DE2748566B2

DE2748566B2 - Drehanode für eine Röntgenröhre und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE2748566B2
Application number: DE2748566A
Authority: DE
Inventors: Hideo Machida Koizumi; Michiyasu Yokohama Komatsu; Tadashi Sagamihara Miyano; Shigeharu Kunitachi Nishino
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1976-10-29
Filing date: 1977-10-28
Publication date: 1980-06-12
Also published as: DE2748566C3; US4168449A; DE2748566A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehanode für eine Röntgenröhre nach dem Oberbegriff des Anspruchs I.

Eine solche Drehanode ist z. B. aus der DE-OS 07 672 bekannt.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 19 07 672 ist bereits eine Drehanode für Röntgenröhre mit einem Grundkörper aus Graphit und einer Auflage aus Wolfram bzw. einer Wolframlegierung bekannt. Das Wesentliche bei dieser bekannten Drehanode besteht darin, daß zwischen dem Graphitkörper und der Wolframauflage eine Zwischenschicht aus Rhenium angeordnet ist Durch diese als Sperrschicht wirkende Zwischenschicht soll eine Diffusion des Kohlenstoffs aus dem Graphilkörper in die aus Wolfram oder einer Wolframlegierung bestehende Auflage auch dann verhindert werden, wenn in dieser Rhenium nichi enthalten ist. Bei dieser bekannten Struktur der Drehanode wird jedoch keine optimale Röntgenstrahl-Ausgangsleistung erreicht.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 17 MbBI ist ebenfalls eine Drehanode für Röntgenröhren mit einem Graphit-Anodenkörper bekannt, wobei bei dieser bekannten Drehanode die Aufgabe gelöst werden soll, ein Rissigwerden der Wolframschichten auf dem Anodengrundkörper und ein teilweises Ablösen der Wolframschichten zu vermeiden. Dies erfolgt dadurch, daß der Graphitkörper zumindest an den Auftreffstellen für die Elektronen mit einem Oberzug aus einer Wolfram-Rhenium-Legierung bedeckt wird. Gemäß einer Ausführungsform dieser bekannten DreLanode to soll zwischen dem Grundkörper und dem aus einer Wolfram-Rhenium-Legierung bestehenden Oberzug eine Zwischenschicht aus unlegiertem Rhenium angeordnet sein.

In Verbindung mit der Herstellung von Elektronen-

röhren ist es aus der AT-PS 2 12 573 bekannt. Metalle mit hohem Schmelzpunkt und hoher Warmfestigkeit wie beispielsweise Wolfram und Molybdän einzusetzen.

Es wird in dieser AT-Patentschrift eine ternäre Legierung aus Rhenium, Molybdän und einem dritten Metall aus der Gruppe IVa bis VIa des Periodensystems

allgemein für die Herstellung von Röntgenröhren empfohlen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Drehanode für eine Röntgenröhre der eingangs definierten Art und ein Verfahren zur Herstellung derselben zu schaffen, die bei hoher Bindungsfestigkeit zwischen Anodenkörper und Prallelektrodenschicht eine hohe Röntgenstrahl-Ausgangsleistung gewährleistet

w Ausgehend von der Drehanode der eingangs definierten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs I genannten Merkmale gelöst

Eine derart aufgebaute Drehanode besitzt eine große r> Wärmekapazität und gewährleistet eine gute Wärmeabstrahlung, so daß eine vergleichsweise große Röntgenstrahl-Ausgangsleistung erzielt wird.

Die Pastenschicht kann ein zweilagiges Gebilde sein, das eine erste, mit dem Anodenköroer in Berührung stehende Schicht und eine zweite, auf der ersten Schicht ausgebildete und mit der Prallelektrodenschicht in Berührung stehende Schicht aufweist In diesem Fall enthält die erste Schicht vorzugsweise eine große Menge an Rhenium, z. B. 70 bis 90 Gew.-% Rhenium, bezogen auf das Gesamtgewicht von Rhenium und Molybdän, während die zweite Schicht vorzugsweise, im Gegensatz zur ersten Schicht, eine große Molybdänmenge enthält.

Im folgenden wi>'d die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Vorrichtung zur Herstellung der Röntgenstrahlenröhren-Drehanode,

Fig. 2 eine Fig. I ähnelnde Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform der Vorrichtung und

Fig.3 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Schnittansicht der Drehanode vor dem Heißpressen.

In einem Formbehälter 1 ist eine Form 2 angeordnet, in deren oberes und unteres Ende ein Abschlußelement m> 3 bzw. ein Kolben 4 eingeführt sind. Ein durch die Form 2, das Abschlußelement 1 und den Kolben 4 gebildeter Raum bildet dabei einen Formraum 5. der mit einem druckübertragenden Pulver 6, wie Uornitridpulver, gefüllt ist. Die Form 2 ist von einem adiabatischen ^h"' Füllmaterial 7 umschlossen, welches eine Außenwand des Formbehäl'ers 1 bildet. Außerhalb des adiabatischen Füllmaterials 7 ist eine Induktionsspule 8 zur Beheizung angeordnet.

Die Form 2 kann jedoch auch unmittelbar durch Widerstandsbeheizung erwärmt werden, so daß kein adiabatisches Füllmaterial 7 nötig ist. Bei 9 ist ein zu verpressender, in das druckübertragende Pulver 6 eingebetteter Körper im Zustand vor dem Heißpressen dargestellt Der Preßkörper 9 besteht aus einem Anodenkörper aus Graphit, einer Pastenschicht, die Rheniumpulver und Molybdänpulver enthält und die Ober einer Prallelektrodenfläche des Anodenkörpers ausgebildet ist, und einer auf die Pastenschicht aufgebrachten Antikathoden- bzw. Prallelektrodenschicht aus Wolfram oder einer seiner Legierungen. Beim Heißpressen wird die induktionsspule 8 eingeschaltet, während der Kdben 4 herabgefahren wird. Durch das Heißpressen unter Verwendung des druckübertragenden Pulvers 6 kann der Druck unabhängig von der Form des Preßkörpers gleichmäßig auf diesen ausgeübt werden. Auch wenn die Kontaktfläche zwischen Anodenkörper und Prallelektrodenschicht ungleichmäßig ist, wird aufgrund des gleichmäßig auf die gesamte Kontaktfläche ausgeübten Drucks keine örtlich fehlerhafte Verbindung hervorgebrack". Bornitrid ist für den vorgesehenen Zweck besonders vorteilhaft, weil es beim Heißpressen kaum mit Graphit und Wolfram reagiert. Gemäß F i g. 2 kann der Druck auf den Preßkörper über das drückübertragende Pulver 6 auch nur von bestimmten Seiten, also z. B. von oben und unten ausgeübt werden.

Beispiel 1

Molybdänpulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 1,5 μιτι wurde in einem Mischungsverhältnis von 50 :50, auf Gewicht bezogen, mit Rhenii
pulver mit einer mittleren Teilchengröße von 2 μηι gemischt. Diesem Gemisch wurden 1.5 Gew.-% eines organischen Bindemittels zugesetzt, worauf das Gemisch zur Herstellung einer Paste gründlich gerührt wurde. Diese Paste wurde dann gemäß F i g. 3 unter Bildung einer Zwischenlage 12 auf die Prallelektrodenfläche des Gr?r>hit-Anodenkörpers ti aufgetragen. Auf die Zwischenlage 12 wurde eine konische Prallelektrodenschicht 13 aus Wolfram aufgelegt. Das so gebildete Laminat wurde mit Hilfe der Heißpreßvorrichtung gemäß F i g. 1 unter den im folgenden angegebenen Bedingungen heißverpreßt. Dabei wurde das Laminat unter Vakusim auf eine Temperatur von I200°C erwärmt, wobei Bornitridpulver als Druckübertragungspulver benutzt wurde. Anschließend wurde das Laminat unter einer Slickstoffatmosphäre weiter auf 1650°C erwärmt und bei dieser Temperatur 30 min lang mit einem Druck von 200 kg/cm² beaufschlagt. Dabei wurde die Zwischenlage 12 in eine Zwischenschicht umgewandelt, die im wesentlichen aus einer Rhenium-Molybdän-Legierung bestand, eine Dicke von etwa 300 μηι besaß und fest mit dem Graphit-Anodenkörper sowie der Wolfram-Prallelektrodenschicht verbunden war. Eine elektronenmikroskopische Untersuchung von Schnitten dieser Bindungsflächen zeigte keine Bildung von

ίο Wolframkarbid, das zur Entstehung einer spröden Zwischenschicht führen könnte.

Beispiel 2 Molybdänpulver mit einer mittleren Teilchengröße

von 1 μπι wurde in einem Gewichts-Mischungsverhältnis von 50:50 mit Rheniumpulver mit einer mittleren Teilchengröße von 2,5 μπι vermischt. Dieses Gemisch wurde mit einem organischen Bindemittel in einer Menge von 03—3Gew-% versetzt und dann zur Herstellung einer Paste gründlich gerührt. Diese Paste wurde auf dieselbe Weise wie w Beispiel 1 als Zwischenlage auf die Prallelektrodenfläche des Anodenkörpers aufgetragen. Auf die Zwischenlage wurde die konische Prallelektrodenschicht oder -lage aus Wolfram aufgelegt Der so hergestellte Laminatkörper wurde kn Vakuum auf eine Temperatur von 1600— 2000⁰C erwärmt und unter Verwendung von Bornitridpulver als Druckübertragungspulver 60 min lang mit einem Druck von 300 kg/cm² verpreßt

«ι Dabei wurde die Zwischenlage in eine etwa 200 μπι dicke, im wesentlichen aus Rhenium-Molybdän-Legierung bestehende Zwischenschicht umgewandelt, die sowohl mit dem Graphit-Anodenkörper als auch mit der Wolfram-Prallelektrodenschicht fest verbunden war.

r> Die Haftfestigkeit bei der so hergestellten Drehanode erwies sich als um 10—20% höher als bei einer Drehanode, die auf die gleiche Weise, wie vorstehend beschrieben hergestellt wurde, nur mit dem l'nterschied, daß als Paste eine Masse aus Molybdänpulver und organischem Bindemittel, eine Masse aus Rheniumpulver und organischem Bindemittel bzw. eine Masse aus Rulheniumpulver, Molybdänpulver und organischem Bindemittel eingesetzt wurde. Die Schwankung in der Bindungsfestigkeit bei zehn nach diesem Beispiel

■·"> hergestellten Drehanoden gemäß der Erfindung lag zudem bei nur 20% oder weniger. Dagegen zeigten die mit den bisher üblichen Pasten hergestellten Drehanoden eine Schwankung der Bindungsfestigkeit im Bereich von 20-200%.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Drehanode für eine Röntgenröhre, bestehend aus einem Anodenkörper (11) aus Graphit, aus einer Wolfram oder einer seiner Legierungen bestehenden Prallelektrodenschicht (13) und aus einer Rhenium enthaltenden Zwischenlage (12), die zwischen dem Anodenkörper (11) und der Prallelektrodenschicht (13) angeordnet und mit beiden fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenlage aus mehreren Schichten unterschiedlicher Zusammensetzung besteht und im wesentlichen Rhenium und Molybdän enthält.

2. Drehanode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenlage 30 bis 90Gew.-% Rhenium enthält.

3. Drehanode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenlage 5 bis 800 μπι dick ist

4. Verfahren zur Herstellung einer Drehanode nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Paste, die Rhenium- und Molybdänpulver enthält, auf eine Prallelektrodenfläche eines aus Graphit hergestellten Anodenkörpers aufgetragen wird, daß auf die aufgetragene Schicht als Prallelektrodenschicht eine aus Wolfram oder seiner Legierung geformte Lage aufgelegt wird und daß sodann der so gebildete Laminatkörper unter Vakuum oder in einem Inertgas mit Hilfe eines druckübertragenden Pulvers einem Heißpressen unterworfen wird, so daß der Anodenkörper mit der Lage fest verbunden wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als druckübertraf<~.ndes Pulver Bornitridpulver verwendet wird

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzte Menge an Rheniumpulver 30 bis 90Gew.-% der Gesamtmenge von Rhenium- und Molybdänpulver ausmacht

7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Heißpressen bei einer Temperatur von 1500—2000⁰C unter einem Druck von 200— 100 kg/cm* während einer Zeitspanne von 30 bis 120 min durchgeführt wird.