DE591625C

DE591625C - Roentgenroehre mit im Betriebe umlaufender Anode, die aus einem feststehenden, waerme-abfuehrenden Koerper und dem eigentlichen umlaufenden und dem Elektronenaufprall ausgesetzten Anodenteil besteht

Info

Publication number: DE591625C
Application number: DE1932591625D
Authority: DE
Inventors: Albert Bouwers; Gillis Holst
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1927-01-18
Filing date: 1932-08-30
Publication date: 1934-01-26
Also published as: GB345914A; NL32106C; AT127611B; US1962275A; CH151587A; FR38894E

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 25. JANUAR 1934

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21g· GRUPPE 17

ausgesetzten Anodenteil besteht

Patentiert im Deutschen Reiche vom 23. Juli 1930 ab

Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung von Röntgenröhren, die eine im Betrieb elektromagnetisch in Drehung versetzte Anode besitzen. Eine derart ausgebildete Röhre kann erheblich stärker als' eine Röhre mit feststehender Anode belastet werden, da durch die ununterbrochene Verschiebung des Brennflecks auf der Oberfläche der Anode, die gleichzeitig die Antikathode ist, das Einbrennen in hohem Maße herabgesetzt wird.

Nach einer starken Belastung einer Röntgenröhre mit umlaufender Anode muß einige Zeit gewartet werden, bis die Anode genügend abgekühlt ist, bevor eine neue Belastung folgen kann. Außer durch Strahlung erfolgt die Kühlung dadurch, daß ein Teil der Wärme auf einen feststehenden, den umlaufenden Anodenteil tragenden, wärmeabführenden Körper übertragen wird, der seinerseits die Wärme durch Strahlung oder Konvektion verliert.

Da eine Röhre mit umlaufender Anode stärker belastet werden kann, wird bei entsprechender Belastungszeit in der Anode einer solchen Röhre auch eine größere Wärmemenge als in einer gleichgroßen Röhre mit feststehender Anode entwickelt werden. Dies bringt mit sich, daß zur Abkühlung der Anode eine längere Zeit erforderlich ist. Die Erfindung" hat den Zweck, diese Abkühlungszeit zu verkürzen.

•Gemäß der Erfindung sind bei einer Röntgenröhre mit umlaufender Anode Mittel vorgesehen, die eine relative Verstellung des umlaufenden Anodenteils in bezug auf den feststehenden wärmeabführenden Körper ermöglichen, so daß der Anodenteil bei Stillstand mit dem Körper in eine gute wärmeleitende Berührung gebracht wird, die bei der Drehung des Anodenteils wieder aufgehoben wird.

Natürlich muß der thermische Kontakt zwischen dem umlaufenden Anodenteil und dem ihn tragenden Körper verhältnismäßig unvollkommen bleiben, da jede Verbesserung dieses Kontakts eine Reibungszunahme zur Folge hat. Bei.Stillstand kommt dieser Nachteil aber in Wegfall. Durch die Ausbildung

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Cillis Holst und Albert Bouzvers in Eindhoven, Holland.

der Röhre nach der Erfindung wird nun erzielt, daß die Reibung während der im Betrieb erfolgenden Drehung möglichst gering ist, während bei Stillstand des Anodenteils ein sehr guter, thermischer Kontakt zwischen ihm und dem feststehenden Körper erzielt werden kann.

Die relative Verstellung des Anodenteils in bezug auf den die Wärme abführenden

to Körper kann auf verschiedene Weisen, z. B. durch den Einfluß der Schwerkraft oder einer magnetischen Kraft, erfolgen und dadurch ermöglicht werden, daß der Körper gegen den'Anodenteil und von diesem wegbewegt wird. Eine sehr einfache Lösung wird erzielt, wenn der Anodenteil in axialer Richtung etwas .Spielraum hat, so daß er in dieser Richtung verstellt und mit einer die Wärme abführenden Oberfläche in Berührung gebracht oder von dieser entfernt werden kann.

Dies kann z. B. dadurch erfolgen, daß die

Röhre umgedreht \vird. In der einen Stellung l'uht dann der Anodenteil durch sein Gewicht auf dem die Wärme abführenden Körper,

ü5 Avährend sich in der entgegengesetzten Stellung der Röhre die thermischen Berührungsflächen des Anodenteils und dieses Körpers voneinander entfernen, so daß der Anodenteil ohne Reibung zwischen diesen Flächen umlaufen kann.

Vorteilhaft kann auch die magnetische Kraft des Motorständers zur Erzielung der Relativverstellung benutzt werden, denn die Anordnung des Ständers kann in bezug auf den Läufer so gewählt werden, daß letzterem von dem Ständer in axialer Richtung eine Kraft erteilt wird, die einer anderen auf den Anodenteil einwirkenden Kraft (Schwerkraft, Federkraft) entgegenwirkt.

Für eine schnelle Kühlung empfiehlt es sich, daß sich der die. Wärme abführende Körper größtenteils innerhalb des hohlen Anodenkörpers befindet.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsformen einer Röntgenröhre gemäß der Erfindung beispielsweise dargestellt.

Fig. ι zeigt einen Teil einer Röntgenröhre, in der die von dem Magnetfeld des Ständers auf den Anodenteil ausgeübte Kraft eine Komponente, hat, die der Kraft einer Feder entgegenwirkt.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der das Feld des Ständers der Schwerkraft entgegenwirkt.

In Fig. ι ist 1 die teilweise aus Metall bestehende Wand der Röntgenröhre. Ein gläserner Wandteil 2 ist in der Mitte der Röhre zwischen zwei metallischen Wandteilen 3 und 4 eingeschlossen, die, durch den gläsernen Wandteil hindurchleitend, miteinander verbunden sind. · ,

Um die Röhre herum ist ein Magnetsystem 5 angeordnet, auf dem Wicklungen 6 angeordnet sind, die, falls sie an eine geeignete Wechselstromquelle angeschlossen werden, ein magnetisches Drehfeld erregen, das die Antikathode 8 der Röntgenröhre in Umdrehung versetzt. Die Antikathode setzt sich im wesentlichen aus zwei Teilen zusammen, nämlich aus einem Kupferteil 9 und aus einem Eisenteil 11. Der Kupferteil weist eine konische Endfläche auf, in der an der Stelle, wo die Kathodenstrahlen die Antikathode treffen, also an der Stelle, wo der Brennfleck auf der Antikathode erzeugt wird, ein ringförmiges Einlagestück 10 aus Wolfram eingebettet ist. Die Kathode der Röhre ist in der Zeichnung nicht dargestellt. Der Eisenteil ist ringförmig und an der oberen Seite in den Kupferteil geschraubt. Zwischen diesein Ring 11 und dem Kupferteil 9 ist ein Zylinder 14 eingeklemmt, der ebenfalls aus Kupfer bestehen kann.

Der Ring 11 bildet zusammen mit dem um diesen herum angeordneten Kupfermantel den Läufer eines Induktionsmotors. Der Läufer ist mit Kissen 12 und 13 versehen. Damit die Kissen bequem angeordnet werden können, sind sie aus zwei oder mehr Teilen zusammengesetzt, die von dem Eisenring" 11 und von dem Kupferzylinder 14 zusammengehalten werden. Diese Kissen sind auf einer hohlen Spindel 15 gelagert und bestehen vorzugsweise aus einem Stoff, der weniger hart ist und einen größeren Ausdehnungskoeffizienten als der Stoff hat, auf dem sie sich bewegen. Sie können z. B. aus einer Kupfergraphitlegierung hergestellt sein, während die Spindel 15 aus einer Chromeisenlegierung bestehen kann, so daß es möglich ist, sie mit dein Rand 16 an den Glasteil der Röntgenröhre anzuschmelzen. Die Spindel 15 endigt in einem Gußkopf 17, der den die Wärme abführenden Teil bildet und eine kegelförmige lindfläche 18 aufweist, die mit einer sich genau an diesen Teil anschmiegenden Fläche des Antikathodenteils 9 in Berührung ist.

In dem Kopf 17 befindet sich eine Höhlung, in die mittels einer Röhre 19 eine Kühlflüssigkeit hineingebracht werden kann. Diese Flüssigkeit kann zwischen der inneren Wand der Spindel und der Außenwand der Röhre 19 zurückfließen, so daß ein ununterbrochener Umlauf aufrechterhalten werden kann. Die Spindel 15 dehnt sich nach oben in eine für 1x5 die Abfuhr der Flüssigkeit und für die Stromleitung bestimmte Röhre 20 aus.

Innerhalb des Zylinders 14 ist eine Schraubenfeder 21 angeordnet, die einerseits gegen den Ring 11. und anderseits gegen das Kissen 13 drückt, das seinerseits die Kraft auf die ringförmige Gleitfläche 22 des Spindelkopfes

Claims

17 überträgt. Das Kissen 13 ist nicht fest an der Antikathode befestigt, sondern kann sich in bezug auf den Zylinder 14 etwas in . axialem Sinn verstellen. Bei dieser axialen Verstellung stößt es aber bald an eine Leiste 23, so daß nur eine geringe Verstellung möglich ist. Die Umdrehung des Kissens 13 in bezug auf den Zylinder 14 wird durch einen Keil 24 verhindert.

Durch die Federkraft wird der Ring 11 und folglich die ganze Antikathode mit dem Zylinder 14 gehoben, so daß die innere konische Fläche des' Kupferteils 9 der Antikathode an der Vorderfläche 18 des die Wärme abführenden Teils 17 anliegt.

Wenn nun der Strom durch die Magnetwicklungen eingeschaltet wird, so übt das Magnetfeld auf den asymmetrisch in bezug auf dieses Feld angeordneten Ring 11 eine Kraft nach unten aus, welche die Federkraft übertrifft. Infolgedessen verstellt sich die Antikathode axial in bezug auf die Spindel 15, wobei aber das Kissen 13, das an der Gleitfläche 22 anliegt, an Ort und Stelle bleibt. Die Leiste 23 kommt nun an den Rand des Kissens 13 zu liegen. Hierdurch entsteht aber keine besondere Reibung, da sich der Zylinder 14 und das Kissen 13 in bezug aufeinander nicht drehen.

Die Berührung mit der Fläche 18 \vird durch die Verstellung der Antikathode aufgehoben, so daß die durch diese Berührung verursachte Reibung nicht weiterbesteht. Die Antikathode kann folglich frei und mit sehr geringer Reibung umlaufen.

Wenn nach Ablauf der Belastungszeit der Strom in der Wicklung 6 ausgeschaltet wird, hört die Magnetkraft zu wirken auf, und die Feder hebt den Antikathodenkörper, so daß die Vorderfläche 18 wieder mit der nunmehr stillstehenden Antikathode in Berührung gebracht wird. Die infolge der Belastung an der Antikathodenoberfläche erzeugte Wärme kann durch den Kupferteil 9 infolge des wärmeleitenden Kontakts zwischen der Antikathode und dem durch eine Flüssigkeit von innen gekühlten Teil 17 schnell abgeführt werden, so daß die Antikathode nach sehr kurzer Zeit in genügendem Maße abgekühlt

5.0 ist, um aufs neue belastet werden zu können.

Wenn man die magnetische Kraft des

Feldes und die Federkraft genügend groß macht, kann der Einfluß des Gewichts der Antikathode derart herabgesetzt werden, daß die Einrichtung in jeder beliebigen Stellung der Röhre arbeitet.

Wenn aber die Röhre nur in einer Stellung benutzt werden soll, kann z. B. die in Fig. 2 schematised dargestellte Bauart angewendet werden. Diese Figur zeigt den mittleren Teil einer zylindrischen Röntgenröhre, in der die Antikathode 30 durch ihr Gewicht auf den Spindelkopf 31 gedrückt wird. Durch das Magnetfeld wird der Eisenring 32 gehoben und infolgedessen die Berührung zwischen der Antikathode 30 und der Vorderfläche des Kopfes 31 unterbrochen, so daß die Antikathode in dem Feld umlaufen kann. Nach Ausschaltung des Stromes sinkt der Antikathodenkörper infolge seines Gewichts wieder auf den die Wärme abführenden Kopf 31 zurück.

In der in Fig. 2 dargestellten Bauart kann die Verstellung auch dadurch erzielt werden, daß die Röhre umgekehrt wird. In diesem Fall wird infolge der Schwerkraft die Antikathode in der einen Stellung der Röhre mit dem Kühlteil in Berührung gebracht, während in der anderen Stellung der wärmeleitende Kontakt unterbrochen und zu gleicher Zeit die Reibung zwischen den thermischen Kontaktflächen aufgehoben wird.

Die Wand, der in Fig. 2 dargestellten Röntgenröhre weist einen Teil auf, der von einem metallischen, z.B. aus Chromeisen bestehenden Zylinder 33 gebildet wird, der mit seinem Rande an einen Glasteil 34 der Röhre angeschmolzen ist. Dieser Ring, der ebenso wie die in Fig. 1 dargestellten metallischen Wandteile 3 und 4 während des Betriebs der Röhre an Erde gelegt ist, besitzt ein Fenster 35 zum Durchlassen des von dem Brennfleck der Antikathode ausgesandten Röntgenstrahlenbündels.

Eine sich vor dem nicht gezeigten Magnetsystem erstreckende, leitende Bekleidung 36 an der inneren Seite des gläsernen Wandteils der Röhre bildet in elektrischer Hinsicht eine Fortsetzung des Metallzylinders 33 und verhindert die Entstehung eines elektrischen Feldes in dem Luftspalt des außerhalb der Röntgenröhre angeordneten Motors. Das Magnetsystem kann die Röhre folglich eng umschließen, wie dies aus Fig. 1. ersichtlich ist.

P Λ TIiN T ANSPRUC H E :

ι. Röntgenröhre mit im Betriebe umlaufender Anode, die aus einem feststehenden, wärmeabführenden Körper und dem eigentlichen, umlaufenden und dem Elektronenaufprall ausgesetzten Anodenteil besteht, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, durch die der Anodenteil in bezug auf den wärmeabführenden Körper relativ derart verstellt werden kann, daß der Anodenteil bei Stillstand mit dem Körper in eine gute, wärmeleitende. Berührung gebracht wird, die bei der Dre-' hung des Anodenteils wieder aufgehoben wird, um das Umlaufen zu erleichtern.

2. Röntgenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die relative

Verstellung durch die Schwerkraft be^j wirkt wird.

3. Röntgenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Verstellung durch eine magnetische Kraft bewirkt wird.

4. Röntgenröhre nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Verstellung durch einen Spielraum der Anode in axialer Richtung möglich ist.

5. Röntgenröhre nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode von dem Magnetfeld des Motorständers eine Kraft in axialer Richtung erfährt, die einer anderen auf die Anode einwirkenden Kraft entgegenwirkt.

6. Röntgenröhre nach einem der Ansprüche ι bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich der die Wärme abführende Teil größtenteils innerhalb des hohlen Anodenkörpers befindet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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