DE586817C

DE586817C - Verfahren zur Brennfleckregelung fuer Roentgenroehren durch Veraenderung der emittierenden Gluehkathodenflaeche

Info

Publication number: DE586817C
Application number: DE1930586817D
Authority: DE
Inventors: Dr Rudolf Thaller
Original assignee: RADIOLOGIE AKT GES
Current assignee: RADIOLOGIE AKT GES
Priority date: 1930-12-11
Filing date: 1930-12-11
Publication date: 1933-10-26

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
26. OKTOBER 1933

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JV£ 586817 KLASSE 21 g GRUPPE 17

Radiologie Akt.-Ges. in Berlin*)

Patentiert im Deutschen Reiche vom 11. Dezember 1930 ab

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Brennfleckregelung für Röntgenröhren durch Veränderung der emittierenden Glühkathodenfläche, und zwar wird der Brennfleck bei steigender Belastung vergrößert, bei fallender Belastung verkleinert, so· daß eine Überlastung der Antikathodenoberfläche vermieden wird.

Zur Brennfleckregelung in der genannten

ίο Art hat man schon vorgeschlagen, mehrere Glühkathoden in der Röntgenröhre anzuordnen, um durch Zu- oder Abschaltung der einen oder anderen Glühkathode eine Regelung der Brennfleckgröße zu erhalten. Der Nachteil der bekannten Einrichtungen besteht darin, daß die Brennfleckgröße nur in großen Stufen regelbar ist. Ferner sind besondere Schalteinrichtungen notwendig, um die einzelnen Glühdrähte ein- und auszuschalten.

Durch die vorliegende Erfindung wird ein Verfahren geschaffen, bei dem die Größe der emittierenden Kathodenfläche nicht stufenweise, sondern kontinuierlich und vollkommen proportional der Röhrenbelastung veränderlich ist. Auch sind bei dem Verfahren gemäß der Erfindung keinerlei Schalteinrichtungen für die Veränderung der Größe der wirksamen Kathodenfläche notwendig. Erfindungsgemäß wird die Veränderung der emittierenden Glühkathodenfläche lediglich auf thermische Weise herbeigeführt, und zwar bringt infolge der Ausbildung und Anordnung der Glühkathode die bei schwacher Belastung und infolgedessen schwachem Heiz- strom auftretende Wärmeentwicklung nur einen Teil der Glühkathode, die bei steigender Belastung steigende Wärmeentwicklung immer größere Teile der Glühkathode zum Glühen, bis schließlich bei der Höchstbelastung die gesamte Glühkathode glüht.

In der beiliegenden Zeichnung sind eine Reihe von Ausführungsformen des Erfindungsgedankens beispielsweise angegeben.

In Fig. ι ist im vergrößerten Maßstabe der die Form einer flachen Spirale besitzende Glühdraht 1 einer Glühkathode dargestellt. Im Gegensatz zu den bekannten Glühkathoden ist der Querschnitt des Glühdrahtes 1 nicht an allen Stellen der Spirale gleich groß, sondern der Glühdraht verändert seinen Querschnitt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Querschnitt des Glühdrahtes am äußeren Ende der Spirale am größten und in der Mitte der Spirale am kleinsten. Die Form des abgewickelten Drahtes, der zur Herstellung der Spirale gemäß Fig. 1 benutzt ist, ist schematisch in Fig. 2 veranschaulicht.

Die ungleichmäßige Dicke des Glühdrahtes ι hat zur Folge, daß der Widerstand der

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Or. Rudolf Thaller in Berlin.

Spirale von außen nach innen zu zunimmt, mit anderen Worten, der Widerstand ist dort am größten, wo der Draht am dünnsten ist, und dort am niedrigsten, wo der Draht am dicksten ist. Da durch den ganzen Draht die gleiche Stromstärke fließt, ist die Erhitzung des Drahtes an seinen einzelnen Stellen proportional dem Quadrat des Drahtwiderstandes an der betreffenden Stelle, ίο Bei Verwendung einer Drahtspirale gemäß Fig. ι gelangen bei geringer Röhrenbelastung und infolgedessen geringem Heizstrom nur die inneren Windungen der Spirale ins Glühen. Je stärker jedoch die Belastung und damit der Heizstrom wird, um so mehr werden auch die äußeren Windungen ins Glühen gebracht, so daß auf diese Weise die emittierende, glühende Kathodenoberfläche gleichzeitig mit der Belastung wächst. Die Folge davon ist, daß auch die Größe des Brennflecks gleichzeitig mit der Belastung wächst, und stets eine Überlastung der Antikathode vermieden wird.

Eine zweite Ausführungsform des Erfmdungsgedankens, die auf dem gleichen Prinzip wie die erstgenannte beruht, ist in Fig. 3 veranschaulicht. Gemäß Fig. 3 hat der Kathodenglühdraht nicht die Form einer flachen, sondern die Form einer schraubenförmigen Spirale 2, wie sie beispielsweise zur Erzeugung eines strichförmigen Brennflecks benutzt wird. Das Drahtmaterial der Spirale 2 ist in der Mitte bei α dünn und verdickt sich nach den Enden zu. Die Form des Drahtes, aus dem die Spirale 2 hergestellt ist, ist in Fig. 4 schematisch veranschaulicht.

Bei schwacher Belastung der Glühkathode gemäß Fig. 3 werden zuerst lediglich die inneren Windungen in der Nähe des Glüh-4.0 fadens α ins Glühen kommen. Die Glühzone dehnt sich jedoch um so mehr nach den Enden der Spirale zu aus, je höher der Heizstrom und je höher infolgedessen die Belastung der Röhre wird. Man erhält also auch mit dem Glühdraht gemäß der Fig. 3 selbsttätig eine Vergrößerung der emittierenden Fläche und damit selbsttätig eine Vergrößerung des Brennflecks auf der Antikathode, je höher die Belastung wird.

Um die Form der in den Fig. 2 und 4 dargestellten Glühdrähte zu erhalten, verwendet man zweckmäßigerweise Ätzbäder, die das Glühdrahtmaterial wegätzen. Wenn das Glühdrahtmaterial aus Wolfram besteht, kann ein Bad von geschmolzenem Kaliumhydroxyd verwendet werden. Der in Fig. 2 dargestellte Glühfaden wird, beginnend mit seinem einen Ende, in das Ätzbad hineingesenkt und aus dem Ätzbad dann wieder herausgehoben. Die zuerst mit dem Ätzbad in Berührung gekommene und zuletzt das Ätzbad verlassende Drahtspitze ist dann am stärksten geätzt worden und infolgedessen am dünnsten geworden, während die Dauer. der Ätzeinwirkung um so geringer ist, je höher die betreffende Stelle des Glühdrahtes liegt. Durch entsprechende Regelung der Dauer des Eintauchens und Herausziehens des Glühdrahtes läßt sich die Veränderlichkeit der Glühdrahtdicke nach einem beliebigen Gesetz regeln, d.h. die Glühdrahtdicke kann entweder geradlinig oder kurvenförmig veränderlich sein.

Auch die Form des Glühdrahtes gemäß Fig. 4 wird durch Ätzung hergestellt. Zu dem Zweck wird der in Fig. 4 dargestellte Draht zuerst zu einer V~förmigen Schleife (s. Fig. 5) gebogen und dann derart in das Ätzbad eingetaucht, daß der Scheitel der V-förmigen Schleife zuerst in das Ätzbad taucht und die Schenkel nach und nach in das Ätzbad hineingetaucht werden. Der Glühdraht wird auf diese Weise in der Mitte am dünnsten, während seine Dicke nach den Enden zu zunimmt. Um ein Beispiel für die Veränderlichkeit der Dicke des Glühdrahtes anzugeben, sei darauf hingewiesen, daß bei einem Glühdraht gemäß Fig. 2 das obere dicke Ende beispielsweise einen Durchmesser von 0,24mm haben kann, während das untere dünne Ende einen Durchmesser von 0,18 mm besitzt.

Ein weiteres Beispiel für die Veränderlicükeit der Größe der emittierenden Kathodenfiäche in Abhängigkeit von der Belastung ist in den Fig. 6 und 7 perspektivisch und im Schnitt dargestellt. Gemäß den Fig. 6 und 7 befindet sich unterhalb der Glühdrahtspirale 3 ein Teller 4, der mit seinen Rändern 4" über die Glühdrahtspirale 3 hinausragt. Der Teller wird durch einen Arm 5 gehalten, der gleichzeitig eine leitende Verbindung zwischen dem Teller und dem einen Pol 6 darstellt. Der Glühdraht ist mit seinem einen Ende ebenfalls mit dem Pol 6 verbunden, während sein anderes Ende an den Pol 7 angeschlossen ist. Die Verbindungsleitung 8 zwischen dem Pol 7 und dem Glühdraht ist durch den Teller 4 isoliert hindurchgeführt.

Bei der in Fig. 6 und 7 dargestellten Einrichtung wird zuerst lediglich der Glühdraht 3 zum Glühen gebracht. Nimmt die Belastung jedoch stark zu, so wird das Blech des Tellers 4 durch die von dem Glühdraht 3 abstrahlende Wärme ebenfalls ins Glühen gebracht, so daß die Fläche des negatives Potential besitzenden Tellers 4 mitsamt seinen Rändern 4^a ebenfalls zu einer Kathodenstrahlen emittierenden Fläche wird. Da die Ränder 4^a über den Glühdraht 3 hinausragen, wird auf diese Weise die Brennfleckgröße vergrößert, wenn die Belastung eine hohe wird. Der Glühdraht 3 kann entweder in üblicher Weise oder in der aus Fig. 1 ersieht-

lichen Weise ausgebildet sein. Als Material für den Teller 4 kann Tantal, benutzt werden. Eine weitere Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist in Fig. 8 veranschaulicht. In dieser Figur ist eine als emittierende Fläche dienende Metallscheibe io^a dargestellt, die in an sich bekannter Weise aufihrer Rückseite mittels eines nicht dargestellten Glühdrahtes durch Wärmestrahlung beheizt wird. Die so indirekt beheizte Scheibe io^a ist in ihrer Mitte am dünnsten, während ihre Dicke nach dem Rande zu zunimmt. Hierdurch wird erreicht, daß bei schwacher Beheizung durch den Heizdraht zuerst die Mitte der Scheibe io^a ins Glühen kommt und infolgedessen Kathodenstrahlen emittiert, während die emittierende Fläche der Scheibe io° um so mehr wächst, je stärker die Beheizung durch den Heizdraht wird.

In sämtlichen Figuren sind nur die unmittelbar die Kathodenstrahlen emittierenden Teile dargestellt. Selbstverständlich können zu diesen Teilen noch die üblichen Sammelvorrichtungen hinzukommen. Auch die Antikathoden können in üblicher Weise ausgebildet sein.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Brennfleckregelung für Röntgenröhren durch Veränderung' der emittierenden Glühkathodenfläche, dadurch gekennzeichnet, daß infolge der Ausbildung und Anordnung der Glühkathode die bei schwacher Belastung und infolgedessen schwachem Heizstrom auftretende Wärmeentwicklung nur einen Teil der genannten Glühkathode, die bei steigender Belastung steigende Wärmeentwicklung immer größere Teile der Glühkathode zum Glühen bringt.

2. Röntgenröhrenglühkathodezur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Glühdraht der Kathode an seinen einzelnen Stellen verschiedenen Querschnitt hat.

3. Röntgenröhrenglühkathode nach Anspruch 2, .dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer flachen Spirale als Glühkathode die Stärke des Spiraldrahtes von der Spiralmitte nach dem Rande zu zunimmt.

4. Röntgenröhrenglühkathode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer schraubenförmigen Drahtspirale als Glühkathode die Drahtstärke der mittleren Schraubengänge am geringsten ist, während die Drahtstärke der Schraubengänge nach dem Ende zu zunimmt.

5. Verfahren zur Herstellung einer Glühkathode nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedene Drahtdicke durch Eintauchen des Kathodendrahtes in ein ätzendes Bad, welches beispielsweise aus geschmolzenem Kaliumhydroxyd besteht, hervorgerufen wird.

6. Röntgenröhrenglühkathode zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Glühfaden (3) von einem schalenförmigen Metallblech (4), dessen Ränder über den Glühfaden (3) hinausragen, derart umgeben ist, daß bei geringer Heizung lediglich der Faden allein, bei erhöhter Heizung neben ihm auch das Metallblech Elektronen aussendet.

7. Röntgenröhrenglühkathode zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines indirekt beheizten, emittierenden Bleches die Dicke in der Mitte am geringsten ist und nach den Rändern zu zunimmt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen