EP4141905A1 - X-ray tube with an insulating body comprising a cast body - Google Patents

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Publication number
EP4141905A1
EP4141905A1 EP22189864.6A EP22189864A EP4141905A1 EP 4141905 A1 EP4141905 A1 EP 4141905A1 EP 22189864 A EP22189864 A EP 22189864A EP 4141905 A1 EP4141905 A1 EP 4141905A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ray tube
hoses
anode
mold
outer mold
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22189864.6A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Torben Schulz
Karl Hans
Jenss Schmidt-May
Moritz Schlie
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
InCoaTec GmbH
Original Assignee
InCoaTec GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by InCoaTec GmbH filed Critical InCoaTec GmbH
Publication of EP4141905A1 publication Critical patent/EP4141905A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00X-ray tubes
    • H01J35/02Details
    • H01J35/04Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
    • H01J35/08Anodes; Anti cathodes
    • H01J35/12Cooling non-rotary anodes
    • H01J35/13Active cooling, e.g. fluid flow, heat pipes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00X-ray tubes
    • H01J35/02Details
    • H01J35/16Vessels; Containers; Shields associated therewith
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05GX-RAY TECHNIQUE
    • H05G1/00X-ray apparatus involving X-ray tubes; Circuits therefor
    • H05G1/02Constructional details
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05GX-RAY TECHNIQUE
    • H05G1/00X-ray apparatus involving X-ray tubes; Circuits therefor
    • H05G1/02Constructional details
    • H05G1/025Means for cooling the X-ray tube or the generator
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05GX-RAY TECHNIQUE
    • H05G1/00X-ray apparatus involving X-ray tubes; Circuits therefor
    • H05G1/08Electrical details
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2235/00X-ray tubes
    • H01J2235/02Electrical arrangements
    • H01J2235/023Connecting of signals or tensions to or through the vessel
    • H01J2235/0233High tension

Definitions

  • X-rays are used in a variety of ways in instrumental analysis or to produce images of human and animal patients in medicine.
  • X-rays are typically generated in an X-ray tube by emitting electrons at an electrically heated hot cathode, and accelerating the electrons in a vacuum through an electric field onto an anode, at which bremsstrahlung and characteristic X-rays corresponding to the anode target material used (e.g. B. tungsten, molybdenum or rhodium) is released.
  • the anode target material used e.g. B. tungsten, molybdenum or rhodium
  • the anode When generating X-ray radiation, only a small part, usually around 1%, of the energy used is converted into X-ray power. The remaining part of the energy used generates heat. In order to prevent the anode from melting, it is therefore customary to cool the anode.
  • the anode is usually cooled with a coolant that flows through the anode. The coolant is conducted through cooling channels within the anode.
  • the anode is typically at high-voltage potential. As a result, electrical insulation of the anode is necessary.
  • the anode can be arranged on an electrically insulating insulating body. Coolant lines, with which the anode is supplied with the coolant, also typically run through the insulating body. Since the coolant in the anode is also at high voltage, it must be ensured that there are no voltage breakdowns via the coolant column, for which the length of the coolant column, the conductivity or dielectric strength of the coolant and the applied voltage must be selected appropriately. Only coolants with low electrical conductivity, such as deionized water (VE water), are regularly used as coolants.
  • VE water deionized water
  • Reference [1] cited at the outset shows a high-voltage X-ray tube comprising a cathode and an anode and an anode insulating element.
  • the anode insulation element is designed as a ceramic cone and includes an opening for a high-voltage plug.
  • An intermediate element is between the Anode insulating element and inserted into the opening for the high-voltage connector high-voltage connector.
  • An inflow channel and an outflow channel run in the intermediate element, through which a cooling liquid, in particular a cooling oil, is conducted to the anode.
  • the inflow and outflow channel can be guided in a spiral shape. Drilling and casting are proposed for the manufacture of line structures.
  • inflow and outflow channels are designed in a spiral shape, a longer insulation distance can be made available in the cooling liquid.
  • spiral line structures within the intermediate body are difficult to implement in production.
  • Reference [1] does not provide any further details as to how spiral-shaped inlet and outlet lines are to be manufactured, particularly in the intermediate body.
  • Imprecise placement of the inlet line and the outlet line in an insulating body in particular too small a distance between turns or to an inner wall or outer wall of the insulating body, can lead to voltage flashovers and damage to the x-ray tube.
  • the standing anode includes an anode base body.
  • the anode base body there are spiral cooling sections through which a cooling fluid flows to cool the anode.
  • the anode base body can be better cooled by the spiral cooling sections. However, no further details are given as to how an insulating body for electrical insulation of the anode base body could look like and how an inflow channel and an outflow channel for the cooling fluid could be designed.
  • An X-ray tube of this series essentially comprises an anode at high voltage potential which is attached to an annular glass element which is double U-shaped in cross-section.
  • An oil-filled hollow body connects to the underside of the glass element facing away from the anode.
  • a coolant line leads in the oil-filled hollow body from a rear part of the x-ray tube through the glass element to the anode and back again into the rear part of the x-ray tube.
  • the coolant line runs in the rear part of the X-ray tube with coils around a high-voltage connection. The coils abut axially against one another and radially outward against a plastic wall.
  • the coils retain a certain mobility in the oil, which can promote voltage breakdowns.
  • the filaments lying against one another also have a rather low dielectric strength.
  • a comparatively large length of the coolant line is required in order to avoid voltage breakdowns, and accordingly this design has a relatively large length.
  • even a small leak in the hollow body of the X-ray tube can result in oil escaping and the rest of the X-ray tube and the environment being contaminated. This contamination with oil is often difficult to remove.
  • the radiation generator includes a protective tube housing which is filled with a coolant.
  • a radiation generating tube with a cathode and an anode is arranged inside the protective tube housing filled with the cooling liquid.
  • a flow channel, which is filled with a cooling medium, is formed on the protective tube housing. The inside of the tube protection housing can be cooled with the flow channel. The cooling medium is fed into and out of the flow channel via an inlet and outlet line.
  • the x-ray tube includes a housing, a cathode assembly having a cathode attached to the housing, a stator assembly having a rotating anode attached to the housing, and an x-ray window attached to a window frame on the housing.
  • Liquid cooling channels are formed in the housing and in the stator assembly. Coolant can be fed into and discharged from the liquid-cooling channels via connections on the housing and the stator assembly. The housing and the stator assembly can be cooled by means of the coolant.
  • the X-ray tube device includes an X-ray tube, a stress relaxation film, and a molding.
  • the x-ray tube includes a cathode, an anode, and the vacuum envelope.
  • the film is adhered to the outer surface of the vacuum envelope.
  • the molding fully covers and is bonded to the vacuum envelope and film. With the stress relaxation film, the stress applied from the outside of the vacuum envelope can be reduced.
  • the present invention proposes using at least one straightening body made of plastic in order to arrange the hoses with the multiple turns in the casting space.
  • the at least one straightening body enables a defined and precise arrangement of the hoses in the casting space, in particular during the casting of the casting material and until the casting material has hardened; thereafter, the defined and exact arrangement will continue to be maintained.
  • the straightening body guides and stabilizes the hoses in the casting space.
  • the hoses can be positioned safely and easily in such a way that the hoses do not directly touch either the inner mold or the outer mold. This can prevent flashovers from the hoses or the coolant contained therein to the inner and outer mold (or the outside of the filled casting space) during operation of the x-ray tube, thus avoiding damage to the x-ray tube.
  • the straightening bodies also enable a defined, for example uniform, arrangement of the hoses, in particular in the radial direction and/or axial direction.
  • the hoses can be positioned exactly in the cast body, i.e. the positioning tolerances are small, only these small positioning tolerances need to be taken into account when designing the X-ray tube with regard to the high voltage (and associated dielectric strength) desired during operation.
  • a minimum spacing of hose sections can be ensured via the straightening bodies.
  • less safety margin is required when the hoses are spaced apart from the inner and outer mold, or preferably between the turns of the hoses themselves.
  • the space requirement of the hoses, which are wound several times can be reduced and the x-ray tube can be made even more compact, in particular more compact in the radial and/or axial direction, depending on the design.
  • the inlet line and the outlet line generally run essentially helically (helically) around a tube axis of the X-ray tube and thereby form a double helix structure (i.e. the individual turns can be assigned to the inlet line and the outlet line alternately); the double helix can be cylindrical (straight) or conical (tapering).
  • the feed line and the discharge line preferably run in a similar (symmetrical) manner around the tube axis, in particular with the same (local) pitch and the same (local) radius, with the feed line and the discharge line being arranged rotated by 180° about the tube axis with respect to one another.
  • the plastic casting material is poured into the casting chamber in a liquid state.
  • the X-ray tube can be set up in such a way that the anode points to the support surface; an opening leading into the casting space faces up in the opposite direction.
  • the liquid casting material can accumulate in the casting space (between the inner mold and the outer mold). Distribute evenly without creating gaps or cavities.
  • the casting material can also be distributed between the hoses, which are held in position by the at least one directional body.
  • the casting material is then hardened, which can be done, for example, by waiting and/or heat treatment, depending on the material system, and retains its shape in the hardened state.
  • the outer mold can be removed from the rest of the cast body (in particular from the hardened cast material of the filled cast space) in the hardened state of the cast material.
  • the plastic casting material possibly together with the plastic material of the at least one straightening body - separates the hoses permanently from the walls of the inner mold and the outer mold (or the outside of the filled casting space) and preferably also separates the hoses from one another, so that it is no longer possible for the hoses to come into contact with the walls, and preferably also with each other.
  • the risk of a flashover between the hoses and the walls during operation of the X-ray tube can be minimized;
  • the cast material can also help to minimize the risk of voltage flashovers between the hoses or the adjacent windings, which means that the thickness of the hose walls can be reduced or the dielectric strength of the hose material becomes less relevant.
  • the ceramic body can be connected to the cast body tightly and without gaps or cavities; Typically, the cast body is already mechanically fastened well to the ceramic body by casting the cast body onto the ceramic body.
  • the cast material As a plastic, the cast material has good dielectric strength, which means that flashovers and thus damage to the components of the X-ray tube can be avoided with a compact design.
  • the use of the cast material eliminates the need for an oil-filled hollow body with electrically insulating oil through which the hoses are routed.
  • the hardened casting material can still be flexible ("soft") to a certain extent, but is no longer flowable and, in particular, no longer liquid.
  • the anode can be attached to the ceramic body in a simple manner and in a vacuum-tight manner, for example by soldering it onto a metallized surface of the ceramic body, or by gluing it to the ceramic body in a temperature- and vacuum-resistant manner.
  • the design of the ceramic body also allows the creepage distance to be adjusted both on the side of the ceramic body that faces the anode and on the side of the ceramic body that faces the cast body, thereby improving the dielectric strength.
  • the ceramic body can be made of Al 2 O 3 or ZrO 2 , for example.
  • the hoses have a certain pliability or flexibility, in particular for laying in the casting space, with the hoses being aligned in the casting space via the at least one straightening body.
  • the hoses preferably have a minimum degree of inherent rigidity, as a result of which the respective hose has a basic geometry that is adapted to the desired hose geometry in the X-ray tube.
  • the inner walls of the hoses can be designed in such a way that they have a low degree of roughness and thus oppose a low flow resistance to the coolant flowing through the hoses. In this way, an efficient inflow and outflow of coolant to the anode can be set up.
  • the inner walls of the hose can also be additionally coated for this purpose, in particular in order to adjust the surface tension between the coolant and the hose.
  • VE water fully desalinated (“deionized”) water
  • water-based coolants are due to their high specific heat capacity preferred; In addition to water-based coolants, however, other coolants can also be used, for example an oil, in particular silicone oil.
  • the coolant preferably has a low electrical conductivity of less than 1 ⁇ S/cm. Since the length of the required coolant column and thus the length of the hoses filled with coolant depends, among other things, on the conductance of the coolant, the length of the hoses can be reduced by suitably selecting a coolant with a low conductance, thereby reducing the space required for the X-ray tube.
  • the x-ray tube of the present invention is typically grounded with the cathode (notwithstanding the cathode filament current) and the anode at a high voltage (positive) potential. It is also possible within the scope of the invention to connect the cathode to a (negative) high-voltage potential, if desired.
  • the hoses are also aligned in the casting space with the at least one aligning body, so that the windings of the hoses are also spaced apart, and that the casting space is further filled with the casting material, so that the intermediate spaces between the turns are also occupied by the plastic of the at least one directional body and/or the plastic of the casting material.
  • the turns of the hoses can be reliably and precisely spaced apart from one another in the casting space by the at least one straightening body, in particular with regard to the axial direction.
  • the distance between the windings of the hoses can be set so precisely that, when the x-ray tube is in operation at a given high voltage, there are no flashovers between the windings of the hoses or the coolant contained therein, which would damage the x-ray tube. Due to the precise alignment, the space in the X-ray tube or in its insulating body can be used efficiently and the space required for the hoses can thus be kept low become. The X-ray tube can therefore be made even more compact.
  • the hoses can be held securely in their position and spaced apart from one another while the casting mold is being filled with the casting material with the straightening bodies. When the casting mold is filled with the casting material in the liquid state, the casting material can be distributed evenly in the interstices of the turns without the formation of gaps or cavities.
  • a further preferred embodiment is characterized in that the ceramic body has a circumferential recess between the cathode housing and the anode on a front side facing the anode, and that the ceramic body has a central recess on a back side of the ceramic body facing the cast body.
  • the circumferential groove lengthens the path between the anode and the cathode case (which is grounded) at the front of the ceramic body, establishing a long creepage distance.
  • the central relief lengthens the path between structures connected to the anode that pass through the ceramic body (typically a high voltage feedthrough and usually also tubes for the cooling liquid) and the outside of the insulating body (which is usually grounded) at the back of the ceramic body, thereby a long creepage distance is set up between the ceramic body and the cast body.
  • the ceramic body In longitudinal section, the ceramic body can then be approximately W-shaped; the ceramic body is then also referred to as crown-shaped due to the multiple indentations.
  • the circumferential groove is typically V-shaped or U-shaped (on each side in longitudinal section) and the central recess is also typically (inverted) V-shaped or U-shaped in longitudinal section along the tube axis. It should be noted that in some embodiments only the center relief is provided, and in other embodiments both the circumferential indentation and the center relief are provided.
  • the hoses are partially arranged in a region of the central recess of the ceramic body, in particular with at least half a turn of the Hoses and / or at least 10% of the length of the hoses is arranged in the central recess of the ceramic body.
  • This allows the recovery space to be used efficiently and the hoses to be connected closer to the anode (e.g. to tubes/pipe sockets protruding through the ceramic body), thus increasing the length of the hoses and thus the path for the high voltage to drop from the anode .
  • the recess typically extends into the ceramic body in the direction of the tube axis over at least 50% of the axial extent of the ceramic body.
  • the recess can be conically shaped, preferably with the widest radius of the recess on the rear side of the ceramic body extending over at least 2/3 of the outer radius of the ceramic body on its rear side.
  • the inner mold is designed as a socket for a high-voltage plug for connection to the anode.
  • the anode can be connected to the high voltage in a simple, particularly reversible manner by means of the socket and the high-voltage plug.
  • the socket which is made of electrically insulating material (usually a plastic), can provide the necessary creepage distance to prevent flashovers from the applied high voltage from a connection pole (usually at the socket base) to the grounded parts of the X-ray tube (e.g. the coolant connections ) or to prevent the cable shield.
  • the socket can protect the high-voltage connection of the high-voltage plug (which protrudes into the socket and contacts the connection pole when connected) from accidental contact.
  • the socket is typically located radially centrally in the cast body on the side of the insulating body facing away from the anode, and the inlet line and the outlet line preferably also run around the socket, as a result of which a particularly compact and electrostatically stable coaxial structure of the high-voltage potentials can be achieved.
  • the inner mold is designed as a cable, which has a includes an insulating jacket and a core running in the jacket, to which the anode is connected.
  • This embodiment is particularly inexpensive and can achieve an even more compact structure, particularly in the radial direction.
  • the cable can be cast directly with the casting material.
  • the at least one directional body and the casting material consist of the same plastic is particularly preferred.
  • the same plastic for the aligning body or bodies and the casting material By using the same plastic for the aligning body or bodies and the casting material, a particularly good connection between the aligning body and the casting material is achieved.
  • the result is a largely monolithic cast body with hoses for the coolant running in a defined manner on the inside. Distortions of field lines at the interface between the directional body and the cast material are minimized, and leakage currents at these interfaces are also minimized.
  • the structure of the cast body is therefore far less susceptible to voltage breakdowns.
  • the structure of the x-ray tube can become even more compact due to the improved dielectric strength.
  • the plastic of the casting material includes a silicone or an epoxy resin or a polyurethane.
  • a silicone or an epoxy resin or a polyurethane are inexpensive to purchase.
  • the plastics are inexpensive to purchase, can be easily cast in the liquid state, can be hardened and have good electrical insulation properties.
  • these materials are only subject to minor aging effects (especially in comparison to insulating oil).
  • a further development of this embodiment is advantageous, in which the aligning bodies are arranged at angular positions in a respective cutting plane perpendicular to a tube axis of the x-ray tube, the angular positions forming a rotationally symmetrical arrangement with respect to the tube axis. Due to the rotationally symmetrical arrangement of the straightening bodies, they can act uniformly on the hoses from several directions, so that the hoses are subjected to an approximately uniform radial force (clamping force) over the circumference of their windings and/or are radially aligned. As a result, irregularities in the windings can be minimized and the hoses can be supported particularly stably by the straightening bodies.
  • N straightening bodies support the hoses towards the inner cast body
  • N straightening bodies support the hoses towards the outer cast body
  • the rotationally symmetrical arrangement of the angular positions has an N-fold number, with N is a natural number with N ⁇ 2.
  • This distribution of the straightening bodies has proven particularly useful in practice. This allows the hoses to be positioned particularly precisely in the casting space and held in position.
  • one or more straightening bodies of the at least one straightening body are designed as a perforated plate, comprising a plate and a number of holes in the plate, through which the hoses are routed, in particular wherein a respective perforated plate is arranged clamped between the inner mold and the outer mold.
  • Such perforated plates are easy to manufacture and easy to position in the mold.
  • the hoses are fed through the holes of the die plate (typically before the die plate and hoses are placed between the outer mold and the inner mold). An even arrangement of the hoses is easily possible due to the given structure of the perforated plate.
  • the distance between the hoses can be adjusted via the distances between the individual holes.
  • the distance between the hoses and the inner and outer mold can be adjusted via the distance between the holes and the side edges of the perforated plate when the side edges rest against the inner and outer mold in the clamped state.
  • a further embodiment is advantageous, which is characterized in that one or more straightening bodies of the at least one straightening body are designed as a slot bar, comprising a bar and a number of grooves, in particular semicircular grooves, into which the hoses are inserted, in particular, a respective slot bar being clamped between the hoses on the one hand and the inner mold or the outer mold on the other hand.
  • Such slot bolts are particularly easy to manufacture.
  • the slot bars can be arranged easily and flexibly on the inner mold and/or the outer mold.
  • the hoses are placed in the grooves of the slotted bar and thereby aligned. By clamping the slot bars between the hoses and one of the molds, the slot bars can be easily fixed for the casting process.
  • slot bars which support hoses toward the inner cast body
  • slot bars which support hoses toward the outer cast body
  • slot bars which support hoses toward the outer cast body
  • the hoses can be held exactly in position in a simple manner, in particular with the hoses being clamped between the opposite grooved bars.
  • the slot bolts can also support each other.
  • Equally advantageous is an embodiment in which the windings of the hoses are wound around a tube axis and lined up along a tube axis. In this way, the hoses can be easily arranged. The windings of the hoses can be arranged to save space.
  • windings have a constant radius with respect to the tube axis, in particular with the outer mold and the inner mold being designed essentially in the shape of a cylinder jacket and coaxial to the tube axis, so that the windings have a constant radial distance from the outer mold and furthermore the windings have a constant radial distance to the inner mould. This can be set up particularly easily and precisely in practice.
  • a further development of this development is particularly advantageous, in which the windings have a constant spacing from one another in the axial direction. This can also be set up easily and precisely in practice.
  • optimal use of space in the cast body can be achieved with a desired dielectric strength between the turns of the hoses.
  • the windings have a radius with respect to the tube axis that increases away from the anode.
  • the outer mold and the inner mold are essentially cylindrical and coaxial with the tube axis, so that the windings have a radial distance from the outer mold that decreases away from the anode, and the windings have a radial distance from the inner mold that increases away from the anode exhibit.
  • a comparatively high potential still prevails in the hose sections that are close to the anode with respect to the coolant path.
  • An embodiment of the X-ray tube according to the invention is preferred, in which the outer mold remains on the rest of the cast body after the production of the X-ray tube.
  • the outer mold required during casting is not removed after casting, but remains part of the x-ray tube during its operation. This is particularly easy.
  • the outer mold can also mechanically stabilize the X-ray tube during operation. If necessary, can the outer mold can be wrapped with a material that conducts electricity well and/or is highly absorbent of X-ray radiation, for example a lead foil, in order to ensure grounding and protection against radiation.
  • the outer mold is removed from the rest of the cast body.
  • the casting mold required during casting is only arranged on the ceramic body during the casting process and is no longer part of the X-ray tube in its operation. This makes it possible to use one outer mold for the manufacture of a large number of X-ray tubes.
  • the rest of the cast body can be wrapped in a material that conducts electricity well and/or is highly absorbent of X-rays, e.g. lead foil, to ensure grounding and radiation protection.
  • step a) can in principle take place in any order.
  • the at least one straightening body is mechanically clamped as part of step a) with hoses resting on the straightening body, typically between the inner and outer mold (especially in the case of a perforated plate), or between the hoses on the one hand and the inner or outer mold on the other (especially in the case of slot bolts).
  • the plastic of the aligning body and the plastic of the cast material can be the same plastic. If the plastic of the (at least one) directional body and the plastic of the casting material are the same plastic, the (at least one) directional body is typically manufactured and cured in advance before it is inserted into the casting space.
  • step a) typically the tube head (particularly the cathode housing and the anode) has already been placed on the ceramic body.
  • An x-ray tube according to the invention as described above, including the embodiments described above, can be produced with the method according to the invention.
  • step c) the outer mold remains on the rest of the cast body; accordingly, in this variant, an x-ray tube is produced in which, after the production of the x-ray tube, the outer mold remains on the rest of the cast body.
  • This is particularly easy to implement; in particular, no demolding step for the outer mold is required after casting.
  • the method also includes one step d) the outer mold is removed from the remainder of the casting; according to this variant, an X-ray tube is produced in which, after the production of the X-ray tube, the outer mold is removed from the rest of the cast body.
  • the outer mold can then be used in the manufacture of a variety of X-ray tubes; alternatively, however, the outer mold can be used only once if desired, particularly if the molding requires the outer mold to be destroyed.
  • the 1 shows a first embodiment of an X-ray tube 1 according to the invention in a schematic longitudinal section.
  • the x-ray tube 1 extends along a tube axis RA.
  • the x-ray tube 1 comprises a cathode housing 2 which is attached to a ceramic body 3 in a vacuum-tight manner, for example by soldering.
  • an anode 4 (here with an approximately cylindrical anode body) is arranged inside the cathode housing 2, which is also mounted on the ceramic body 3 is attached in a vacuum-tight manner, typically also by soldering.
  • the cathode housing 2, the ceramic body 3 and the anode 4 delimit an evacuated space 5.
  • a cathode here a thermionic cathode 6, arranged, typically formed with incandescent filaments.
  • the hot cathode 6 can be supplied with an electric current via a ground connection 7a and a current connection 7b, which are led through the cathode housing 2 in a vacuum-tight manner.
  • the electric current is typically an alternating current, preferably of low voltage, mostly with a maximum voltage amplitude of 24 V or less.
  • the hot cathode 6 can be made to glow by means of this electrical current (also called heating current), as a result of which electrons emerge from the hot cathode 6 .
  • the anode 4 is at a positive high-voltage potential (typically 20 kV to 60 kV, possibly more in other applications) compared to the hot cathode 6.
  • the hot cathode 6 is grounded in the embodiment shown here, regardless of the heating current already explained .
  • Electrons emerging from the hot cathode 6 are accelerated from the hot cathode 6 to the anode 4, here to an upper side 4a of the anode 4, by the high voltage, under the influence of a shielding 8 that is connected to ground. When they hit the anode 4, the electrons are decelerated, as a result of which X-rays are generated in the form of bremsstrahlung.
  • X-rays are emitted in the form of characteristic X-rays.
  • a desired material is attached to the upper side 4a of the anode 4 in order to generate the X-ray radiation characteristic of this material.
  • the x-ray radiation generated exits the x-ray tube 1 through a radiation exit window 13, here a beryllium window, and can be used for measurements, for example an x-ray fluorescence measurement on a sample, or for recording an x-ray image.
  • the electrons accelerated onto the anode 4 heat the anode 4, which is made of metal.
  • the anode 4 is cooled with a coolant.
  • an inflow line 9 is formed, which conducts the coolant to the anode 4, and also an outflow line 10, which conducts the coolant away from the anode 4 again.
  • the supply line 9 and the return line 10 can also be connected in reverse to the coolant flow if desired.
  • the anode 4 which is at high voltage potential, must be electrically isolated. In particular, voltage breakdowns on the outside of the X-ray tube 1 and other grounded structures should be prevented.
  • the anode 4 is electrically insulated on the X-ray tube 1 essentially by an insulating body 11 and the evacuated space 5 set up in the cathode housing 2.
  • this insulating body 11 comprises the ceramic body 3 made of ceramic material, on which the anode 4 and the cathode housing 2 seated, and a cast body 12, which is attached to the back of the ceramic body 3.
  • the ceramic body 3 consists of a vacuum-tight ceramic material, for example Al 2 O 3 .
  • the cast body 12 essentially consists of a cast material 32 made of plastic.
  • the plastic of the casting material 32 can be a silicone, for example.
  • the inlet line 9 and the outlet line 10 are routed through the insulating body 11 to the anode 4 .
  • the insulating body 11 (and correspondingly also the respectively associated section of the ceramic body 3 and the cast body 12) is approximately circular-cylindrical on the outside and aligned along the tube axis RA.
  • the coolant in the anode 4 is in contact with the high-voltage potential and is grounded in the area of coolant connections 9b, 10b. Accordingly, the high voltage drops over the length of the inlet line 9 and over the length of the outlet line 10 in the coolant.
  • a coolant is used on the one hand low electrical conductivity or high dielectric strength used, such as deionized water or a silicone oil.
  • the x-ray tube 1 is designed in such a way that it allows for a large length (path length) of the inlet line 9 and the outlet line 10 in a compact space, and furthermore ensures a sufficient spacing of structures at different electrical potentials.
  • two tubes 14a, 14b lead through the ceramic body 3, to the upper end of which are connected anode channels 4b for the coolant, which run inside the anode 4, and to the lower end of which hoses 9a, 10a are connected.
  • the coolant passage through the ceramic body 3 can also be designed differently, for example with coaxial tubes or tubes made of ceramic or simple holes into which plug-in connections protrude (not shown).
  • the hoses 9a, 10a form the inlet line 9 and the outlet line 10, insofar as these run within the cast body 12.
  • the hoses 9a, 10a are made of a plastic material.
  • the hoses 9a, 9b each form a plurality of windings 16 in a central part, which are arranged one behind the other in the axial direction and form a double helix in this area (more on this below).
  • the ceramic body 3 On its rear side facing away from the anode 4, the ceramic body 3 forms a central recess 15, which is cone-shaped here.
  • the recess 15 In the radial direction (perpendicular to the tube axis RA), the recess 15 extends at its widest point on the rear side of the ceramic body 3 with a largest radius GRR, and at its end near the anode at its narrowest point with a smallest radius KRR.
  • the ceramic body 3 has an outer radius RK in the area of its rear side; it should be noted that the ceramic body 3 has a uniform outer radius in the embodiment shown.
  • RK outer radius
  • GRR 0.75 ⁇ RK; generally preferred is GRR ⁇ 0.5 ⁇ RK or also GRR ⁇ 0.67 ⁇ RK.
  • approximately KRR 0.53 ⁇ RK; generally preferred is KRR ⁇ 0.33 ⁇ RK or also KRR ⁇ 0.40 ⁇ RK.
  • the recess 15 in the ceramic body 3 allows the hoses 9a, 10a to move axially close to the anode 4, and the depth TR of the recess 15 can be used at least in part to allow the high voltage to drop via the coolant in the hoses 9a, 10a .
  • the tubes 14a, 14b, with which the anode channels 4b are connected to the hoses 9a, 10a, can be made comparatively short.
  • a considerable hose length usually at least 10% of the respective total hose length or also a hose length corresponding to at least half a turn 16 (i.e. at least R * Pi, with R: radius of the turns 16), can be accommodated in the area of the recess 15.
  • the recess 15 also causes a comparatively long creepage distance from the tubes 14a, 14b to the radial outside of the ceramic body 3 along the boundary surface to the cast body 12, in particular much longer than the radius RK of the ceramic body 3.
  • a contacting element 17 made of metal is also guided through the ceramic body 3 and connects the anode 4 to a connection pole 18 .
  • the contacting element 17 continues to run centrally in the X-ray tube 1 through the cast body 12 and, in the embodiment shown, leads into a socket 19 for a high-voltage plug (the latter not shown), with which the high voltage for the anode 4 is connected to the connection pole 18 in the socket 19 can.
  • the socket is made of an electrically insulating material, such as a plastic.
  • the bushing 19 forms an inner mold 20 for the cast body 12 .
  • the bushing 19 is approximately cylindrical and is aligned with the tube axis RA.
  • the cast body 12 also includes an outer mold 21, which is designed here as a cylinder tube, which can be made of metal or plastic, for example.
  • the inner mold 20, the outer mold 21 and the ceramic body 3 delimit a casting space 22.
  • the hoses 9a, 10a run in this casting space 22.
  • the hoses 9a, 10a are aligned in the casting space 22 with the aid of straightening bodies 23.
  • the directional body 23 are made of plastic.
  • the straightening bodies 23 are typically arranged in a clamped manner in the casting space 22 .
  • the straightening bodies 23 are designed as slot bars 24 .
  • the slotted bolts 24 each include a bolt 24a on which a plurality of grooves 24b, here semicircular grooves, are formed. A winding 16 of a hose 9a, 10a is inserted into each groove 24b.
  • radially inner slot bars 25a, 25b and radially outer slot bars 26a, 26b are located opposite one another, between which the windings 16 of the hoses 9a, 10a are clamped.
  • the slot bars 24 are respectively clamped between one of the molds 20, 21 and the hoses 9a, 10a.
  • the windings 16 of the hoses 9a, 10a are aligned with high accuracy by the straightening bodies 23.
  • the distance between the individual windings 16 is set radially inwards towards the bushing 19/inner mold 20 (RAI), radially outwards towards the outer mold 21 (RAA), and in the axial direction among one another (AA).
  • RAI bushing 19/inner mold 20
  • RAI radially outwards towards the outer mold 21
  • AA axial direction among one another
  • the radial distance RAI inwards to the inner mold 20 is the same for all turns 16
  • the radial distance RAA outwards to the outer mold 21 is the same in each case, and the radius R of the turns 16 with respect to the X-ray axis RA is the same.
  • the axial distance AA is the same among one another.
  • the casting space 22 was filled with a liquid casting material 32 made of plastic, so that the entire casting space 22 that was not occupied by other structures (hoses 9a, 10a, directional body 23, contacting element 17) was filled with the casting material 32.
  • the straightening bodies 23 ensured that the hoses 9a, 10a could not shift during the casting and during the subsequent hardening of the cast material 32, and in particular that the distances provided (e.g. RAI, RAA, AA for the respective windings 16 ) were met with a high level of accuracy.
  • the plastic of the casting material 32 and the plastic of the directional body 23 were chosen to be the same, in particular as a silicone material. This minimizes leakage currents at the interfaces between the directional bodies 23 and the casting material 32; this interface (as far as the electrical properties are concerned) essentially disappears after the casting material 32 has hardened.
  • the cast body 12 engages with a conical front end 29 in the recess 15 of the ceramic body 3 and is attached to it.
  • the X-ray tube 1 can set up good vacuum tightness and high-voltage strength with the ceramic body 3, and good water-tightness and also good high-voltage strength with the cast body 12 in a compact space.
  • the casting material 32 is easy to handle and easy to maintain (in particular, the hardened casting material 32 can no longer leak out of the casting space 22 and shows little thermal expansion and aging, unlike an insulating oil).
  • a long coolant column path length of the inlet line and outlet line) can be set up, in particular using installation space axially and radially within the ceramic body 3.
  • the hoses 9a, 10a can have a certain flexibility for this, which is nevertheless defined due to the directional body 23 and with the required distances can be placed in the cast body 12. Creepage distances can easily be set up to be long (e.g. between the cast body 12 and the ceramic body 3) or avoided entirely (by using the same plastic for the directional body 23 and the cast material 32). Overall is a simple and compact design of the X-ray tube 1 is possible, with voltage breakdowns being able to be reliably prevented and the coolant flow being defined and reliably ensured.
  • outer mold 21 can also be removed from the X-ray tube 1 (after the casting material has been poured and hardened) (not shown in more detail in FIG 1 , cf. but 12 rear).
  • the 2 shows a second embodiment of an X-ray tube 1 according to the invention.
  • the directional bodies 23 for the hoses 9a, 10a are designed as perforated plates 27.
  • the hole plates 27 are each formed by a plate 27a in which a plurality of holes 27b are included.
  • the windings 16 of the hoses 9a, 10a are guided through the holes 27b.
  • the die plates 27 are typically clamped between the inner mold 20 and the outer mold 21, particularly during the pouring and curing of the molding material.
  • the perforated plates 27 can also be aligned with an external holder relative to the rest of the x-ray tube 1 during the casting and curing process.
  • the 3 shows a third embodiment of an X-ray tube 1 according to the invention.
  • the ceramic body 3 is formed with a peripheral recess 30 on its front side facing the anode 4 .
  • This depression 30 lies radially between the anode 4 and the cathode housing 2.
  • the circumferential depression 30 appears in the longitudinal section on each side of the Tube axis RA approximately V-shaped (in other embodiments also U-shaped, not shown). In a longitudinal section, the ceramic body 3 appears approximately W-shaped overall, or also approximately crown-shaped in three dimensions.
  • a cable 31 is used as the inner mold 20, which is designed with an insulating sheath 31a made of plastic and a core 31b made of metal. Core 31b is connected to contacting element 17, so that high voltage can be applied to anode 4 via core 31b.
  • the insulating jacket 31a projects here in the axial direction (along the tube axis RA) beyond the turns 16 and into the cast body 12 .
  • the sheath 31a is formed with a constant diameter and the cable 31 is aligned along the tube axis RA. When casting the casting space 22, the cable 31 is cast into the x-ray tube 1 permanently.
  • the radial distance RAA outwards of the windings 16 of the hoses 9a, 10a to the outer casting mold 21 away from the anode 4 decreases.
  • the radial distance RAI increases inwards between the windings 16 of the hoses 9a, 10a and the inner casting mold 20, away from the anode 4.
  • the (local) potential in the inflow line 9 and in the outflow line 10 is higher, the closer a respective line section (along the line path of the inflow line 9 or the outflow line 10) is to the anode 4.
  • the straightening bodies 23 are designed as wedge-shaped slot bars 24, and the windings 16 have the same axial spacing AA from one another.
  • the 4 shows a fourth embodiment of an X-ray tube 1 according to the invention.
  • the directional bodies 23 are in turn designed in such a way that the radial distance RAA outwards between the turns 16 of the hoses 9a, 10a and the outer casting mold 21 away from the anode 4 decreases. Conversely, the radial distance RAI increases inwards between the windings 16 of the hoses 9a, 10a and the inner casting mold 20, away from the anode 4. In addition, it is provided here that the axial distance AA from adjacent windings 16 away from the anode 4 increases.
  • FIGS. 5 to 8 show schematic cross sections through X-ray tubes according to the invention perpendicular to the respective X-ray axis RA in various embodiments, each in the area of the windings 16 and the directional body 23.
  • the location or projection of the hoses 9a, 10a is shown in dashed lines.
  • An inner slotted bar 25a, 25b and an outer slotted bar 26a, 26b lie opposite one another and clamp the hoses 9a, 10a between them.
  • the inner slot bars 25a, 25b are supported on the inner mold 20.
  • the outer slot bars 26a, 26b are supported on the outer mold 21.
  • the angular positions of the two inner slot bars 25a, 25b are offset from one another by 180°, and the angular positions of the outer slot bars 26a, 26b are offset from one another by 180°.
  • the arrangement of the angular positions of the directional body 23 has a 2-fold rotational symmetry here.
  • An inner slotted bar 25a, 25b, 25c, 25d and an outer slotted bar 26a, 26b, 26c, 26d lie opposite each other and clamp the hoses 9a, 10a between them.
  • the inner slot bars 25a, 25b, 25c, 25d are supported on the inner mold 20.
  • the outer slot bars 26a, 26b, 26c, 26d are supported on the outer mold 21.
  • the angular positions of the four inner slot bars 25a, 25b, 25c, 25d are offset from each other by 90°, and the angular positions of the outer slot bars 26a, 26b, 26c, 26d are offset from each other by 90°.
  • the arrangement of the angular positions of the directional body 23 has a 4-fold rotational symmetry here.
  • the inner slot bars 25a, 25b are supported on the inner mold 20.
  • the outer slot bars 26a, 26b are supported on the outer mold 21.
  • the angular positions of the two inner slot bars 25a, 25b are offset from one another by 180°, and the angular positions of the outer slot bars 26a, 26b are 180° from one another shifted.
  • the angular positions of the inner slot bars 25a, 25b are offset from the angular positions of the outer slot bars 26a, 26b by 90° to one another.
  • the hoses 9a, 10a are also held clamped here by the straightening bodies 23, with the hoses 9a, 10a in this embodiment having to have a certain minimum rigidity against radial compression and stretching (against "oval deformation") so that the straightening bodies can have a good clamping effect 23 occurs.
  • the arrangement of the angular positions of the directional body 23 has a 2-fold rotational symmetry here.
  • the grooved bars 24 can run parallel to the tube axis RA, in which case the grooves must be introduced into the respective bar with an inclination corresponding to the pitch of the double helix of the hoses 9a, 10a.
  • the slotted bars 24 can also run with grooves introduced perpendicularly to their direction of extension, and then be arranged in the casting space 12 with an inclination to the tube axis RA, which corresponds to the pitch of the tubes 9a, 10a.
  • inner slot bars 25a-25d can be supported not only on the inner mold 20, but alternatively or additionally also on each other, in particular with the inner slot bars 25a-25d forming partial shells (in particular half shells or quarter shells) that form the inner mold embrace (not shown).
  • the perforated plates 27 are each supported with their plates 27a (or their side edges) both on the inner mold 20 and on the outer mold 21 .
  • the hoses 9a, 10a are guided in the holes 27b of the plates 27a.
  • the arrangement of the angular positions of the directional body 23 has a 3-fold rotational symmetry here.
  • FIGS 9 to 11 schematically illustrate the sequence in the manufacture of an X-ray tube 1 according to the invention.
  • Schematic longitudinal sections along the tube axis RA are shown in each case.
  • Manufacture begins with the provision of a partially manufactured X-ray tube 100, essentially comprising the ceramic body 3, to which the anode 4 and the cathode housing 2 are already attached, cf. 9 .
  • the cathode housing 2 is directed downwards.
  • a liquid, hardenable plastic casting material 32 is then filled into the casting space 22, which is selected, for example, as a silicone.
  • the casting material 32 is most simply poured into the casting space 22 from above.
  • the liquid casting material 32 is distributed throughout the available casting space 22 up to a surface 32a of the casting material 32.
  • the casting material 32 reaches in particular between the coils 16 and the inner mold 20, between the coils 16 and the outer mold 21, and axially between adjacent turns 16.
  • the casting material 32 thus encloses the hoses 9a, 10a and also the straightening body 23.
  • the filled state of the casting space 22 is in 11 shown.
  • the liquid casting material 32 is hardened; typically, some time is allowed and/or heat is applied for curing.
  • the casting body 12 and the x-ray tube 1 are completed overall.
  • the outer mold 21 remains on the X-ray tube 1; the outer mold 21 can be covered with lead foil (not shown) for grounding and radiation protection.
  • a coolant such as deionized water in the Hoses 9a, 10a cooled anode 4 and high voltage applied between the anode 4 and the heated hot cathode 6, X-rays can then be generated by means of the X-ray tube 1 during operation.
  • the outer mold of the cast body is removed; a corresponding X-ray tube 1 with the outer mold removed is in 12 shown.
  • the cast body then remains in the X-ray tube 1 as a remaining cast body 12a, which is essentially formed by the cast space 22 filled with hardened cast material 32 (including the cast-in directional body or bodies and the cast-in hose sections) and the inner mold 20.
  • a (radially outer) side surface 32b of the hardened casting material 32 or of the filled casting space 22 is exposed accordingly; this side surface 32b can be covered with a lead foil (not shown) for grounding and radiation protection.
  • the outer mold can be used several times (and is then usually designed in several parts for radial shaping and permanently arranged at a casting station, not shown).
  • the 12 X-ray tube 1 shown can, like the one shown in 11 X-ray tube shown are used in operation for generating X-rays.

