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Röntgenröhre, insbesondere für Durchleuchtung und Aufnahme, mit von
der Kathode umgebener Kegelanode Bei allen, bekannten Röntgenröhren hängt die Zeichenschärfe
in einem. Bildpunkt in verschiedenem Maße von der Neigung der Br ennfleckfläche
gegen den zum Bildpunkt führenden Projektionsstrahl ab. Bei bandförmigem Brennfleck
beispielsweise macht sich eine deutliche, oft sehr störende Abnahme der Bildschärfe
von der Mitte nach beiden Seiten und ganz besonders von dem der Anode zugekehrten
nach dem der Kathode zugekehrten Bildteil hin bemerkbar. Diese meist als Astigmatismus
bezeichnete Erscheinung zeigt sich aber auch bei elliptischen und kreisförmigen
Brennflecken, sofern die Brennfleckebene mit der Bildebene einen Winkel (meist zwischen
45 und 8o°) bildet. Streng genommen, könnte nur ein punktförmiger Brennfleck oder
eine kugelförmige Brennfläche anastigm.atische Bilder liefern. Brennflecke in Kreis-
oder Ringform, deren Fläche parallel zur Bildebene verläuft, würden praktisch anastigmatische
Bilder erzeugen, jedoch können sie im Interesse der Gesamtschärfe, die mit der Größe
des Brennfleckes abnimmt, nur sehr klein sein. Um die mittlere Gesamtschärfe des
Bildes nicht übermäßig zu verringern, ist man zum strichförmigen Brennfleck (Strichfokus)
übergegangen. Gerade hierbei ist aber der Astigmatismus besonders ausgeprägt.
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Gegenstand der Erfindung ist, nun eine Röntgenröhre hoher Leistung,
insbesondere für Durchleuchtung und Aufnahme, die hinsichtlich der Belastbarkeit
.die normalen Strichfokusröhren übertrifft und den Röhren mit drehender Anode für
Momentaufnahmen nicht nachsteht, jedoch praktisch vollkommen anastigmatisch arbeitet.
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Die neue Röntgenröhre weist in an sich bekannter Weise eine Kegelanode
auf, die im Gebrauch mit ihrer Achse ungefähr senkrecht zur Bildebene eingestellt
wird. Jedoch beträgt bei ihr, abweichend von den bekannten Röhren dieser Art, bei
denen der Anodenkegel einen Spitzenwinkel von 6o° und mehr aufweist, erfindungsgemäß
einerseits der Spitzenwinkel des in schlanker Form gehaltenen Anodenkegels höchstens
3o°, zum andern wird außerdem die Kathode innerhalb eines den Anodenkegel allseitig
umgebenden, als Samm:elvorrichtung:dienenden trommelförmig en Metallgehäuses mit
Stra hlenaustrittsfenster angeordnet. Dadurch -wird im Gegensatz zu den bekannten
Ausführungen die Kegelanode sowohl der Länge als dem Umfange nachganz gleichmäßig
mit Elektronen belegt, so daß der Fokus sich gewissermaßen aus einer großen Anzahl
gleichartiger Strickfokusse, die den einzelnen Erzeugenden der Kegelmantelfläche
entsprechen, zusammensetzt. Die so ausgeführte Röntgenröhre arbeitet ganz anastigmatisch
und gestattet eine außerordentlich hohe Belastung.
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Man hat bereits einer als Fokus wirkenden kegelförmigen Aushöhlung
einer Anode einen Spitzenwinkel von etwa 30° gegeben, ohne damit die Vorteile zu
erreichen, die sich bei einem schlanken Anodenkegel mit wirksamer Außenfläche ergeben.
Die Kathode muß bei der bekannten Ausführung der
Anodenaushöhlung
axial gegenüberstehen. Dabei ist ein gleichmäßiges Belegen der Kegelfläche mit Elektronen
nicht möglich. Zudem ist eine die Kathode umgebende Sammelvorrichtung den axial
austretenden Röntgenstrahlen im Wege. Ferner nimmt, wenn der' Winkel der Projektionseinrichtung
mit'' der Kegelachse über die Hälfte des Spitzenwinkels (15`) hinausgeht,
die wirksame Bremzfleckfläche stark ab, weil mehr als die Hälfte der Kegelfläche
durch den Rand der Kegelbohrung gegen den Bildpunkt abgedeckt wird, während bei
einem vorspringendenAnodenkegel selbst bei stärkster Abseitsstellung mindestens
die halbe Kegehnantelfläche wirksam bleibt.
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Fig. i der Zeichnung gibt eine Erläuterung der Wirkung der kegelförmigen
Anode. Fig. 2 zeigt eine praktische Ausführung mit Sammelvorrichtung.
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In Fig. i ist b die Randlinie der Grundfläche des wirksamen Teiles
des Anodenkegels a, c die Kegelachse, deren Verlängerung im Punkte e die Bildebene
g durchdringt. Die Punkte, in denen die Verlängerungen der einzelnen Erzeugenden
des Kegels zt über seine Spitze hinaus die Bildebene g trefbilden auf dieser einen
Kreis f. Von '.:Ul.en Punkten innerhalb dieses Kreises ist der Grundkreis b des
Anodenkegels a vollständig sichtbar. Die wirksame bildgebende Brennfläche ist stets
kreisrund, die effektive Drennfläche ist aber die von oben gesehene Kegelmantelfläche.
Da der Grundkreis b des Kegels parallel zur Bildebene liegt, ist eine perspektivische
Verkürzung des Kreisdurchmessers,d' selbst von einem Punkt des Kreises/ aus betrachtet
äußerst gering. Beträgt beispielsweise der Spitzenwinkel a des Kegels 22°, so ist
die größte perspektivische Verkürzung des Durchmessers d der Kegelgrundfläche, von
einem Punkt der Kreislinie f aus betrachtet. gleich
Die perspektivische Verkürzung beträgt somit mu- 1,840;ö, also beispielsweise bei
einem Durchmesser .des Kegelgrundkreises von 6 mm nur etwa o, i i mm. Man erhält
hiernach innerhalb des Kreises f eine praktisch völlig gleichbleibende Zeichenschärfe.
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Zur Erzielung der völlig gleichmäßigen Belegung der Mantelfläche der
schlank kegelförmigen Anode ist gemäß der Weiterbildung der Erfindung die Kegelanode
von mehreren zweckmäßig schraubenförmig gewundenen Glühkathodendrähten umgeben,
die in der Längsrichtung des schlanken Anodenkegels verlaufen. In Fig.2 ist der
mit der Basis am Anodenstiel befestigte Kegeln von mnehreren Glühkathodendrähten
n und einer diese miteinschließenden Sammelvorrichtung umgeben. Diese ist als gleichachsig
mit dem Kegel a angeordnetes trommelförmiges Metallgehäuse lt ausgebildet, das in
der Stirnwand f gegenüber der Kegelspitze ein Strahlenaustrittsfenster rra aufweist.
Die zweckmäßig schraubenförmig gewundenen Glühdrähte it verlaufen mit ihren Achsen
in der Längsrichtung des schlanken Anodenkegels. Die der Grundfläche des Kegels
zugekehrte ebene Wand i 'des Gehäuses weist eine Durchtrittsäffnung h für die Kegelanode
auf. Das Gehäuse lt erhält in weiterer Ausgestaltung der Erfindung ein anderes Potential
als die Kathode, gegen die es isoliert ist, beispielsweise ein der Anode entgegengesetztes
Potential. Die Öffnung h wird so bemessen, daß bei Hochvakuum keine selbständigen
Entladungen zwischen Anode und Gehäuse sattfinden können. Bei der dargestellten
Ausführung liegen zwei Kathodenglühdrähte n mit-paxallelenAchsen in einer durch
die Kegelachse gehenden Ebene. Sie können aber erfindungsgemäß. auch so gegen die
Kegelachse geneigt sein, daß sie sie jenseits der Kegelspitze schneiden; beispielsweise
können sie parallel zu den in der erwähnten Ebene liegenden Erzeugenden der Kegelfläche
verlaufen. Versuche haben gezeigt, daß hei richtiger Formgebung und Bemessung der
trommelförmigen Sammelvorrichtung auch bei parallel zur Kegelachse verlaufenden
Schraubenachsen die Belegung der Kegelmantelfläche sowohl bei geringer Elektronenemission
(wenige mA Röhrenstrom) als bei sehr hoher Elektronenemission (Röhrenstrom bis iooo
und mehr mA) eine völlig gleichmäßige ist. Werden mehr als zwei Glühdrähte vorgesehen,
so ordnet man sie zweckmäßig in gleichmäßigen Abständen um den Anodenkegel herum
an.
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Die Glühdrähte können ein- oder zweipolig isoliert in die Sammelvorrichtung
eingeführt werden. Bei der dargestellten Ausführung sind sie am linken Ende mit
dem Gehäuse der Sammelvorrichtung verbunden. Dabei können sie entweder hinterein.andergescb;altet
sein durch Anschließen der freien Enden an die beiden Pole der Heizstromquelle oder
parallel durch Anschließen der freien Enden an den einen Pal und des Metallgehäuses
an den andern Pol der Stromquelle. In beiden Fällen erhalten die Glühdrähte dasselbe
Potential wie die Sammelvorrichtung, während ihnen bei 'doppelpoliger Isolierung
auch ein ,anderes Potential gegeben werden kann.
Um bei gleichbleibender
Glühdrahtheizung, insbesondere bei Verwendung eines pulsierenden Röhrenstromes,
die Röhrenstromstärke regeln zu können, kann man erfindungsgemäß in der Nähe der
Glühdrähte gitter-oder stabförmige Hilfselektroden, z. B. in Form von Gittern oder
Stäben o, anordnen, deren Potential von dem der Glühdrähte verschieden sein und
willkürlich geändert werden kann. Durch verschiedenartige Anordnung dieser Hilfselektroden
und Regelung ihres Potentials kann man ferner auf die Art der Verteilung der Belegung
der Kegelfläche der Anode einwirken.
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Bei Verwendung von nur zwei Glühdrähten in der dargestellten Anordnung
kann man erfindungsgemäß dem Mantel des als Sammelvorrichtung dienenden trommelförmigen
Metallgehäuses zweckmäßig ovalen Querschnitt geben. Bei mehr als zwei Glühdrähten
erhält der Trommelquerschnitt vorzugsweise Kreisform.
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Die Wandung der die Kegelanode praktisch vollständig einhüllenden
Sammelvorrichtungh kann erfindungsgemäß so dick genommen werden, daß der vorschriftsmäßige
Röntgenstrahlenschutz bereits innerhalb des Glaskörpers der Röhre erreicht wird.