DE2946386A1

DE2946386A1 - TARGET ELECTRODE (ANTIKATHODE) FOR A DEVICE FOR GENERATING X-RAY RADIATION

Info

Publication number: DE2946386A1
Application number: DE19792946386
Authority: DE
Inventors: Richard Glen Weber
Original assignee: Machlett Laboratories Inc
Current assignee: Machlett Laboratories Inc
Priority date: 1978-11-20
Filing date: 1979-11-16
Publication date: 1980-06-04
Also published as: ATA731779A; FR2441919A1; DE2946386C2; GB2038083A; CA1142211A; JPS5574049A; AT389400B; JPS6151376B2; GB2038083B; FR2441919B1

Description

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ti. ο es / ■-r: «3 ' O4 S Anwaltsaktenz. : 27 - Pat.ti. ο es / ■ -r: «3 'O4 S lawyer file. : 27 - Pat.

The Machlett Laboratories Inc., Stamford, Connecticut, Vereinigte Staaten von AmerikaThe Machlett Laboratories Inc., Stamford, Connecticut, United States of America

Targetelektrode (Antikathode) für eine Vorrichtung zur Erzeugung von Röntgenstrahlung Target electrode (anticathode) for a device for generating X-rays

Die Erfindung betrifft eine Targetelektrode (Antikathode) für eine Vorrichtung zur Erzeugung von Röntgenstrahlung. The invention relates to a target electrode (anticathode) for a device for generating X-rays.

Röntgenröhren mit sogenannten Drehanoden besitzen einen evakuierten Kolben, in dem sich eine elektronenemittierende Kathode befindet, die so angeordnet ist, daß sie einen Elektronenstrahl hoher Energie auf einen mit ihr fluchtenden Brennfleckbereich eines imAbstand angeordneten Anodentargets strahlt. Das Target ist vorzugsweise als drehbare Scheibe ausgebildet, die in der Nähe ihres äußeren Umfanges eine ringförmige Brennfleckbahn aus Röntgenstrahlung emittierendem Material, beispielsweise aus einer Wolfram-Rhenium-Legierung besitzt. Die von der Kathode abgestrahlten Elektronen werden auf einer Brennfleckoberfläche der Brennfleckbahn fokussiert, dringen in das darunterliegende Material ein und erzeugen Röntgenstrahlung, die von dort aus der Röhre ausgestrahlt wird.X-ray tubes with so-called rotating anodes have an evacuated flask in which an electron-emitting one is located Cathode is located, which is arranged so that it has a high energy electron beam on you with it aligned focal point area of a spaced anode target. The target is preferably designed as a rotatable disc which has an annular focal point path in the vicinity of its outer circumference X-ray emitting material, for example from a tungsten-rhenium alloy. The one from the Cathode emitted electrons are focused on a focal spot surface of the focal spot path, penetrate into the underlying material and generate X-rays, which are emitted from there through the tube will.

Der größte Teil der auf den Brennfleckbereich der Brennfleckbahn auftreffenden Elektronenenergie wird in Wärmeenergie umgewandelt, die außerordentlich stark werden und die Oberfläche der Brennfleckbahn beschädigen kann. Das ist der Grund dafür, daß die Targetscheibe üblicherweise drehbar montiert ist. Sie ist zur axialen RotationMost of the electron energy impinging on the focal point area of the focal point path is converted into thermal energy converted, which can become extremely strong and damage the surface of the focal point path. This is the reason that the target disk is usually rotatably mounted. It is for axial rotation

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mit ihrem zentralen Bereich an dem Wellenende eines magnetischen Induktionsrotors befestigt, der in in dem Röhrenkolben angebrachten Lagern gelagert ist. Ein den Rotor umgebender äußerer Stator wird in geeigneter Weise aktiviert, so daß der Rotor und die mit ihm \erbundene Scheibe sich drehen und radiale Segmente der Brennfleckbahn mit einer gewünschten Geschwindigkeit nacheinander durch den mit dem Elektronenstrahl der Kathode fluchtenden Brennfleckbereich bewegt werden. Infolgedessen sammelt sich die Wärmeenergie in dem Körper der Targetelektrode und muß von diesem abgeleitet werden, bevor sie so stark wird, daß sie zu einer Verformung oder zu einem Zerbrechen der Scheibe führen kann.with its central area attached to the shaft end of a magnetic induction rotor, which is in the tube piston attached bearings is stored. An outer stator surrounding the rotor is activated in a suitable manner, so that the rotor and the disk connected to it rotate and so do radial segments of the focal point path at a desired speed successively through the focal spot area aligned with the electron beam of the cathode be moved. As a result, the heat energy accumulates in the body of the target electrode and must be diverted from it before it becomes so strong that it deforms or breaks the disc.

Um eine Beschädigung der Rotorlagerung zu vermeiden, besitzt das Wellenende des Rotors jedoch im allgemeinen eine Querschnittsgestaltung, die einen Wärmefluß von der an dem Rotor befestigten Scheibe zu dem Rotor selbst stark vermindert. Infolgedessen kann die sich auf der Targetscheibe sammelnde Wärmeenergie nicht durch Wärmeleitung über die benachbarten Bauteile wirksam abgeleitet werden. Sie kann auch njdit durch Konvektion abgeleitet werden, da der Röhrenkolben evakuiert ist. Die in der Targetscheibe angesammelte Wärmeenergie wird folglich vorwiegend durch Wärmestrahlung an den Röhrenkolben abgegeben, der zu diesem Zweck durch eine dielektrische Flüssigkeit, beispielsweise ein transparentes Öl gekühlt werden kann.In order to avoid damage to the rotor bearing, however, the shaft end of the rotor generally has a cross-sectional design that allows heat flow from the disc attached to the rotor to the rotor itself greatly diminished. As a result, the thermal energy that collects on the target disk cannot conduct heat can be effectively diverted via the neighboring components. It can also be diverted by convection because the tubular flask is evacuated. The thermal energy accumulated in the target disk is consequently mainly emitted by thermal radiation to the tube piston, which for this purpose by a dielectric Liquid, for example a transparent oil, can be cooled.

Gegenstand der Erfindung ist eine Targetelektrode für eine Vorrichtung zur Erzeugung von Röntgenstrahlung, insbesondere für eine Röntgenröhre sowie eine mit einer derartigen Targetelektrode ausgestattete Röntgenröhre. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine derartige Targetelektrode so auszubilden, daß ihre wärmeemittierende Oberfläche zur Ableitung der Wärme von der Targetelektrode verbessert wird.The invention relates to a target electrode for a device for generating X-rays, in particular for an X-ray tube and an X-ray tube equipped with such a target electrode. The invention is based on the object of designing such a target electrode so that its heat-emitting Surface for dissipating heat from the target electrode is improved.

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Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs genannten Merkmale gelöst.This task is carried out by the in the characterizing part of the Claim mentioned features solved.

Wenn die erfindungsgemäß gestaltete Targetelektrode Bestandteil einer Röntgenröhre ist, ist in deren evakuiertem Kolben in an sich bekannter Weise eine elektronenemittierende Kathode im Abstand von dem Targetkörper angeordnet. Diese Kathode richtet einen Elektronenstrahl hoher Energie auf einen Brennfleckbereich des Oberflächenteiles, der aus dem Röntgenstrahlung emittierenden Material besteht.If the target electrode designed according to the invention is part of an X-ray tube, it is in its evacuated one Piston arranged in a manner known per se an electron-emitting cathode at a distance from the target body. This cathode directs an electron beam of high energy onto a focal point area of the surface part, which consists of the X-ray emitting material.

Somit kann der Targetkörper aus einem bevorzugten Material gebildet sein, das einen Oberflächenteil besitzt, der mit einer Beschichtung aus Röntgenstrahlung emittierendem Material versehen ist, und einen weiteren Oberflächenteil, der eine Beschichtung aus wärmeemittierendem Material besitzt . Der Targetkörper kann auch insgesamt aus einem Röntgenstrahlung emittierenden Material bestehen und außerhalb der Brennfleckbahn mit einem Überzug aus wärmeemittierendem Material versehen sein. Alternativ kann der Targetkörper auch insgesamt aus wärmeemittierendem Material bestehen und einen Brennfleckoberflächenteil besitzen, der mit einem überzug aus Röntgenstrahlung emittierendem Material versehen ist.Thus, the target body can be made from a preferred material be formed, which has a surface portion with a coating of X-ray emitting Material is provided, and another surface part, which is a coating of heat-emitting Owns material. The target body can also be made entirely of an X-ray emitting material exist and be provided outside the focal point path with a coating of heat-emitting material. Alternatively, the target body can also consist entirely of heat-emitting material and have a part of the focal point surface own, which is provided with a coating of X-ray emitting material.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung bildet eine Röntgenröhre mit einem röhrenförmigen Kolben, in dem eine Targetscheibe drehbar montiert ist, wobei die Scheibe aus einem geeigneten leichten Material, beispielsweise aus einer Molybdän-Wolfram-Legierung hergestellt ist. Auf der Scheibe befindet sich in der Nähe des äußeren Umfanges eine ringförmige Brennfleckbahn, die aus einer Materialschicht zur wirksamen Emittierung von Röntgenstrahlung, beispielsweise aus einer Wolfram-Rhenium-Legierung besteht. Das die Röntgenstrahlung emittierende Material der die Brennfleckbahn bildenden Schicht ist mechanischA preferred embodiment of the invention forms an X-ray tube with a tubular bulb in which a target disc is rotatably mounted, the disc being made of a suitable lightweight material, for example is made of a molybdenum-tungsten alloy. Located on the disc is near the outer perimeter an annular focal point path made of a layer of material for the effective emission of X-rays, for example consists of a tungsten-rhenium alloy. The X-ray emitting material the layer forming the focal point path is mechanical

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und thermisch mit dem Material der Trägerscheibe verbunden. Die Verbindung der beiden Materialien kann beispielsweise durch chemische Ablagerung aus Dampf erfolgen. Auf Teilen der Scheibe» die außerhalb der Brennfleckbahn liegen, ist eine wärmeemittierende Beschichtung aus Hafniumoxyd aufgebracht, deren Dicke vorzugs-and thermally connected to the material of the carrier disk. The connection of the two materials can for example by chemical deposition from steam. On parts of the disk »those outside the focal point path a heat-emitting coating of hafnium oxide is applied, the thickness of which is preferably

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weise im Bereich von 10 cm bis 10 cm liegt. Die Beschichtung aus Hafniumoxyd ist in geeigneter Weise, beispielsweise durch ein Plasmasprühverfahren, durch Sputtern, durch Verdampfung oder chemische Dampfablagerung mit dem Material der Trägerscheibe verbunden.wise in the range of 10 cm to 10 cm. The hafnium oxide coating is suitable, for example by a plasma spray process, by sputtering, by evaporation or chemical vapor deposition with the Material of the carrier disk connected.

Im folgenden sei die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert:The invention is explained in more detail below with reference to the drawing:

Fig. 1 zeigt eine fragmentarische und teilweise geschnittene axiale Ansicht einer Röntgenröhre gemäß der Erfindung,1 shows a fragmentary and partially sectioned axial view of an X-ray tube according to FIG Invention,

Fig. 2 zeigt eine Ausführungεform der Targetelektrode gemäß der Erfindung in einer vergrößerten teilweise geschnittenen Seitenansicht,Fig. 2 shows an embodiment of the target electrode according to of the invention in an enlarged, partially sectioned side view,

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Targetelektrode in der gleichen Ansicht wie Fig. 2.Fig. 3 shows a further embodiment of the target electrode in the same view as FIG. 2.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche oder einander entsprechende Teile mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen. Fig. 1 zeigt eine als Drehanodenröhre ausgebildete Röntgenröhre 10. Sie besitzt einen röhrenförmigen Kolben 12 aus dielektrischem Material, beispielsweise aus Glas. Der Kolben 12 besitzt einen zurückspringenden Endbereich 14 sowie einen diesem gegenüberliegenden Halsbereich 16. Der zurückspringende Endbereich 14 des Kolbens 12 ist längs seiner Umfangslinie mit einem Ende einer als Kathodenträger dienenden Muffe 18 aus festem Material, beispielsweise aus Kovar, dichtschließend verbunden. Die Muffe 18 erstreckt sich in axialer Richtung in den Kolben 12. Ihr nach innen gerich-In the various figures of the drawing, the same or corresponding parts are identified by the same Provided with reference numerals. 1 shows an X-ray tube 10 designed as a rotating anode tube. It has a tubular piston 12 made of dielectric material such as glass. The piston 12 has a receding one End area 14 and a neck area 16 opposite this. The receding end area 14 of the piston 12 is along its circumference with one end of a sleeve serving as a cathode support 18 made of solid material, for example from Kovar, tightly connected. The sleeve 18 extends in axial direction in the piston 12.

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tetes Ende 1st unter Abdichtung mit einer Abschlußkappe 20 verbunden, die einen sich in radialer Richtung erstreckenden hohlen Arm 22 trägt.Tetes end is connected with a seal to an end cap 20, which extends in a radial direction hollow arm 22 carries.

Der Arm 22 ist gegenüber der Achse der Kathodenmuffe geneigt und trägt in seinem vorderen Endbereich einen Kathodenkopf 24 üblicher Bauart. Der Kathodenkopf 24 beinhaltet einen Glühfaden 26 zur Elektronenemission, der longitudinal in einem gitterartigen Fokussierbeeher 28 angeordnet ist. Elektrische Leiter 30 treten unter hermetischem Abschluß und gegeneinander isoliert durch den Kolben 12, den Hohlarm 22 und dienen zur elektrischen Verbindung des Glühfadens 26 und des Fokussierbechers 28.The arm 22 is inclined with respect to the axis of the cathode sleeve and carries a in its front end region Cathode head 24 of conventional design. The cathode head 24 includes an electron emission filament 26, the longitudinally in a grid-like focusing frame 28 is arranged. Electrical conductors 30 are hermetically sealed and insulated from one another by the The piston 12, the hollow arm 22 and serve to electrically connect the filament 26 and the focusing cup 28.

In dem Halsteil 16 des Kolbens 12 ist der Rotor 32 eines Induktionsmotors drehbar gelagert. (Der äußere Stator des Motors ist nicht dargestellt). Der Rotor 32 erstreckt sich in axialer Richtung in den Kolben 12 und trägt an seinem nach innen gewandten Ende eine axiale Welle 34. Die Welle 34 besitzt eine ringförmige Schulter 35, auf der eine transversal angeordnete Targetanode 38 lagert. Die Targetanode 38 besitzt eine zentrale öffnung 37, durch welche das mit einem Gewinde versehene Ende der Welle 34 durchragt. Die Targetanode 38 ist beispielsweise mittels einer in den mit einem Gewinde versehenen Endbereich der Welle 34 eingreifenden Sechskantmutter 36 fest mit der Welle 34 verbunden und durch den Rotor 32 in bekannter Weise antreibbar.The rotor 32 of an induction motor is rotatably mounted in the neck part 16 of the piston 12. (The outer stator of the engine is not shown). The rotor 32 extends in the axial direction into the piston 12 and carries its inwardly facing end an axial shaft 34. The shaft 34 has an annular shoulder 35 on which supports a transversely arranged target anode 38. The target anode 38 has a central opening 37, through which the threaded end of the shaft 34 protrudes. The target anode 38 is for example by means of a hexagon nut 36 engaging in the threaded end region of the shaft 34 firmly connected to the shaft 34 and drivable by the rotor 32 in a known manner.

Aus Fig. 2 geht hervor, daß die Targeanode 38 eine Trägerscheibe 40 umfaßt, die aus einem geeigneten leichten Material, beispielsweise aus einer Molybdän-Wolfrara-Legierung hergestellt ist. Die Scheibe 40 besitzt einen Oberflächenbereich, der der Kathode 24 im Abstand gegenüberliegt, und ist mit einem ringförmigen Randbereich 42 versehen, der in radialer Richtung gegen die benachbarte äußere Umfangslinie der Scheibe geneigt ist.From Fig. 2 it can be seen that the target anode 38 is a carrier disk 40 comprised of a suitable lightweight material, for example a molybdenum-tungsten alloy is made. The disk 40 has a surface area which is opposite the cathode 24 at a distance, and is provided with an annular edge region 42, which in the radial direction against the adjacent outer circumference of the disc is inclined.

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Auf dem Oberflächenteil 42 der Scheibe 40 befindet sich eine ringförmige Brennfleckbahn 44, die eine aus einem Material zur wirksamen Emittierung von Röntgenstrahlung, beispielsweise aus einer Wolfram-Rhenium-Legierung, bestehende Beschichtung umfaßt. Das Röntgenstrahlung emittierende Material der Brennfleckbahn 44 ist mechanisch und thermisch durch ein geeignetes Verfahren, beispielsweise durch chemische Dampfablagerung, mit dem Material des Trägerkörpers 40 verbunden.On the surface portion 42 of the disc 40 is an annular focal point path 44, which is one of a Material for the effective emission of X-rays, for example made of a tungsten-rhenium alloy Coating includes. The x-ray emitting material of the focal track 44 is mechanical and thermally by any suitable method, such as chemical vapor deposition, with the material of the carrier body 40 connected.

Außerhalb der Brennfleckbahn 44 liegende Oberflächenteile der Scheibe 40 besitzen eine warn remittierende Beschichtung 48 aus wenigstens einem Material der die Verbindungen Hafniumborid, Hafniumoxyd, Hafniumnitrid, Hafniumsilizid und Hafniumaluminid umfassenden Gruppe. So besitzt die Targetanode 38 außerhalb der Brennfleckbahn 44 Oberflächenteile, die aus einem Material bestehen, das eine größere Wärmeemissionsfähigkeit besitzt als das gesinterte Wolframmaterial, das für wärmeemittierende Beschichtungen von Targetelektroden bei Röntgenröhren bekannter Art üblicherweise verwendet wird. Die Materialien der erwähnten Gruppe von Verbindungen haben Schmelzpunkte von mehr als 2000° C. Ihre Dampfdrücke betragen weniger als der millionste Teil eines Torr bei 1800° C. Außerdem reagieren die Materialien der genannten Gruppe von Verbindungen nicht mit anderen Materialien, die bei der Herstellung von Röntgenröhren verwendet werden und beeinträchtigen daher die Stabilität der Röhre nicht.Surface parts of the disk 40 lying outside the focal point path 44 have a warning-remitting coating 48 made of at least one material comprising the compounds hafnium boride, hafnium oxide, hafnium nitride, Hafnium silicide and hafnium aluminide comprehensive group. So has the target anode 38 outside of the focal point path 44 surface parts made of a material that has greater heat emissivity than the sintered tungsten material used for heat-emitting coatings on target electrodes in X-ray tubes known type is commonly used. The materials of the mentioned group of compounds have melting points of more than 2000 ° C. Their vapor pressures are less than a millionth part of a Torr at 1800 ° C. In addition, the materials of the group of compounds mentioned do not react with others Materials that are used in the manufacture of X-ray tubes and therefore affect the stability the tube does not.

Die wärmeemittierende Beschichtung kann beispielsweise aus Hafniumoxyd bestehen, das vorzüglich an dem Molybdänmaterial der Trägerscheibe 40 haftet. Das Material der wärmeemittierenden Beschichtung 48 ist mit Hilfe geeigneter Verfahren, beispielsweise durch Plasmasprühverfahren, durch Sputtern, durch Verdampfung, chemische Dampfablagerung oder durch Besprühung mit einem BinderThe heat emitting coating can for example consist of hafnium oxide, which adheres excellently to the molybdenum material of the carrier disk 40. The material the heat-emitting coating 48 is with the help of suitable methods, for example by plasma spraying, by sputtering, by evaporation, chemical vapor deposition or by spraying with a binder

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und anschließendes Sintern bei hoher Temperatur, mechanisch und thermisch mit dem Material der Scheibe 40 verbunden. Anschließend können lose Partikel von der wärmeemittierenden Beschichtung 48 entfernt werden, indem die Oberfläche dieser Beschichtung entsprechend behandelt wird. Hierzu bieten sich Polieren oder ähnliche Oberflächenbehandlungsverfahren an. Die wärmeemittierende Beschichtung 48 besitzt eine Dicke, die vorzugsweise imand subsequent sintering at high temperature, mechanically and thermally bonded to the material of the disk 40. Loose particles can then be removed from the heat-emitting coating 48 by removing the The surface of this coating is treated accordingly. Polishing or similar surface treatment processes are suitable for this purpose at. The heat emitting coating 48 has a thickness that is preferably in

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Bereich von 10 cm bis 10 cm liegt.-3 -2
Range from 10 cm to 10 cm.

Im Betrieb wird der Glühfaden 26 der Kathode 24 mit über die Leiter 30 zugeführter elektrischer Energie auf eine Temperaturaufgeheizt, bei der er Elektronen emittiert. Eine über die Leiter 30 zugeführte Spannung hält den Fokussierbecher 28 auf einem geeigneten elektrischen Potential, derart daß die emittierten Elektronen zu einem Strahlenbündel 50 ausgerichtet werden, das auf den mit ihm fluchtenden Brennfleckbereich 52 der Brennfleckbahn 44 auftrifft. Der Brennfleckbereich 52 besitzt vorzugsweise die übliche Größe und ist beispielsweise 1 mm breit und erstreckt sich 5 mm radial über die Bahnschleife 44. Die Targetanode 38 wird auf einem gegenüber dem Glühfaden 26 der Kathode 24 hinreichend hohen Potential von beispielsweise 8000 V gehalten, so daß die Elektronen des Strahlenbündels 50 auf hohe kinetische Energiewerte beschleunigt werden. Infolgedessen dringen die auf den Brennfleckbereich 48 der die Brennfleckbahn bildenden Beschichtung 44 in das darunterliegende zur Emittierung von Röntgenstrahlung dienende Material und erzeugen damit die gewünschte Röntgenstrahlung. Die von dem Brennfleckbereich 52 ausgehende Röntgenstrahlung tritt als Strahlenbündel durch ein radial mit dem Brennfleck fluchtendes für Röntgenstrahlung durchlässiges Fenster 54 des Kolbens 12 nach außen.In operation, the filament 26 of the cathode 24 is supplied with electrical energy via the conductors 30 Heated to the temperature at which it emits electrons. A voltage applied across the conductors 30 holds the focus cup 28 at a suitable electrical potential, such that the emitted electrons become a Beams 50 are aligned, which is aligned with it focal spot area 52 of the focal point path 44 hits. The focal point area 52 is preferably of the usual size and is, for example, 1 mm wide and extends 5 mm radially across the orbit loop 44. The target anode 38 is placed on an opposite the filament 26 of the cathode 24 held a sufficiently high potential of, for example, 8000 V, so that the electrons of the beam 50 are accelerated to high kinetic energy values. As a result, they invade the Focal spot area 48 of the focal spot path forming Coating 44 in the underlying material serving to emit X-rays and thus produce the desired X-ray radiation. The X-ray radiation emanating from the focal point area 52 occurs as Beam through an X-ray transparent window 54 of the radially aligned with the focal point Piston 12 to the outside.

Der größte Teil der auf den Brennfleckbereich 52 fallenden Elektronenenergie wird jedoch in dem darunterliegen-Most of the electron energy falling on the focal point area 52 is, however, in the

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den Material der Brennfleckbahn 44 in Wärme verwandelt. Deshalb rotiert die Targetscheibe 40 mit einer geeigneten hohen Winkelgeschwindigkeit von beispielsweise 10000 Umdrehungen pro Minute, um nacheinander Segmente der ringförmigen Brennfleckbahn 44 schnell durch den Brennfleckbereich 48 zu führen. Die resultierende Wärme, die sich in den betreffenden Segmenten der Brennfleckbahn 44 entwickelt, während diese sich in dem Brennfleckbereich 48 befinden, wird zu den relativ kälteren Teilen der Targetscheibe 40 außerhalb der Brennfleckbahn abgeleitet. Deshalb verringert sich die Temperatur der Segmente der Brennfleckbahn 44, wenn sie aus dem Brennfleckbereich 52 herausbewegt werden. Bis zu ihrem Wiedereintritt in den Brennfleckbereich 52 haben sie sich auf vergleichsweise sichere Werte abgekühlt.transforms the material of the focal track 44 into heat. Therefore, the target disk 40 rotates with an appropriate one high angular speed of, for example, 10000 revolutions per minute to successively segments of the to guide annular focal point path 44 quickly through the focal point area 48. The resulting heat that develops in the relevant segments of the focal point path 44, while this develops in the focal point area 48 are located, is diverted to the relatively colder parts of the target disk 40 outside the focal point path. Therefore, the segments of the focal path 44 will decrease in temperature when they are out of the focal area 52 can be moved out. Until they re-enter the focal spot area 52, they are open comparatively safe values cooled down.

Auf diese Weise sammelt sich die Hitze in dem Körper der Targetscheibe 40 und muß über die umgebende Röhrenkonstruktion abgegeben werden, bevor sie so groß wird, daß die Targetscheibe beispielsweise durch Verformung oder Rißbildung Schaden erleidet. Der Kolben 12 ist jedoch evakuiert und die Welle 32 besitzt eine minimale Querschnittsfläche um den Wärmefluß zu dem Rotor so gering wie möglich zu halten und damit dessen Lagerung vor Schaden zu schützen. Dementsprechend wird die Wärme,die sich in dem Körper der Targetscheibe 40 sammelt, vorwiegend durch Strahlung an den Kolben 12 abgegeben, der durch Eintauchen in eine (nicht dargestellte) dielektrische Flüssigkeit, beispielsweise ein für Röntgenstrahlung durchlässiges Öl, gekühlt werden kann. Die Emissionsfähigkeit der Targetscheibe 40 ist der begrenzende Faktor, der für den größtmöglichen Wert der Elektronenenergie maßgebend ist, die auf den Brennfleckbereich 52 auftreffen darf, und damit die maximale Röntgenstrahlungsintensität bestimmt, die sich mit der Röhre erreichen läßt.In this way, the heat collects in the body of the target disk 40 and must pass through the surrounding tubular structure are released before it is so large that the target disc, for example, by deformation or Cracking suffers damage. However, the piston 12 is evacuated and the shaft 32 has a minimal cross-sectional area in order to keep the heat flow to the rotor as low as possible and thus its storage before Protect harm. Accordingly, the heat that collects in the body of the target disk 40, mainly emitted by radiation to the piston 12, the by immersion in a dielectric liquid (not shown), for example one for X-rays permeable oil, can be cooled. The emissivity of the target disk 40 is the limiting one Factor which is decisive for the greatest possible value of the electron energy that is applied to the focal spot area 52 may impinge, and thus determines the maximum X-ray intensity that can be achieved with the tube leaves.

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Aus diesem Grunde sind außerhalb der Brennfleckbahn 44 liegende Oberflächenteile der Targetscheibe 40 mechanisch und thermisch mit dem aus Hafniumoxyd bestehenden Werkstoff der wärmeemittierenden Beschichtung 48 verbunden. Das Emissionsvermögen von Hafniumoxyd hat einen Wert von etwa 0,6 und ist damit für die Wärmeabführung um etwa 35# wirksamer als das übliche gesinterte Wolframmaterial, das ein Emissionsvermögen von etwa 0,3 besitzt. Vergleiche versuche zwischen einer ersten Gruppe von Röntgenröhren, die Targetscheiben mit einer wärmeemittierenden Beschichtung aus Hafniumoxyd aufwiesen und einer zweiten Gruppe von Röntgenröhren mit Targetscheiben, die wärmeemittierende Beschichtungen aus gesintertem WoI frammaterial besaßen, zeigten, daß die Brennfleckbahne^ der Targetscheiben der ersten Gruppe bei Temperaturen arbeiteten, die um 90° C bis 100° C niedriger lagen als die Temperaturen der Brennfleckbahnen auf den Targetscheiben der zweiten Gruppe. Um die Brennfleckbahnen auf den Targetscheiben der ersten Gruppe auf die gleiche Betriebstemperatur zu bringen wie die Brennfleckbahnen der ersten Gruppe, mußte bei diesen die Eingangsleistung um etwa 20% erhöht werden. Dies bedeutet, daß Röntgenröhren mit Targetscheiben, welche eine wärmeemittierende Beschichtung aus Hafniumoxyd besitzen, im Vergleich zu Röntgenröhren mit Targetscheiben, deren wärmeemittierende Beschichtungen in herkömmlicher Weise aus gesintertem Wolframmaterial bestehen, entweder mit niedrigeren Brennfleckbahntemperaturen oder mit höheren Eingangsleistungen betrieben werden können.For this reason there are 44 outside the focal point path lying surface parts of the target disk 40 mechanically and thermally with the material consisting of hafnium oxide the heat emitting coating 48 connected. The emissivity of hafnium oxide has a value of about 0.6 and is therefore about 35 # more effective for heat dissipation than the usual sintered tungsten material, which has an emissivity of about 0.3. Comparisons try between a first group of x-ray tubes, the target discs with a heat-emitting coating of hafnium oxide and a second group of X-ray tubes with target disks, the heat-emitting Coatings made from sintered wool showed that the focal point trajectories of the target disks of the first group worked at temperatures that were 90 ° C to 100 ° C lower than the temperatures of the Focal spot paths on the target disks of the second group. To the focal point paths on the target disks of the Bringing the first group to the same operating temperature as the focal point paths of the first group was a must these the input power can be increased by about 20%. This means that X-ray tubes with target disks, which have a heat-emitting coating made of hafnium oxide, compared to X-ray tubes with target discs, whose heat-emitting coatings consist of sintered tungsten material in a conventional manner, can be operated either with lower focal point orbit temperatures or with higher input powers.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform umfaßt die Targetelektrode 38 eine drehbare Scheibe 40a, die aus einem Material, z.B. aus einer Wolfram-Rhenium-Legierung besteht, das einen wirksamen Röntgenstrahier darstellt. Die Scheibe 40a besitzt im Bereich ihrer äusseren Umfangslinie eine ringförmige Brennfleckbahn 44a, die aus einem unbeschichteten Teil der Scheibe 40a besteht, der radial nach außen geneigt und so angeordnetIn the embodiment shown in Fig. 3 includes the target electrode 38 is a rotatable disk 40a which made of a material such as a tungsten-rhenium alloy exists, which is an effective X-ray tracer. The disk 40a has in the area of its outer Circumferential line an annular focal point path 44a, which consists of an uncoated part of the disk 40a, which is inclined radially outward and so arranged

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ist, daß er einen Abstand zu der Kathode 24 (Fig. 1) besitzt. Die außerhalb der Brennfleckbahn 44a liegenden Oberflächenbereiche der Scheibe 40a sind mit einer wärmeemittierenden Beschichtung 48a aus Hafniumoxyd versehen, die mechanisch und. thermisch mit dem Material der Scheibe 40a verbunden ist.is that it is spaced from the cathode 24 (Fig. 1). Those lying outside of the focal point path 44a Surface areas of the disk 40a are provided with a heat-emitting coating 48a made of hafnium oxide, the mechanical and. is thermally connected to the material of the disc 40a.

Eine weitere (zeichnerisch nicht dargestellte) Alternativmöglichkeit besteht darin, daß die die Targetelektrode 38 der Röntgenröhre 10 bildende drehbare Scheibe aus einem wärmeemittierenden Material gebildet ist, das wenigstens ein Material der obengenannten Gruppe von Verbindungen umfaßt und daß im Nachbarbereich des äußeren Umfanges der Scheibe eine aus einer Schicht von Röntgenstrahlung emittierendem Material bestehende ringförmige Brennfleckbahn aufgebracht ist (beispielsweise ähnlich wie in Fig. 2).Another alternative (not shown in the drawing) is that the target electrode 38 of the X-ray tube 10 forming the rotatable disk a heat-emitting material is formed, the at least one material of the above group of compounds and that in the adjacent area of the outer periphery of the disk one of a layer of X-rays emitting material existing annular focal spot is applied (for example similar as in Fig. 2).

Die Targetelektrode 38 besitzt in den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen die Form einer flachen Scheibe. Sie kann jedoch auch andersartig, beispielsweise becherförmig ausgebildet sein.The target electrode 38 has those previously described Embodiments the shape of a flat disc. However, it can also be different, for example be cup-shaped.

Außerdem kann die wärmeemittierende Beschichtung, die bei den beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispielen auf beiden Oberflächen der Targetscheibe angeordnet ist, nur auf einer Oberfläche aufgebracht sein.In addition, the heat-emitting coating, which in the described and illustrated embodiments is arranged on both surfaces of the target disk, be applied to only one surface.

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Claims

Ί. 'YES Γ 3 8 claims

1. Target electrode (anticathode) for a device for generating X-rays, characterized by a body (40) which has a first surface part (44, 44a) made of a material for emitting X-rays, and a second surface part (48, 48a) ) which consists of heat-emitting material and at least one material which consists of the compounds hafnium boride,
Hafnium oxide,
Hafnium nitride,
Hafnium silicide and
Hafnium aluminide
existing group.

2. Target electrode according to claim 1, characterized in that the body (40) is a rotatable disc is.

3 target electrode according to claim 2, characterized in that that the first surface part (44, 44a) is annular and close to the outer The circumference of the disc (40) is arranged.

4. Target electrode according to claim 1, characterized in that the second surface part (48,48a) is designed as a coating that is mechanically and thermally connected to the body (40, 40a).

5. Target electrode according to claim 1, characterized in that the second surface part as a coating is formed, which is mechanically and thermally connected to the body.

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ORIGINAL INSPECTED

6. X-ray tube with an evacuated flask, characterized in that

- That it has a target electrode (38) according to one of Claims 1 to 5

- And that in the evacuated piston (12) a device (24) for electron irradiation of the material (44, 44a) for emitting X-rays and for generating as a bundle of rays from the tube (10) exiting X-ray radiation is arranged.

7. X-ray tube according to claim 6, characterized in that the target electrode (38) forming Body is rotatably arranged in the piston (12).

8. X-ray tube according to claim 7, characterized in that the body forming the target electrode (38) is a disc (40).

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