DE483337C - Gluehkathodenroehre, insbesondere Roentgenroehre - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Glühkathodenröhren, insbesondere Röntgenröhren, bei welchen die Möglichkeit besteht, daß sich während des Betriebes auf der Glühkathode ein Stoff niederschlägt, dessen Elektronenemission höher ist als diejenige des die Glühkathode bildenden Stoffes. Diese Möglichkeit ist beispielsweise vorhanden bei Röntgenröhren, deren Glühkathode aus Wolfram und deren Antikathode: in dem die Röntgenstrahlen aussendenden Teil "aus einem Metall von noch höherem Atomgewicht, wie Uranium oder Thorium, besteht; die Ausbeute einer solchen Röntgenröhre an . harten Röntgenstrahlen ist bekanntlich größer als bei einer Röhre mit einer Antikathode aus Wolfram. Diese Möglichkeit besteht ferner, wenn in der Röhre etwas fein verteiltes Thorium zwecks Absorbierung von Gasresten vorhanden ist.

ao In den erwähnten Fällen ist die Möglichkeit vorhanden, daß Uranium oder Thoriumteilchen zur erhitzten Kathode gelangen, und zwar selbst dann, wenn z. B. die Uraniumantikathode gekühlt wird. Die auf der "Glühkathode abgesetzten Uraniumteilchen erhöhen örtlich die Elektronenemission und verändern dadurch in unregelmäßiger Weise die Energieverteilung auf dem Brennfleck und den Entladungsstrom, da die genannten hochatomigen Metalle leichter, d. h. bei geringerer Energie bzw. Spannung Elektronen abgeben. Weitere Schwierigkeiten ergeben sich bei den Röhren der erwähnten Art dadurch, daß sich das erhitzte Uranium oder Thorium mit anderen in der Röhre vorhandenen Metallen legiert, z. B. mit dem Kupfer, welches gewöhnlich die Rückseite der Brennscheibe umgibt.

Gemäß der Erfindung werden solche örtliche Veränderungen der Elektronenemission der Glühkathode dadurch unschädlich gemacht, daß um die Glühkathode oder wenigstens ihre durch die Stromzuführungen abgekühlten Enden ein Gebiet genügend starker Raumladung erzeugt wird, so daß die Änderung der Emissionsfähigkeit keine Änderung der tatsächlichen Entladestromstärke zur Folge hat. ,

Die Abbildungen zeigen in mehreren Ausführungsformen die Anwendung der Erfindung bei einer Röntgenröhre. Abb. 1 zeigt die ganze Röhre, Abb, 2 bis 4 verschiedene Ausführungsformen der Glühkathode und Sammelvorrichtung und Abb. 5 eine Anode

mit einer Brennscheibe aus einem hochatomigen Metall.

Die in Abb. ι dargestellte Röntgenröhre besteht aus einem Glasgefäß'2 mit einer Kathode 3 und einer Anode 4. Erstere enthält, wie die Abb. 2 bis 4 zeigen, einen Glühfaden 13, welchem der Heizstrom über einen Schraubsockel 5 und die durch eine gestrichelte Linie angedeuteten, den Fuß 7 durchsetzenden Leiter 6 zugeführt wird. Die Anode wird durch. Wasser oder ein anderes durch, die Rohre 8, 8' fließendes Kühlmittel gekühlt. Sie besteht gemäß der einen Schnitt durch, sie darstellenden Abb. 5 an der der Elektronenquelle zugekehrten Seite aus einer Scheibe 9 aus beispielsweise Uranium und einer Rückplatfce 10, die vorzugsweise aus Kupfer besteht. Die Scheibe 9 ist mit der Rückplatte 10 durch eine Lotschicht 12 verbunden, die beispielsweise aus einer Kupfer-Silber-Legierung besteht, die .vorzugsweise 28 Teile Kupfer und 72 Teile Silber enthält, und unter der Bezeichnung eutektische Legierung bekannt ist. Zur Herstellung der Verbindung «5 werden die drei Teile, d. i. die Scheibe aus Uranium, die Lotschicht und die Rückplatte . aus Kupfer in inniger Berührung im Vakuum auf kurze Zeit bis zum Schmelzpunkt des Lotes erhitzt, wobei das Lot die beiden Scheiben vereinigt ohne schädliche Legierung des Uraniums mit den Bestandteilen der Lotlegierung. Dieses Verfahren kann ausgeführt werden, ohne daß das Kupfer schmilzt, da die eutektische Legierung wesentlich niedriger schmilzt als Kupfer.

Der Glühfaden 13 aus Wolfram ist von der zylindrischen Sammelvorrichtung 14 umgeben, die aus Molybdän bestehen kann und vorzugsweise mit einem Flansch 18 versehen ist. Dieser fängt während der Entlüftung gebildete Ionen auf und verhütet dadurch eine Beschädigung der hinter der Kathode liegenden Röhrenteile. Der Glühfaden 13 ist spiralförmig gewunden und vorzugsweise an einem Ende mit dem Rohr 14 verbunden und an dem entgegengesetzten Ende mit dem axialen Draht oder Stift 15, der über die Kathodenspirale und vorzugsweise auch etwas über die Sammelvorrichtung 14 hinausragt. Da der Sammelzylinder 14 infolge der leitenden Verbindung mit der Kathode negativ geladen ist, so befinden sich die von der Glühspirale 13 ausgehenden Elektronen innerhalb des Sammelzylinders in einem Gebiet, in welchem eine verhältnismäßig hohe Raumladung herrscht oder, mit anderen Worten, einem verzögernden negativen Feld. Wenn die Kathode, wie Abb. 4 zeigt, tief genug in der Sammelvorrichtung angeordnet ist, können bei einer gegebenen Betriebsspannung nicht alle von ihr ausgesandten Elektronen die Anode erreichen. Mit anderen Worten, bei einer Bauart, wie sie diese Abbildung zeigt, ist der Strom der Röntgenröhre durch die aufgedrückte Spannung und nicht durch die Elektronenemission bestimmt. Eine Schwankung der Elektronenemission erzeugt daher, sofern nur letztere oberhalb eines bestimmtes Wertes liegt, keine wesentliche Änderung des Röhrenstromes. Somit ruft ein Niederschlag von Uranium oder Thorium auf dem Glühfaden keine Schwankung des Röhrenstromes hervor. Der über die Vorderfläche der Sammelvorrichtung 14 etwas vorragende mittlere Stift 15 bewirkt durch seine negative Ladung eine Ausbreitung des Kathodenstrahlenbündels nach dessen Austritt aus der Sammelvorrichtung und verhütet daher die Bildung eines zu scharfen Brennflecks.

..Bei der Ausführungsform nach Abb. 2 liegt die Glüihspirale 13 nahe der Öffnung des Sammelzylinders 14, die von dem spiralförmigen Hauptteil der Glühkathode ausgehenden Elektronen sind daher im Gegensatz zu der Bauart der Abb. 4 keiner hohen Raumladewirkung unterworfen. In diesem Falle wird die Glühkathode bei einer Temperatur betrieben, die genügend hoch ist, um den Niederschlag von Uranium oder Thorium auf diesem Teil der Glühkathode zu verhüten. Dies ist bei einer Glühkathode aus Wolfram beispielsweise bei 2500° absolut der Fall. Die Enden der Glühkathode sind mit dem Sammelzylinder 14 und dem Stab 15 an Punkten verbunden, die vom Vorderrand des Sammelzylinders 14 entfernt sind. Diese Enden werden durch Wärmeableitung so weit gekühlt, daß sich, an ihnen Uranium oder Thorium niederschlagen kann. Dies bleibt aber ohne Einfluß, auf den Röhrenstrom, da die Enden infolge ihrer Lage im Sammelzylinder einer starken Raumladewirkung unterworfen sind.

Bei der Anordnung nach. Abb. 3 sind die Enden der Glühspirate 13 mit Punkten verbunden, die näher zum Vorderrand des Sammelzylinders 14 liegen. Dieser ist aber mit einem Flansch. 16 versehen, welcher nach innen vorspringt und so die Verbindung des tio Glühfadens mit dem Sammelzylinder 14 abschirmt. Ebenso wird die Verbindungsstelle des Glühfadens mit dem Stift 15 durch den scheibenartigen Flansch 17 des letzteren abgesdhirmtj. Durch diese Flansche wird der von den kühleren Enden der Glühkathode ausgehende Elektronenstrom auf einen niedrigen Betrag gebracht, da die von diesen Teilen ausgehenden Elektronen sich um die negativ geladenen Flansche herumkrümmen müssen, um zur Anode zu gelangen. Diese Ablenkung der Elektronen erzeugt eine hohe

Raumladung·, die den von den kühleren Kathodenteilen ausgehenden Elektronenstrom herabsetzt.

Die Erfindung kann nicht nur bei Röntgenröhren benutzt werden, sondern auch bei anderen Entladungsgefäßen, z. B. Hochspannungsgleichrichtern.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   to i. Glühkathodenröhre, insbesondere

   Röntgenröhre, auf deren Glühkathode sich während des Betriebes ein Metall von höherer Emissionsfähigkeit als das Kathodenmaterial niederschlagen kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühkathode oder wenigstens deren kühlere Enden sich, in einem Raum befinden, in welchem sich während des Betriebes eine starke Raumladung ausbildet.
2. 2. Glühkathodenröhre nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß die Glühkathode oder wenigstens ihre kühleren Enden weiter entfernt vom Vorderrand der sie umgebenden Sammelvorrichtung angeordnet sind.
3. 3. Glühkathodenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, die mit einem Ende der Glühkathode verbundene Sammelvorrichtung einen nach innen vorspringenden Flansch und der mit dem anderen^ Ende der Glühkathode verbundene mittlere Stift ein Scheibchen aufweist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen