DE3635901A1

DE3635901A1 - X-ray tube

Info

Publication number: DE3635901A1
Application number: DE19863635901
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl Ing Wohlleb
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1986-10-22
Filing date: 1986-10-22
Publication date: 1988-04-28

Abstract

It is proposed to effect the heat dissipation from the rotating anode of an X-ray tube by radiation in such a manner that the rotating anode and a housing wall part are provided with concentric ribs which engage in one another without touching.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Röntgenröhre nach dem Oberbegriff des vorliegenden Patentanspruchs 1.The present invention relates to an x-ray tube according to the preamble of the present claim 1.

Bekannt sind Röntgenröhren mit Drehanode mit im wesent lichen glatter Oberfläche, die ihre Verlustleistung über Strahlung durch das aus Glas bestehende Röhrenge häuse hindurch an ein die Röhre umschließendes Kühl medium, vorzugsweise Öl, abgeben.X-ray tubes with a rotating anode are essentially known lichen smooth surface that their power dissipation radiation through the glass tube through the housing to a cooler enclosing the tube dispense medium, preferably oil.

Ebenfalls bekannt sind Drehanodenröhren, deren Dreh anode von der Seite der Elektronenkanone her in Dreh achsennähe napfförmig eingestülpt ist und in deren Einstülpung eine z. B. abgewinkelte in das Röhrenge häuse eingelötete Heat-pipe hereinragt, welche die Verlustleistung der Drehanode über Strahlungskopplung mit derselben nach außen transportiert und an ein geeignetes Kühlmedium überträgt. Also known are rotating anode tubes, the rotation of which anode rotating from the side of the electron gun is in the form of a bowl in the form of a bowl and in their Inversion a z. B. angled into the narrow tube protrudes the soldered heat pipe, which the Power loss of the rotating anode via radiation coupling transported with the same to the outside and on suitable coolant transfers.

Nachteil sowohl der herkömmlichen Wärmeabstrahlung der glatten Drehanode, als auch der Wärmeableitung von eingestülpter Drehanode mit Heat-pipe ist, daß die Leistungsabfuhr der Drehanode durch Strahlung klein ist und somit die Verlustleistung begrenzt bzw. die Tempe ratur der Drehanode hoch ist.Disadvantage of both the conventional heat radiation smooth rotating anode, as well as the heat dissipation of turned-in anode with heat pipe is that the Power dissipation of the rotating anode by radiation is small and thus limits the power loss or the temp the anode is high.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die von einer Drehanode einer Röntgenröhre durch Wärme strahlung abführbare Wärmemenge, und damit die Röntgen strahlungsleistung der Röhre zu erhöhen.The present invention is based on the object that of a rotating anode of an x-ray tube by heat amount of heat that can be dissipated by radiation, and thus the X-ray to increase the radiation power of the tube.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patent anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This task is accomplished by the in the hallmark of the patent claims 1 specified features solved.

Durch die ineinandergreifenden konzentrischen Rippen läßt sich die abstrahlende Fläche der Drehanode und die wärmeaufnehmende Fläche des Vakuumgehäuses ganz wesent lich erhöhen, z. B. um einen Faktor 5 bis 10.Through the interlocking concentric ribs the radiating surface of the rotating anode and the heat-absorbing surface of the vacuum housing very essential Lich increase, e.g. B. by a factor of 5 to 10.

Ein Ausführungsbeispiel gemäß der Figur zeigt eine Röntgenröhre, deren Drehanode 6 mehrere konzentrisch zur Drehachse 11 angeordnete gut wärmeleitende, mit umlaufende Rippen (7) aufweist. Ein Gehäusewandungsteil 2 des Vakuumgehäuses 1, 2, 3 weist konzentrisch zur Drehachse 11 angeordnete Rippen 5 auf, die in die kreisringförmigen Rillen 10 der Drehanode 6 hineinra gen, ohne die Rippen 7 der Anode zu berühren. Die Drehanode 6 ist mit der im Vakuumraum drehbar gelager ten Welle 8 fest verbunden und wird auf ihrer den Rippen 7 und Rillen 10 gegenüberliegenden Öberfläche mit dem Elektronenbündel 9 beschossen. Innerhalb des zylindrischen Fortsatzes 3 des Vakuumgehäuses 1, 2, 3 befindet sich auf der Welle 8 ein Rotor 4, der von einem außerhalb des Vakuumraumes erzeugten und durch die Vakuumwandung 3 hindurchgreifenden, elektrischen Drehfeld in Drehung versetzt wird. An exemplary embodiment according to the figure shows an X-ray tube, the rotating anode 6 of which has a plurality of highly heat-conducting, concentrically arranged with respect to the axis of rotation 11 , with surrounding ribs ( 7 ). A housing wall part 2 of the vacuum housing 1 , 2 , 3 has concentrically arranged to the axis of rotation 11 ribs 5 , the gene in the annular grooves 10 of the rotating anode 6 gene without touching the ribs 7 of the anode. The rotating anode 6 is fixedly connected to the shaft 8 which is rotatably mounted in the vacuum space and is bombarded with the electron beam 9 on its surface opposite the ribs 7 and grooves 10 . Within the cylindrical extension 3 of the vacuum housing 1 , 2 , 3 there is a rotor 4 on the shaft 8 which is set in rotation by an electrical rotary field generated outside the vacuum space and penetrating through the vacuum wall 3 .

Die als Wärme auftretende Verlustleistung der Drehanode 6 wird nun durch Strahlung insbesondere der Anodenrip pen 7 auf die Rippen 5 der wärmeabführenden Gehäusewan dung 2 übertragen. Zwecks optimaler Strahlungsübertra gung sind bevorzugt die Oberflächen sowohl der Anoden rippen 7 als auch der Wärmeabfuhrrippen 5 mechanisch bzw. durch eine Beschichtung zwecks Erzielung eines hohen Strahlungsvermögens in bekannter Weise, z. B aufgerauht oder mit Zirkon oder einem anderen Werkstoff bedeckt.The heat loss of the rotating anode 6 is now transmitted by radiation, in particular the anode ribs 7 onto the ribs 5 of the heat-dissipating housing wall 2 . For the purpose of optimal radiation transmission, the surfaces of both the anode ribs 7 and the heat dissipation ribs 5 are preferred mechanically or by means of a coating in order to achieve a high radiant power in a known manner, for . B roughened or covered with zircon or another material.

Mit der beschriebenen Ausbildung der Röhre ist es möglich, auf dimensionsgleiche herkömmliche Anoden bezogen, besonders zuverlässige Röhren mit hoher Lebens dauer infolge reduzierter Anodentemperatur und auch nach langer Betriebszeit geringer Aufrauhung der kon zentrischen Auftrefffläche des Elektronenstrahls 9 zu bauen bzw. es können die Drehzahl der Anode und damit die Anforderungen an die Auswuchtung und Lagerbeanspru chung vermindert werden.With the described design of the tube, it is possible to build conventional anodes with the same dimensions, to build particularly reliable tubes with a long service life due to the reduced anode temperature and even after long operating times with little roughening of the concentric contact surface of the electron beam 9 or the speed of the anode and thus the requirements for balancing and bearing stress are reduced.

Andererseits erlaubt die Erfindung wiederum auf dimen sionsgleiche herkömmliche Anoden bezogen, Röhren mit wesentlich höherer Leistung zu bauen bzw. auf die Leistung herkömmlicher Röhren bezogen, besonders kleine und kompakte Röhren zu bauen.On the other hand, the invention again allows dimen Same conventional anodes, tubes with to build much higher performance or on the Performance related to conventional tubes, especially small ones and build compact tubes.

Die auf die wärmeabführende Gehäusewandung 2 durch Strahlung übertragene Verlustleistung der Drehanode 6 wird mit geeigneten gasförmigen oder flüssigen Medien in bekannter Weise weggeführt, wobei diese Medien vorzugsweise in turbulenter Strömung über die geeignet mit Rippen versehene oder anders profilierte äußere Oberfläche der wärmeabführenden Gehäusewandung 2 bewegt werden. Die Wärmeabfuhr kann aber auch in gleichfalls bekannter Weise mittels eines gasförmigen oder flüssi gen Mediums unter Ausnutzung einer Aggregatzustandsän derung der Flüssigkeit, z. B. mittels Siedekühlung oder Kühlung durch Heat-pipe erfolgen, wobei im Gegensatz zu der eingangs beschriebenen bekannten Ausführung die Heat-pipe außen, d. h. luftseitig, mit der wärmeabfüh renden Gehäusefläche verbunden werden kann.The power loss of the rotating anode 6 , which is transmitted to the heat-dissipating housing wall 2 by radiation, is carried away in a known manner with suitable gaseous or liquid media, these media preferably being moved in a turbulent flow over the suitably ribbed or otherwise profiled outer surface of the heat-dissipating housing wall 2 . The heat dissipation can also be done in a likewise known manner by means of a gaseous or liquid medium using a change in the state of the liquid, e.g. B. by means of evaporative cooling or cooling by heat pipe, which, in contrast to the known embodiment described above, the heat pipe outside, ie air side, can be connected to the heat-dissipating housing surface.

Claims

1. X-ray tube with a rotating anode rotatable about an axis of rotation, the heat loss is radiated as radiant heat to the vacuum housing of the X-ray tube, characterized in that the rotating anode ( 6 ) arranged concentrically to the axis of rotation ( 11 ), formed by ribs ( 7 ) formed annular grooves ( 10 ), and that a wall part ( 2 ) of the vacuum housing ( 1 , 2 , 3 ), which is arranged essentially perpendicular to the axis of rotation ( 11 ) ( 8 ), has ribs ( 5 ) which are arranged concentrically to the axis of rotation ( 11 ) and which contact-free into the Protrude grooves ( 10 ) of the rotating anode ( 6 ).

2. X-ray tube according to claim 1, characterized in that the grooves ( 10 ) of the rotating anode ( 6 ) are arranged on the side facing away from the incident electron beam ( 9 ).

3. X-ray tube according to claim 1 or claim 2, characterized in that the outer surface of the wall part ( 2 ) carrying the ribs ( 5 ) is in contact with a coolant.

4. X-ray tube according to one of claims 1 to 3, characterized in that the surfaces of the ribs ( 5 ) and / or ( 7 ) by roughening and / or a coating device are good heat transfer.