DE640960C - Zerlegbare Roentgenroehre zur Materialuntersuchung mit wassergekuehlter rotierender Anode und mit ihr zusammengebauter und zusammenwirkender Diffusionspumpe - Google Patents

Description

• Zerlegbare Röntgenröhre zur Materialuntersuchung mit wassergekühlter rotierender Anode und mit ihr zusammengebauter und zusammenwirkender Diffusionspumpe Es sind bereits mächtige (bis Zoo mA) zerlegbare Röntgenröhren für Materialuntersuchungen mit wassergekühlter Anode und mit ihr zusammengebauter und zusammenwirkender Diffusionspumpe bekannt, welche eine schnelle Auswechslung der Anode gestatten, -z. B. die Röhre von Prof. S e 1 m a y r mit einer 4stufigen Gaede-Diffusionspumpe (vgl. Physikal. Zeitschrift, Jahrg. 1923, S. 588).
• Die Grenze der weiteren Vergrößerung solcher Röntgenröhren bildet die Erhitzung der Anode, welche trotz der intensiven Wasserkühlung sehr bedeutend wird.
• Es wurde weiter vorgeschlagen, diesem Übelstande durch die Anwendung rotierender Anoden abzuhelfen, und zwar zuerst bei den Röntgenröhren für medizinische Diagnostik. Da für solche Fälle keine sehr große Exposisionsdauer erforderlich ist, so besaßen solche Röntgenröhren eine rotierende Anode, welche durch Wärmeleitung des Metalls ohne Wasserkühlung abgekühlt wurde.
• Eine ausführlich ausgearbeitete Konstruktion einer Röntgenröhre mit rotierender Anode wurde weiter von B o u w e r s vorgeschlagen, welcher eine geeignete Umdrehungszahl der durch ein außerhalb- der Röhre angeordnetes Magnetfeld in Drehung versetzte Anode bestimmt hat. Diese Röhre hält eine Belastung von 65o bis 5oo mA bei 4o bis 5o kV im Laufe von o,o5 Sek. und von 5oo bis 4oo mA während o,2 Sek. aus. Eine so kurze P-xposition genügt aber nicht für die Zwecke .der Materialuntersuchung.
• Für minutenlange Expositionen ist aber eine kontinuierliche Wasserkühlung selbst bei rotierender Anode unentbehrlich.
• Die drehbare Anordnung der wassergekühlten Anode verursacht aber in den Röntgenröhren dieser Art das Vorhandensein diverser Stopfbüchsen, welche die Herstellung im Innern der Röhre des für den Betrieb derselben erforderlichen Vakuums sehr bedeutend erschweren.
• Im Gegenteil dazu gibt die vorliegende Erfindung die Möglichkeit, in der Röntgenröhre mit .einem höheren Vakuumgrade eine rotierende wassergekühlte Anode ohne irgendwelche Dichtungen oder drehbarer Schliffe im Bereiche des hohen Vakuums anzuordnen.
• Das Wesen der Erfindung besteht nun darin, daß nur das obere Lager des rotierenden Anodenschaftes im Bereiche des Hochvakuums liegt, während der übrige Teil des Schaftes' sich innerhalb einer mehrstufigen Diffusionspumpe befindet und das untere Lager und die Stopfbüchse für den in die Außenluft austretenden Anodenteil im Bereiche des Vorvakuums angeordnet sind.
• Der Anodenschaft ist dabei durch die Pumpe geführt, derart, daß der Spielraum zwischen ihnen ein Diffusionsdiaphragma bildet, durch welches das Auspumpen der Luft mitters der aus der Ringdüse schnell ausströmenden Quecksilber- bzw. anderen Dämpfe ähnlich wie in den üblichen Diffusionspumpen bewirkt wird.
• Bei der Führung des Schaftes durch die zweite, dritte und vierte Stufe der Pumpe wird der Spielraum zwischen dem Schaft und den die einzelnen Stufen trennenden Scheiben durch Quecksilberverschldsse abgedichtet.
• Eine solche Abdichtung ist möglich infolge des kleinen Druckgefälles zwischen den benachbarten Pumpenstufen und in Anbetracht dessen, daß von der zweiten Stufe an der Stufendruck höher als der Quecksilberdampfdruck bei normaler Temperatur ist.
• Auf diese Weise ist die Stopfbüchsendichtung in den Vakuumbereich übertragen, wo bei einer 4stufigen Pumpe ein Vakuum nur von 15 bis 20 mm Quecksilbersäule genügt.
• Auf der beiliegenden Zeichnung sind zwei beispielsweise Ausführungen dargestellt, indem in beiden als Diffusionspumpe die 4stufige Strahlpumpe der Bauart von G ae d e gewählt ist. Das Gehäuse i der Röntgenröhre stellt einen hohlen Zylinderkörper dar, welcher mit Kanälen 2 für Wasserkühlung versehen ist. In dem Gehäuse ist ein Fenster 3 aus Aluminiumfolie zum Ausgang der Röntgenstrahlen vorgesehen. An dem oberen Teil des Gehäuses i wird an demselben die Glasröhre 4 angeordnet, welche an die Chromstahlstutzen 6, 7 angeschmolzen ist. Die Glasröhre 4 dient als Isolator für die Kathode 5.
