DE407431C - Elektrodenanordnung fuer Roentgenroehren - Google Patents

Description

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Durch das Patent 390479 ist eine Hochvakuumröhre geschützt, bei der eine Entladung auch bei kalter, unbeheizter Kathode dadurch erzielt wird, daß der Abstand zwisehen Anode und Kathode hinreichend verkleinert wird.

Die Erfindung bezieht sich auf eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung von Röntgenröhren nach dem Patent 390479, insbesondere auf eine Formgebung der Elektroden sowie auf eine bei dieser Formgebung besonders zweckmäßige Vorrichtung zur Änderung des Abstandes der Elektroden.

Die Erfindung bedient sich eines konvexen Antikathodenspiegels, wie er früher bei gashaltigen Röhren zu dem Zwecke benutzt wurde, eine übermäßige punktförmige Erhitzung der Glaswand gegenüber der Antikathode durch abgestreute Kathodenstrahlen zu verhüten. Bei Hochvakuumröhren treten solche Kathodenstrahlen nicht auf, deshalb pflegen bei diesen Röhren konvexe Spiegel nicht verwendet zu werden. Das charakteristische Merkmal der Erfindung ist die Verbindung — in einer Hochvakuumröntgenröhre — eines konvexen, z. B. konischen, kugelförmigen, ellipsoidförmigen oder paraboloidförmigen, Antikathodenspiegels A (Abb. 1) mit einer kathodisch wirksamen Fläche K von kleinem Krümmungsradius, welche kranzartig etwa in Gestalt von Spitzen oder Schneiden die Antikathode umgibt. Ein Vorteil dieser Anordnung gegenüber den früheren besteht darin, daß die gemäß Hauptpatent in nur geringer Entfernung von der Antikathode angeordnete Kathode nicht als Schattenobjekt in einem beträchtlichen Teile des Röntgenstrahlenkegels liegt und daher die nutzbare öffnung dieses Kegels bei dieser Anordnung nicht eingeschränkt wird. Er kann bei der in Abb. 1 angegebenen Anordnung annähernd in Richtung der Antikathodenachse in gerader Durchsicht beobachtet werden, so daß ungefähr der zwischen den gestrichelten Graden R R enthaltene Öffnungswinkel der Strahlen ausgenutzt wird.

Ein anderer Vorteil der Anordnung besteht darin, daß bei gleicher Brennfleckgröße der Umfang des kathodisch aktiven, als Schneide oder als Spitzenkamm ausgebildeten Kranzes bedeutend größer ist als bei der Anordnung, bei welcher eine ringförmige Schneide einer Platte gegenübersteht. Es wird dadurch ermöglicht, mit größeren Strombelastungen zu arbeiten, welch letzterer Umstand noch dadurch begünstigt wird, daß erfahrungsgemäß bei dieser Anordnung eine Ausbildung sehr intensiv belasteter, punktförmiger kleiner Brennflecke, wie sie sonst manchmal beobachtet werden und die zur Zerstörung der Antikathode gelegentlich führen können, nicht besteht.

Vorteilhaft ist es auch, daß gerade diese Anordnung es gestattet, die tangential zur Brennfleckfiäche austretenden Elektronen in der Umgebung des Brennfleckes wieder auf den Antikathodenspiegel aufprallen zu lassen. Dadurch wird vermieden, daß die sonst vom Antikathodenstiel der Hochvakuumröhre ausgehenden Röntgenstrahlen unterbleiben, und es wird gleichzeitig die Ausbeute der vom eigentlichen Brennflecke herstammenden Röntgenstrahlen ganz erheblich erhöht. Zu diesem Zwecke wird die ringförmige Kathode so ergänzt, daß leitend an sie Teile angeschlossen werden, welche die Antikathode umgeben und so das Zurücklenken von sekundären Kathodenstrahlen bewirken. In Abb. 2 ist mit B eine Art runder Metalldose bezeichnet, welche an dem äußeren Umfange des hier den Rand eines abgestumpften Kegels bildenden Kathodenkranzes angeordnet ist und die vordere konvexe Antikathodenfläche umgibt.

Wenn die Röhre für Diagnostik bestimmt ist, kann der Boden der Dose B so durchbrochen werden, daß ein Röntgenstrahlenkegel von gewünschter Öffnung ungehindert austreten kann. Selbst beträchtliche öffnungen sind zulässig, ohne daß dadurch den sekundär von der Antikathode austretenden Elektronen es möglich würde, den Schutz zu verlassen. Es kann dieser Boden auch aus

ίο dünner Folie eines nicht allzu schweren Metalles hergestellt werden (Kupfer, Nickel, Molybdän), so daß die Röntgenstrahlen durch ihn hindurchtreten, ohne erheblich geschwächt zu werden. An denjenigen Stellen aber, durch welche die Röntgenstrahlen nicht hindurchtreten sollen, wird der hohle, die Kathode bildende Körper zweckmäßig starkwandig und aus solchem Material hergestellt, daß Röntgenstrahlen in unerwünschten Richtungen nicht austreten. Im Falle der Abb. 2 also wäre der Ring sowie die seitlichen Wände der Dose hinreichend schwer zu machen. Dadurch wird der für den Arzt lästige Blendenkasten überflüssig. Für Zwecke der Tieftherapie wird aber auch derjenige Teil der Dose B, durch welchen die Strahlen hindurchtreten, so schwer ausgeführt, daß bereits hier die ohnehin notwendige Filterung der Strahlung erfolgt.

Um das Austreten sekundärer und reflektierter Elektronen im umgekehrten Sinne, also nach dem Antikathodenstiel hin, zu unterbinden, ist es zweckmäßig, auch auf der anderen Seite der ringförmigen Kathode elektrostatische Prellflächen anzuordnen. Diese Prellflächen P können gemäß Abb. 2 und 3 die Gestalt von mit dem Kathodenring konachsialen Ringen oder gemäß Abb. 4 von mit der Antikathode konachsialen, zweckmäßig am oberen Rande mit einem Wulst von großem Krümmungsradius versehenen Kegelstumpfen haben. Diese Kathodenteile werden für ärztliche Zwecke gleichfalls aus hinreichend schweren Metallmassen hergestellt, um eine Wegblendung der Röntgenstrahlen auch in der anderen Richtung zu gewährleisten.

Während in Abb. 1 die kranzförmige kathodisch aktive Fläche die innere Begrenzung eines ebenen Ringes bildet, ist in Abb. 2 der Fall dargestellt, in welchem die kathodische Fläche Rand eines Kegelstumpfes ist. Diese Form bildet den übergang zu der Gestalt der Abb. 3. Bei diesen Gestaltungen ist es besonders vorteilhaft, den kathodisch aktiven Ring kammartig mit Zacken zu besetzen (Abb. 4 unterer Teil).

In den Abb. 1 bis 4 ist die Anordnung der

Elektroden schematisch angegeben, ohne daß ihre Befestigung mit dargestellt worden wäre.

Da bei den kleinen einzuhaltenden Abständen bereits kleine Verrückungen von Nachteil sein können, läßt sich eine Anordnung nicht umgehen, welche die Einhaltung genauer Abstände gewährleistet. Es ist am vorteilhaftesten, die Kathode unter Benutzung eines Gestells aus temperaturbeständigem Isolator (Quarz) an die Antikathode anzubauen. Zu diesem Zwecke sind zwei den Antikathodenstiel umschließende Metallringe C und D 1 Abb. 5) vorgesehen, welche je nach Bedarf am Antikathodenstiel festgezogen oder an ihm gleitend angeordnet sein können. An diesen Ringen sind die Metallträger E festgenietet, welche das eigentliche, aus den Ouarzstäben /^; bestehende Gestell tragen. Die Ouarzstäbe sind in der Mitte mit Wülsten versehen nach Art der Hochspannungsisolatoren, um die Ausbildung einer Gleitentladung zu er-r schweren. An den Enden der Ouarzstäbe sind \'^Terdickungen G angeordnet, welche mittels der aus der Abbildung ersichtlichen Metallverschraubungen H auf der einen Seite fest mit dem Metallgestell E, auf der anderen Seite mit der Kathode K und B fest verbunden sind.

Sind die Ringe C₃ D, wie oben erwähnt, verschiebbar am Antikathodenstiel angeordnet, was besonders für Zwecke der Diagnostik zur Härteregelung durch Abstandsänderung zwischen A und K erforderlich werden kann, so gibt es verschiedene Möglichkeiten, um die Bewegung vorzunehmen. Eine zweckmäßige Einrichtung zur Entfernungsregelung ist in der Abb. 5 angegeben. Es ist am Antikathodenhals ein kräftiger Ansatzstutzen / aus Glas vorgesehen, welcher mit Hilfe der Übergangshaube L aus Platin an ein flexibles Metallrohr M angeschlossen ist, dessen Querschnitt in der aus der Abbildung ersichtlichen Weise flach gedrückt ist. Das Metallrohr Λ/ ist mit Hilfe eines starren Metalldrahtes V luftdicht abgeschlossen. Die Verlängerung dieses Drahtes greift entweder direkt oder unter Zwischenschaltung eines isolierenden Zwischenstückes 0 an denjenigen verschiebbaren Teil an, an welchem die Kathode befestigt ist, und zwar am besten vermittels eines Zapfens P, der die mit der Kathode verbundene, einen Schlitz besitzende Lasche Q erfaßt. Wird nun auf das nach außen hinausragende Ende des Drahtes M eine Kraft ausgeübt, etwa mit Hilfe eines Elektromagnets oder durch Luftdruck, dann biegt sich das flexible Metallrohr M durch, und es beschreibt der in die Lasche Q hineingreifende Zapfen P einen Bogen, wobei gleichzeitig die Kathode mitgenommen und auf dem Antikathodenstiel hin und her verschoben wird. Damit die Übergangsstelle von M zu Glas beim Durchbiegen nicht belastet wird, ist sie mit Hilfe einer Hülse 5" aus Glas oder Metall abgestützt. Es ist dabei zu bemerken,

daß diese Art und Weise, eine im Hochvakuum befindliche Elektrode zu verrücken, nicht nur im vorliegenden Fall eine Anwendung findet, sondern auch in sonstigen Fällen benutzt werden kann.

Zur Entgasung der gesamten Kathode während des Pumpprozesses kann, wie im Hauptpatent beschrieben, eine Glühdrahtschleife an- ■ geordnet werden, von welcher aus die Kathode

ίο bombardiert wird. Es kann auch eine vorzugsweise ringförmige Hilfsschneide angeordnet werden, von welcher aus die Kathode beworfen werden kann. Eine Anordnung, bei welcher die Hilfsschneide gleichzeitig Bestandteil der Kathode bildet, ist in Abb. 5 angegeben. In diesem Falle ist die mehrfach erwähnte Metalldose B nicht dauernd leitend an die Kathode angeschlossen, sondern von ihr isoliert und trägt eine Schneide Λ⁷ (Abb. 6), von welcher aus die Kathode beworfen wird, die aber unter Umständen bei entgegengesetzter Polung von der Kathode Elektronenbombardement erhalten kann. Nach Beendigung des Pumpprozesses wird für den eigentlichen Betrieb selbstverständlich Kathode A.' und Metalldose B miteinander kurzgeschlossen.

Claims (8)

Patent-Ansprüche:

1. Elektrodenanordnung für Röntgen- ; röhren nach Patent 390479, dadurch gekennzeichnet, daß der Antikathodenspiegel konvex geformt ist und die kathodisch !

wirksamen Flächen von kleinem Krümmungsradius (Spitzen, schneiden) kranzartig um den Antikathodenspiegel herum angeordnet sind mit einer zweckmäßig · derartigen Elektrodenbefestigung, daß als nutzbarer Röntgenstrahlenkegel ein mit dem Antikathodenkegel ungefähr konachsialer Kegel Verwendung findet.

2. Elektrodenanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode durch leitend an sie angeschlossene Flächen zu einem den Antikathodenspiegel umgebenden Körper ergänzt wird, so daß diffuse und sekundäre Elektronen von diesen elektrostatischen Prellflächen auf den Spiegel zurückgelenkt werden zu dem Zwecke, Stielstrahlen zu vermeiden und die direkte Strahlenausbeute zu erhöhen.

3. Anordnung von elektrostatischen Prellflächen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Antikathodenstiele zu an der Kathode konachsiale Kegelstumpfe oder Ringe, nach der entgegengesetzten Seite zu ein die Kathode abschließender und sie überwölbender Teil angeordnet ist, welcher zur Erleichterung des Strahlendurchtrittes aus besonders schwacher, durchlässiger Folie hergestellt oder auch mit öffnungen versehen bzw. für Tieftherapie als Filter ausgebildet sein kann.

4. Ausbildung des die Kathode überwölbenden Teiles nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß seine Ränder als Flächen von kleinem Krümmungsradius ausgebildet sind, derart, daß von ihnen aus die aktiven Flächen der eigentlichen Kathode im Pumpprozesse mit Elektronen beworfen werden können.

5. Kathode nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen ihrer Teile, durch welche die nutzbaren Strahlen nicht austreten, als Strahlenschutz aus genügend starkem, strahlenundurchlässigem Material hergestellt sind, zu dem Zwecke, Schädigung durch Röntgenstrahlen zu verhüten.

6. Elektrodenanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode vermittels eines Gestells aus hitzebeständigem Material (Quarz) an der Antikathode befestigt ist, und daß zur Regelung des gegenseitigen Abstandes der aktiven Elektrodenflächen die Befestigung derart ist, daß eine gleitende Bewegung der Kathodenbefestigung längs des Antikathodenstieles möglich ist.

7. Vorrichtung zur Veränderung des Abstandes der aktiven Elektrodenflächen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an dem äußeren Glasgehäuse der Röhre ein Ansatzstutzen angeordnet ist, an welchen ein biegsames Rohr luftdicht angeschlossen ist mit einem achsial durch dieses Rohr durchgeführten, direkt oder unter Zwischenschaltung eines isolierenden Stückes den zu bewegenden Elektrodenteil angreifenden starren Stiel, wobei letzterer Stiel beim Durchbiegen des flexiblen Rohres die zur Entfernungsänderung notwendige Bewegung vollführt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anfang des flexiblen Metallrohres durch eine am Rohrengehäuse befestigte Kappe derart gefaßt ist, daß beim Durchbiegen des Rohres auf die Übergangsstelle zwischen Metall und Glas zerstörende Kräfte nicht ausgeübt werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.