DE380308C - Roentgenroehre mit Gluehkathode - Google Patents

Roentgenroehre mit Gluehkathode

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DE380308C
DE380308C DEM62207D DEM0062207D DE380308C DE 380308 C DE380308 C DE 380308C DE M62207 D DEM62207 D DE M62207D DE M0062207 D DEM0062207 D DE M0062207D DE 380308 C DE380308 C DE 380308C
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00X-ray tubes
    • H01J35/02Details
    • H01J35/04Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
    • H01J35/06Cathodes
    • H01J35/066Details of electron optical components, e.g. cathode cups

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  • X-Ray Techniques (AREA)

Description

  • Röntgenröhre mit Glühkathode. Röntgenröhren, die mit thermischer Elektronenemission arbeiten, sind bisher in wesentlich zwei verschiedenen Ausführungsformen bekannt geworden.
  • Die eine, prinzipiell einfachste Form benutzt eine Glühkathode in Verbindung mit einem einzigen elektrischen Felde, um die zur Erzeugung von Röntgenstrahlen erforderlichen Kathodenstrahlen hervorzubringen. Diese Röhrenart kommt daher mit nur zwei Elektroden aus, der Glühkathode und der Antikathode.
  • Im Gegensatz dazu benötigt die zweite Röhrenart zwei elektrische Felder und demgemäß mindestens drei Elektroden, eine Glühkathode, eine Antikathode und eine F3ilfselektrode. Zwischen Glühkathode und Hilfselektrode wird durch Anlegung passender Spannung ein erstes elektrisches Feld hergestellt und entweder zwischen Glühkathode und Antikathode oder auch zwischen Hilfselektrode und' Antikathode ein zweites, das eigentliche Hochspannungsfeld, angelegt, das den Elektronen in erster Linie ihre Geschwindigkeit erteilt. Die beiden elektrischen Felder dieser Röhrenart brauchen nicht notwendig voneinander einabhängig zu sein, wesentlich ist nur, daß das Hilfsfeld die Elektronenbewegung oder wenigstens den Elektronenaustritt aus dem Glühdraht beeinflußt.
  • Der Hauptvorteil der Anwendung einer Hilfselektrode und eines Hilfsfeldes besteht in der dadurch geschaffenen Möglichkeit, den Elektronenaustritt und die Bewegung der Elektronen derart steuern zu können, daß man die Röntgenentladung nur in dem gewünschten Augenblick, z. B. im Augenblick der höchsten Spannung des Röntgentransformators, einsetzen lassen kann und auf diese Weise die Herstellung homogener Kathodenstrahlen in der Hand hat. Es können also mit Hilfe einer solchen »Zweifelderröhre«, -,@ ie diese Röhrenart ini Gegensatz zur »Einfeldrölire« im folgenden bezeichnet «-erden .o11, homogenere Röntgenstrahlen erzeugt «-erden, als nach den üblichen Verfahren, die Kathodenstrahlen aller möglichen Geschwin-(ligkeiten zustande kommen lassen.
  • Die den Gegenstand der Erfindung bildende l,',öntgenriilire vereinigt in sich die Vorteile der Ein- und Zweifelderröhre: indem sie einerseits ermöglicht, die einfachen Betriebsverhältnisse der Einfeldröhre anzuwenden, und sich anderseits bei @Valil passender Abmessungen in besonders vorteilhafter Weise auch als "lweifelderröhe betreiben läßt.
  • Dieser F_rfolg wird durch einen die Glühkathode in an sich bekannter Weise seitlich umhüllenden, von ihr elektrisch trennbaren, vorzugsweise metallischen :Alantel erzielt, dein die Sonde, ihn unmittelbar abschließend oder doch dicht vor ihni, so vorgelagert ist, daß sie die Glühkathode ii, der Pr-)jektion überdeckt.
  • Auf der Zeichnung ist in Abb. i eine Ausführungsform der neuen Röntgenröhre veran:chatilicht, während Abh.2 bis d. Abänderungsforinen der Gliihkathodenanordnung (iarstellen.
  • Die Röntgenröhre nach Abb. i besteht aus dein aufs höchste ati>gepumpten Gefäß i niit der Antikathode 2 Lind der Glühkathode 3. Die Glühkathode 3 ist mit Abstand von einem vorzugsweise metallischen Mantel d. unischlos-"en, durch dessen Boden @ die Stroinzuführungsdrälite 6, ; der Glühkathode isoliert hindurchgeführt sind. In Richtung des Katliodenstrahlaustritts ist der Mantei .l. ('tirch eine netz- oder siebförmige Sonde 8 al)geschlnssen. Die Glühkathode 3 und der Mantel d. sind durch Drähte 9 mit einem Jletallzvlinder io mechanisch verbunden, der über das Glasrohr i i geschoben und auf diesem in bekannter Weise durch Drähte 12 befestigt ist, die seine Knöpfe i3 mit den liakenförinigenAnsätzen 14. des Glasrohres i i verbinden. Die an den Zylinder to gelegte, n«cli außen führende Leitung 1 .# ermöglicht, gegebenenfalls dein .Mantel d mit der Sonde 8 eine beliebige Spannungsdifferenz gegen die Glühkathode 3 zti erteilen.
  • Uni den seitlichen Austritt der Elektronen zu verhindern, der bei der Ausführungsform der Riihre nach Abb. i wegen der auch nach fler Seite zu verlaufenden Kraftlinien notwendig eintreten muß, sobald Spannung zwi-#chen Sonde und Glühkathode angelegt wird, ist gemäß Ahb. z und 3 eine Änderung der Bauart getroffen. Bei der Anordnung nach Abb. ? ist die Glühkathode 3 mit Abstand von dem -Metallinantel .Ia umschlossen, der wiederum mit Abstand von dem --Nletallzvlinder 4.U umgeben ist, der die Sonde 8 trägt. Der Mantel .ha beseitigt seitliche Kraftkomponenten und verhindert daher den Austritt der Elektronen in der Seitenrichtung.
  • Bei der Ausführungsform nach Abb.3 ist der Metallmantel durch einen Zylinder 4 aus Isolierstnff, z. B. Quarz. ersetzt. Die Innenfläche dieses Zylinders lädt sich so lange negativ auf, als eine Spannungsdifferenz zwischen ihr und der Glühkathode besteht. Ist die Differenz ausgeglichen, so wirkt diese Fläche ebenso wie der Metallinentel.la nach \l>b. 2.
  • Die Ausführungsform nach Abb. 4. bezweckt, den »Durchgriff« des Hochspannungsfeldes in das Innere des Glühkathodenkörpers wirksamer zu verhindern, was dadurch erreicht wird, (-laß vor der Glühkathode 3 zwei 1)ralitnetze 8a, 811 als Sonde vorgeschaltet «erden. Eine derartige vollkommene Abschirniung kann bei gewissen Schaltungen und Betriebsweisen von Bedeutung sein.
  • Es ist zur Herstellung eines scharfen Brennflecks zweckmäßig, dein die Glüh-Kathode 3 umgehenden Mantel ,4 einen kegelförmigen Ansatz 16 zu geben, der sich in Richtung auf die Antikathode 2 hin er-«-eitert. Dieser Ansatz hat erfahrungsgemäß (hie Wirkung einer Sammelvorrichtung und erzeugt einen Brennpunkt von ausreichender Kleinheit, wie er z. B. für Diagnostikhöntgenröliren notwendig ist.
  • Soll die beschriebene Röhre als Einfeldr<ifire betrieben werden, so wird der Abstand zwischen Glühkathode und Sonde verhältnisinäßig gering und eine Sonde finit weiten "laschen oder Öffnungen gewählt. Dadurch wird ein bestimmter »Durchgriff« des Hochspannungsfeldes durch die Sonde hindurch ermöglicht, der die Elektronen aus der Glühkathode herauszieht und dadurch den Stromdurchgang erzwingt.
  • Wird die Glühkathode weiter nach innen @-crlegt und eine Sonde mit kleineren Durchgring:ö ffnungen gewählt, oder gar die Aus-21 durch zwei hintereinander gelegene Netze (Al>b. d.) versperrt, so befindet sich ;hie Glühkathode in einem elektrostatisch neschützten Rauine, und es bedarf notwendig einer gewissen Triebspannung zwischen Sonde und Glühkathode, um den Elektronen den Eintritt in das Hochspannungsfeld zu erni<glichen. In diesem Falle arbeitet die Röhre dann als Zweifelderröhre.
  • Beide Arbeitsweisen gehen mit der Änderung der Abmessungen der den Austritt und die Bewegung der Elektronen beeinflussenden Teile ineinander über, stets aber ergeben sich wesentliche Vorteile dieser Bauart für den Betrieb.
  • Im ersten Falle nämlich (Betrieb als Einfeldröhre) ist der Austritt der Elektronen infolge des »Durchgriffen« der Hochspannung durch die Sonde von der Höhe dieser Spannung abhängig. Der Elektronenaustritt setzt erst bei einer Spannung merklich ein, die höher ist, als wenn die Glühkathode sich frei iin Raume befände. Die Röhre erhält also eine gewisse Durchbruchspannung, arbeitet demnach in dieser Beziehung in einer den gewöhnlichen Röntgenröhren ähnlichen Weise und sendet daher auch homogenere Röntgenstrahlen aus. Ferner läßt sich erreichen, daß der Sättigungsstrom erst bei sehr hohem Potential erreicht wird. Die Stromstärke iimmt daher auch bei hohen Spannungen immer noch mit steigender Spannung zu. Die Röhre arbeitet daher wesentlich elastischer als die bekannte Coolidgeröhre, was besonders für den Betrieb mit Induktoren erwünscht ist. Diese Vorteile lassen sich roch dadurch steigern, daß an die Sonde eine gegebenenfalls regelbare, im allgemeinen aber konstante Gegenspannung angelegt wird. In diesem Falle können dann nur im Augenblick der höchsten Spannung Elektronen austreten und auch nur in diesem Augenblick Röntgenstrahlen entstehen.
  • Wird die Röhre als Zweifelderröhre gebaut, so hat man es in der Hand, die Höhe der Zündspannung (also der zwischen Sonde und Glühkathode angelegten Spannung) in sehr niedrigen Grenzen zu halten. Einige Volt genügen vollkommen, um das erforderliche Triebfeld herzustellen. Man kommt daher zu handlichen Größenabmessungen bei der Bauart der Betriebsapparatur, was bei der bisherigen Ausführungsart der Lilienfeldröhren nicht der Fall ist.
  • Ferner wird bei der vorliegenden Röntgenröhre ein Fehler vermieden, der bei den Röhren der bisherigen Bauart, wie die Praxis gezeigt hat, auftreten kann, nämlich Verzögerungen in der Zündung oder gar ein endgültiges Aussetzen der Zündentladung und damit ein Versagen der Röhre. Die Ursache solcher Störungen dürfte darauf zurückzuführen sein, daß bei der bekannten Bauart die Glühkathode allseitig von isolierendem Material umgeben ist und den Elektronen nur die sehr kleine, von der Glühkathode verhältnismäßig weit entfernte Austrittsöffnung in der Röntgenkathode frei steht. Geringe Linsymmetrien in den Wandladungen bringen daher eine Ablenkung der Elektronen hervor; diese finden den Weg nicht mehr in die Röntgenentladung hinein und die Röhre versagt.
  • Derartige Störungen sind bei der Röntgenröhre nach der Erfindung ausgeschlossen, da die Glühkathode entweder aliseiig in Metall eingeschlossen ist oder aber bei Verwendung eines Mantels aus Isolierstoff ein hinlänglicher Raum für den Austritt der Elektronen unter allen Umständen zur Verfügung steht; denn die Abstände vom Isolierkörper können so bemessen «-erden, daß eine wesentliche Störung der Kathodenstrahlbahn durch Unsymmetrien in den Wandladungen ausgeschlossen ist.
  • Als Vorteil der vorliegenden Röntgenröhre ist schließlich noch ihre vorteilhafte Herstellbarkeit hervorzuheben. Da nämlich die ganze Kathodenanordnung mechanisch ein Stück bildet und sich alle Teile in ein und demselben Teile des Vakuumgefäßes befinden, so ist sie glastechnisch leicht herstellbar. Ebenso ist sie auch vakuumtechnisch günstig, da die Metallmassen in der Röhre vorteilhaft verteilt sind und alle zusammen nach bekannten Verfahren entgast werden können.

