DE3930573A1 - Drehanoden-roentgenroehre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehanoden-Röntgenröhre mit einem an einem Rotorstiel befestigten Anodenteller, der gegen eine Schulter an dem in eine zentrale Bohrung des Anodentellers hineinragenden Rotorstiel gespreßt wird.

Eine solche Drehanoden-Röntgenröhre ist aus der EP-B-1 69 117 bekannt. Das Ende des Rotorstiels ist dabei mit einem Gewinde versehen, auf das eine Mutter auf­ schraubbar ist, wodurch der Anodenteller gegen die Schulter des Rotorstieles gepreßt wird. Die Verbindung zwischen dem Anodenteller und dem Rotorstiel kann sich durch die thermischen und mechanischen Belastungen beim Betrieb der Drehanoden-Röntgenröhre lockern. Da der Außen­ durchmessers des Rotorstiels aus fertigungstechnischen Gründen geringfügig kleiner sein muß als der Innendurch­ messer der zentralen Bohrung im Anodenteller, kommt es dadurch zu Verschiebungen und zu Verdrehungen zwischen dem Anodenteller und dem Rotorstiel. Als Folge davon ergeben sich hohe Unwuchten, die ihrerseits Vibrationen zur Folge haben und zur vorzeitigen Zerstörung der Röntgenröhre führen können.

Um dies zu verhindern und den Anodenteller in seiner durch das Anziehen der Mutter definierten Lage bezüglich des Rotorstiels zu fixieren, ist bei der bekannten Drehanoden-Röntgenröhre die zentrale Bohrung im Bereich der Mutter erweitert. Bei der Montage wird in diese Erwei­ terung ein Ring beispielsweise aus Tantal, Zirkon oder Niob eingelegt, der durch das Anziehen der Mutter defor­ miert wird und dadurch den Anodenteller bezüglich des Rotorstiels fixiert.

Es ist Aufgabe der Erfindung, den Anodenteller auf andere Weise zu fixieren. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schulter und die ihr zugewandte Fläche des Anodentellers mit zueinander komplementären Rillenmustern versehen sind.

Bei der Erfindung sind also die Schulterfläche des Rotor­ stiftes und die damit zusammenwirkende Fläche des Anoden­ tellers mit zueinander komplementären Rillenmustern verse­ hen. Bei der Montage greifen die Erhebungen des einen Musters in die Vertiefungen (Rillen) des anderen Musters ein und verhindern daher nach dem Anziehen der Mutter eine Verschiebung bzw. ein Verdrehen zwischen Anodenteller und Rotorstift.

Die erforderlichen Tiefen der Rillen können gering sein, z.B. 20 bis 30 µm. Solche Rillenmuster lassen sich mit Hilfe bekannter photolithographischer Techniken sehr einfach und sehr genau herstellen.

Grundsätzlich können die Rillenmuster beliebige Gestalt haben, solange sie nur ein Verdrehen oder Verschieben zwischen Anodenteller und Rotorstift verhindern (deshalb sind Muster mit ausschließlich parallelen Rillen oder aus­ schließlich kreisförmigen, konzentrischen Rillen unge­ eignet). Unregelmäßige Rillenmuster erfordern indes, daß vor der Montage Rotorstift und Anodenteller in eine defi­ nierte Winkelstellung relativ zueinander gebracht werden, damit die beiden Muster ineinander passen. Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht demgegenüber vor, daß die Rillenmuster mehrfach symmetrisch bezüglich der Rota­ tionsachse sind. Ein Rillenmuster ist vielfach symme­ trisch, wenn es nach einer Drehung von 360 Grad/n (wobei n eine ganze Zahl ist), um die Symmetrie- bzw. Rotations­ achse mit sich selbst zur Deckung kommt. In diesem Fall gibt es n Winkelstellungen, in denen die beiden komplemen­ tären Rillenmuster ineinander passen.

In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Rillen die gleichen Abmessungen haben wie die zwischen den Rillen liegenden Bereiche. Wenn die Rillen - gemessen jeweils in Umfangsrichtung - die gleichen Abmessungen haben wie die zwischen ihnen liegenden Bereiche, ist es möglich, bei einem photolithographischen Herstellungsverfahren für die Herstellung beider Rillenmuster die gleiche Photomaske zu verwenden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Drehanoden-Röntgenröhre, bei der die Erfindung anwendbar ist,

Fig. 2 einen Teil der Drehanode dieser Röhre und die Fig. 3 und 4 verschiedene Rillenmuster.

Die in Fig. 1 dargestellte Drehanoden-Röntgenröhre besitzt eine Drehanode 1, eine Kathode 2 und einen Röhrenkolben 3, beispielsweise aus Glas, der Anode und Kathode vakuumdicht umschließt. Die Drehanode 1 umfaßt einen Anodenteller 11, der mittels einer Mutter 13 an einem Rotorstiel 12 befe­ stigt ist, der seinerseits mit einem Rotor 14 verbunden ist. Der Rotor 14 wirkt im Betrieb der Röhre mit einem außerhalb des Röhrenkolbens befindlichen, nicht näher dar­ gestellten Stator zusammen, so daß die Anode 1 um die Rotationsachse 4 rotiert, die zugleich ihre Symmetrieachse ist.

