DE766054C

DE766054C - Gas or vapor filled x-ray tubes with liquid cathode

Info

Publication number: DE766054C
Application number: DEL98896D
Authority: DE
Inventors: Lewi Tonks
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1938-09-01
Filing date: 1939-08-26
Publication date: 1952-12-22
Also published as: US2206710A; FR859683A; GB532479A; BE436501A

Description

Es sind gas- oder dampfgefüllte Röntgenröhren mit flüssiger Kathode und dem Anodenkörper vorgelagerten Einbauten, die durch Verengung der Entladungsbahn unter Mitwirkung einer im Anodenkreis angeordneten Induktivität eine selbsttätige Stromunterbrechung bewirken, bekannt. Erfindungsgemäß wird die Wiederzündung der Entladung bei solchen Röntgenröhren nach jeder Stromunterbrechung durch einen dauernd innerhalb einer Kühlschlange brennenden Hilfslichtbogen bewirkt. Es sind bereitsThey are gas or vapor-filled X-ray tubes with a liquid cathode and the Anode body upstream internals, which by narrowing the discharge path below With the help of an inductance arranged in the anode circuit, an automatic current interruption occurs cause known. According to the invention, the re-ignition of the discharge in such X-ray tubes after each Power interruption caused by a permanently burning inside a cooling coil Causes auxiliary arc. There are already

Quecksilberdampfgleichrichter bekannt, bei denen die Wiederzündung der Entladung nach jeder Stromunterbrechung durch einen dauernd brennenden Hilfslichtbogen erfolgt. Überraschenderweise kann man einen solchen Hilfslichtbogen auch bei den. erfindungsgemäßen Röntgenröhren verwenden, obgleich bei diesen zur Entstehung der hohen Spannung am Entladungsgefäß ein außerordentlich niedriger Dampfdruck in dem Augenblick der Unterbrechung der Bodenentladung herrschen muß. Durch die den HilfslichtbogenMercury vapor rectifiers known, in which the reignition of the discharge after every power interruption is caused by a continuously burning auxiliary arc. Surprisingly, such an auxiliary arc can also be used with the. according to the invention Use X-ray tubes, although these are extremely useful because of the high voltage generated on the discharge vessel low vapor pressure must prevail at the moment the bottom discharge is interrupted. Through the the auxiliary arc

umgebende Kühlschlange wird jedoch anscheinend eine so schnelle Kondensation des Dampfes der Kathodenflüssigkeit erreicht, daß der Lichtbogen in außerordentlich kurzer Zeit abreißt.however, the surrounding cooling coil appears to cause such rapid condensation of the Vapor of the catholyte achieves that the arc in extremely short Time tears away.

Die Figuren zeigen in schematischer Weise Ausführungsbeispiele der Erfindung. In Fig. ι ist eine Röhre dargestellt, die aus einem zweiteiligen Glaszylinder besteht. Der untere, die ίο Quecksilberkathode aufnehmende Teil ist durch eine Metallplatte ι abgeschlossen, während der obere Teil die Anodenteile aufnimmt. Die Platte ι trägt eine Kühlschlange 2. die zur Begrenzung des Quecksilberdampfdruckes während des Betriebes dient. Von der Elektrode 3 brennt eine Hilfsentladung zur Kathode 4, die mit einer bekannten Tauchelektrode 5 gezündet wird. Der Kathodenfleck dieser Hilfsentladung kann in bekannter Weise durch einen Ring 6 begrenzt werden. Die Hilfsentladung wird aus einer Gleichstromquelle 7 über einen Widerstand 8 gespeist. The figures show exemplary embodiments of the invention in a schematic manner. In Fig. Ι a tube is shown which consists of a two-part glass cylinder. The lower part, which receives the mercury cathode, is closed off by a metal plate, while the upper part receives the anode parts. The plate ι carries a cooling coil 2. which is used to limit the mercury vapor pressure during operation. An auxiliary discharge burns from electrode 3 to cathode 4, which is ignited with a known immersion electrode 5. The cathode spot of this auxiliary discharge can be delimited by a ring 6 in a known manner. The auxiliary discharge is fed from a direct current source 7 via a resistor 8.

Der obere Teil des Glasgefäßes trägt den Anodenstiel 9, der mittels einer fließenden Kühlflüssigkeit gekühlt wird. An dem Anodenstiel ist ein Teil 10 angebracht, der in einer Bohrung ir die Antikathode 12 aufnimmt. Die Antikathodenfläche ist zur Achse des Entladungsgefäßes geneigt angeordnet, so daß die Röntgenstrahlen seitlich durch die Bohrung 13 auftreten können. Durch die Platte 14 wird die Entladung auf einer bestimmten Länge der Entladungsbahn eingeengt. Eine weitere Einengung erfolgt durch den eine innere Öffnung von etwa 1 cm Durchmesser aufweisenden Ring 15. 16,17 ^und ¹^ ^smd Schutzringe, die die von den beschleunigten Elektronen in der Xähe der Anode gebildeten Ionen auffangen und zur elektrostatischen Abschirmung dienen sollen. Die Anbringung von mehreren die Entladung begrenzenden Ringen 19, 20 und 21 in Fig. 4 macht es möglich, daß die Anordnung mit höheren Spannungen betrieben wird als im Fall eines einzigen Ringes.The upper part of the glass vessel carries the anode handle 9, which is cooled by means of a flowing cooling liquid. A part 10, which receives the anticathode 12 in a bore, is attached to the anode stem. The anti-cathode surface is arranged inclined to the axis of the discharge vessel so that the X-rays can appear laterally through the bore 13. The plate 14 narrows the discharge over a certain length of the discharge path. A further restriction is made by the inner opening of about 1 cm-diameter ring 15, 16,17 ^un d ¹ ^ ^sm d guard rings, which absorb the ions formed from the accelerated electrons in the Xähe the anode and may be used for electrostatic shielding. The provision of a plurality of the discharge-limiting rings 19, 20 and 21 in FIG. 4 enables the arrangement to be operated with higher voltages than in the case of a single ring.

Das Entladungsgefäß ist über die Induktivität 25 und den Widerstand 22 an die Gleichstromquelle 23 von einigen hundert Volt angeschlossen. 24 ist ein im Hauptentladungskreis liegendes Amperemeter, mit dem die Größe des Lichtbogenstromes festgestellt wird. Parallel zu der Induktivität 25 und dem Entladungsgefäß ist ein Kondensator 26 geschaltet, der durch ein Voltmeter 2y überbrückt ist. Dem Entladungsgefäß ist eine Funkenstrecke 28 in Serie mit einem Widerstand 29 parallel geschaltet. Diese Funkenstrecke stellt eine Begrenzung der am Entladungsgefäß auftretenden Spannung nach oben dar.The discharge vessel is connected via the inductance 25 and the resistor 22 to the direct current source 23 of a few hundred volts. 24 is an ammeter located in the main discharge circuit, with which the magnitude of the arc current is determined. A capacitor 26, which is bridged by a voltmeter 2y , is connected in parallel with the inductance 25 and the discharge vessel. A spark gap 28 is connected in series with a resistor 29 in parallel with the discharge vessel. This spark gap represents an upper limit to the voltage that occurs at the discharge vessel.

Sobald nach einmaliger Zündung der Strom durch das Entladungsgefäß fließt, bildet sich in demselben eine Bogenentladung von verj hältnismäßig geringem Spannungsabfall aus. Unter den geschilderten Umständen steigt nunmehr der Lichtbogenstrom linear mit der ί Zeit an, wie es in der Fig. 2 durch die Strecke A dargestellt ist. Die Geschwindigkeit des Anstieges der Stromstärke ist in erster Linie durch den Wert der Induktivität 25 bestimmt. Sobald eine bestimmte Stromstärke erreicht ist (Punkt B in Fig. 2), erlischt plötzlich die Leitfähigkeit des Rohres, so daß der Strom plötzlich absinkt (C in Fig. 2).As soon as the current flows through the discharge vessel after it has been ignited once, an arc discharge with a relatively small voltage drop is formed in it. Under the circumstances described now the arc current increases linearly with the ί time, as shown in FIG. 2 by the distance A. The rate at which the current intensity increases is primarily determined by the value of the inductance 25. As soon as a certain current strength is reached (point B in Fig. 2), the conductivity of the pipe suddenly goes out, so that the current suddenly drops (C in Fig. 2).