Abstract

Eine Röntgenröhre (1), welche ein Kathodengehäuse (2) mit einem Strahlungsaustrittsfenster (13), eine gekühlte Anode (4), eine Kathode, insbesondere Glühkathode (6), einen Isolationskörper (11) zur elektrischen Isolation eines Hochspannungspotentials der Anode (4), eine Zulaufleitung (9) für Kühlmittel zur Anode (4) und eine Ablaufleitung (10) für Kühlmittel von der Anode (4) umfasst, und wobei im Isolationskörper (11) die Zulaufleitung (9) und die Ablaufleitung (10) jeweils mehrere Windungen (16) umfassen, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gusskörper (12) eine innere Gussform (20) und zumindest zeitweise während der Herstellung der Röntgenröhre (1) eine äußere Gussform (21) umfasst, wobei die Anode (4) und das Kathodengehäuse (2) auf dem Keramikkörper (3) befestigt sind, und der Gusskörper (12) am Keramikkörper (3) befestigt ist, dass der Gusskörper (12) eine äußere Gussform (21) und eine innere Gussform (20) umfasst, dass in einem Gussraum (22) zwischen der äußeren Gussform (21) und der inneren Gussform (20) die Zulaufleitung (9) und die Ablaufleitung (10) jeweils mit einem Schlauch (9a, 10a) ausgebildet sind, der die mehreren Windungen (16) ausbildet, dass im Gussraum (22) wenigstens ein Richtkörper (23) aus Kunststoff angeordnet ist, mit dem die Schläuche (9a, 10a) im Gussraum (22) ausgerichtet sind, so dass die Windungen (16) der Schläuche (9a, 10a) jeweils von der äußeren Gussform (21) und der inneren Gussform (20) beabstandet sind, und dass der Gussraum (22) mit einem Gussmaterial (32) aus Kunststoff in einem ausgehärteten Zustand aufgefüllt ist, so dass die Zwischenräume zwischen den Windungen (16) einerseits und der äußeren Gussform (21) und der inneren Gussform (20) andererseits von dem Kunststoff des wenigstens einen Richtkörpers (23) und/oder dem Kunststoff des Gussmaterials (32) eingenommen sind. Mit der einfach zu fertigende Röntgenröhre kann eine hohe elektrische Durchschlagsfestigkeit und ein kompakter Aufbau erreicht werden.An X-ray tube (1), which has a cathode housing (2) with a radiation exit window (13), a cooled anode (4), a cathode, in particular a hot cathode (6), an insulating body (11) for electrically insulating a high-voltage potential of the anode (4) , an inflow line (9) for coolant to the anode (4) and an outflow line (10) for coolant from the anode (4), and wherein in the insulating body (11) the inflow line (9) and the outflow line (10) each have several turns (16) is characterized in that the cast body (12) comprises an inner mold (20) and at least temporarily during the manufacture of the X-ray tube (1) an outer mold (21), the anode (4) and the cathode housing ( 2) are attached to the ceramic body (3), and the cast body (12) is attached to the ceramic body (3), that the cast body (12) comprises an outer mold (21) and an inner mold (20) that in a casting space (22) between the outer mold (21) u nd the inner mold (20), the inlet line (9) and the outlet line (10) are each formed with a hose (9a, 10a), which forms the multiple windings (16), so that in the casting space (22) at least one straightening body (23 ) is arranged made of plastic, with which the hoses (9a, 10a) are aligned in the casting space (22), so that the turns (16) of the hoses (9a, 10a) respectively from the outer mold (21) and the inner mold ( 20) are spaced apart, and that the casting space (22) is filled with a casting material (32) made of plastic in a hardened state, so that the spaces between the windings (16) on the one hand and the outer mold (21) and the inner mold ( 20) on the other hand are occupied by the plastic of the at least one directional body (23) and/or the plastic of the casting material (32). With the easy-to-manufacture X-ray tube, a high dielectric strength and a compact structure can be achieved.

Description

Die Erfindung betrifft eine Röntgenröhre,

  • welche ein Kathodengehäuse mit einem Strahlungsaustrittsfenster, eine gekühlte Anode, eine Kathode, insbesondere Glühkathode, einen Isolationskörper zur elektrischen Isolation eines Hochspannungspotentials der Anode, eine Zulaufleitung für Kühlmittel zur Anode und eine Ablaufleitung für Kühlmittel von der Anode umfasst,
  • und wobei im Isolationskörper die Zulaufleitung und die Ablaufleitung jeweils mehrere Windungen umfassen.
The invention relates to an X-ray tube
  • which comprises a cathode housing with a radiation exit window, a cooled anode, a cathode, in particular a thermionic cathode, an insulating body for electrical insulation of a high-voltage potential of the anode, a feed line for coolant to the anode and a discharge line for coolant from the anode,
  • and wherein the inflow line and the outflow line each comprise a plurality of turns in the insulating body.

Eine solche Röntgenröhre ist aus der WO 2008/148426 A1 (= Referenz [1]) bekannt geworden.Such an X-ray tube is from the WO 2008/148426 A1 (= reference [1]) became known.

Röntgenstrahlung wird in vielfältiger Weise in der instrumentellen Analytik oder auch zur Fertigung von Bildaufnahmen von menschlichen und tierischen Patienten in der Medizin eingesetzt. Die Erzeugung von Röntgenstrahlung erfolgt typischerweise in einer Röntgenröhre durch Emission von Elektronen an einer elektrisch beheizten Glühkathode, und Beschleunigung der Elektronen im Vakuum durch ein elektrisches Feld auf eine Anode, an der Bremsstrahlung und charakteristische Röntgenstrahlung entsprechend dem verwendeten Target-Material der Anode (z. B. Wolfram, Molybdän oder Rhodium) freigesetzt wird.X-rays are used in a variety of ways in instrumental analysis or to produce images of human and animal patients in medicine. X-rays are typically generated in an X-ray tube by emitting electrons at an electrically heated hot cathode, and accelerating the electrons in a vacuum through an electric field onto an anode, at which bremsstrahlung and characteristic X-rays corresponding to the anode target material used (e.g. B. tungsten, molybdenum or rhodium) is released.

Bei der Erzeugung von Röntgenstrahlung wird nur ein kleiner Teil, meist ungefähr 1 %, der eingesetzten Energie in Röntgenleistung umgesetzt. Der restliche Teil der eingesetzten Energie erzeugt Wärme. Um ein Aufschmelzen der Anode zu verhindern, ist es daher üblich, die Anode zu kühlen. Die Kühlung der Anode erfolgt in der Regel mit einem Kühlmittel, welches die Anode durchströmt. Das Kühlmittel wird hierbei durch Kühlkanäle innerhalb der Anode geleitet.When generating X-ray radiation, only a small part, usually around 1%, of the energy used is converted into X-ray power. The remaining part of the energy used generates heat. In order to prevent the anode from melting, it is therefore customary to cool the anode. The anode is usually cooled with a coolant that flows through the anode. The coolant is conducted through cooling channels within the anode.

Während des Betriebs liegt typischerweise die Anode auf Hochspannungspotential. In Folge dessen ist eine elektrische Isolation der Anode notwendig. Die Anode kann auf einem elektrisch isolierenden Isolationskörper angeordnet werden. Durch den Isolationskörper verlaufen typischerweise auch Kühlmittelleitungen, mit denen die Anode mit dem Kühlmittel versorgt wird. Da das Kühlmittel in der Anode auch auf Hochspannung liegt, muss darauf geachtet werden, dass es über die Kühlmittelsäule nicht zu Spannungsdurchschlägen kommt, wofür die Länge der Kühlmittelsäule, die Leitfähigkeit bzw. Durchschlagfestigkeit des Kühlmittels und die angelegte Spannung passend gewählt werden müssen. Als Kühlmittel werden regelmäßig nur elektrisch gering leitende Kühlmittel, wie beispielsweise vollentsalztes Wasser (VE-Wasser) verwendet.During operation, the anode is typically at high-voltage potential. As a result, electrical insulation of the anode is necessary. The anode can be arranged on an electrically insulating insulating body. Coolant lines, with which the anode is supplied with the coolant, also typically run through the insulating body. Since the coolant in the anode is also at high voltage, it must be ensured that there are no voltage breakdowns via the coolant column, for which the length of the coolant column, the conductivity or dielectric strength of the coolant and the applied voltage must be selected appropriately. Only coolants with low electrical conductivity, such as deionized water (VE water), are regularly used as coolants.

Die eingangs zitierte Referenz [1] zeigt eine Hochspannungs-Röntgenröhre, die eine Kathode und eine Anode sowie ein Anodenisolationselement umfasst. Das Anodenisolationselement ist als Keramikkonus ausgebildet und umfasst eine Öffnung für einen Hochspannungsstecker. Ein Zwischenelement ist zwischen dem Anodenisolationselement und einem in die Öffnung für den Hochspannungsstecker eingeführten Hochspannungsstecker eingesetzt. Im Zwischenelement verlaufen ein Zuflusskanal und ein Abflusskanal, durch die eine Kühlflüssigkeit, insbesondere ein Kühlöl, zur Anode geleitet wird. Der Zufluss- und Abflusskanal können spiralförmig geführt sein. Für die Fertigung von Leitungsstrukturen werden Bohren und Gießen vorgeschlagen.Reference [1] cited at the outset shows a high-voltage X-ray tube comprising a cathode and an anode and an anode insulating element. The anode insulation element is designed as a ceramic cone and includes an opening for a high-voltage plug. An intermediate element is between the Anode insulating element and inserted into the opening for the high-voltage connector high-voltage connector. An inflow channel and an outflow channel run in the intermediate element, through which a cooling liquid, in particular a cooling oil, is conducted to the anode. The inflow and outflow channel can be guided in a spiral shape. Drilling and casting are proposed for the manufacture of line structures.

