DE4137804A1 - Hochspannungsroehre - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochspannungs­ röhre nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Insbe­ sondere betrifft die Erfindung eine Röntgenröhre.

Aus Journal Vacuum Science Technologie, Vol. 2 (1965), insbesondere Seite 235 "Insulation of High Voltage Across Solid Insulators in Vacuum" sind bereits Hochspannungsiso­ lierungen an Vakuumröhren der vorgenannten Art bekannt. Die dort gezeigten Ausführungsformen zur Herabsetzung der kritischen Feldstärken im Vakuum im Bereich der vakuum­ dichten Verbindung einer negativen Elektrode mit einem Isolator sind in der Praxis schwer zu realisieren.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Röhre der eingangs genannten bezüglich der konstruktiven Realisierbarkeit zu verbessern, ohne die kritischen Feld­ stärken zu erhöhen bzw. bei gleichzeitiger Erniedrigung der kritischen Feldstärken.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Pa­ tentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung wird darin gesehen, daß an den kritischen Stellen, insbesondere an dem Tripel­ punkt, an dem Vakuum und die Lötverbindung von Metall und Isolator zusammentreffen, die elektrische Feldstärke ver­ ringert werden konnte und zwar, makroskopisch, auf Werte von 500 V/mm und weniger. Dabei sind die angegebenen Formen dieses kritischen Bereichs fertigungsmäßig gut handhab­ bar. Ferner wird der Fügebereich zwischen negativer Elek­ trode und Isolator so gering gehalten, daß trotz unter­ schiedlicher Ausdehnungskoeffizienten eine unzulässige me­ chanische Beanspruchung des Isolators vermieden wird. Es konnten Reduzierungen der Feldstärken in diesem Bereich auf ca. 350 V/mm erreicht werden.

Anhand des in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestell­ ten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt ausschnittsweise einen Querschnitt durch eine, in ihrem wesentlichen Aufbau rotationssymmetrisch zur Längsachse 13 ausgebildete Röntgenröhre 11, deren Va­ kuumhülle einen äußeren metallischen Rohrabschnitt 12 und einen konzentrisch dazu angeordneten inneren metallischen Rohrabschnitt 3 aufweist, die an einer Schirmseite vakuum­ dicht mit einer keramischen Ringscheibe 2 verlötet sind. Dabei liegt bei Betrieb der Röhre an dem inneren Rohrab­ schnitt 3 ein gegenüber dem äußeren Rohrabschnitt 12 stark negatives Potential an. Die Spannung zwischen den beiden Metallabschnitten beträgt bei einer Röntgenröhre z. B. 200 KV.

Ein bezüglich der Hochspannungsfestigkeit kritischer Be­ reich ist vakuumseitig der Verbindungsbereich zwischen dem negativen inneren Rohrabschnitt 3 und dem Keramikisolator 2. Dieser Bereich ist zur besseren Darstellung der Erfin­ dung in Fig. 2 vergrößert dargestellt.

Im Bereich 9 ist die Keramikscheibe 9 an ihrem inneren Um­ fang mit dem inneren Rohrabschnitt 3 vakuumdicht, insbe­ sondere durch Löten, verbunden. Eine umlaufende Ringnut 4 ist in die innere Umfangsfläche der Isolierscheibe 2 ein­ gebracht, die eine radiale Tiefe t aufweist. Da diese Ringnut 4 begrenzende, ringförmig umlaufende Steg 5 ist in radialer Richtung verkürzt, so daß zwischen seiner inneren Umfangsfläche 10 und dem inneren Rohrabschnitt 3 ein um­ laufender Ringspalt 6 mit einer radialen Höhe h gebildet wird. Die die Ringnut 4 und den Ringspalt 6 begrenzenden Oberflächen der Keramikscheibe 2 sind mit einer Metalli­ sierung 8, also mit einer metallischen Beschichtung verse­ hen, die zusammenhängend ist und im Lötbereich 9 mit dem inneren Rohrabschnitt in elektrischem Kontakt steht.

In einem axialen Abstand a von dem Steg 5 der Isolier­ scheibe 2 ist auf der Außenfläche des metallischen Rohrab­ schnitts 3 ein metallischer, ringförmig umlaufender Kragen 7 mit einer radialen Höhe b angebracht.

Die Höhe h des Ringspaltes 6 ist möglichst gering zu wäh­ len, jedoch wenigsten so groß, daß bei der Röhrenherstel­ lung ein Sprühen der Ringnut 4 ohne Schwierigkeiten ermög­ licht wird. Bevorzugt ist die Höhe h 0,3 mm bis 5 mm, insbe­ sondere etwa 1 mm gewählt. Die Stegdicke d des Isolier­ steges 5 ist nur so groß zu wählen, daß der Steg eine ge­ nügende mechanische Festigkeit besitzt. Sie beträgt bei Keramik etwa 0,2 mm bis 5 mm, insbesondere etwa 0,5 mm bis 2,5 mm.

Die Höhe b des Metallkragens 7 ist mindestens so groß wie die Spalthöhe h aber kleiner oder gleich der Ringnuttiefe t zu wählen, vorzugsweise sollte b etwa 0,3 bis 1 mal t sein. Der Abstand a des Kragens 7 von dem Steg 5 soll min­ destens so groß sein wie die Spalthöhe h, vorzugsweise etwa 0,3 mm bis 5 mm insbesondere 0,5 mm bis 2,5 mm. Die Tiefe t der Ringnut 4 in der Keramikscheibe 2 soll etwa das 1,5 bis 6 fache der Dicke d des Steges 5 betragen.

Claims (10)

1. Hochspannungsröhre deren Vakuumhülle stirnseitig eine Ringscheibe aus Isoliermaterial aufweist, die an ihren Um­ fangsflächen vakuumdicht mit zwei konzentrisch zueinander angeordneten metallischen Rohrabschnitten verbunden ist, von dessen der innere Rohrabschnitt auf einen gegenüber dem äußeren Rohrabschnitt stark negativen Potential liegt, wobei in die innere Umfangsfläche der isolierenden Ring­ scheibe eine mit dem inneren Rohrabschnitt verbundene Me­ tallisierung aufweisende Ringnut eingebracht ist und vaku­ umseitig axial zu dieser Ringnut versetzt ein Metallkragen auf dem inneren Rohrabschnitt angebracht ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der die Ringnut (4) vakuumseitig be­ grenzende ringförmige Steg (5) einen Ringspalt (6) zum in­ neren Rohrabschnitt (3) bildend verkürzt ist und daß außer den Wandungen der Ringnut (4) die dem inneren Rohrabschnitt (3) gegenüberliegende Stirnfläche (10) des ringförmigen Steges (5) der Isolierscheibe (2) eine metal­ lische Beschichtung (8) aufweist.

2. Hochspannungsröhre nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Höhe (h) des Spaltes (6) in radialer Richtung möglichst gering, jedoch mindestens so groß ist, daß keine mechanische Beanspruchung des Isolators entsteht und bei der Röhrenherstellung eine Flüssigkeitsspülung der Ringnut (4) und ein Abfließen der Spülflüssigkeit ermög­ licht wird.

3. Hochspannungsröhre nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spalthöhe h etwa 0,3 mm bis 5 mm beträgt.

4. Hochspannungsröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke (d) des Steges (5) in axialer Richtung nicht größer ist als aus Stabilitäts­ gründen erforderlich.

5. Hochspannungsröhre nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Dicke (d) etwa 0,2 mm bis 5 mm, insbeson­ dere 0,5 mm bis 3 mm beträgt.

6. Hochspannungsröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (a) zwischen dem metallischen Kragen (7) und dem isolierenden Steg (5) min­ destens so groß ist wie die Spalthöhe (h) des Spaltes (6).

7. Hochspannungsröhre nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Abstand (a) etwa 0,5 mm bis 5 mm, insbe­ sondere etwa 0,5 mm bis 2,5 mm beträgt.

8. Hochspannungsröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (b) in radialer Rich­ tung des Kragens (7) größer als die Höhe (h) und kleiner oder gleich der Tiefe (t) der Ringnut (4) ist und vorzugs­ weise 0,3 mm bis 0,9 mm, insbesondere 0,5 mm bis 0,9 mm be­ trägt.

9. Hochspannungsröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe (t) der Ringnut (4) etwa das 1,5 bis 6fache der Dicke (d) des Steges (5), ins­ besondere etwa das 2 bis 4,5 fache beträgt.

10. Hochspannungsröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 9 gekennzeichnet durch die Ausbildung als Röntgenröhre.