DE3330805A1 - Roentgenroehre - Google Patents

Description

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DiPL.-PHYS. PR. WALTHER JUNIUS 5 hannove$ 3 3 O 8 QS

WOLFSTRASSE 24 · TELEFON (05 ti) 83 4: 30

Ib. August 1983 Dr. J/J

Meine Akte: 747

Dipl.-Ing. Alfred Reinhold, Opferkamp 1, 3o5o Wunstorf 1

Röntgenröhre

Die Erfindung "betrifft eine Röntgenröhre, in deren evakuiertem Kolben eine Glühkathode, eine Anode, ein Target und ein Gitter angeordnet sind, welches die Glühkathode umgibt und im Bereich von deren Spitze einen ringförmigen, nach innen gerichteten .Vorsprung aufweist, der eine zentrale Öffnung umgibt, von deren . Rand sich die Außenseite des Yorsprunges trichterförmig erweitert. ' ■■

In dem Bestreben, das Auflösungsvermögen bei Röntgenröhren zu steigern, um immer kleinere Details in Röntgenaufnahmen zu erkennen, z.B. feinste Haarrisse in Turbinenschaufeln, wurden Röntgenröhren entwickelt, deren Glüh-· kathoden aus immer feineren Drähten hergestellt wurden und die wie spitze Nadeln geformt wurden, um die Elektronenaustrittsfläche - an der Nadelspitze - möglichst klein zu gestalten. Nur so glaubte man bisher der Regel aus der Optik, - je kleiner und punktförmiger die Licht-

quelle, um so höher das Auflösungsvermögen -, entsprechen zu. können und scharfe Röntgenbildaufnahmen erzielen zu können.

Es gelingt auch, auf diesem Wege das Auflösungsvermögen eines Röntgengerätes erheblich zu. steigern, doch nur um den Kreis einer geringeren Elektronenemission und um den Preis einer stark verkürzten Lebensdauer der Glühkathode.· Die geringere Elektronenemission führt dazu, daß man in der medizinischen Anwendung von Röntgengeräten längere Expositionszeiten benötigt und dadurch den Patienten stärker belastet, während in der Anwendung von Röntgengeräten zur Materialprüfung dem Durchdringungsvermögen Grenzen gesetzt sind, die Untersuchungen erheblich längere Zeit in Anspruch nehmen und die Einsatzmöglichkeiten am bewegten Untersuchungsobjekt erheblich eingeschränkt werden. Die stark verkürzte Lebensdauer der Glühkathode macht deren häufiges Auswechseln erforderlich, ein Torgang, bei dem nach dem Auswechseln die Röntgenröhre erst wieder evakuiert werden muß, ehe sie erneut einsatzbereit ist. Das ist ein zeitaufwendiger Torgang, der das Terhältnis von Benutzungszeit zu Stillstandszeit sehr ungünstig beeinflußt.

Andere Möglichkeiten, das Auflösungsvermögen eines Röntgenapparates zu steigern, z.B. durch eine besondere Ausgestaltung der Elektronenoptik zwischen der Kathode und ! dem Target, weisen andere Nachteile auf. Maßnahmen am Target zur Terbesserung der Auflösung führten weder zur Termeidung der aufgezeigten Nachteile an der Kathode noch zu einer wesentlichen Terbesserung der Intensität der

emittierten Röntgenstrahlen, wohl aber zu einem vorzeitigen Terschleiß der Targetoberfläche.

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In einer älteren Patentanmeldung wurde vorgeschlagen, die Intensität der Elektronenemission aus einer Glühkathode . dadurch zu steigern, daß man die Oberfläche der Glühkathode; überall mit Ausnahme der äußersten, dem Target zugekehrten Spitze durhh einen die Glühkathode als Gitter umgebenden Metallblock zu kühlen. Hierdurch wurde gleichzeitig eine Verkleinerung der Elektronenaustrittsstelle und damit;ein ; erhöhtes Auflösungsvermögen erzielt. . j

Es ist die Aufgabe der Erfindung, die Intensität der Elektronenemission aus einem relativ dicken Glühdraht noch j weiter zu steigern und dabei gleichzeitig den geometrischen Ort der Elektronenaustrittsstelle weiter zu verkleinern. : Das ist der Erfindung in überraschenderweise durch die besondere Gestaltung des Gitters gelungen.

Die Erfindung besteht darin, daß das Gitter auf seiner dem Sarget zugewandten Seite einen nach innen gerichteten Flansch aufweist, der die Öffnung, in der sich die Spitze der Glühkathode befindet, umschließt, daß die der Glühkathode zugewandte Seite des Flansches eben ist oder in Richtung auf die Glühkathode abgewinkelt ist, daß die dem Target zugewandte Seite des Flansches unter einem Winkel ß von loo° bis 14o° in Richtung auf die Spitze der Glühkathode zu verläuft, und daß sich das Material des Flansche in Richtung auf den die zentrische Öffnung begrenzenden Rand unter einem Winkel ca von 15 bis 6o° verjüngt.

Burch diese besondere Gestaltung des Gitters wird in unerwarteter Weise eine erhebliche Steigerung der Intensität des Elektronenstromes erreicht, gleichzeitig wird aber der Fokus aus dem die Elektronen austreten, besonders klein, so daß das Auflösungsvermögen dieser Röntgenröhre unerwartet hoch ist. Dabei wird ein im Vergleich zum Fokus

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dicker Glühdraht verwendet · Es ist also durch diese Gestaltung des Gitters gelungen, die Elektronenaustrittssteile auf eine außerordentlich kleine Oberflächenstelle des Glühdrahtes zu beschränken.

Vorteilhaft ist es, wenn der die zentrische Öffnung umgebende Rand des Gitters im Querschnitt genähert die IOrm eines Halbkreises aufweist. Kanten an diesem Rand haben sich nicht so gut bewährt.

Vorteilhaft ist es weiter, wenn der Abstand des Randes Gitters von den sich ihm am nächsten befindenden Stellen der Glühkathode 0,4 bis 4 mm bei einem Durchmesser der Glühkathode von o,2 bis 0,4 mm beträgt.

Das Wesen der Erfindung ist nachstehend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es sseigen:

Pig. 1 einen Querschnitt d^örch eine Glühkathode, deren umgebendes Gitter auf der Innenseite des HLansch.es eben ist,

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Glühkathode, deren umgebendes Gitter auf der der Glühkathode zugewandten Seite konisch gestaltet ist.

Der U-förmig gebogene Hatefaden 1 der Glühkathode ist mit seinen beiden Schenkeln in Klemmvorrichtungen 2, 3 mittels der Schrauben 4 geklemmt. Die Klemmvorrichtungen 2, 3 laufen in Stecker 5 aus, die an eine elektrische Stromquelle angeschlossen werden. Die beiden Klemmvorrichtungen 2, 3 s:.nd in eine Isolierscheibe 6 eingesetzt, die von einem iiing 7 getragen wird, der auf seiner Außenseite ein Außengewinde trägt, auf das das Innengewinde des topf-

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förmigen Gitters 9 geschraubt ist. Hierdurch, bilden Gitter 9 und die Glühkathode eine Baueinheit, die mittels der Stecker 5 auf einen Sockel steekbar ist. Dabei kann die Stellung des Gitters 9 gegenüber der Glühkathode-1 verändert werden. Das Gitter 9 v/eist einen !zylindrischen Teil auf, welcher das Innengewinde an einem Ende trägt und welcher am anderen, dem nicht dargestellten Target der Röntgenröhre zugewandten Ende einen nach innen gerichteten Flansch Io als nach innen gerichteten Torsprung trägt. Zentriseh in diesem Plansch befindet sich die Öffnung 11, welche die Spitze des als Glühkathode dienenden Glühdrahtes 1 umgibt. Die der Glühkathode 1 zugewandte Seite 12 dieses Flansches ist entweder eben (Fig. l) oder in Richtung auf die Glühkathode 1 abgewinkelt (Fig. wobei die Abwinkelungsstelle auch direkt an dem übergang der Fläche 12 in die Innenwandung des zylindrischen Teile des Gitters 9 befindlich sein kann, so daß hier der Winke zwischen der Innenseite des zylindrischen Teiles des Gitters 9 und der Fläche 12 weniger als 9o° beträgt. Die Außenseite des Flansches ist konisch bzw. trichterförmig gestaltet, derart, daß sich der Flansch Io in Richtung auf die Öffnung 11 verjüngt. Das Zentrum dieser trichterförmigen Fläche 13 befindet sich in der Spitze des Glühdrahtes 1 oder dicht untejh. alb der Spitze des Glühdrahtes 1. Die Fläche 12 ist ebenfalls auf die Spitze des Glühdrahtes 1 oder einen Punkt dicht unterhalb der Spitze des Glühdrahtes 1 gerichtet. Die Kante des Randes 14, also der Übergangsstelle von der trichterförmigen Fläche 13 in die Fläche 12 ist abgerundet, und zwar im Querschnitt in etwa halbkreisförmig gestaltet. Der Durchmesser dieses Halbkreises ist klein.

Der Durchmesser des Glühfadens wird zweckmäßigerweise mit o,2 bis o,4 M gewählt, der Abstand A von dem Rand 14

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des Flansches Io des Gitters 9 von der am nächsten liegenden Stelle des Glühfadens 1 wird zweckmäßigerweise o,4 "bis 4 mm gewählt. Der Winkel <£ , das ist der von der konischen Fläche.13 und der Innenfläche 12 des Flansches eingeschlossene Winkel wird zweckmäßigerweise 15 bis 6o° gewählt, während der Winkel ß, das ist der Konuswinkel bzw. Trichterwinkel der konischen Fläche 13 wird zweckmäßigerweise mit loo bis 14o° gewählt.

Die Abmessung des Halbmessers an der Stelle 14 wird zweckmäßigerweise mit 0,1 bis 1,0 mm gewählt.

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Claims (2)

1. Ansprüche:

   ίΐ,ί Röntgenröhre in deren evakuiertem Kolben eine Glühkathode, eine Anode, ein Target und ein Gitter angeordnet sind, . welches die Glühkathode umgibt und im Bereich -von deren Spitze einen ringförmigen, nach innen gerichteten Vorsprung aufweist, der eine zentrale Öffnung umgibt, von deren Rand sich die Außenseite des Torsprunges trichterförmig erweitert,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß das Gitterlauf seiner dem Target zugewandten Seite einen nach innen gerichteten Plansch (Io) aufweist, der die Öffnung (ll), in der sich die Spitze der Glühkathode (l) befindet, umschließt, · ,;|l Λ"^*' daß die der Glühkathode'(l) zugewandte Seite (12) des Flansches (lo) eben ist o^:der-in dichtung auf die Glühkathode (l) abgewinkelt ist,

   daß die dem Target zugewandte Seite (13) des Flansches (lo) unter einem Winkel ß von loo° bis 14o° in Richtung auf die Spitze der Glühkathode (l) zu verläuft, und daß sich das Material des Flansches (lo) in Richtung auf den die zentrische Öffnung (ll) begrenzenden Rand (14) unter einem WinkeldC von 15 bis 6o° verjüngt.
2. 2. Röntgenröhre nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß der die zentrische Öffnung (ll) umgebende Rand (14) im Querschnitt genähert die Form eines Halbkreises aufweist.

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   Röntgenröhre nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des Randes (14) des Gitters (9) von den sich ihm am nächsten "befindenden Stellen der Glühkathode (l) 0,4 "bis 4 mm bei einem Durchmesser der Glühkathode (l) von o,2 bis 0,4 mm beträgt.