumpfen auf die Antriebswelle 1 mit dieser fest verbunden, während der Stator 28 des Elektromotors mit dem Gehäuse in fester Verbindung steht. Zur Kühlung des Motors sind Leitungen 29 für ein Kühlmittel vorgesehen. Mit der in der Zeichnung dargestellten Röntgenröhre wird eine Dauerleistung von 100 kW erreicht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Röntgenröhrendrehanode, bestehend aus einem zylindrischen oder nahezu zylindrischen Hohlkörper, mit einem Mantel aus einem fur die Umwandlung der Elektronenstrahlen in Röntgenstrahlen geeigneten Material und mit radial innerhalb des Hohlraumes verlaufenden Zu- und Ableitungen für das durch die hohle Antriebswelle des Hohlkörpers to strömende Kühlwasser, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen (7) untereinander und die Ableitungen (9) untereinander jeweils über eine als Ringleitung (10) ausgebildete Leitung miteinander in Verbindung stehen, und daß die is beiden Ringleitungen (10) über schräg an der Mantelinnenfläche des Hohlkörpers verlaufende, eine Länge von 150 bis 250 mm nicht überschreitende Leitungsstücke (11) miteinander verbunden sind, wobei die Zuleitungen (7) und die zugehörige Ringleitung (10) an der Innenwand einer Stirnseite (6) und die Ableitungen (9) und die zugehörige Ringleitung (10) an der Innenwand der gegenüberliegenden Stirnseite (8) des Hohlkörpers und die Leitungsstücke (11) parallel zueinander und über die Mantelinnenfläche gleichmäßig verteilt angeordnet sind, und wobei die Leitungsstücke nach außen hin durch das Material des Mantels (5) und nach innen durch ein zwischen den Leitungsstücken (U) mit dem Material des Mantels (5) in fester Verbindung stehendes Material hoher mechanischer Festigkeit gebildet werden.

2. Röntgenröhrendrehanode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der im Umfangsbereich im Hohlkörper angeordneten Leitungen (7, 9, U) bei einem Hohlkörper eines Durchmessers von 250 mm ein Maß von 0,5 cm² nicht überschreitet

3. Röntgenröhrendrehanode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem Material des Mantels (5) bestehende Teil der Leitungsstücke (11) eine Breite von 6 mm nicht überschreitet.