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Röntgenröhre mit Fokussierungsspule Es ist vorgeschlagen worden, bei
Röntgenröhren mit Fokuss.ierungsspulen. die Anode so anzuordnen, daß die nutzbare
Röntgenstrahlung durch einen Spalt im Eisenweg der Fokussierungsspule austritt.
Es ist ferner vorgeschlagen, bei dieser Anordnung den magnetischen Rückschluß, der
in einiger Entfernung von der Anodenrohrachse den die Linse bildenden Spalt des
Eisenweges überbrückt, mit einzelnen Fenstern für den Strahlenaustritt zu versehen.
Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß die Strahlung nicht in allen Richtungen,
in .denen die Strahlung infolge der Ausbildung,des Spaltes austreten kann, gleichzeitig
ausgenutzt werden kann. Die Strahlung wird nämlich durch die den magnetischen Rückschluß
bildenden Teile stark absorbiert.
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Erfindungsgemäß wird dieser Nachteil dadurch vermieden, daß der magnetische
Rückschluß durch ein vorzugsweise ring- oder kegelförmiges Strahlenaustrittsfenster
aus einem ferromagnetischen Werkstoff, vorzugsweise hoher Permeabilität, gebildet
wird. An den den auszunutzenden Strahlungswinkel begrenzenden Kanten ist das ferromagnetische
Fenster, das mit Rücksicht auf die Aibsorption der Strahlung möglichst dünnwandig
ausgebildet sein muß, an starkwandige ferromagn.etische Teile angeschlossen. Da
der Umfang der Fokussierungsspule verhältnismäßig groß ist, kann die Wandstärke
des ferromagnetischen Strahlenaustrittsfensters sehr dünnwandig gewählt werden,
wenn es etwa den gleichen Umfang besitzt wie die Fokussierungsspule, weil in diesem
Falle infolge der großen Länge des Fensters selbst bei geringer Dicke ein ausreichender
Querschnitt des Eisenweges zustande kommt. Je größer die Permeabilität des Strahlenaustrittsfensters
ist, desto geringer kann seine Dicke gewählt werden, ohne daß durch die Streuung,
die eine Folge der sehr hohen Sättigung des Strahlenaustrittsfensters ist, eine
störende Schwächung des magnetischen Feldes der Linse eintritt.
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Bei den vorgeschlagenen Anordnungen ist
der Magnetspalt
der Linse durch ein. Fenster aus nichtferromagnetischem Werkstoff hergestellt. Es
ist ferner vorgeschlagen, den Magnetspalt durch ferromagnetische Werkstoffe möglichst
geringer Permeabilität zu überbrücken und zu diesem Zweck beispielsweise ein Nickelblech
möglichst geringer Dicke zu verwenden. In diesen den Magnetspalt überbrückenden
Fenstern tritt jedoch eine Absorption der Strahlung ein, die vermieden wird, falls
das ferroniagnetische Strahlenaustrittsfenster im magnetischen. Rückschluß einen
Teil der den Vakuumraum begrenzenden Wandung bildet. In diesem Falle empfiehlt es
sich das Strahlenaustrittsfenster mindestens an einer Seite an Teile der Gefäßwand
angrenzen zu lassen, die aus einem @Verkstoff geringer Perineabilität bestellen.
Diese Teile stellen die Verbindung zu den die Linse bildenden Teilen ans Werkstoff
hoher Permeabilität her.
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Die Figuren zeigen in zum Teil schematischer Darstellung Ausführungsbeispiele
der Erfindung. Die Anode i, die senkrecht zur Achse des aus ferromagnetischem Werkstoff
hergestellten Anodenrohres 2 angeordnet ist, wird von dem Elektronenstrahl getroffen.
Die nutzbare Röntgenstrahlung tritt bei dieser Anordnung durch den Spalt im Eisenweg,
d. h. durch den Spalt zwischen den Teilen 2 und 3, aus. Eine Absorption der Strahlung
findet nur durch das Fenster 7 statt. Der nutzbare Winkel hängt von der Spaltweite
und dem Anodenrolirdurclim; sser ab. Bei dein dargestellten Ausführungsbeispiel
beträgt der Winkel etwa 45°. Der Eisenweg der Fokussierungsspule ,v ird gebildet
durch die ferromagnetischen Teile 2 bis 5, 7, 8 und 1o. Zur Magnetisierung dienen
die Spulen 6 und g. Das Strahlenaustrittsfenster 7 ist ebenfalls aus ferromagnetischem
@,#'erlzstoff möglichst hoher Permeabilität hergestellt. Zur Herstellung der vakuumdichten
Überbrückung des Spaltes der magnetischen Linse dienen die beiden aus niclitferromagnetischernWerkstoff
leergestellten Scheiben 30, die die Verbindung zwischen dem Strahleilaustrittsfenster
7 einerseits und den Rohren 2 und 3 aus ferromagnetischem Werkstoff andererseits
herstellen. Zur Kühlung der Anode wird der mit ihr verbundene, aus gut wärmeleitendem
Werkstoff, vorzugszveise aus Kupfer, hergestellte Teil ii vom Kühlwasser umflossen.
Zur Führung des hühlwasserstromes dient bei den in den Fig. i bis 3 dargestellten
Anordnungen der streifenförmige Körper 12, der das ihn umgebende Rohr in zwei Teile
etwa halbkreisförmigen O_uerschnitts unterteilt. Das Kühlwasser strömt auf der einen
Seite des Teiles i i zu der Anode und an der anderen Seite zurück. Bei dem Ausführuilgsbeispiel
nach Fig. 2 -ist nur auf der Anodenseite eine Fokussierungsspule vorgesehen. Am
Anodenrohr 13, das aus nichtmagnetischem Werkstoff leergestellt sein kann, ist der
aus magnetischen Werkstoff hergestellte Polschuh 14 vakuumdicht befestigt. Ihm gegenüber
ist das ferromagnetische Rohr 15 angeordnet, in dessen Bohrung die Anode
i untergebracht ist. Der Eisenweg wird fortgesetzt durch das Eisen roter 16, die
Eisenscheibe 17, da: Rohr 18, den Ring2o und das kegelförmige, aus ferroinagnetischem
Werkstoff möglichst hoher Perineabilität bestellende Strablenaustrittsfenster. Dieses
Fenster ist mit den Teilen 1d. und 2o vakuumdicht verbunden. Die Verbindung zwischen
dem Teil 20 und dem Teil 15 wird durch die aus nichtmagnetischem Werkstoff oder
aus einem Werkstoff möglichst geringer Permeabilität hergestellten Scheiben 22 gebildet.
Diese Teile sind ebenfalls vakuumdicht miteinander verbunden. Zur Erregung dient
die Spule 19, deren Wicklung im Spulvnkasten -23 untergebracht ist. Diese
Anordnung hat den Vorteil, daß die Magnetspule zugleich mit dem größten Teil des
magnetischen Rückschlusses und dem Rohr 16 vollständig von der eigentlichen Röntgenröhre
getrennt werden kann. Es ist also möglich, die Teile der Gefäßwandung der Röntgenröhre
bis auf sehr hohe Temperaturen aufzuheizen und die Spulen mit den Teilen 16 bis
18 nachträglich aufzusetzen. Zur Vermeidung eines inagtletischen Übergangswiderstandes
ist e: dabei selbstverständlich zweclcinäßig, die Teile i_# und 16 gut aufeinanderzupassen.
Zu diesem Zweck können entweder die Stirnflächen sorgfältig bearbeitet «-erden.
Unter Umständen ist es auch vorteilhaft, die beiden Teile mit konischen Flächen
aufeinanderzupassen. Die Trennwand 12 wird in derselben Weise wie bei der Anordnung
nach Fig. i in den Anodenkopf i i eingeschoben. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung
ist, daß die Wicklung nicht, wie dies bei der Anordnung nach Fig. i imvermeidlich
ist, nach der Fertigstellung der Röhre auf das Anodenrohr 2 gewickelt zu werden
braucht.
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Bei der in den Fig.3 und d. dargestellten Ausführungsform ist nur
auf der Kathodenseite des Magnetspaltes der Linse eine Fokussierungsspule vorgesehen.
Die Anode i ist mit ihrem Anodenkopf i i in das aus fcrromagnetischem Werkstoff
möglichst hoher Permeabilität gebildete Verachlußstüch 24 der Röhre vakuumdicht
eingesetzt. Der Teil 24 ist über das aus ferromagnetischem Werkstoff, vorzugsweise
hoher Permeabilität. leergestellten Strahlenaustrittsfenster mit - dem ebenfalls
zum magnetischen Rückschluß dienenden Rohr -26 verbunden, das einerseits über
die
ferromagnetische Scheibe 27 die Verbindung zum ferromagnetischen Anodenrohr herstellt.
Es ist auch möglich, das Anodenrohr a aus n:ichtferromagnetischem Werkstoff herzustellen,
um in ähnlicher Weise. wie in Fig. 2 dargestellt ist, zur Führung des Magnetflusses
ein besonderes, nur am Ende mit ihm vakuumdicht verbundenes ferromagnetisches Rohr
vorzusehen.
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Das Strahlenaustrittsfenster 2,5 ist über dem aus nichtferromagnetischem
Werkstoff hergestellten Teil 29 mit dem Anodenrohr 2 vakuumdicht verbunden. Auch
bei dieser Anordnung muß die Spule 28 nach dem Aushei7en der Röhre auf das Anodenrohr
2 gewickelt werden. Dieser Arbeitsgang kann jedoch bei Verwendung geeigneter Wickelvorrichtungen
ohne Schwierigkeit bei völlig stillstehendem Anodenrohr 2 durchgeführt werden, so
daß nicht die Gefahr besteht, d.aß die Röntgenröhre selbst bei diesem Arbeitsgang
beschädigt wird.
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Die Fig. 5 und 6 zeigen als weiteres Ausführungsbeispiel eine Anordnung,
bei der der Spalt der Linse durch ein Fenster aus nichtferromagnetischem Werkstoff
oder einem Werkstoff möglichst geringer Permeabilität hergestellt ist. An das Anodenrohr
2, das aus nichtferromagnetischem Werkstoff bestehen kann, ist das dünnwandige Fenster
41 vakuumdicht angesetzt. Am anderen Ende des Rohres 41 ist die Anode i in der Mitte
eines aus ferromagnetischemWerkstoff möglichst hoher Perrneabilität bestehenden
Teiles 31 untergebracht, der einerseits mit ihr, andererseits mit dem Rohr 41 vakuumdicht
verbunden ist. Damit das Fenster 41 möglichst dünnwandig ausgeführt werden kann,
so daß es nur wenig von der nutzbaren Röntgenstrahlung absorbiert, und für den Fall,
daß es aus ferromagnetischem Werkstoff hergestellt ist, nur eine geringe Schwächung
des Feldes bewirkt, ist das ferromagnetische Austrittsfenster 32, das im Wege des
magnetischen Rückschlusses liegt, über den. Polschuh 33 mit dem Anodenrohr 2 und
über die Teile 34 und 35 mit dem Ende des Rohres 41 verbunden, das die Anode trägt.
Die Teile 2, 41, 31 bis 35 werden miteinander starr verbunden, so daß .die an den.
Teilen 31 und 34 angreifenden Kräfte das dünnwandige Rohr nicht beschädigen. können.
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Es ist nicht notwendig, alle .diese Verbindungen vor dem Ausbeizen
der Röhre herzustellen. Es ist unter Umständen sogar vorteilhafter, zunächst nur
die Teile 2, 41, 31, 1 und i i miteinander zu verbinden und zu dieser vakuumdichten
Verbindung möglichst hochschmelzende Lote zu verwenden und erst nach dem Ausbeizen
in der geschilderten Weise die zur Stützung des Fensters 41 dienenden Teile 32 bis
35 anzubringen. Der ferromagnetische Teil 31 wird fortgesetzt durch den im Innern
der Spule 37 angeordneten Eisenkern 36, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
über eine Konusfläche mit dem der' Anode abgewandten Ende des Teiles 31 verbunden
ist. Der magnetische Rückschluß wird fortgesetzt durch die Teile 38 und 39. Die
auf den Spulenkörper 4o gewickelte Spiae 37 kann bei dieser Anordnung zugleich mit
den Teilen 36 bis 39 auf den vorspringenden Rand des Ringes34geschoben werden. Durch
entsprechende Ausbildung und Bearbeitung ist es möglich, Sie magnetischen Widerstände
an den Übergangsflächen sehr niedrig zu halten, so daß die zusätzlichen. Luftspalten
zwischen .den Teilen 31 und 36 sowie 34 und 39 praktisch nicht ins Gewicht fallen.
Auch bei dieser Anordnung wird die Spule durch das zur Kühlung der Anode .dienende
Kühlmittel mitgekühlt, so daß eine verhältnismäßig hohe spezifische Belastung des
Spulenquerschnittes zulässig ist.
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Durch die kegelförmige Ausbildung des Strahlenaustrittsfensters beidem
in den Fig. 2, 5 und 6 :dargestellten Ausführungsbeispiel ist es möglich, mit dem
zu untersuchenden. Werkstück sehr nahe an den Brennfleck heranzukommen. Dies ist
für viele Anwendungszwecke von Bedeutung.