DE589322C - Verfahren zur Herstellung von Antikathoden mit Wolframbremsflaeche fuer Roentgenroehren - Google Patents

Description

Antikathoden für Röntgenröhren aus einem Kupferkopf mit eingesetzter Wolframplatte wurden ursprünglich durchEinlöten oder Einschweißen der Wolframplatte in den Kupferkopf hergestellt. Bei jeder Schweißung oder Lötung besteht die Gefahr der Blasenbildung . in der Löt- oder Schweißnaht. Befindet sich eine solche Blase zufällig hinter dem Brennfleck, so wird der Wolframspiegel angestochen, und die Röhre ist unbrauchbar. Bricht man einen durch Löten oder Schweißen hergestellten Kupferkopf mit Wolframplatte auf, so sieht man, daß die. Verbindung zwischen Wolframplatte und Kupferkörper in thermischer und mechanischer Beziehung ungenügend ist.

Eine bessere Technik schmolz deshalb den Kupferkopf auf die Wolframplatte auf. Im allgemeinen geschah dies in Kohleformen, entsprechend Abb. 1, oder bisweilen auch in Chromeisenformen. Wird das Kupfer für längere Zeit über der Wolframplatte flüssig gehalten, so wird die Gefahr von Blasenbildung auf der Rückseite der Wolframplatte ■ 25 weitgehend vermieden.

Wolfram wird von Kupfer nur sehr mangelhaft benetzt; infolgedessen ist die Haftfestigkeit des Kupfers an der Wolframplatte auch bei diesem Herstellungsverfahren nicht gut.

Da die Wolframplatte in'Betrieb immer abwechselnd heiß und kalt wird, löst sich allmählich die Verbindung zwischen Wolfram und Kupfer, und^ die Röhre wird unbrauchbar.

Es ist bekannt, daß man eine bessere Verbindung zwischen Wolfram und Kupfer erhält, wenn manbeimEinschweißeneineScheibe aus Nickel oder aus einer Nickellegierung zwischen das Wolfram und das Kupfer legt, so daß einerseits die Wolframplatte und andererseits das Kupfer des Kopfes mit sehf^o befriedigender Haftfestigkeit mit der Nickelzwischenschicht verschweißt. In einem Längsschnitt durch den fertigen Kopf sind dann drei nebeneinanderliegende Schichten Kupfer-Nickel- (bzw. Nickellegierung) Wolfram zu sehen. Als Vorteil dieser Ausführung wird gerühmt, daß sie zwischen Wolfram mit niedriger und Kupfer mit hoher Ausdehnung eine Zwischenschicht von mittlerem Ausdehnungskoeffizienten einschaltet und damit die Wärmespannungen verringert. Dieser Vorteil wird aber teuer erkauft durch die Verschlechterung der Wärmeableitung von der Wolframplatte, die durch die Zwischenschaltung einer besonderen Schicht hervorgerufen wird. Die Herstellung durch Schweißen läßt außerdem die Gefahr der Blasenbildung in den Grenzflächen bestehen, die hier besonders groß ist, weil bei dieser Ausführung zwei Grenzschichten vorhanden sind.

Erfkidungsgemäß werden die genannten Schwierigkeiten vermieden, indem man den im wesentlichen aus Kupfer bestehenden Kopf auf die Wolframplatte in an sich bekannter Weise aufschmilzt, aber erfindungsgemäß beim Aufschmelzen dafür sorgt, daß min-

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destens an der Rückseite der Wolfraniplatte eine gewisse Menge von Nickel, Kobalt, Mangan oder Eisen vorhanden ist und daß die Höhe der Temperatur und die Dauer der Erhitzung so gewählt werden, daß in dem fertigen Kopf ein allmählicher Übergang des Gehaltes an Nickel, Kobalt, Mangan oder Eisen von der Seite der Wolframplatte nach dem Inneren des aus Kupfer als Hauptbestandteil ίο bestehenden Kopfes hin besteht. Wie bei einer solchen Herstellungsweise zu verfahren ist, wird z. B. an Hand von Abb. 2 beschrieben werden. In der Abb. 2 bedeutet A die Hohlform beispielsweise aus Kohle oder Graphit, B die Wolframplatte, C ein Stück Kupfer und D eine gewisse Menge z. B. von Nickel. Wird das Ganze verflüssigt, so entsteht bei richtiger Wahl der Temperatur und der Erhitzungsdauer ein Kopf entsprechend Abb. 3, in dem auf der Rückseite der Wolframplatte genügend Nickel vorhanden ist, um eine einwandfreieVerbindung zwischen Wolfram und Kupfer zu bewirken, aber ohnedaß zwischen Wolfram und Kupfer eine deutlich abgegrenzte Zwischenschicht, beispielsweise aus Nickel, sich befindet. Je nachdem, wie lange das Kupfer flüssig gehalten wird, diffundiert das Nickel mehr oder weniger in das Kupfer, so daß ein allmählicher Übergang geschaffen wird und man es weitgehend in der Hand hat, einen mehr oder weniger hohen Nickelgehalt an der Wolframplatte und eine mehr oder weniger rasche Abnahme des Nickelgehaltes in wachsender Entfernung von der Wolframplatte zu haben. Beim Aufbrechen eines in dieser Weise hergestellten Röntgenkopfes gelingt es nicht oder höchstens mit großer Mühe, die Wolframplatte von dem Kupfer zu trennen, da eine außerordentlich gute Haftfähigkeit des Wolframs am Kupfer erreicht ist.

Es ist möglich, vor dem Einsetzen in die Hohlform auf die Wolframplatte eine geeignete Menge Nickel, Kobalt, Mangan, Eisen oder Legierungen dieser Metalle unter sich oder mit Kupfer aufzuschmelzen. Ebenso ist es auch möglich, auf die Wolf ramplatte unmittelbar einen Kopf aus einer Nickel-Kupfer-Legierung aufzuschmelzen; es genügt bereits, um auch hier einen Kopf zu erhalten, bei dem die Wolframplatte mechanisch fest mit dem Hauptteil des Kopfes verbunden ist und zugleich eine ausreichende Wärmeableitung von der Wolframplatte nach dem Kopf gewährleistet ist, Kupfer mit nur 0,5 bis 2°/₀ Nickelgehalt zu verwenden und dafür zu sorgen, daß der Nickelgehalt von der Seite der Wolframplatte nach dem entgegengesetzten Ende des Kopfes zu allmählich abnimmt. " Um diese allmähliche Abnahme des Nickelgehaltes über den Kopf zu bewirken, muß man eine solche niedrigprozentige Kupferlegierung lang genug auf der Wolframplatte flüssig halten, um den in ihr enthaltenen Nickelatomen Zeit genug zu lassen, in genügender Anzahl bei der Diffusion mit der Wolframplatte in Berührung zu kommen und dort infolge der Affinität zwischen Wolfram und Nickel haftenzubleiben, so daß sich mindestens eine einlagige Schicht von Nickelatomen auf der Wolframplatte bilden kann. Man erhält auf den angegebenen Wegen Röntgenköpfe, die sich durch vorzügliche Bindung der Wolframplatte und ausgezeichnete Wärmeabfuhr 'auszeichnen.

Da die Herstellung der Köpfe durch Schmelzen erfolgt, istetwaiger Lunkerbildung durch geeignete Maßnahmen (Abkühlung von unten o. dgl.) entgegenzuwirken. Sind die Köpfe für Röhren bestimmt, die einen größeren Brennfleck haben dürfen oder die nicht bis zur äußersten Grenze belastet werden, so kann man sich die Eigenschaft der Legierungen des Kupfers mit Nickel, Kobalt oder Mangan zunutze machen, weniger zu Lunkerbildung zu neigen als reines Kupfer; wie hoch man dabei mit dem Zusatz gehen kann, hängt von den Betriebsbedingungen der Röntgenröhre ab.

Es ist vorteilhaft, das aufzuschmelzende Kupfer oder die Kupferlegierung im Vacuum vorzuschmelzen, um zu vermeiden, daß bei der Herstellung der Köpfe durch abgegebenes Gas eine Rührwirkung eintritt, die die gewollte Verteilung des Nickels über den Querschnitt des Kopfes beeinträchtigen könnte. Weiterhin empfiehlt es sich auch, die Verschmelzung des Wolframs mit dem aus Kupfer als Hauptbestandteil bestehenden Kopf im Vakuum vorzunehmen.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zur Herstellung von Antikathoden mit Wolframbremsfläche für Röntgenröhren, dadurch gekennzeichnet, daß beim Aufschmelzen des im wesentlichen aus Kupfer bestehenden Kopfes auf die Wolframplatte dafür gesorgt wird, daß mindestens an der Rückseite der Wolframplatte eine gewisse Menge von Nickel, Kobalt, Mangan oder Eisen vorhanden ist und daß die Höhe der Temperatur und die Dauer der Erhitzung so gewählt werden, daß in dem fertigen Kopf, der in seinem Hauptteil aus reinem Kupfer besteht, oder aus einer Legierung, die Kupfer als Hauptbestandteil neben geringen Mengen von Nickel, Kobalt, Mangan oder Eisen enthält, ein allmählicher Übergang des Gehaltes an Nickel, Kobalt, Mangan oder Eisen von der Seite der Wolframplatte nach dem Inneren des aus Kupfer als Hauptbestandteil bestehenden Kopf es hin geschaffen und eine gegen das Kupfer deutlich abgegrenzte Zwischenschicht

   aus dem auf die Rückseite der Wolframplatte aufgebrachten Material zwischen Wolfram und Kupfer nicht erkennbar ist.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einsetzen in die Form zur Herstellung der Elektrode auf die Wolframplatte eine geeignete Menge Nickel, Kobalt, Mangan, Eisen oder Legierungen dieser Metalle unter sich oder mit Kupfer aufgeschmolzen werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Wolframplatte eine Nickel-Kupfer-Legierung aufgeschmolzen wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ganze Masse des Kopfes aus einer niedrigprozentigen Nickel-Kupfer-Legierung auf der Wolframplatte so lange flüssig gehalten wird, bis eine genügende Menge Nickel mit der Wolframplatte in Berührung gekommen ist, um eine Verbindung zwischen Wolfram und Nickel mit allmählicher Abnahme des Gehaltes an Nickel von der Seite der Wolframplatte nach dem Inneren des Kopfes zu bilden.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Wolfram zu verbindenden Metalle im Vakuum vorgeschmolzen werden. .
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis S, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschmelzung des Wolframs mit der Anode im Vakuum vorgenommen wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen