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Röntgenröhre Die Erfindung betrifft eine Röntgenröhre, die sich durch
hohe Belastbarkeit der Anode auszeichnet.
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Sowohl für Diagnostik- wie für Therapieröhren werden die Anoden gewöhnlich
.aus, Metall hergestellt. Es, isst üblich, sie entweder vollständig aus Wolfram
zu machen oder eine Scheibe aus Wolfram, .die sogenannte Wodframron.de, in Kupfer
einzubetten. Sowohl die Formgebung solcher Anoden als auch: .die hierfür :benutzten
Werkstoffe sind sehr teuer, besonders da ein hoher Grad an Reinheit und Gasfreiheit
verlangt werden muß. Dazu kommt; daßi die Entgasung der verhältnismäßig großen Metallmassen
sehr viel, Zeit kostet, so .daß die Röhren nach dem; Pumpen oft noch einem besonderen
und langwierigen Härtungs^ und Getterprozeß unterwor£enwerden müssen. Außerdem,
stört es bei vielen der bekannten Röhren, daß die Kathodenstrahlen auch, den sog.
Stiel der Anode mit hoher Geschwindigkeit treffen und hier die als Stielstrahlung
bezeichnete Strahlung auslösen. Diese Stielstrahlung bedingt nicht nur verwaschene
Bilder bei der Diagnostik, sondern gefährdiet auch infolge des Strahlenaustritts
in ungewünschter Richtung die Bedienung und erschwert bei derMehrfeldertherapie
die Dosierung wegen des Eindringensi von Röntgenstrahlen in benachbarte Felder.
Besonders, störend ist es aber, daß die Wärmeabstrahlungt der Anoden üblicher Bauart
verhältnismäßig gering ist. Dies liegt einerseits, daran, daß dieseAnoden aus Metallen
bestehen,
.die eine verhältnismäßig, geringe Wärmeabstrahlung',aufweisen, und .andererseits,
daran, daß das, Anbringen zusätzlicher Abstrahlumgsbleche wegere der Erschwerung
,der Hochfrequenzentgasung nur beschränkt möglüch ,ist. Dies hat dazu geführt, daß
man in weitem Maße von der FlüssigkeitskühLung Gebrauch macht, obgleich diese den
Betrieb, der Röhre wesentlich erschwert.
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Eine Röntgenröhre ist nun gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet,
daß ,die aus, hochschmelzendem Metall, wie Wolfram, Molybdän, Thorium oder Tautal,
bestehende Scheibe, an der die Röntgenstrahlen ausgelöst werden, von einem Körper
aufs Kohlenstoff oder Graphit getragen wird. Kohlenstoff und: Graphit zeichnen sich
.durch ein, geringes. spezifisches. Gewicht und durch eine hohe Wärmeabstrahlung
aus,. Selbst wenn .man die Kohle- oder Graphitkörper nicht größer machen würde also
die entsprechenden früher benutzten Metallkörper, würde man, ohne dai3, zusätzliche
Überzüge benutzt würden,, eine wesentlich besisere Wärmeabstrahlung erhalten. Wegen
des geringen spezifischen Gewichtes ist esi aber möglich, die Kohle- oder Graphitkörper
ganz, erheblich größer zu wählen als die bekannten Metallkörper. Damit wächst entsprechend
die wärmeabstrahlende Oberfläche. Die Wärmeleitfähigkeit von Kohlenstoff und Graphit
isst groß genug, uni der Oberfläche praktisch dieselbe Temperatur zu geben wie dem
Inneren, so daß also :die Wärmeabstrahlung voll ausgenutzt wird.
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D.as geringe Atomgewicht von Kohlenstoff- (12i) im Vergleich zu den
Atomgewichten der üblichen Metalle (Wolfram 18q., Kupfer 6.3,6) bedingt.
eiine außerordentliche Weichheit der an dem: Körper ausgelösten Röntgenstrahlen,
so daß ,die Stielstrahlung praktisch bereits .durch den GIatskolben der Röhre absorbiert
wird.
