DE4132118C1

DE4132118C1 - Anode for X=ray tube - comprises graphite body brazed to molybdenum@-tungsten@ alloy target having iron@-tungsten@ alloy coating

Info

Publication number: DE4132118C1
Application number: DE19914132118
Authority: DE
Inventors: Adolf Dipl.-Ing. 8525 Uttenreuth De Schmidt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1991-09-26
Filing date: 1991-09-26
Publication date: 1992-10-22
Anticipated expiration: 2011-09-27

Abstract

Anode body for an X-ray tube has a body (1) of graphite, brazed to a target (2) of Mo-W alloy, having a truncated cone bombardment surface with a coating (3) of an alloy contg. W and Re. The part of the surface which is hot covered by the target is coated with braze alloy (4), with essential constituent(s) comprising at least one metal from the gp. Zr, Nb, V, Hf, pref. pure Zr. ADVANTAGE - Simple mfr.

Description

Die Erfindung betrifft einen Anodenkörper für eine Röntgenröh re, welcher aus einem im wesentlichen aus Graphit gebildeten Grundkörper und einem Target zusammengesetzt ist, auf welches im Betrieb der Röntgenröhre ein Elektronenstrahl auftrifft, wobei die nicht von dem Target bedeckte Oberfläche des Grund körpers mit einem vakuumtauglichen und hitzebeständigen Über zug versehen ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Anodenkörpers.The invention relates to an anode body for an X-ray tube re, which consists of an essentially made of graphite Base body and a target is composed, on which an electron beam strikes during operation of the X-ray tube, the surface of the bottom not covered by the target body with a vacuum-compatible and heat-resistant cover train is provided, and a method for producing a such anode body.

Anodenkörper mit einem Grundkörper aus Graphit bieten eine Reihe von Vorteilen, beispielsweise hohe Wärmespeicherfähig keit, hohe Wärmeabstrahlfähigkeit usw. Im Hinblick auf Rönt genröhren mit Drehanode bieten Anodenkörper mit einem aus Graphit gebildeten Grundkörper den wesentlichen weiteren Vor teil einer geringen Masse, der sich auf die Lebensdauer der Lager der Drehanode positiv auswirkt. Nachteilig an Anoden körpern der eingangs genannten Art ist, daß sich sowohl beim Bearbeitungsprozeß als auch im Betrieb mikroskopische Partikel von dem Graphit des Grundkörpers lösen, die in letzter Konse quenz zu Röhrenstörungen durch Hochspannungsüberschläge füh ren. Dieses Problem wird im Falle eines aus der US-PS 38 87 723 bekannten Anodenkörpers dadurch gelöst, daß der nicht von dem Target bedeckte Bereich der Oberfläche des Grundkörpers mit einem vakuumtauglichen und hitzebeständigen Überzug versehen ist, der verhindert, daß sich Graphitpartikel von dem Grundkörper lösen können. Allerdings ist das Aufbrin gen des Überzuges, der aus Niobkarbid, Tantalkarbid Titan karbid oder Zirkoniumkarbid bestehen kann, mit einem erheb lichen verfahrenstechnischen Aufwand verbunden. Außerdem ist es aus der DE-PS 89 65 234 bekannt, auf den genannten Bereich des Grundkörpers ein oder mehrere gasbindende karbidbildende Metalle, z. B. Thorium, Titan und insbesondere Zirkon, als Gettermaterial aufzusintern, was ebenfalls mit einem hohen verfahrenstechnischen Aufwand verbunden ist. Weiter ist es aus der DE-OS 31 34 196 bekannt, den Grundkörper mit einem Überzug aus pyrolytischem Kohlenstoff zu versehen.Anode bodies with a graphite base provide one A number of advantages, for example high heat storage capacity speed, high heat radiation capability, etc. With regard to X-ray Genotubes with a rotating anode offer anode bodies with one Graphite formed base body the essential further before part of a small mass that affects the life of the Bearing of the rotating anode has a positive effect. A disadvantage of anodes body of the type mentioned is that both Processing process as well as operating microscopic particles detach from the graphite of the main body, which in the last cone lead to tube faults caused by high voltage arcing ren. This problem arises in the case of one from the US-PS 38 87 723 known anode body solved in that the area of the surface of the surface not covered by the target Base body with a vacuum-compatible and heat-resistant Coating is provided, which prevents graphite particles can detach from the base body. However, the brim coating of niobium carbide, tantalum carbide titanium carbide or zirconium carbide can exist with a significant Liche procedural effort connected. Besides, is it is known from DE-PS 89 65 234, in the area mentioned of the base body one or more gas-binding carbide-forming Metals, e.g. B. thorium, titanium and especially zircon, as Sinter getter material, which is also a high procedural effort is connected. It is further known from DE-OS 31 34 196, the basic body with a To be coated with pyrolytic carbon.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Anodenkörper der eingangs genannten Art so auszubilden, daß er auf ein fache und damit kostengünstige Weise herstellbar ist. Außer dem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Anodenkörpers anzugeben.The invention has for its object an anode body of the type mentioned in such a way that he on a fold and therefore inexpensive way to produce. Except that is the object of the invention, a method specify for the production of such an anode body.

Nach der Erfindung wird der den Anodenkörper betreffende Teil der Aufgabe dadurch gelöst, daß der Überzug durch eine Schicht eines Lotes gebildet ist, die als wesentlichen Be standteil bzw. als wesentliche Bestandteile ein Metall bzw. mehrere Metalle der Gruppe Zirkon, Niob, Vanadium und Haf nium enthält. Da der Überzug im Falle der Erfindung also durch eine metallische Lotschicht gebildet ist, ist er auf einfache Weise herstellbar, indem auf den mit dem Überzug zu versehenden Teil der Oberfläche des Grundkörpers das metal lische Lot aufgebracht und anschließend über seine Schmelz temperatur hinaus erhitzt wird, so daß sich eine Lotschicht bildet. Dabei weist die Lotschicht eine solche Dicke auf, daß die von dem Grundkörper abgewandte Oberfläche der Lot schicht in ihrer Gesamtheit metallisch ist und sich das Vor handensein von Karbiden auf eine Zwischenschicht beschränkt.According to the invention, the one relating to the anode body Part of the problem solved in that the coating by a Layer of a solder is formed, which as an essential loading component or as essential components a metal or several metals from the group zirconium, niobium, vanadium and haf contains nium. Since the coating in the case of the invention is formed by a metallic solder layer, it is on easy to manufacture by moving towards the one with the coating part of the surface of the base body provides the metal applied solder and then over its enamel temperature is heated, so that a solder layer forms. The solder layer has such a thickness that the surface of the solder facing away from the base body layer is metallic in its entirety and the foreground presence of carbides limited to an intermediate layer.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfin dung ist vorgesehen, daß die Lotschicht im wesentlichen aus Zirkon besteht. Es hat sich nämlich gezeigt, daß sich bei Verwendung dieses Metalls eine starke Verringerung der Röhrenstörungen erreichen läßt. According to a particularly preferred embodiment of the invention It is provided that the solder layer consists essentially of Zircon exists. It has been shown that at Using this metal greatly reduces the Can achieve tube disorders.

Gemäß einer Variante der Erfindung ist der Anodenkörper für eine Drehanode vorgesehen. Im Zusammenhang mit Drehanoden kommen die Vorteile der Erfindung ganz besonders zum Tragen, da im Falle von Drehanoden infolge der dort auftretenden Flieh kräfte die Gefahr besonders groß ist, daß sich Graphitpartikel von dem Grundkörper lösen.According to a variant of the invention, the anode body is for a rotating anode is provided. In connection with rotating anodes the advantages of the invention are particularly evident, there in the case of rotating anodes as a result of the occurring there Flee forces the danger is particularly great that graphite particles detach from the base body.

Der das Herstellungsverfahren betreffende Teil der Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das in pulveriger Form vorliegende Lot in einer mit dem Lot chemisch nicht reagierenden Flüssigkeit aufgeschlämmt wird, mit dem so er haltenen Schlamm der mit dem Überzug zu versehende Teil der Oberfläche des Grundkörpers beschichtet wird und der mit dem Schlamm beschichtete Grundkörper auf eine Temperatur erhitzt wird, die wenigstens gleich der Schmelztemperatur desjenigen in dem Lot enthaltenen Metalls ist, das den höchsten Schmelz punkt aufweist. Das Herstellungsverfahren gestaltet sich also äußerst einfach und ökonomisch. Die Beschichtung des Grund körpers und die Erhitzung können übrigens wahlweise vor oder nach dem Verbinden des Targets mit dem Grundkörper erfolgen. Da Target und Grundkörper meist durch Löten miteinander ver bunden werden, ist in letzterem Falle sicherzustellen, daß sich die Erhitzung zur Bildung des Überzuges nicht nachteilig auf die Lötverbindung zwischen dem Grundkörper und dem Target auswirkt. Grundsätzlich ist es auch denkbar, in einem einzigen Erhitzungsvorgang die Lötung zwischen Target und Grundkörper sowie die Bildung des Überzuges des Grundkörpers zu bewirken. Die Beschichtung des Grundkörpers mit dem Schlamm kann bei spielsweise durch Tauchen, Spritzen oder Streichen erfolgen.The part of the task related to the manufacturing process is solved according to the invention in that the powdery Form present solder in a chemically not with the solder reacting liquid is slurried, with which he holding sludge the part of the coating to be provided Surface of the base body is coated and with the Mud coated base body heated to a temperature being at least equal to the melting temperature of that metal contained in the solder, which is the highest melting point. The manufacturing process is designed extremely simple and economical. The coating of the reason body and the heating can by the way either before or after connecting the target to the base body. Since the target and base body are usually ver by soldering in the latter case, it must be ensured that the heating to form the coating is not disadvantageous on the solder connection between the base body and the target affects. Basically, it is also conceivable in one Heating process the soldering between the target and the base body and to effect the formation of the coating of the base body. The coating of the base body with the sludge can for example by diving, spraying or painting.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Anodenkörpers ist in der einzigen beigefügten Figur in schematischer Dar stellung im Längsschnitt gezeigt.An embodiment of an anode body according to the invention is in the single attached figure in schematic Dar position shown in longitudinal section.

Bei dem in der Figur gezeigten Anodenkörper handelt es sich um den Anodenkörper einer Drehanode, der rotationssymmetrisch zu seiner Mittelachse M ausgebildet ist und eine zentrale Bohrung aufweist, die zur Aufnahme der Welle der Drehanode dient.The anode body shown in the figure is the anode body of a rotating anode, which is rotationally symmetrical its central axis M is formed and a central bore has, which serves to receive the shaft of the rotating anode.

Der Anodenkörper weist einen in an sich bekannter Weise aus Graphit gebildeten Grundkörper 1 auf, der in an sich bekannter Weise durch Löten mit einem Target 2 verbunden ist, das aus einer Legierung gebildet ist, die als wesentliche Bestandteile Molybdän und Wolfram enthält. Das Target 2 ist mit einer kegelstumpfförmigen Auftrefffläche versehen, auf die im Be trieb der Röntgenröhre der von der Kathode ausgehende Elektro nenstrahl auftrifft. Im Bereich dieser Auftrefffläche ist das Target 2 mit einer Schicht 3 einer Legierung versehen, die im wesentlichen Wolfram und Rhenium enthält.The anode body has a base body 1 which is formed in a manner known per se from graphite and which is connected in a manner known per se by soldering to a target 2 which is formed from an alloy which contains molybdenum and tungsten as essential components. The target 2 is provided with a truncated cone-shaped impact surface on which the X-ray tube in operation loads the electron beam emanating from the cathode. In the area of this impact surface, the target 2 is provided with a layer 3 of an alloy which essentially contains tungsten and rhenium.

Derjenige Teil der Oberfläche des Grundkörpers 1, der nicht von dem Target 2 bedeckt ist, ist mit einer Lotschicht 4 über zogen, wobei das Lot als wesentliches Bestandteil wenigstens ein Metall der Gruppe Zirkon, Niob, Vanadium und Hafnium ent hält. Vorzugsweise besteht die Lotschicht 4 aus von den üblichen Verunreinigungen abgesehen reinem Zirkon.That part of the surface of the base body 1 which is not covered by the target 2 is covered with a solder layer 4 , the solder as an essential component containing at least one metal from the group consisting of zirconium, niobium, vanadium and hafnium. The solder layer 4 preferably consists of pure zircon apart from the usual impurities.

Die Lotschicht 4 wird dadurch erzeugt, daß der Grundkörper 1 in demjenigen Bereich seiner Oberfläche, der mit dem Lot über zogen werden soll, mit einer wäßrigen Aufschlämmung des Lotes bestrichen und der Anodenkörper anschließend auf eine Tempera tur erhitzt wird, die wenigstens gleich der Schmelztemperatur desjenigen in dem Lot enthaltenen Metalls ist, das die höchste Schmelztemperatur aufweist. Die Dicke der Lotschicht 4, die in der Figur übertrieben dargestellt ist, ist derart gewählt, daß sich beim Erhitzen des mit dem Lot beschichteten Anodenkörpers bildende Karbide nur eine Zwischenschicht zwischen dem Graphit des Grundkörpers 1 und dem im metallischen Zustand verbleiben den Bereich der Lotschicht 4 bilden. Die gesamte Oberfläche der Lotschicht 4 ist also durch metallisches Lot gebildet. Die Lotschicht 4 verhindert, daß sich Graphitpartikel von dem Grundkörper 1 lösen und zu Röhrenstörungen infolge von Span nungsüberschlägen führen können.The solder layer 4 is produced in that the base body 1 is coated with an aqueous slurry of the solder in that area of its surface which is to be drawn over with the solder and the anode body is then heated to a temperature which is at least equal to the melting temperature of the one metal contained in the solder which has the highest melting temperature. The thickness of the solder layer 4 , which is exaggerated in the figure, is selected such that when the carbide forming the anode body coated with the solder is heated, only an intermediate layer remains between the graphite of the base body 1 and the area of the solder layer 4 in the metallic state form. The entire surface of the solder layer 4 is thus formed by metallic solder. The solder layer 4 prevents graphite particles from detaching from the base body 1 and leading to tube disturbances as a result of voltage flashovers.

Versuche mit Drehanoden-Röntgenröhren mit erfindungsgemäß mit einer Zirkon-Lotschicht überzogenem Grundkörper aus Graphit haben im Falle eines Röhrentyps dazu geführt, daß beim Prüf betrieb und beim Einfahren der Röntgenröhre keinerlei Störun gen auftraten. Im Falle eines anderen Röhrentyps, bei dem nur die Störungen während des Prüfbetriebes registriert wurden, wurden die Störungen im Mittel um mehr als 90% verringert.Experiments with rotating anode X-ray tubes with according to the invention a graphite base body coated with zirconium solder have in the case of a tube type that the test operation and no interference when retracting the X-ray tube gene occurred. In the case of another type of tube, in which only the faults were registered during the test operation, the disturbances were reduced on average by more than 90%.

Claims

1. Anode body for an X-ray tube, which is composed of a main body formed from graphite ( 1 ) and a target ( 2 ) on which an electron beam strikes during operation of the X-ray tube, the surface of the target not covered by the target ( 2 ) Grundkör pers ( 1 ) is provided with a vacuum-compatible and heat-resistant coating, characterized in that the coating is formed by a layer ( 4 ) of a solder, which as an essential component or as essential components is a metal or several metals from the group zircon , Niobium, vanadium and hafnium.

2. Anode body according to claim 1, characterized ge indicates that he is looking for a rotating anode is seen.

3. A process for producing an anode body according to claim 1 or 2, characterized in that the solder in powder form is slurried in a liquid which does not chemically react with the solder, with the sludge thus obtained the area to be provided with the coating Surface of the base body ( 1 ) is coated and the coated with the slurry base body is heated to a temperature which is at least equal to the melting temperature of the metal contained in the solder, which has the maximum melting temperature.