DE3840398C2 - - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine
Drehanoden-Röntgenröhre nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
Im allgemeinen hat eine Drehanoden-Röntgenröhre zur
Verwendung in einem Diffraktometer oder dergleichen eine
rotierende, zylindrisch geformte Anode oder Target.
Diese Anode ist so angeordnet, daß ihre Umfangsfläche
einer Endfläche der Kathode gegenüberliegt. Wenn die
Elektronen, die von der Kathode emittiert werden,
auf die Umfangsfläche der Drehanode aufschlagen, werden
dort Röntenstrahlen erzeugt und von der Anodenoberfläche
in verschiedenen Richtungen emittiert. Bei der
Röntgenröhre werden die so unter einem kleinen
Winkel im Bezug auf die Drehachse der Anode emittierten
Röntgenstrahlen herausgeführt und verwendet, wodurch die
Röntgenstrahlen, die eine hohe Intensität aufweisen, von
einem kleinen wirksamen Brennfleck aus gewonnen werden
können.
Bei den herkömmlichen Drehanoden-Röntgenröhren haben
jedoch die Röntgenstrahlen, die aus den Fenstern der
Röhren austreten, üblicherweise nur eine Wellenlänge,
da die Anodenoberfläche aus einer einzigen Materialart
besteht.
Eine Drehanoden-Röntgenröhre der eingangs genannten Art
ist aus der DE-PS 8 75 975 bekannt, bei der zur
Herstellung von stereoskopischen Aufnahmen eine
Röntgenröhre mit einer Drehanode vorgesehen ist, der
gegenüberliegend zwei Elektronenstrahlquellen zur
Erzeugung von zwei Röntgenstrahlenbündeln vom Umfang der
Drehanode zugewandt sind, wobei die beiden
Röntgenstrahlenbündel durch zwei an einer Seite des
Gehäuses der Röntgenröhre ausgebildete Fenster
abgestrahlt werden. Allerdings ist es mit einer
Röntgenröhre der vorgenannten Art nicht möglich,
Röntgenstrahlen verschiedener Wellenlänge zu erzeugen.
Aus der DE-OS 17 64 661 ist ein Drehanodenteller für
Röntgenröhren bekannt, bei dem mehrere, konzentrische
Elektronenaufprallflächen aus verschiedenen Materialien
vorgesehen sind. Mit einer solchen Röntgenröhre können
zwar Röntgenstrahlen unterschiedlicher Wellenlänge
erzeugt werden, diese Röntgenstrahlen mit
unterschiedlicher Wellenlänge können jedoch durch eine
solche Röntgenröhre nicht gleichzeitig bereitgestellt
werden.
Ein Drehanodenteller mit ebenfalls zwei Flächen als
Targetoberfläche ist aus der DE-OS 24 09 526
bekannt, ohne daß ein solcher Drehanodenteller die
simultane Bereitstellung von Röntgenstrahlen
unterschiedlicher Wellenlängen gestattet.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine
Drehanoden-Röntgenröhre der eingangs genannten Art
anzugeben, mit der es möglich ist, zwei Arten von
Röntgenstrahlen, die unterschiedliche Wellenlängen
aufweisen, gleichzeitig zu erzeugen und nach außen
abzustrahlen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Jede der aus verschiedenen Materialien bestehenden
Umfangsflächen des Drehanodentellers
wird zur Abstrahlung von
zwei Arten von Röntgenstrahlen jeweils durch die
gegenüberliegenden Fenster nach außen in
unterschiedliche Richtungen von Elektronenstrahlen beaufschlagt.
Weitere, bevorzugte Ausgestaltungen des
Erfindungsgegenstandes sind in den
Unteransprüchen dargelegt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines
Ausführungsbeispieles und zugehöriger Zeichnungen näher
erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Drehanoden-Röntgenröhre nach einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Die Drehanoden-Röntgenröhre ist in einem fluiddichten
Metallgehäuse 1 in der Form einer polygonalen Säule
angeordnet. Das fluiddichte Metallgehäuse 1 ist mit
einer Vakuumpumpe verbunden, die in Fig. 1 nicht gezeigt
ist und das Innere des Gehäuses 1 ist in einem
evakuierten Zustand gehalten, mit solch einem
Evakuierungsgrad, daß seine elektrischen Eigenschaften
im wesentlichen unbeeinflußt bleiben durch die
Anwesenheit von Restgas oder -dampf. Die Seitenwandung
des Gehäuses 1 ist mit einem Lager 2 versehen, durch das
eine Drehwelle 3 drehbar gelagert ist. Die Drehwelle 3
besitzt ein Ende, das mit einer Riemenscheibe 4 versehen
ist, die einen endlosen Riemen 5 trägt. Der endlose
Riemen 5 ist über eine, in Fig. 1 nicht gezeigte,
Antriebsriemenscheibe mit einer Antriebsquelle, wie z.B.
einem Motor verbunden. Eine Drehanode 6 ist fest mit dem
anderen Ende der Drehwelle 3 verbunden und dreht sich
gemeinsam mit dieser mit Drehung der Welle 3.
Die Drehanode 6 hat die Form eines
Kegelstumpf-Doppelkegels, bei dem jeweils die
Kegelflächen mit großem Durchmesser aneinanderliegen, um
im wesentlichen ein tonnenförmiges Profil zu bilden. Die
Umfangsfläche 7 a, 8 a der beiden Kegelstumpfabschnitte 7,
8 bestehen aus unterschiedlichen Materialien, wie z.B.
aus Kupfer und Molybdän. Jede Erzeugende der
Kegelstumpfabschnitte 7, 8 ist um ungefähr 6° in bezug
auf eine Drehachse P der Drehanode 6 geneigt. Eine
Kathode, die zwei Elektronenquellen 9, 10
aufweist, ist innerhalb des Inneren des fluiddichten
Metallgehäuses 1 vorgesehen, um Elektronenstrahlen q, r,
wie z.B. Thermoelektronen, zu emittieren, die durch
unterbrochene Linien in Fig. 1 angedeutet sind. Jede
Elektronenquelle 9, 10 umfaßt Wehnelt-Zylinder 11, 12
und Heizwicklungen 13, 14. Leiter 16 A und 16 B sind mit
beiden Enden der Spulenheizelemente 13 und 14 verbunden
und die Heizspulen 13 und 14 sind hierdurch potential freischwimmend
gelagert. Freie Endanschlüsse jener Leiter 16 sind nach
außen aus dem Gehäuse 1 herausgeführt. Die
Elektronenquelle 9 ist so angeordnet, daß sie der
Umfangsfläche 7 a des Gegenstumpfabschnittes 7 mit einem
bestimmten Abstand gegenüberliegt.
Andererseits ist die Elektronenquelle 10 so
angeordnet, daß sie der Umfangsfläche 8 a des
Kegelstumpfabschnittes 8 mit einem bestimmten Abstand
gegenüberliegt.
Außerdem ist, wie in den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist,
das Gehäuse 1 mit zwei Fenstern 17, 18 versehen, die es
gestatten, daß die Röntgenstrahlen durch diese hindurch
nach außen dringen, um auf diese Weise die
Röntgenstrahlen an diametral gegenüberliegenden Stellen
in bezug auf das Gehäuse 1 aus diesem herauszuführen.
Die beiden Fenster 17, 18 liegen den
Röntgenstrahlen-Erzeugungsabschnitten As, At an den
Kegelstumpfabschnitten 7, 8 gegenüber, wobei auf diese
Fläche As, At die Elektronenstrahlen, die von den
Elektronenquellen 9, 10 emittiert werden,
gerichtet sind, um in diesem Gebiet jeweils die
Röntgenstrahlen zu erzeugen. Die Linie La, die durch die
Mitte der beiden Fenster 17, 18 verläuft, erstreckt sich
parallel zu Drehachse p der Drehanode 6. Die Linie La,
die Drehachse p und die Mitte der beiden
Elektronenstrahlquellen 9, 10 liegen in einer
gemeinsamen Ebene. Die Mitte des Fensters 17, das
benachbart zu der Röntgenstrahl-Erzeugungsfläche As
liegt, ist zwischen der Drehachse p und einer
geneigten Linie Lb angeordnet. Lb liegt in Verlängerung von
der Oberfläche 8 a,
wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Die Mitte des
Fensters 18, das benachbart zu der
Röntgenstrahl-Erzeugungsfläche At angeordnet ist, ist
zwischen der Drehachse p und einer geneigten Linie Lc
angeordnet, die eine Verlängerung von der Oberfläche 7 a
ist, und liegt benachbart bzw. in der Nähe der Linie Lc.
