DE725556C

DE725556C - X-ray tube with focusing coil

Info

Publication number: DE725556C
Application number: DEL100347D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Anton Eisl; Dr-Ing Friedrich Malsch
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1940-03-12
Filing date: 1940-03-13
Publication date: 1942-09-24

Description

Röntgenröhre mit FokussierungsspuIe Es ist vorgeschlagen worden, bei Röntgenröhren mit Fokussierungsspulen die Anode so anzuordnen,.daß die nutzbare Röntgenstrahlung durch einen Spalt im Eisenweg der Fokussierungsspule austritt. Es ist ferner vorgeschlagen worden, bei dieser Anordnung den magnetischen Rückschluß, der in einiger Entfernung von der Anodenrohrachse den die Linse bildenden Spalt des Eisenwegs überbrückt, mit einzelnen Fenstern für den Strahlenaustritt zu versehen. Zur Erzielung einer möglichst großen Feldstärke in dem von den Elektronen vor der Anode durchlaufenen Raum wird bei der Röntgenröhre nach der Erfindung, die ebenfalls mit einer Fokussierungsspule ausgerüstet ist und bei der die nutzbare Röntgenstrahlung durch einen Spalt im Eisenweg dieser Spule austritt, ein Teil des von der Spule magnetisierten Eisens auf der vom Entladungsraum abgekehrten Seite der Anode, vorzugsweise axial zur Richtung des Anodenrohres, angeordnet. Auf diese Weise ist es möglich, unter Beibehaltung der Spulenbemessungen und Spulenbelastung einen kleineren Brennfleck zu erhalten als bei den bekannten bzw. vorgeschlagenen Anordnungen.X-ray tube with focusing coil It has been proposed in X-ray tubes with focusing coils to arrange the anode so that the usable X-rays emerge through a gap in the iron path of the focusing coil. It has also been proposed to use the magnetic yoke in this arrangement. the gap forming the lens at some distance from the anode tube axis of the iron road bridged, to be provided with individual windows for the radiation exit. To achieve the greatest possible field strength in that of the electrons in front of the Anode traversed space is in the X-ray tube according to the invention, which is also is equipped with a focusing coil and in which the usable X-ray radiation part of the coil exits through a gap in the iron path of this coil magnetized iron on the side of the anode facing away from the discharge space, preferably axially to the direction of the anode tube. In this way it is possible a smaller focal spot while maintaining the coil dimensions and coil load than with the known or proposed arrangements.

Die Abbildungen zeigen in zum Teil schematischer Darstellung Ausführungsbeispiele der Röntgenröhre nach der Erfindung. Die Anode i ist senkrecht zur Achse des Anodenrohres 2 am Ende desselben angebracht. Die durch den auftreffenden Elektrodenstrahl aus dein Anodenmaterial ausgelöste Röntgenstrah-Jung soll nur in dem dein Vakuum der, Anodenoberfläche zugekehrten Halbraum aus= genutzt werden. Die durch das Anodenrnaterial hindurchgehende Strahlung wird also nicht ausgenutzt. Es ist wünschenswert, daß sie möglichst stark entweder durch die Fokussierungsspule selbst und ihre Eisenteile oder durch zusätzliche Abschirrnmittel absorbiert wird. Von der in den anderen Halbraum ausgesandten Röntgenstrahlung wird auch nur die unter einem Winkel von .I5° zur Anodenoberfläche aus dieser austretende Strahlung ausgenutzt. Sie tritt bei sämtlichen Ausführungsbeispielen durch einen Spalt im Eisenweg der Fol:ussierungsspule aus. Im magnetischen Rückschluß sind bei der Anordnung nach Fig. i ein oder mehrere Fenster 3 vorgesehen. Das Anodenrohr ist an der Austrittsstelle für die nutzbare Röntgenstrahlung ebenfalls mit Öffnungen versehen, die mit einem vakuumdichten Fenster, beispielsweise einem aus Nickel bestehenden dünnwandigen Rohr .1, verschlossen sind. Es empfiehlt sich, dieses Rohr aus einem möglichst nichtferromagnetischen Werkstoff oder einem Werkstoff mit sehr geringer Permeabilität Herzustellen, damit die magnetische Feldstärke der Linse nicht vermindert wird. Wenn, wie bei der Anordnung nach Fig. i, das Anodenrohr 2 zum Teil den Spalt überbrückt, muß auch dieses zumindest in diesen Teilen aus einem nichtferromagnetischen Werkstoff hergestellt werden.The figures show exemplary embodiments in a partially schematic representation the X-ray tube according to the invention. the Anode i is perpendicular to Axis of the anode tube 2 attached to the end of the same. The through the hitting Electrode beam released from your anode material should only be used in that your vacuum of the anode surface facing half space from = can be used. The radiation passing through the anode material is therefore not used. It is desirable that they be as strong as possible either through the focusing coil itself and its iron parts or is absorbed by additional detaching means. Of the X-ray radiation emitted into the other half-space, only the Radiation emerging from this at an angle of .15 ° to the anode surface exploited. It occurs in all embodiments through a gap in the Eisenweg der Fol: usierungsspule off. In the magnetic return are in the arrangement one or more windows 3 are provided according to FIG. The anode tube is at the exit point for the usable X-ray radiation also provided with openings that are marked with a vacuum-tight window, for example a thin-walled one made of nickel Tube .1, are closed. It is advisable to make this tube from a non-ferromagnetic tube if possible Material or a material with very low permeability to produce so the magnetic field strength of the lens is not reduced. If, as with the arrangement According to Fig. i, the anode tube 2 bridges part of the gap, this must also at least in these parts are made of a non-ferromagnetic material.

Der Eisenweg der Fakussierungsspule besteht aus einem Rohr 5, das erfindungsgemäß auf der dein Vakuumraum abgekehrten Seite der Anodenoberfläche, vorzugsweise axialzum Anodenrohr 2, angebracht ist. Der Eisenweg wird fortgesetzt durch den aus den Teilen 6 bis 8 bestehenden magnetischen Rückschluß. Der Teil 6 ist mit den bereits erwähnten Fenstern 3 -ersehen. Die die Fokussierungsspule i i abschließenden Scheiben io müssen selbstverständlich, ebenso wie die den Magnetspalt gegebenenfalls außerhalb der Fenster überbrückenden Teile 9, aus einem nichtferromagnetischen Werkstoff hergestellt werden. Die Kühlung der Anode, die in einem vorzugsweise aus gut wärmeleitendem Werkstoff, beispielsweise aus Kupfer, bestehenden Anodenkopf 1d eingebettet ist, erfolgt bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. i mittels eines Kühlmittelstromes, der durch das Rohr r2 zum Anodenkopf geführt und nach Kühlung desselben und Durchlaufen des ringförrnigen Zwischenraumes 15 zur Kühlmitteloberleitung 16 gelangt. Um eine Erwärmung des frischen Kühlmittels durch das umgebende, bereits erwärmte Kühlmittel zu vermeiden, ist bei dieser Anordnung ein das Rohr 12 umgebendes Rohr 13 vorgesehen und der Zwischenraum 17 zwischen den beiden Rohren mit Luft oder einem die Wärme schlecht leitenden Werkstoff gefüllt. Die Dichtung erfolgt unter Zwischenfügung von elastischen Dichtungsmitteln durch Anpressen des Ringes 18, der fest mit dem Rohr 5 verbunden ist, gegen die Stirnfläche des Anodenrohres 2. Die Spule einschließlich der Kühleinrichtung und aller Teile des magnetischen Rückschlusses können nach dem Entgasen der Anode der Röntgenröhre aufgesetzt und mit dein mit dem Anodenrohr fest verbundenen Ring i9 verschraubt werden. Diese Anordnung gestattet auch, die Rohre getrennt von der Fokussierungsspule zu transportieren. Die Fokussierungsspule kann zugleich zur Abstützung der Rohre auf der Tischplatte ausgenutzt werden.The iron path of the Fakussierungsspule consists of a tube 5, the according to the invention on the side of the anode surface facing away from the vacuum space, preferably axially to the anode tube 2. The iron route is continued by the magnetic yoke consisting of parts 6 to 8. Part 6 is seen with the windows 3 already mentioned. The focusing coil i i final disks io must of course, as well as the magnetic gap possibly outside the window bridging parts 9, from a non-ferromagnetic Material are produced. The cooling of the anode, which is preferably made in a Good heat-conducting material, for example made of copper, existing anode head 1d is embedded, takes place in the embodiment of FIG Coolant flow that passed through the tube r2 to the anode head and after cooling the same and passing through the annular space 15 to the coolant overhead line 16 arrives. To warm up the fresh coolant by the surrounding, already To avoid heated coolant in this arrangement is one surrounding the tube 12 Tube 13 is provided and the space 17 between the two tubes with air or filled with a material that does not conduct heat well. The seal takes place under Interposition of elastic sealing means by pressing the ring 18, the is firmly connected to the tube 5, against the end face of the anode tube 2. The Coil including the cooling device and all parts of the magnetic return path can be placed on the anode of the X-ray tube after degassing and with your the anode tube firmly connected to the ring i9 screwed. This arrangement permits also to transport the tubes separately from the focusing coil. The focusing coil can also be used to support the pipes on the table top.

Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 2, 3 und 5 ist der Austritt der nutzbaren Röntgenstrahlung nicht auf einzelne Fenster im magnetischen Rückschluß beschränkt. Der magnetische Rückschluß ist vielmehr an den zum Austritt der Strahlung bestimmten Stellen in allen Richtungen gleichmäßig so dünn gewählt, daß keine unzulässig hohe Absorption der Strahlung eintritt. Das Strahlenaustrittsfenster 21, das den Magnetspalt der Fokussierungsspule vakuumdicht überbrückt, besteht aus dem gleichen Werkstoff wie das Strahlenaustrittsfenster d. bei der Anordnung nach F ig. i. Das Rohr 21 ist auf der einen Seite mit dem Anodenrohr 2 und auf der anderen Seite mit dem aus ferromagnetischein Werkstoff bestehenden Teil23 vakuumdicht verbunden. In das Rohr 23 ist die Anode und der Anodenkopf 29 vakuumdicht eingesetzt. Der Spalt der Linse wird gebildet durch den erfindungsgemäß auf der dein Vakuumraum abgekehrten Seite der Anodenoberfläche vorgesehenen Teil 23 und den Polschuh 27, der ebenfalls aus ferromagnetischein Werkstoff besteht. Er wird zweckmäßig ebenfalls mit dem Anodenrohr 2 starr verbunden, da er zur mechanischen Entlastung des dünnwandigen Fensters 21 bei der dargestellten Anordnung neitragen kann. Der Eisenweg wird im übrigen gebildet durch die Teile 20, =4. bis 26 und das diinnwandige ferromagnetische Strahlenaustrittsfenster -22 des magnetischen Rückschlusses. Die Teile 23 und 24 «-erden unter möglichster Vermeidung eines Luftspaltes miteinander verbunden. Zu diesem Zweck werden sie mit ebenen, zylindrischen oder, wie dargestellt, konischen Flächen aufeinandrrgepaßt.In the embodiments according to FIGS. 2, 3 and 5, the outlet is the usable X-rays do not affect individual windows in the magnetic return path limited. The magnetic return is rather due to the exit of the radiation certain points are chosen equally thin in all directions so that none are impermissible high absorption of radiation occurs. The beam exit window 21 that the Magnetic gap of the focusing coil bridged vacuum-tight, consists of the same Material like the beam exit window d. with the arrangement according to Fig. i. That Tube 21 is on one side with the anode tube 2 and on the other side with the part 23 made of ferromagnetic material is connected in a vacuum-tight manner. In the tube 23 is the anode and the anode head 29 is inserted in a vacuum-tight manner. The gap the lens is formed by the vacuum space facing away from the vacuum space according to the invention Side of the anode surface provided part 23 and the pole piece 27, which is also made of ferromagnetic material. It is also useful with the anode tube 2 rigidly connected, since it is used to mechanically relieve the thin-walled window 21 can contribute to the arrangement shown. The iron road is also formed through the parts 20, = 4. to 26 and the thin-walled ferromagnetic beam exit window -22 of the magnetic return. The parts 23 and 24 "- earth as much as possible Avoidance of an air gap connected to each other. For this purpose they are using flat, cylindrical or, as shown, conical surfaces fitted together.

