DE302790C

DE302790C -

Info

Publication number: DE302790C
Application number: DENDAT302790D
Authority: DE
Priority date: 1915-07-19
Also published as: GB191510454A

Description

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

Die Erfindung betrifft eine Weiterbildung der bekannten Röntgenröhre mit Glühkathode und Hochvakuum, durch welche diese Röntgenröhre in mehrfacher Hinsicht verbessert wird. Beim Betrieb mit Wechselstrom wird hierdurch ermöglicht, die Leistung der Röhre so weit zu steigern, daß die Anode weißglühend wird, ohne daß eine merkliche Stromleistung während derjenigen Halbwellen statt'-findet, für welche die Anode negativ wird.The invention relates to a further development of the known X-ray tube with a hot cathode and high vacuum, through which this X-ray tube improves in several ways will. When operating with alternating current, this enables the performance of the tube to increase so far that the anode becomes incandescent without any noticeable current output takes place during those half-waves for which the anode becomes negative.

Die Röntgenröhre mit Glühkathode und Hochvakuum wirkt, wenn sie mit Wechselstrom betrieben wird, für diesen als Gleichrichter, so lange nicht die Anode durch die Kathodenstrahlenentladung viel über Rotglut erhitzt wird. Manchmal aber ist die zugeführte Energie so groß, daß die Anode ganz oder zum Teil auf helle Weißglut kommt. Insbesondere kann dies leicht am Brennfleck eintreten, wenn er sehr scharf ist. Die Röhre wird dann für Strom in,beiden Richtungen leitend, wodurch ein schädliches Bombardement der Kathode und des hinter ihr liegenden Teiles der Glaswand durch Kathodenstrahlen eintritt. Eine andere Eigentümlichkeit der mit reiner Elektrodenentladung arbeitenden Röntgenröhre ist das Bombardement der Rückseite der Antikathode (Anode) durch sekundäre Kathodenstrahl^. Augenscheinlich werden die Röhrenwände negativ geladen und verursachen, daß die sekundären Strahlen einen Weg nehmen, welcher sich um den Rand der Antikathode herumbiegt, anstatt geradlinig auswärts zur Glaswand zu gehen.The X-ray tube with hot cathode and high vacuum works when operated with alternating current is operated for this as a rectifier, as long as the anode is not through the Cathode ray discharge is heated a lot over red heat. But sometimes the energy supplied is so great that the anode is completely or sometimes comes to light incandescence. In particular, this can easily be done at the focal point enter when it is very sharp. The tube is then used for electricity in both directions conductive, causing a harmful bombardment of the cathode and the one behind it Part of the glass wall enters through cathode rays. Another peculiarity the X-ray tube working with pure electrode discharge is bombardment the back of the anticathode (anode) by secondary cathode ray ^. Obviously the tube walls become negatively charged and cause the secondary rays to take a path which turns around bends the edge of the anticathode instead of straight out towards the glass wall walk.

Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß an der Anode (Antikathode) ein mit ihr leitend verbundener Ansatz vorgesehen wird, welcher die auf die Antikathode auf treffenden Kathodenstrahlen wenigstens teilweise umfaßt. Dieser Fortsatz der Antikathode ist meistens so ausgebildet, daß er unerwünschte Primär- und Sekundärstrahlen, die von der Vorderfläche der Antikathode ausgesendet werden könnten, unterdrückt. ' .The invention consists essentially in the fact that at the anode (anticathode) one with it Conductively connected approach is provided, which the hitting the anticathode Cathode rays at least partially included. This extension of the anticathode is mostly designed to eliminate unwanted primary and secondary rays emanating from the front surface the anticathode could be emitted, suppressed. '.

In der Zeichnung stellt Fig. 1 eine gemäß der Erfindung ausgebildete Röntgenröhre in Seitenansicht dar. Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Anode und Kathode dieser Röhre in vergrößertem Maßstabe. Fig. 3 und 4 zeigen abgeänderte Ausführungsformen der Antikathode, und Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform eines Teiles der Kathode. In the drawing, FIG. 1 shows a according to the invention formed X-ray tube in side view. Fig. 2 shows a section through the anode and cathode of this tube on an enlarged scale. Figures 3 and 4 show modified embodiments of the anticathode, and Fig. 5 shows an embodiment of part of the cathode.

Die in Fig. 1 dargestellte Röntgenröhre besteht aus einem Gefäß 1 aus Glas ο. dgl., aus einer Kathode mit einer becherförmigen elektrostatischen Sammelvorrichtung 2 und einer Anode 3. Die eigentliche Kathode besteht aus der in Fig. 5 in größerem Maßstabe gezeichneten Drahtspirale 4, die zum Glühen gebracht werden kann. Zweckmäßig liegen die Windungen der Drahtspirale nichtThe X-ray tube shown in Fig. 1 consists of a vessel 1 made of glass ο. like., from a cathode with a cup-shaped electrostatic collection device 2 and an anode 3. The actual cathode consists of that shown in FIG. 5 on a larger scale Drawn wire spiral 4, which can be made to glow. Appropriate the turns of the wire spiral do not lie

in einer Ebene, sondern auf einer Kugelfläche, welche mit derjenigen der elektrostatischen Sammelvorrichtung 2 zusammenfällt. Die Stromzuiührungsdrähte 5, durch welche der Drahtspirale der Heizstrom zugeführt werden kann, sind in üblicher Weise in einem Glasfuß 6 eingeschmolzen und mit einem Ge- · windesockel 7 verbunden. Die Sammelvorrichtung 2 wird durch einen gleichfalls im Glasfuß eingeschmolzenen Draht 8 getragen und mit der Kathode leitend verbunden. Sie kann verschiedene Formen annehmen und besteht beispielsweise aus einem hinteren zylindrischen und aus einem vorderen becherförmigen Teil. Die Anode 3 wird von einem Eisenoder Molybdänhalter 9 getragen, der in einer Glasrohre 10 ruht und mit der äußeren Stromzuführung 11 verbunden ist. Der Raum innerhalb der Röhre, die Glaswand und diein a plane, but on a spherical surface, which is the same as that of the electrostatic Collecting device 2 collapses. The power supply wires 5 through which the Wire spirals, which can be supplied with heating current, are in the usual way in a glass base 6 melted down and connected to a threaded socket 7. The collecting device 2 is supported by a wire 8, which is also fused in the base of the glass, and is conductively connected to the cathode. she can take various forms and consists, for example, of a rear cylindrical and from a front cup-shaped part. The anode 3 is made of an iron or Molybdenum holder 9 carried, which rests in a glass tube 10 and is connected to the external power supply 11. The space within the tube, the glass wall and the

ao metallischen Teile sind möglichst vollständig vom Gas zu befreien, so daß die Elektrodenleitung im wesentlichen ohne Ionisierung des-Gasrestes stattfinden kann.ao metallic parts are to be freed from gas as completely as possible, so that the electrode line can take place essentially without ionization of the gas residue.

Gemäß der Erfindung ist nun die Anode 3 mit einem Leiter versehen, der über die Vorderfläche der Anode gegen die. Kathode vorspringt und den Pfad der Kathodenstrahlen umfaßt. Dieser Leiter kann, wie Fig. 2 zeigt, die Form einer umschließenden Haube oder Hülse 12 annehmen, die vorzugsweise aus Molybdän oder Wolfram besteht und eine öffnung 13 für den Eintritt der Kathodenstrahlen sowie eine öffnung 14 für den Austritt der Röntgenstrahlen besitzt.According to the invention, the anode 3 is now provided with a conductor which extends over the front surface the anode against the. Cathode protrudes and the path of the cathode rays includes. This conductor can, as FIG. 2 shows, the shape of an enclosing hood or Assume sleeve 12, which is preferably made of molybdenum or tungsten and a Opening 13 for the entry of the cathode rays as well as an opening 14 for the exit of the X-rays.

Die Haube 12 hat mehrere deutlich zu unterscheidende Funktionen.The hood 12 has several clearly distinguishable functions.

1. Durch ihr· gleichförmiges radiales elektrostatisches Feld verhütet sie, daß das Kathodenstrahlenbündel aus der Röhrenachse heraus gegen den nächsten Rand der schrägen Anodenfläche abgelenkt wird.1. By their uniform radial electrostatic Field prevents the cathode ray beam out of the tube axis is deflected towards the next edge of the inclined anode surface.

2. Durch Beeinflussung der Potentialverteilung an der Anode unterdrückt die Haube die umgekehrt gerichtete Elektronenleitung vom erhitzten Brennfleck, wenn dieser negatives Potential erhält. Diese Wirkung mag zwei Ursachen zuzuschreiben sein. Die elektrostatische Kraft innerhalb der Haube, welche die Elektronen aus der Anode herauszutreiben sucht, ist sehr gering. In zweiter Linie . ist die sammelnde Wirkung so stärk, daß die Elektronen, welche den erhitzten Brennfleck bei negativem Potential zu verlassen streben, durch die negativ geladene Haube zu einem engen Bündel zusammengedrängt werden. Das elektrostatische und das elektromagnetische Feld der Elektronen des Kathodenstroms üben aufeinander eine Abstoßung aus, die unter dem Namen Raumladungswirkung bekannt ist und den Strom begrenzt. Da die Raumladungswirkung an der Anode mit ihrer engen öff nung 13 größer ist als an der Kathode mit dem weitgeöffneten Becher 2, ist der Elektronenstrom, der die Anode zu verlassen sucht, selbst bei hoher Erhitzung der letzteren für eine gegebene Spannung viel geringer als der Elektronenstrom", welcher die Kathode bei derselben Spannung zu verlassen sucht. Bei geeigneter Bauart kann der umgekehrt gerichtete Strom vernachlässigbar gemacht werden. Auf diese Weise ist es möglich, einen sehr scharf begrenzten Brennfleck zu benutzen ohne Gefahr, daß die außerordentliche örtliche Erhitzung des Brennfleckes Entladung in der umgekehrten Richtung hervorruft, wenn die Röhre von einer Wechselstromquelle aus, z. B. von einem Transformator 20 aus betrieben wird.2. By influencing the potential distribution at the anode, the hood suppresses the reverse direction of electron conduction from the heated focal point, if this is negative Maintains potential. This effect may be due to two causes. The electrostatic The force inside the hood trying to drive the electrons out of the anode is very small. Secondly. the collecting effect is so strong that the electrons, which the heated focal spot at Strive to leave negative potential, through the negatively charged hood to a narrow Bundles are huddled together. The electrostatic and electromagnetic fields of the electrons of the cathode current exert a repulsion on each other, which is below the Name space charge effect is known and limits the current. Since the space charge effect on the anode with its narrow opening voltage 13 is greater than at the cathode with the wide-open cup 2, the electron flow is who seeks to leave the anode, even when the latter is highly heated for a given voltage is much lower than the electron current "which the cathode at seeks to leave the same tension. With a suitable design, the reverse can be used Electricity can be made negligible. In this way it is possible to use a very sharply delimited focal point without the risk of the extraordinary Local heating of the focal spot causes discharge in the opposite direction, if the tube from an AC power source, e.g. B. operated by a transformer 20 from will.

