DE614655C

DE614655C - Dauernd geschlossene Gluehkathodenroentgenroehre

Info

Publication number: DE614655C
Application number: DEN24025D
Authority: DE
Inventors: Albert Bouwers
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1924-06-04
Filing date: 1925-01-14
Publication date: 1935-06-18
Also published as: FR593087A; US1607952A; NL18585C; NL27284B; DE641080C; US1949347A; NL25627C; GB235141A; FR30909E; GB242946A

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
18. JUNI 1935

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21g GRUPPE 17 oi

Patentiert im Deutschen Reiche vom 14. Januar 1925 ab

Entladungsröhren für die Erzeugung von Röntgenstrahlen arbeiten mit so hohen Spannungen, daß es schwierig ist, die Isolierung zwischen der Anode und der Kathode derart auszuführen, daß sie imstande ist, dem sehr hohen Spannungsunterschied auf die Dauer zu widerstehen.

Die Erfindung ermöglicht die Herstellung betriebssicherer Entladungsröhren von geringen Abmessungen für sehr große Spannungen. Sie bezieht sich auf eine dauernd geschlossene Glühkathodenröntgenröhre, deren Außenwand in der Mitte der Röntgenröhre einen zylindrischen Äquipotentialteil enthält, der sich über die ganze Länge der Entladungsbahn erstreckt. Der Äquipotentialteil wird durch einen mit einem Strahienaustrittsfenster versehenen Metallring gebildet, der von den Elektroden isoliert ist. Gemäß der Erfindung ist dieser Metallring praktisch in der Mitte zwischen den Elektroden angeordnet.

Der Metallring ist zweckmäßig mit den Glasteilen der Außenwandung der Röntgenröhre verschmolzen, wie dies für Röntgenröhren bekannt ist, bei denen 'ein als Sammelvorrichtung der Elektroden dienendes, also nicht in der Mitte zwischen den Elektroden, sondern nahe an der Kathode angeordnetes Metallgefäß einen Teil der Außenwand bildet.

Bei der bekannten Vorrichtung ist die Kathode über einen Widerstand mit dem als Sammelvorrichtung dienenden Metallgefäß verbunden, das seinerseits an Erde gelegt ist. Die Zuführungsleiter zu der Kathode sind durch einen kurzen Glasstopfen geführt, der zur Isolierung der beiden mit der Heizstromquelle verbundenen Zuführungsleiter dient.

Beim Betrieb einer Röntgenröhre nach der Erfindung erhält der Metallring ein solches Potential, daß der gesamte zwischen den Elektroden herrschende Potentialunterschied gleichmäßig über die beiderseits des Äquipotentialteils gelegenen isolierenden Teile verteilt wird. Zweckmäßig wird der Metallring geerdet und mit der Mitte der Sekundärwicklung des Hochspannungstransformators verbunden, der die Röntgenröhre speist.

Die Verbindung eines Metallkörpers mit der geerdeten Mitte eines Hochspannungstransformators hat auch bei der bekannten, dauernd an der Pumpe betriebenen zerlegbaren Entladungsvorrichtung von Holweck zur Erzeugung von Röntgenstrahlen stattgefunden. Die bekannte Röhre war zerlegbar und stellte keine dauernd geschlossene Röntgenröhre dar. Dort war zwecks bequemer Verbindung des Entladungsraums mit einer rotierenden Vakuumpumpe ein metallener Anschluß derart ausgeführt und angeordnet, daß er einen von den übrigen Teilen der Vor-

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

Albert Bouwers in Eindhoven, Holland.

richtung trennbaren X.eil. der Wand des EntladungsraumS bildete.»"'~"^{: i}

Infolge der hohen Spannungsdifferenz zwischen der Kathode und dem Äquipotentialteil der Wand kann es vorkommen, daß Elektronen; die aus der Entladungsbahn herausgehen, von dem einen hohen Spannungsunterschied in bezug auf die Elektroden aufweisenden Metallteil angezogen werden und zu einer ίο unzulässigen Erhitzung dieses Metallteils Anlaß geben. Um dies zu vermeiden, kann im Innern der Röhre im Abstand von dem Metallteil ein zweckmäßig an der Anode befestigter besonderer Metallschirm vorgesehen sein.

Die Abbildungen stellen einige Ausführungsformen der Erfindung in Anwendung auf Röntgenröhren dar.

Abb. ι stellt eine Röntgenröhre gemäß der so Erfindung mit zugehöriger Schaltung dar, bei der die Glühkathode innerhalb eines metallenen Gefäßes besonderer Bauart angeordnet ist, durch das auch die wirksamen Röntgenstrahlen ihren Weg nehmen. ²S Abb. 2 zeigt eine Röntgenröhre, bei der die Glühkathode innerhalb einer Sammelvorrichtung angeordnet ist, wie sie in den Coolidge-Röhren üblich ist.

Abb. 3 stellt eine abgeänderte Ausführungsform dar, bei der ebenso wie bei der Röhre nach Abb. ι die Glühkathode innerhalb eines metallenen Gefäßes besonderer Bauart angeordnet ist, bei der jedoch die Röntgenstrahlen seitlich aus der zylindrischen Röhre austreten.