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Eine sichere mechanische und gut wärmeleitende Verbindung zwischen
der aus hochschmelzendem Metall ,bestehenden Scheibe und .dem Kohlenstoff-oder Graphitköirper
,kann man durch eine Zwischenschicht zwischen leiden Teilen erhalten., die auseinem
niedriger als die Scheibe schmelzenden karbidbildenden, an dem Metall,. der Scheibe
haftenden: Metall, wie z. B. Nickel, Eisen, Chrom, Uran, Thor oder insbesondere
Titan und vorzugsweise Zirkon, oder einem oder mehreren solcher Metalle sowie dem
Karbid eines. oder mehrerer dieser Metalle besteht. Die Verbindung wird zweckmäßig
in: der Weise hergestellt, daß. in .dem Kohle- oder Graphitköxper eine der Form
der Ronde angepiaßfe Vertiefung vorgesehen wird., deren Bodenfläche mit dem. Pulver
des zur Verbindung benutzten Metalls, einem Pulvergenuisch oder ,dem Pulver einer
Legtierung bedeckt wird. Die Ronde wird .dann: eingesetzt und beispielsweise durch
Klemmung zunächst befestigt. Die Abmessungen werden vorzugsweise so, gewählt, daß
die Oberfläche der Ronde etwas, über &ie Oberfläiche des Kohle- oder Graphitkörpers
hervorsteht. Die so gebildete Anode wird dann; im Vakuums oder in einer nicht angreifenden
Umgebung beispielsweise mittels Hochfrequenz auf eine Temperatur erhitzt, bei der
dos. Zwischenmetall einerseits Kar j bid ibildet und andererseits an der Ronde fest
sintert oder fests.chmilzt. Das Metallpulver kann auch vorher zu einer Scheibe gepreßt
werden. Mar kann aucheine massive Scheibe benutzen. Die Unterschiede in der Wärmeausdehnung
zwischen derr hochschmelzenden Metall .und dem Kohlenstoff btzw Graphit werden von
dem: Kohlenstoff oder derr. Graphit ohne weiteres aufgenommen. Verwende, man ,als
Zwischenlage Pulver, so bewirkt auch diese: bereits einen Ausgleich. Die- Erhitzung
bei der Herstellung der Verbindung wird vorzugsweise blis über die Schmelztemperatur
des, benutzten Verbindungsmetalls, oder der Legierung getrieben. In diesem Fall
wird es zweckmäßig sein, der Kohlenstoff-oder Graphitkörper mit einem, oder mehreren
gasbindenden kanbidbilidenden Metallen, wie z. B. Thorium, Titan und insbesondere
Zirkon, zu überziehen. Dlie genannten Metalle haben ebenso wie ihre Karbide die
Eigernschtaft, idie in den Röhren vorkommenden Restgase zu binden, und zwar insbesondere
:die seich bei der Entladung negativ aufladenden Gase. Infolgedessen werden im Btttrieb
frei werdende Gasse sofort gebunden. Darüber hinaus erleichtern solche Überzüge
aber auch die Entgasung der Röhre, .da Gase, die während des Härteas der Röhre an
dem Kohlenstoff- oder Graphitkörper .frei werden, sofort' gebunden werden, ohne
in den-Röhrenraum .austreten und, beis'piels.weise die glühende Kathode erreichen
zu können. Vorzugsweise wird als Überzug aufgesintertes 7irkonpulver benutzt. Dies
gibt einen porösen, ausgezeichnet wärmeabstrahlenden Überzug. Erfahrungsgemäß entsteht
die Stielstrahlung an einer Anode vorzugsweise in einer ringförmigen Zone, die den
Stiel in einigem Abstand vorn der Ronde urnschrießt Um beim Anbringen des beschriebenen
gaisibindenden Überzugs, beispielsweise aus Zirkon, die Stielstrahlung nicht gegenüber
:dern Wert bei einem nur aus Kohlenstoff oder Graphit ,bestehenden Tragkörper zu
vergrößern, kann man die betreffende Zone, deren; Lage bei einer bestimmten und
einer bestimmten Betriebsspannung .leicht durch Lochkameraaufnahmen festgestellt
werden kann, von diesem Überzug frei lassen. Die Anode gemäß der Erfindung kann
zusätzlich mit sog.. Strahlenschutzhauben oder Strahlenschutzhülsen versehen werden:.
