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Röntgenröhre mit durchlochter Hohlanode Die Erfindung betrifft eine
Räntgenröhre, bei der die Röntgenstrahlen von einer trichterförmigen Hohlanode ausgehen,
deren innerer Querschnitt in Richtung auf das Strahlenaustrittsfenster zunimmt.
Die Strahlen werden bei dieser Röhre an dem Innenmantel der Hohlanode erzeugt und
in Achsenrichtung ausgestrahlt. Röntgenröhren, deren Anode diese Form aufweist,
sind bekannt. Bei diesen bekannten Röhren wurde die Elektronenquelle entweder von
der Hohlanode umgeben, oder sie war in einem besonderen Hohlraum seitlich des Trichters
angeordnet, der durch einen Kanal für den Übertritt der Katholdenstrahlen mit dem
Trichter verbunden war.
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Erfindungsgemäß wird die Elektronenquelle außerhalb der Hohlanode
an dem vom Strahlenaustritt abgewandten Ende angeordnet und die Elektronen durch
die engere Öffnung der .Hohlanode hindurch allseitig auf den Innenmantel gelenkt.
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Diese Einrichtung hat den Vorteil, daß ein scharfer Brennfleck erzielt
werden kann, der innerhalb eines großen Winkels frei von Astigmatismus ist, und
ferner, daß die Neigung der wirksamen Röntgenstrahlen mit Bezug auf die sie erzeugenden
Kathodenstrahlen sehr gering ist, wodurch eine möglichst große Strahlenausbeute
entsteht. Von dem streifenden Auffall von Kathodenstrahlen-ist gelegentlich zur
Erzielung langgestreckter Brennflecke Gebrauch gemacht worden. In optischer Hinsicht
hat jedoch ein flacher oder schmaler, langgestreckter Brennfleck den Nachteil, daß
er, von verschiedenen Stellen des Bildfängers aus gesehen, nicht die gleichen Abmessungen
zeigt (Astigmatismus). Das oben angegebene Prinzip der Erzeugung konvergenter Kathodenstrahlen
gestattet es, einen kreisrunden Brennfleck zu erzeugen, der bei erhöhtem Nutzeffekt
und guter Wärmeverteilung eine hervorragende Zeichenschärfe ergibt.
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Das Elektrodensystem der Röntgenröhre nach der Erfindung ist zweckmäßig
so ausgebildet, daß die Kathode sich in Richtung auf die Anode trichterförmige öffnet
und ihr mindestens annähernd äquidistant eine Anodenfläche gegenüberliegt, die für
den Durchtritt der Kathodenstrahlen ringförmig durchbrochen ist. Mit Vorteil wird
dabei eine schmale ringförmige Kathodenstrahlenquelle verwendet. Beispielsweise
dient als solche ein ringförmiger Glühdraht, welcher in einer ringförmigen schmalen
Rinne eingelagert ist.
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Durch die Neigung der Fläche der Sammelvorrichtung und der zu dieser
mindestens annähernd äquidistant angeordneten Anodenfläche wird die Richtung der
zwischen beiden Flächen verlaufenden elektrischen Kraftlinien und damit die Anfangsrichtung
der Kathodenstrahlen bestimmt. Die Konvergenz
der Kathodenstrahlen
kann durch die Wahl der Neigung der sich äquidistant gegenüberliegenden Flächen
der Kathode und der durchbrochenen -Anode -beliebig gewählt werden. Wenn sie so
gewählt wird, _daß der Überschneidungspunkt der Kathodenstrahlen erst in Höhe der
der Kathode zugewandten öffnung der Röntgenhohlanode liegt, kann diese Öffnung von
so geringem Durchmesser sein, daß die Ausdehnung des optisch wirksamen Brennflecks
besonders klein wird und die Breite der bekannten bandförmigen Brennflecke, gleiche
Röhrenleistung vorausgesetzt, unterschreiten kann.
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Da- sich die thermische Belastung auf die ganze innere Mantelfläche
der Röntgenhohlanode verteilt, lassen sich mit einem--derartigen Brennfleck außerordentlich
hohe Intensitäten erzielen; - zumal sich- durch den streifenden Einfall der Kathodenstrahlen
eine bis zu 30°/o höhere- Ausbeute- an Röntgenstrahlen ergibt als bei senkrechtem
Einfall.
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Eine Röntgenstrahlenröhre .nach der Er= findung läßt sich in verschiedener
Weise und in verschiedener Form herstellen. Eine besonders einfache Bauart ergibt
sich bei zylindrischern. Röhrenkörper und axialem Austritt der Röntgenstrahlen.
.Die zum Auffall der Kathodenstrahlen-bestimmte Mantelfläche besteht zweckmäßig
aus Wolfram. und kann in einem :massiven - Metallblock zur Abführung der auf der
Röntgenanode entwickelten Wärme eingebettet sein. Dieser Metallblock kann nach der
Kathode zu die zur Erzielung eines. konvergenten Kraftfeldes nötige- Form erhalten
und mit einem metallenen Wandungsteil in inniger Berührung stehen, so daß über diesen
und durch an ihm befestigte Kühlrippen die Wärme nach. außen abgeführt werden kann.