Falls erforderlich kann ein geeigneter Schlitz außerhalb
des Fensters vorgesehen sein, um alle nur verfügbaren
Röntgenstrahlen herauszuführen.
Bei dieser Anordnung sind die Fenster 17 und 18 so
angeordnet, daß der Röntgenstrahl-Abstrahlungswinkel
durch jedes Fenster ungefähr 6° in bezug auf jede
Oberfläche der Anode 6 beträgt. Eine Berylliumplatte ist
für diese Fenster verfügbar, da Beryllium hervorragende
Röntgenstrahl-Übertragungseigenschaften aufweist. Eine
Blende (nicht gezeigt) ist vorgesehen, um jedes der
Fenster für eine Unterbrechung der Röntgenstrahlen zu
bedecken und ein Heraustreten der Röntgenstrahlen zu
verhindern, wenn der Röntgenstrahl nicht verwendet wird.
Die Arbeitsweise der Drehanoden-Röntgenröhre, die so
aufgebaut ist, wird nachfolgend unter Bezugnahme auf
Fig. 1 erläutert.
Durch den Motor wird die Drehwelle 3
um ihre Achse p durch den endlosen Riemen 5 drehend
angetrieben. Die Drehanode 6 wird gemeinsam mit der
Drehung der Welle 3 gedreht. Wenn eine Hochspannung an
die Elektronenquellen 9, 10 gelegt wird, werden die
Heizwendeln 13, 14 erhitzt und Thermoelektronen werden
von diesen emittiert. Die Thermoelektronen werden
infolge einer
Hochspannungsdifferenz zwischen den Elektronenquellen 9,
10 und der Drehanode 6 auf eine hohe Geschwindigkeit beschleunigt und schlagen unter
Erzeugung von Röntgenstrahlen auf die Gebiete As, At
auf. Zwei Arten von Röntgenstrahlen, die
unterschiedliche Wellenlängen aufweisen, werden von den
Röntgenstrahl-Erzeugungsfläche As, At erzeugt und werden
durch die jeweiligen Fenster 17 und 18
gleichzeitig abgestrahlt, da die Drehanode 6 zwei
Kegelstumpfabschnitte 7, 8 aufweist, deren Oberflächen
7 a, 8 a aus unterschiedlichen Materialien, wie z.B. aus
Kupfer und Molybdän bestehen. Der
Röntgenstrahl-Austrittswinkel durch jedes Fenster
beträgt ungefähr 6° auf jede Oberfläche der Anode 6.
Bei dem vorerwähnten Ausführungsbeispiel ist, wie oben
beschrieben, die Drehanode 6 in Form eines
Doppel-Kegelstumpfes ausgeführt. Dabei sind die
Kegelstumpfgrundflächen mit großem Durchmesser
miteinander verbunden, um ein im wesentlichen
tonnenförmiges Profil zu bilden. Die Umfangsflächen
7 a, 8 a der beiden Kegelstumpfabschnitte 7, 8 bestehen
aus unterschiedlichen Materialien, die sich voneinander
unterscheiden, wie z.B. aus Kupfer und Molybdän. Daher
sind die Röntgenstrahlen, die durch das Fenster 17 oder
den Spalt außerhalb der Drehanoden-Röntgenröhre
hindurchtreten, auf Röntgenstrahlen beschränkt, die von
der Röntgenstrahl-Erzeugungsfläche As erzeugt werden und
die Röntgenstrahlen, die durch das Fenster 18
hindurchtreten, sind ebenfalls beschränkt auf solche
Röntgenstrahlen, die von der
Röntgenstrahl-Erzeugungsfläche At erzeugt werden.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf Fig. 3 eine
Analysiereinrichtung, wie z.B ein Diffraktometer, mit der
Drehanoden-Röntgenröhre nach der vorliegenden
Erfindung, erläutert.
Wie in Fig. 3 gezeigt ist, enthält das Diffraktometer
die Drehanoden-Röntgenröhre T,
Röntgenstrahl-Erfassungsvorrichtungen 20, 21 mit
Goniometer, Szintillationszähler, sowie
Datenverarbeitungseinheit oder dergleichen. Die
Röntgenstrahl-Erfassungsvorrichtungen 20, 21 sind so
angeordnet, daß sie jeweils den Fenstern 17, 18
gegenüberliegen. Die Röntgenstrahlen werden aus den
Fenstern 17, 18 in eine Richtung herausgeführt, die
senkrecht zur Längsachse Ld der Drehanoden-Röntgenröhre
verläuft. Das heißt die
Röntgenstrahl-Erfassungsvorrichtung 20 ist so
angeordnet, daß die Röntgenstrahlen, die aus dem Fenster
17 austreten, in das Innere der Vorrichtung 20
eintreten, während die
Röntgenstrahl-Erfassungsvorrichtung 21 so angeordnet
ist, daß die Röntgenstrahlen, die aus dem Fenster 18
austreten, in das Innere der Vorrichtung 21 eintreten.
