DE726050C

DE726050C - X-ray tube with focusing coil

Info

Publication number: DE726050C
Application number: DEL100351D
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: 1942-10-05

Description

Röntgenröhre mit Fokussierungsspule Bei den bekannten Röntgenröhren mit Fokussierungsspule,, bei denen die nutzbare Röntgenstrahlung bei senkrecht zur Anodenrohrachse angeordneter Anode unter einem etwa zwischen 45 und 9o° liegenden Winkel zur Anodenrohrachse austritt, wird der Abstand der Fokussierungsspule von der Anode mindestens so groß gewählt, daß diese die nutzbare Strahlung nicht behindert. Zur Erzielung eines kleinen Brennflecks ist es erwünscht, die Kathode auf die Anode stark verkleinert abzubilden. Bei den bekannten Röntgenröhren wird deshalb der Magnetspalt der Linse am anodennahen Ende der Fokussierungsspule vorgesehen, der Abstand von der Anode jedoch so groß gewählt, daß die Strahlung an den Eisenteilen und der Fokussierungsspule vorbeigehen kann. Es gelingt .daher nicht, eine sehr starke Verkleinerung zu erzielen, da der Abstand zwischen der Spule bzw. dem Spalt und der Anode bei diesen Anordnungen wegen des großen Durchinessers der Fokussierungsspule verhältnismäßig groß ist.X-ray tube with focusing coil In the known X-ray tubes with focusing coil, in which the usable X-ray radiation at perpendicular to Anode arranged on the anode tube axis under an anode lying approximately between 45 and 90 ° Angle to the anode tube axis, the distance of the focusing coil is of the anode chosen to be at least large enough that it does not hinder the usable radiation. To achieve a small focal spot, it is desirable to place the cathode on the anode to depict greatly reduced. In the known X-ray tubes, the magnetic gap is therefore of the lens at the end of the focusing coil near the anode, the distance from the anode is chosen so large that the radiation on the iron parts and the focusing coil can go by. It is therefore not possible to achieve a very large reduction, because the distance between the coil or the gap and the anode in these arrangements is relatively large due to the large diameter of the focusing coil.

Dieser Nachteil wird bei der Anordnung nach der Erfindung dadurch vermieden, daß der Magnetspalt der Linse als Austrittsfenster für die nutzbare Röntgenstrahlung ausgebildet ist. Diese Anordnung gestattet es, den Magnetspalt unmittelbar an der Anode beginnen zu lassen. Er muß bei der erfindungsgemäßen Anordnung mindestens so weit sein, daß er den Winkel der nutzbaren Röntgenstrahlung nicht unerwünscht beschränkt. Aus Symmetriegründen ist es zweckmäßig, den Magnetspalt axialsymmetrisch auszubilden, auch wenn durch Teile der Röhre oder des magnetischen Rückschlusses der Strahlenaustritt tatsächlich auf einzelne durch die Strahlenaustrittsfenster gegebene Richtungen beschränkt ist.This disadvantage becomes in the arrangement according to the invention avoided that the magnetic gap of the lens as an exit window for the usable X-ray radiation is trained. This arrangement allows the magnetic gap directly to the Let anode begin. In the arrangement according to the invention, it must be at least be so far that it does not undesirable the angle of the usable X-ray radiation limited. For reasons of symmetry, it is advisable to make the magnetic gap axially symmetrical train, even if through parts of the tube or the magnetic return path the radiation exit actually on individual through the radiation exit window given directions is restricted.

Die Figuren zeigen in zum Teil schematischer Darstellung Ausführungsbeispiele der Anordnung nach der Erfindung. Die senkrecht zur Achse des bei der dargestellten Anprdnung aus nichtferroniagnetischem Werkstoff bestehenden Rohres 2 angebrachte Anode i wird von den Elektronen getroffen. Die nutzbare Röntgenstrahlung tritt durch die am Anodenrohrende vorgesehenen Fenster 3 aus. Die Öffnungen sind bei der in Fig. i dargestellten Anordnung durch möglichst dünnwandige, beispielsweise aus Nickel bestehende Fenster .4 verschlossen. Der Magnetspalt zwischen den ferromagnetischen Teilen 5 und 7 ist gerade so weit, daß die nutzbare Röntgenstrahlung durch sie nicht behindert «rird. Der andere Pol der magnetischen Linse wird durch den ferromagnetischen Teil 7 gebildet, der mit seiner Vorderfläche nicht über die Anodenoberfläche hinausreicht. Auch er behindert daher nicht die nutzbare Röntgenstrahlung. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Eisenweg fortgesetzt durch die Teile 8 und i i bis 13. Zur Erregung dienen die Spulen 9 und io. In dein magnetischen Rückschluß sind ein oder mehr Fenster für den Strahlenaustritt vorgesehen, wie Fig.2 zeigt. Zur Verminderung des magnetischen Widerstandes an diesen Stellen können Verstärkungen 1s aus ferromagnetischein Material angebracht werden, die an dein Rohr i i unter höchster Vermeidung eines Luftspaltes befestigt sind.The figures show, in a partially schematic representation, exemplary embodiments of the arrangement according to the invention. The anode i, which is attached perpendicular to the axis of the tube 2 made of nonferronic material in the case shown, is hit by the electrons. The usable X-ray radiation exits through the window 3 provided at the end of the anode tube. In the arrangement shown in FIG. I, the openings are closed by windows .4 which are as thin-walled as possible, for example made of nickel. The magnetic gap between the ferromagnetic parts 5 and 7 is just so wide that the usable X-rays are not impeded by them. The other pole of the magnetic lens is formed by the ferromagnetic part 7, the front surface of which does not extend beyond the anode surface. Therefore, it does not hinder the usable X-ray radiation either. In the illustrated embodiment, the iron path is continued by parts 8 and ii to 13. The coils 9 and io are used for excitation. One or more windows for the radiation exit are provided in the magnetic yoke, as shown in FIG. To reduce the magnetic resistance at these points, reinforcements 1s made of ferromagnetic material can be attached, which are attached to the pipe ii while avoiding an air gap as much as possible.

Zur Kühlung der Anode wird bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. i und 2 durch den Banal 14, der von dein Kanal 15 durch zwei Streifen 16 getrennt ist, das Kühlwasser zu dem quer geschlitzten Anodenkopf 17 geführt. Durch den Kanal 15 fließt das Kühlmittel ab. Damit das Kühlwasser aus dem Spalt 14 nicht austritt, ist der :Magnetspalt mit einem möglichst dünnwandigen, möglichst nichtferromagnetischen Fenster 6 verschlossen. Zur Erhöhung der Festigkeit der Anordnung empfiehlt es sich. den Magnetspalt an den Stellen. an denen die Strahlung nicht austreten soll, mit nichtferromagnetischem Werkstoff 6' auszufüllen, so daß die Teile 5 und 7 widerstandsfähig miteinander verbunden sind. Die den Abschluß der Spulen in der Nähe des Spaltes bildenden Scheiben müssen selbstverständlich aus niclitferromagnetischem Material hergestellt werden.To cool the anode is in the embodiment of FIG. I and, guided by the banal 2 14, which is separated from your channel 15 by two strips 16, the cooling water to the transversely slotted anode head 17. The coolant flows off through channel 15. So that the cooling water does not escape from the gap 14, the magnetic gap is closed with a window 6 that is as thin as possible and as non-ferromagnetic as possible. It is advisable to increase the strength of the arrangement. the magnetic gap at the points. at which the radiation is not to emerge, to be filled with non-ferromagnetic material 6 'so that the parts 5 and 7 are connected to one another in a robust manner. The disks forming the closure of the coils in the vicinity of the gap must of course be made of non-ferromagnetic material.

Bei der Anordnung nach Fig. 3 und .4 ist die Anode i senkrecht zum Anodenrohr i9 angebracht. Der Strahlenaustritt erfolgt durch die Öffnungen 2o, die durch vorzugsweise aus nichtferromagn.etischem oder sehr dünnem ferromagnetischem Material, möglichst geringer Permeabilität, beispielsweise aus Nickel. hergestellte Fenster 21 verschlossen sind: Bei der dargestellten Anordnung ist der Durchmesser der Polschuhe 23 der magnetischen Linse bedeutend kleiner als bei der Anordnung nach Fig. i. Diese aus ferromagnetischem Werkstoff bestehenden ringförmigen Teile sind nämlich auf das Fenster 21 passend aufgeschoben. Sie stehen unter möglichster Vermeidung eines Luftspaltes in Verbindung finit dem aus ferroniagnetischein Werkstoff bestehenden Rohr 22. Das den Spalt an den nicht zum Austritt der Strahlung dienenden Stellen ausfüllende Material 2d., das lediglich zur Unterstützung des dünnwandigen Fensters 2i dient, darf nicht ferromagnetisch sein. Der Eisenweg wird fortgesetzt durch die Teile 26, 29 bis 31. Zur Erregung dienen die Spulen 27 und 28. An den nicht zum Strahlenaustritt dienenden Seit,-ei ist das ferromagnetische Rohr 31 durch passend an ihm befestigte ferromagnetische Teile 32 zur Verminderung des magnetischen Widerstandes verstärkt, während es an den übrigen Stellen Strahlenaustrittsfenster besitzt. Bei dieser Anordnung ist die Anode i in einen aus gut wärmeleitendem Material bestehenden -Anodenkopf 33 gebettet, der durch das über die Leitungen 34 bis 36 geführte Kühlmittel gekühlt wird. Der Raum 3;; ist ,fußen begrenzt durch das Rohr 26. auf deni die Spule 28 angebracht ist. Das Kühlwasser trägt daher in ähnlicher Weise wie bei der Spule 9 der Anordnung nach Fig. i zur Kühlung dieser Spule bei. Diese kann daher verhältnismäßig stärker belastet werden als die ungekühlte Spule 27. Auch bei dieser Anordnung empfiehlt es sich, zur Erhöhung der Festigkeit die Eisenrohre 22 und 26 an den nicht zum Strahlenaustritt dienenden Stellen durch nichtferromagnetische Teile 25 starr miteinander zu verbinden.In the arrangement according to FIGS. 3 and .4, the anode i is attached perpendicular to the anode tube i9. The radiation exit takes place through the openings 2o, which are preferably made of non-ferromagnetic or very thin ferromagnetic material, with the lowest possible permeability, for example made of nickel. windows 21 produced are closed: In the arrangement shown, the diameter of the pole shoes 23 of the magnetic lens is significantly smaller than in the arrangement according to FIG. These ring-shaped parts made of ferromagnetic material are specifically pushed onto the window 21 to fit. They are finitely connected to the ferromagnetic tube 22, avoiding an air gap as much as possible. The material 2d, which fills the gap at the points not serving for the exit of the radiation, and which only serves to support the thin-walled window 2i, must not be ferromagnetic. The iron path is continued by the parts 26, 29 to 31. The coils 27 and 28 are used for excitation. On the side not used for the radiation exit, the ferromagnetic tube 31 is fitted with ferromagnetic parts 32 to reduce the magnetic resistance reinforced, while it has beam exit windows in the other places. In this arrangement, the anode i is embedded in an anode head 33 which is made of a material that conducts heat well and which is cooled by the coolant conducted via the lines 3 4 to 36. The room 3 ;; is limited by the tube 26. on which the coil 28 is attached. The cooling water therefore contributes to the cooling of this coil in a manner similar to that of the coil 9 of the arrangement according to FIG. This can therefore be subjected to a relatively greater load than the uncooled coil 27. In this arrangement, too, it is advisable to rigidly connect the iron pipes 22 and 26 to one another by non-ferromagnetic parts 25 at the points not used for beam exit, in order to increase the strength.

Uni das magnetische Feld möglichst nahe in die Mitte der Anode i zu bringen. wird -zweckmäßig auch auf der Anodenseite. ein das Fensterrohr 2i eng umschließender Ring 37 vorgesehen, der in gutem rnagnetischein Kontakt mit dem Rohr 26 steht.Uni the magnetic field as close as possible to the center of the anode i bring. is also useful on the anode side. a closely enclosing the window tube 2i Ring 37 is provided which is in good magnetic contact with tube 26.

Die Dichtung der Kühlwasserkainmer gegen den Außenraum erfolgt unter Zwischenfügung elastischer Zwischenlagen durch den Druck, den der Ring 3S auf den Ring 37 ausübt beine Anziehen der Schrauben, die die Teile =c) und 39 miteinander verbinden.The sealing of the cooling water chamber against the outside area takes place under Interposition of elastic intermediate layers by the pressure that the ring 3S on the Ring 37 is used to tighten the screws that hold parts = c) and 39 together associate.

Die Fig. 5 und 6 zeigen als weiteres Ausführungsbeispiel zwei Anordnungen, bei denen das Anodenrohr nicht aus 'Metall, sondern aus Glas hergestellt ist. Die Anode i ist senkrecht zum Rohr q.o angeordnet im Innern des aus nichtferromagnetischem Werkstoff hergestellten Teiles .l1, dessen Strahlenaustrittsöffnungen zum Schutz der Glaswandung mit einem die Strahlung möglichst wenig absorbierenden, beispielsweise aus Bervllitnn bestehenden Fenster verschlossen sind. Auch bei dieser Anordnung erfolgt der Austritt der nutzbaren Strahlung durch ein oder mehrere Fenster 4.3 im Spalt der magnetischen Linse und ihres Rückschlusses. Der Eisenweg wird gebildet durch die Teile 44 bis 48. Zur Erregung dienen die beiden Spulen 4.9, So. Zur Ausnutzung des Wickelraumes ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Spule So bei 51 schräg bandagiert. Die Abschlußscheibe 52 der Spule 49 besteht aus einem nichtferromagnetischen Werkstoff. Es empfiehlt sich, sie so stark zu wählen, daß die Teile 4.4. bis 52 nach ihrem Zusammenbau einen starren Körper bilden, so daß sie ohne Beanspruchung des aus Glas bestehenden Anodenrohres 53 über das mit dem Metallteil 54 fest verbundene Führungsrohr 55 geschoben werden können.5 and 6 show as a further embodiment two arrangements, in which the anode tube is not made of metal, but of glass. the Anode i is arranged perpendicular to the tube q.o inside the non-ferromagnetic Material manufactured part .l1, whose beam exit openings for protection the glass wall with a radiation absorbing as little as possible, for example from Bervllitnn existing windows are closed. Even with this one When arranged, the usable radiation exits through one or more windows 4.3 in the gap of the magnetic lens and its inference. The iron road is formed through parts 44 to 48. The two coils 4.9, So. are used for excitation of the winding space is the coil So in the illustrated embodiment 51 bandaged at an angle. The end disk 52 of the coil 49 consists of a non-ferromagnetic one Material. It is advisable to choose them so strong that the parts 4.4. to 52 after assembly they form a rigid body so that they are unstressed of the anode tube 53 made of glass via the firmly connected to the metal part 54 Guide tube 55 can be pushed.

Bei der Anordnung nach Fig. 6 ist im Innern der Röhre ein aus ferromagnetischem Werkstoff bestehender Polschuh 56 vorgesehen, der über aus nichtferromagnetischem Werkstoff bestehende Teile 57 mit dem die Anode tragenden Kopf starr verbunden ist. Zum Strahlenaustritt dienen seitliche Öffnungen, die zum Schutz der aus Glas bestehenden Wandung des Anodenrohres 63 mit einem die Strahlung möglichst wenig absorbierenden, vorzugsweise aus Beryllium bestehenden Fenster 58 abgeschlossen sind. Auch im ferromagnetischen Rückschluß sind an den entsprechenden Stellen Strahlenaustrittsöffnungen 59 vorgesehen. Den Vakuumabschluß der Röhre bildet der rohrförmige Metallteil 62, der mit dem Anodenrohr 63 verschmolzen ist und vakuumdicht mit dem Metallteil aus nichtferromagnetischem Materialbi verbunden ist, der seinerseits über ein dünnwandiges Rohr mit dem Teil 57 in vakuumdichter Verbindung steht. Der weitere Eisenweg 9 wird gebildet durch die Teile 64. bis 68. Dadurch, daß bei dieser Anordnung- der eine Polschuh 56 im Innern der Röhre und der andere Polschuh 64 einen bedeutend kleineren Durchinesser hat als bei der Anordnung nach Fig. 5, kann unter sonst gleichen Bedingungen eine größere magnetische Feldstärke in der Nähe der Anode erzielt werden.In the arrangement according to FIG. 6, a pole piece 56 made of ferromagnetic material is provided inside the tube, which pole piece 56 is rigidly connected to the head carrying the anode via parts 57 made of non-ferromagnetic material. Lateral openings serve for the exit of the radiation and are closed off by a window 58, preferably made of beryllium, which absorbs the radiation as little as possible to protect the wall of the anode tube 63, which is made of glass. Beam exit openings 59 are also provided in the ferromagnetic yoke at the corresponding points. The vacuum seal of the tube is formed by the tubular metal part 62, which is fused to the anode tube 63 and is connected in a vacuum-tight manner to the metal part made of non-ferromagnetic material, which in turn is in a vacuum-tight connection with the part 57 via a thin-walled tube. The further iron path 9 is formed by the parts 64 to 68. Due to the fact that in this arrangement, one pole piece 56 inside the tube and the other pole piece 64 has a significantly smaller diameter than in the arrangement according to FIG otherwise the same conditions a greater magnetic field strength can be achieved in the vicinity of the anode.

Zur Verminderung des magnetischen Wi= derstandes zwischen den Teilen 56 und 68 empfiehlt es sich, die Durchmesser so zu wählen, daß der Spalt möglichst klein wird, und den Teil 56, soweit dies aus mechanischen Gründen zulässig ist, in axialer Richtung möglichst weit zu erstrecken.To reduce the magnetic resistance between parts 56 and 68, it is advisable to choose the diameter so that the gap is as small as possible and to extend part 56 as far as possible in the axial direction, as far as this is permissible for mechanical reasons .

Zur Erregung dienen die Spulen 69 und 70, die zur Vermeidung einer Beanspruchung des Rohres 63 zweckmäßig über das mit Strahlenaustrittsöffnungen versehene Rohr 71 starr miteinander verbunden werden. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Anordnung so getroffen werden, daß die beiden Spulen einschließlich der mit ihnen verbundenen Eisenteile, insbesondere des Teiles 64, einen zusammenhängenden Körper bilden, der nachträglich über den Teil 61 der Röhre ohne mechanische Beanspruchung derselben geschoben werden kann. Bei den Anordnungen nach Fig. 5 und 6 erfolgt die Kühlung der Anode durch einen axial geführten Wasserstrom.The coils 69 and 70 serve for the excitation, which are expediently rigidly connected to one another via the tube 71 provided with beam exit openings in order to avoid stress on the tube 63. In this embodiment, too, the arrangement can be made so that the two coils including the iron parts connected to them, in particular the part 64, form a coherent body which can subsequently be pushed over the part 61 of the tube without mechanical stress. In the arrangements according to FIGS. 5 and 6, the anode is cooled by an axially guided water flow.

Claims

PATENT CLAIMS: i. X-ray tube with focusing coil, characterized in that that the magnetic gap of the lens acts as an exit window for the usable X-ray radiation is trained.

2. X-ray tube according to claim i, characterized in that im magnetic yoke and optionally in the focusing coil openings for the exit of the usable X-rays are provided.

3. X-ray tube after Claim i or 2, characterized in that the magnetic gap at the points that cannot be used for the passage of usable X-rays by non-magnetic Material is bridged. .

4. X-ray tube according to claim i and the following, characterized characterized in that the anode tube is made of non-ferromagnetic material and at the exit point of the usable radiation as well as beyond on an approximately the length corresponding to the inner diameter of the anode tube is thin-walled and with annular pole pieces (23, 37) made of ferromagnetic material, between whose adjacent ends form the magnetic field of the lens, is provided.

5. X-ray tube according to claim i and following, characterized in that inside an anode tube made of non-ferromagnetic material and one made of ferromagnetic material Material existing part (56) is provided, the anode-side end of which the magnetic gap limited on one side, and its flank side in the smallest possible distance Iron part attached outside the tube, excited by the focusing coil (68) faces.