DE3233076A1

DE3233076A1 - Rotating-anode X-ray tube

Info

Publication number: DE3233076A1
Application number: DE19823233076
Authority: DE
Inventors: Ernst Dipl.-Ing. Dr.-Ing. 8521 Weiher Geldner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1982-09-06
Filing date: 1982-09-06
Publication date: 1984-03-08
Also published as: FR2532782B1; FR2532782A1; DE3233076C2

Abstract

The invention relates to rotating-anode X-ray tubes in which magnetically conductive pole pieces (52 to 61) are inserted, for magnetic support of the anode, into the wall of the tube bulb (1) at points where there are magnets (37 to 46) which are in magnetic contact externally with the arrangement (3). At the same time, it is intended to enable replacement of the tube, and assembly without gaps. To this end, the invention provides that the touching surfaces of the magnets (37 to 46) and of the pole pieces (52 to 61) are arranged on the outlying surface (70) of a truncated cone which tapers towards the tube end. The invention can be used especially in the case of X-ray tubes for use in medical X-ray technology. <IMAGE>

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser ZeichenSIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Our mark

Berlin und München VPA 82 P 3798 DEBerlin and Munich VPA 82 P 3798 DE

Drehanoden-RöntgenröhreRotating anode X-ray tube

Die Erfindung betrifft eine Drehanoden-Röntgenröhre nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Eine solche Röntgenröhre mit einer magnetischen Lagerung etwa nach der US-PS 38 78 395 ist im Hauptpatent P 31 49 936.8 beschrieben.The invention relates to a rotating anode x-ray tube according to the preamble of claim 1. Such a tube X-ray tube with a magnetic bearing for example according to US-PS 38 78 395 is in the main patent P 31 49 936.8 described.

Röntgenröhren werden bekanntlich bei der Benutzung in sogenannten Röhrenhauben, d.h. Gehäuse, eingebaut, die einerseits die Röhren vor Beschädigung und andererseits die Umgebung vor Strahlen und etwa aus den angeschlossenen hohen Spannungen resultierenden Risiken schützen. Solche Gehäuse bestehen in der Regel aus einem rohrförmigen Teil, das an den beiden Enden mit je einem Deckel verschlossen ist. Der Einbau der Röhre erfolgt dann so, daß zuerst der Stator mit seinen Magnetelementen für die Lagerung und deren Steuerung (Sensoren) sowie den Antrieb im Gehäuse montiert werden. Schließlich wird dann die Röhre in die zentrale Öffnung des Stators eingeführt. Dabei soll einerseits feste Halterung und andererseits guter Kraftschluß der Magnete erhalten werden. Außerdem soll die Röhre im Bedarfsfall leicht austauschbar sein.X-ray tubes are known to be installed in so-called tube hoods, i.e. housings, which on the one hand the tubes from damage and on the other hand the environment from rays and possibly from the connected protect the risks resulting from high voltages. Such housings usually consist of a tubular Part that is closed at both ends with a lid. The installation of the tube is then carried out as follows: that first the stator with its magnetic elements for the storage and their control (sensors) and the Drive can be mounted in the housing. Finally, the tube is then inserted into the central opening of the stator. On the one hand, a firm mounting and, on the other hand, a good frictional connection of the magnets should be obtained. In addition, the tube should be easily exchangeable if necessary.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, bei einer Röntgenröhren-Drehanode gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 in Weiterbildung einer gemäß dem Hauptpatent P 31 49 936.8 verbesserten Röntgenröhre die trennbare Gestaltung des Systems Magnetlagerstator - Röntgenröhre mit Rotor hinsichtlich des mechanischen und magnetischenIt is therefore the object of the invention in an X-ray tube rotating anode according to the preamble of claim 1 in a further development according to the main patent P 31 49 936.8 improved the separable X-ray tube Design of the magnetic bearing stator - X-ray tube system with rotor in terms of mechanical and magnetic

Kn 5 Ler / 26.08.1982Kn 5 Ler / 08.26.1982

-^- VPA 82 P 3798 DE - ^ - VPA 82 P 3798 DE

Anschlusses zu verbessern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstände der Unteransprüche.To improve the connection. According to the invention, this object is achieved by what is stated in the characterizing part of the claim 1 resolved. Advantageous further developments and refinements of the invention are Subjects of the subclaims.

Nach der Erfindung ist ein lösbarer spaltloser Zusammenbau zwischen Röntgenröhre und Magnetlagerstator möglich, wenn beide Teile so ausgebildet werden, daß diese einerseits die Form eines Innen- und andererseits die Form eines Außenkegels bilden und die beiden Teile ineinandergeschoben werden. Dabei kann durch zentrische Anbringung eines Gewindes am Ende der ineinandergeschobenen Teile das Röhrenteil in den Statorteil hineingezogen werden. Umgekehrt kann durch Rückdrehen des Gewindes, welches dann nach Art einer Abdrückschraube wirksam wird, diese Kegelverbindung wieder gelöst werden. Zur Herstellung der Verbindung ist an sich nur eine axiale Verschiebung der beiden Teile notwendig.According to the invention, a detachable, gap-free assembly between the X-ray tube and magnetic bearing stator is possible, if both parts are designed so that these on the one hand the shape of an interior and on the other hand the Form an outer cone and push the two parts into one another. In doing so, centric Attaching a thread to the end of the nested parts, the tubular part is drawn into the stator part will. Conversely, by turning back the thread, which is then like a forcing screw becomes effective, this cone connection will be released again. To establish the connection is in itself only an axial displacement of the two parts is necessary.

20" Dabei ist vorteilhaft, daß ein Röhrenwechsel in der bisher üblichen Weise vorgenommen werden kann. Außerdem ergibt das Anliegen der Kegelmantelflächen aneinander neben stabilem Aufbau unter Vermeidung eines Verschiebespaltes den kürzestmöglichen Kraftschluß zwisehen den Polstücken der Röhre und den magnetischen Statorteilen, die im Röhrengehäuse untergebracht sind.20 "It is advantageous that a tube change in the can be done in the usual way. In addition, the conical surfaces are in contact with one another in addition to a stable structure while avoiding a sliding gap, the shortest possible frictional connection between the two the pole pieces of the tube and the magnetic stator parts housed in the tube housing.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.Further details and advantages of the invention are shown below with reference to the figures Embodiments explained.

In der Figur 1 ist das Übersichtsschaubild über eine Drehanoden-Röntgenröhre gezeichnet, deren Magnetlagerung durch Einbringung von PolstückenIn the figure 1, the overview diagram is drawn over a rotating anode X-ray tube, their magnetic bearing through the introduction of pole pieces

- /$ - VPA 82 P 3798 DE in die Kolbenwand und ihre Ankopplung an einer Kegelfläche an die Pole der Lagerungsmagneten verbessert ist.
5 - / $ - VPA 82 P 3798 DE in the piston wall and its coupling to a conical surface on the poles of the bearing magnets is improved.
5

In der Figur 2 ein Querschnitt durch die in derIn the figure 2 a cross section through the in the

Figur 1 benutzte Magnetlagerung.Figure 1 used magnetic bearing.

In der Figur 1 ist mit 1 der Vakuumkolben einer Drehanoden-Röntgenröhre bezeichnet. In diesem Kolben 1 ist am einen Ende eine Kathodenanordnung 2 und am gegenüberliegenden Ende eine Anodenanordnung 3 in an sich bekannter Weise angebracht. Der Kolben 1 selbst besteht am Ende, an welchem die Kathodenanordnung 2 liegt, aus einem gläsernen Teil 4, einem Zwischenstück 5 aus Vacon (Nickel-Cobalt-Eisen-Legierung), in welches am Austritt des Röntgenstrahlenbündels 6 ein Fenster 7 aus Beryllium (Be) eingesetzt ist. An seinem freien Ende wird das aus Metall bestehende Teil durch ein gläsernes oder keramisches Teil 8 fortgesetzt, an dessem Ende ein Metallrohr 9 sitzt, welches mit einem Deckel 10 ebenfalls aus Metall verschlossen ist. Das Teil 10 besitzt eine zentrale Öffnung, in welche ein Stutzen 11 eingesetzt ist, der in den Kolben hineinreicht und Kugellager 12 und 13 trägt, sowie in seinem Zentrum einen Kontakt 14, der eine Verbindung zu einem Rotor 15 aufweist, an dessen oberem Ende über eine Welle 16 die eigentliche Anode 17 in üblicher Weise angebracht ist. Zur Erzeugung von Röntgenstrahlen steht der Anode 17 eine Kathode 18 gegenüber, die in einem abschirmenden Gehäuse 19 eine Glühkathode 20 aufweist, die über Anschlüsse 21, 22 und 23 mit Strom versorgt werden kann.In FIG. 1, 1 is the vacuum flask of a rotating anode X-ray tube designated. In this piston 1 is a cathode assembly 2 at one end and at the opposite end At the end of an anode assembly 3 attached in a manner known per se. The piston 1 itself consists at the end at which the cathode arrangement 2 lies, from a glass part 4, an intermediate piece 5 made of Vacon (Nickel-cobalt-iron alloy), in which at the outlet of the X-ray beam 6, a window 7 made of beryllium (Be) is inserted. At its free end it will the part made of metal continued by a glass or ceramic part 8, at the end of which a metal tube 9 sits, which is closed with a cover 10 also made of metal. The part 10 has a central opening into which a connecting piece 11 is inserted, which extends into the piston, and ball bearings 12 and 13 carries, as well as in its center a contact 14, which has a connection to a rotor 15, on its The actual anode 17 is attached in the usual way at the upper end via a shaft 16. To the generation of X-rays is the anode 17 opposite a cathode 18, which is in a shielding housing 19 a Has glow cathode 20, which can be supplied with current via connections 21, 22 and 23.

Der Rotor der Anode besitzt an seiner äußeren Zylinderfläche .eine Stapelung, die aus einem Magnetblechsta-The rotor of the anode has a stacking on its outer cylindrical surface, which consists of a magnetic sheet metal stack.

VPA 82 P 3798 DE pel 25, einem Zwischenstück 26 aus Keramik, einem weiteren Magnetblechstapel 27, einem Zwischenstück 28 aus Keramik, einem weiteren Zwischenstück 29 aus Keramik, einem weiteren Magnetblechstapel 30 sowie weiteren Zwischenstücken 31, 32 sowie einem Magnetblechstapel 33, einem Zwischenstück 34 sowie einem Stapel 35 und einem Endstück 36 aus Keramik besteht. Den Stapeln 25, 27, 30, 33 und 35 stehen an der Außenseite der Röhre Elektromagneten 37 bis 41 sowie 42 bis 46 und eine entsprechende dritte, in der Figur 1 unsichtbare Anordnung, von der in der Figur 2 der mit 47 bezeichnete Magnet sichtbar ist, gegenüber. Bei der in der Figur dargestellten senkrechten Halterung der Anode befindet sich am unteren Ende des Rotors 15 ein ringförmiger Stapel 50, dem ein weiterer Stapel 51 gegenübersteht, der einem Elektromagneten angehört.VPA 82 P 3798 DE pel 25, an intermediate piece 26 made of ceramic, another Magnetic sheet stack 27, an intermediate piece 28 made of ceramic, a further intermediate piece 29 made of ceramic, a further stack of magnetic sheets 30 and further intermediate pieces 31, 32 and a stack of magnetic sheets 33, an intermediate piece 34 and a stack 35 and a End piece 36 is made of ceramic. The stacks 25, 27, 30, 33 and 35 are on the outside of the tube electromagnets 37 to 41 and 42 to 46 and a corresponding one third arrangement, invisible in FIG. 1, of which the magnet labeled 47 in FIG. 2 is visible is opposite. In the vertical bracket shown in the figure, the anode is located at the bottom At the end of the rotor 15 there is an annular stack 50, which faces a further stack 51, which is an electromagnet listened to.