Werden der Zufluss- und der Abflusskanal spiralförmig ausgebildet, kann eine längere Isolationsstrecke in der Kühlflüssigkeit zur Verfügung gestellt werden. Jedoch sind spiralförmige Leitungsstrukturen innerhalb des Zwischenkörpers schwer in der Herstellung umzusetzen. Die Referenz [1] macht keine nähere Angaben dazu, wie insbesondere in dem Zwischenkörper spiralförmige Zulauf- und Ablaufleitungen gefertigt werden sollen.If the inflow and outflow channels are designed in a spiral shape, a longer insulation distance can be made available in the cooling liquid. However, spiral line structures within the intermediate body are difficult to implement in production. Reference [1] does not provide any further details as to how spiral-shaped inlet and outlet lines are to be manufactured, particularly in the intermediate body.

Ein unpräzises Platzieren der Zulaufleitung und der Ablaufleitung in einem Isolationskörper, insbesondere ein zu geringer Abstand von Windungen zueinander oder zu einer Innenwand oder Außenwand des Isolationskörpers, kann zu Spannungsüberschlägen und einer Beschädigung der Röntgenröhre führen.Imprecise placement of the inlet line and the outlet line in an insulating body, in particular too small a distance between turns or to an inner wall or outer wall of the insulating body, can lead to voltage flashovers and damage to the x-ray tube.

Aus der DE 10 2017 217 181 B3 (= Referenz [2]) und aus der US 10,714,300 B2 (= Referenz [3]) ist eine Stehanode für einen Röntgenstrahler bekannt geworden. Die Stehanode umfasst einen Anodengrundkörper. Im Anodengrundkörper liegen spiralförmig ausgebildete Kühlabschnitte vor, durch welche ein Kühlfluid zum Kühlen der Anode fließt.From the DE 10 2017 217 181 B3 (= reference [2]) and from the US 10,714,300 B2 (= reference [3]) a standing anode for an X-ray radiator has become known. The standing anode includes an anode base body. In the anode base body there are spiral cooling sections through which a cooling fluid flows to cool the anode.

Durch die spiralförmig ausgebildeten Kühlabschnitte kann der Anodengrundkörper besser gekühlt werden. Jedoch wird nicht weiter darauf eingegangen, wie ein Isolationskörper zur elektrischen Isolation des Anodengrundkörpers aussehen könnte und wie ein Zuflusskanal und ein Abflusskanal für das Kühlfluid ausgebildet sein könnten.The anode base body can be better cooled by the spiral cooling sections. However, no further details are given as to how an insulating body for electrical insulation of the anode base body could look like and how an inflow channel and an outflow channel for the cooling fluid could be designed.

Eine weitere Röntgenröhre ist durch die Röntgenröhren der Serie OEG 9X der Varex Imaging Corporation, Salt Lake City, UT 84104, USA (zuvor Varian Medical Systems), bekannt geworden, vgl. die Firmendruckschrift "OEG-92J Industrial X-Ray tube", Version 2021 (=Referenz [4]). Eine Röntgenröhre dieser Serie umfasst im Wesentlichen eine auf Hochspannungspotential liegende Anode, die an einem ringförmigen, im Querschnitt doppelt U-förmigen Glaselement angebracht ist. An der der Anode abgewandten Unterseite des Glaselements schließt sich ein ölgefüllter Hohlkörper an. Eine Kühlmittelleitung führt im ölgefüllten Hohlkörper von einem hinteren Teil der Röntgenröhre durch das Glaselement hindurch zur Anode und wieder zurück in den hinteren Teil der Röntgenröhre. Die Kühlmittelleitung verläuft im hinteren Teil der Röntgenröhre mit Wendeln um einen Hochspannungsanschluss herum. Die Wendeln liegen axial aneinander und radial nach außen an einer Plastikwand an.Another x-ray tube is the OEG 9X series x-ray tubes from Varex Imaging Corporation, Salt Lake City, UT 84104, USA (formerly Varian Medical Systems), cf. the company publication "OEG-92J Industrial X-Ray tube", version 2021 (=reference [4]). An X-ray tube of this series essentially comprises an anode at high voltage potential which is attached to an annular glass element which is double U-shaped in cross-section. An oil-filled hollow body connects to the underside of the glass element facing away from the anode. A coolant line leads in the oil-filled hollow body from a rear part of the x-ray tube through the glass element to the anode and back again into the rear part of the x-ray tube. The coolant line runs in the rear part of the X-ray tube with coils around a high-voltage connection. The coils abut axially against one another and radially outward against a plastic wall.

Die Wendeln behalten im Öl eine gewisse Beweglichkeit, was Spannungsdurchschläge begünstigen kann. Die aneinander anliegenden Wendeln weisen zudem eine eher geringe Durchschlagfestigkeit auf. Es wird eine vergleichsweise große Länge der Kühlmittelleitung benötigt, um Spannungsdurchbrüche zu vermeiden, und entsprechend weist diese Bauform eine relativ große Länge auf. Weiterhin kann bereits eine geringe Undichtigkeit des Hohlkörpers der Röntgenröhre dazu führen, dass Öl austritt und die übrige Röntgenröhre und die Umgebung verschmutzt werden. Diese Verschmutzungen mit Öl sind oftmals nur schwer zu entfernen.The coils retain a certain mobility in the oil, which can promote voltage breakdowns. The filaments lying against one another also have a rather low dielectric strength. A comparatively large length of the coolant line is required in order to avoid voltage breakdowns, and accordingly this design has a relatively large length. Furthermore, even a small leak in the hollow body of the X-ray tube can result in oil escaping and the rest of the X-ray tube and the environment being contaminated. This contamination with oil is often difficult to remove.

Aus der DE 10 2008 017 153 A1 (=Referenz [5]) ist ein gekühlter Strahlungserzeuger bekannt geworden. Der Strahlungserzeuger umfasst ein Röhrenschutzgehäuse, welches mit einer Kühlflüssigkeit gefüllt ist. Im Inneren des mit der Kühlflüssigkeit gefüllten Röhrenschutzgehäuses ist eine Strahlungserzeugungsröhre mit einer Kathode und einer Anode angeordnet. Am Röhrenschutzgehäuse ist ein Strömungskanal ausgeformt, der mit einem Kühlmedium gefüllt ist. Mit dem Strömungskanal kann das Innere des Röhrenschutzgehäuses gekühlt werden. Das Kühlmedium wird über eine Zu- und Ableitung in den Strömungskanal hinein- und herausgeführt.From the DE 10 2008 017 153 A1 (=Reference [5]) a cooled radiation generator has become known. The radiation generator includes a protective tube housing which is filled with a coolant. A radiation generating tube with a cathode and an anode is arranged inside the protective tube housing filled with the cooling liquid. A flow channel, which is filled with a cooling medium, is formed on the protective tube housing. The inside of the tube protection housing can be cooled with the flow channel. The cooling medium is fed into and out of the flow channel via an inlet and outlet line.

Aus der US 2012 / 0 076 278 A1 (=Referenz [6]) ist eine gekühlte Röntgenröhre bekannt geworden. Die Röntgenröhre umfasst ein Gehäuse, eine am Gehäuse angebrachte Kathodenbaugruppe mit einer Kathode, eine am Gehäuse angebrachte Statorbaugruppe mit einer rotierenden Anode sowie ein Röntgenfenster, welches an einem Fensterrahmen am Gehäuse angebracht ist. Im Gehäuse sowie in der Statorbaugruppe sind Flüssigkeits-Kühl-Kanäle ausgebildet. Über Anschlüsse am Gehäuse und der Statorbaugruppe kann Kühlmittel in die Flüssigkeits-Kühl-Kanäle ein- und ausgeleitet werden. Mittels des Kühlmittels kann das Gehäuse und die Statorbaugruppe gekühlt werden.From the U.S. 2012/0 076 278 A1 (=Reference [6]) a cooled X-ray tube has become known. The x-ray tube includes a housing, a cathode assembly having a cathode attached to the housing, a stator assembly having a rotating anode attached to the housing, and an x-ray window attached to a window frame on the housing. Liquid cooling channels are formed in the housing and in the stator assembly. Coolant can be fed into and discharged from the liquid-cooling channels via connections on the housing and the stator assembly. The housing and the stator assembly can be cooled by means of the coolant.

Aus der JP 2015-232 944 A (=Referenz [7]) ist eine Röntgenröhrenvorrichtung bekannt geworden, mit der eine Beschädigung einer Vakuumhülle der Röntgenröhrenvorrichtung verhindert werden kann. Die Röntgenröhrenvorrichtung umfasst eine Röntgenröhre, einen Spannungsrelaxationsfilm und ein Formteil. Die Röntgenröhre weist eine Kathode, eine Anode und die Vakuumhülle auf. Der Film wird auf die Außenfläche der Vakuumhülle geklebt. Das Formteil bedeckt die Vakuumhülle und den Film vollständig und ist mit diesen verklebt. Mittels des Spannungsrelaxationsfilms kann die von der Außenseite der Vakuumhülle einwirkende Spannung reduziert werden.From the JP 2015-232 944 A (=Reference [7]) an X-ray tube device has become known with which damage to a vacuum envelope of the X-ray tube device can be prevented. The X-ray tube device includes an X-ray tube, a stress relaxation film, and a molding. The x-ray tube includes a cathode, an anode, and the vacuum envelope. The film is adhered to the outer surface of the vacuum envelope. The molding fully covers and is bonded to the vacuum envelope and film. With the stress relaxation film, the stress applied from the outside of the vacuum envelope can be reduced.

Aufgabe der Erfindungobject of the invention

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfach zu fertigende Röntgenröhre vorzustellen, mit der eine hohe elektrische Durchschlagfestigkeit und ein kompakter Aufbau erreicht werden kann.It is the object of the present invention to present an x-ray tube that is easy to manufacture and with which a high dielectric strength and a compact structure can be achieved.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Röntgenröhre der eingangs genannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist,

  • dass der Isolationskörper einen Keramikkörper und einen Gusskörper umfasst, wobei die Anode und das Kathodengehäuse auf dem Keramikkörper befestigt sind, und der Gusskörper am Keramikkörper befestigt ist,
  • dass der Gusskörper eine innere Gussform und zumindest zeitweise während der Herstellung der Röntgenröhre eine äußere Gussform umfasst,
  • dass in einem Gussraum zwischen der äußeren Gussform und der inneren Gussform die Zulaufleitung und die Ablaufleitung jeweils mit einem Schlauch ausgebildet sind, der die mehreren Windungen ausbildet,
  • dass im Gussraum wenigstens ein Richtkörper aus Kunststoff angeordnet ist, mit dem die Schläuche im Gussraum ausgerichtet sind, so dass die Windungen der Schläuche jeweils von der äußeren Gussform und der inneren Gussform beabstandet sind,
  • und dass der Gussraum mit einem Gussmaterial aus Kunststoff in einem ausgehärteten Zustand aufgefüllt ist, so dass die Zwischenräume zwischen den Windungen einerseits und der äußeren Gussform und der inneren Gussform andererseits von dem Kunststoff des wenigstens einen Richtkörpers und/oder dem Kunststoff des Gussmaterials eingenommen sind.
This object is achieved according to the invention by an X-ray tube of the type mentioned at the outset, which is characterized in that
  • that the insulating body comprises a ceramic body and a cast body, the anode and the cathode housing being fixed on the ceramic body, and the cast body being fixed on the ceramic body,
  • that the cast body comprises an inner mold and at least temporarily during manufacture of the X-ray tube an outer mold,
  • that in a casting space between the outer mold and the inner mold, the inlet pipe and the outlet pipe are each formed with a hose that forms the plurality of turns,
  • that at least one straightening body made of plastic is arranged in the casting space, with which the hoses are aligned in the casting space, so that the windings of the hoses are spaced apart from the outer mold and the inner mold,
  • and that the casting space is filled with a plastic casting material in a hardened state, so that the spaces between the windings on the one hand and the outer mold and the inner mold on the other hand are occupied by the plastic of the at least one directional body and/or the plastic of the casting material.

Die vorliegende Erfindung schlägt vor, wenigstens einen Richtkörper aus Kunststoff einzusetzen, um die Schläuche mit den mehreren Windungen im Gussraum anzuordnen. Der wenigstens eine Richtkörper ermöglicht eine definierte und exakte Anordnung der Schläuche im Gussraum, insbesondere während des Vergießens des Gussmaterials und bis das Gussmaterial ausgehärtet ist; danach wird die definierte und exakte Anordnung auch weiterhin beibehalten.The present invention proposes using at least one straightening body made of plastic in order to arrange the hoses with the multiple turns in the casting space. The at least one straightening body enables a defined and precise arrangement of the hoses in the casting space, in particular during the casting of the casting material and until the casting material has hardened; thereafter, the defined and exact arrangement will continue to be maintained.

Der Richtkörper (Hilfskörper) führt und stabilisiert die Schläuche im Gussraum. Mit dem wenigstens einen Richtkörper können die Schläuche sicher und einfach so positioniert werden, dass die Schläuche weder die innere Gussform noch die äußere Gussform direkt berühren. Hierdurch können während des Betriebs der Röntgenröhre Überschläge von den Schläuchen bzw. dem darin enthaltenen Kühlmittel auf die innere und äußere Gussform (oder die Außenseite des aufgefüllten Gussraums) verhindert und somit eine Beschädigung der Röntgenröhre vermieden werden.The straightening body (auxiliary body) guides and stabilizes the hoses in the casting space. With the at least one straightening body, the hoses can be positioned safely and easily in such a way that the hoses do not directly touch either the inner mold or the outer mold. This can prevent flashovers from the hoses or the coolant contained therein to the inner and outer mold (or the outside of the filled casting space) during operation of the x-ray tube, thus avoiding damage to the x-ray tube.

Die Richtkörper ermöglichen außerdem eine definierte, beispielsweise gleichmäßige, Anordnung der Schläuche, insbesondere in radialer Richtung und/oder axialer Richtung.The straightening bodies also enable a defined, for example uniform, arrangement of the hoses, in particular in the radial direction and/or axial direction.

Dadurch, dass die Schläuche im Gusskörper exakt positioniert werden können, also die Positionierungstoleranzen klein sind, brauchen auch nur diese kleinen Positionierungstoleranzen bei der Auslegung der Röntgenröhre in Hinblick auf die im Betrieb gewünschte Hochspannung (und zugehörige Durchschlagfestigkeit) berücksichtigt zu werden. Insbesondere kann über die Richtkörper eine Mindestbeabstandung von Schlauchabschnitten sichergestellt werden. Mit anderen Worten, bei der Beabstandung der Schläuche von der inneren und äußeren Gussform, oder auch bevorzugt zwischen den Windungen der Schläuche untereinander, wird weniger Sicherheitsreserve benötigt. Dadurch kann der Platzbedarf der mehrfach gewundenen Schläuche reduziert werden und die Röntgenröhre noch kompakter gebaut werden, insbesondere je nach Bauform in radialer und/oder in axialer Richtung kompakter gebaut werden.Because the hoses can be positioned exactly in the cast body, i.e. the positioning tolerances are small, only these small positioning tolerances need to be taken into account when designing the X-ray tube with regard to the high voltage (and associated dielectric strength) desired during operation. In particular, a minimum spacing of hose sections can be ensured via the straightening bodies. In other words, less safety margin is required when the hoses are spaced apart from the inner and outer mold, or preferably between the turns of the hoses themselves. As a result, the space requirement of the hoses, which are wound several times, can be reduced and the x-ray tube can be made even more compact, in particular more compact in the radial and/or axial direction, depending on the design.

Die Zulaufleitung und die Ablaufleitung verlaufen im Allgemeinen im Wesentlichen jeweils helikal (helixförmig) um eine Röhrenachse der Röntgenröhre und bilden dabei eine Doppelhelixstruktur aus (d. h. die einzelnen Windungen können im Wechsel der Zulaufleitung und der Ablaufleitung zugeordnet werden); die Doppelhelix kann dabei zylindrisch (gerade) oder konisch (zulaufend) ausgebildet sein. Bevorzugt verlaufen die Zulaufleitung und die Ablaufleitung in gleichartiger (symmetrischer) Weise um die Röhrenachse, insbesondere mit gleicher (lokaler) Steigung und gleichem (lokalen) Radius, wobei die Zulaufleitung und die Ablaufleitung um 180° um die Röhrenachse zueinander verdreht angeordnet sind.The inlet line and the outlet line generally run essentially helically (helically) around a tube axis of the X-ray tube and thereby form a double helix structure (i.e. the individual turns can be assigned to the inlet line and the outlet line alternately); the double helix can be cylindrical (straight) or conical (tapering). The feed line and the discharge line preferably run in a similar (symmetrical) manner around the tube axis, in particular with the same (local) pitch and the same (local) radius, with the feed line and the discharge line being arranged rotated by 180° about the tube axis with respect to one another.

Das Gussmaterial aus Kunststoff wird im flüssigem Zustand in den Gussraum eingefüllt. Hierzu kann die Röntgenröhre beispielsweise so aufgestellt werden, dass die Anode zur Auflagefläche zeigt; eine in den Gussraum führende Öffnung zeigt in die entgegensetzte Richtung nach oben. Das flüssige Gussmaterial kann sich im Gussraum (zwischen der inneren Gussform und der äußeren Gussform) gleichmäßig und ohne Bildung von Lücken oder Hohlräumen verteilen. Das Gussmaterial kann sich insbesondere auch zwischen den Schläuchen verteilen, die durch den wenigsten einen Richtkörper in Position gehalten werden.The plastic casting material is poured into the casting chamber in a liquid state. For this purpose, the X-ray tube can be set up in such a way that the anode points to the support surface; an opening leading into the casting space faces up in the opposite direction. The liquid casting material can accumulate in the casting space (between the inner mold and the outer mold). Distribute evenly without creating gaps or cavities. In particular, the casting material can also be distributed between the hoses, which are held in position by the at least one directional body.

Das Gussmaterial wird sodann ausgehärtet, was je nach Materialsystem beispielsweise durch Zuwarten und/oder Wärmebehandlung erfolgen kann, und behält im ausgehärteten Zustand seine Form. Falls gewünscht, kann im ausgehärteten Zustand des Gussmaterials die äußere Gussform vom übrigen Gusskörper (insbesondere von dem ausgehärteten Gussmaterial des aufgefüllten Gussraums) entfernt werden. Im ausgehärteten Zustand trennt das Gussmaterial aus Kunststoff - ggf. zusammen mit dem Kunststoffmaterial des wenigstens einen Richtkörpers - die Schläuche dauerhaft von den Wänden der inneren Gussform und der äußeren Gussform (bzw. der Außenseite des aufgefüllten Gussraums) und bevorzugt auch die Schläuche voneinander, sodass eine Berührung der Schläuche mit den Wänden, und bevorzugt auch untereinander, nicht mehr möglich ist. Dadurch kann die Gefahr eines Überschlags zwischen den Schläuchen und den Wänden im Betrieb der Röntgenröhre minimiert werden; mit Gussmaterial zwischen den Schläuchen kann weiterhin das Gussmaterial auch dazu beitragen, die Gefahr von Spannungsüberschlägen zwischen den Schläuchen bzw. der benachbarten Windungen zu minimieren, wodurch ggf. die Dicke der Schlauchwände reduziert werden kann oder auch die Durchschlagfestigkeit des Schlauchmaterials weniger relevant wird. Weiterhin kann der Keramikkörper dicht und ohne Lücken oder Hohlräume mit dem Gusskörper verbunden werden; typischerweise wird bereits durch das Angießen des Gusskörpers an den Keramikkörper der Gusskörper gut am Keramikkörper mechanisch befestigt.The casting material is then hardened, which can be done, for example, by waiting and/or heat treatment, depending on the material system, and retains its shape in the hardened state. If desired, the outer mold can be removed from the rest of the cast body (in particular from the hardened cast material of the filled cast space) in the hardened state of the cast material. In the hardened state, the plastic casting material - possibly together with the plastic material of the at least one straightening body - separates the hoses permanently from the walls of the inner mold and the outer mold (or the outside of the filled casting space) and preferably also separates the hoses from one another, so that it is no longer possible for the hoses to come into contact with the walls, and preferably also with each other. As a result, the risk of a flashover between the hoses and the walls during operation of the X-ray tube can be minimized; With cast material between the hoses, the cast material can also help to minimize the risk of voltage flashovers between the hoses or the adjacent windings, which means that the thickness of the hose walls can be reduced or the dielectric strength of the hose material becomes less relevant. Furthermore, the ceramic body can be connected to the cast body tightly and without gaps or cavities; Typically, the cast body is already mechanically fastened well to the ceramic body by casting the cast body onto the ceramic body.

Das Gussmaterial weist als Kunststoff eine gute Durchschlagsfestigkeit auf, wodurch Überschläge und damit Schäden an den Bauteilen der Röntgenröhre bei kompaktem Bau vermieden werden können. Durch den Einsatz des Gussmaterials kann auf einen ölgefüllten Hohlkörper mit einem elektrisch isolierenden Öl verzichtet werden, durch den die Schläuche geführt werden. Das ausgehärtete Gussmaterial kann noch in gewissem Umfang flexibel ("weich") sein, ist aber nicht mehr fließfähig und insbesondere nicht mehr flüssig.As a plastic, the cast material has good dielectric strength, which means that flashovers and thus damage to the components of the X-ray tube can be avoided with a compact design. The use of the cast material eliminates the need for an oil-filled hollow body with electrically insulating oil through which the hoses are routed. The hardened casting material can still be flexible ("soft") to a certain extent, but is no longer flowable and, in particular, no longer liquid.

Die Anode kann auf einfache Weise und vakuumdicht auf dem Keramikkörper angebracht werden, beispielsweise durch Auflöten auf eine metallisierte Oberfläche des Keramikkörpers, oder durch temperatur- und vakuumbeständigen Aufkleben auf den Keramikkörper. Durch die Ausgestaltung des Keramikkörpers kann zudem die Kriechstrecke sowohl auf der Seite des Keramikkörpers, die der Anode zugewandt ist, als auch auf der Seite des Keramikkörpers, die dem Gusskörper zugewandt ist, angepasst werden und dadurch die Durchschlagsfestigkeit verbesset werden. Der Keramikkörper kann beispielsweise aus Al2O3 oder ZrO2 gefertigt werden.The anode can be attached to the ceramic body in a simple manner and in a vacuum-tight manner, for example by soldering it onto a metallized surface of the ceramic body, or by gluing it to the ceramic body in a temperature- and vacuum-resistant manner. The design of the ceramic body also allows the creepage distance to be adjusted both on the side of the ceramic body that faces the anode and on the side of the ceramic body that faces the cast body, thereby improving the dielectric strength. The ceramic body can be made of Al 2 O 3 or ZrO 2 , for example.

Die Schläuche weisen insbesondere für die Verlegung im Gussraum eine gewisse Biegsamkeit bzw. Flexibilität auf, wobei über den wenigstens einen Richtkörper eine Ausrichtung der Schläuche im Gussraum erfolgt. Die Schläuche weisen bevorzugt dabei ein Mindestmaß an Eigensteifigkeit auf, durch die der jeweilige Schlauch eine Grundgeometrie aufweist, die an die gewünschte Schlauchgeometrie in der Röntgenröhre angepasst ist. Weiterhin können die Innenwände der Schläuche so beschaffen sein, dass sie eine geringe Rauigkeit aufweisen und somit dem durch die Schläuche fließenden Kühlmittel einen geringen Flusswiderstand entgegensetzen. Hierdurch kann ein effizienter Zufluss und Abfluss von Kühlmittel zur Anode eingerichtet werden. Ebenso können die Innenwände des Schlauchs zu diesem Zweck zusätzlich beschichtet sein, insbesondere um die Oberflächenspannung zwischen dem Kühlmittel und dem Schlauch einzustellen.The hoses have a certain pliability or flexibility, in particular for laying in the casting space, with the hoses being aligned in the casting space via the at least one straightening body. The hoses preferably have a minimum degree of inherent rigidity, as a result of which the respective hose has a basic geometry that is adapted to the desired hose geometry in the X-ray tube. Furthermore, the inner walls of the hoses can be designed in such a way that they have a low degree of roughness and thus oppose a low flow resistance to the coolant flowing through the hoses. In this way, an efficient inflow and outflow of coolant to the anode can be set up. The inner walls of the hose can also be additionally coated for this purpose, in particular in order to adjust the surface tension between the coolant and the hose.

In der Regel ist es problemlos möglich, die Schläuche flüssigkeitsdicht auszugestalten. Hierdurch können Flüssigkeitslecks im Isolationskörper vermieden werden, die beispielsweise zu ungewollten Überschlägen im Isolationskörper führen könnten und damit die Bauteile der Röntgenröhre beschädigen könnten.As a rule, it is possible without any problems to design the hoses to be liquid-tight. As a result, liquid leaks in the insulating body can be avoided, which could lead, for example, to unwanted flashovers in the insulating body and thus damage the components of the x-ray tube.

Als Kühlmittel kann beispielsweise vollentsalztes ("deionisiertes") Wasser (VE-Wasser), einfach destilliertes Wasser oder mehrfach destilliertes Wasser verwendet werden. Wasserbasierte Kühlmittel sind aufgrund ihrer hohen spezifischen Wärmekapazität bevorzugt; neben wasserbasierten Kühlmitteln können allerdings auch andere Kühlmittel eingesetzt werden, beispielsweise ein Öl, insbesondere Silikonöl. Bevorzugt hat das Kühlmittel einen geringen elektrischen Leitwert von weniger als 1 µS/cm. Da die Länge der benötigten Kühlmittelsäule und damit die Länge der mit Kühlmittel gefüllten Schläuche unter anderem vom Leitwert des Kühlmediums abhängig ist, kann durch geeignete Wahl eines Kühlmittels mit einem geringen Leitwert die Länge der Schläuche verringert und damit der Platzbedarf der Röntgenröhre verringert werden.For example, fully desalinated ("deionized") water (VE water), single-distilled water or water that has been distilled several times can be used as a coolant. Water-based coolants are due to their high specific heat capacity preferred; In addition to water-based coolants, however, other coolants can also be used, for example an oil, in particular silicone oil. The coolant preferably has a low electrical conductivity of less than 1 μS/cm. Since the length of the required coolant column and thus the length of the hoses filled with coolant depends, among other things, on the conductance of the coolant, the length of the hoses can be reduced by suitably selecting a coolant with a low conductance, thereby reducing the space required for the X-ray tube.

Die erfindungsgemäße Röntgenröhre wird typischerweise mit der Kathode auf Masse gelegt (unbeschadet des Heizstroms der Kathode), und die Anode auf ein (positives) Hochspannungspotential. Im Rahmen der Erfindung ist auch möglich, die Kathode auf ein (negatives) Hochspannungspotential zu legen, falls gewünscht.The x-ray tube of the present invention is typically grounded with the cathode (notwithstanding the cathode filament current) and the anode at a high voltage (positive) potential. It is also possible within the scope of the invention to connect the cathode to a (negative) high-voltage potential, if desired.

Bevorzugte Ausführunasformen der ErfindungPreferred embodiments of the invention

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Röntgenröhre ist vorgesehen, dass mit dem wenigstens einen Richtkörper weiterhin die Schläuche im Gussraum ausgerichtet sind, so dass auch die Windungen der Schläuche voneinander beabstandet sind,
und dass der Gussraum mit dem Gussmaterial weiterhin aufgefüllt ist, so dass auch die Zwischenräume zwischen den Windungen untereinander von dem Kunststoff des wenigstens einen Richtkörpers und/oder dem Kunststoff des Gussmaterials eingenommen sind. Durch den wenigstens einen Richtkörper können die Windungen der Schläuche zuverlässig und präzise im Gussraum voneinander beabstandet werden, insbesondere bezüglich der axialen Richtung. Zwischen den Windungen der Schläuche kann der Abstand so präzise eingestellt werden, dass es im Betrieb der Röntgenröhre bei gegebener Hochspannung zu keinen Überschlägen zwischen den Windungen der Schläuche bzw. des darin enthaltenen Kühlmittels und damit zur Beschädigung der Röntgenröhre kommt. Durch die präzise Ausrichtung kann der Platz in der Röntgenröhre bzw. in deren Isolationskörper effizient genutzt und damit der Platzbedarf der Schläuche gering gehalten werden. Die Röntgenröhre kann also noch kompakter ausgestaltet werden. Die Schläuche können während des Auffüllens der Gussform durch das Gussmaterial mit den Richtkörpern sicher in ihrer Position und voneinander beabstandet gehalten werden. Beim Auffüllen der Gussform mit dem Gussmaterial in flüssigem Zustand kann sich das Gussmaterial in den Zwischenräumen der Windungen gleichmäßig und ohne Bildung von Lücken oder Hohlräumen verteilen.
In a preferred embodiment of the X-ray tube according to the invention, it is provided that the hoses are also aligned in the casting space with the at least one aligning body, so that the windings of the hoses are also spaced apart,
and that the casting space is further filled with the casting material, so that the intermediate spaces between the turns are also occupied by the plastic of the at least one directional body and/or the plastic of the casting material. The turns of the hoses can be reliably and precisely spaced apart from one another in the casting space by the at least one straightening body, in particular with regard to the axial direction. The distance between the windings of the hoses can be set so precisely that, when the x-ray tube is in operation at a given high voltage, there are no flashovers between the windings of the hoses or the coolant contained therein, which would damage the x-ray tube. Due to the precise alignment, the space in the X-ray tube or in its insulating body can be used efficiently and the space required for the hoses can thus be kept low become. The X-ray tube can therefore be made even more compact. The hoses can be held securely in their position and spaced apart from one another while the casting mold is being filled with the casting material with the straightening bodies. When the casting mold is filled with the casting material in the liquid state, the casting material can be distributed evenly in the interstices of the turns without the formation of gaps or cavities.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass der Keramikkörper an einer der Anode zugewandten Vorderseite eine umlaufende Vertiefung zwischen dem Kathodengehäuse und der Anode aufweist, und dass der Keramikkörper an einer dem Gusskörper zugewandten Rückseite des Keramikkörpers eine zentrale Rücknehmung aufweist. Die umlaufende Vertiefung verlängert den Weg zwischen der Anode und dem Kathodengehäuse (das geerdet ist) an der Vorderseite des Keramikkörpers, wodurch eine lange Kriechstrecke eingerichtet ist. Die zentrale Rücknehmung verlängert den Weg zwischen mit der Anode verbundenen Strukturen, die durch den Keramikkörper führen (typischerweise eine Hochspannungsdurchführung und meist auch Röhrchen für die Kühlflüssigkeit) und der Außenseite des Isolationskörpers (die in der Regel geerdet ist) an der Rückseite des Keramikkörpers, wodurch eine lange Kriechstrecke zwischen Keramikkörper und Gusskörper eingerichtet ist. Im Längsschnitt kann der Keramikkörper dann näherungsweise W-förmig ausgebildet sein; der Keramikkörper wird aufgrund der mehreren Vertiefungen dann auch als Kronen-förmig bezeichnet. Die umlaufende Vertiefung ist (auf jeder Seite im Längsschnitt) typischerweise V-förmig oder U-förmig, und die zentrale Rücknehmung ist ebenfalls typischerweise (umgekehrt) V-förmig oder U-förmig im Längsschnitt entlang der Röhrenachse. Man beachte, dass in manchen Ausführungsformen nur die zentrale Rücknehmung vorgesehen ist, und in anderen Ausführungsformen sowohl die umlaufende Vertiefung als auch die zentrale Rücknehmung vorgesehen ist.A further preferred embodiment is characterized in that the ceramic body has a circumferential recess between the cathode housing and the anode on a front side facing the anode, and that the ceramic body has a central recess on a back side of the ceramic body facing the cast body. The circumferential groove lengthens the path between the anode and the cathode case (which is grounded) at the front of the ceramic body, establishing a long creepage distance. The central relief lengthens the path between structures connected to the anode that pass through the ceramic body (typically a high voltage feedthrough and usually also tubes for the cooling liquid) and the outside of the insulating body (which is usually grounded) at the back of the ceramic body, thereby a long creepage distance is set up between the ceramic body and the cast body. In longitudinal section, the ceramic body can then be approximately W-shaped; the ceramic body is then also referred to as crown-shaped due to the multiple indentations. The circumferential groove is typically V-shaped or U-shaped (on each side in longitudinal section) and the central recess is also typically (inverted) V-shaped or U-shaped in longitudinal section along the tube axis. It should be noted that in some embodiments only the center relief is provided, and in other embodiments both the circumferential indentation and the center relief are provided.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung dieser Ausführungsform sind die Schläuche teilweise in einem Bereich der zentralen Rücknehmung des Keramikkörpers angeordnet, insbesondere wobei jeweils wenigstens eine halbe Windung der Schläuche und/oder wenigstens 10% der Länge der Schläuche in der zentralen Rücknehmung des Keramikkörpers angeordnet ist. Dadurch können der Raum der Rücknehmung effizient genutzt und die Schläuche näher bei der Anode angeschlossen werden (etwa an Röhrchen/Rohrstutzen, die durch den Keramikkörper ragen), und so die Länge der Schläuche und damit der Weg für das Abfallen der Hochspannung der Anode verlängert werden. Die Rücknehmung reicht typischerweise in Richtung der Röhrenachse über wenigstens 50% der axialen Ausdehnung des Keramikkörpers in diesen hinein. Die Rücknehmung kann konisch geformt sein, bevorzugt wobei der weiteste Radius der Rücknehmung an der Rückseite des Keramikkörpers sich über wenigstens 2/3 des äußeren Radius des Keramikkörpers an dessen Rückseite erstreckt.In a preferred development of this embodiment, the hoses are partially arranged in a region of the central recess of the ceramic body, in particular with at least half a turn of the Hoses and / or at least 10% of the length of the hoses is arranged in the central recess of the ceramic body. This allows the recovery space to be used efficiently and the hoses to be connected closer to the anode (e.g. to tubes/pipe sockets protruding through the ceramic body), thus increasing the length of the hoses and thus the path for the high voltage to drop from the anode . The recess typically extends into the ceramic body in the direction of the tube axis over at least 50% of the axial extent of the ceramic body. The recess can be conically shaped, preferably with the widest radius of the recess on the rear side of the ceramic body extending over at least 2/3 of the outer radius of the ceramic body on its rear side.

Weiterhin bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der die innere Gussform als eine Buchse für einen Hochspannungsstecker zum Anschließen an die Anode ausgebildet ist. Mittels der Buchse und dem Hochspannungsstecker kann auf einfache, insbesondere reversible Weise der Anschluss der Anode an die Hochspannung erfolgen. Durch die Buchse, die aus elektrisch isolierendem Material (meist einem Kunststoff) gefertigt ist, kann eine nötige Kriechstrecke zur Verfügung gestellt werden, um Überschläge durch die angelegte Hochspannung von einem Anschlusspol (meist am Buchsengrund) auf die geerdeten Teile der Röntgenröhre (etwa die Kühlmittelanschlüsse) oder den Kabelschirm zu verhindern. Außerdem kann durch die Buchse der Hochspannungsanschluss des Hochspannungssteckers (der im angeschlossenen Zustand in die Buchse einragt und den Anschlusspol kontaktiert) vor einer versehentlichen Berührung geschützt werden. Die Buchse befindet sich typischerweise an der der Anode abgewandten Seite des Isolationskörpers radial zentral im Gusskörper, und bevorzugt verlaufen die Zulaufleitung und die Ablaufleitung auch um die Buchse herum, wodurch ein besonders kompakter und ein elektrostatisch stabiler koaxialer Aufbau der Hochspannungs-Potentiale erreicht werden kann.Also preferred is an embodiment in which the inner mold is designed as a socket for a high-voltage plug for connection to the anode. The anode can be connected to the high voltage in a simple, particularly reversible manner by means of the socket and the high-voltage plug. The socket, which is made of electrically insulating material (usually a plastic), can provide the necessary creepage distance to prevent flashovers from the applied high voltage from a connection pole (usually at the socket base) to the grounded parts of the X-ray tube (e.g. the coolant connections ) or to prevent the cable shield. In addition, the socket can protect the high-voltage connection of the high-voltage plug (which protrudes into the socket and contacts the connection pole when connected) from accidental contact. The socket is typically located radially centrally in the cast body on the side of the insulating body facing away from the anode, and the inlet line and the outlet line preferably also run around the socket, as a result of which a particularly compact and electrostatically stable coaxial structure of the high-voltage potentials can be achieved.

Ebenso bevorzugt ist eine alternative Ausführungsform, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die innere Gussform als ein Kabel ausgebildet ist, welches einen isolierenden Mantel und eine im Mantel verlaufende Seele umfasst, an welche die Anode angeschlossen ist. Diese Ausführungsform ist besonders kostengünstig, und kann einen noch kompakteren Aufbau erreichen, insbesondere in radialer Richtung. Das Kabel kann direkt mit dem Gussmaterial vergossen werden.Also preferred is an alternative embodiment, which is characterized in that the inner mold is designed as a cable, which has a includes an insulating jacket and a core running in the jacket, to which the anode is connected. This embodiment is particularly inexpensive and can achieve an even more compact structure, particularly in the radial direction. The cable can be cast directly with the casting material.

Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der der wenigstens eine Richtkörper und das Gussmaterial aus dem gleichen Kunststoff bestehen. Durch den Einsatz des gleichen Kunststoffs für den oder die Richtkörper und das Gussmaterial wird eine besonders gute Anbindung zwischen Richtkörper und Gussmaterial erzielt. Es ergibt sich ein weitgehend monolithischer Gusskörper mit definiert innenliegend verlaufenden Schläuchen für das Kühlmittel. Verwerfungen von Feldlinien an der Grenzfläche zwischen Richtkörper und Gussmaterial sind minimiert, und ebenso sind Kriechströme an diesen Grenzflächen minimiert. Der Aufbau des Gusskörpers ist dadurch weit weniger anfällig für Spannungsdurchschläge. Durch die Verwendung der gleichen Kunststoffe für den oder die Richtkörper und das Gussmaterial kann aufgrund der verbesserten Durchschlagsfestigkeit der Aufbau der Röntgenröhre noch deutlich kompakter werden.An embodiment in which the at least one directional body and the casting material consist of the same plastic is particularly preferred. By using the same plastic for the aligning body or bodies and the casting material, a particularly good connection between the aligning body and the casting material is achieved. The result is a largely monolithic cast body with hoses for the coolant running in a defined manner on the inside. Distortions of field lines at the interface between the directional body and the cast material are minimized, and leakage currents at these interfaces are also minimized. The structure of the cast body is therefore far less susceptible to voltage breakdowns. By using the same plastics for the or the directional body and the cast material, the structure of the x-ray tube can become even more compact due to the improved dielectric strength.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung dieser Ausführungsform umfasst der Kunststoff des Gussmaterials ein Silikon oder ein Epoxidharz oder ein Polyurethan. Diese Kunststoffe haben sich in der Praxis besonders bewährt. Die Kunststoffe sind günstig in der Anschaffung, können im flüssigen Zustand leicht vergossen werden, sind aushärtbar und weisen gute elektrische Isolationseigenschaften auf. Zudem unterliegen diese Materialien nur geringen Alterungseffekten (insbesondere im Vergleich zu Isolationsöl).In a preferred development of this embodiment, the plastic of the casting material includes a silicone or an epoxy resin or a polyurethane. These plastics have proven particularly useful in practice. The plastics are inexpensive to purchase, can be easily cast in the liquid state, can be hardened and have good electrical insulation properties. In addition, these materials are only subject to minor aging effects (especially in comparison to insulating oil).

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass im Gussraum mehrere Richtkörper angeordnet sind,
insbesondere wobei die Richtkörper jeweils

  • zwischen der inneren Gussform und der äußeren Gussform
  • und/oder zwischen den Schläuchen einerseits und der inneren Gussform oder der äußeren Gussform andererseits
    eingeklemmt angeordnet sind. Durch die Nutzung mehrerer Richtkörper lassen sich die Schläuche noch besser im Gussraum ausrichten und können besonders leicht in Position gehalten werden. Durch Verklemmung der Richtkörper an den Schläuchen und den Gussformen ist auf einfache Weise ein sicherer Halt der Richtkörper, insbesondere für den Gussvorgang, möglich. Es ist alternativ auch möglich, dass sich die Richtkörper aneinander und zumindest an der äußeren Gussform klemmend abstützen. Allgemein liegen die Richtkörper an den Schläuchen an, um diese (während des Gussprozesses) ausgerichtet zu halten.
In a particularly preferred embodiment, it is provided that several straightening bodies are arranged in the casting space,
in particular, the directional body respectively
  • between the inner mold and the outer mold
  • and/or between the hoses on the one hand and the inner mold or the outer mold on the other hand
    are clamped. By using several straightening bodies, the hoses can be aligned even better in the casting space and can be held in position particularly easily. By jamming the straightening bodies on the hoses and the casting molds, the straightening bodies can be held securely, in particular for the casting process, in a simple manner. Alternatively, it is also possible for the straightening bodies to be supported on one another and at least on the outer mold in a clamped manner. Generally, the straighteners abut the hoses to keep them aligned (during the casting process).

Vorteilhaft ist eine Weiterbildung dieser Ausführungsform, bei der in einer jeweiligen Schnittebene senkrecht zu einer Röhrenachse der Röntgenröhre die Richtkörper an Winkelpositionen angeordnet sind, wobei die Winkelpositionen eine drehsymmetrische Anordnung bezüglich der Röhrenachse bilden. Durch die drehsymmetrische Anordnung der Richtkörper können diese gleichmäßig von mehreren Richtungen auf die Schläuche einwirken, so dass die Schläuche über den Umfang ihrer Windungen näherungsweise gleichmäßig mit radialer Kraft (Klemmkraft) beaufschlagt werden und/oder radial ausgerichtet werden. Hierdurch können Unrundheiten der Windungen minimiert werden und die Schläuche besonders stabil durch die Richtkörper gestützt werden.A further development of this embodiment is advantageous, in which the aligning bodies are arranged at angular positions in a respective cutting plane perpendicular to a tube axis of the x-ray tube, the angular positions forming a rotationally symmetrical arrangement with respect to the tube axis. Due to the rotationally symmetrical arrangement of the straightening bodies, they can act uniformly on the hoses from several directions, so that the hoses are subjected to an approximately uniform radial force (clamping force) over the circumference of their windings and/or are radially aligned. As a result, irregularities in the windings can be minimized and the hoses can be supported particularly stably by the straightening bodies.

Vorteilhaft ist auch eine Weiterentwicklung dieser Weiterbildung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass N Richtkörper die Schläuche zum inneren Gusskörper hin abstützen, und N Richtkörper die Schläuche zum äußeren Gusskörper hin abstützen, und die drehsymmetrische Anordnung der Winkelpositionen eine N-fache Zähligkeit aufweist, wobei N eine natürliche Zahl mit N≥2 ist. Diese Verteilung der Richtkörper hat sich in der Praxis besonders bewährt. Die Schläuche können hierdurch im Gussraum besonders genau positioniert und gut in Position gehalten werden.A further development of this further development is also advantageous, which is characterized in that N straightening bodies support the hoses towards the inner cast body, and N straightening bodies support the hoses towards the outer cast body, and the rotationally symmetrical arrangement of the angular positions has an N-fold number, with N is a natural number with N≥2. This distribution of the straightening bodies has proven particularly useful in practice. This allows the hoses to be positioned particularly precisely in the casting space and held in position.

Ebenso vorteilhaft ist dabei, wenn die N Richtkörper, die die Schläuche zum inneren Gusskörper hin abstützen, und die N Richtkörper, die die Schläuche zum äußeren Gusskörper hin abstützen, bezüglich der Röhrenachse in einer jeweiligen Schnittebene angeordnet sind

  • an identischen Winkelpositionen, oder
  • an um 360°/(2N) zueinander versetzten Winkelpositionen. Die Positionierung der Richtkörper an identischen Winkelpositionen ermöglicht ein besonders einfaches Einklemmen eines jeweiligen Schlauchabschnitts zwischen den sich gegenüberliegenden Richtkörpern; hierdurch kann auch eine sehr genaue Ausrichtung der Schläuche erfolgen, insbesondere mit minimierten Stauchungen der Windungen. In manchen Ausführungsformen kann bei identischen Winkelpositionen von Richtkörpern auch vorgesehen sein, dass die Richtkörper sich gegenseitig abstützen. Durch die Positionierung der Richtkörper an unterschiedlichen Winkelpositionen kann die Ausrichtung der Schläuche in Umfangsrichtung an besonders vielen Stellen erfolgen, wodurch die Ausrichtung der Schläuche insbesondere in axialer Richtung besonders präzise gestaltet werden kann. Man beachte, dass die N Richtkörper, die die Schläuche zum inneren Gusskörper hin abstützen, und die N Richtkörper, die die Schläuche zum äußeren Gusskörper hin abstützen, bei Anordnung an identischer Winkelposition einstückig (etwa als Lochplatte) oder auch mehrstückig (etwa als gegenüberliegende Nutenriegel) ausgebildet sein können.
It is just as advantageous if the N straightening bodies, which support the hoses toward the inner cast body, and the N straightening bodies, which support the hoses toward the outer cast body, are arranged in a respective sectional plane with respect to the tube axis
  • at identical angular positions, or
  • at angular positions offset by 360°/(2 N) from one another. The positioning of the straightening bodies at identical angular positions enables a particular hose section to be clamped in particularly easily between the straightening bodies lying opposite one another; This also allows the hoses to be aligned very precisely, in particular with minimized compression of the windings. In some embodiments, if the angular positions of the directional bodies are identical, it can also be provided that the directional bodies support one another. By positioning the straightening bodies at different angular positions, the hoses can be aligned in the circumferential direction at a particularly large number of points, as a result of which the hoses can be aligned particularly precisely, particularly in the axial direction. It should be noted that the N straightening bodies, which support the hoses towards the inner cast body, and the N straightening bodies, which support the hoses towards the outer cast body, can be in one piece (e.g. as a perforated plate) or in several pieces (e.g. as opposite slot bars) when arranged at an identical angular position ) can be trained.

Bevorzugt ist auch eine Ausführungsform, bei der ein oder mehrere Richtkörper des wenigstens einen Richtkörpers ausgebildet sind als eine Lochplatte, umfassend eine Platte und mehrere Löcher in der Platte, durch die die Schläuche geführt sind,
insbesondere wobei eine jeweilige Lochplatte zwischen der inneren Gussform und der äußeren Gussform eingeklemmt angeordnet ist. Solche Lochplatten sind einfach zu fertigen und einfach in der Gussform positionierbar. Die Schläuche werden durch die Löcher der Lochplatte geführt (typischerweise bevor die Lochplatte und die Schläuche zwischen der äußeren Gussform und der inneren Gussform angeordnet werden). Eine gleichmäßige Anordnung der Schläuche ist durch die vorgegebene Struktur der Lochplatte problemlos möglich. Über die Abstände der einzelnen Löcher zueinander kann der Abstand zwischen den Schläuchen eingestellt werden. Ebenso kann über den Abstand der Löcher zu den Seitenkanten der Lochplatte der Abstand der Schläuche zur inneren und äußeren Gussform eingestellt werden, wenn die Seitenkanten im eingeklemmten Zustand an der inneren und äußeren Gussform anliegen.
Also preferred is an embodiment in which one or more straightening bodies of the at least one straightening body are designed as a perforated plate, comprising a plate and a number of holes in the plate, through which the hoses are routed,
in particular wherein a respective perforated plate is arranged clamped between the inner mold and the outer mold. Such perforated plates are easy to manufacture and easy to position in the mold. The hoses are fed through the holes of the die plate (typically before the die plate and hoses are placed between the outer mold and the inner mold). An even arrangement of the hoses is easily possible due to the given structure of the perforated plate. The distance between the hoses can be adjusted via the distances between the individual holes. Likewise, the distance between the hoses and the inner and outer mold can be adjusted via the distance between the holes and the side edges of the perforated plate when the side edges rest against the inner and outer mold in the clamped state.

Vorteilhaft ist eine weitere Ausführungsform, die dadurch gekennzeichnet ist, dass ein oder mehrere Richtkörper des wenigstens einen Richtkörpers ausgebildet sind als ein Nutenriegel, umfassend einen Riegel und mehrere Nuten, insbesondere halbrunde Nuten, in die die Schläuche eingelegt sind,
insbesondere wobei ein jeweiliger Nutenriegel zwischen den Schläuchen einerseits und der inneren Gussform oder der äußeren Gussform andererseits eingeklemmt angeordnet ist. Solche Nutenriegel sind besonders einfach zu fertigen. Die Nutenriegel können einfach und flexibel an der inneren Gussform und/oder der äußeren Gussform angeordnet werden. Die Schläuche werden in die Nuten der Nutenriegel eingelegt und dadurch ausgerichtet. Durch Verklemmen der Nutenriegel zwischen den Schläuchen und einer der Gussformen können die Nutenriegel für den Gießvorgang auf einfache Weise fixiert werden.
A further embodiment is advantageous, which is characterized in that one or more straightening bodies of the at least one straightening body are designed as a slot bar, comprising a bar and a number of grooves, in particular semicircular grooves, into which the hoses are inserted,
in particular, a respective slot bar being clamped between the hoses on the one hand and the inner mold or the outer mold on the other hand. Such slot bolts are particularly easy to manufacture. The slot bars can be arranged easily and flexibly on the inner mold and/or the outer mold. The hoses are placed in the grooves of the slotted bar and thereby aligned. By clamping the slot bars between the hoses and one of the molds, the slot bars can be easily fixed for the casting process.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Ausführungsform sind jeweils Nutenriegel, die Schläuche zum inneren Gusskörper hin abstützen, und Nutenriegel, die Schläuche zum äußeren Gusskörper hin abstützen, paarweise einander gegenüber liegend angeordnet sind. Hierdurch können die Schläuche auf einfache Weise exakt in Position gehalten werden, insbesondere wobei die Schläuche zwischen den gegenüberliegenden Nutenriegeln eingeklemmt werden. Bei entsprechender Größe der Nutenriegel können sich die Nutenriegel auch gegenseitig abstützen.In an advantageous further development of this embodiment, slot bars, which support hoses toward the inner cast body, and slot bars, which support hoses toward the outer cast body, are arranged in pairs opposite one another. As a result, the hoses can be held exactly in position in a simple manner, in particular with the hoses being clamped between the opposite grooved bars. With a corresponding size of the slot bolts, the slot bolts can also support each other.

Ebenso vorteilhaft ist eine Ausführungsform, in der die Windungen der Schläuche um eine Röhrenachse gewunden sind und entlang einer Röhrenachse aufgereiht sind. Auf diese Weise lassen sich die Schläuche einfach anordnen. Die Windungen der Schläuche können platzsparend angeordnet werden.Equally advantageous is an embodiment in which the windings of the hoses are wound around a tube axis and lined up along a tube axis. In this way, the hoses can be easily arranged. The windings of the hoses can be arranged to save space.

Vorteilhaft ist auch eine Weiterbildung dieser Ausführungsform, bei der die Windungen bezüglich der Röhrenachse einen konstanten Radius aufweisen, insbesondere wobei die äußere Gussform und die innere Gussform im Wesentlichen zylindermantelförmig und koaxial zur Röhrenachse ausgebildet sind, so dass die Windungen einen konstanten radialen Abstand zur äußeren Gussform aufweisen und weiterhin die Windungen einen konstanten radialen Abstand zur inneren Gussform aufweisen. Dies kann in der Praxis besonders einfach und exakt eingerichtet werden.A further development of this embodiment is also advantageous, in which the windings have a constant radius with respect to the tube axis, in particular with the outer mold and the inner mold being designed essentially in the shape of a cylinder jacket and coaxial to the tube axis, so that the windings have a constant radial distance from the outer mold and furthermore the windings have a constant radial distance to the inner mould. This can be set up particularly easily and precisely in practice.

Besonders vorteilhaft ist eine Weiterentwicklung dieser Weiterbildung, in der die Windungen in axialer Richtung einen konstanten Abstand zueinander aufweisen. Auch dies lässt sich in der Praxis einfach und exakt einrichten. Die konstanten (gleichmäßigen) Abstände der Windungen der Schläuche, bei gleichzeitig konstantem Radius der Windungen, verteilt den Spannungsabfall über die Länge der Kühlmittelsäule gleichmäßig über alle Windungen; die Potentialdifferenz zwischen benachbarten Windungen (an jeweils gleichen Winkelpositionen) ist für alle Windungen gleich. Dadurch kann eine optimale Raumausnutzung im Gusskörper bei einer gewünschten Durchschlagfestigkeit zwischen den Windungen der Schläuche erreicht werden.A further development of this development is particularly advantageous, in which the windings have a constant spacing from one another in the axial direction. This can also be set up easily and precisely in practice. The constant (equal) spacing of the turns of the hoses, with a constant radius of the turns at the same time, distributes the voltage drop over the length of the coolant column evenly over all turns; the potential difference between adjacent turns (at the same angular positions in each case) is the same for all turns. As a result, optimal use of space in the cast body can be achieved with a desired dielectric strength between the turns of the hoses.

Weiterhin vorteilhaft ist eine alternative Weiterbildung der obigen Ausführungsform, bei der die Windungen bezüglich der Röhrenachse einen Radius aufweisen, der von der Anode weg zunimmt,
insbesondere wobei die äußere Gussform und die innere Gussform im Wesentlichen zylindermantelförmig und koaxial zur Röhrenachse ausgebildet sind, so dass die Windungen einen von der Anode weg abnehmenden radialen Abstand zur äußeren Gussform aufweisen und weiterhin die Windungen einen von der Anode weg zunehmenden radialen Abstand zur inneren Gussform aufweisen. In den Schlauchabschnitten, die bezüglich des Kühlmittelpfades nahe der Anode sind, herrscht noch ein vergleichsweise hohes Potential. Durch den nahe der Anode noch kleinen Radius der Windungen wird hier ein größerer radialer Abstand zur äußeren Gussform (die typischerweise Kontakt zur Masse hat) eingehalten, so dass eine bessere Durchschlagfestigkeit in diesem Bereich erreicht wird. Umgekehrt ist in den Schlauchabschnitten, die bezüglich des Kühlmittelpfades fern der Anode sind, nur noch ein niedriges (näher an der Masse liegendes) Potential vorhanden. Durch den fern der Anode großen Radius der Windungen wird hier ein größerer radialer Abstand zur inneren Gussform (in deren Innerem im Betrieb ein das Hochspannungspotential führender Leiter angeordnet ist) eingehalten, so dass eine bessere Durchschlagfestigkeit auch in diesem Bereich erreicht wird. Dadurch kann der Bauraum in der Röntgenröhre optimal genutzt werden.
Also advantageous is an alternative development of the above embodiment, in which the windings have a radius with respect to the tube axis that increases away from the anode.
in particular wherein the outer mold and the inner mold are essentially cylindrical and coaxial with the tube axis, so that the windings have a radial distance from the outer mold that decreases away from the anode, and the windings have a radial distance from the inner mold that increases away from the anode exhibit. A comparatively high potential still prevails in the hose sections that are close to the anode with respect to the coolant path. Due to the still small radius of the windings near the anode, a larger radial distance to the outer mold (which typically has contact with the ground) is maintained here, so that better dielectric strength is achieved in this area. Conversely, only a low potential (closer to ground) is present in the hose sections that are far from the anode with respect to the coolant path. Due to the large radius of the windings far from the anode, there is a larger radial distance to the inner mold (inside a conductor carrying the high-voltage potential is arranged during operation), so that better dielectric strength is also achieved in this area. As a result, the installation space in the X-ray tube can be used optimally.

Vorteilhaft ist auch eine Weiterentwicklung dieser Weiterbildung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Windungen

  • einen konstanten axialen Abstand zueinander
  • oder einen von der Anode weg zunehmenden axialen Abstand zueinander aufweisen. Ein konstanter axiale Abstand der Windungen zueinander kann besonders einfach eingerichtet werden. Durch einen von der Anode weg zunehmenden axialen Abstand der Windungen zueinander, bei gleichzeitig zunehmendem Radius der Windungen, kann die Durchschlagsfestigkeit noch weiter verbessert werden. Durch den von der Anode weg zunehmenden Radius der Windungen erhöht sich der Spannungsabfall über das Kühlmittel pro Windung von der Anode weg. Dadurch erhöht sich die Potentialdifferenz zwischen benachbarten Windungen (an jeweils gleichen Winkelpositionen) von der Anode weg, was die Gefahr von Spannungsüberschlägen erhöht. Durch den von der Anode weg zunehmenden axialen Abstand kann dies bezüglich der Durchschlagfestigkeit (zumindest teilweise) kompensiert werden. Bevorzugt verhalten sich die axialen Abstände der Windungen proportional zu den Radien der Windungen; hierdurch wird ein überall ungefähr gleicher Spannungsabfall pro axialer Entfernung (bzw. eine überall gleiche Feldstärke) im Gusskörper zwischen den Windungen erreicht, soweit er durch das lineare Abfallen der Hochspannung der Anode über die Länge der Schläuche im Kühlmittel bedingt ist. Der Bauraum in der Röntgenröhre wird optimal genutzt.
A further development of this development is also advantageous, which is characterized in that the windings
  • a constant axial distance from each other
  • or have an increasing axial spacing away from the anode. A constant axial distance between the turns can be set up particularly easily. The dielectric strength can be further improved by increasing the axial distance between the windings away from the anode and at the same time increasing the radius of the windings. As the radius of the turns increases away from the anode, the voltage drop across the coolant per turn away from the anode increases. This increases the potential difference between adjacent turns (at the same angular positions in each case) away from the anode, which increases the risk of voltage flashovers. This can be (at least partially) compensated for with regard to the dielectric strength by the increasing axial distance away from the anode. The axial distances between the windings are preferably proportional to the radii of the windings; This results in a voltage drop that is approximately the same everywhere per axial distance (or a field strength that is the same everywhere) in the cast body between the windings, insofar as it is caused by the linear drop in the high voltage of the anode over the length of the hoses in the coolant. The installation space in the X-ray tube is used optimally.

Bevorzugt ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Röntgenröhre, wobei nach der Herstellung der Röntgenröhre die äußere Gussform am übrigen Gusskörper verblieben ist. Mit anderen Worten, die beim Gießen benötigte äußere Gussform wird nach dem Gießen nicht entfernt, sondern bleibt Teil der Röntgenröhre in deren Betrieb. Dies ist besonders einfach. Die äußere Gussform kann zudem die Röntgenröhre auch im Betrieb mechanisch stabilisieren. Falls nötig, kann die äußere Gussform mit einem elektrisch gut leitfähigen und/oder die Röntgenstrahlung stark absorbierenden Material, z.B. einer Bleifolie, umwickelt werden, um Erdung und Strahlenschutz zu gewährleisten.An embodiment of the X-ray tube according to the invention is preferred, in which the outer mold remains on the rest of the cast body after the production of the X-ray tube. In other words, the outer mold required during casting is not removed after casting, but remains part of the x-ray tube during its operation. This is particularly easy. The outer mold can also mechanically stabilize the X-ray tube during operation. If necessary, can the outer mold can be wrapped with a material that conducts electricity well and/or is highly absorbent of X-ray radiation, for example a lead foil, in order to ensure grounding and protection against radiation.

In einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass nach der Herstellung der Röntgenröhre die äußere Gussform vom übrigen Gusskörper entfernt ist. Mit anderen Worten, die beim Gießen benötigte Gussform ist nur während des Gießvorgangs am Keramikkörper angeordnet, und ist nicht mehr Teil der Röntgenröhre in deren Betrieb. Dadurch ist es möglich, eine äußere Gussform für die Herstellung einer Vielzahl von Röntgenröhren zu nutzen. Falls nötig, kann der übrige Gusskörper mit einem elektrisch gut leitfähigen und/oder die Röntgenstrahlung stark absorbierenden Material, z.B. einer Bleifolie, umwickelt werden, um Erdung und Strahlenschutz zu gewährleisten.In an alternative embodiment it is provided that after the manufacture of the x-ray tube the outer mold is removed from the rest of the cast body. In other words, the casting mold required during casting is only arranged on the ceramic body during the casting process and is no longer part of the X-ray tube in its operation. This makes it possible to use one outer mold for the manufacture of a large number of X-ray tubes. If necessary, the rest of the cast body can be wrapped in a material that conducts electricity well and/or is highly absorbent of X-rays, e.g. lead foil, to ensure grounding and radiation protection.

Weiterhin in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fällt auch ein Verfahren zur Herstellung einer oben beschriebenen Röntgenröhre,
mit den Schritten:

  1. a) zur Einrichtung des Gussraums wird die äußere Gussform an einer der Anode abgewandten Rückseite des Keramikkörper abdichtend angeordnet und die innere Gussform wird vor der Rückseite des Keramikkörpers angeordnet, und im Gussraum zwischen der inneren Gussform und der äußeren Gussform werden der wenigstens eine Richtkörper aus Kunststoff und die Schläuche angeordnet, wobei mit dem wenigstens einen Richtkörper die Schläuche im Gussraum so ausgerichtet werden, dass die Windungen der Schläuche jeweils von der äußeren Gussform und der inneren Gussform beabstandet sind, und bevorzugt auch die Windungen voneinander beabstandet sind,
  2. b) der Gussraum wird mit dem Gussmaterial aus Kunststoff in einem flüssigen Zustand aufgefüllt, so dass die Zwischenräume zwischen den Windungen einerseits und der äußeren Gussform und der inneren Gussform andererseits, und bevorzugt auch die Zwischenräume zwischen den Windungen untereinander, von dem Kunststoff des wenigstens einen Richtkörpers und/oder dem Kunststoff des Gussmaterials eingenommen werden,
  3. c) das Gussmaterial aus Kunststoff wird ausgehärtet. Mit diesem Herstellungsverfahren kann auf einfache Weise eine Röntgenröhre gefertigt werden, mit der eine hohe elektrische Durchschlagfestigkeit und ein kompakter Aufbau erreichbar ist. In den abgedichteten Gussraum kann das Gussmaterial im flüssigen Zustand problemlos und sauber gefüllt werden, und das Gussmaterial erfüllt den zur Verfügung gestellten Gussraum selbsttätig und vollständig, insbesondere ohne Lücken und Hohlräume. Die Richtkörper und Schläuche werden vom Gussmaterial eingeschlossen, und es ergibt sich ein Gusskörper aus Vollmaterial, das eine gute Durchschlagfestigkeit zur Verfügung stellen kann. Durch den wenigstens einen Richtkörper können die Schläuche besonders einfach und exakt im Gussraum angeordnet werden, wobei gewünschte Abstände zur inneren Gussform und äußeren Gussform eingestellt werden können, insbesondere mit geringen Toleranzen. Weiterhin können die Schläuche durch den wenigstens einen Richtkörper mit gewünschten Abständen der Windungen zueinander angeordnet werden, insbesondere mit geringen Toleranzen. Der wenigstens eine Richtkörper hält die Schläuche während des Auffüllens des Gussraums mit dem Gussmaterial im flüssigen Zustand stabil und in Position. Nach dem Aushärten des Gussmaterials bleiben die Schläuche weiterhin in den gewünschten, exakt eingerichteten Positionen, wobei sie weiterhin durch die Richtkörper und nun auch durch das ausgehärtete Gussmaterial gehalten werden.
Also falling within the scope of the present invention is a method of manufacturing an x-ray tube as described above,
with the steps:
  1. a) To set up the casting space, the outer casting mold is arranged in a sealing manner on a rear side of the ceramic body facing away from the anode and the inner casting mold is arranged in front of the rear side of the ceramic body, and the at least one plastic straightening body is placed in the casting chamber between the inner casting mold and the outer casting mold and the hoses are arranged, the hoses being aligned in the casting space with the at least one straightening body in such a way that the coils of the hoses are spaced apart from the outer mold and the inner mold, and preferably the coils are also spaced apart from one another,
  2. b) the casting space is filled with the casting material made of plastic in a liquid state, so that the spaces between the turns on the one hand and the outer mold and the inner mold on the other hand, and preferably also the spaces between the turns among themselves, from the plastic of the at least one directional body and/or the plastic of the casting material,
  3. c) the plastic casting material is cured. With this manufacturing method, an x-ray tube can be manufactured in a simple manner, with which a high electrical breakdown strength and a compact structure can be achieved. The casting material in the liquid state can be filled easily and cleanly into the sealed casting space, and the casting material automatically and completely fills the casting space provided, in particular without gaps and cavities. The dies and hoses are encapsulated by the cast material, resulting in a solid cast body that can provide good dielectric strength. The at least one straightening body allows the hoses to be arranged particularly easily and precisely in the casting space, with the desired distances to the inner mold and outer mold being able to be set, in particular with low tolerances. Furthermore, the hoses can be arranged by the at least one straightening body with the desired distances between the turns, in particular with small tolerances. The at least one straightening body keeps the hoses stable and in position during the filling of the casting space with the casting material in the liquid state. After the casting material has hardened, the hoses continue to remain in the desired, precisely set positions, while still being held by the straightening bodies and now also by the hardened casting material.

Die Einzelschritte des Schritts a) können grundsätzlich in beliebiger Reihenfolge stattfinden. Typischerweise wird der wenigstens eine Richtkörper im Rahmen von Schritt a) mit am Richtkörper anliegenden Schläuchen mechanisch verklemmt, typischerweise zwischen der inneren und äußeren Gussform (v.a. im Falle einer Lochplatte), oder zwischen den Schläuchen einerseits und der inneren oder äußeren Gussform andererseits (vor allem im Falle von Nutenriegeln).The individual steps of step a) can in principle take place in any order. Typically, the at least one straightening body is mechanically clamped as part of step a) with hoses resting on the straightening body, typically between the inner and outer mold (especially in the case of a perforated plate), or between the hoses on the one hand and the inner or outer mold on the other (especially in the case of slot bolts).

Um eine bessere Anbindung zwischen dem Richtkörper und dem Gussmaterial zu erzielen, kann der Kunststoff des Richtkörpers und der Kunststoff des Gussmaterials der gleiche Kunststoff sein. Wenn der Kunststoff des (wenigstens einen) Richtkörpers und der Kunststoff des Gussmaterials der gleiche Kunststoff sind, so wird typischerweise der (wenigstens eine) Richtkörper vorab gefertigt und ausgehärtet, bevor er in den Gussraum eingesetzt wird.In order to achieve a better connection between the aligning body and the cast material, the plastic of the aligning body and the plastic of the cast material can be the same plastic. If the plastic of the (at least one) directional body and the plastic of the casting material are the same plastic, the (at least one) directional body is typically manufactured and cured in advance before it is inserted into the casting space.

Man beachte, dass zu Beginn von Schritt a) typischerweise der Röhrenkopf (insbesondere das Kathodengehäuse und die Anode) bereits am Keramikkörper angeordnet wurde. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine erfindungsgemäße, oben beschriebene Röntgenröhre einschließlich der oben beschriebenen Ausführungsformen hergestellt werden.Note that at the beginning of step a) typically the tube head (particularly the cathode housing and the anode) has already been placed on the ceramic body. An x-ray tube according to the invention, as described above, including the embodiments described above, can be produced with the method according to the invention.

In einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass nach Schritt c) die äußere Gussform am übrigen Gusskörper verbleibt; entsprechend wird in dieser Variante eine Röntgenröhre hergestellt, bei der nach der Herstellung der Röntgenröhre die äußere Gussform am übrigen Gusskörper verblieben ist. Dies ist besonders einfach umzusetzen; insbesondere ist nach dem Gießen kein Ausformschritt für die äußere Gussform nötig.In a preferred variant of the method according to the invention it is provided that after step c) the outer mold remains on the rest of the cast body; accordingly, in this variant, an x-ray tube is produced in which, after the production of the x-ray tube, the outer mold remains on the rest of the cast body. This is particularly easy to implement; in particular, no demolding step for the outer mold is required after casting.

In einer anderen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Verfahren weiterhin einen Schritt
d) die äußere Gussform wird vom übrigen Gusskörper entfernt; entsprechend wir die dieser Variante eine Röntgenröhre hergestellt, bei der nach der Herstellung der Röntgenröhre die äußere Gussform vom übrigen Gusskörper entfernt ist. Die äußere Gussform kann dann bei der Herstellung einer Vielzahl von Röntgenröhren eingesetzt werden; alternativ kann jedoch auch die äußere Gussform lediglich einmalig verwendet werden, falls gewünscht, insbesondere wenn die Ausformung ein Zerstören der äußeren Gussform erfordert.
In another variant of the method according to the invention, the method also includes one step
d) the outer mold is removed from the remainder of the casting; according to this variant, an X-ray tube is produced in which, after the production of the X-ray tube, the outer mold is removed from the rest of the cast body. The outer mold can then be used in the manufacture of a variety of X-ray tubes; alternatively, however, the outer mold can be used only once if desired, particularly if the molding requires the outer mold to be destroyed.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.Further advantages of the invention result from the description and the drawing. Likewise, the features mentioned above and those detailed below can be used according to the invention individually or collectively in any combination. The embodiments shown and described are not to be understood as an exhaustive list, but rather have an exemplary character for the description of the invention.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung und ZeichnungDetailed description of the invention and drawings

Fig. 11
zeigt im schematischen Längsschnitt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Röntgenröhre, mit Nutenriegeln und Windungen der Schläuche mit einheitlichem Radius;shows a first embodiment of an X-ray tube according to the invention in a schematic longitudinal section, with slot bars and windings of the hoses with a uniform radius;
Fig. 22
zeigt im schematischen Längsschnitt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Röntgenröhre, mit Lochplatten und Windungen der Schläuche mit einheitlichem Radius;shows in a schematic longitudinal section a second embodiment of an X-ray tube according to the invention, with perforated plates and windings of the hoses with a uniform radius;
Fig. 33
zeigt im schematischen Längsschnitt eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Röntgenröhre, mit Nutenriegeln und Windungen der Schläuche mit veränderlichem Radius und Kronen-förmigem Keramikkörper;shows in a schematic longitudinal section a third embodiment of an X-ray tube according to the invention, with slot bars and windings of the hoses with variable radius and crown-shaped ceramic body;
Fig. 44
zeigt im schematischen Längsschnitt eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Röntgenröhre, mit Lochplatten und Windungen der Schläuche mit veränderlichem Radius und veränderlichem axialem Abstand;shows a fourth embodiment of an X-ray tube according to the invention in a schematic longitudinal section, with perforated plates and windings of the hoses with a variable radius and variable axial spacing;
Fig. 5figure 5
zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Röntgenröhre gemäß der Erfindung, mit Richtkörpern auf Winkelpositionen bei drehsymmetrischer Anordnung der Winkelpositionen, wobei zwei innere Nutenriegel und zwei äußere Nutenriegel einander gegenüber liegen;shows a schematic cross section through an X-ray tube according to the invention, with aligning bodies on angular positions with a rotationally symmetrical arrangement of the angular positions, with two inner slot bars and two outer slot bars lying opposite one another;
Fig. 66
zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Röntgenröhre gemäß der Erfindung, mit Richtkörpern auf Winkelpositionen bei drehsymmetrischer Anordnung der Winkelpositionen, wobei vier innere Nutenriegel und vier äußere Nutenriegel einander gegenüber liegen;shows a schematic cross section through an X-ray tube according to the invention, with aligning bodies on angular positions with a rotationally symmetrical arrangement of the angular positions, with four inner slot bars and four outer slot bars lying opposite one another;
Fig. 77
zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Röntgenröhre gemäß der Erfindung, mit Richtkörpern auf Winkelpositionen bei drehsymmetrischer Anordnung der Winkelpositionen, wobei zwei innere Nutenriegel um 90° zu zwei äußeren Nutenriegeln versetzt angeordnet sind;shows a schematic cross section through an X-ray tube according to the invention, with aligning bodies at angular positions with a rotationally symmetrical arrangement of the angular positions, two inner slot bars being offset by 90° to two outer slot bars;
Fig. 88
zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Röntgenröhre gemäß der Erfindung, mit Richtkörpern auf Winkelpositionen bei drehsymmetrischer Anordnung der Winkelpositionen, wobei drei Lochplatten um 120° zueinander versetzt angeordnet sind;shows a schematic cross section through an X-ray tube according to the invention, with aligning bodies at angular positions with a rotationally symmetrical arrangement of the angular positions, with three perforated plates being arranged offset from one another by 120°;
Fig. 99
zeigt in einem schematischen Längsschnitt eine teilweise gefertigte Röntgenröhre, mit Kathodengehäuse und Keramikkörper, die gemäß der Erfindung zu einer vollständigen Röntgenröhre gefertigt wird;shows a partially manufactured x-ray tube in a schematic longitudinal section, with cathode housing and ceramic body, which is manufactured according to the invention to form a complete x-ray tube;
Fig. 1010
zeigt die teilweise gefertigte Röntgenröhre von Fig. 9, mit positionierter innerer und äußerer Gussform, die einen Gussraum ausbilden, mit positionierten Richtkörpern und mit positionierten Schläuchen;shows the partially manufactured X-ray tube from 9 , with the inner and outer molds positioned, forming a casting space, with the straightening bodies and with the hoses positioned;
Fig. 1111
zeigt die Röntgenröhre von Fig. 10, nunmehr vollständig gefertigt, wobei der Gussraum mit einer Gussmasse aufgefüllt ist;shows the X-ray tube from 10 , now fully manufactured, the casting space being filled with a casting compound;
Fig. 1212
zeigt die in einer Variante für die Erfindung die Röntgenröhre von Fig. 11, nach Entfernen der äußeren Gussform.shows the X-ray tube of FIG. 1 in a variant for the invention 11 , after removing the outer mold.

Die Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Röntgenröhre 1 gemäß der Erfindung in einem schematischen Längsschnitt. Die Röntgenröhre 1 erstreckt sich entlang einer Röhrenachse RA.The 1 shows a first embodiment of an X-ray tube 1 according to the invention in a schematic longitudinal section. The x-ray tube 1 extends along a tube axis RA.

Die Röntgenröhre 1 umfasst ein Kathodengehäuse 2, welches auf einem Keramikkörper 3 vakuumdicht befestigt ist, beispielsweise durch Löten. Zudem ist innerhalb des Kathodengehäuses 2 eine Anode 4 (hier mit einem näherungsweise zylindrischen Anodenkörper) angeordnet, die ebenfalls auf dem Keramikkörper 3 vakuumdicht befestigt ist, typischerweise ebenfalls durch Löten. Das Kathodengehäuse 2, der Keramikkörper 3 und die Anode 4 begrenzen einen evakuierten Raum 5.The x-ray tube 1 comprises a cathode housing 2 which is attached to a ceramic body 3 in a vacuum-tight manner, for example by soldering. In addition, an anode 4 (here with an approximately cylindrical anode body) is arranged inside the cathode housing 2, which is also mounted on the ceramic body 3 is attached in a vacuum-tight manner, typically also by soldering. The cathode housing 2, the ceramic body 3 and the anode 4 delimit an evacuated space 5.

Im evakuierten Raum 5 ist eine Kathode, hier eine Glühkathode 6, angeordnet, typischerweise ausgebildet mit Glühwendeln. Die Glühkathode 6 ist in der gezeigten Ausführungsform über einen Masseanschluss 7a und einen Stromanschluss 7b, die durch das Kathodengehäuse 2 vakuumdicht hindurchgeführt sind, mit einem elektrischen Strom beaufschlagbar. Der elektrische Strom ist typischerweise ein Wechselstrom, bevorzugt von geringer Spannung, meist mit einer maximalen Spannungsamplitude von 24 V oder weniger. Mittels dieses elektrischen Stroms (auch Heizstrom genannt) kann die Glühkathode 6 zum Glühen gebracht werden, wodurch Elektronen aus der Glühkathode 6 austreten.In the evacuated space 5 is a cathode, here a thermionic cathode 6, arranged, typically formed with incandescent filaments. In the embodiment shown, the hot cathode 6 can be supplied with an electric current via a ground connection 7a and a current connection 7b, which are led through the cathode housing 2 in a vacuum-tight manner. The electric current is typically an alternating current, preferably of low voltage, mostly with a maximum voltage amplitude of 24 V or less. The hot cathode 6 can be made to glow by means of this electrical current (also called heating current), as a result of which electrons emerge from the hot cathode 6 .

Die Anode 4 liegt im Betrieb auf einem positiven Hochspannungspotential (typischerweise 20 kV bis 60 kV, in anderen Anwendungen ggf. auch mehr) gegenüber der Glühkathode 6. Die Glühkathode 6 liegt im Betrieb in der hier gezeigten Ausführungsform auf Masse, unbeschadet des bereits erläuterten Heizstroms. Aus der Glühkathode 6 austretende Elektronen werden durch die Hochspannung, unter Einfluss einer auf Masse liegenden Schirmung 8, von der Glühkathode 6 auf die Anode 4, hier auf eine Oberseite 4a der Anode 4, beschleunigt. Beim Auftreffen auf die Anode 4 werden die Elektronen abgebremst, wodurch Röntgenstrahlung in Form von Bremsstrahlung erzeugt wird. Zudem werden Elektronen aus den inneren Schalen der Atome des an der Oberseite 4a angeordneten Materials ("Target") der Anode 4 herausgeschlagen. Wenn Elektronen aus den äußeren Schalen die inneren Schalen dieser Atome auffüllen, wird Röntgenstrahlung in Form von charakteristischer Röntgenstrahlung emittiert. In der Regel ist an der Oberseite 4a der Anode 4 ein gewünschtes Material angebracht, um die für dieses Material charakteristische Röntgenstrahlung zu erzeugen. Die erzeugte Röntgenstrahlung tritt durch ein Strahlungsaustrittsfenster 13, hier ein Berylliumfenster, aus der Röntgenröhre 1 aus und kann für Messungen genutzt werden, beispielsweise eine Röntgenfluoreszenzmessung an einer Probe, oder auch für die Aufnahme eines Röntgenbildes.During operation, the anode 4 is at a positive high-voltage potential (typically 20 kV to 60 kV, possibly more in other applications) compared to the hot cathode 6. During operation, the hot cathode 6 is grounded in the embodiment shown here, regardless of the heating current already explained . Electrons emerging from the hot cathode 6 are accelerated from the hot cathode 6 to the anode 4, here to an upper side 4a of the anode 4, by the high voltage, under the influence of a shielding 8 that is connected to ground. When they hit the anode 4, the electrons are decelerated, as a result of which X-rays are generated in the form of bremsstrahlung. In addition, electrons are knocked out of the inner shells of the atoms of the material (“target”) of the anode 4 arranged on the upper side 4a. When electrons from the outer shells fill up the inner shells of these atoms, X-rays are emitted in the form of characteristic X-rays. As a rule, a desired material is attached to the upper side 4a of the anode 4 in order to generate the X-ray radiation characteristic of this material. The x-ray radiation generated exits the x-ray tube 1 through a radiation exit window 13, here a beryllium window, and can be used for measurements, for example an x-ray fluorescence measurement on a sample, or for recording an x-ray image.

Die Elektronen, die auf die Anode 4 beschleunigt werden, erhitzen die Anode 4, die aus Metall besteht. Um ein Aufschmelzen der Anode 4 zu verhindern, wird die Anode 4 mit einem Kühlmittel gekühlt. In der Röntgenröhre 1 ist eine Zulaufleitung 9 ausgebildet, die das Kühlmittel zur Anode 4 leitet, und weiterhin eine Ablaufleitung 10, die das Kühlmittel wieder von der Anode 4 weg leitet. Man beachte, dass die Zulaufleitung 9 und die Rücklaufleitung 10 auch umgekehrt an den Kühlmittelfluss angeschlossen werden können, falls gewünscht.The electrons accelerated onto the anode 4 heat the anode 4, which is made of metal. In order to prevent the anode 4 from melting, the anode 4 is cooled with a coolant. In the X-ray tube 1, an inflow line 9 is formed, which conducts the coolant to the anode 4, and also an outflow line 10, which conducts the coolant away from the anode 4 again. It should be noted that the supply line 9 and the return line 10 can also be connected in reverse to the coolant flow if desired.

Die Anode 4, die auf Hochspannungspotential liegt, muss elektrisch isoliert werden. Insbesondere sollten Spannungsdurchschläge auf die Außenseite der Röntgenröhre 1 und andere auf Masse liegende Strukturen verhindert werden.The anode 4, which is at high voltage potential, must be electrically isolated. In particular, voltage breakdowns on the outside of the X-ray tube 1 and other grounded structures should be prevented.

Die elektrische Isolation der Anode 4 erfolgt an der Röntgenröhre 1 im Wesentlichen durch einen Isolationskörper 11 und den im Kathodengehäuse 2 eingerichteten evakuierten Raum 5. Dieser Isolationskörper 11 umfasst gemäß der Erfindung den Keramikkörper 3 aus keramischem Material, auf dem die Anode 4 und das Kathodengehäuse 2 aufsitzen, und einen Gusskörper 12, der rückseitig am Keramikkörper 3 befestigt ist. Der Keramikkörper 3 besteht aus einem vakuumdichten, keramischen Material, beispielsweise Al2O3. Der Gusskörper 12 besteht zu einem wesentlichen Teil aus einem Gussmaterial 32 aus Kunststoff. Der Kunststoff des Gussmaterials 32 kann beispielsweise ein Silikon sein. Die Zulaufleitung 9 und die Ablaufleitung 10 sind durch den Isolationskörper 11 zur Anode 4 geführt. Der Isolationskörper 11 (und entsprechend auch der jeweils zugehörige Abschnitt von Keramikkörper 3 und Gusskörper 12) ist außenseitig näherungsweise kreiszylinderförmig ausgebildet und entlang der Röhrenachse RA ausgerichtet.The anode 4 is electrically insulated on the X-ray tube 1 essentially by an insulating body 11 and the evacuated space 5 set up in the cathode housing 2. According to the invention, this insulating body 11 comprises the ceramic body 3 made of ceramic material, on which the anode 4 and the cathode housing 2 seated, and a cast body 12, which is attached to the back of the ceramic body 3. The ceramic body 3 consists of a vacuum-tight ceramic material, for example Al 2 O 3 . The cast body 12 essentially consists of a cast material 32 made of plastic. The plastic of the casting material 32 can be a silicone, for example. The inlet line 9 and the outlet line 10 are routed through the insulating body 11 to the anode 4 . The insulating body 11 (and correspondingly also the respectively associated section of the ceramic body 3 and the cast body 12) is approximately circular-cylindrical on the outside and aligned along the tube axis RA.

Man beachte, dass das Kühlmittel in der Anode 4 mit dem Hochspannungspotential in Kontakt steht, und im Bereich von Kühlmittelanschlüssen 9b, 10b auf Masse liegt. Entsprechend fällt über die Länge der Zulaufleitung 9 und über die Länge der Ablaufleitung 10 im Kühlmittel die Hochspannung ab. Um ein Durchschlagen der Hochspannung zu verhindern, wird zum einen ein Kühlmittel mit geringer elektrischer Leitfähigkeit bzw. hoher Durchschlagfestigkeit eingesetzt, z.B. deionisiertes Wasser oder ein Silikonöl. Zum anderen ist die Röntgenröhre 1 so konstruiert, dass sie auf kompaktem Raum eine große Länge (Pfadlänge) der Zulaufleitung 9 und der Ablaufleitung 10 ermöglicht, und weiterhin eine ausreichende Beabstandung von Strukturen auf unterschiedlichem elektrischem Potential sicherstellt.It should be noted that the coolant in the anode 4 is in contact with the high-voltage potential and is grounded in the area of coolant connections 9b, 10b. Accordingly, the high voltage drops over the length of the inlet line 9 and over the length of the outlet line 10 in the coolant. In order to prevent the high voltage from breaking through, a coolant is used on the one hand low electrical conductivity or high dielectric strength used, such as deionized water or a silicone oil. On the other hand, the x-ray tube 1 is designed in such a way that it allows for a large length (path length) of the inlet line 9 and the outlet line 10 in a compact space, and furthermore ensures a sufficient spacing of structures at different electrical potentials.

Durch den Keramikkörper 3 führen in der gezeigten Bauform zwei Röhrchen 14a, 14b, typischerweise aus Metall, an die oberenends Anodenkanäle 4b für das Kühlmittel angeschlossen sind, die innerhalb der Anode 4 verlaufen, und an die unterenends Schläuche 9a, 10a angeschlossen sind. Man beachte, dass in anderen Bauformen die Kühlmitteldurchführung durch den Keramikkörper 3 auch anders ausgebildet sein kann, beispielsweise mit koaxiale Röhrchen oder Röhrchen aus Keramik oder einfachen Löchern, in die Steckanschlüsse ragen (nicht dargestellt). Die Schläuche 9a, 10a bilden die Zulaufleitung 9 und die Ablaufleitung 10 aus, soweit diese innerhalb des Gusskörpers 12 verlaufen. Die Schläuche 9a, 10a sind aus einem Kunststoffmaterial gefertigt. Im Gusskörper 12 bilden die Schläuche 9a, 9b in einem mittleren Teil jeweils mehrere Windungen 16 aus, die in axialer Richtung hintereinander angeordnet sind und in diesem Bereich eine Doppelhelix ausbilden (mehr dazu unten).In the design shown, two tubes 14a, 14b, typically made of metal, lead through the ceramic body 3, to the upper end of which are connected anode channels 4b for the coolant, which run inside the anode 4, and to the lower end of which hoses 9a, 10a are connected. It should be noted that in other designs the coolant passage through the ceramic body 3 can also be designed differently, for example with coaxial tubes or tubes made of ceramic or simple holes into which plug-in connections protrude (not shown). The hoses 9a, 10a form the inlet line 9 and the outlet line 10, insofar as these run within the cast body 12. The hoses 9a, 10a are made of a plastic material. In the cast body 12, the hoses 9a, 9b each form a plurality of windings 16 in a central part, which are arranged one behind the other in the axial direction and form a double helix in this area (more on this below).

Der Keramikkörper 3 bildet an seiner der Anode 4 abgewandten Rückseite einen zentralen Rücksprung 15 aus, der hier konusförmig ausgebildet ist. In axialer Richtung (entlang der Röhrenachse RA) erstreckt sich der Rücksprung 15 über eine Tiefe TR in den Keramikkörper 3 hinein, der insgesamt eine axiale Erstreckung AEK aufweist. In der gezeigten Ausführungsform gilt ca. TR=0,8AEK; allgemein bevorzugt ist TR≥0,5AEK oder auch TR≥0,75AEK. In radialer Richtung (senkrecht zur Röhrenachse RA) erstreckt sich der Rücksprung 15 an seiner weitesten Stelle an der Rückseite des Keramikkörpers 3 mit einem größten Radius GRR, und an seinem anodennahen Ende an seiner engsten Stelle mit einem kleinsten Radius KRR. Der Keramikkörper 3 hat im Bereich seiner Rückseite einen äußeren Radius RK; man beachte, dass der Keramikkörper 3 in der gezeigten Ausführungsform einen einheitlichen äußeren Radius aufweist. In der gezeigten Ausführungsform gilt ca. GRR=0,75RK; allgemein bevorzugt ist GRR≥0,5RK oder auch GRR≥0,67RK. Weiterhin gilt in der gezeigten Ausführungsform ca. KRR=0,53RK; allgemein bevorzugt ist KRR≥0,33RK oder auch KRR≥0,40RK.On its rear side facing away from the anode 4, the ceramic body 3 forms a central recess 15, which is cone-shaped here. In the axial direction (along the tube axis RA), the recess 15 extends over a depth TR into the ceramic body 3, which overall has an axial extent AEK. In the embodiment shown, approximately TR=0.8 AEK; TR≥0.5 * AEK or also TR≥0.75 * AEK is generally preferred. In the radial direction (perpendicular to the tube axis RA), the recess 15 extends at its widest point on the rear side of the ceramic body 3 with a largest radius GRR, and at its end near the anode at its narrowest point with a smallest radius KRR. The ceramic body 3 has an outer radius RK in the area of its rear side; it should be noted that the ceramic body 3 has a uniform outer radius in the embodiment shown. In the shown embodiment applies approximately GRR=0.75 RK; generally preferred is GRR≥0.5 RK or also GRR≥0.67 RK. Furthermore, in the embodiment shown, approximately KRR=0.53 RK; generally preferred is KRR≥0.33 RK or also KRR≥0.40 RK.

Durch den Rücksprung 15 im Keramikkörper 3 können die Schläuche 9a, 10a axial nahe an die Anode 4 heranrücken, und die Tiefe TR des Rücksprungs 15 kann zumindest zum Teil dafür genutzt werden, die Hochspannung über das Kühlmittel in den Schläuchen 9a, 10a abfallen zu lassen. Die Röhrchen 14a, 14b, mit denen die Anodenkanäle 4b mit den Schläuchen 9a, 10a verbunden werden, können vergleichsweise kurz ausgebildet werden. Im Bereich des Rücksprungs 15 kann eine erhebliche Schlauchlänge, meist wenigstens 10% der jeweiligen Gesamtschlauchlänge oder auch eine Schlauchlänge entsprechend wenigstens einer halben Windung 16 (also wenigstens RPi, mit R: Radius der Windungen 16), untergebracht werden. Der Rücksprung 15 bewirkt zudem eine vergleichsweise lange Kriechstrecke von den Röhrchen 14a, 14b zur radialen Außenseite des Keramikkörpers 3 entlang der Grenzfläche zum Gusskörper 12, insbesondere viel länger als der Radius RK des Keramikkörpers 3.The recess 15 in the ceramic body 3 allows the hoses 9a, 10a to move axially close to the anode 4, and the depth TR of the recess 15 can be used at least in part to allow the high voltage to drop via the coolant in the hoses 9a, 10a . The tubes 14a, 14b, with which the anode channels 4b are connected to the hoses 9a, 10a, can be made comparatively short. A considerable hose length, usually at least 10% of the respective total hose length or also a hose length corresponding to at least half a turn 16 (i.e. at least R * Pi, with R: radius of the turns 16), can be accommodated in the area of the recess 15. The recess 15 also causes a comparatively long creepage distance from the tubes 14a, 14b to the radial outside of the ceramic body 3 along the boundary surface to the cast body 12, in particular much longer than the radius RK of the ceramic body 3.

Durch den Keramikkörper 3 ist auch ein Kontaktierungselement 17 aus Metall geführt, welches die Anode 4 mit einem Anschlusspol 18 verbindet. Das Kontaktierungselement 17 verläuft zentral in der Röntgenröhre 1 weiterhin durch den Gusskörper 12 und führt in der gezeigten Ausführungsform in eine Buchse 19 für einen Hochspannungsstecker (letzterer nicht dargestellt), mit dem am Anschlusspol 18 in der Buchse 19 die Hochspannung für die Anode 4 angeschlossen werden kann. Die Buchse ist aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt, beispielsweise einem Kunststoff.A contacting element 17 made of metal is also guided through the ceramic body 3 and connects the anode 4 to a connection pole 18 . The contacting element 17 continues to run centrally in the X-ray tube 1 through the cast body 12 and, in the embodiment shown, leads into a socket 19 for a high-voltage plug (the latter not shown), with which the high voltage for the anode 4 is connected to the connection pole 18 in the socket 19 can. The socket is made of an electrically insulating material, such as a plastic.

Die Buchse 19 bildet hier gleichzeitig eine innere Gussform 20 für den Gusskörper 12 aus. Die Buchse 19 ist näherungsweise zylindrisch ausgebildet und an der Röhrenachse RA ausgerichtet.At the same time, the bushing 19 forms an inner mold 20 for the cast body 12 . The bushing 19 is approximately cylindrical and is aligned with the tube axis RA.

Der Gusskörper 12 umfasst weiterhin eine äußere Gussform 21, die hier als ein Zylinderrohr ausgebildet ist, das beispielsweise aus Metall oder Kunststoff gefertigt sein kann. Die innere Gussform 20, die äußere Gussform 21 und der Keramikkörper 3 begrenzen einen Gussraum 22. In diesem Gussraum 22 verlaufen insbesondere die Schläuche 9a, 10a.The cast body 12 also includes an outer mold 21, which is designed here as a cylinder tube, which can be made of metal or plastic, for example. The inner mold 20, the outer mold 21 and the ceramic body 3 delimit a casting space 22. In particular, the hoses 9a, 10a run in this casting space 22.

Die Schläuche 9a, 10a sind im Gussraum 22 mit Hilfe von Richtkörpern 23 ausgerichtet. Die Richtkörper 23 bestehen aus Kunststoff. Typischerweise sind die Richtkörper 23 im Gussraum 22 verklemmt angeordnet. In der gezeigten Ausführungsform sind die Richtkörper 23 als Nutenriegel 24 ausgebildet. Die Nutenriegel 24 umfassen jeweils einen Riegel 24a, an dem mehrere Nuten 24b, hier halbrunde Nuten, ausgebildet sind. In jede Nut 24b ist eine Windung 16 eines Schlauches 9a, 10a eingelegt. In der gezeigten Ausführungsform liegen sich jeweils radial innere Nutenriegel 25a, 25b und radial äußere Nutenriegel 26a, 26b gegenüber, zwischen denen die Windungen 16 der Schläuche 9a, 10a, eingeklemmt sind. Die Nutenriegel 24 sind entsprechend jeweils zwischen einer der Gussformen 20, 21 und den Schläuchen 9a, 10a eingeklemmt.The hoses 9a, 10a are aligned in the casting space 22 with the aid of straightening bodies 23. The directional body 23 are made of plastic. The straightening bodies 23 are typically arranged in a clamped manner in the casting space 22 . In the embodiment shown, the straightening bodies 23 are designed as slot bars 24 . The slotted bolts 24 each include a bolt 24a on which a plurality of grooves 24b, here semicircular grooves, are formed. A winding 16 of a hose 9a, 10a is inserted into each groove 24b. In the embodiment shown, radially inner slot bars 25a, 25b and radially outer slot bars 26a, 26b are located opposite one another, between which the windings 16 of the hoses 9a, 10a are clamped. The slot bars 24 are respectively clamped between one of the molds 20, 21 and the hoses 9a, 10a.

Durch die Richtkörper 23 werden die Windungen 16 der Schläuche 9a, 10a mit hoher Genauigkeit ausgerichtet. Dabei wird sowohl der Abstand der einzelnen Windungen 16 nach radial innen zur Buchse 19/inneren Gussform 20 hin (RAI), nach radial außen zur äußeren Gussform 21 hin (RAA), und in axialer Richtung untereinander (AA) eingestellt. Hierbei wird in der gezeigten Ausführungsform im Bereich der Windungen 16 sichergestellt, dass sich die benachbarten Windungen 16 der verschiedenen Schläuche 9a, 10a, und weiterhin die Schläuche 9a, 10a und die die innere Gussform 20, und schließlich die Schläuche 9a, 10a und die äußere Gussform 21, nicht berühren (also AA>0, RAI>0, RAI>0). In der gezeigten Ausführungsform ist für alle Windungen 16 der radiale Abstand RAI nach innen zur inneren Gussform 20 jeweils gleich, weiterhin der radiale Abstand RAA nach außen zur äußeren Gussform 21 jeweils gleich, und weiterhin der Radius R der Windungen 16 bezüglich der Röntgenachse RA gleich. Zudem ist für alle Windungen 16 der axiale Abstand AA untereinander jeweils gleich.The windings 16 of the hoses 9a, 10a are aligned with high accuracy by the straightening bodies 23. The distance between the individual windings 16 is set radially inwards towards the bushing 19/inner mold 20 (RAI), radially outwards towards the outer mold 21 (RAA), and in the axial direction among one another (AA). In the embodiment shown, it is ensured in the area of the turns 16 that the adjacent turns 16 of the various hoses 9a, 10a, and furthermore the hoses 9a, 10a and the inner mold 20, and finally the hoses 9a, 10a and the outer Mold 21, do not touch (i.e. AA>0, RAI>0, RAI>0). In the embodiment shown, the radial distance RAI inwards to the inner mold 20 is the same for all turns 16, the radial distance RAA outwards to the outer mold 21 is the same in each case, and the radius R of the turns 16 with respect to the X-ray axis RA is the same. In addition, for all windings 16, the axial distance AA is the same among one another.

Der Gussraum 22 wurde mit einem flüssigen Gussmaterial 32 aus Kunststoff aufgefüllt, so dass der gesamte Gussraum 22, der nicht von anderen Strukturen (Schläuche 9a, 10a, Richtkörper 23, Kontaktierungselement 17) eingenommen wurde, von dem Gussmaterial 32 erfüllt wurde. Durch die Richtkörper 23 wurde sichergestellt, dass beim Gießen und während des nachfolgenden Aushärtens des Gussmaterials 32 die Schläuche 9a, 10a sich nicht verschieben konnten, und insbesondere die für die Durchschlagfestigkeit relevanten, vorgesehenen Abstände (zB RAI, RAA, AA für die jeweiligen Windungen 16) mit hoher Genauigkeit eingehalten wurden. Der Kunststoff des Gussmaterials 32 und der Kunststoff der Richtkörper 23 wurden gleich gewählt, insbesondere als ein Silikonmaterial. Dadurch werden Kriechströme an den Grenzflächen zwischen Richtkörpern 23 und dem Gussmaterial 32 minimiert; diese Grenzfläche (soweit es die elektrischen Eigenschaften angeht) verschwindet im Wesentlichen nach dem Aushärten des Gussmaterials 32.The casting space 22 was filled with a liquid casting material 32 made of plastic, so that the entire casting space 22 that was not occupied by other structures (hoses 9a, 10a, directional body 23, contacting element 17) was filled with the casting material 32. The straightening bodies 23 ensured that the hoses 9a, 10a could not shift during the casting and during the subsequent hardening of the cast material 32, and in particular that the distances provided (e.g. RAI, RAA, AA for the respective windings 16 ) were met with a high level of accuracy. The plastic of the casting material 32 and the plastic of the directional body 23 were chosen to be the same, in particular as a silicone material. This minimizes leakage currents at the interfaces between the directional bodies 23 and the casting material 32; this interface (as far as the electrical properties are concerned) essentially disappears after the casting material 32 has hardened.

Der Gusskörper 12 greift mit einem konischen vorderen Ende 29 in den Rücksprung 15 des Keramikkörpers 3 ein und ist an diesem befestigt. Die Röntgenröhre 1 kann mit dem Keramikkörper 3 eine gute Vakuumdichtigkeit und Hochspannungsfestigkeit, und mit dem Gusskörper 12 eine gute Wasserdichtigkeit und ebenfalls gute Hochspannungsfestigkeit auf kompaktem Raum einrichten. Das Gussmaterial 32 ist einfach zu handhaben und wartungsfreundlich (insbesondere kann das ausgehärtete Gussmaterial 32 nicht mehr aus dem Gussraum 22 auslaufen und zeigt nur wenig Wärmeausdehnung und Alterung, anders als ein Isolationsöl). Es kann eine lange Kühlmittelsäule (Pfadlänge der Zulaufleitung und Ablaufleitung) eingerichtet werden, insbesondere unter Nutzung von Bauraum axial und radial innerhalb des Keramikkörpers 3. Die Schläuche 9a, 10a können dafür eine gewisse Flexibilität aufweisen, die aufgrund der Richtkörper 23 dennoch definiert und mit den erforderlichen Abständen im Gusskörper 12 platziert werden können. Kriechstrecken können problemlos mit großer Länge eingerichtet werden (etwa zwischen dem Gusskörper 12 und dem Keramikkörper 3) oder ganz vermieden werden (durch gleichen Kunststoff für die Richtkörper 23 und das Gussmaterial 32). Insgesamt ist ein einfacher und kompakter Aufbau der Röntgenröhre 1 möglich, wobei Spannungsdurchschläge zuverlässig verhindert werden können, und der Kühlmittelfluss definiert und sicher gewährleistet ist.The cast body 12 engages with a conical front end 29 in the recess 15 of the ceramic body 3 and is attached to it. The X-ray tube 1 can set up good vacuum tightness and high-voltage strength with the ceramic body 3, and good water-tightness and also good high-voltage strength with the cast body 12 in a compact space. The casting material 32 is easy to handle and easy to maintain (in particular, the hardened casting material 32 can no longer leak out of the casting space 22 and shows little thermal expansion and aging, unlike an insulating oil). A long coolant column (path length of the inlet line and outlet line) can be set up, in particular using installation space axially and radially within the ceramic body 3. The hoses 9a, 10a can have a certain flexibility for this, which is nevertheless defined due to the directional body 23 and with the required distances can be placed in the cast body 12. Creepage distances can easily be set up to be long (e.g. between the cast body 12 and the ceramic body 3) or avoided entirely (by using the same plastic for the directional body 23 and the cast material 32). Overall is a simple and compact design of the X-ray tube 1 is possible, with voltage breakdowns being able to be reliably prevented and the coolant flow being defined and reliably ensured.

Man beachte, dass bei der Röntgenröhre 1 auch (nach dem Giesen des Gussmaterials und dessen Aushärtung) die äußere Gussform 21 entfernt werden kann (nicht näher dargestellt in Fig. 1, vgl. aber Fig. 12 hinten).It should be noted that the outer mold 21 can also be removed from the X-ray tube 1 (after the casting material has been poured and hardened) (not shown in more detail in FIG 1 , cf. but 12 rear).

In den Figuren 2 bis 4 werden weitere Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Röntgenröhre 1 erläutert, die weitgehend der Ausführungsform von Fig. 1 entsprechen. Es werden jeweils nur die wesentlichen Unterschiede zur Ausführungsform von Fig. 1 erläutert.In the Figures 2 to 4 further embodiments of an X-ray tube 1 according to the invention are explained, which largely correspond to the embodiment of FIG 1 are equivalent to. There are only the main differences to the embodiment of 1 explained.

Die Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Röntgenröhre 1.The 2 shows a second embodiment of an X-ray tube 1 according to the invention.

Bei dieser Röntgenröhre 1 sind die Richtkörper 23 für die Schläuche 9a, 10a als Lochplatten 27 ausgebildet. Die Lochplatten 27 werden jeweils durch eine Platte 27a ausgebildet, in der mehrere Löcher 27b enthalten sind. Durch die Löcher 27b sind die Windungen 16 der Schläuche 9a, 10a geführt. Die Lochplatten 27 sind typischerweise zwischen der inneren Gussform 20 und der äußeren Gussform 21 verklemmt angeordnet, insbesondere während des Vergießens und Aushärtens des Gussmaterials. Alternativ können die Lochplatten 27 auch während des Vergießens und Aushärtens mit einer externen Halterung gegenüber der übrigen Röntgenröhre 1 ausgerichtet werden.In this X-ray tube 1, the directional bodies 23 for the hoses 9a, 10a are designed as perforated plates 27. The hole plates 27 are each formed by a plate 27a in which a plurality of holes 27b are included. The windings 16 of the hoses 9a, 10a are guided through the holes 27b. The die plates 27 are typically clamped between the inner mold 20 and the outer mold 21, particularly during the pouring and curing of the molding material. Alternatively, the perforated plates 27 can also be aligned with an external holder relative to the rest of the x-ray tube 1 during the casting and curing process.

Die Fig. 3 zeigt eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Röntgenröhre 1.The 3 shows a third embodiment of an X-ray tube 1 according to the invention.

In dieser Ausführungsform ist der Keramikkörper 3 an seiner der Anode 4 zugewandten Vorderseite mit einer umlaufenden Vertiefung 30 ausgebildet. Diese Vertiefung 30 liegt radial zwischen der Anode 4 und dem Kathodengehäuse 2.In this embodiment, the ceramic body 3 is formed with a peripheral recess 30 on its front side facing the anode 4 . This depression 30 lies radially between the anode 4 and the cathode housing 2.

Dadurch wird eine Kriechstrecke von der Anode 4 zur Außenseite des Keramikkörpers 3 an der Grenzfläche von Keramikkörper 3 und evakuiertem Raum 5 verlängert, insbesondere deutlich länger als der Abstand AAG zwischen Anode 4 und Kathodengehäuse 2. Die umlaufende Vertiefung 30 erscheint im Längsschnitt zu jeder Seite der Röhrenachse RA näherungsweise V-förmig (in anderen Ausführungsformen auch U-förmig, nicht dargestellt). Im Längsschnitt erscheint der Keramikkörper 3 insgesamt näherungsweise W-förmig, oder im Dreidimensionalen auch näherungsweise Kronen-förmig.This lengthens a creepage distance from the anode 4 to the outside of the ceramic body 3 at the interface between the ceramic body 3 and the evacuated space 5, in particular significantly longer than the distance AAG between the anode 4 and the cathode housing 2. The circumferential depression 30 appears in the longitudinal section on each side of the Tube axis RA approximately V-shaped (in other embodiments also U-shaped, not shown). In a longitudinal section, the ceramic body 3 appears approximately W-shaped overall, or also approximately crown-shaped in three dimensions.

Als innere Gussform 20 dient in der gezeigten Ausführungsform ein Kabel 31, das mit einem isolierenden Mantel 31a aus Kunststoff und einer Seele 31b aus Metall ausgebildet ist. Die Seele 31b ist mit dem Kontaktierungselement 17 verbunden, so dass über die Seele 31b die Anode 4 mit Hochspannung beaufschlagt werden kann. Der isolierende Mantel 31a ragt hier in axialer Richtung (entlang der Röhrenachse RA) über die Windungen 16 hinaus in den Gusskörper 12 hinein. Der Mantel 31a ist mit einem konstanten Durchmesser ausgebildet, und dass Kabel 31 ist entlang der Röhrenachse RA ausgerichtet. Beim Vergießen des Gussraums 22 wird das Kabel 31 in die Röntgenröhre 1 dauerhaft eingegossen.In the embodiment shown, a cable 31 is used as the inner mold 20, which is designed with an insulating sheath 31a made of plastic and a core 31b made of metal. Core 31b is connected to contacting element 17, so that high voltage can be applied to anode 4 via core 31b. The insulating jacket 31a projects here in the axial direction (along the tube axis RA) beyond the turns 16 and into the cast body 12 . The sheath 31a is formed with a constant diameter and the cable 31 is aligned along the tube axis RA. When casting the casting space 22, the cable 31 is cast into the x-ray tube 1 permanently.

Weiterhin ist in dieser Ausführungsform durch entsprechende Richtkörper 23 vorgesehen, dass der radiale Abstand RAA nach außen der Windungen 16 der Schläuche 9a, 10a zur äußeren Gussform 21 von der Anode 4 weg abnimmt. Umgekehrt nimmt der radial Abstand RAI nach innen der Windungen 16 der Schläuche 9a, 10a zur inneren Gussform 20 von der Anode 4 weg zu. In der Zulaufleitung 9 und in der Ablaufleitung 10 ist das (lokale) Potential umso höher, je näher ein jeweiliger Leitungsabschnitt (entlang des Leitungspfads der Zulaufleitung 9 oder der Ablaufleitung 10) an der Anode 4 liegt. Deshalb wird mit dieser Ausgestaltung erreicht, dass der radiale Abstand von Leitungsabschnitten mit hohem Potential von der (mit der Masse in Kontakt stehenden) äußeren Gussform 21 größer ist als bei Leitungsabschnitten mit niedrigem Potential. Umgekehrt wird auch erreicht, dass der radiale Abstand von Leitungsabschnitten mit niedrigem Potential von der (auf Hochspannung liegenden) Seele 31b größer ist als bei Leitungsabschnitten mit hohem Potential. Dies beugt Spannungsdurchschlägen vor, und gestattet einen besonders kompakten Bau der Röntgenröhre 1 bei gegebener Hochspannung.Furthermore, it is provided in this embodiment by means of appropriate directional bodies 23 that the radial distance RAA outwards of the windings 16 of the hoses 9a, 10a to the outer casting mold 21 away from the anode 4 decreases. Conversely, the radial distance RAI increases inwards between the windings 16 of the hoses 9a, 10a and the inner casting mold 20, away from the anode 4. The (local) potential in the inflow line 9 and in the outflow line 10 is higher, the closer a respective line section (along the line path of the inflow line 9 or the outflow line 10) is to the anode 4. Therefore, what is achieved with this configuration is that the radial spacing of line sections with a high potential from the outer mold 21 (which is in contact with the mass) is greater than in the case of line sections with a low potential. Conversely, what is also achieved is that the radial spacing of line sections with a low potential from the core 31b (which is at high voltage) is greater than in the case of line sections with a high potential. This prevents voltage breakdowns, and allows a particularly compact construction of the X-ray tube 1 at a given high voltage.

Die Richtkörper 23 sind in dieser Bauform als keilförmige Nutenriegel 24 ausgebildet, und die Windungen 16 haben einen gleichen axialen Abstand AA zueinander.In this design, the straightening bodies 23 are designed as wedge-shaped slot bars 24, and the windings 16 have the same axial spacing AA from one another.

Die Fig. 4 zeigt eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Röntgenröhre 1.The 4 shows a fourth embodiment of an X-ray tube 1 according to the invention.

Bei dieser Ausführungsform sind die Richtkörper 23 wiederum so ausgebildet, dass der radiale Abstand RAA nach außen der Windungen 16 der Schläuche 9a, 10a zur äußeren Gussform 21 von der Anode 4 weg abnimmt. Umgekehrt nimmt der radial Abstand RAI nach innen der Windungen 16 der Schläuche 9a, 10a zur inneren Gussform 20 von der Anode 4 weg zu. Zusätzlich ist hier vorgesehen, dass der axiale Abstand AA von benachbarten Windungen 16 von der Anode 4 weg zunimmt. Aufgrund der Zunahme der Radien R der jeweiligen Windungen 16 in Richtung axial von der Anode 4 weg fällt bei Windungen 16, die weiter von der Anode 4 weg sind, eine höhere Spannung je Windung 16 ab als bei Windungen 16, die näher zur Anode 4 liegen. Durch die größeren axialen Abstände AA bei den Windungen 16, die weiter von der Anode 4 weg liegen, kann daher Spannungsdurchschlägen zwischen axial benachbarten Windungen 16 vorgebeugt werden, und ein kompakterer Bau der Röntgenröhre 1 erreicht werden.In this embodiment, the directional bodies 23 are in turn designed in such a way that the radial distance RAA outwards between the turns 16 of the hoses 9a, 10a and the outer casting mold 21 away from the anode 4 decreases. Conversely, the radial distance RAI increases inwards between the windings 16 of the hoses 9a, 10a and the inner casting mold 20, away from the anode 4. In addition, it is provided here that the axial distance AA from adjacent windings 16 away from the anode 4 increases. Due to the increase in the radii R of the respective windings 16 in the direction axially away from the anode 4, a higher voltage per winding 16 drops in windings 16 that are further away from the anode 4 than in windings 16 that are closer to the anode 4 . Due to the larger axial distances AA in the windings 16, which are further away from the anode 4, voltage breakdowns between axially adjacent windings 16 can be prevented and a more compact construction of the x-ray tube 1 can be achieved.

Die Figuren 5 bis 8 zeigen schematische Querschnitte durch Röntgenröhren gemäß der Erfindung senkrecht zur jeweiligen Röntgenachse RA in verschiedenen Ausführungsformen, jeweils im Bereich der Windungen 16 und der Richtkörper 23. Dabei wird die Anordnung von Winkelpositionen, an denen die jeweiligen Richtkörper 23 im Gussraum 22 zwischen der äußeren Gussform 21 und der inneren Gussform 20 vorteilhaft angeordnet werden können, beispielhaft illustriert. Gestrichelt dargestellt ist jeweils der Ort bzw. die Projektion der Schläuche 9a, 10a.The Figures 5 to 8 show schematic cross sections through X-ray tubes according to the invention perpendicular to the respective X-ray axis RA in various embodiments, each in the area of the windings 16 and the directional body 23. The arrangement of angular positions at which the respective directional bodies 23 in the casting space 22 between the outer mold 21 and the inner mold 20 can be advantageously arranged, illustrated by way of example. The location or projection of the hoses 9a, 10a is shown in dashed lines.

In der Ausführungsform von Fig. 5 sind die Richtkörper 23 als Nutenriegel 24 ausgebildet, wobei zwei (N=2) innere Nutenriegel 25a, 25b und zwei (N=2) äußere Nutenriegel 26a, 26b vorgesehen sind. Ein innerer Nutenriegel 25a, 25b und ein äußerer Nutenriegel 26a, 26b liegen sich jeweils gegenüber und klemmen zwischen sich die Schläuche 9a, 10a ein. Die inneren Nutenriegel 25a, 25b stützen sich an der inneren Gussform 20 ab. Die äußeren Nutenriegel 26a, 26b stützen sich an der äußeren Gussform 21 ab. Die Winkelpositionen der beiden inneren Nutenriegel 25a, 25b sind zueinander um 180° versetzt, und die Winkelpositionen der äußeren Nutenriegel 26a, 26b sind zueinander um 180° versetzt. Die Anordnung der Winkelpositionen der Richtkörper 23 hat hier eine 2-zählige Drehsymmetrie.In the embodiment of figure 5 the aligning bodies 23 are designed as slot bars 24, with two (N=2) inner slot bars 25a, 25b and two (N=2) outer slot bars 26a, 26b being provided. An inner slotted bar 25a, 25b and an outer slotted bar 26a, 26b lie opposite one another and clamp the hoses 9a, 10a between them. The inner slot bars 25a, 25b are supported on the inner mold 20. The outer slot bars 26a, 26b are supported on the outer mold 21. The angular positions of the two inner slot bars 25a, 25b are offset from one another by 180°, and the angular positions of the outer slot bars 26a, 26b are offset from one another by 180°. The arrangement of the angular positions of the directional body 23 has a 2-fold rotational symmetry here.

In der Ausführungsform von Fig. 6 sind die Richtkörper 23 ebenfalls als Nutenriegel 24 ausgebildet, wobei vier (N=4) innere Nutenriegel 25a, 25b, 25c, 25d und vier (N=4) äußere Nutenriegel 26a, 26b, 26c, 26d vorgesehen sind. Ein innerer Nutenriegel 25a, 25b, 25c, 25d und ein äußerer Nutenriegel 26a, 26b, 26c, 26d liegen sich jeweils gegenüber und klemmen zwischen sich die Schläuche 9a, 10a ein. Die inneren Nutenriegel 25a, 25b, 25c, 25d stützen sich an der inneren Gussform 20 ab. Die äußeren Nutenriegel 26a, 26b, 26c, 26d stützen sich an der äußeren Gussform 21 ab. Die Winkelpositionen der vier inneren Nutenriegel 25a, 25b, 25c, 25d sind zueinander um 90° versetzt, und die Winkelpositionen der äußeren Nutenriegel 26a, 26b, 26c, 26d sind zueinander um 90° versetzt. Die Anordnung der Winkelpositionen der Richtkörper 23 hat hier eine 4-zählige Drehsymmetrie.In the embodiment of 6 the aligning bodies 23 are also designed as slot bars 24, with four (N=4) inner slot bars 25a, 25b, 25c, 25d and four (N=4) outer slot bars 26a, 26b, 26c, 26d being provided. An inner slotted bar 25a, 25b, 25c, 25d and an outer slotted bar 26a, 26b, 26c, 26d lie opposite each other and clamp the hoses 9a, 10a between them. The inner slot bars 25a, 25b, 25c, 25d are supported on the inner mold 20. The outer slot bars 26a, 26b, 26c, 26d are supported on the outer mold 21. The angular positions of the four inner slot bars 25a, 25b, 25c, 25d are offset from each other by 90°, and the angular positions of the outer slot bars 26a, 26b, 26c, 26d are offset from each other by 90°. The arrangement of the angular positions of the directional body 23 has a 4-fold rotational symmetry here.

In der Ausführungsform von Fig. 7 sind die Richtkörper 23 wiederum als Nutenriegel 24 ausgebildet, wobei zwei (N=2) innere Nutenriegel 25a, 25b und zwei (N=2) äußere Nutenriegel 26a, 26b vorgesehen sind. Die inneren Nutenriegel 25a, 25b stützen sich an der inneren Gussform 20 ab. Die äußeren Nutenriegel 26a, 26b stützen sich an der äußeren Gussform 21 ab. Die Winkelpositionen der beiden inneren Nutenriegel 25a, 25b sind zueinander um 180° versetzt, und die Winkelpositionen der äußeren Nutenriegel 26a, 26b sind zueinander um 180° versetzt. Die Winkelpositionen der inneren Nutenriegel 25a, 25b sind dabei gegenüber den Winkelpositionen der äußeren Nutenriegel 26a, 26b um 90° zueinander versetzt. Die Schläuche 9a, 10a, werden auch hier von den Richtkörpern 23 verklemmt gehalten, wobei die Schläuche 9a, 10a in dieser Ausführungsform eine gewisse Mindeststeifigkeit gegenüber radialen Stauchungen und Streckungen (gegen eine "ovale Verformung") haben sollten, damit eine gute Klemmwirkung der Richtkörper 23 eintritt. Die Anordnung der Winkelpositionen der Richtkörper 23 hat hier eine 2-zählige Drehsymmetrie.In the embodiment of 7 the aligning bodies 23 are in turn designed as slot bars 24, with two (N=2) inner slot bars 25a, 25b and two (N=2) outer slot bars 26a, 26b being provided. The inner slot bars 25a, 25b are supported on the inner mold 20. The outer slot bars 26a, 26b are supported on the outer mold 21. The angular positions of the two inner slot bars 25a, 25b are offset from one another by 180°, and the angular positions of the outer slot bars 26a, 26b are 180° from one another shifted. The angular positions of the inner slot bars 25a, 25b are offset from the angular positions of the outer slot bars 26a, 26b by 90° to one another. The hoses 9a, 10a are also held clamped here by the straightening bodies 23, with the hoses 9a, 10a in this embodiment having to have a certain minimum rigidity against radial compression and stretching (against "oval deformation") so that the straightening bodies can have a good clamping effect 23 occurs. The arrangement of the angular positions of the directional body 23 has a 2-fold rotational symmetry here.

Man beachte, dass die Nutenriegel 24 parallel zur Röhrenachse RA verlaufen können, dann müssen die Nuten mit einer Neigung entsprechend der Steigung der Doppelhelix der Schläuche 9a, 10a in den jeweiligen Riegel eingebracht werden. Alternativ können die Nutenriegel 24 auch mit senkrecht zu ihrer Erstreckungsrichtung eingebrachten Nuten verlaufen, und dann mit einer Neigung zur Röhrenachse RA im Gussraum 12 angeordnet werden, die der Steigung der Schläuche 9a, 10a entspricht. Man beachte zudem, dass die inneren Nutenriegel 25a-25d nicht nur an der inneren Gussform 20 abgestützt werden können, sondern alternativ oder zusätzlich auch aneinander, insbesondere wobei die inneren Nutenriegel 25a-25d Teilschalen (insbesondere Halbschalen oder Viertelschalen) ausbilden, die die innere Gussform umgreifen (nicht näher dargestellt).It should be noted that the grooved bars 24 can run parallel to the tube axis RA, in which case the grooves must be introduced into the respective bar with an inclination corresponding to the pitch of the double helix of the hoses 9a, 10a. Alternatively, the slotted bars 24 can also run with grooves introduced perpendicularly to their direction of extension, and then be arranged in the casting space 12 with an inclination to the tube axis RA, which corresponds to the pitch of the tubes 9a, 10a. It should also be noted that the inner slot bars 25a-25d can be supported not only on the inner mold 20, but alternatively or additionally also on each other, in particular with the inner slot bars 25a-25d forming partial shells (in particular half shells or quarter shells) that form the inner mold embrace (not shown).

In der Ausführungsform von Fig. 8 sind die Richtkörper 23 als Lochplatten 27 ausgebildet, wobei drei (N=3) Lochplatten 28a, 28b, 28c vorgesehen sind, deren Winkelpositionen um 120° zueinander versetzt sind. Die Lochplatten 27 stützen sich jeweils mit ihren Platten 27a (bzw. deren Seitenkanten) sowohl an der inneren Gussform 20 als auch an der äußeren Gussform 21 ab. In den Löchern 27b der Platten 27a sind die Schläuche 9a, 10a geführt. Die Anordnung der Winkelpositionen der Richtkörper 23 hat hier eine 3-zählige Drehsymmetrie.In the embodiment of 8 the straightening bodies 23 are designed as perforated plates 27, with three (N=3) perforated plates 28a, 28b, 28c being provided, the angular positions of which are offset by 120° with respect to one another. The perforated plates 27 are each supported with their plates 27a (or their side edges) both on the inner mold 20 and on the outer mold 21 . The hoses 9a, 10a are guided in the holes 27b of the plates 27a. The arrangement of the angular positions of the directional body 23 has a 3-fold rotational symmetry here.

Die Figuren 9 bis 11 illustrieren schematisch die Abfolge bei der Fertigung einer Röntgenröhre 1 gemäß der Erfindung. Beispielhaft wird eine Röntgenröhre 1 wie in Fig. 1 beschrieben gefertigt. Es sind jeweils schematisch Längsschnitte entlang der Röhrenachse RA dargestellt.The Figures 9 to 11 schematically illustrate the sequence in the manufacture of an X-ray tube 1 according to the invention. An x-ray tube 1 as in 1 described manufactured. Schematic longitudinal sections along the tube axis RA are shown in each case.

Die Fertigung beginnt mit der Bereitstellung einer teilweise gefertigten Röntgenröhre 100, umfassend im Wesentlichen den Keramikkörper 3, an dem bereits die Anode 4 und das Kathodengehäuse 2 befestigt sind, vgl. Fig. 9 . Das Kathodengehäuse 2 ist dabei nach unten gerichtet.Manufacture begins with the provision of a partially manufactured X-ray tube 100, essentially comprising the ceramic body 3, to which the anode 4 and the cathode housing 2 are already attached, cf. 9 . The cathode housing 2 is directed downwards.

Sodann wird der Gussraum 22 vorbereitet, indem (in grundsätzlich beliebiger Reihenfolge)

  • die äußere Gussform 21 auf dem Keramikkörper 3 aufgesetzt wird,
  • die innere Gussform 20 (hier eine Buchse 19 einschließlich Anschlusspol 18) innerhalb der äußeren Gussform 21 platziert wird, und
  • die Richtkörper 23 und die Schläuche 9a, 10a im Bereich zwischen der inneren Gussform 20 und der äußeren Gussform 21 angeordnet werden. Der danach erreichte Zustand ist in Fig. 10 gezeigt. Durch die Richtkörper 23, hier die Nuten 24b, werden die Schläuche 9a, 10a in Position gehalten. Der Gussraum 22 ist nach oben hin offen.
Then the casting space 22 is prepared by (in principle any order)
  • the outer mold 21 is placed on the ceramic body 3,
  • the inner mold 20 (here a socket 19 including terminal 18) is placed inside the outer mold 21, and
  • the straightening bodies 23 and the hoses 9a, 10a are arranged in the area between the inner mold 20 and the outer mold 21. The state reached afterwards is in 10 shown. The hoses 9a, 10a are held in position by the straightening bodies 23, here the grooves 24b. The casting space 22 is open at the top.

Sodann wird in den Gussraum 22 ein flüssiges, aushärtbares Gussmaterial 32 aus Kunststoff eingefüllt, das zum Beispiel als ein Silikon ausgewählt ist. Das Gussmaterial 32 wird am Einfachsten von oben in den Gussraum 22 eingeschüttet. Das flüssige Gussmaterial 32 verteilt sich im gesamten, zur Verfügung stehenden Gussraum 22 bis zu einer Oberfläche 32a des Gussmaterials 32. Das Gussmaterial 32 gelangt insbesondere zwischen die Windungen 16 und die innere Gussform 20, zwischen die Windungen 16 und die äußere Gussform 21, und axial zwischen benachbarte Windungen 16. Das Gussmaterial 32 umschließt also die Schläuche 9a, 10a und auch die Richtkörper 23. Der befüllte Zustand des Gussraums 22 ist in Fig. 11 gezeigt. Sodann wird das flüssige Gussmaterial 32 ausgehärtet; typischerweise wird für das Aushärten eine gewisse Zeit zugewartet und/oder Wärme angewandt. Nach dem Aushärten des Gussmaterials 32 sind der Gusskörper 12 und die Röntgenröhre 1 insgesamt fertiggestellt. In dieser Variante verbleibt die äußere Gussform 21 an der Röntgenröhre 1; die äußere Gussform 21 kann für Erdung und Strahlenschutz mit Bleifolie ummantelt werden (nicht dargestellt). Mit über ein Kühlmittel, z.B. deionisiertes Wasser, in den Schläuchen 9a, 10a gekühlter Anode 4 und zwischen der Anode 4 und der beheizten Glühkathode 6 anliegender Hochspannung kann im Betrieb dann Röntgenstrahlung mittels der Röntgenröhre 1 erzeugt werden.A liquid, hardenable plastic casting material 32 is then filled into the casting space 22, which is selected, for example, as a silicone. The casting material 32 is most simply poured into the casting space 22 from above. The liquid casting material 32 is distributed throughout the available casting space 22 up to a surface 32a of the casting material 32. The casting material 32 reaches in particular between the coils 16 and the inner mold 20, between the coils 16 and the outer mold 21, and axially between adjacent turns 16. The casting material 32 thus encloses the hoses 9a, 10a and also the straightening body 23. The filled state of the casting space 22 is in 11 shown. Then the liquid casting material 32 is hardened; typically, some time is allowed and/or heat is applied for curing. After the casting material 32 has hardened, the casting body 12 and the x-ray tube 1 are completed overall. In this variant, the outer mold 21 remains on the X-ray tube 1; the outer mold 21 can be covered with lead foil (not shown) for grounding and radiation protection. With a coolant, such as deionized water in the Hoses 9a, 10a cooled anode 4 and high voltage applied between the anode 4 and the heated hot cathode 6, X-rays can then be generated by means of the X-ray tube 1 during operation.