3. Da die Haube viele der vom Brennfleck ausgehenden sekundären Käthodenstrahlen auffängt, verringert. sie die unerwünschte Röntgenstrahlung von der Hinterfläche der Antikathode und erhöht dadurch die radiographische bzw. fluoroskopische Bildschärfe.3. Since the hood collects many of the secondary cathode rays emanating from the focal point, decreased. they remove the unwanted x-rays from the back surface of the anticathode and thereby increases the radiographic or fluoroscopic image sharpness.

4. Im Zusammenhang damit verringert die Haube die Schwärzung der Röhrenwand und die Gefahr, daß vom Brennfleck geschmolzene Teilchen gegen die Röhrenwand fliegen und daß das Glas infolgedessen "bricht. Die Haube schirmt auch von den Röntgenstrahlen alles ab, bis auf den engen Kegel, der durch die öffnung 14 ausgestrahlt wird, und verringert dadurch für den Patienten bzw. für die behandelnde Person die Gefahr der Verbrennung. 4. In connection with this, the hood reduces the blackening of the tube wall and the risk that particles melted from the focal point fly against the tube wall and that the glass breaks as a result. The hood also shields everything from the X-rays from, except for the narrow cone that is emitted through the opening 14, and decreased thereby the risk of burns for the patient or the treating person.

Die in Fig. 3 bei 15 dargestellte Haube gestattet infolge der Zwischenräume zwischen den Rippen 16, daß von dem erhitzten Brennfleck mehr Wärme durch Strahlung zerstreut wird, und daß daher die Röhre mit größerer Leistung betrieben werden kann. Bei dieser Ausführungsform werden die sekundären Käthodenstrahlen und die Röntgenstrahlen nicht ; in solchem Maße, wie.bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform abgeschirmt. Dies ist aber nicht immer ein Nachteil, sondern im Gegenteil manchmal ein Vorteil, z. B. wenn die Röntgenstrahlen zum Sterilisieren oder anderen technischen Zwecken benutzt werden, wo es auf Bildschärfe nicht ankommt. Die Raumladungswirkung ist nicht so groß wie bei der Ausführungsform nach Fig. 2, aber noch vorhanden und ermöglicht, daß eine Röhre mit dieser Anodenform mit Wechselstrom betrieben werden kann.The hood shown in Fig. 3 at 15 is permitted due to the spaces between the ribs 16 that of the heated focal point more heat is dissipated by radiation and therefore the tube can be operated with greater power. At this Embodiment are the secondary cathode rays and the X-rays; shielded to such an extent as in the embodiment shown in FIG. this but is not always a disadvantage, on the contrary, it is sometimes an advantage, e.g. B. if the X-rays are used for sterilization or other technical purposes where image sharpness is not important. The space charge effect is not that great as in the embodiment of FIG. 2, but still present and allows that a tube with this anode shape can be operated with alternating current.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher die Raumladungswirkung noch geringer als bei Fig. 3 ist. Hier nimmt der das elektrostatische Feld beeinflussende Leiter die Form eines Ringes 17 an, der mittels eines Drahtes 18 von einem auf die Anode 3 aufgesetzten geschlitzten Ring 19 gehalten wird.4 shows an embodiment in which the space charge effect is even lower than in Fig. 3 is. Here the conductor influencing the electrostatic field takes the Form of a ring 17, which by means of a Wire 18 is held by a slotted ring 19 placed on the anode 3.

Der Ring 17 umfaßt das Kathodenstrahjenbündel und verhütet in wirksamer Weise die Ablenkung des Brennfleckes aus der Röhrenachse.The ring 17 comprises the cathode ray bundle and effectively prevents the focal point from being deflected from the axis of the tube.

Claims

Patent Claim:.

X-ray tube with hot cathode and high vacuum for the tube of the reverse polarity exposing operation at high loads, in particular for alternating current operation, characterized by a v, pr arranged on the anode and conductively connected to it, for the purpose of the rectifying effect of the tube even when the Maintain anode.

1 sheet of drawings.