Zur Entlastung des Strahlenaustrittsfensters 21 wird bei der Anordnung nach Fig. 2 das Strahlenaustrittsfenster 22 im magnetischen Rückschluß herangezogen, das durch Vermittlung der Teile 2o und 3 r das Strahlenaustrittsfenster 2r an der Anodenseite unterstützt. Es ist zweckmäßig, die Teile 24 3i, 20, 22, 27 und 2 miteinander zumindest nach dem Entgasen der Anode starr zu verbinden. Beim Aufsetzen der in dem Spulenkasten 30 untergebrachten Fokussierungsspule mit den Teilen 24 bis 26 des Eisenweges und der Kühleinrichtung wird in diesem Falle das dünnwandige Fenster 21 mechanisch nicht beansprucht. Die Teile 20 und 24 müssen zur Vermeidung eines Luftspaltes gut aufeinandergepaßt werden.To relieve the radiation exit window 21, in the arrangement according to FIG. 2, the radiation exit window 22 in the magnetic yoke is used, which supports the radiation exit window 2r on the anode side by means of the parts 2o and 3r. It is expedient to rigidly connect the parts 24 3i, 20, 22, 27 and 2 to one another at least after the anode has been degassed. When placing the focusing coil accommodated in the coil box 30 with the parts 24 to 26 of the iron path and the cooling device, the thin-walled window 21 is not mechanically stressed in this case. The parts 20 and 24 must be well matched to avoid an air gap.

Die die beiden Kühlwasserwege voneinander trennende Scheidewand 28 läßt sich in den mit :2 gekennzeichneten Schlitzen versehenen Anodenkopf 29 einschieben.The partition 28 separating the two cooling water paths from one another can be pushed into the anode head 29 marked with: 2 slots.

Fig.3 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel eine Röntgenröhre mit zwei Fokussierungsspulen und einem Anodenrohr 42 aus ferromagnetischem Werkstoff. Erfindungsgemäß ist hinter der dem Vakuum zugekehrten Oberfläche in der Anode das aus ferromagnetischem Werkstoff hergestellte Rohr 32 angeordnet. Der Magnetspalt der Linse bildet sich also zwischen den benachbarten Enden der Rohre 32 und 42 aus. Der magnetische Riickschluß wird gebildet durch die Teile 33, 34, 36, 37 und 39, die die beiden Fokussierungsspulen 35 und 38 umschließen. Der Vakuumraum wird bei dieser Anordnung durch das im Zuge des ferromagnetischen Rückschlusses liegende, aus ferromagnetischem Werkstoff bestehende Fenster 36 und die beiden aus nichtferromagnetischein Werkstoff bestehenden Scheiben 41 begrenzt. Diese Teile überbrücken den Magnetspalt vakuumdicht. Die Kühlung des Anodenkopfes 4o wird in derselben Weise durchgeführt wie bei der Anordnung nach Fig. 2.3 shows an X-ray tube as a further embodiment two focusing coils and an anode tube 42 made of ferromagnetic material. According to the invention is behind the surface facing the vacuum in the anode made of ferromagnetic material tube 32 is arranged. The magnetic gap the lens is thus formed between the adjacent ends of the tubes 32 and 42. The magnetic return is formed by the parts 33, 34, 36, 37 and 39, which enclose the two focusing coils 35 and 38. The vacuum space is at this arrangement by the in the course of the ferromagnetic inference, windows 36 made of ferromagnetic material and the two made of non-ferromagnetic material Material existing disks 41 limited. These parts bridge the magnetic gap vacuum tight. The cooling of the anode head 4o is carried out in the same way as in the arrangement according to FIG. 2.

Die Röntgenröhre nach Fig.4 besitzt ein Anodenrohr 5o aus Glas. In ihrem Innern ist im geringen Abstand von der Anode ein ferromagnetischer Körper 43 angebracht, der über einen aus nichtferromagnetischem Material bestehenden Teil 44 mit dem Anodenkopf verbunden ist. Zur Ermöglichung des Strahlenaustritts ist der Teil 44 mit Öffnungen versehen, die zum Schutz der Glaswandung mit Fenstern 45 aus einem die Strahlung möglichst wenig absorbierenden Werkstoff, vorzugsweise aus Beryllium, verschlossen sind. Auch im magnetischen Rückschluß sind Fenster 46 zum Austritt der nutzbaren Strahlung angebracht.The X-ray tube according to FIG. 4 has an anode tube 5o made of glass. In its interior is a ferromagnetic body at a short distance from the anode 43 attached, which consists of a part made of non-ferromagnetic material 44 is connected to the anode head. To enable the radiation to exit the part 44 is provided with openings to protect the glass wall with windows 45 made of a material that absorbs the radiation as little as possible, preferably made of beryllium. There are also windows 46 in the magnetic return path attached to the exit of the usable radiation.

Den väkuumdichten Abschluß am Anodenende bildet das mit dem Anodenrohr 5o verschmolzene Metallrohr 49, das seinerseits über ein Teil 48 und ein dünnwandiges Rohr vakuumdicht mit dem Teil 44, in den die Anode und der Anodenkopf eingesetzt sind, verbunden 'ist.The vacuum-tight seal at the anode end is formed by the anode tube 5o fused metal tube 49, which in turn has a part 48 and a thin-walled Tube vacuum-tight with the part 44 into which the anode and the anode head are inserted are 'connected'.

Hinter der dem Vakuumraum zugekehrten Oberfläche der Anode ist das aus ferromagnetischem Werkstoff hergestellte Rohr 5 r angebracht. Der Magnetspalt der Linse bildet sich also zwischen den benachbarten Enden der Teile 43 und 5 r aus. Der übrige magnetische Rückschluß ist gebildet durch die Teile 52 bis 55. Zur Erregung dienen die beiden Spulen 56 und 57. Zur Verminderung des magnetischen Widerstandes empfiehlt es sich, den Teil 43 möglichst lang zu machen, soweit die mechanische Festigkeit dies gestattet, so daß der wegen der Dicke des Glases und der Ungenauigkeit seiner Abmessungen unvermeidbare Luftspalt zwischen den Teilen 55 und 43 quer zur Spaltrichtung möglichst ausgedehnt ist.This is behind the surface of the anode facing the vacuum space made of ferromagnetic material tube 5 r attached. The magnetic gap the lens is thus formed between the adjacent ends of the parts 43 and 5 r the end. The rest of the magnetic yoke is formed by the parts 52 to 55. To The two coils 56 and 57 are used for excitation. To reduce the magnetic resistance it is advisable to make the part 43 as long as possible, as far as the mechanical Strength allows this, so that because of the thickness of the glass and the inaccuracy its dimensions unavoidable air gap between the parts 55 and 43 transversely to The direction of the split is as extended as possible.

Das Kühlwasser für die Anode wird dem Anodenkopf durch das koaxiale Rohr 47 zugeführt. Durch den ringförmigen Spalt zwischen den Rohren 47 und 5 1 wird es zurückgeführt und kühlt dadurch auch noch einen Teil der Spule 57.The cooling water for the anode is supplied to the anode head through the coaxial pipe 47. It is fed back through the annular gap between the tubes 47 and 5 1 and thereby also cools part of the coil 57.

Damit das aus Glas bestehende Anodenrohr 5o durch die Spulen und die Eisenteile nicht beschädigt und nicht übermäßig beansprucht wird, ist es zweckmäßig, die Teile 51 bis 58 zu einer Einheit zu vereinigen, die nachträglich über das Anodenende der Röntgenröhre geschoben werden kann. Die Führung übernimmt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Innenseite des Rohres 58 und die Außenseite des Teiles 48.So that the anode tube made of glass 5o through the coils and the Iron parts are not damaged and not excessively stressed, it is advisable to to unite the parts 51 to 58 into one unit, which can be retrofitted via the anode end the X-ray tube can be pushed. The leadership takes over in the case of the one shown Embodiment the inside of the tube 58 and the outside of the part 48.

Bei der Röntgenröhre nach Fig. 5 wird der Magnetspalt gebildet durch das anodenseitige Ende des aus ferromagnetischem Werkstoff bestehenden Anodenrohres 59 und den die Anode umschließenden Teil der Abschlußscheibe 6o aus ferromagnetischem Material. Der Magnetspalt ist bei dieser Anordnung durch die Teile 6o, 61 und 65 vakuumdicht überbrückt. Das Strahlenaustrittsfenster 61 aus ferromagnetischem Werkstoff liegt im Zuge des magnetischen Rückschlusses, - der durch die Teile 62 und 63 fortgesetzt wird und die Fokussierungsspule 6.1. umschließt. Die den Vakuulnabschluß bildende Scheibe 65 darf bei dieser Anordnung nicht aus einem ferromagnetischenWerkstoff bestehen.In the X-ray tube according to FIG. 5, the magnetic gap is formed by the anode-side end of the anode tube made of ferromagnetic material 59 and the part of the cover plate 6o surrounding the anode made of ferromagnetic Material. In this arrangement, the magnetic gap is formed by parts 6o, 61 and 65 bridged vacuum-tight. The beam exit window 61 made of ferromagnetic material lies in the course of the magnetic return - which is continued by the parts 62 and 63 and the focusing coil 6.1. encloses. The one forming the vacuum seal In this arrangement, disk 65 must not be made of a ferromagnetic material exist.

Während bei den Anordnungen nach Fig. r, 2 und 4 die Magnetspulen einschließlich der zugehörigen Eisenteile nachträglich als Ganzes über das Anodenrohr geschoben werden können, muß bei den Anordnungen nach Fig.3 und 5 die Fokussierungsspule auf das Anodenrohr nach der Fertigstellung der Röhre aufgewickelt werden. Dieser Arbeitsgang läßt sich jedoch bei Verwendung geeigneter Wickelvorrichtungen ohne Schwierigkeit, ohne unzulässige Beanspruchung der Röhre, beispielsweise bei stillstehendem Anodenrohr, durchführen.While in the arrangements according to Fig. R, 2 and 4, the magnet coils including the associated iron parts subsequently as a whole via the anode tube can be pushed, the focusing coil must in the arrangements according to Fig.3 and 5 be wound onto the anode tube after the completion of the tube. This Operation lets however, when using suitable winding devices without difficulty, without undue stress on the tube, for example with with the anode tube at a standstill.

Claims

PATENT CLAIMS: i. X-ray tube with focusing coil, in which the usable X-ray radiation exits through a gap in the iron path of the coil, characterized in that part of the iron magnetized by the coil is arranged on the side of the anode facing away from the discharge space, preferably axially to the direction of the anode tube. a. X-ray tube according to Claim i, characterized in that that part of the iron path arranged on the side of the anode facing away from the discharge space is detachably connected to the tube. 3. X-ray tube according to claim i and a, characterized in that the part of the iron path arranged on the side of the anode facing away from the discharge space carries the focusing coil or one of the focusing coils. 4 .. X-ray tube according to claim i and following, characterized in that the part of the iron path arranged on the side of the anode facing away from the discharge space is connected to the anode tube to relieve the radiation exit window with the aid of parts that bridge the magnetic gap of the lens. 5. X-ray tube according to claim i and following, characterized in that the part of the iron path arranged on the side of the anode facing away from the discharge space serves in its interior to guide the agent cooling the anode.