In einer anderen Variante wird, ausgehend von der in Fig. 11 gezeigten Röntgenröhre, nach dem Aushärten des Gussmaterials 32 die äußere Gussform des Gusskörpers entfernt; eine entsprechende Röntgenröhre 1 mit entfernter äußerer Gussform ist in Fig. 12 dargestellt. Vom Gusskörper verbleibt dann in der Röntgenröhre 1 noch ein übriger Gusskörper 12a, der im Wesentlichen durch den mit ausgehärtetem Gussmaterial 32 aufgefüllten Gussraum 22 (einschließlich des oder der eingegossenen Richtkörper und der eingegossenen Schlauchabschnitte) und die innere Gussform 20 gebildet wird. Eine (radial äußere) Seitenfläche 32b des ausgehärteten Gussmaterials 32 bzw. des aufgefüllten Gussraums 22 ist entsprechend freigelegt; diese Seitenfläche 32b kann für Erdung und Strahlenschutz mit einer Bleifolie ummantelt werden (nicht dargestellt). In dieser Variante kann die äußere Gussform mehrfach verwendet werden (und ist dann meist mehrteilig für eine radiale Ausformung ausgebildet und an einer Gießstation dauerhaft angeordnet, nicht dargestellt). Die in Fig. 12 gezeigte Röntgenröhre 1 kann ebenso wie die in Fig. 11 gezeigte Röntgenröhre im Betrieb zur Erzeugung von Röntgenstrahlung eingesetzt werden.In another variant, starting from the in 11 X-ray tube shown, after the casting material 32 has hardened, the outer mold of the cast body is removed; a corresponding X-ray tube 1 with the outer mold removed is in 12 shown. The cast body then remains in the X-ray tube 1 as a remaining cast body 12a, which is essentially formed by the cast space 22 filled with hardened cast material 32 (including the cast-in directional body or bodies and the cast-in hose sections) and the inner mold 20. A (radially outer) side surface 32b of the hardened casting material 32 or of the filled casting space 22 is exposed accordingly; this side surface 32b can be covered with a lead foil (not shown) for grounding and radiation protection. In this variant, the outer mold can be used several times (and is then usually designed in several parts for radial shaping and permanently arranged at a casting station, not shown). In the 12 X-ray tube 1 shown can, like the one shown in 11 X-ray tube shown are used in operation for generating X-rays.

Bezuaszeichenlistereference list

11
Röntgenröhrex-ray tube
22
Kathodengehäusecathode housing
33
Keramikkörperceramic body
44
Anodeanode
4a4a
Oberseite der Anode ("Target")top of the anode ("target")
4b4b
Anodenkanäle für Kühlmittel (im Anodenkörper)Anode channels for coolant (in the anode body)
55
evakuierter Raumevacuated space
66
Glühkathodethermionic cathode
7a7a
Masseanschlussground connection
7b7b
Stromanschluss (für Heizstrom)Power connection (for heating current)
88th
Schirmungshielding
99
Zulaufleitunginlet line
9a9a
Schlauch der ZulaufleitungInlet line hose
9b9b
Kühlmittelanschluss (Zulaufleitung)Coolant connection (supply line)
1010
Ablaufleitungdrain line
10a10a
Schlauch der AblaufleitungDrain line hose
10b10b
Kühlmittelanschluss (Ablaufleitung)Coolant connection (drain line)
1111
Isolationskörperinsulating body
1212
Gusskörpercast body
12a12a
übriger Gusskörperrest of the casting
1313
Strahlungsaustrittsfenster, hier BerylliumfensterRadiation exit window, here beryllium window
14a14a
Röhrchen der Zulaufleitunginlet pipe tube
14b14b
Röhrchen der Ablaufleitungtubing of the drain line
1515
Rücksprungreturn
1616
Windungcoil
1717
Kontaktierungselementcontacting element
1818
Anschlusspolconnection pole
1919
BuchseRifle
2020
innere Gussforminner mold
2121
äußere Gussformouter mold
2222
Gussraumcasting room
2323
Richtkörperstraight body
2424
Nutenriegelslot bolt
24a24a
Riegelbars
24b24b
Nutgroove
25a-25d25a-25d
innere Nutenriegelinner slot bolts
26a-26d26a-26d
äußere Nutenriegelouter slot bar
2727
Lochplatteperforated plate
27a27a
Platteplate
27b27b
LochHole
28a-28d28a-28d
Lochplattenperforated plates
2929
konisches vorderes Ende des Gusskörpersconical front end of the cast body
3030
umlaufende Vertiefungcircumferential indentation
3131
KabelCable
31a31a
MantelCoat
31b31b
SeeleSoul
3232
Gussmaterialcasting material
32a32a
Oberfläche (Gussmaterial)surface (casting material)
32b32b
Seitenfläche (Gussmaterial)side surface (casting material)
100100
teilweise gefertigte Röntgenröhrepartially manufactured X-ray tube
AAaa
axialer Abstandaxial distance
AAGAAG
radialer Abstand von Anode und Kathodengehäuseradial distance of anode and cathode case
AEKAEK
axiale Erstreckung des Keramikkörpersaxial extension of the ceramic body
GRRGRR
größter Radius des Rücksprungslargest radius of return
KRRKRR
kleinster Radius des Rücksprungssmallest radius of the return
RR
Radius der Windungradius of the turn
RARA
Röhrenachsetube axis
RKRK
äußerer Radius des Keramikkörpers an der Rückseiteouter radius of the ceramic body at the back
RAARAA
radialer Abstand nach außenradial distance to the outside
RAIRAI
radialer Abstand nach innenradial distance inwards
TRTR
axiale Tiefe des Rücksprungsaxial depth of recess
Referenzlistereference list

  1. [1] WO 2008/148426 A1 [1] WO 2008/148426 A1
  2. [2] DE 10 2017 217 181 B3 [2] DE 10 2017 217 181 B3
  3. [3] US 10,714,300 B2 [3] US 10,714,300 B2
  4. [4] Firmendruckschrift "OEG-92J Industrial X-Ray tube", Version 2021, der Varex Imaging Corporation, Salt Lake City, UT 84104, USA .[4] Company publication "OEG-92J Industrial X-Ray tube", version 2021, Varex Imaging Corporation, Salt Lake City, UT 84104, USA .
  5. [5] DE 10 2008 017 153 A1 [5] DE 10 2008 017 153 A1
  6. [6] US 2012 / 0 076 278 A1 [6] U.S. 2012/0 076 278 A1
  7. [7] JP 2015-232 944 A [7] JP 2015-232 944 A

Claims (25)

Röntgenröhre (1), welche ein Kathodengehäuse (2) mit einem Strahlungsaustrittsfenster (13), eine gekühlte Anode (4), eine Kathode, insbesondere Glühkathode (6), einen Isolationskörper (11) zur elektrischen Isolation eines Hochspannungspotentials der Anode (4), eine Zulaufleitung (9) für Kühlmittel zur Anode (4) und eine Ablaufleitung (10) für Kühlmittel von der Anode (4) umfasst, und wobei im Isolationskörper (11) die Zulaufleitung (9) und die Ablaufleitung (10) jeweils mehrere Windungen (16) umfassen; dadurch gekennzeichnet, dass der Isolationskörper (11) einen Keramikkörper (3) und einen Gusskörper (12) umfasst, wobei die Anode (4) und das Kathodengehäuse (2) auf dem Keramikkörper (3) befestigt sind, und der Gusskörper (12) am Keramikkörper (3) befestigt ist, dass der Gusskörper (12) eine innere Gussform (20) und zumindest zeitweise während der Herstellung der Röntgenröhre (1) eine äußere Gussform (21) umfasst, dass in einem Gussraum (22) zwischen der äußeren Gussform (21) und der inneren Gussform (20) die Zulaufleitung (9) und die Ablaufleitung (10) jeweils mit einem Schlauch (9a, 10a) ausgebildet sind, der die mehreren Windungen (16) ausbildet, dass im Gussraum (22) wenigstens ein Richtkörper (23) aus Kunststoff angeordnet ist, mit dem die Schläuche (9a, 10a) im Gussraum (22) ausgerichtet sind, so dass die Windungen (16) der Schläuche (9a, 10a) jeweils von der äußeren Gussform (21) und der inneren Gussform (20) beabstandet sind, und dass der Gussraum (22) mit einem Gussmaterial (32) aus Kunststoff in einem ausgehärteten Zustand aufgefüllt ist, so dass die Zwischenräume zwischen den Windungen (16) einerseits und der äußeren Gussform (21) und der inneren Gussform (20) andererseits von dem Kunststoff des wenigstens einen Richtkörpers (23) und/oder dem Kunststoff des Gussmaterials (32) eingenommen sind. X-ray tube (1), which has a cathode housing (2) with a radiation exit window (13), a cooled anode (4), a cathode, in particular a hot cathode (6), an insulating body (11) for electrical insulation of a high-voltage potential of the anode (4), a feed line (9) for coolant to the anode (4) and a drain line (10) for coolant from the anode (4), and wherein in the insulating body (11) the inlet line (9) and the outlet line (10) each comprise a plurality of windings (16); characterized, that the insulating body (11) comprises a ceramic body (3) and a cast body (12), the anode (4) and the cathode housing (2) being fixed to the ceramic body (3), and the cast body (12) to the ceramic body (3 ) is fixed, that the cast body (12) comprises an inner mold (20) and at least temporarily during the manufacture of the X-ray tube (1) an outer mold (21), that in a casting space (22) between the outer mold (21) and the inner mold (20), the inlet line (9) and the outlet line (10) are each formed with a hose (9a, 10a) which has the plurality of turns (16 ) trains that at least one straightening body (23) made of plastic is arranged in the casting space (22), with which the hoses (9a, 10a) are aligned in the casting space (22), so that the turns (16) of the hoses (9a, 10a) each from the outer mold (21) and the inner mold (20) are spaced apart, and that the casting space (22) is filled with a casting material (32) made of plastic in a hardened state, so that the spaces between the windings (16) on the one hand and the outer mold (21) and the inner mold (20) on the other hand from the Plastic of the at least one directional body (23) and / or the plastic of the casting material (32) are taken. Röntgenröhre (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem wenigstens einen Richtkörper (23) weiterhin die Schläuche (9a, 10a) im Gussraum (22) ausgerichtet sind, so dass auch die Windungen (16) der Schläuche (9a, 10a) voneinander beabstandet sind,
und dass der Gussraum (22) mit dem Gussmaterial (32) weiterhin aufgefüllt ist, so dass auch die Zwischenräume zwischen den Windungen (16) untereinander von dem Kunststoff des wenigstens einen Richtkörpers (23) und/oder dem Kunststoff des Gussmaterials (32) eingenommen sind.
X-ray tube (1) according to Claim 1, characterized in that the hoses (9a, 10a) are also aligned in the casting space (22) with the at least one aligning body (23), so that the windings (16) of the hoses (9a, 10a ) are spaced apart,
and that the casting space (22) is still filled with the casting material (32), so that the spaces between the windings (16) are also occupied by the plastic of the at least one straightening body (23) and/or the plastic of the casting material (32). are.
Röntgenröhre (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Keramikkörper (3) an einer der Anode (4) zugewandten Vorderseite eine umlaufende Vertiefung (30) zwischen dem Kathodengehäuse (2) und der Anode (4) aufweist, und dass der Keramikkörper (3) an einer dem Gusskörper (12) zugewandten Rückseite des Keramikkörpers (3) eine zentrale Rücknehmung (15) aufweist.X-ray tube (1) according to Claim 1 or 2, characterized in that the ceramic body (3) has a peripheral depression (30) between the cathode housing (2) and the anode (4) on a front side facing the anode (4), and that the ceramic body (3) has a central recess (15) on a rear side of the ceramic body (3) facing the cast body (12). Röntgenröhre (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schläuche (9a, 10a) teilweise in einem Bereich der zentralen Rücknehmung (15) des Keramikkörpers (3) angeordnet sind, insbesondere wobei jeweils wenigstens eine halbe Windung (16) der Schläuche (9a, 10a) und/oder wenigstens 10% der Länge der Schläuche (9a, 10a) in der zentralen Rücknehmung (15) des Keramikkörpers (3) angeordnet ist.X-ray tube (1) according to Claim 3, characterized in that the hoses (9a, 10a) are partially arranged in a region of the central recess (15) of the ceramic body (3), in particular with at least half a turn (16) of the hoses ( 9a, 10a) and/or at least 10% of the length of the hoses (9a, 10a) is arranged in the central recess (15) of the ceramic body (3). Röntgenröhre (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Gussform (20) als eine Buchse (19) für einen Hochspannungsstecker zum Anschließen an die Anode (4) ausgebildet ist.X-ray tube (1) according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the inner mold (20) as a socket (19) for a High-voltage plug for connection to the anode (4) is designed. Röntgenröhre (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Gussform (20) als ein Kabel (31) ausgebildet ist, welches einen isolierenden Mantel (31a) und eine im Mantel (31a) verlaufende Seele (31b) umfasst, an welche die Anode (4) angeschlossen ist.X-ray tube (1) according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the inner mold (20) is designed as a cable (31) which has an insulating jacket (31a) and a core (31b) running in the jacket (31a). includes, to which the anode (4) is connected. Röntgenröhre (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Richtkörper (23) und das Gussmaterial (32) aus dem gleichen Kunststoff bestehen.X-ray tube (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one directional body (23) and the cast material (32) consist of the same plastic. Röntgenröhre (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff des Gussmaterials (32) ein Silikon oder ein Epoxidharz oder ein Polyurethan umfasst.X-ray tube (1) according to Claim 7, characterized in that the plastic of the casting material (32) comprises a silicone or an epoxy resin or a polyurethane. Röntgenröhre (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Gussraum (22) mehrere Richtkörper (23) angeordnet sind,
insbesondere wobei die Richtkörper (23) jeweils - zwischen der inneren Gussform (20) und der äußeren Gussform (21) - und/oder zwischen den Schläuchen (9a, 10a) einerseits und der inneren Gussform (20) oder der äußeren Gussform (21) andererseits eingeklemmt angeordnet sind.
X-ray tube (1) according to one of the preceding claims, characterized in that several straightening bodies (23) are arranged in the casting space (22),
in particular wherein the directional body (23) respectively - between the inner mold (20) and the outer mold (21) - and/or are clamped between the hoses (9a, 10a) on the one hand and the inner mold (20) or the outer mold (21) on the other hand.
Röntgenröhre (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in einer jeweiligen Schnittebene senkrecht zu einer Röhrenachse (RA) der Röntgenröhre (1) die Richtkörper (23) an Winkelpositionen angeordnet sind, wobei die Winkelpositionen eine drehsymmetrische Anordnung bezüglich der Röhrenachse (RA) bilden.X-ray tube (1) according to claim 9, characterized in that in a respective cutting plane perpendicular to a tube axis (RA) of the X-ray tube (1), the aligning bodies (23) are arranged at angular positions, the angular positions having a rotationally symmetrical arrangement with respect to the tube axis (RA) form. Röntgenröhre (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass N Richtkörper (23) die Schläuche (9a, 10a) zum inneren Gusskörper (20) hin abstützen, und N Richtkörper (23) die Schläuche (9a, 10a) zum äußeren Gusskörper (21) hin abstützen, und die drehsymmetrische Anordnung der Winkelpositionen eine N-fache Zähligkeit aufweist, wobei N eine natürliche Zahl mit N≥2 ist.X-ray tube (1) according to Claim 10, characterized in that N aligning bodies (23) support the hoses (9a, 10a) towards the inner cast body (20), and N aligning bodies (23) support the hoses (9a, 10a) towards the outer cast body ( 21) towards, and the rotationally symmetrical arrangement of the angular positions has an N-fold number, where N is a natural number with N≥2. Röntgenröhre (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die N Richtkörper (23), die die Schläuche (9a, 10a) zum inneren Gusskörper (20) hin abstützen, und die N Richtkörper (23), die die Schläuche (9a, 10a) zum äußeren Gusskörper (21) hin abstützen, bezüglich der Röhrenachse (RA) in einer jeweiligen Schnittebene angeordnet sind - an identischen Winkelpositionen, oder - an um 360°/(2N) zueinander versetzten Winkelpositionen. X-ray tube (1) according to Claim 11, characterized in that the N straightening bodies (23) supporting the hoses (9a, 10a) towards the inner cast body (20) and the N straightening bodies (23) supporting the hoses (9a, 10a) towards the outer cast body (21), are arranged in a respective sectional plane with respect to the tube axis (RA). - at identical angular positions, or - at angular positions offset by 360°/(2 N) from one another. Röntgenröhre (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Richtkörper (23) des wenigstens einen Richtkörpers (23) ausgebildet sind als eine Lochplatte (27, 28a-28c), umfassend eine Platte (27a) und mehrere Löcher (27b) in der Platte (27a), durch die die Schläuche (9a, 10a) geführt sind,
insbesondere wobei eine jeweilige Lochplatte (27, 28a-28c) zwischen der inneren Gussform (20) und der äußeren Gussform (21) eingeklemmt angeordnet ist.
X-ray tube (1) according to one of the preceding claims, characterized in that one or more directional bodies (23) of the at least one directional body (23) are designed as a perforated plate (27, 28a-28c) comprising a plate (27a) and a plurality of holes (27b) in the plate (27a) through which the hoses (9a, 10a) are routed,
in particular wherein a respective perforated plate (27, 28a-28c) is arranged clamped between the inner mold (20) and the outer mold (21).
Röntgenröhre (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Richtkörper (23) des wenigstens einen Richtkörpers (23) ausgebildet sind als ein Nutenriegel (24), umfassend einen Riegel (24a) und mehrere Nuten (24b), insbesondere halbrunde Nuten (24b), in die die Schläuche (9a, 10a) eingelegt sind,
insbesondere wobei ein jeweiliger Nutenriegel (24) zwischen den Schläuchen (9a, 10a) einerseits und der inneren Gussform (20) oder der äußeren Gussform (21) andererseits eingeklemmt angeordnet ist.
X-ray tube (1) according to one of the preceding claims, characterized in that one or more directional bodies (23) of the at least one directional body (23) are designed as a slot bar (24), comprising a bar (24a) and a plurality of slots (24b), in particular semicircular grooves (24b) into which the hoses (9a, 10a) are inserted,
In particular, a respective slot bar (24) between the hoses (9a, 10a) on the one hand and the inner mold (20) or the outer Mold (21) is arranged clamped on the other hand.
Röntgenröhre (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils Nutenriegel (25a-25d), die Schläuche (9a, 10a) zum inneren Gusskörper (20) hin abstützen, und Nutenriegel (26a-26d), die Schläuche (9a, 10a) zum äußeren Gusskörper (21) hin abstützen, paarweise einander gegenüber liegend angeordnet sind.X-ray tube (1) according to Claim 14, characterized in that slot bars (25a-25d) support the hoses (9a, 10a) towards the inner cast body (20) and slot bars (26a-26d) support the hoses (9a, 10a ) to the outer cast body (21) support out, are arranged in pairs opposite each other. Röntgenröhre (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungen (16) der Schläuche (9a, 10a) um eine Röhrenachse (RA) gewunden sind und entlang einer Röhrenachse (RA) aufgereiht sind.X-ray tube (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the windings (16) of the hoses (9a, 10a) are wound around a tube axis (RA) and lined up along a tube axis (RA). Röntgenröhre (1) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungen (16) bezüglich der Röhrenachse (RA) einen konstanten Radius (R) aufweisen,
insbesondere wobei die äußere Gussform (21) und die innere Gussform (20) im Wesentlichen zylindermantelförmig und koaxial zur Röhrenachse (RA) ausgebildet sind, so dass die Windungen (16) einen konstanten radialen Abstand (RAA) zur äußeren Gussform (21) aufweisen und weiterhin die Windungen (16) einen konstanten radialen Abstand (RAI) zur inneren Gussform (20) aufweisen.
X-ray tube (1) according to Claim 16, characterized in that the windings (16) have a constant radius (R) with respect to the tube axis (RA),
In particular, the outer mold (21) and the inner mold (20) are designed essentially in the shape of a cylinder jacket and coaxial to the tube axis (RA), so that the windings (16) have a constant radial distance (RAA) to the outer mold (21) and furthermore the windings (16) have a constant radial distance (RAI) to the inner mold (20).
Röntgenröhre (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungen (16) in axialer Richtung einen konstanten Abstand (AA) zueinander aufweisen.X-ray tube (1) according to Claim 17, characterized in that the windings (16) have a constant spacing (AA) from one another in the axial direction. Röntgenröhre (1) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungen (16) bezüglich der Röhrenachse (RA) einen Radius (R) aufweisen, der von der Anode (4) weg zunimmt,
insbesondere wobei die äußere Gussform (21) und die innere Gussform (20) im Wesentlichen zylindermantelförmig und koaxial zur Röhrenachse (RA) ausgebildet sind, so dass die Windungen (16) einen von der Anode (4) weg abnehmenden radialen Abstand (RAA) zur äußeren Gussform (21) aufweisen und weiterhin die Windungen (16) einen von der Anode (4) weg zunehmenden radialen Abstand (RAI) zur inneren Gussform (20) aufweisen.
X-ray tube (1) according to Claim 16, characterized in that the windings (16) have a radius (R) with respect to the tube axis (RA) which increases away from the anode (4),
in particular, the outer mold (21) and the inner mold (20) being essentially cylindrical and coaxial with the axis of the tube (RA) are formed so that the turns (16) have a decreasing radial distance (RAA) away from the anode (4) to the outer mold (21) and further the turns (16) increase away from the anode (4). Have radial distance (RAI) to the inner mold (20).
Röntgenröhre (1) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungen (16) - einen konstanten axialen Abstand (AA) zueinander - oder einen von der Anode (4) weg zunehmenden axialen Abstand (AA) zueinander aufweisen.X-ray tube (1) according to Claim 19, characterized in that the turns (16) - a constant axial distance (AA) to each other - Or from the anode (4) away increasing axial distance (AA) to each other exhibit. Röntgenröhre (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Herstellung der Röntgenröhre (1) die äußere Gussform (21) am übrigen Gusskörper (12a) verblieben ist.X-ray tube (1) according to one of Claims 1 to 20, characterized in that after the production of the X-ray tube (1), the outer mold (21) remains on the rest of the cast body (12a). Röntgenröhre (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Herstellung der Röntgenröhre (1) die äußere Gussform (21) vom übrigen Gusskörper (12a) entfernt ist.X-ray tube (1) according to one of Claims 1 to 20, characterized in that after the production of the X-ray tube (1), the outer mold (21) is removed from the rest of the cast body (12a). Verfahren zur Herstellung einer Röntgenröhre (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
mit den Schritten: a) zur Einrichtung des Gussraums (22) wird die äußere Gussform (21) an einer der Anode (4) abgewandten Rückseite des Keramikkörper (3) abdichtend angeordnet und die innere Gussform (20) wird vor der Rückseite des Keramikkörpers (3) angeordnet, und im Gussraum (22) zwischen der inneren Gussform (20) und der äußeren Gussform (21) werden der wenigstens eine Richtkörper (23) aus Kunststoff und die Schläuche (9a, 10a) angeordnet, wobei mit dem wenigstens einen Richtkörper (23) die Schläuche (9a, 10a) im Gussraum (22) so ausgerichtet werden, dass die Windungen (16) der Schläuche (9a, 10a) jeweils von der äußeren Gussform (21) und der inneren Gussform (20) beabstandet sind, und bevorzugt auch die Windungen (16) voneinander beabstandet sind, b) der Gussraum (22) wird mit dem Gussmaterial (32) aus Kunststoff in einem flüssigen Zustand aufgefüllt, so dass die Zwischenräume zwischen den Windungen (16) einerseits und der äußeren Gussform (21) und der inneren Gussform (20) andererseits, und bevorzugt auch die Zwischenräume zwischen den Windungen (16) untereinander, von dem Kunststoff des wenigstens einen Richtkörpers (23) und/oder dem Kunststoff des Gussmaterials (32) eingenommen werden, c) das Gussmaterial (32) aus Kunststoff wird ausgehärtet.
Method for producing an X-ray tube (1) according to one of the preceding claims,
with the steps: a) to set up the casting space (22), the outer mold (21) is arranged in a sealing manner on a rear side of the ceramic body (3) facing away from the anode (4) and the inner mold (20) is arranged in front of the rear side of the ceramic body (3), and the at least one directional body (23) made of plastic and the hoses (9a, 10a) are arranged in the casting space (22) between the inner mold (20) and the outer mold (21), with the at least one directional body (23) hoses (9a, 10a) are aligned in the casting space (22) so that the turns (16) of the hoses (9a, 10a) are spaced from the outer mold (21) and the inner mold (20), and preferably also the turns (16) are spaced apart, b) the casting space (22) is filled with the plastic casting material (32) in a liquid state, so that the spaces between the turns (16) on the one hand and the outer mold (21) and the inner mold (20) on the other hand, and preferably also the spaces between the windings (16) are occupied by the plastic of the at least one directional body (23) and/or the plastic of the casting material (32), c) the plastic casting material (32) is hardened.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet,
dass mit dem Verfahren eine Röntgenröhre (1) nach Anspruch 21 hergestellt wird, wobei nach Schritt c) die äußere Gussform (21) am übrigen Gusskörper (12a) verbleibt.
Method according to claim 23, characterized in that
that with the method an X-ray tube (1) according to claim 21 is produced, wherein after step c) the outer mold (21) remains on the rest of the cast body (12a).
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet,
dass mit dem Verfahren eine Röntgenröhre (1) nach Anspruch 22 hergestellt wird, wobei das Verfahren weiterhin umfasst einen Schritt d) die äußere Gussform (21) wird vom übrigen Gusskörper (12a) entfernt.
Method according to claim 23, characterized in that
that with the method an X-ray tube (1) according to claim 22 is produced, wherein the method further comprises a step d) the outer mold (21) is removed from the rest of the cast body (12a).
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