EP0359865A1 - Anodenteller für eine Drehanoden-Röntgenröhre - Google Patents

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EP0359865A1
EP0359865A1 EP88115717A EP88115717A EP0359865A1 EP 0359865 A1 EP0359865 A1 EP 0359865A1 EP 88115717 A EP88115717 A EP 88115717A EP 88115717 A EP88115717 A EP 88115717A EP 0359865 A1 EP0359865 A1 EP 0359865A1
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EP
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layer
tungsten
anode plate
rhenium
anode
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EP88115717A
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Hannjörg Dipl.-Phys. Bittorf
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00—X-ray tubes
    • H01J35/02—Details
    • H01J35/04—Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
    • H01J35/08—Anodes; Anti cathodes
    • H01J35/10—Rotary anodes; Arrangements for rotating anodes; Cooling rotary anodes
    • H01J35/108—Substrates for and bonding of emissive target, e.g. composite structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2235/00—X-ray tubes
    • H01J2235/08—Targets (anodes) and X-ray converters
    • H01J2235/083—Bonding or fixing with the support or substrate
    • H01J2235/084—Target-substrate interlayers or structures, e.g. to control or prevent diffusion or improve adhesion

Definitions

  • the invention relates to an anode plate for a rotating anode X-ray tube, which has a base body made of molybdenum, on the top of which a layer of a tungsten-rhenium alloy is placed, which carries the focal spot track.
  • Such an anode plate is described in DE-B-26 13 060.
  • a layer of hard-to-melt material for example an alloy of tungsten and rhemium, is applied to the anode plate made of molybdenum.
  • a graphite part is soldered to the base body made of molybdenum as an anode plate.
  • a layer of the above-mentioned alloy of approximately 1 mm thick is applied to the base body.
  • the invention is based on the object of creating an anode plate of the type mentioned at the outset, which is constructed in such a way that coarse crack formation which prevents heat transfer is reduced.
  • the object is achieved in that the proportion of tungsten is reduced with respect to the cross-sectional area of the layer lying parallel to the focal spot path with the depth of the layer. This ensures reliable heat dissipation and heat-conducting connection of the layer to the rest of the anode plate.
  • An increase in the transition area and a reduction in the proportion of tungsten in relation to the cross-sectional area parallel to the surface of the anode plate is achieved if the connection of the anode plate to the layer has a sawtooth-shaped profile.
  • a reduction in the proportion of tungsten can also be achieved if the proportion of rhenium in the depth of the layer increases in the layer of tungsten-rhenium alloy.
  • the heat transfer can also be improved if an intermediate layer is arranged between the layer with the tungsten-rhenium alloy and the anode plate consisting of molybdenum, which consists of an alloy of molybdenum, tungsten and rhenium.
  • the cathode arrangement 1 shows a rotating anode X-ray tube which has a cathode arrangement 1 and an anode arrangement 2 in the interior of a glass vacuum piston 3 on the two opposite end walls.
  • the cathode arrangement 1 consists of a fastening sleeve 4 and a sleeve 5, in which the actual hot cathode is accommodated.
  • Opposite is the focal spot 6 of an anode plate 7, for example 100 mm in diameter.
  • the anode is connected to a rotor 9 by a shrink-on connection 8.
  • the top of the anode plate 7 is coated with a layer 10 of a tungsten alloy containing, for example, 5% rhenium, which carries the focal spot track 6.
  • the base body 11 of the anode plate 7 consists of molybdenum.
  • the base body 11 consists of molybdenum and has a sawtooth-shaped profile, to which the layer 10 made of the metal alloy of tungsten and rhenium is applied.
  • the sawtooth-shaped profile ensures that the surface of the molybdenum base body 11 and thus the area of the connection between the body and the layer 10 is increased.
  • the proportion of tungsten decreases with increasing depth, since part of the metal alloy of the layer 10 is replaced by the molybdenum of the base body 11 in relation to the cross-sectional area parallel to the surface of the anode plate 7 or to the focal spot path 6.
  • the layer 10 can also consist of tungsten and rhenium, in which, as shown in FIG. 4, the rhenium content increases with increasing depth of penetration d.
  • the reduction in the proportion of tungsten can also be achieved in that, as shown in FIG. 4, an intermediate layer 12 is arranged between the base body 11 made of molybdenum and the layer 10 consisting of the metal alloy, which is made of an alloy of the metals molybdenum , Tungsten and rhenium.
  • the connections between the layer 10 and the intermediate layer 12 and between the intermediate layer 12 and the base body 11 can have a roughened or also a sawtooth-shaped profile, so that the area of the connection continues to increase.
  • This anode plate according to the invention gives a rotating anode X-ray tube which has better heat dissipation, since the heat-conducting connection between the layer 10 and the base body 11 increases.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Anodenteller (7) für eine Drehanoden-Röntgenröhre, der einen Basiskörper (11) aus Molybdän aufweist, auf dessen Oberseite eine Schicht (10) aus einer Wolfram-Rhenium-Legierung gelegt ist, die die Brennfleckbahn (6) trägt. Der Anteil des Wolframs bezogen auf die parallel zur Brennfleckbahn (6) liegende Querschnittsfläche der Schicht (10) wird mit der Tiefe der Schicht (10) reduziert. Dies kann dadurch erfolgen, daß die Verbindung des Anodentellers (7) mit der Schicht (10) ein sägezahnförmiges Profil aufweist, daß in der Wolfram-Rhenium-Legierung der Schicht (10) der Rheniumanteil mit der Tiefe (d) der Schicht (10) anwächst, oder daß zwischen der Schicht (10) mit der Wolfram-Rhenium-Legierung und dem aus Molybdän bestehenden Anodenteller (7) eine Zwischenschicht (12) angeordnet ist, die aus einer Legierung aus Molybdän, Wolfram und Rhenium besteht.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Anodenteller für eine Drehanoden-­Röntgenröhre, der einen Basiskörper aus Molybdän aufweist, auf dessen Oberseite eine Schicht aus einer Wolfram-Rhenium-Legie­rung gelegt ist, die die Brennfleckbahn trägt.