Diese werden vorzugsweise ebenfalls aus Kohlenstoff oder Graphit gemacht, ,damit
sie leicht hergestellt und leicht entgast werden können und ein geringes Gewischt
aufweisen. In diesem, Fall ist zwar die Absorption der vom Brennfleck in umgewollter
Richtung austretenden Strahlung gering, jedoch wird das Austreten von Elektronen
aus; dem Brennfleck wirksam verhindert, und diese Verhinderung des Austretens von
Elektronen und damit die Unterdrückung der Stielstrahlung und der Wand aufladungen
ist ja der Hauptzweck der Schutzhauben. Auch diese Schutzhauben können mit einem
porigen Überzug aus, einem gaishindentden karbidbildenden Metall überzogen sein.
Die Verbindung zwischen der Schutzhaube und idemi übrigen Anodenkörper wird, zweckmäßig
ebenfalls durch
ein karbIdbildendes Metall hergestellt. Alle Verbindungen
lassen ;seich in einem: eineiigen Arbeitsgang bewirken. Im Bedarfsfall kann die
Strahlenschutzih.aube auch aus einem Pulvergemisch aus Kohlenstoff und einem gasbindenden
karib@i.db-il,d,enden Metall, wie Zirkon, Thorium, oder Uran., oder einem anderen
.hochschmelzenden Schiwermeball, wie z. B. Wolfram, bestehen.
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In .den Ablxi'lidungen sind zwei Aus,führungsibeispiele f ür den Gegenstand
der Erfindung diarges,tellt. Es zeigt Abb. i eine Wolframronde i, die in einen Graph@itbl.ock
2 eingelassen : eist. Der Graphitblock 2 wird seinerseits: von einemi Wolf ramstab,
3 getragen, der seinerseits beispielsweise über Schalen an dem, Glasfuß der Röhre
befestigt sein kann. Die Verbindung zwisdhen der Wolframronde .und dem Graphitblock
sei durch zwiisc'hengesintertes Zirkon hergestellt. Der Wol,framstab1 3 haftet nach
der Erhitzung infolge von Karb-idbildung im allgemeinen ausreichend im Graphitiblock,
so daß eine besondere Befestigung nicht vorgesehen zu sein braucht. Entsprechend
dem geringen Gewicht des.- Graphits kann der Graphit lock einen sehr großen Durchmesser
erhalten, ohne .daß die Glasteile der Röhre unzulässig belastet werden. Der Graphitblock
ist mit Ausnahme der Zone q. mit einer porigen Zirkonschicht überzogen. Die Lage
der Zone q. ist so gewählt, aß hier bevorzugt die aus. ,der Wolframronde austretenden
Elektronen auftreffen.
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Die Abb. 2 ze :igt eine Röntgenanode mit Strahlenschutzhaube. Die-
Wolframrond-e i sitzt in einem abgesetzten Kohlenstoffkörper 20, über dessen schlankeren
Vorderteil der Strahlenschutzzylinder 21 gesetzt ist. Dieser Zylinder kann beispielsweise
aus, Kohlenstoff mit einem Überzug aus: Zirkon, Thor und Uran und aus einem Gemisch
von KohlenstofF, Zirkon, Thor und Uran bestehen. Das Strahlenaustrittsfenster 22
kann in an sich bekannter Weise durch ein B.eryll.iumfenster verschlosisen sein.
Zur Verbesserung der Gasabisorpt;ioni und zur Erleichterung der Entgasiung sei auch.
der- Kohlenstofkörper 20 mit Zirkon überzogen, und zwär b-eispielsweise dadurch,
daß. er zunächist@ mit Zirkon überschmolzen und dann anschließend mit porigem Zirkon
bedeckt wird.. Die Herstellung der in Abb.. 2 dargestellten Anode erfolgt zweckmäßig
in. der Weise, daß zunächst (der Teil 20 mit Zirkon überschmolze:n, dann die Teile
1, 3, 20, 21 und 22 unter Zwisehenffgung von Zirkonpulver zusammengesetzt und schließlich
das ganze Gebilde im, Vakuum, in Hoidhfrequenz bis zur Sinter- oder Schmelztemperatur
des Zirkons erhitzt wird.