FR2532782A1

FR2532782A1 - Rotary anode X=ray tube

Info

Publication number: FR2532782A1
Application number: FR8309404A
Authority: FR
Inventors: Ernst Geldner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1982-09-06
Filing date: 1983-06-07
Publication date: 1984-03-09
Also published as: DE3233076A1; DE3233076C2; FR2532782B1

Abstract

In operation, X-ray tubes are mounted in protective casings. Their mounting requires separate magnetic bearing stator and tube rotor, whose mechanical and magnetic connection presents difficulties. The X-ray tube has a magnetically mounted rotary anode, as in 3149936. Magnetically conductive poles are inserted into the wall of the tube bulb and allocated to the magnetic mounting. The outer ends of the poles lie on an envelope of a truncated cone, whose base surface faces the anode. Pref. the cone envelope is inclined to the tube axis by 1-5 deg. The magnetic poles of the stator lie on an envelope surface of a hollow truncated cone, matching in shape the surface, supporting the pole ends in the tube bulb wall. Between the stator and tube may be a screw fastener.

Description

Tube à rayons X et à anode tournante.X-ray tube with rotating anode.

L'invention concerne un tube à rayons X et à anode tournante montée à l'aide de paliers magnétiques, dans lequel des pièces polaires à conduction magnétique, associées aux moyens de montage de l'anode, sont insérées dans la paroi de l'anode du tube. Un tel tube à rayons X, comportant un montage magnétique, à peu près selon le brevet US Ko 38 78 395, est décrit dans la demande de brevet déposée en République Fédérale d'Allemagne sous le
No. P 31 49 936.8.The invention relates to an X-ray tube with a rotating anode mounted using magnetic bearings, in which pole pieces with magnetic conduction, associated with the means for mounting the anode, are inserted into the wall of the anode. of the tube. Such an X-ray tube, comprising a magnetic mounting, roughly according to US patent Ko 38 78 395, is described in the patent application filed in the Federal Republic of Germany under the
No. P 31 49 936.8.

Comme on le sait, et lors de leur utilisation, les tubes à rayons X sont montés dans ce que l'on désigne par une gaine radiogène, c'est-à-dire un boîtier qui doit protéger d'une part le tube contre une détérioration et d'autre part, l'environnement contre les rayons et contre les risques qui résultent des tensions élevées qui sont appliquées. De tels boîtiers sont constitués, en règle générale, par un élément de forme tubulaire qui est fermé à chacune des deux extrémités par un couvercle. Le montage du tube a alors lieu de telle façon que l'on introduit dans le boitier d'abord le stator avec ses éldmznts magnétiques pour son supportage, ainsi que la commande des moyens de montage (détecteurs), ainsi que les moyens d'entrainement. Finalement, le tube est introduit dans une ouverture centrale du stator. En opérant de cette façon, on cherche à obtenir d'abord un montage ferme et d'autre part un bon circuit magnétique pour les aimants. As is known, and during their use, the X-ray tubes are mounted in what is designated by an X-ray sheath, that is to say a housing which must protect on the one hand the tube against deterioration and secondly, the environment against the rays and against the risks that result from the high voltages that are applied. Such housings are, as a rule, constituted by a tubular element which is closed at each of the two ends by a cover. The mounting of the tube then takes place in such a way that the stator is first introduced into the housing with its magnetic elements for its support, as well as the control of the mounting means (detectors), as well as the drive means. . Finally, the tube is introduced into a central opening of the stator. By operating in this way, one seeks to obtain first a firm mounting and on the other hand a good magnetic circuit for the magnets.

outre, le tube doit pouvoir être facilement rempla çable, en cas de besoin.in addition, the tube must be able to be easily replaced, if necessary.

Aussi, l'invention a-t-elle pour objet d'améliorer, dans un tube à rayons X et à anode tournante du type indiqué en tête du présent mémoire, la conformation séparable du système stator à paliers magnétiques-tube à rayons X à rotor, du point de vue des liaisons mécaniques et magnétiques. Selon l'invention, ce problème est résolu grâce au fait que les extrémités des pièces polaires se situent sur la surface latérale d'un tronc de cône dont la surface de base est dirigée vers l'anode. Also, the object of the invention is to improve, in an X-ray tube and with a rotating anode of the type indicated at the head of this specification, the separable conformation of the stator system with magnetic bearings-X-ray tube with rotor, from the point of view of mechanical and magnetic connections. According to the invention, this problem is solved by the fact that the ends of the pole pieces lie on the lateral surface of a truncated cone, the base surface of which is directed towards the anode.