Durch diese Anordnung treffen in der
Röntgenstrahl-Erfassungsvorrichtung 20, die benachbart
zu dem Fenster 17 angeordnet ist, charakteristische
Röntgenstrahlen auf der Grundlage des Materials der
Oberfläche 7 a des Gegenstumpfabschnittes 7 auf eine
Probe 22 und gebeugte Röntgenstrahlen, die von dieser
reflektiert werden, und werden durch das Goniometer oder den
Szintillationszähler
erfaßt und verarbeitet, um hierdurch eine
Elementaranalyse auszuführen.
Außerdem werden, wenn anstelle des Diffraktometers als
Erfassungsvorrichtung 20 eine Laue-Kamera verwendet
wird, die gebeugten Röntgenstrahlen, die durch die Probe
22 hindurchtreten, direkt durch die Laue-Kamera
aufgezeichnet, um hierdurch eine Kristallstruktur zu
analysieren.
In gleicher Weise werden in der
Röntgenstrahl-Erfassungsvorrichtung 21, die benachbart
zu dem Fenster 18 vorgesehen ist, andere
charakteristische Röntgenstrahlen auf der Grundlage des
Materiales der Oberfläche 8 a des Kegelstumpfabschnittes
8 verwendet und wird eine Elementaranalyse oder
Kristallstrukturanalyse
ausgeführt.
Zwei Arten von
Röntgenstrahlen, die unterschiedliche Wellenlängen
aufweisen, werden gleichzeitig aus den beiden getrennt voneinander
vorgesehenen Fenstern der
Röntgenröhre herausgeführt.
Außerdem verlassen die Röntgenstrahlen
die Röntgenröhre durch die Fenster in einer Richtung
senkrecht zur Längsrichtung der Drehachse der
Röntgenröhre. Entsprechend hat die fertige
Analysiereinrichtung, die die Drehanoden-Röntgenröhre
nach der vorliegenden Erfindung anwendet, einen
einfachen und kompakten Aufbau.
Claims (3)
1. Drehanoden-Röntgenröhre zur Erzeugung von mehreren
Röntgenstrahlenbündeln, mit einem Gehäuse (1) mit zumindest
zwei Fenstern (17, 18) einer Drehanode (6), die zumindest einen
Kegelstumpfabschnitt (7, 8) aufweist, dessen Umfangsfläche
unter einem spitzen Winkel zur Drehachse der Drehanode (6)
verläuft, mit zumindest zwei, der Drehanode
gegenüberliegend zugewandten Elektronenstrahlquellen (9, 10), um
zumindest zwei Elektronenstrahlenbündel (g, r) auf den Umfang
der Drehanode zu emittieren, zur Erzeugung von
Röntgenstrahlenbündeln, die jeweils durch ein
zugehöriges Fenster (17, 18) nach außen treten, dadurch
gekennzeichnet, daß die beiden Fenster (17, 18) einander
im Gehäuse (1) diametral gegenüberliegen und die
Drehanode (6) von zwei Kegelstumpfabschnitten (7, 8)
begrenzt ist, deren Umfangsflächen (7 a, 8 a) aus
unterschiedlichem Material bestehen, wodurch die
Röntgenstrahlen der Röntgenstrahlenbündel
unterschiedliche Wellenlängen aufweisen.
2. Drehanoden-Röntgenröhre nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Drehanode (6) einen
Doppelkegelstumpf (7, 8) bildet, derart, daß die
Kegelstumpfabschnitte mit ihren Grundflächen einander
zugewandt sind und die Drehanode (6) in ihrem
röntgenstrahlerzeugenden Teil ein tonnenförmiges Profil
besitzt.
3. Drehanoden-Röntgenröhre nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der eine
Kegelstumpfabschnitt (7) der Drehanode (6) aus Kupfer
und der andere Kegelstumpfabschnitt (8) der Anode (6)
aus Molybdän besteht.
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