  • Ein derartiger Anodenteller ist in der DE-B-26 13 060 beschrie­ben. Auf dem aus Molybdän bestehenden Anodenteller ist eine Schicht aus schwer schmelzbarem Material, beispielsweise einer Legierung aus Wolfram und Rhemium, aufgebracht. Bei hochbela­steten Drehanodenröhren ist als Anodenteller an den Basiskörper aus Molybdän ein Graphitteil angelötet. Auf dem Basiskörper ist eine Schicht aus der oben genannten Legierung von ca. 1 mm Dik­ke aufgetragen. In Folge der beim Elektronenbeschuß auftreten­den thermomechanischen Spannungen entstehen in der Schicht zahl­reiche feine Risse, die zu einer gewissen, aber tolerierbaren Reduzierung der Dosisausbeute führen. Bei Auftreten von groben Rißbildungen, die sich nicht nur senkrecht in die Schicht, son­dern auch teilweise parallel zur Telleroberfläche erstrecken, wird die Lebensdauer einer Röntgenröhre begrenzt. Dadurch wird die Wärmeableitung stark behindert, so daß die Telleroberfläche teilweise überschmolzen wird oder sich Teile des Schichtmate­rials aus der Oberfläche herauslösen. Diese Rißbildung erfolgt mehr oder weniger häufig auch bei Anodentellern, die keiner Überbelastung ausgesetzt worden sind. Die Ursache liegt in ei­nem örtlich gestörten Wärmeübergang zwischen der Schicht und dem Basiskörper.
  • Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, einen Anodenteller der eingangs genannten Art zu schaffen, der derart aufgebaut ist, daß eine die Wärmeübertragung hindernde grobe Rißbildung re­duziert wird.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Anteil des Wolframs bezogen auf die parallel zur Brennfleckbahn lie­gende Querschnittsfläche der Schicht mit der Tiefe der Schicht reduziert wird. Dadurch wird eine sichere Wärmeableitung und wärmeleitende Verbindung der Schicht mit dem übrigen Teil des Anodentellers erreicht.
  • Eine Erhöhung der Übergangsfläche sowie eine Verringerung des Wolframanteiles bezogen auf die zur Oberfläche des Anodentel­lers paralle Querschnittsfläche wird erreicht, wenn die Verbin­dung des Anodentellers mit der Schicht ein sägezahnförmiges Pro­fil aufweist. Eine Verringerung des Wolframanteiles kann aber auch erreicht werden, wenn in der Wolfram-Rhenium-Legierung der Schicht der Rheniumanteil in der Tiefe der Schicht anwächst. Der Wärmeübergang kann aber auch verbessert werden, wenn zwi­schen der Schicht mit der Wolfram-Rhenium-Legierung und dem aus Molybdän bestehenden Anodenteller eine Zwischenschicht angeord­net ist, die aus einer Legierung aus Molybdän, Wolfram und Rhe­nium besteht.
  • Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in der Zeichnung dar­gestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
    • FIG 1 eine Drehnoden-Röntgenröhre mit einem teilweise geschnit­tenen Anodenteller,
    • FIG 2 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anoden­tellers,
    • FIG 3 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anoden­tellers,
    • FIG 4 eine Kurve zur Erläuterung der in FIG 3 dargestellten zweiten Ausführungsform und
    • FIG 5 eine dritte erfindungsgemäße Ausführungform.
  • In der FIG 1 ist eine Drehanoden-Röntgenröhre dargestellt, die im Inneren eines gläseren Vakuumkolbens 3 an den beiden einan­der gegenüberliegenden Endwänden eine Kathodenanordnung 1 und eine Anodenanordnung 2 aufweist. Die Kathodenanordnung 1 be­steht aus einer Befestigungshülse 4 und einer Hülse 5, in wel­cher die eigentliche Glühkathode untergebracht ist. Ihr gegen­über befindet sich die Brennfleckbahn 6 eines Anodentellers 7 von beispielsweise 100 mm Durchmesser. Die Anode ist durch eine Aufschrumpfverbindung 8 mit einem Rotor 9 verbunden. Die Ober­seite des Anodentellers 7 ist mit einer Schicht 10 aus einer beispielsweise 5 % Rhenium enthaltenen Wolframlegierung belegt, die die Brennfleckbahn 6 trägt. Der Basiskörper 11 des Anoden­tellers 7 besteht aus Molybdän.
  • Wird die Erfindung bei Graphitanoden verwendet, so ist ledig­lich unterhalb des Basiskörpers 11 des Anodentellers 7 ein Körper aus Graphit angebracht.
  • In FIG 2 ist ein Ausschnitt des Querschnitts des Anodentellers 7 dargestellt. Erfindungsgemäß besteht der Basiskörper 11 aus Molybdän und weist ein sägezahnförmiges Profil auf, auf das die Schicht 10 aus der Metallegierung von Wolfram und Rhenium auf­getragen ist. Durch das sägezahnförmige Profil wird erreicht, daß die Oberfläche des Molybdän-Basiskörper 11 und somit die Fläche der Verbindung zwischen dem Körper und der Schicht 10 erhöht wird. Weiterhin sinkt der Wolframanteil mit zunehmender Tiefe ab, da ein Teil der Metallegierung der Schicht 10 durch das Molybdän des Basiskörpers 11 bezogen auf die zur Oberfläche des Anodentellers 7 bzw. zur Brennfleckbahn 6 parallele Quer­schnittsfläche ersetzt wird.
  • Erfindungsgemäß kann aber auch, wie in FIG 3 dargestellt, die Schicht 10 aus Wolfram und Rhenium bestehen, bei der, wie in FIG 4 dargestellt, mit zunehmender Eindringtiefe d der Rhenium­anteil ansteigt.
  • Erfindungsgemäß kann aber auch die Reduzierung des Wolframan­teils dadurch erreicht werden, daß, wie in FIG 4 dargestellt, zwischen dem Basiskörper 11 aus Molybdän und der Schicht 10, bestehend aus der Metallegierung, eine Zwischenschicht 12 an­geordnet ist, die aus einer Legierung aus den Metallen Molyb­dän, Wolfram und Rhenium besteht. Das bedeutet, daß ein Teil der Metallegierung der Schicht 10 durch Molybdän ersetzt wird, wobei anteilsmäßig die Anteile Wolfram und Rhenium reduziert werden. Zusätzlich können die Verbindungen zwischen der Schicht 10 und der Zwischenschicht 12 sowie zwischen der Zwischen­schicht 12 und dem Basiskörper 11 ein aufgerauhtes oder eben­falls ein sägezahnförmiges Profil aufweisen, so daß die Fläche der Verbindung sich weiterhin erhöht.
  • Durch diesen erfindungsgemäßen Anodenteller erhält man eine Drehanoden-Röntgenröhre, die eine bessere Wärmeableitung auf­weist, da sich die wärmeleitende Verbindung zwischen der Schicht 10 und dem Basiskörper 11 erhöht.