Avantageusement, l'inclinaison de la surface latérale du cône par rapport à l'axe du tube est de quelques degrés, en particulier égale à 1 à 5 . Advantageously, the inclination of the lateral surface of the cone relative to the axis of the tube is a few degrees, in particular equal to 1 to 5.

Suivant un développement de l'invention et dans le cadre d'une source radiogène avec un tube à rayons X du type indiqué en tête du présent mémoire, aux moyens de montage duquel est associé un stator, il est prévu que les pôles magnétiques se situent sur la surface latérale d'un tronc de cône creux dont la forme est adaptée à la surface sur laquelle se situent les extrémités des pièces polaires qui sont insérées dans l'ampoule du tube. According to a development of the invention and in the context of an X-ray source with an X-ray tube of the type indicated at the head of this memo, with the mounting means of which a stator is associated, it is expected that the magnetic poles are located on the lateral surface of a hollow truncated cone whose shape is adapted to the surface on which the ends of the pole pieces are located, which are inserted into the bulb of the tube.

Dans une telle source radiogène, l'invention prévoit, en outre, qu'entre le stator et le tube est prévue une fixation à vissage à l'aide de laquelle le tube est engagé dans le stator ou en est dégagé par une commande en sens inverse. In such an X-ray source, the invention further provides that between the stator and the tube is provided a screw fastening by means of which the tube is engaged in the stator or is released by a direction control reverse.

Selon l'invention, un assemblage démontable et sans interstices entre le tube à rayons X et le stator à paliers magnétiques est possible si les deux parties sont réalisées de telle façon qu'elles adoptent d'une part la forme d'un cône intérieur et d'autre part la forme d'un cône extérieur, les deux parties étant susceptibles d'être insérées l'une dans l'autre. Par la mise en oeuvre d'un filetage central à l'extrémité des parties susceptibles d'être insérées l'une dans l'autre, la partie du tube peut être engagée dans la partie constituant le stator. inversement, et en tournant dans l'autre sens le filetage, qui agit à la manière d'une vis à chasser, cette liaison par cônes est à nouveau défaite. Pour établir la liaison, seul un décalage axial des deux parties est nécessaire. Dans ce cas, il est avantageux qu'un changement de tube puisse être opéré de la manière habituelle. En outre, le contact entre les surfaces latérales des cônes assure non seulement une constitution stable tout en évitant la formation d'un interstice de décalage, mais aussi le circuit magnétique le plus court possible entre les pièces polaires du tube et les parties magnétiques du stator qui sont logées dans le boîtier du tube. According to the invention, a dismountable assembly without gaps between the X-ray tube and the stator with magnetic bearings is possible if the two parts are produced in such a way that they adopt on the one hand the shape of an internal cone and on the other hand the shape of an outer cone, the two parts being capable of being inserted one into the other. By using a central thread at the end of the parts that can be inserted into each other, the part of the tube can be engaged in the part constituting the stator. conversely, and by turning the thread in the opposite direction, which acts like a driving screw, this cone connection is again undone. To establish the connection, only an axial offset of the two parts is necessary. In this case, it is advantageous that a tube change can be made in the usual way. In addition, the contact between the lateral surfaces of the cones not only ensures a stable constitution while avoiding the formation of an offset gap, but also the shortest possible magnetic circuit between the pole pieces of the tube and the magnetic parts of the stator. which are housed in the tube housing.

A titre d'exemple, on décrit ci-dessous et représenté au dessin annexé différentes formes de réalisation de l'objet de l'invention. By way of example, various embodiments of the subject of the invention are described below and shown in the accompanying drawing.

La figure 1 représente une coupe générale d'un tube à rayons X et à anode tournante, dont les moyens de montage magnétiques sont améliorés par l'introduction de pièces polaires dans la paroi de l'ampoule et leur couplage à une surface conique avec les pâles des aimants. FIG. 1 represents a general section of an X-ray tube with a rotating anode, the magnetic mounting means of which are improved by the introduction of pole pieces into the wall of the bulb and their coupling to a conical surface with the pale magnets.

La figure 2 est une coupe transversale des moyens magnétiques de montage utilisés dans la figure 1. FIG. 2 is a cross section of the magnetic mounting means used in FIG. 1.

