DE605180C - Roentgenroehre, bei der die einzelnen Teile des Brennfleckes mit voneinander verschiedener Geschwindigkeit relativ zur Antikathodenflaeche bewegt werden - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 6. NOVEMBER 1934

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21g GRUPPE 17

Patentiert im Deutschen Reiche vom 23. April 1929 ab

Es sind Röntgenröhren bekannt, bei denen die Antikathode und der Brennfleck sich in bezug aufeinander bewegen können. Derartige Röhren bieten den großen Vorteil, daß die Oberfläche, auf der sich der Brennfleck bildet, bei einer bestimmten Energie viel weniger stark belastet wird als bei einer unveränderlichen Lage des Brennflecks auf der Antikathode. Solche Röhren können daher viel stärker oder viel länger belastet werden, oder sie können für eine bestimmte Belastung kleiner gebaut werden.

Es hat sich bei diesen Röhren als vorteilhaft erwiesen, dem Brennfleck senkrecht zur Bewegungsrichtung eine größere Ausdehnung zu geben als in der Bewegungsrichtung.

Bei jeder Umdrehung der Antikathode ist jeder Punkt des Oberflächenteils, der an der. Erzeugung des Brennflecks teilnimmt, während einer bestimmten Zeit belastet, wodurch das Material einer Erhitzung ausgesetzt ist. Es hat sich gezeigt, daß bei den bisher angewendeten Brennfleckformen die Erhitzung nicht gleichmäßig ist, d. h. sie ist nicht gleich groß in den einzelnen Punkten der Oberfläche, die an der Erzeugung des Brennflecks teilnehmen. Dies ist an und für sich kein Nachteil, aber da die Höchstbelastung der Röhre durch die an irgendeiner Stelle auftretende höchste Temperatur bedingt ist, kann nur mit einer Energie gearbeitet werden, die geringer ist als die, welche einer gleichmäßigen Erhitzung bis auf die höchstzulässige Temperatur entspricht.

Gemäß der Erfindung wird nun bei Röntgenröhren, bei denen die einzelnen Teile des Brennflecks mit voneinander verschiedener Geschwindigkeit relativ zur Antikathodenfläche bewegt werden, durch eine besondere Ausgestaltung des Brennflecks eine gleichmäßige Erhitzung in jedem Punkt des Brennflecks erzielt. Der Zeitraum, währenddessen ein Punkt der Antikathodenoberfläche bei jeder Umdrehung oder Periode der relativen Bewegung der Antikathode in bezug auf den Brennfleck belastet wird, hängt ab von der Geschwindigkeit, mit der der Brennfleck von dem Punkt durchlaufen wird, und von der Länge der innerhalb des Brennflecks von diesem Punkt beschriebenen Bahn. Wenn die verschiedenen Teile der Antikathode sich in bezug auf den Brennfleck mit verschiedener Geschwindigkeit bewegen, wird bei gleicher Länge der Bahnen im Brennfleck in den Punk-

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

Albert Bouwers in Eindhoven, Holland.

ten, die die größte Geschwindigkeit besitzen, das Material am kürzesten belastet und infolgedessen am wenigsten erhitzt. Bei einer umlaufenden Antikathode und einem rechteckigen Brennfleck trifft dies auf denjenigen Teil zu, der am weitesten von der Drehachse entfernt ist.

Die Röntgenröhre gemäß der Erfindung

weist einen Brennfleck auf, dessen Abmessungen in der Bewegungsrichtung wenigstens innerhalb eines erheblichen Teils proportional der relativen Geschwindigkeit ist. Bei einer Röntgenröhre mit rotierender Anode kann der auf der Stirnfläche der Anode liegende Brennfleck durch zwei sich in der Drehachse schneidende Linien begrenzt werden.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert, in der

Fig. ι ein Ausführungsbeispiel einer Röntgenröhre mit einer umlaufenden Antikathode gemäß der Erfindung, teilweise im "Schnitt, darstellt.

Fig. 2 und 3 zeigen den Teil der Antikathode, auf den die Kathodenstrahlen auftreffen.

