DE4209377A1 - Röntgenstrahler mit Schutzgehäuse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Röntgenstrahler mit einer wenigstens einen Hochspannungsanschluß aufweisenden Röntgen­ röhre und einem die Röntgenröhre aufnehmenden, mit einem Kühlmittel gefüllten Schutzgehäuse.

Ein Röntgenstrahler dieser Art ist in dem DE-GM 85 31 503 beschrieben. Bei dem bekannten Röntgenstrahler, der eine elektrisch isolierende Flüssigkeit, nämlich Isolieröl, als Kühlmittel enthält, tritt das Problem auf, daß sich das Iso­ lieröl unter der Einwirkung der Röntgenstrahlung zersetzt. Hierdurch wird Wasserstoff freigesetzt. Dies hat zur Folge, daß sich in dem Isolieröl Gasblasen bilden. Dies ist deshalb von Nachteil, weil durch die Anwesenheit von Gasblasen in dem Isolieröl dessen Isolierwirkung herabgesetzt wird, so daß die Gefahr von Spannungsüberschlägen zwischen den in dem Schutzgehäuse befindlichen Hochspannungsanschlüssen der Röntgenröhre und dem Schutzgehäuse besteht. Die gleiche nachteilige Auswirkung wie von Gasblasen geht von Verun­ reinigungen des Isolieröls aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Röntgen­ strahler der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Gefahr von Spannungsüberschlägen beseitigt oder zumindest vermindert ist.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine Röntgenröhre mit einer wenigstens einen Hochspannungsan­ schluß aufweisenden Röntgenröhre und einem die Röntgenröhre aufnehmenden, mit einem Kühlmittel gefüllten Schutzgehäuse, welches derart ausgebildet ist, daß sich der Hochspannungs­ anschluß außerhalb des Schutzgehäuses befindet, wobei das Vakuumgehäuse der Röntgenröhre und das Schutzgehäuse wesent­ lich auf einem derartigen Potential liegen, daß die Poten­ tialdifferenz zwischen dem Vakuumgehäuse und dem Schutzge­ häuse wesentlich geringer als die Potentialdifferenz zwi­ schen dem Hochspannungsanschluß und dem Schutzgehäuse ist. Dadurch, daß im Falle des erfindungsgemaßen Röntgenstrahlers die Hochspannungsanschlüsse der Röntgenröhre außerhalb des Schutzgehäuses angeordnet sind und die Potentialdifferenz zwischen dem Vakuumgehäuse der Röntgenröhre und dem Schutz­ gehäuse wesentlich geringer als die Potentialdifferenz zwi­ schen dem Hochspannungsanschluß der Röntgenröhre und dem Schutzgehäuse ist, liegt ein im Vergleich zum Stand der Technik erheblich geringerer oder sogar vernachlässigbar kleiner Potentialunterschied zwischen den durch das Kühl­ mittel voneinander isolierten Elementen vor. Dementsprechend ist die Gefahr von Spannungsüberschlägen erheblich geringer als beim Stand der Technik bzw. sogar nahezu ausgeschlossen.

Es versteht sich, daß eine gegenüber dem Stand der Technik - wenn auch geringfügig - verbesserte Spannungsfestigkeit bereits dann ergibt, wenn die Potentialdifferenz zwischen Vakuumgehäuse und Schutzgehäuse nur wenig geringer als die zwischen Hochspannungsanschluß und Schutzgehäuse ist. Aller­ dings kommen die Vorteile der Erfindung erst dann voll zum Tragen, wenn die Differenz zwischen den genannten Potential­ differenzen erheblich ist. Unter einer gegenüber der zwi­ schen dem Hochspannungsanschluß und dem Schutzgehäuse vor­ liegenden Potentialdifferenz wesentlich geringeren Poten­ tialdifferenz zwischen dem Vakuumgehäuse und dem Schutzge­ häuse soll daher verstanden werden, daß letztere wenigstens um eine Größenordnung, d. h. etwa Faktor 10, geringer als erstere Potentialdifferenz ist. Optimale Verhältnisse er­ geben sich dann, wenn das Schutzgehäuse und das Vakuumge­ häuse der Röntgenröhre gemäß einer bevorzugten Ausführungs­ form auf dem gleichen Potential, vorzugsweise Massepotential, liegen. In diesem Falle ist die Gefahr von Spannungsüber­ schlägen zwischen dem Vakuumgehäuse der Röntgenröhre und dem Schutzgehäuse völlig ausgeschlossen, so daß auch auf Kühl­ mittel zurückgegriffen werden kann, die keine elektrisch isolierenden Eigenschaften aufweisen. Insbesondere wird es auch möglich, als Kühlmittel Gase, insbesondere Luft, zu verwenden. Wenn das Vakuumgehäuse der Röntgenröhre und das Schutzgehäuse auf Erdpotential liegen, ergibt sich der zu­ sätzliche Vorteil, daß Isoliermaßnahmen zwischen dem Schutz­ gehäuse und der Halterung des Röntgenstrahlers dienenden Bauelementen entfallen können. Außerdem kann das Schutzge­ häuse ohne Gefahr berührt werden. Es versteht sich, daß die einschlägigen Vorschriften (z. B. Normen etc.) bezüglich der elektrischen Sicherheit zu beachten sind.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß das Schutzgehäuse eine Öffnung aufweist, durch die sich der den Hochspannungsanschluß aufweisende Bereich der Röntgenröhre nach außen erstreckt. In diesem Zusammenhang ist es insbesondere bei der Verwendung eines flüssigen Kühlmittels zweckmäßig, zwischen der Öffnung und dem den Hochspannungsanschluß aufweisenden Bereich der Rönt­ genröhre Dichtmittel vorzusehen. Dies ist besonders einfach möglich, wenn gemäß einer Variante der den Hochspannungs­ anschluß aufweisende Bereich der Röntgenröhre wenigstens im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist.

Um den Einbau der Röntgenröhre in das Schutzgehäuse zu ver­ einfachen, ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß das Schutzgehäuse mehrteilig ausgebildet ist. In diesem Zusammenhang ist es zweckmäßig, wenn das Schutzgehäuse eine rechtwinklig zu seiner Längsachse verlau­ fende Trennfuge aufweist, wobei die Längsachse des Schutz­ gehäuses vorzugsweise parallel zur Längsachse der Röntgen­ röhre verläuft und insbesondere mit dieser zusammen­ fällt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der beigefügten Zeichnung grob schematisch im Längsschnitt dargestellt.

Die Figur zeigt einen erfindungsgemäßen Röntgenstrahler, der ein mit einem beispielsweise flüssigen Kühlmittel gefülltes Schutzgehäuse 1 und eine Röntgenröhre 2 aufweist. Letztere ist als Drehanoden-Röntgenröhre ausgebildet und weist demge­ mäß einen Anodenteller 3, eine Glühkathode 4 und einen Motor zum Antrieb der Drehanode auf. Der Motor ist als Kurzschluß­ läufer ausgebildet und weist einen drehfest mit dem Anoden­ teller 3 verbundenen Rotor 5 und einen im Bereich des Rotors 5 auf das Vakuumgehäuse 6 aufgesetzten Stator 7 auf. Der Anodenteller 3 und der Rotor 5 sind in an sich bekannter, nicht näher dargestellter Weise an einem in das als Metall­ gehäuse ausgeführte Vakuumgehäuse 6 der Röntgenröhre 2 vakuumdicht eingesetzten Isolator 8 drehbar gelagert ange­ bracht. Der Anodenteller 3 und der Rotor 5 sind in bezug auf die Mittelachse M der Röntgenröhre 2 rotationssymmetrisch ausgebildet, wobei die Mittelachse M zugleich die Drehachse der genannten Teile ist.

Das Vakuumgehäuse 6, bei dem es sich wie bereits erwähnt um ein Metallgehäuse handelt, ist aus einem trichterförmigen metallischen Gehäuseteil 6a, einem scheibenförmigen metalli­ schen Gehäuseteil 6b und einem zylinderrohrförmigen Gehäuse­ teil 6c zusammengesetzt. In das zylinderrohrförmige, den kleineren Durchmesser aufweisende Ende des in bezug auf die Mittelachse M wenigstens im wesentlichen rotationssymme­ trisch ausgebildeten trichterförmigen Gehäuseteiles 6a ist der Isolator 8 eingesetzt. Der Stator 7 ist auf das genannte Ende des Gehäuseteiles 6a aufgesetzt. Das den größeren Durchmesser aufweisende Ende des Gehäuseteiles 6a ist mittels des scheibenförmigen Gehäuseteiles 6b verschlossen, wobei beide durch Löten vakuumdicht miteinander verbunden sind. Das Gehäuseteil 6b weist eine exzentrisch angeordnete Öffnung auf, entlang deren Rand es mit dem rohrförmigen Ge­ häuseteil 6c durch Löten vakuumdicht verbunden ist. In das Gehäuseteil 6c ist ein Isolator 9 vakuumdicht eingesetzt, der die Glühkathode 4 trägt, die in dem Fokussierungsschlitz eines schematisch angedeuteten Kathodenbechers aufgenommen ist.

Der von der Glühkathode 4 ausgehende Elektronenstrahl E trifft auf die kegelstumpfförmige Auftrefffläche des Anoden­ tellers 3 auf. Vom Auftreffpunkt geht ein Röntgenstrahlen­ bündel aus, von dem in der Figur nur der Zentralstrahl Z angedeutet ist. Das Röntgenstrahlenbündel tritt durch in dem Vakuumgehäuse 6 und dem Schutzgehäuse 1 vorgesehene Strah­ lenaustrittsfenster 10 bzw. 11. Die Hochspannungsanschlüsse der Röntgenröhre 2 befinden sich einerseits im Bereich des freien Endes des Gehäuseteiles 6c, wo die Anschlußdrähte der Glühkathode 4 vakuumdicht durch den Isolator 9 nach außen geführt sind, und andererseits im Bereich des den kleineren Durchmesser aufweisenden Endes des Gehäuseteiles 6a, wo in an sich bekannter Weise ein mit dem Anodenteller 3 elek­ trisch leitend verbundener federnder Kontaktstift 12 vakuum­ dicht durch den Isolator 8 nach außen geführt ist. Dem Kon­ taktstift 12 ist über ein strichliert angedeutetes Hochspan­ nungskabel 13 positive Hochspannung +U zugeführt. Über ein zweites Hochspannungskabel 14 ist dem einen Anschlußdraht der Glühkathode 4 negative Hochspannung -U zugeführt. Außer­ dem liegt zwischen den beiden Anschlußdrähten der Glüh­ kathode 4 die Heizspannung U_H. Bei dem Hochspannungskabel 14 handelt es sich daher um ein zweiadriges Kabel. Das Vakuum­ gehäuse 6 der Röntgenröhre 2 und das Schutzgehäuse 1 liegen auf Massepotential 15. Die zu dem Vakuumgehäuse 6 führende Masseleitung ist ebenso wie die Anschlüsse des Stators 7 in nicht näher dargestellter Weise flüssigkeitsdicht durch das Schutzgehäuse 1 nach außen geführt.

Das Schutzgehäuse 1 ist derart ausgebildet, daß die mit den Hochspannungsanschlüssen versehenen Bereiche des Vakuumge­ häuses 6 durch in dem Schutzgehäuse 1 vorgesehene Öffnungen 16 bzw. 17 nach außen ragen. Die Durchmesser der Öffnungen 16 und 17 sind unwesentlich größer als der Außendurchmesser des trichterförmigen Gehäuseteiles 6a bzw. der Außendurch­ messer des Gehäuseteiles 6c. Um den Austritt des in dem Schutzgehäuse 1 befindlichen Kühlmittels zu verhindern, sind Dichtmittel in Form von O-Ring-Dichtungen 18, 19 vorgesehen, die mit Hilfe von Halteringen 20, 21 gegen das den kleineren Durchmesser aufweisenden Ende des trichterförmigen Gehäuse­ teiles 6a bzw. das Gehäuseteil 6c sowie den Rand der Öffnung 16 bzw. 17 gepreßt sind. Die Halteringe 20, 21 sind mittels Schrauben mit dem Schutzgehäuse 1 verbunden, wobei jeweils die Mittellinien zweier Schrauben eingezeichnet sind. Das Schutzgehäuse 1 ist aus zwei napfförmigen Gehäuseteilen 1a und 1b zusammengesetzt und weist eine Trennfuge auf, die rechtwinklig zur Längsachse des Schutzgehäuses 1 verläuft, die mit der Längsachse der Röntgenröhre 2, die deren Mittel­ achse M entspricht, identisch ist. Die beiden Gehäuseteile 1a und 1b sind durch Schrauben miteinander verbunden, wobei in der Figur die Mittellinien zweier Schrauben eingetragen sind. Zwischen den Gehäuseteilen 1a und 1b können erforder­ lichenfalls nicht dargestellte, an sich bekannte Dichtmittel vorgesehen sein.

Infolge des Umstandes, daß sich die Hochspannungsanschlüsse der Röntgenröhre 2 außerhalb des Schutzgehäuses 1 befinden, die Hochspannungsanschlüsse sind übrigens mittels strich­ liert in die Figur eingetragener Isolierkappen 22 bzw. 23 berührungssicher abgedeckt, und infolge des Umstandes, daß sowohl das Schutzgehäuse 1 als auch das Vakuumgehäuse 6 der Röntgenröhre auf Erdpotential 15 liegen, ist die Gefahr von Spannungsüberschlägen im Inneren des Schutzgehäuses 1 ausgeschlossen. Eine eventuelle Verschmutzung des Kühlmit­ tels und/oder dessen Zersetzung durch die Röntgenstrahlung zieht also nicht die Gefahr von Spannungsüberschlägen nach sich. Im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispieles kön­ nen somit auch elektrisch nicht oder weniger gut isolierende Substanzen als Kühlmittel Verwendung finden. Beispielsweise können Wasser oder Luft als Kühlmittel verwendet werden.

Es kann natürlich in an sich bekannter Weise vorgesehen sein, das Kühlmittel durch den Innenraum des Schutzgehäuses 1 strömen zu lassen, beispielsweise in einem geschlossenen Kreislauf. Zu diesem Zweck sind in der Figur Anschlußstutzen 24 und 25 strichliert angedeutet.

Bei der Röntgenröhre 2 des in der Figur dargestellten Aus­ führungsbeispieles handelt es sich um eine sogenannte zwei­ polige Röntgenröhre. In erfindungsgemäßen Röntgenstrahlen können selbstverständlich auch sogenannte einpolige Röntgen­ röhren verwendet werden, bei denen an dem einen Anschluß der Glühkathode 4 negative Hochspannung -U anliegt und bei denen die Anode auf Massepotential liegt. Es versteht sich, daß in diesem Falle, falls sowohl das Schutzgehäuse 1 als auch das Vakuumgehäuse 6 ebenfalls auf Massepotential liegen, keine Notwendigkeit besteht, denjenigen Anschluß der Röntgenröhre 2, über den die Anode auf Masse liegt, außerhalb des Schutz­ gehäuses 2 anzuordnen.

Es sind übrigens auch solche Ausführungsformen möglich, bei denen das Schutzgehäuse 1 und das Vakuumgehäuse 6 der Rönt­ genröhre 2 nicht auf dem gleichen Potential liegen. Es ver­ steht sich, daß in diesem Falle ein elektrisch isolierendes Kühlmittel Verwendung finden muß. Damit die Gefahr von Span­ nungsüberschlägen gegenüber dem Stand der Technik in nen­ nenswertem Umfang vermindert ist, muß sichergestellt sein, daß die Potentialdifferenz zwischen dem Schutzgehäuse 1 und dem Vakuumgehäuse 6 wesentlich geringer ist, als die zwi­ schen dem Hochspannungsanschluß und dem Schutzgehäuse vor­ liegende Potentialdifferenz bzw. im Falle zweier Hochspan­ nungsanschlüsse wesentlich geringer als die größere der zwischen den Hochspannungsanschlüssen und dem Schutzgehäuse vorliegenden Potentialdifferenzen.

Claims (8)

1. Röntgenstrahler mit einer wenigstens einen Hochspannungs­ anschluß aufweisenden Röntgenröhre (2) und einem die Rönt­ genröhre (2) aufnehmenden, mit einem Kühlmittel gefüllten Schutzgehäuse (1), welches derart ausgebildet ist, daß sich der Hochspannungsanschluß außerhalb des Schutzgehäuses (1) befindet, wobei das Vakuumgehäuse (6) der Röntgenröhre (2) und das Schutzgehäuse (1) jeweils auf einem derartigen Potential liegen, daß die Potentialdifferenz zwischen dem Schutzgehäuse (1) und dem Vakuumgehäuse (6) wesentlich ge­ ringer als die Potentialdifferenz zwischen dem Hochspan­ nungsanschluß und dem Schutzgehäuse (1) ist.

2. Röntgenstrahler nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Schutzgehäuse (1) und das Vakuumgehäuse (6) der Röntgenröhre (2) auf dem gleichen Potential liegen.

3. Röntgenstrahler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgehäuse (1) auf Massepotential (15) liegt.

4. Röntgenstrahler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß das Schutz­ gehäuse (1) eine Öffnung (16, 17) aufweist, durch die sich der den Hochspannungsanschluß aufweisende Bereich der Rönt­ genröhre (2) nach außen erstreckt.

5. Röntgenstrahler nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen der Öffnung (16, 17) und dem den Hochspannungsanschluß aufweisenden Bereich der Röntgenröhre (2) Dichtmittel (18, 19) vorgesehen sind.

6. Röntgenstrahler nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der den Hochspannungsan­ schluß aufweisende Bereich der Röntgenröhre (2) wenigstens im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist.

7. Röntgenstrahler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß das Schutz­ gehäuse (1) mehrteilig ausgebildet ist.

8. Röntgenstrahler nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Schutzgehäuse (1) eine rechtwinklig zu seiner Längsachse verlaufende Trennfuge auf­ weist, wobei die Längsachse des Schutzgehäuses (1) vorzugs­ weise parallel zur Längsachse (M) der Röntgenröhre (2) ver­ läuft und insbesondere mit dieser zusammenfällt.