In der Figur 1 ist zwischen dem Stapel 25 und dem Elektromagneten 37 in der Wand des Teiles 8 ein Polstück eingebracht. Zum Magneten 38 gehört das Polstück 53, zum Magneten 39 das Polstück 54, zum Magneten 40 das Polstück 55 und zum Magneten 41 das Polstück 56. Zum Magneten 42 gehört das Polstück 57, zu 43 das Polstück 58, zum Magneten 44 das Polstück 59 und zum Magneten 45 das Polstück 60 sowie zum Magneten 46 das Polstück 61. Im Schnittbild der Figur 2 sind noch Polstücke 62 und 63 zum Magneten 39 sowie 64 und 65 zu den Magneten 44 und 47 sichtbar.In FIG. 1 there is a pole piece between the stack 25 and the electromagnet 37 in the wall of the part 8 brought in. The pole piece 53 belongs to the magnet 38, the pole piece 54 to the magnet 39, and the pole piece to the magnet 40 Pole piece 55 and the pole piece 56 for the magnet 41. The pole piece 57 belongs to the magnet 42, the pole piece to 43 58, the pole piece 59 for the magnet 44 and the pole piece 60 for the magnet 45 and the pole piece for the magnet 46 61. In the sectional view of FIG. 2, there are also pole pieces 62 and 63 for magnets 39 and 64 and 65 for magnets 44 and 47 visible.

Die Polstücke sind bei den Ausführungen nach den Figuren 1 und 2 nebeneinander angeordnete, die Wand 8 senkrecht durchdringende, durch ein Lot miteinander verbundene Stücke aus Draht.In the embodiments according to FIGS. 1 and 2, the pole pieces are arranged next to one another, the wall 8 is perpendicular piercing pieces of wire connected by a solder.

Bei hinsichtlich der Magnetlagerung nach US-PS 41 67With regard to the magnetic bearing according to US-PS 41 67

VPA 82 P 3798 DE im Prinzip übereinstimmendem Aufbau ergibt sich die Wirkungsweise der Polstücke einfach daraus, daß die außen mittels der Magneten angelegten Felder durch die Bleche oder Drähte, welche in die Polstücke eingesetzt sind, die Magnetlinien auf den Rotor 15 zugeleitet werden, so daß eine stärkere Einwirkung auf die Blechstapel 25, 27, 30, 33 und 35 entsteht. Dabei stellen die Stapel 25 und 33 Teile der magnetischen Lagerung, die Stapel 27 und 33 Teile der Sensoren, welche zur Steuerung der Lagerung dienen, und der Stapel 30 einen Teil des Antriebsmotors dar.VPA 82 P 3798 DE basically the same structure results in the Operation of the pole pieces simply from the fact that the fields applied outside by means of the magnets through the Sheets or wires which are inserted into the pole pieces, the magnetic lines are fed to the rotor 15, so that there is a greater effect on the stack of sheets 25, 27, 30, 33 and 35. The Stack 25 and 33 parts of the magnetic storage, the stack 27 and 33 parts of the sensors, which are used for control serve for storage, and the stack 30 is part of the drive motor.

Die an der Außenseite der Polstücke 52 bis 61 liegenden Flächen befinden sich auf der Mantelfläche 70 eines Kegels, an der auch die Innenflächen der Magneten 37 bis 46 anliegen. Die Neigung der Fläche 70 gegenüber der Röhrenachse 71 beträgt 3°. Ein Spalt, der für eine Verschiebung der Teile aneinander notwendig wäre, kann vollkommen wegfallen, weil beim Anliegen der Polstücke und der Magnetpole aneinander das Ziel der Montage der Röhre erreicht ist. Die Halterung in einer Röhrenkanüle 72 erfolgt mittels einer Schraube 73 am Stutzen 11.The surfaces lying on the outside of the pole pieces 52 to 61 are located on the jacket surface 70 of one Cone on which the inner surfaces of the magnets 37 to 46 also rest. The slope of the surface 70 opposite the tube axis 71 is 3 °. A gap that would be necessary for a shift of the parts to each other can completely omitted because when the pole pieces and the magnetic poles are in contact with each other, the goal of assembling the Tube is reached. It is held in a tubular cannula 72 by means of a screw 73 on the connector 11.

Es ist zwar aus der US-PS 40 81 707 schon bekannt, daß man bei Magnetlagern von Röntgenröhren bei der Lagerung der beiden Enden der Welle einer Anode Rotoren verwenden kann, deren Außenflächen auf der Mantelfläche eines Kegelstumpfes liegen. Die kleinen Flächen dieser Kegelstümpfe sind dabei den Enden des Röhrenkolbens zugewandt. Der Metallkolben der Röhre ist dieser Form im Bereich der Rotoren angepaßt. Er trägt dort die Statormagneten, die auf die Rotoren eine Anziehungskraft ausüben. Sie halten diese dadurch im Gleichgewichtszustand in einer definierten Position, und zwar - wegen der Konusform sowohl in axialer als auch in radialer Richtung. EineAlthough it is already known from US-PS 40 81 707 that one is in the storage of magnetic bearings of X-ray tubes of the two ends of the shaft of an anode rotors can use, the outer surfaces of which on the outer surface of a Truncated cone. The small surfaces of these truncated cones face the ends of the tubular piston. The metal piston of the tube is adapted to this shape in the area of the rotors. He carries the stator magnets there, which exert an attraction force on the rotors. You keep them in a state of equilibrium in a defined position, namely - because of the conical shape both in the axial and in the radial direction. One

- # - VPA 82 P 3798 DE - # - VPA 82 P 3798 DE

solche Verbesserung ist auch bei vorliegender Erfindung, die zusätzlich zur Verbesserung der Magnetkontaktierung Polstücke vorsieht, einsetzbar. Die Schrägungen liegen dann, wie in Figur 1 mit 74 und 75 bezeichnet, an den Enden des Rotors zwischen den inneren Enden der Polstücke 52, 56, 57 und 61 und den Stapeln 25 und 35 des Rotors 15. Die Abschrägungen bewirken an diesen Stellen eine Stabilisierung der Lagerung wie bei einer Röhre nach der US-PS 40 81 707. 10Such an improvement is also in the present invention, which is in addition to the improvement of the magnetic contact Provides pole pieces, can be used. The bevels are then, as indicated in Figure 1 with 74 and 75, at the ends of the rotor between the inner ends of the pole pieces 52, 56, 57 and 61 and the stacks 25 and 35 of the rotor 15. The bevels cause a stabilization of the storage at these points as in a tube according to US-PS 40 81 707. 10

4 Patentansprüche
2 Figuren4 claims
2 figures

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Claims

VPA 82 P 3798 DE

Patent claims

M J rotating anode X-ray tube with magnetically mounted rotating anode, in which, according to the main patent P 31 49 936.8, magnetically conductive pole pieces assigned to the mounting of the anode are inserted into the wall of the tubular piston, characterized in that the outer ends of the pole pieces lie on the outer surface of a truncated cone whose base faces the anode.

2. Rotating anode X-ray tube according to claim 1, characterized in that the Inclination of the surface of the cone in relation to the axis of the tube

a few degrees, in particular 1 ° to 5 °.

3. X-ray source with a rotating anode X-ray tube according to claim 1, the storage of which is assigned a stator is, characterized in that the magnetic poles of the stator on the lateral surface a hollow truncated cone, the shape of which is adapted to that surface on which the ends of the Pole pieces that are inserted into the tubular envelope.

4. X-ray source according to claim 3, characterized in that between the stator and the tube is provided with a screw attachment by means of which the tube is drawn into or into the stator. can be pushed out of the stator when operated in the opposite direction.