-Beim Betrieb. einer- solchen Röhre wird die .Anode zweckmäßig geerdet.
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Es ist auch möglich, nach dem angegebenen Prinzip- eine doppelpolig
betriebene Röntgenröhre mit radialem Strahlenaustritt herzustellen. Auch hier kann
zweckmäßig die Röntgenanode mit der zum Einfall. der Kathodenstrahlen und zur richtigen-Gestaltung
des elektrischen Feldes notwendigen durchbrochenen Fläche zu. einem Körper vereinigt
werden. Die dieser Fläche äquidistant gegenüberliegende Kathode muß in diesem Falle
exaxial angeordnet sein: Bei dieser Bauart läßt sich vorteilhaft das Prinzip der
Spannungsunterteilung verwerten, indem der Wandungsfeil der Röntgenröhre in Höhe
des Etitladungsraumes aus Metall hergestellt wird.
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Im-folgenden sollen das Prinzip der Erfindung und zwei- Ausführungsformen-
einer Röntgenröhre unter Verwendung der Erfindung näher erläutert werden.
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Abb. i stellt schematisch im Schnitt die Anordnung und Formgebung
von Anode und Kathode einer Röntgenröhre nach der Erfindung dar.
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Abb. 2 stellt eine Röntgenröhre mit axialem Strahlenaustritt im Schnitt
dar.
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Abb. 3 ist ein Schnitt, durch eine Röntgenröhre mit Spannungsunterteilung
und radialem Strahlenaustritt.
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In Abb. i ist eine sich nach - der Anode zu trichterförmig sich öffnende
Kathode i dargestellt, welche in einem Mindestabstand, welcher durch das Vakuum
der . Röhre bestimmt ist, der Anode 2 gegenüber gelagert ist, deren Vorderfläche
eine mit der Kathodenfläche mindestens annähernd äquidistante Fläche bildet. Durch
die auf beiden Flächen senkrecht stehenden .elektrischen Kraftlinien ist die Austrittsrichtung
der Kathodenstrah-"leri bestimmt. Zur Erzeugung der Kathodenstrahlen dient in dem
Ausführungsbeispiel nach Abb. i eine ringförmige Glühkathode 3, welche in eine schmale
Rinne 4 in der Kathodenvorderfläche eingelassen ist. Die senkrecht zur Kathodenoberfläche
austretenden Kathodenstrahlen- treten durch eine ringförmige Öffnung 5 in der Anodenvorderfläche
und überschneiden sich hiernach in einem Punkt. Dieser Punkt liegt in Höhe der engsten
Öffnung der hohlkegelförmigen Röntgenanode 6, welche sie nach ihrer Überschneidung
streifend treffen. Aus -der sich gegen das Strahlenaustrittsfenster 7 öffnenden
Hohlanode treten die Röntgenstrahlen aus.
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In Abb.2 ist an den gläsernen Röhrenkörper 8 ein Metallring 9 angeschmolzen,
welcher .einen Teil der Röhrenwandung bildet. Durch eine hochvakuumdichte Verschmelzung,
beispielsweise in_Form eines Quetschfußes zo, sind die Zuführungen zur Glühlkäthode
i i eingeführt. Die - Glühkathode liegt in einer schmalen Rinne, welche in die sich
nach der Anode zu trichterförmig öffnende Vorderläche der Kathode 12 eingelassen
ist. Dieser Vorderfläche mindestens. annähernd äquidistant gegenüber liegt die Anodenvorderfläche
13, die zum Durchtritt der Kathodenstrahlen eine ringförmige Öffnung 14 aufweist.
Die . sich überschneidenden Kathodenstrahlen treffen streifend auf die Röntgenanode
15, welche den inneren Mantel eines Kegelstumpfes bildet. Aus diesem treten
durch das Strah= lenaustrittsfenster 16 die Röntgenstrahlen aus.
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In Abb. 3 ist mit dem zylindrischen Röhrenkörper 17 in Höhe des Entladungsraumes
hochvakuumdicht ein metallener Wandungsteil 18 verschmolzen, welcher ein Röntgenstrahlenaustrittsfenster
rg aufweist. Durch den Quetschfuß 2o sind die Zuführungen zur Glühkathode 21 eingeführt,
welche in eine -schmale Rinne in' die gegen die Anode sich trichterförmig öffnende
. Vorderfläche der
Kathode 22 eingelassen ist. Die Anode 23 bildet
an der der Kathode gegenüberliegenden Stelle eine zu. ihr mindestens annähernd äquidistante
Fläche mit einer ringförmigen Öffnung 24 zum Durchtritt -der Kathodenstrahlen. Nach
ihrer Überschneidung treffen diese streifend auf die in den Anodenkörper 23 eingelassene
Röntgenanode 25 auf, die den. inneren Mantel eines Kegelstumpfes bildet und von
der aus durch das Strahlenaustrittsfenster ig die Röntgenstrahlen austreten.