DE2833093A1

DE2833093A1 - X=ray tube with slanting anode and copper casing with window - which comprises two beryllium, aluminium titanium or epoxy! discs doubling as cooling duct

Info

Publication number: DE2833093A1
Application number: DE19782833093
Authority: DE
Inventors: Dietrich Ing Grad Bader; Engelbert Dipl Phys Berger
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1978-07-28
Filing date: 1978-07-28
Publication date: 1980-02-07

Abstract

X-ray tube has inclined anode and is surrounded by a radiation-impermeable metal envelope in which there is a window allowing the radiation to be emitted. The window comprises 2 discs, 1 behind the other which are spaced apart so as to define a cooling-medium duct. The envelope is made of Cu, both components of the window are made of Be, Al or Ti, thinly coated with 'Araldite' (RTM) resin on that side facing the duct. At least 1 window component is made of Be, the other comprising 'Araldite', Ti or Al.

Description

"Röntgenröhre""X-ray tube"

Die Erfindung betrifft eine Röntgenröhre mit einer Schräganode, die von einer aus Metall bestehenden strahlungsundurchlässigen Außenhülle umgeben ist, in der ein Strahlenaustrittsfenster angeordnet ist.The invention relates to an X-ray tube with an oblique anode which is surrounded by a metal, radio-opaque outer shell, in which a beam exit window is arranged.

Bei Röntgenröhren mit Schräganode wird ein wesentlicher Anteil der im Brennfleck auf der Schräganode auftreffenden Elektronen gestreut, mit der Folge, daß ein beachtlicher Anteil der in Elektronenstrahl vorhandenen Energie nicht in Röntgenstrahlen umgesetzt, sondern dem Brennfleck entzogen und der Brennfleckumgebung zugeführt wird. Bei Röntgenröhren, die von einer aus Metall bestehenden strahlungsundurchlässigen Außenhülle umgeben sind, in der ein Strahlenaustrittsfenster angeordnet ist, wird insbesondere auch der Bereich des Austrittsfensters von den gestreuten Elektronen getroffen.In the case of X-ray tubes with an inclined anode, a significant proportion of the the electrons striking the oblique anode are scattered in the focal spot, with the result that that a considerable proportion of the energy present in the electron beam is not in X-rays implemented, but withdrawn from the focal point and the focal point environment is fed. In the case of X-ray tubes, which are radio-opaque from a metal one Outer shell are surrounded, in which a radiation exit window is arranged, is especially the area of the exit window from the scattered electrons met.

Ausgangsfenster von Röntgenröhren der vorstehend näher bezeichneten Art bestehen üblicherweise. aus Beryllium. Aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit des Berylliums erwärmt sich dabei das Austrittsfenster wesentlich stärker als das Material der an das Austrittsfenster angrenzenden Außenhülle, die üblicherweise aus Kupfer besteht Bei Röntgenröhren mit hoher Ausgangsleistung kann der auf diese Weise entstehende Temperaturunterschied zwischen dem Austrittsfenster und der Außenhülle einige 1000C betragen, Das Austrittsfenster kann sich aufgrund dieser Beanspruchung in seiner Halterung lockern, wodurch sich der Wärmekontakt zum umgebenden Kupfer weiter verschlechtert. Dies hat weiter ansteigende Temperaturen des Austrittsfensters zur Folge. Ein stabiler Betrieb einer derartigen Röntgenröhre ist unter diesen Umständen nicht mehr gewährleistet.Exit window of X-ray tubes of those specified in more detail above Kind usually exist. made of beryllium. Due to the low thermal conductivity the beryllium heats up in the process the exit window is essential stronger than the material of the outer shell adjoining the exit window, the usually made of copper. X-ray tubes with high output power can the resulting temperature difference between the exit window and the outer shell are some 1000C, the exit window can be due to loosen this stress in its holder, thereby reducing the thermal contact to the surrounding copper further deteriorated. This has further increasing temperatures of the exit window. Stable operation of such an X-ray tube is no longer guaranteed under these circumstances.

Bei Röntgenröhren, in denen das Austrittsfenster das Innere der Röhre zugleich vakuumdicht abschließt, kann die unterschiedliche Erwärmung des Fensters zu einer Undichtigkeit und damit zum Ausfall der Röntgenröhre führen. Bei Röntgenröhren der üblichen Bauart ist daher eine Leistungssteigerung nicht möglich.With X-ray tubes in which the exit window is the inside of the tube at the same time is vacuum-tight, the different heating of the window lead to a leak and thus to failure of the X-ray tube. With x-ray tubes With the usual design, an increase in performance is therefore not possible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Röntgenröhre mit erhöhter Ausgangsleistung anzugeben, bei der die zu einem Ausfall der Röhre Anlaß gebenden thermischen Probleme im Grenzbereich zwischen Austrittsfenster und der strahlungsundurchlässigen Außenhülle weitgehend vermieden werden. Ausgehend von einer Röntgenröhre der eingangs näher bezeichneten Art wird diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.The invention is based on the object of an X-ray tube with increased Specify the output power at which the failure of the tube is the cause thermal problems in the border area between the exit window and the radiopaque one Outer shell can be largely avoided. Based on an X-ray tube of the initially This object is specified by the type specified in claim 1 Invention solved.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Advantageous refinements of the invention emerge from the subclaims emerged.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the drawing explained.

Die Figur zeigt eine vereinfachte Schnittdarstellung einer Röntgenröhre mit einer strahlungsundurchlässigen Außenhülle und einem Strahlenaustrittsfenster für die in der Röhre durch Aufprall von Elektronen auf eine Scbräganode erzeugte Röntgenstrahlen. In der Figur sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Bestandteile einer solchen Röhre durch Bezugszeichen gekennzeichnet.The figure shows a simplified sectional illustration of an X-ray tube with a radiopaque outer shell and a radiation exit window for those generated in the tube by the impact of electrons on a Scbräganode X-rays. Only those essential for understanding the invention are shown in the figure Components of such a tube are identified by reference symbols.

Die Röntgenröhre ist mit einem Kühler 1 versehen, der derart an der Anode 2 der Röntgenröhre angeordnet ist, daß die aus dem Kühler 1 austretende Kühlflüssigkeit 3 sowohl an der Rückseite des Anodentarget 4 vorbei als auch zwischen den beiden scheibenförmigen Teilen des Austrittsfensters hindurchgeführt wird, die mit Abstand derart voneinander angeordnet sind, daß sie einen Kühlmittelkanal einschließen. Die aus dem Kühler 1 austretende Kühlflüssigkeit strömt zunächst zur Rückseite des Anodentargets 4, kehrt dann nochmals in den Kühler 1 zurück und wird dort in Richtung der Anode 2 der Röntgenröhre umgelenkt. ueber eine Bohrung 6 erreicht die Kühlflüssigkeit einen ringförmigen Schacht 7, den sie über eine Bohrung 8 in Richrung des Kühlers 1 verläßt. Auf dem Weg zwischen der Bohrung 8 und dem Kühler1 durchströmt die Kühlflüssigkeit den von den beiden scheibenförmigen Teilen des Austrittsfensters gebildeten Kühlmittelkanal und führt die Wärme vom Austrittsfenster ab.The X-ray tube is provided with a cooler 1, the so on The anode 2 of the X-ray tube is arranged so that the cooling liquid emerging from the cooler 1 3 both past the rear of the anode target 4 and between the two disc-shaped parts of the exit window is passed, which at a distance are arranged from one another so that they enclose a coolant channel. The coolant emerging from the cooler 1 initially flows to the rear of the Anode target 4, then returns again to the cooler 1 and is there in the direction the anode 2 of the X-ray tube deflected. The coolant reaches a hole 6 an annular shaft 7, which it has a hole 8 in the direction of the cooler 1 leaves. The cooling liquid flows through on the way between the bore 8 and the radiator 1 the coolant channel formed by the two disc-shaped parts of the exit window and dissipates the heat from the exit window.

Bei Röntgenröhren der eingangs näher bezeichneten Art, die mit herkömmlichen Strahlenaustrittsfenstern aus Beryllium ausgerüstet sind, führt beispielsweise ein Betrieb mit einer Ausgangsleistung von 4 kW infolge unterschiedlicher thermischer Eigenschaften des Fenstermaterials und des Materials der Außenhülle zu einem Glühen des Fensters. Dadurch ist ein stabiler Betrieb einer solchen Röntgenröhre mit hoher Leistung ausgeschlossen.In the case of X-ray tubes of the type described in more detail at the outset, those with conventional Beam exit windows are equipped with beryllium, for example Operation with an output power of 4 kW due to different thermal Properties of the window material and the material of the outer shell to a glow of the window. This enables stable operation of such an X-ray tube with a high Performance excluded.

Eine Röntgenröhre, die demgegenüber erfindungsgemäß mit einem gekühlten Austrittsfenster ausgestattet ist, kann eine wesentlich höhere Ausgangsleistung erzielen. Zwar muß infolge Absorbtion der durch das Fenster austretenden Röntgenstrahlung im Kühlmittel ein geringer Intensitätsverlust in Kauf genommen werden; dieser wird jedoch durch die wesentlich höhere Ausgangsleistung, die mit einer derartigen Röntgenröhre erreichbar ist, bei weitem aufgehoben.An X-ray tube, in contrast, according to the invention with a cooled Exit window is equipped, can have a much higher output power achieve. It is true that as a result of absorption of the x-ray radiation exiting through the window a slight loss of intensity in the coolant can be accepted; this will however, due to the much higher output power that can be achieved with such an X-ray tube is achievable by far.

Die beiden scheibenförmigen Teile des Strahlenaustrittsfensters bestehen zweckmäßig aus Beryllium. Dieses Material ist besonders gut geeignet, wenn als Kühlmittel Öl verwendet wird Auch bei wassergekühlten Röntgenröhren können die scheibenförmigen Teile des Austrittsfenster aus Beryllium bestehen. In diesem Fall erweist es sich jedoch als zweckmäßig, die dem Kühlmittelkanal zugewandten Seiten der scheibenförmigen Teile 5 des Strahlenaustrittsfensters mit einer dünnen Schicht eines Kunstharzes (zog. Araldit) zu bedecken Mit gleich gutem Erfolg können anstelle von Beryllium als Material für das Strahlenaustrittsfenster auch die Metalle Aluminium oder Titan verwendet werden. Hierbei ist wahlweise eine Kühlung der Röntgenröhre mit Öl oder Wasser möglich.The two disc-shaped parts of the beam exit window exist suitably made of beryllium. This material is particularly well suited when as a coolant Oil is used Even with water-cooled X-ray tubes, the disk-shaped Parts of the exit window are made of beryllium. In this case, it turns out to be however, as expedient, the sides of the disk-shaped ones facing the coolant channel Parts 5 of the beam exit window with a thin layer of a synthetic resin (drew. araldite) to cover with equally good success can instead of beryllium The metals aluminum or titanium are also used as the material for the radiation exit window be used. The X-ray tube can either be cooled with oil or Water possible.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht mindestens ein Fensterteil, der vorzugsweise vakuumbegrenzend wirkt, aus Beryllium, während der zweite Fensterteil aus Titan, Aluminium oder einem Kunstharz bestehtIn a further embodiment of the invention there is at least a window part, which preferably has a vacuum-limiting effect, made of beryllium, while the second window part is made of titanium, aluminum or a synthetic resin

Claims

Claims X-ray tube with an oblique anode, which is of a made of metal, radio-opaque outer shell is surrounded in the a beam exit window is arranged, characterized in that the window consists of two disc-shaped parts lying one behind the other, which are spaced apart are so arranged from each other that they enclose a Eühlmittelkanal.

2 X-ray tube according to claim 1, characterized in that the outer shell is made of copper, and that the two parts of the window are made of beryllium

3. X-ray tube according to claims 1 and 2, characterized in that the two window parts on the side facing the coolant channel with a thin layer of synthetic resin (Araldite) are covered

4. X-ray tube according to claim 1, characterized in that that the two window parts are made of aluminum.

5. X-ray tube according to claim 1, characterized in that the two Window parts are made of titanium

6. X-ray tube according to claim 1, characterized in that that at least one window part is made of beryllium.

7 X-ray tube according to claim 6, characterized in that the other Window part is made of araldite, titanium or aluminum.