Claims (4)

1. Anodenteller (7) für eine Drehanoden-Röntgenröhre, der einen Basiskörper (11) aus Molybdän aufweist, auf dessen Oberseite ei­ne Schicht (10) aus einer Wolfram-Rhenium-Legierung gelegt ist, die die Brennfleckbahn (6) trägt, dadurch ge­kennzeichnet, daß der Anteil des Wolframs be­zogen auf die parallel zur Brennfleckbahn (6) liegende Quer­schnittsfläche der Schicht (10) mit der Tiefe der Schicht (10) reduziert wird.
2. Anodenteller (7) nach Anspruch 1, dadurch ge­kennzeichnet, daß die Verbindung des Anodentel­lers (7) mit der Schicht (10) ein sägezahnförmiges Profil auf­weist.
3. Anodenteller (7) nach Anspruch 1, dadurch ge­kennzeichnet, daß in der Wolfram-Rhenium-Legie­rung der Schicht (10) der Rheniumanteil mit der Tiefe (d) der Schicht (10) anwächst.
4. Anodenteller (7) nach Anspruch 1, dadurch ge­kennzeichnet, daß zwischen der Schicht (10) mit der Wolfram-Rhenium-Legierung und dem aus Molybdän bestehenden Anodenteller (7) eine Zwischenschicht (12) angeordnet ist, die aus einer Legierung aus Molybdän, Wolfram und Rhenium besteht.
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