Claims (3)

  1. P ATENT-ANSPRÜCHE i. Röntgenröhre mit Glühkathode und dieser vorgelagerter, vorzugsweise netz-oder siebförmiger Sonde, gekennzeichnet durch einen die Glühkathode in an sich bekannter Weise seitlich umhüllenden, von ihr elektrisch trennbaren, vorzugsweise metallischen Mantel, dem die Sonde, ihn unmittelbar umschließend, so vorgelagert ist, daß sie die Glühkathode in der Projektion überdeckt, zum Zweck, beliebige Spannungsdifferenzen zwischen Glühdraht und Sonde anlegen zu können.
  2. 2. Röntgenröhre nach Anspruch i, gekennzeichnet durch einen innerhalb des ersten Mantels (4b) angeordneten, die Glühkathode (3) seitlich umschließenden zweiten Mantel (4a), zum Zweck, den seitlichen Austritt der Kathodenstrahlen zu verhindern (Abb.2).
  3. 3. Röntgenröhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (4c) aus Ouarz oder einem ähnlichen schwer schmelzbaren Isolierstoff b--steht (Abb.3 und 4). d.. Röntgenröhre nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei aufeinanderfolgende Netze (8a, 8b) in Richtung des Kathodenstrahlaustritts angeordnet sind (Abb. 4).
DEM62207D 1917-12-05 1917-12-06 Roentgenroehre mit Gluehkathode Expired DE380308C (de)

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