DE4108591A1 - Magnetische kupplung, insbesondere fuer eine roentgen-drehroehre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine magnetische Kupplung für eine Vor­ richtung innerhalb eines Vakuumkolbens einer über Wellen dreh­ bar gelagerten Röhre mit einem äußeren, ferro-magnetischen Teil und einem inneren, in dem Vakuumkolben drehbar gelagerten, fer­ ro-magnetischen Teil. Derartige magnetische Kupplungen dienen zur Arretierung einer Kathodenanordnung bei einer Röntgen-Dreh­ röhre.

Eine derartige magnetische Kupplung ist in dem Sonderdruck aus Röntgenpraxis "Altes und Neues über Röntgenröhren" von Kurt Dietz, S. Hirzel-Verlag Stuttgart, erschienen 1964, auf Seiten 31 ff. beschrieben. An dem Wellenfortsatz einer drehbar gela­ gerten Röntgenröhre, einer sogenannten Röntgen-Drehröhre, ist, ebenfalls drehbar gelagert, eine Kathodenanordnung im Inneren des Vakuumgehäuses angebracht. Durch eine an der Kathodenanord­ nung angebrachte Vorrichtung wird diese magnetisch festgehal­ ten. Diese Vorrichtung besteht aus einem inneren, an der Katho­ denvorrichtung befestigten Teil und einem äußeren, die Drehröh­ re im Bereich des inneren Teil umgreifenden äußeren Teil. Hier­ zu werden üblicherweise Magnete verwendet. Als nachteilig hat sich erwiesen, daß zur Ausheizung der Vakuumröhre diese auf Temperaturen gebracht werden muß, die über dem Cyrie-Punkt der Permanentmagnete liegen oder zumindest teilweise entmagnetisie­ rend wirken können. Auch zeigt sich das Einbringen des magneti­ schen Feldes in die Nähe der Kathode als problematisch, da da­ durch eine unerwünschte Ablenkung des von der Kathode ausgehen­ den Elektronenstrahles erfolgen kann.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine magnetische Kupp­ lung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine möglichst starre Kupplung der Vorrichtung und einen problemlosen Einbau in eine Vakuumröhre ermöglicht und deren magnetisches Feld nur geringe Auswirkungen auf die zu haltende Vorrichtung aufweist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der äußere Teil eine magnetische Anordnung mit mehreren Polschuhen auf­ weist, denen die Pole eines ferro-magnetischen Joches zugeord­ net sind, das mit der Vorrichtung verbunden ist. Durch diese magnetische Anordnung wird eine nahezu starre Kupplung der bei­ den Teile erreicht. Dadurch, daß in dem Kolben nur ein ferro­ magnetisches Material Verwendung findet, kann dieser höher aus­ geheizt werden als bis zu den Curie-Punkten der Dauermagnete.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Polschuhe des äußeren Teiles aus ferro-magnetischem Material bestehen und sie durch Permanentmagnete verbunden sind, oder wenn die Polschuhe aus Permanentmagneten bestehen. Als besonders gute Permanentma­ gnete lassen sich die aus NdFeB (Vacodym) bestehenden verwen­ den. Eine besonders kräftige Kupplung wird erreicht, wenn die magnetische Anordnung die Röhre vollständig umgibt und wenn die Polschuhe gleichmäßig auf dem Umfang des Kolbens verteilt sind und das Joch mit radial nach außen gerichteten Polen ausgebil­ det ist.

Die magnetische Kupplung läßt sich auch in der Nähe der Vor­ richtung einsetzen, wenn die magnetische Anordnung die Röhre nur teilweise umgibt. Dabei hat sich als vorteilhaft erwiesen, die magnetische Anordnung auf einen Winkel von kleiner als 90°, vorzugsweise 70° bis 80°, angeordnet ist. Die Kupplung kann in großem Abstand von der Vorrichtung angeordnet sein, wenn die der Kathodenanordnung naheliegende Welle als Hohlwelle ausge­ führt ist, in die eine mit der Vorrichtung verbundene Welle eingreift, wenn an der mit der Vorrichtung verbundenen Welle das Joch befestigt ist und wenn die magnetische Anordnung der magnetischen Kupplung die Welle im Bereich des Joches umgreift. Die magnetische Kupplung läßt sich vorteilhaft bei einer Rönt­ gen-Drehröhre einsetzen, wobei die Vorrichtung die Kathodenan­ ordnung der Röntgen-Drehröhre ist.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in der Zeichnung dar­ gestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den schematischen Aufbau eines Röntgenstrahlers mit einer Röntgen-Drehanode mit erfindungsgemäßer magne­ tischer Kupplung,

Fig. 2 eine prinzipielle Skizze der in Fig. 1 dargestellten magnetischen Kupplung und

Fig. 3 und 4 zwei weitere Ausführungsformen der magnetischen Kupplung.

In der Fig. 1 ist eine Röntgen-Drehröhre mit einem Vakuumge­ häuse 1 dargestellt. Eine derartige Röntgen-Drehröhre weist ei­ ne mit dem Vakuumgehäuse 1 verbundene, nicht dargestellte Anode und eine gegenüber der Anode angebrachte Kathodenanordnung 2 auf. Über beidseitig mit dem rotationssymmetrischen Vakuumge­ häuse 1 versehene zentrische Wellen, von denen nur die an der Seite der Kathodenanordnung 2 angebrachte Welle dargestellt ist, die als Hohlwelle 3 ausgebildet ist, ist die Röntgen-Dreh­ röhre über ein Kugellager 4 an einem an dem nicht dargestellten Strahlergehäuse befestigten Träger 5 aus Isoliermaterial, bei­ spielsweise Keramik, drehbar gelagert. Die Kathodenanordnung 2 ist über Kugellager 6 an der Hohlwelle 3 drehbar gelagert und weist einen Kathodenträger 7 auf, an dessem einen Ende die Kathode 8 angeordnet ist. Die Kathode 8 ist mit einer Heizwen­ del 9 versehen. An der Kathodenanordnung 2 ist eine Welle 10 angebracht, die in die Hohlwelle 3 eingreift und durch ein Kugellager 11 in ihr gehalten wird. Die Hohlwelle 3 weist eine Verdickung auf, die einen mit der Welle 10 verbundenen Anker oder ein Joch 12 aufnimmt. In diesem Bereich ist um die Hohl­ welle 3 eine magnetische Anordnung 13 angebracht, die stationär und mit dem Röntgenstrahlergehäuse verbunden ist.

Die Versorgung der Kathodenanordnung 2 mit Hochspannung erfolgt über einen Kontaktstift 14, der mit der Hohlwelle 3 in Verbin­ dung steht. Die Versorgung mit Heizspannung erfolgt über Kon­ taktstifte 15 und 16, die auf außen an der Hohlwelle 3 ange­ brachte Schleifringe 17 und 18 anliegen, die mit innenliegenden Schleifringen 19 und 20 in Verbindung stehen. An der Welle 10 sind weitere Kontaktstifte 21 und 22 angebracht, die mit der Heizwendel 9 verbunden sind und den Kontakt mit der Heizspan­ nung herstellen.

Die magnetische Kupplung, die aus dem Joch 12 und der magneti­ schen Anordnung 13 besteht, ist in Fig. 2 näher dargestellt. Das Joch 12 besteht dabei aus einem ferro-magnetischen Material und ist kreuzförmig angeordnet. Ein mittlerer Teil 23 umgibt die Welle 10 kreisringförmig. Von diesem mittleren Teil 23 ge­ hen die Pole 24 bis 27 radial nach außen. Dieses Joch 12 umgibt die magnetische Anordnung 13 kreisringförmig. Sie weist dabei Polschuhe 28 bis 31 auf, die den gleichen Winkel-Abstand wie die Pole 24 bis 27 aufweisen. In dem dargestellten Beispiel be­ stehen die Polschuhe 28 bis 31 aus ferro-magnetischem Material. Die Polschuhe 28 bis 31 sind durch einen langen oder mehrere kleine, in Reihe geschaltete Permanentmagnete 32 bis 35 ver­ bunden, wobei die jeweils benachbarten Permanentmagnete 32 bis 35 eine entgegengesetzte magnetische Polung aufweisen, wie dies durch die Pfeile 36 bis 39 gekennzeichnet ist. Dadurch ergibt sich ein magnetischer Fluß entsprechend den Pfeilen 40 von den Polen der Permanentmagnete 32 bis 35 durch die Polschuhe 28 bis 31 und durch das Joch 12 gemäß den Pfeilen 40. Im Luftspalt zwischen den Polen 24 bis 27 und den Polschuhen 28 bis 31 kann sich nun die Hohlwelle 3 drehen, ohne daß das Joch 12 und damit die Kathodenanordnung 2 sich mitdreht. Dadurch wird die Katho­ denanordnung 2 nahezu starr in ihrer dargestellte Position ge­ halten.

In den Fig. 3 und 4 sind weitere Ausführungsformen einer ma­ gnetischen Kupplung für die Kathodenanordnung 2 einer Röntgen- Drehröhe dargestellt. Die magnetische Kupplung ist in diesem Falle direkt mit dem Kathodenträger 7 verbunden und an dem der Kathode 8 gegenüberliegenden Ende angebracht. Das Joch 12 be­ steht dabei aus radial nach außen gerichteten, sternförmig an­ geordneten Polen 41 bis 43 bzw. 44. Diesen Polen 41 bis 44 sind Polschuhe 45 bis 47 bzw. 48 zugeordnet. Zwischen diesen Pol­ schuhen 45 bis 48 sind wiederum Permanentmagnete 49 und 50 bzw. 49 bis 51 angeordnet. In dem Luftspalt zwischen den Polen 41 bis 44 und den Polschuhen 45 bis 48 befindet sich das Vakuum­ gehäuse 1. Durch diese spezielle Anordnung der magnetischen Kupplung kann somit die Hohlwelle 3 einfacher ausgeführt sein. Durch die gegenüber der Kathode 8 angeordnete magnetische Kupp­ lung treten auch nur geringe Störungen durch das Magnetfeld auf, da das Joch 12 die magnetischen Feldlinien von der Kathode 8 fernhält.

Anstelle der Ausbildung der Polschuhe 28 bis 31 und 45 bis 48 aus ferro-magnetischem Material und die Verbindung der Polschu­ he durch Permanentmagnete 32 bis 35 bzw. 49 bis 51 könnten die Polschuhe aus permanent-magnetischem Material bestehen, die durch entsprechend ausgebildetes ferro-magnetisches Material verbunden sind.

Durch diese Anordnung erhält man eine magnetische Kupplung, die die Vorrichtung nahezu starr in ihrer gewünschten Stellung hält. Sie weist einen einfachen Aufbau auf und läßt sich problemlos in einer auszuheizenden Vakuumröhre unterbringen, da in der Va­ kuumröhre selbst kein permanentmagnetisches Material unterge­ bracht sein muß.

Claims (11)

1. Magnetische Kupplung für eine Vorrichtung (2) innerhalb ei­ nes Vakuumkolbens (1) einer über Wellen drehbar gelagerten Röh­ re mit einem äußeren, ferro-magnetischen Teil (13) und einem inneren, in dem Vakuumkolben (1) drehbar gelagerten, ferro-ma­ gnetischen Teil (12) , dadurch gekenn­ zeichnet, daß der äußere Teil (13) eine magnetische Anordnung (13) mit mehreren Polschuhen (28 bis 31, 45 bis 48) aufweist, denen die Pole (24 bis 27, 41 bis 44) eines den inne­ ren Teil bildenden ferro-magnetischen Joches (12) zugeordnet sind, das mit der Vorrichtung (2) verbunden ist.

2. Magnetische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polschuhe (28 bis 31, 45 bis 48) des äußeren Teiles (13) aus ferro-magnetischem Ma­ terial bestehen und sie durch Permanentmagnete (32 bis 35, 49 bis 51) verbunden sind.

3. Magnetische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Polschuhe (28 bis 31, 45 bis 48) aus Permanentmagneten bestehen.

4. Magnetische Kupplung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnete (32 bis 35, 49 bis 51) aus NdFeB bestehen.

5. Magnetische Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die magneti­ sche Anordnung (13) die Röhre vollständig umgibt, daß die Pol­ schuhe (28 bis 31) gleichmäßig auf dem Umfang des Vakuumkolbens (1) verteilt sind und das Joch (12) mit radial nach außen ge­ richteten Polen (24 bis 27) ausgebildet ist.

6. Magnetische Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die magneti­ sche Anordnung (13) die Röhre teilweise umgibt.

7. Magnetische Kupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Anordnung (13) auf einem Winkel von kleiner als 90° angeordnet ist.

8. Magnetische Kupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Anordnung (13) auf einem Winkel von 70° bis 80° angeordnet ist.

9. Magnetische Kupplung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die Vor­ richtung (2) an der einen Seite eines Trägers (5) befestigt ist, deren anderes Ende das Joch (12) bildet, und daß die Pole (41 bis 44) des Jochs (12) fingerartig auseinander gehen.

10. Magnetische Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die der Vorrichtung (2) naheliegende Welle als Hohlwelle (3) ausgeführt ist, in die ein mit der Vorrichtung (2) verbundene Welle (10) eingreift, daß an der mit der Vorrichtung (2) verbundenen Welle (10) das Joch (12) befestigt ist und daß die magnetische Anord­ nung (13) der magnetischen Kupplung die Welle (10) im Bereich des Joches (12) umgreift.

11. Magnetische Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre eine Röntgen-Drehröhre und die Vorrichtung die Kathodenanord­ nung (2) der Röntgen-Drehröhre ist.