DE395823C - Einrichtung zur Erzeugeung von Roentgenstrahlen - Google Patents

Description

Sämtliche bisher bekannt gewordenen technischen Vorrichtungen zur Erzeugung von Röntgenstrahlen beruhen auf der Tatsache, daß die Röntgenstrahlung beim Aufprall von Elektronen (Kathodenstrahlen) auf einen festen Körper ausgelöst wird. Vorliegende Erfindung geht hingegen von einer völlig abweichenden neuen experimentellen Grundlage zur Röntgenstrahlenerzeugung aus. Sie beruht auf der ίο neuen Beobachtung, daß eine Röntgenstrahlung entsteht, wenn ein Atom der Wirkung eines sehr starken elektrischen Feldes, vorzugsweise eines mit hoher Frequenz schwingenden oder wechselnden Feldes, ausgesetzt ist. Die !5 physikalische Deutung dieser Entdeckung ist für ihre technische Ausnutzung erst in zweiter Linie von Wichtigkeit. Deshalb soll hier nur beiläufig bemerkt werden, daß eine solche Erscheinung nicht aufgefaßt zu werden braucht als im Widerspruche stehend mit den heutigen physikalischen Vorstellungen. Denn diesen zufolge müssen — man vergleiche das Bohrsche Atommodell — die von den Atomelektronen beschriebenen Bahnen als im Felde verzerrt gedacht werden. Folglich muß vorgestellt werden, daß der Energieinhalt eines Atoms je nach der Stärke des Feldes, in welches es eingelagert ist, verschiedene Werte annimmt. Es ist aber aus dem Studium der Lichtelektrizität, des Elektronenstoßes usw. bekannt, daß bei einer Zunahme des Energieinhaltes um das Energiequantum h υ das Atom die gewonnene Energie in Gestalt einer Strahlung von der Frequenz ν auszustrahlen pflegt.

Der Grundvorgang der Erregung von Strahlungen an Atomen im elektrischen Felde kann von anderen Erscheinungen begleitet sein, ohne daß deshalb seine besondere physikalische Eigenart in Frage zu stellen wäre. So kann gleichzeitig eine Auslösung von Elektronen oder eine Entstehung von Ionen sich mit irgendeiner oder allen den bekannten Folgen eines solchen Geschehens abspielen. Sofern derartige Begleiterscheinungen durch im Räume befindliches oder von den Metallen und den Gefäßwänden festgehaltenes Gas bedingt sind, wird man darauf hinwirken, sie zu verhüten, indem man das erforderliche elektrische Feld in einem tunlichst hohen Vakuum anordnet. Von Vorteil ist es, das Rohr, besonders aber eine oder beide Elektroden, tief zu kühlen (flüssige Luft, flüssiger Wasserstoff).

Die Erzeugung einer sehr großen Feldstärke wird, wie bekannt, dadurch begünstigt, daß man den Elektroden einen möglichst kleinen Krümmungsradius verleiht, sie also schneiden- oder spitzenförmig gestaltet. Erfinder hat früher gefunden, daß eine derartige Elektrode im hohen Vakuum Elektronen abgibt, wenn ihr eine hinreichende negative Spannung erteilt wird. Will man die Elektronenabgabe ausschließen und dessenungeachtet eine hohe Feldintensität erzeugen, so muß die Spitzenelektrode positiv aufgeladen werden. Dann findet eine Elektronenabgabe nach der Gegenelektrode zu nicht mehr statt, und sie sendet keine Strahlung aus. Die beobachtete Röntgenstrahlung rührt dann lediglich von der mit Spitzen versehenen Elektrode her. In Anbetracht der hohen zu verwendenden Feldstärke empfiehlt es sich aber, Mittel anzuwenden, um einer schädlichen Wirkung eventuell auftretender Ionenbildung zu begegnen. Eine solche schädliche Wirkung wäre z. B. die Entstehung eines Lichtbogen- oder Funkenüberganges zwisehen den Elektroden, weil ja dann die Flächen von kleinem Krümmungsradius (Spitzen, Schneiden) an der Strahlungsemittierenden Elektrode zerstört würden. Um dieser Gefahr zu begegnen, empfiehlt es sich, ein starkes magne-

tisches Feld dem elektrischen Felde zwischen den Elektroden überzulagern, wobei die magnetische Kraft in der bekannten Weise eine zum Funkendurchbruch führende Ionenbildung zerstreut und ihr Anwachsen verhindert.

Falls mit einem schwingenden elektrischen Felde (insbesondere mit höherer Frequenz) gearbeitet und die Abgabe von Elektronen seitens der Spitzenelektrode bei ihrer negativen ίο Aufladung vermieden werden soll, muß eine Gleichrichtung der Arbeitsspannung vorgenommen werden. Dies kann in irgendeiner bekannten Weise geschehen, indem man elektrische Ventile verwendet, die Wechselspannung über eine Gleichspannung überlagert usw., derartig, daß die Spitzenelektrode überhaupt niemals ein negatives Potential erhält oder doch niemals ein so hohes, daß eine merkliche Elektronenabgabe von ihr an die Gegenelektrode veranlaßt würde.

In der Abbildung ist beispielsweise eine Anordnung angegeben, welche die dargelegten Gedanken verwirklicht. Eine größere Anzahl Spitzen ist in einem Halter 1 nach Art eines Kammes oder einer Bürste zusammengefaßt. Ihnen gegenüber steht in tunlichst naher Entfernung eine plattenförmige Elektrode 2. Während beim Evakuieren der die Elektroden enthaltenden Hülle die Plattenelektrode von den Spitzen her mit Elektronen beworfen und entgast werden kann, ist umgekehrt ein solches Entgasen der Spitze nicht ohne eine besondere Vorrichtung möglich. Also solche wird in an sich bekannter Weise noch ein anderes Spitzen enthaltendes Glied 3 eingefügt, welches entweder als selbständige Elektrode dem Kamme oder der Bürste ζ gegenübersteht und sie zu bewerfen gestattet, oder es wird dieses Hilfsglied 3 an der Plattenelektrode 2 verstellbar angeordnet, so daß es während des Evakuierens benutzt, späterhin aber aus dem Bereiche jeder Entladungsmöglichkeit entfernt werden kann. Mit N S sind die Pole eines Elektromagnets bezeichnet. Sein Feld unterdrückt die Ausbildung einer Funkenentladung, indem es dem Aufprallen irgendwelcher Elektronen auf die Spitzen vorbeugt, beispielsweise solcher Elektronen, welche durch den Stoß gegebenenfalls an den Spitzen gebildeter Ionen auf die Plattenelektrode freigesetzt werden können.

Die Entfernung zwischen der Spitzenelektrode ι und der Gegenelektrode 2 ist möglichst gering zu wählen, um mit tunlichst niedriger Klemmenspannung an der Röhre einen tunliehst großen Potentialabfall an den Spitzen zu erzeugen. Freilich begünstigt eine geringe Entfernung andererseits wieder die Entstehung eines Lichtbogens oder Funkens. Insofern darf ein gewisser Grenzwert der Entfernung nicht unterschritten werden — die Größenordnung dieses Grenzwertes ist ein oder einige wenige Millimeter. Es empfiehlt sich, die Entfernung verstellbar einzurichten und während des Evakuierens, wo infolge größerer Gasdichte die Gefahr einer Funkenbildung größer ist, die Elektroden weiter auseinanderzustellen, dann aber nach vollendeter Entgasung auf die zulässige Mindestentfernung zu nähern.

Claims (7)

Patent-An Sprüche:

1. Einrichtung zur Erzeugung von Röntgenstrahlen in Hochvakuumröhren, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung mit Hilfe eines starken elektrischen Feldes an einer der Elektroden durch die Wirkung des Feldes allein erzeugt wird, also nicht als Folge des Aufpralls von Elektronen, die von einer der anderen Elektroden abgegeben sind.

2. Einrichtung nach Anspruch i,,_gekennzeichnet durch die Anwendung eines zeitlich veränderlichen Feldes, vorzugsweise eines hochfrequenten Feldes.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Strahlen aussendende Elektrode entweder niemals auf ein negatives Potential gebracht wird oder nur auf ein so niedriges, daß eine Elektronenabgabe von ihr an eine Gegenelektrode nicht in Erscheinung tritt.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem starken elektrostatischen Felde ein kräftiges Magnetfeld überlagert wird zu dem Zwecke, die Ausbildung von Ionenentladungen (Lichtbogen, Funken) zu verhüten.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Strahlen aussendenden Elektroden mit Flächen von kleinem Krümmungsradius versehen sind (Spitzen, Schneiden).

6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden in einer hochevakuierten Hülle angeordnet sind und selbst aufs äußerste entgast sind, zwecks Verhütung gewöhnlicher Ionisationsphänomene.

7. Einrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die hochevakuierte Hülle, beide Elektroden oder die eine von ihnen einzeln oder zusammen tief gekühlt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.