Wie sich aus Fig. 2 ergibt, die den Anodenteller und einen Teil des Rotorstiels in teilweise aufgebrochener Darstel­ lung zeigt, besitzt der Anodenteller 11 eine zentrale Bohrung, in die das vom Rotor 14 abgewandte (obere) Ende des Rotorstiels 12 hineinragt. Der Rotorstiel ist an diesem Ende mit einem Gewinde für die Mutter 13 versehen. Die Verschiebung des Rotorstiels innerhalb der Bohrung wird durch eine Schulter 15 begrenzt. Diese Schulter wird durch einen Teil des Rotorstiels gebildet, dessen Außen­ durchmesser größer ist als der Innendurchmesser der Bohrung und dessen Stirnfläche senkrecht zur Rotations­ achse 4 verläuft - ebenso wie die ihr zugewandte Fläche des Anodentellers. Beim Anziehen der Mutter 13 - vorzugs­ weise unter Zwischenfügung einer ringförmigen Unterleg­ scheibe 16 - wird daher der Anodenteller gegen die Schulter 15 gepreßt.

Diese Pressung läßt im Laufe des Betriebes der Röntgen­ röhre wegen der hohen thermischen und mechanischen Bela­ stungen und den damit verbundenen Fließvorgängen und Deformationen in den Materialien nach. Um zu verhindern, daß sich dann der Anodenteller senkrecht zur Rotations­ achse verschiebt oder um diese Achse dreht, sind die Schulter und die auf ihr liegende Fläche des Anodentellers mit zueinander komplementären Rillenmustern versehen. In den Fig. 3 und 4 sind zwei Beispiele von für diesen Zweck besonders geeigneten Mustern dargestellt.

Gemäß Fig. 3a, die eine Draufsicht auf ein solches Muster zeigt, und gemäß Fig. 3b, die einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 3b darstellt, umfaßt das Muster auf der Schulter 15 sechs zur Rotationsachse 4 konzentrisch ange­ ordnete sektorförmige Vertiefungen bzw. Rillen, die sich über einen Umfang von jeweils 30° erstrecken und eine Tiefe von z.B. 20 µm aufweisen. Die zwischen den Vertie­ fungen bzw. Rillen verbleibenden Erhebungen erstrecken sich über den gleichen Umfangswinkel wie die Vertiefun­ gen. Dieses Muster ist 6-fach symmetrisch, d.h. es kommt nach einer Drehung von jeweils 360°/6=60° um die Rota­ tionsachse 4 wieder mit sich selbst zur Deckung. Es kann auch eine höhere Symmetrie aufweisen, beispielsweise eine 15-fache, wobei die Umfangswinkel der Sektoren entspre­ chend kleiner sind (12°).

Die der Schulter 15 zugewandte Fläche des Anodentellers ist mit einem ebenfalls zur Rotationsachse 4 symmetrischen identischen Muster versehen. Es gibt daher eine der Ordnung der Symmetrie entsprechende Zahl von Winkelstel­ lungen (im Beispiel 6), in denen in eine Vertiefung bzw. Rille des einen Musters eine Erhebung in dem anderen Muster eingreift. Nach dem Festziehen der Mutter 13 in einer dieser Winkelstellung verhindert das Muster ein Verdrehen oder Verschieben zwischen Anodenteller und Schulter 15, und zwar auch dann, wenn sich infolge ther­ mischer oder mechanischer Belastungen die Mutter um einige µm gelockert haben sollte.

Fig. 4 zeigt ein Rillenmuster mit zwölf spiralförmigen Rillen und einer zwölffachen Symmetrie; es gibt also zwölf Winkelstellungen, in denen dieses Muster mit dem identi­ schen Muster auf dem Anodenteller zusammenpaßt. Ein Ver­ drehen oder eine Verschiebung zwischen Rotorstiel und Anodenteller ist auch bei einem Lockern des Verbundes aus Rotorstiel, Anodenteller, Mutter nicht möglich. Die Erhebungen zwischen den Rillen haben - in Umfangsrichtung gesehen - die gleichen Abmessungen wie die Rillen.

Die in Fig. 3a und 3b dargestellten Muster lassen sich mit einem photolithographischen Verfahren einfach und sehr genau herstellen. Dabei wird auf die Schulter 15 und die entsprechende Fläche des Anodentellers ein Photolack auf gebracht. Diese Flächen werden dann durch eine Photomaske mit einer dem gewünschten Muster entsprechenden Hell- Dunkelverteilung belichtet und entweder die belichteten oder die nicht belichteten Teile des Lackes abgelöst. Anschließend werden die Vertiefungen aus den Teilen der Oberfläche, die nicht durch den Lack geschützt sind, herausgeätzt, so daß sich das gewünschte Rillenmuster ergibt.

Da die beiden in Fig. 3a und 4 dargestellten Rillenmuster so gestaltet sind, daß Vertiefungen und Erhebungen jeweils die gleichen Abmessungen haben, können für die Herstellung der Rillenmuster in den beiden Oberflächen zwei identische Photomasken verwendet werden.

Claims (3)

1. Drehanoden-Röntgenröhre mit einem an einem Rotorstiel befestigten Anodenteller, der gegen eine Schulter an den in eine zentrale Bohrung des Anodentellers hineinragenden Rotorstift gespreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schulter und die ihr zugewandte Fläche des Anodentellers mit zueinander komplementären Rillenmustern versehen sind.

2. Drehanoden-Röntgenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillenmuster mehrfach symmetrisch bezüglich der Rotationsachse sind.

3. Drehanoden-Röntgenröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen die gleichen Abmessungen haben wie die zwischen den Rillen liegenden Bereiche.