• Für den Fall der dauernden Arbeit der Röhre und größere Belastung ist eine Wasserkühlung der Kathode durch die Stutzen 8 und 9 vorgesehen. Die Glühkathode ist als eine W olframspirale gestaltet. Für noch größere Leistungen kann evtl. die Kathode als Heizkathode ausgebildet sein.
• Die auswechselbare Verbindung zwischen dem Gehäuse i und der unten angeordneten Diffusionspumpe wird durch den Glasschliff i o bewirkt, welcher auf den mit dem Gehäuse i durch den elastischen Teil i i verbundenen Metallkegelschlift luftdicht aufgesetzt wird. In das aus Glas gebildete Ringgefäß- 12 wird zum Ausfrieren der Quecksilberdämpfe flüssige Luft eingegossen.
• Die rotierende Anode besteht aus dem Flanschteil13, welches an dem durchgehenden rohrförmigen Schaft 14 fest angeordnet ist. In dem Hohlraum der Anode ist das unbewegliche trichterförmige Ende 15 eines unbeweglichen Rohres 16 befestigt, durch dessen unteres Ende 17 das Kühlwasser eingeführt wird. Der Ausfluß des Kühlwassers geschieht durch den Ringraum zwischen dem Rohr 16 und der Innenwand des Stockes 14.
• Der Schaft 14 der rotierenden Anode 13 wird von außen durch ein Zahnradvorgelege i 8 ängetrieben. Die Lagerung des Schaftes 14 ist durch zwei Lager bewirkt: das obere, ohne Schmierung arbeitende Kugellager i 9 im Bereich .des Hochvakuums und das untere, als "Stöbüchse ausgebildete Lager 2o beim Ausg-äng des Stockes 14 aus dem Vorvakuum in die Atmosphäre.
• Der rotierende Schaft 14 der Anode tritt in die Diffusionspumpe 21 durch einen Ringraum des Teiles 22 ein, welcher ein Diffusionsdiaphragma bildet, durch das die Luft aus der Röntgenröhre mittels der durch die den Teil 22 umgebenden Ringdüse strömenden Quecksilberdämpfe abgesaugt wird.
• Die vier einzelnen Stufen der Quecksilberdampfpumpe 2 i sind durch drei Scheiben 23 voneinander getrennt und durch Quecksilberverschlüsse 24 abgedichtet.
• Eine solche Abdichtung ist im vorliegenden Fall aus dem Grunde möglich, daß zwischen den benachbarten Stufen der Pumpe ein sehr kleiner Druckunterschied besteht und in Anbetracht dessen, daß von der zweiten Stufe an der Druck in jeder Stufe niedriger als der Quecksilberdampfdruck bei gewöhnlicher Temperatur ist.
• Die Vakuumpumpe wird an den Stutzen 25 angeschlossen.
• Die Quecksilberdämpfe steigen aus dem Sieder 26 nach oben und speisen die parallel geschalteten Düsen 27 und die Ringdüse am Teil 22. Das kondensierte Quecksilber fließt durch die Quecksilberverschlüsse 24 und das Rohr 28 in den Sieder 26 zurück. Auf diese Weise ist die Stopfbüchse in den Vorvakuumbereich verlegt, wo bei einer 4stufigen Diffusionspumpe ein Vakuum von 15 bis 20 mm Quecksilbersäule genügt.
• Abb. 2 zeigt eine andere Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes, bei welcher auch diese Stopfbüchse vermieden werden kann, falls für das Wasser ein freier Abfluß gesichert werden kann und ein genügender Wasserleitungsdruck zur Verfügung steht. Hier wird anstatt der Stopfbüchse 2o eine Wasserstrahlpumpe 29 verwendet, welche ein Vakuum von 15 bis 2o mm Quecksilbersäule herstellt. Dieses Vakuum sichert nun"weiter die Arbeit der 4stufigen Diffusionspumpe.
• Die sonstige Bauart der Abb.2 ist ähnlich wie bei der Ausführungsform nach Abb. i.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Zerlegbare Röntgenröhre zur Materialuntersuchung mit wassergekühlter rotierender Anode und mit ihr zusammengebauter. und zusammenwirkender Diffusionspumpe, dadurch gekennzeichnet, daß nur das obere Lager des rotierenden Anodenschaftes im Bereiche des Hochvakuums liegt, während der übrige Teil des Schaftes sich innerhalb einer,-mehrstufigen Diffusionspumpe befineg :=und das untere Lager und die Stopfbüchse für den in die Außenluft austretenden Anodenteil im Bereiche des Vorvakuums angeordnet sind.
2. 2. Röntgenröhre nach Anspruch i, dadurch ;gekennzeichnet, daß anstatt der Stopfbüchse .eine Wasserstrahlpumpe angeordnet wird, welche das für die Arbeit der mehrstufigen Diffusionspumpe erforderliche Vorvakuum von etwa 15 bis 2o mm Quecksilbersäule bildet.
3. 3. Röntgenröhre nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Eintritt des rotierenden Anodenschaftes in die Diffusionspumpe der Spielraum zwischen diesem und dem denselben umgebenden unbeweglichen Teil als ein Diffusionsdiaphragma ausgebildet ist, durch welches die Luft aus der Röntgenröhre von den durch die diesen Teil umgebende Ringdüse strömenden Quecksilberdämpfen ausgesaugt wird.