Bei der in Abb. 1 dargestellten Röntgenröhre wird die zylindrische. Außenwand durch einen gläsernen Teil 1 gebildet, mit dem eine einwärtstretende Glasrohre 2 luftdicht verschmolzen ist, ferner durch einen metallenen Teil 6 und durch einen zweiten gläsernen Teil 7, mit dem ein einwärtstretender,-kegelförmiger gläserner Teil 8 luftdicht verschmolzen ist. Eine Antikathode 3 ist am +5 Rande luftdicht mit dem Ende der Röhre 2 verschmolzen.. Auf der Vorderfläche der z, B. aus Chromeisen bestehenden Antikathode ist ein Einsatzstück 4 befestigt, das. ζ. Β. ausWolfram hergestellt ist; die Metallröhre S dient für die Zufuhr einer Kühlflüssigkeit.

Der metallene Teil 6 ist an den beiden Rändern luftdicht mit den gläsernen Teilen 1 und .7 verschmolzen. Zweckmäßig besteht der Teil6 aus Chromeisen' von geeigneter Zusammensetzung, das sich sehr gut mit Glas verschmelzen läßt, praktisch nicht porös ist und. sich leicht entgasen läßt.

_ Die Glasrohre 8 ist an der Innenseite durch ein Fenster 9 zum Durchlassen der Röntgenstrahlen luftdicht abgeschlossen. Am inneren Ende der Röhre ist durch Verschmelzung mit dem Glas ein metallenes Gefäß 10 befestigt. Eine beispielsweise aus Wolfram bestehende Glühkathode 11 wird innerhalb des Gefäßes 10 von Stromzuführungsdrähten 12 und 13 getragen, die mittels Perlen 14 und 15 aus Quarz oder ähnlichem Stoff von dem Gefäß 10 isoliert sind. Die Stromzuführungsdrähte 12 und 13 sowie der Stromzuführungsdraht 16 für das Gefäß 10 sind luftdicht durch die Glaswand 7 geführt.

Das metallene Gefäß 10 ist nach der Seite der Antikathode hin zu einer öffnung 17 zum Durchlassen der Kathodenstrahlen verengt. Beim Betrieb der Röhre wird zwischen die Glühkathode 11 und die Antikathode 3 eine hohe Spannung angelegt, und dem Gefäße 10 wird ein Potential gegeben, das zweckmäßig demjenigen des Glühfadens ungefähr gleich ist. Die von dem Glühfaden ausgesandten Elektronen werden nun durch die eigentümliche Form des Metallgefäßes 10 und durch die Anordnung dieses Gefäßes gegenüber der Antikathode gezwungen, die Vorderfläche der Antikathode auf einer beschränkten Fläche zu treffen. Die wirksamen Röntgenstrahlen verlassen die Oberfläche der Antikathode in senkrechter oder nahezu senkrechter Richtung und nehmen darauf ihren Weg durch das Metallgefäß 10. Wenn dieses Gefäß aus Chromeisen oder ähnlichem Metall besteht, so werden auf die Wand dieses Gefäßes treffende Röntgenstrahlen absorbiert werden, so daß sie keinen nachteiligen Einfluß an Stellen ausüben können, an denen sie nicht gewünscht werden.

An der Antikathode 3 ist ein glockenförmiger, metallener Teil 18 befestigt, der. verhindern soll, daß Kathodenstrahlen die Verbindungsstellen zwischen Metall und Glas, insbesondere zwischen dem Metallteil 6 und den gläsernen. Teilen ι und 7, treffen können. Beim Betrieb der Röhre wird der* Metallteil 6 zweckmäßig geerdet, und die gesamte hohe Spannung, die zwischen der Glühkathode und der Antikathode angelegt werden muß, wird gleichmäßig zwischen der Antikathode 3 und dem Metallteil ό sowie zwischen dem Metallgefäß 10 oder der Glühkathode 11 und dem Metallteil 6 verteilt. Die Isolierung zwischen dem Metallteil 6 und der Antikathode bzw. der Glühkathode braucht also nur der halben Röhrenspannung zu widerstehen. Die Bauart bietet überdies den Vorteil, daß Hochspannungstransformatoren mit einer in der Mitte geerdeten Sekundärwicklung verwendet werden.können, wie aus der gleichfalls in Abb. 1 dargestellten Schaltung hervorgeht.

Bei der in Abb. 1 dargestellten Vorrichtung ist die Antikathode mit einem Ende der Sekundärwicklung 23 eines Hochspannungstransformators verbunden, dessen Primär-

wicklung 20 über einen Regelwiderstand 21 und einen zweipoligen Schalter 22 mit einer Spannungsquelle verbunden werden kann. Das andere Ende der Hochspannungswicklung 23 steht mit der Glühkathode 11 in Verbindung, und die Mitte der Wicklung ist mit dem geerdeten Metallteil 6 leitend verbunden. Die Glühkathode 11 erhält Strom von der Sekundärwicklung 25 eines Transformators, dessen Primärwicklung 24 über einen Regelwiderstand 26 und den Schalter 22 mit der Spannungsquelle verbunden werden kann.

Die Zuführungsdrähte für die Glühkathode und für das Metallgefäß 10 sind einzeln durch die Außenwand der Entladungsröhre geführt, um das Anlegen einer Spannung zwischen Glühkathode und Gefäß zu ermöglichen. Es kann z. B. erwünscht sein, dafür zu sorgen, daß das Gefäß in bezug auf den Glühfaden ein negatives Potential erhält.

Bei der in Abb. 2 dargestellten Ausführungsform sind eine Antikathode 30 und eine Glühkathode 31 innerhalb einer zylindrischen Wand angeordnet, die aus den gläsernen Teilen 32 und 34 und einem metallenen Teile 33 zusammengesetzt ist. Die Antikathode ist am Rande luftdicht mit einer Glasrohre 34' verschmolzen, und die Glühkathode befindet sich in einem Metallgefäß 35, das in üblicher Weise als Sammelvorrichtung für die Elektronen wirkt. Das Gefäß 35 wird von· Metallstücken 36 getragen, und Drähte 37 und 38 dienen für die Stromzufuhr nach der Glühkathode.

Zum Durchlassen der Röntgenstrahlen ist in der Wand des Metallgefäßes 33 ein Fenster 39 vorgesehen. Die Achse des Röntgenstrahlenbündels ist senkrecht zur Hauptachse der Röhre gerichtet. Das Gefäß 33 kann geerdet werden, so daß der dem Patienten zugewendete Teil spannungslos ist, und kann zugleich dazu dienen, ungewünschte Röntgenstrahlen abzuschirmen. Es kann zu diesem Zweck z. B. aus Chromeisen hergestellt sein.

Bei der in Abb. 3 dargestellten Ausführungsform ist die Antikathode 40 mit einer Glasrohre 41 luftdicht verschmolzen, und eine Röhre 42 dient für die Zufuhr einer Kühlflüssigkeit nach der Antikathode. Die zylin- .

drische Außenwand der Röhre besteht aus gläsernen Teilen 43 und 45 und einem mit 'diesen verschmolzenen Metallring 44, der im wesentlichen die Antikathode 40 und eine Glühkathode 49 mit einem zugehörigen Metallgefäß 47 umgibt. Das Metallgefäß 47 ist mit einer Glasrohre 46 luftdicht verschmolzen und nach der Seite der Antikathode hin zu einer öffnung 48 zum Durchlassen der Kathoden- und Röntgenstrahlen verengt. Die von dem Metallgefäß 47 isolierte Glühkathode 49 ist mit Stromzuführungsdrähten 51 und 52, das Metallgefäß 47 mit einem Stromzuführungsdraht So versehen.

Die wirksamen Röntgenstrahlen nehmen ihren Weg durch das Metallgefäß 47 und treten darauf durch das Fenster 53 aus der Röhre aus.

Zweckmäßig erhält das Metallgefäß 47 ungefähr dasselbe Potential wie die Glühkathode; der Metallring 44 wird Vorzugsweise geerdet, und die Potentialunterschiede zwischen dem Metallring 44 und der Antikathode 40 einerseits und zwischen diesem Ring und der Glühkathode andererseits sind ungefähr gleich.

Röntgenröhren, wie sie in den Abbildungen dargestellt sind, können z. B. zu therapeutischen Zwecken angewendet werden. Auch wenn die Spannungen sehr hoch sind, können die Röhren mit verhältnismäßig geringen Abmessungen ausgeführt werden. Überdies kann der "Metallteil, der einen Teil der Außenwand bildet, geerdet werden, 50 daß dieser Teil der Röhre ungefährlich ist; weiter kann dieser Metallteil dazu dienen, ungewünschte Röntgenstrahlen zu absorbieren.

Eine Röntgenröhre gemäß der Zeichnung kann auf bekannte Weise hoch entlüftet werden, so daß die Entladung praktisch ohne Gasionisierung auftritt. Auch kann man die Röhre mit einer aus Wasserstoff oder Helium bestehenden Gasfüllung versehen, die einen solchen Druck aufweist, daß keine hinderliche Gasionisierung auftritt. Dieser Druck · kann über 0,0006 mm Quecksilbersäule liegen und kann z. B. bei einer Heliumfüllung ungefähr 0,01 mm betragen.

Claims

Patentansprüche:

1. Dauernd geschlossene Glühkathodenröntgenröhre, deren Außenwand einen sich über die ganze Länge der Entladungsbahn erstreckenden, zylindrischen Äquipotentialteil !enthält, der durch einen mit einem Strahlenaustrittsfenster versehenen, von den Elektroden der Röhre isolierten Metallring gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallring praktisch in der Mitte zwischen den Elektroden angeordnet ist.

2. Röntgenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungsbahn von einem im Abstand von dem Äquipotentialteil angeordneten, zweckmäßig an der Anode befestigten Metallschirm umgeben ist.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen