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Patentiert im Deutschen Reiche vom 27. Oktober 1925 ab Sowohl bei
der Durchleuchtung mit Röntgenstrahlen als auch bei der Heilbehandlung ist es erforderlich,
ein enges Strahlenbündel zu benutzen, dessen Querschnitt das zu bestrahlende Objekt
gerade ausfüllt. Denn es muß eine unnötige Verschleierung des Schattenbildes durch
gestreute Strahlen vermieden werden, vor allem aber sind Patient, Arzt und Bedienungspersonal
vor den schädlichen Strahlen zu schützen. Bei Röntgenröhren der üblichen Art treten
nun die Strahlen mit einem sehr großen Öffnungswinkel aus. Man mußte daher die Röhre
in einem besonderen Schutzgehäuse unterbringen, das bis auf ein Fenster, aus dem
das Bündel mit dem gewünschten Querschnitt austritt, aus einem die Röntgenstrahlen
absorbierenden Stoff besteht. Da eine gewisse Dicke der durchstrahlten Schicht erforderlich
ist, um eine sichere Abschirmung zu erreichen und diese Schicht auch noch in einem
größeren Abstand von der Erzeugungsstelle der Röntgenstrahlen angeordnet werden
mußte, so ergaben sich sehr große Gewichte der Gesamtanordnung, welche die freie
Beweglichkeit zum mindesten stark einengten, wenn nicht gar zu festem Einbau, besonders
bei Betrieb der Röhre mit sehr hohen Spannungen in einem Schutzgehäuse aus Blei,
nötigten.
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Man hat nun schon vorgeschlagen, die geschilderten l'"Tachteile dadurch
zu vermeiden, daß man den Schutzkörper zum Ausblenden der allein zu verwendenden
Röntgenstrahlen innerhalb der Röntgenröhre möglichst dicht an der Erzeugungsstelle
der Röntgenstrahlen anordnet. Man erzielt dann den Vorteil eines wesentlich geringeren
Gewichtes der Gesamtanordnung, man kann die Röhre vor allem frei an ganz einfachen
Haltern befestigen, die mit Leichtigkeit jede gewünschte Einstellung der Strahlenrichtung
ermöglichen. In der Praxis hat man aber von solchen Schutzmänteln dicht um den Brennfleck
bisher keinen Gebrauch gemacht, «Teil ihre Herstellung sehr erheblichen Schwierigkeiten
begegnete. Es muß ein Stoff gewählt werden, der entgast werden kann, so daß beispielsweise
das sonst für Schutzgehäuse außerhalb der Röhre verwendete Blei wegen seines niedrigen
Schmelzpunktes nicht verwendbar ist. Wollte man Kupfer benutzen, das man sonst in
die Röhren einbaut, so würde ein Schutzkörper von mehreren Zentimetern Dicke erforderlich
sein. Da die Absorptionsfähigkeit mit der dritten Potenz der Ordnungszahl der Elemente
steigt, kommt man nicht nur mit geringeren Dicken, sondern auch mit viel geringeren
Gewichten aus, wenn man Elemente - mit höherer Ordnungszahl verwendet. Solche im
Hochvakuum verwendbaren Metalle, die an und für sich eine erhebliche Schutzwirkung
ergeben würden, beispielsweise Wolfram und Tantal, die auch schon zu diesem Zwecke
vorgeschlagen wurden, sind aber in massiver Form viel zu teuer und vor allem nicht
leicht in die erforderliche Form-zu bringen.
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Erfindungsgemäß besteht nun der möglichst nahe an der Erzeugungsstelle
der Röntgenstrahlen angeordnete strahlenundurchlässige
Schutzkörper,
der zweckmäßig unmittelbar an die Antikathode befestigt ist, aus einer Suspension
von Metall großen in Metall geringen Absorptionsvermögens (Eisen, Kupfer u. dgl.).
Vorteilhaft wird der Schutzkörper durch Pressen aus Pulver von Metall oder Metallverbindung
großen Absorptionsvermögens gebildet und wird in seinen Hohlräumen zwischen den
Pulverkörnern von gegebenenfalls in geschmolzenem Zustande eingeführtem Metall geringen
Absorptionsvermögens durchsetzt. In dem Schutzkörper wird eine Öffnung angebracht,
um die Elektronen, die auf dem Brennfleck auftreffen sollen, einzulassen, und eine
Austrittsöffnung für das nutzbare Röntgenstrahlenbündel.
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Auch durch die Einlaßöffnung in der Schutzhülle treten Röntgenstrahlen
aus. Man verhütet ihren Austritt aus der Röhre in bekannter Weise durch besondere
Schutzkörper hinter oder neben der Kathode. Ferner entstehen an den Rändern beider
Öffnungen sekundäre Röntgenstrahlen, die in die Außenwelt dringen, und zwar in unerwünschter
Menge, wenn die getroffenen Teile aus Stoffen mit hohem Atomgewicht bestehen. Darauf,
dies zu vermeiden, kommt es bei der neuen Röntgenröhre deshalb besonders an, weil
in deren Schutzkörper Wolframteilchen und Kupferteilchen durcheinandergemengt sind
und die in den Wolframteilchen entstehenden, verhältnismäßig durchdringungsfähigen
sekundären Röntgenstrahlen durch die Kupferteilchen weniger absorbiert werden als
durch die Wolframteilchen, so daß auch tieferliegende Wolframteilchen noch schädliche
sekundäre Röntgenstrahlen erzeugen und nach außen senden können.
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Vorteilhaft wird daher der Blendenkörper mindestens an den Rändern
seiner Öffnung mit einem Überzug aus Stoffen versehen, die, wie Beryllium, niedriges
Atomgewicht besitzen und hochvakuumsicher sind. Nützlich ist es auch, das zum Austritt
der Röntgenstrahlen und zur Vermeidung der Stielstrahlung bestimmte Fenster aus
solchem Stoff, vorzugsweise Beryllium, herzustellen.
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In den drei Abbildungen sind drei Ausführungsbeispiele der in Frage
kommenden Teile der neuen Röntgenröhre im Längsschnitt schematisch dargestellt.
In allen drei Abbildungen ist a die aus massivem Kupfer oder einem Kupferrohr bestehende
Antikathode mit dem Wolframeinsatz w für den Brennfleck. Am Antikathodenkopf ist
der geschilderte Blendenkörper s befestigt, der die zylindrische Bohrung b für das
Eintreten der Kathodenstrahlen und die kegelförmige Öffnung ö für die auszublendenden
Röntgenstrahlen aufweist. Der Blendenkörper kann folgendermaßen hergestellt werden:
Man preßt aus Wolframpulver einen Körper in der endgültigen Form, wie er auf den
Antikathodenkopf aufgesetzt werden soll. Diesen taucht man im Vakuum oder in einer
geeigneten Gasatmosphäre in schmelzendes Kupfer. Dabei dringt .das geschmolzene
Kupfer bis in die kleinsten Zwischenräume zwischen den Teilchen des Preßkörpers
ein, und man erhält einen festen Metallkörper, bei dem die einzelnen Wolframteilchen
von Kupfer durchsetzt und umhüllt sind. Man kann statt eines Körpers in der endgültigen
Form auch einen vollen Zylinder pressen und diesen nachträglich bearbeiten, indem
man die weite Bohrung für den Antikathodenkopf, die enge für das Kathodenstrahlenbündel
und die Öffnung für die Röntgenstrahlen ausbohrt. Diese nachträgliche Bearbeitung
ist sehr leicht ausführbar, und man hat dabei nicht mit den Schwierigkeiten zu kämpfen,
die beispielsweise bei reinem massiven Wolfram wegen der großen Härte auftreten.
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Ähnlich günstige Erfolge erzielt man auch mit Tantal- und Uranpulver.
Dabei ist das Uran -wegen seiner noch höheren Ordnungszahl dem Wolfram gegenüber
noch überlegen. Allerdings macht die Herstellung metallischen Urans große Schwierigkeiten.
Es hat sich aber bei den Versuchen gezeigt, daß die Reduktion von Uranoxyd zu Uran
überhaupt nicht erforderlich ist, so daß auch das Uranoxyd in Kupfer eingebettet
werden kann.
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Der Schutzkörper s ist bei den drei dargestellten Ausführungsformen
noch mit einem Mantel m aus ,Kupfer umhüllt, der eine leichtere Entgasung der Metallteile
verbürgt. Dieser Mantel kann den Schutzkörper ganz umschließen. Dies ist besonders
dann von Wert, wenn man eine solche Verbindung von Elementen mit hohem Atomgewicht
zum Einschmelzen in das Kupfer benutzt, die leicht zur Gasabgabe neigt. Man braucht
dann nicht sehr reine Stoffe zu verwenden, sondern erzielt auch mit billigem technischen
Material den gleichen Erfolg.
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Nach Abb. i ist hinter der Kathode k ein scheibenförmiger Körper
sch aus der gleichen Metallkomposition wie der- Schutzkörper s angeordnet,
der die Röntgenstrahlen absorbiert, welche durch die zylindrische Bohrung b hindurchtreten
können. Nach Abb. 2 ist die Sammelvorrichtung der Glühkathode selbst aus der Metallkomposition
in der erforderlichen Dicke hergestellt, um die seitlich austretenden Strahlen zu
absorbieren. Zweckmäßig wird hierbei die zum Hindurchführen der einen Zuleitung
zum Glühdraht erforderliche Öffnung in der Sammelvorrichtung durch einen dahinter
angeordneten Pfropfen p aus derselben Metallkomposition überdeckt.
Der
Blendenkörper ist vor allem an den Rändern seiner Öffnungen (b und ö) mit einer
Umkleidung aus Stoffen mit niedrigem Atomgewicht versehen. Hierzu eignen sich beispielsweise
Aluminium, Bor und Beryllium, Als besonders vorteilhaft erweist sich metallisches
Beryllium, da es wegen seines verhältnismäßig hohen Schmelzpunktes leicht entgast
werden kann und dabei ein besonders niedriges Atomgewicht besitzt. Eine derartige
Schutzbekleidung ist in den Abb. 2 und 3 mit b' bezeichnet.
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Zur Befreiung des erzeugten Röntgenstrahlenbündels von unerwünscht
weichen Strahlungsanteilen ist die Öffnung mit einem Pfropfen f aus Stoff von niedrigem
Atomgewicht, vorzugsweise Beryllium, verschlossen, wie es in Abb. 3 dargestellt
ist.