Fig. 2 zeigt die Form eines früher angewendeten Brennflecks, während der in Fig. 3 dargestellte Brennfleck erfindungsgemäß ausgestaltet ist.

Fig. ι zeigt eine Röntgenröhre, deren Außenwand aus zwei gläseren Teilen 1 besteht, die von Büchsen 2 aus einem Röntgenstrahlen schlecht durchlassenden Stoff umgeben sind. An diese Glasteile ist ein Teil 3 aus Metall, zweckmäßig aus Chromeisen, angeschmolzen. Der Teil 3 hat ein Fensterdurch das die Röntgenstrahlen nach außen treten können. Die Röhre enthält eine Glühkathode 5, die in einem Metallgefäß 6 angeordnet ist und deren Enden, und zwar das eine mittels eines Poldrahtes, das andere über das Metallgefäß 6, mit Kontaktstiften 7 in Verbindung stehen, an die die Zuleitungsdrähte für den Heizstrom angeschlossen werden können. Das von dieser Kathode ausgesandte Elektronenbündel wird durch dieses Gefäß als Sammelvorrichtung auf eine kleine Fläche der Antikathode 8 konzentriert. Die Form des Querschnitts des Kathodenstrahlenbündeis hängt von der der Öffnung 9 der Sammelvorrichtung ab. Infolge der exzentrischen Lage der Glühkathode und der Öffnung 9 treffen die Kathodenstrahlen auf einen auf einer Seite des Scheitels der kegelförmigen Endfläche liegenden Teil der Antikathode. Die Antikathode ist auf einer Spindel 10 drehbar befestigt, in die der an die Glaswand der Röhre angeschmolzene und mit dem Kontaktteil 20 in Verbindung stehende Metallteil 11 ausläuft. Die umlaufende Bewegung der Antikathode wird dadurch bewirkt, daß diese den Läufer eines Induktionsmotors bildet. Sie besteht zu diesem Zweck aus einem Zylinder aus gut leitendem Stoff, z. B. Kupfer, der einen zweiten Zylinder aus einem Stoff mit hoher Permeabilität umschließt.

Der Ständer 15 des Motors liegt ganz äußerhalb der Röhre. Auf diesem Ständer befindliche Magnetwicklungen 17 liefern das Feld des Motors und können an ein mehrphasiges Wechselstromnetz oder bei Verwendung von Vorrichtungen, die eine gegenseitige Phasenverschiebung bewirken, an eine gewöhnliche Wechselstromquelle angeschlossen werden, so daß ein Drehfeld entsteht, das dem Antikathodenkörper als Läufer eines Asynchronmotors eine umlaufende Bewegung ■erteilt. Das Gehäuse 16 des Ständers ist an einer Metallbüchse 18 befestigt und dadurch mit Erde verbunden, so daß ein Kontakt mit Hochspannung führenden Teilen nicht zu befürchten ist. Diese Büchse umgibt den metallenen Wandteil 3. Eine zwischen diesem metallenen Teil und der Büchse 18 vorgesehene Bleischicht 19 verhindert den Austritt von ungewünschten Röntgenstrahlen.

Fig. 2 ist eine Einzeldarstellung der schwach kegelförmigen Endfläche -der Antikathode 8. Der beim Betrieb erzeugte Brennfleck ist in der Figur mit 21 bezeichnet. Er bildet die Stelle, an der die von der Glühkathode ausgesandten Elektronen auf die Endfläche des Körpers 8 auftreffen und von der die Röntgenstrahlen ausgehen. Die Form des Brennflecks ist durch die Form der Oftnung 9 der Sammelvorrichtung bedingt. In Fig. 2 hat der Brennfleck die- Form eines Rechtecks, dessen lange Achse längs einer erzeugenden Linie der Kegeloberfläche liegt. Wird die Breite dieses Brennflecks mit d bezeichnet, ßo ist die Zeit t, während der eine Punkt der Antikathodenoberfläche bei jeder Umdrehung im Brennfleck liegt, proportional

zu —. wenn r den Abstand des betreffenden r'

Punktes von dem Scheitel des Kegels angibt. Es ist einleuchtend, daß die durch die Belastung verursachte Temperaturerhöhung um so größer ist, je größer die Zeit t ist. Ist nun T₁ die höchste zulässige Temperatur, so ist die höchste zulässige Belastung diejenige, welche die Temperatur des Brennfleckteiles, der der Drehachse zunächst liegt und bei jeder Umdrehung während eines Zeitraums t_t belastet wird, bis auf diesen Wert T₁ zunehmen läßt, da die Temperaturen, die in übrigen Teilen des Brennflecks mit größerem r und somit mit geringerem t auftreten, geringer sind.

Eine größere Energie würde erreicht werden können, wenn die Belastung eine solche ist, daß in den übrigen Punkten des Brenn-

flecks die Temperatur ebenfalls zu dem Wert T₁ ansteigt. Dieses Ergebnis kann dadurch erzielt werden, daß auch für diese Punkte die Dauer der Belastung in jeder Umdrehung gleich t_± gemacht wird.

Dies kann mit der in Fig. 3 dargestellten Form des Brennflecks 22 erzielt werden. Hierbei hat man dafür gesorgt, daß für jeden Punkt der Zeitraum, währenddessen er bei jeder Umdrehung im Brennfleck liegt, derselbe ist, und zwar dadurch, daß die Abmessung, die der Brennfleck in der Bewegungsrichtung hat, proportional zu dem Abstand der Drehachse zunimmt. Da t proportional· zu — ist, kann t durch Änderung von d beeinflußt werden. Wird nun d proportional zu r gemacht, so ist — eine konstante Zahl

und also auch t konstant. In. diesem Falle ist auch die Erhitzung gleichmäßig, und es wird der höchste Nutzeffekt erzielt.

Da der Brennfleck beim beschriebenen Ausführungsbeispiel auf der kegelförmigen Endfläche der Antikathode erzeugt "wird, kann dieser theoretisch ideelle Brennfleck somit durch zwei gerade Linien begrenzt werden, die sich in der Drehachse schneiden, nämlich durch zwei Erzeugende der Kegeloberfläche.

Ausführungen, bei denen dies nicht genau der Fall ist, liegen jedoch ebenfalls innerhalb des Rahmens der Erfindung. Es ist auch nicht unbedingt notwendig, daß die kurzen Seiten des Brennflecks Teile von um die Achse herum beschriebenen Kreisen sind; der Brennfleck kann auch auf einer oder auf beiden Seiten abgerundet sein. Wesentlich ist, daß die Proportionalität zwischen der Breite und dem Abstand von der Achse über einen erhebliehen Teil der Länge des Brennflecks besteht. Die dargestellte Form des Brennflecks ist auch mit Rücksicht auf den austretenden Strahlenkegel günstig. ·

Der Teil der Kegeloberfläche, der sich bei der Umdrehung durch das Kathodenstrahlenbündel hindurchdreht, kann aus einem Wolframring bestehen, der überall dieselbe Dicke hat. Die Dicke kann gegebenenfalls an den Rändern etwas geringer genommen werden. Bei einer Ausführung gemäß Fig. 2, bei der nicht eine gleichmäßige Erhitzung auftritt, ist es vorteilhaft, daß einwärts, wo die Belastung am längsten dauert, die Dicke des Wolframs zunimmt.

Bei Röhren, wie den oben beschriebenen, ist es im allgemeinen vorteilhaft, wenn der Antikathodenspiegel sehr dünn ist, z. B. weniger als 0,3 mm. In diesem Fall kann nämlich derart belastet werden, daß die Oberfläche des Wolframs sowie die Trennungsfläche mit dem darunterliegenden Material, das zweckmäßig Kupfer ist, thermisch maximal belastet werden. In diesem Fall ist die Nutzwirkung der Röhre möglichst hoch.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Röntgenröhre, bei der die einzelnen Teile des Brennflecks mit voneinander verschiedener Geschwindigkeit relativ zur Antikathodenfläche bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessung des Brennflecks in der Bewegungsrichtung wenigstens innerhalb eines erheblichen Teils proportional der relativen Geschwindigkeit ist.

2. Röntgenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei rotierender Anode der auf der Stirnfläche der Anode liegende Brennfleck durch zwei sich in der Drehachse schneidende Linien begrenzt wird.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen