DE3233076C2

DE3233076C2 -

Info

Publication number: DE3233076C2
Application number: DE19823233076
Authority: DE
Inventors: Ernst Dipl.-Ing. Dr.-Ing. 8521 Weiher De Geldner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1982-09-06
Filing date: 1982-09-06
Publication date: 1989-10-26
Also published as: DE3233076A1; FR2532782A1; FR2532782B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehanoden-Röntgenröhre nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Eine derartige Röntgenröhre mit einer magnetischen Lagerung ist in der US-PS 38 78 395 be schrieben.The invention relates to a rotating anode X-ray tube according to the Preamble of claim 1. Such an X-ray tube with a magnetic bearing is in US-PS 38 78 395 wrote.

Bei der in der oben genannten Patentschrift enthaltenen Dreh anoden-Röntgenröhre, deren Drehanode magnetisch gelagert ist, besteht das Bedürfnis, die Halterung zu verstärken, um mit der Röhre auch im Betrieb in der medizinischen Röntgentechnik übli chen Bewegungen ausführen zu können. Um eine Verbesserung der Wirkung der Magneten und damit der Halterung zu erreichen, muß eine Verkürzung der Abstände angestrebt werden. Zur Intensi vierung dieser Kraftwirkung der bei der Magnetlagerung nach der oben genannten US-Patentschrift verwendeten Magnetjoche sollen sich diese beispielsweise durch die Wand des Körpers der Röhre hindurch erstrecken.In the rotation contained in the above patent anode X-ray tube, the rotating anode of which is magnetically supported, there is a need to reinforce the bracket to with the Tubes also used in medical X-ray technology chen movements. To improve the Effect of the magnets and thus the bracket must be achieved the distances should be shortened. To the Intensi vation of this force effect of the magnetic bearing after the Magnet yokes used above are said to be used for example through the wall of the body of the tube extend through.

Röntgenröhren werden bekanntlich bei der Benutzung in sogenann ten Röhrenhauben, d.h. Gehäuse, eingebaut, die einerseits die Röhren vor Beschädigung und andererseits die Umgebung vor Strah len und etwa aus den angeschlossenen hohen Spannungen resultie renden 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 einer seits 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 used in so-called tube covers, i.e. Housing, built-in, the one hand the Tubes from damage and on the other hand the environment from beam len and about the high voltages connected protect against the risks. Such housings usually exist from a tubular part, each with two at the two ends a lid is closed. The tube is installed then so that first the stator with its magnetic elements for the storage and its control (sensors) as well as the drive be mounted in the housing. Finally the tube is in introduced the central opening of the stator. One should on the one hand, firm mounting and on the other hand good adhesion of Magnets can be obtained. In addition, the tube should if necessary be easily interchangeable.

In der DE-OS 26 01 529 ist eine Drehanoden-Röntgenröhre mit beidseitiger magnetischer Lagerung beschrieben. An den Enden der Achse der Drehanode sind V-förmige Isolierteile befestigt, auf denen die ferromagnetischen Rotorteile angebracht sind. Dieser Form ist auch das metallische Gehäuse angepaßt, das von den Elektromagneten des Stators umgeben ist. Durch diese Anord nung ergibt sich bedingt durch in der Wand des Gehäuses entste hende Wirbelströme, zwei erforderliche große Spalte zwischen Stator und Rotor und Streuungen des Magnetfeldes in dem Gehäuse eine starke Schwächung der für die Lagerung erforderlichen Kräfte. Durch die beidseitige Anordnung der Statoren läßt sich die Röhre nur schlecht von den Statorteilen trennen.In DE-OS 26 01 529 a rotating anode X-ray tube is included magnetic bearing described on both sides. At the ends V-shaped insulating parts are attached to the axis of the rotating anode, on which the ferromagnetic rotor parts are attached. This shape is also adapted to the metallic housing, which the electromagnet of the stator is surrounded. By this arrangement voltage results from the formation in the wall of the housing eddy currents, two required large gaps between Stator and rotor and scattering of the magnetic field in the housing a strong weakening of those required for storage Powers. The arrangement of the stators on both sides allows poorly separate the tube from the stator parts.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, bei einer Drehanode einer Röntgenröhre gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 die trennbare Gestaltung des Systems Magnetlagerstator - Röntgen röhre mit Rotor hinsichtlich des mechanischen und magnetischen Anschlusses zu verbessern.It is therefore an object of the invention to improve the separable design of the system magnetic bearing stator - x-ray tube with rotor with regard to the mechanical and magnetic connection in a rotating anode of an x-ray tube according to the preamble of claim 1.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnen den Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstände der Unteransprüche.According to the invention, this object is characterized by the solved the part of claim 1 specified measures. Advantageous further developments and refinements of the invention are subject 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 ei nes Innen- und andererseits die Form eines Außenkegels bilden und die beiden Teile ineinandergeschoben werden. Dabei kann durch zentrische Anbringung eines Gewindes am Ende der inein andergeschobenen Teile der Röhrenteil in den Statorteil hinein gezogen werden. Umgekehrt kann durch Rückdrehen des Gewindes, welches dann nach Art einer Abdrückschraube wirksam wird, diese Kegelverbindung wieder gelöst werden. Zur Herstellung der Ver bindung ist an sich nur eine axiale Verschiebung der beiden Teile notwendig. Dabei ist vorteilhaft, daß ein Röhrenwechsel in der bisher üblichen Weise vorgenommen werden kann. Außerdem ergibt das Anliegen der Kegelmantelflächen einander neben sta bilem Aufbau unter Vermeidung eines Verschiebespaltes den kür zestmöglichen Kraftschluß zwischen den Polstücken der Röhre und den magnetischen Statorteilen, die im Röhrengehäuse unterge bracht sind.According to the invention is a releasable gapless assembly possible between X-ray tube and magnetic bearing stator if both Parts are designed so that on the one hand the shape of the egg nes inner and on the other hand form the shape of an outer cone and the two parts are pushed together. It can by centering a thread at the end of the pushed parts of the tube part into the stator part to be pulled. Conversely, by turning back the thread, which then takes the form of a jack screw, this Taper connection can be released again. To manufacture the ver bond is in itself only an axial displacement of the two Parts necessary. It is advantageous that a tube change can be done in the usual way. Furthermore results in the conical surface contacting each other next to sta bil construction, avoiding a sliding gap zest possible adhesion between the pole pieces of the tube and the magnetic stator parts, which are housed in the tube housing are brought.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand des in der Zeichnung dar gestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:The invention is illustrated below with reference to the drawing presented embodiment explained in more detail. Show it:

Fig. 1 ein Übersichtsschaubild einer erfindungsgemäßen Drehano den-Röntgenröhre, deren Magnetlagerung durch Einbringung von Polstücken in die Wand des Vakuumkolbens und ihre An kopplung an einer Kegelfläche an die Pole der Lagerungs magneten verbessert ist und Fig. 1 is an overview diagram of a rotary anode X-ray tube according to the invention, the magnetic bearing is improved by inserting pole pieces into the wall of the vacuum piston and their coupling to a cone surface on the poles of the bearing magnets and

Fig. 2 einen Querschnitt durch die in der Fig. 1 benutzten Mag netlagerung. Fig. 2 shows a cross section through the mag netlagerung used in Fig. 1.

In der Fig. 1 ist der Vakuumkolben 1 einer Drehanoden-Röntgen röhre dargestellt, in dem am einen Ende eine Kathodenanordnung 2 und am gegenüberliegenden Ende eine Anodenanordnung 3 in an sich bekannter Weise angebracht sind. Der Vakuumkolben 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 Röntgen strahlenbündels 6 ein Fenster 7 aus Beryllium (Be) eingesetzt ist. An seinem freien Ende wird das aus Metall bestehende Zwi schenstück 5 durch ein gläsernes oder keramisches Teil 8 fort gesetzt, an dessen Ende ein Metallrohr 9 sitzt, welches mit ei nem Deckel 10, ebenfalls aus Metall, verschlossen ist. Der Dec kel 10 besitzt eine zentrale Öffnung, in welche ein Stutzen 11 eingesetzt ist, der in den Vakuumkolben 1 hineinragt und Kugel lager 12 und 13 als Notlager trägt. In seinem Zentrum weist er einen Kontakt 14 als Verbindung zu einem Rotor 15 auf, an des sen oberem Ende über eine Welle 16 die eigentliche Drehanode 17 in üblicher Weise angebracht ist. Zur Erzeugung von Röntgen strahlen steht der Drehanode 17 eine Kathode 18 gegenüber, die in einem abschirmenden Gehäuse 19 eine Glühkathode 20 aufweist, die über Anschlüsse 21 bis 23 mit Strom versorgt werden kann.In Fig. 1, the vacuum piston 1 of a rotating anode X-ray tube is shown, in which a cathode arrangement 2 and an anode arrangement 3 are attached in a manner known per se at one end. The vacuum piston 1 itself consists at the end at which the cathode arrangement 2 is made of a glass part 4 , an intermediate piece 5 made of Vacon (nickel-cobalt-iron alloy), into which a window 7 made of beryllium (at the exit of the X-ray beam 6) Be) is used. At its free end, the metal intermediate piece 5 is continued by a glass or ceramic part 8 , at the end of which a metal tube 9 is seated, which is closed with a lid 10 , also made of metal. The Dec kel 10 has a central opening into which a nozzle 11 is inserted, which protrudes into the vacuum piston 1 and ball bearings 12 and 13 as an emergency bearing. In its center it has a contact 14 as a connection to a rotor 15 , on the upper end of which the actual rotating anode 17 is attached in the usual way via a shaft 16 . To generate X-rays, the rotating anode 17 is opposed to a cathode 18 , which has a hot cathode 20 in a shielding housing 19 , which can be supplied with current via connections 21 to 23 .

Der Rotor 15 der Drehanode 17 besitzt an seiner äußeren Zylin derfläche eine Stapelung, die aus Magnetblechstapeln 25, 27, 30, 33 und 35, Zwischenstücken 26, 28, 29, 31, 32 und 34 und einem Endstück 36 aus Keramik besteht. Den Magnetblechstapeln 25, 27, 30, 33 und 35 stehen an der Außenseite der Röhre Elek tromagneten 37 bis 41 sowie 42 bis 46 und eine entsprechende dritte, in der Fig. 1 unsichtbare Anordnung gegenüber, von der in der Fig. 2 der mit 47 bezeichnete Magnet sichtbar ist. Bei der in der Fig. 1 dargestellten senkrechten Halterung der Dreh anode 17 befindet sich am unteren Ende des Rotors 15 ein ring förmiger Stapel 50, dem ein weiterer Stapel 51 gegenübersteht, der einem Elektromagneten angehört.The rotor 15 of the rotating anode 17 has on its outer cylinder surface a stack consisting of magnetic sheet stacks 25 , 27 , 30 , 33 and 35 , intermediate pieces 26 , 28 , 29 , 31 , 32 and 34 and an end piece 36 made of ceramic. The magnetic sheet stacks 25 , 27 , 30 , 33 and 35 are on the outside of the tube Elek tromagneten 37 to 41 and 42 to 46 and a corresponding third, in Fig. 1 invisible arrangement, of which in Fig. 2 with the 47th designated magnet is visible. In the vertical mounting of the rotary anode 17 shown in FIG. 1, at the lower end of the rotor 15 there is a ring-shaped stack 50 which is opposed by a further stack 51 which belongs to an electromagnet.

In der Fig. 1 ist zwischen dem Stapel 25 und dem Elektromagneten 37 in der Wand des Teiles 8 ein Polstück 52 eingebracht. Zu den Elektromagneten 38 und 41 gehören die entsprechenden Polstücke 53 bis 56. Dem Elektromagneten 42 ist das Polstück 57 zugeord net. Zu den Elektromagneten 43 bis 46 gehören die Polstücke 58 bis 61. Im Schnittbild der Fig. 2 sind noch Polstücke 62 und 63 zum Elektromagneten 39 sowie Polstücke 64 und 65 zu den Elektro magneten 44 und 47 sichtbar.In Fig. 1, a pole piece 52 is inserted between the stack 25 and the electromagnet 37 in the wall of part 8 . The corresponding pole pieces 53 to 56 belong to the electromagnets 38 and 41 . The electromagnet 42 , the pole piece 57 is assigned net. The pole pieces 58 to 61 belong to the electromagnets 43 to 46 . In the sectional view of FIG. 2, pole pieces 62 and 63 for the electromagnet 39 and pole pieces 64 and 65 for the electric magnets 44 and 47 are still visible.

Die Polstücke 52 bis 65 sind bei den Ausführungen nach den Fig. 1 und 2 nebeneinander angeordnete, die Wand 8 senkrecht durchdringende, durch ein Lot miteinander verbundene Stücke aus Draht.The pole pieces 52 to 65 are in the embodiments of FIGS. 1 and 2 arranged side by side, the wall 8 vertically penetrating interconnected by a solder pieces of wire.

Bei hinsichtlich der Magnetlagerung nach US-PS 41 67 671 im Prinzip übereinstimmende Aufbau ergibt sich die Wirkungsweise der Polstücke 52 bis 65 einfach daraus, daß die außen mittels der Elektromagneten 37 bis 46 angelegten Felder durch die Ble che oder Drähte, welche in die Polstücke 52 bis 65 eingesetzt sind, die Magnetlinien auf den Rotor 15 zugeleitet werden, so daß eine stärkere Einwirkung auf die Magnetblechstapel 25, 27, 30, 33 und 35 entsteht. Dabei stellen die Magnetblechstapel 25 und 33 Teile der magnetischen Lagerung, die Magnetblechstapel 37 und 33 Teile der Sensoren, welche zur Steuerung der Lagerung dienen, und der Stapel 30 einen Teil des Antriebsmotors dar.With regard to the magnetic bearing according to US Pat. No. 4,167,671 in principle the same structure, the operation of the pole pieces 52 to 65 results simply from the fact that the outside by means of the electromagnets 37 to 46 fields created by the Ble che or wires which in the pole pieces 52nd to 65 are used, the magnetic lines are fed to the rotor 15 , so that a stronger influence on the magnetic sheet stack 25 , 27 , 30 , 33 and 35 arises. The magnetic sheet stacks 25 and 33 are parts of the magnetic bearing, the magnetic sheet stacks 37 and 33 are parts of the sensors which are used to control the bearing, 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 Innenfläche 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 Pol stücke 52 bis 65 und der Magnetpole aneinander das Ziel der Montage der Röhre erreicht ist. Die Halterung in einer Röhren hülse 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 lateral surface 70 of a cone, on which the inner surface of the magnets 37 to 46 also abut. The inclination of the surface 70 with respect to the tube axis 71 is 3 °. A gap, which would be necessary for a displacement of the parts to each other, can be completely eliminated because when the pole pieces 52 to 65 and the magnetic poles lie against one another, the aim of assembling the tube is achieved. The holder in a tube sleeve 72 is carried out by means of a screw 73 on the socket 11 .

Es ist zwar aus der US-PS 40 81 707 schon bekannt, daß man bei Magnetlagern von Röntgenröhren bei der Lagerung der beiden En den der Welle einer Anode Rotoren verwenden kann, deren Außen flächen 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 Stator magneten, die auf die Rotoren eine Anziehungskraft ausüben. Sie halten diese dadurch im Gelichgewichtszustand in einer definier ten Position, und zwar - wegen der Konusform - sowohl in axia ler als auch in radialer Richtung. Eine solche Verbesserung ist auch bei vorliegender Erfindung, die zusätzlich zur Verbesse rung der Magnetkontaktierung Polstücke vorsieht, einsetzbar. Die in Fig. 1 dargestellten Schrägungen 74 und 75 liegen dann 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 Stabilisierungen der Lagerung wie bei einer Röhre nach der US-PS 40 81 707.It is known from US-PS 40 81 707 that you can use the magnetic shaft of X-ray tubes in the storage of the two ends of the shaft of an anode rotors, the outer surfaces of which lie on the outer surface of a truncated cone. The small surfaces of these truncated cones face the ends of the tube bulb. The metal piston of the tube is adapted to this shape in the area of the rotors. There it carries the stator magnets, which exert an attractive force on the rotors. As a result, they keep them in a defined position in the state of equilibrium, namely - because of the cone shape - both in the axial and in the radial direction. Such an improvement can also be used in the present invention, which additionally provides pole pieces for improving the magnetic contacting. The bevels 74 and 75 shown in FIG. 1 then lie 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 at these points stabilize the bearing as in the case of a tube according to US Pat. No. 4,081,707.

Claims

1. rotating anode X-ray tube with a magnetically mounted rotating anode ( 17 ), in which the bearing of the rotating anode ( 17 ) in the wall ( 8 ) of the vacuum piston ( 1 ) magnetically conductive pole pieces ( 52 to 65 ) are used, characterized in that the outer ends of the pole pieces ( 52 to 65 ) lie on the outer surface ( 70 ) of a truncated cone, the base surface of which faces the rotating anode ( 17 ), that the magnetic poles ( 37 to 46 ) of the stator ( 37 to 46 , 72 ) on the outer surface ( 70 ) of a hollow truncated cone, the shape of which is adapted to that lateral surface ( 70 ) on which the ends of the pole pieces ( 52 to 65 ), which are inserted in the vacuum piston ( 1 ), and that the outer ends of the pole pieces ( 52 to 65 ) lie against the magnetic poles ( 37 to 46 ) without a gap.

2. rotating anode X-ray tube according to claim 1, characterized in that the inclination of the jacket surface ( 70 ) with respect to the tube axis ( 71 ) is a few degrees, in particular special 1 ° to 5 °.

3. X-ray source according to claim 1 or 2, characterized in that between the stator ( 37 to 46 , 72 ) and the X-ray tube a screw fastening ( 72 , 73 ) is provided, with which the X-ray tube ( 1 ) is drawn into the stator or can be pushed out of the stator ( 37 to 46 , 72 ) when actuated in the opposite direction.