Eine strenge Theorie dieser Erscheinung scheint zur Zeit noch nicht möglich zu sein. Man kann sich jedoch diesen Vorgang etwa folgendermaßen erklären: Wenn der Strom ansteigt, so wird durch die wechselseitige Bewegung der Ionen und Elektronen, insbesondere in der engen Öffnung 30. ein großer Teil der Gas- oder Dampfmoleküle aus dem Gebiet dieser Öffnungen in Richtung auf die Anode bzw. Kathode mitgerissen, so daß eine Entladung in Form eines Lichtbogens nicht mehr aufrechterhalten werden kann. Eine Entladung ist von nun ab nur mehr unter alleiniger Wirkung der Elektronen möglich, so daß die Charakteristik des Rohres nunmehr die einer reinen Elektronenentladung wird. Es ist somit möglich, daß an der öffnung 30 bzw. 31, t,2, 33 sich große elektrische Felder ausbilden können.A strict theory of this phenomenon does not seem possible at the moment. However, this process can be explained as follows: When the current increases, the mutual movement of the ions and electrons, especially in the narrow opening 30. A large part of the gas or vapor molecules from the area of these openings is moved in the direction of the Anode or cathode dragged along, so that a discharge in the form of an arc can no longer be sustained. From now on, a discharge is only possible with the sole action of the electrons, so that the characteristic of the tube now becomes that of a pure electron discharge. It is thus possible that large electric fields can develop at the opening 30 or 31, t, 2, 33.

Wenn bei diesem Vorgang die Induktivität 25 einen genügend großen Wert hat, so kann durch den geschilderten \~organg am Entladungsrohr eine Spannung hervorgerufen werden, die zur Erzeugung von Röntgenstrahlen ausreicht. Der Verlauf der Spannung am Entladungsgefäß ist in Fig. 3 über demselben Zeitmaßstab wie in Fig. 2 dargestellt. Wie man dieser Figur entnimmt, nimmt die Spannung beim Zusammenbruch des Lichttogens im Punkt B sehr hohe Werte gegenül)er der normalen Lichtbogenspannung an.If the inductance 25 has a sufficiently large value during this process, the process described above can produce a voltage on the discharge tube which is sufficient to generate X-rays. The course of the voltage on the discharge vessel is shown in FIG. 3 over the same time scale as in FIG. As can be seen from this figure, when the arc breaks down, the voltage at point B assumes very high values compared to the normal arc voltage.

Solange diese hohe Spannung am Entladungsrohr liegt, werden sämtliche Elektronen, die zufällig in der Umgebung der off- no nung 30 vorhanden sind, mit großer Geschwindigkeit auf die Anode beschleunigt, wo sie Röntgenstrahlen von großer Intensität und Härte auslösen.As long as this high voltage is on the discharge tube, all electrons that happen to be in the vicinity of the off-no voltage 30 are present, accelerated at great speed to the anode, where they Trigger X-rays of great intensity and harshness.

Der Ouecksilberdampfdruck kann sich l>ei einer solchen Anordnung in den Grenzen von einigen Bruchteilen eines tausendstel Millimeters bis zu einigen tausendstel Millimetern bewegen. Im Fall von Xeon kann der Gasdruck mehrere Male so groß sein. In jedem Fall jedoch ist der bei solchen Entladungsü'efäl.!en verwendete Druck mindestens ro- bisThe mercury vapor pressure can l> ei such an arrangement within the limits of a few fractions of a thousandth of a millimeter move up to a few thousandths of a millimeter. In the case of Xeon, the gas pressure be several times the size. In any case, however, this is the case with such discharge levels pressure used at least ro- bis

ioomal größer als in den bekannten gasgefüllten Röntgenröhren mit kalter Kathode.ioomal larger than in the known gas-filled X-ray tubes with a cold cathode.

Claims

PATENT CLAIMS:

i. X-ray tube filled with gas or vapor with a liquid cathode and the Anode body upstream annular fixtures created by narrowing the discharge path with the participation of an in

ίο the anode circuit arranged inductance cause an automatic current interruption, characterized in that the re-ignition of the discharge takes place after each power interruption by an auxiliary arc continuously burning within a cooling coil.

2. Discharge vessel according to claim 1, characterized in that the annular Built-in components are provided with cooling devices.

3. Discharge vessel according to claims 1 and 2, characterized in that that on the side of the annular internals facing the anode, protective bodies The electrons accelerated by the electrons are provided near the anode trap formed ions.

4. Discharge vessel according to claims 1 to 3, characterized in that that the annular internals and protective bodies are made of metal.

5. Discharge vessel according to claim 1, characterized in that the inner Diameter of the internals in relation to the diameter of the free cathode surface is small.

To differentiate the subject matter of the invention from the state of the art, the granting procedure the following publications have been considered:

German Patent No. 566669;

Austrian patent specification No. 143 570:

Swiss patents No. 161 961, 170 211.

1 sheet of drawings

1 5610 12.52