Dans la figure 1, la référence 1 désigne l'ampoule à vide d'un tube à rayons X et à anode tournante. Dans cette ampoule l on a fixé, à une extrémité, un dispositif de cathode 2 et à l'extrémité opposée un dispositif d'anode 3, le montage étant opéré de façon connue en soi. L'ampoule 1 elle-meme est constituée, à l'extrémité au niveau de laquelle se trouve le dispositif de cathode 2, par une partie en verre 4, par une'pièce intermédiaire 5 en Vacon (alliage nickel-cobalt-fer), et dans laquelle est in sérée, au niveau de la sortie du faisceau de rayons
X 6, une fenêtre 7 en béryllium (Be). A son extrémité libre, la partie qui est constituée par un métal, se poursuit par une partie en verre ou en céramique 8 à l'extrémité de laquelle est fixé un tube métallique 9 qui est obturé par un couvercle 10 également fait avec un métal. La partie 10 possède une ouverture centrale dans laquelle est inséré un bout d'arbre 11 qui pénètre dans l'ampoule et qui porte des paliers 12 et 13, ainsi qu'en son centre un contact 14 qui possède une liaison avec un rotor 15 à l'extrémité supérieure duquel est montée, par l'intermédiaire d'un arbre 16, l'anode proprement dite 17. Pour produire des rayons
X, on a disposé en face de l'anode 17 une cathode 18 qui possède, dans un boitier-écran 19, une cathode incandescente 20 qui, par l'intermédiaire de bornes 21, 22 et 23, peut être alimentée en courant.In FIG. 1, the reference 1 designates the vacuum bulb of an X-ray tube and with a rotating anode. In this bulb 1, a cathode device 2 has been fixed at one end and an anode device 3 at the opposite end, the assembly being carried out in a manner known per se. The bulb 1 itself is constituted, at the end at which the cathode device 2 is located, by a glass part 4, by an intermediate piece 5 made of Vacon (nickel-cobalt-iron alloy), and in which is inserted, at the exit of the beam of rays
X 6, a window 7 in beryllium (Be). At its free end, the part which consists of a metal, continues with a glass or ceramic part 8 at the end of which is fixed a metal tube 9 which is closed by a cover 10 also made with a metal. Part 10 has a central opening in which is inserted a shaft end 11 which penetrates into the bulb and which carries bearings 12 and 13, as well as in its center a contact 14 which has a connection with a rotor 15 to the upper end of which is mounted, by means of a shaft 16, the anode proper 17. To produce spokes
X, a cathode 18 has been placed opposite the anode 17 which has, in a screen housing 19, an incandescent cathode 20 which, via terminals 21, 22 and 23, can be supplied with current.

Le rotor de l'anode possède, à sa surface cylindrique extérieure, un empilage qui est constitue par une pile de tôles magnétiques 25, par une pièce intermédiaire 26 en céramique, par une seconde pile de tôles magnétiques 27, par une pièce intermédiaire 28 en cramique, par une troisième pièce intermédiaire 29 en céramique et par une autre pile de tôles magnétiques 30, de même que par d'autres pièces intermédiaires 31, 32 ainsi que par une pile de tôles magnétiques 33, par une pièce intermédiaire 34 de même que par une pile 35 et par une pièce terminale 36 en céramique. En face des piles 25, 27, 30, 33 et 35, se trouvent, sur le côté extérieur du tube, des électroaimants 37 à 41 de même que 42 à 46, et une troisième disposition correspondante, non visible dans la figure 1, constituée par des aimants 47 visibles dans la figure 2. Dans le cas du montage vertical de l'anode, représenté dans la figure, on a prévu à l'extrémité inférieure du rotor 15 une pile annulaire 50 en face de laquelle se trouve une autre pile 51 qui appartient à un électroaimant. The anode rotor has, on its outer cylindrical surface, a stack which is constituted by a stack of magnetic sheets 25, by an intermediate piece 26 of ceramic, by a second stack of magnetic sheets 27, by an intermediate piece 28 in ceramic, by a third intermediate piece 29 made of ceramic and by another stack of magnetic sheets 30, as well as by other intermediate pieces 31, 32 as well as by a stack of magnetic sheets 33, by an intermediate piece 34 as well as by a battery 35 and by a ceramic end piece 36. Opposite the batteries 25, 27, 30, 33 and 35, there are, on the outside of the tube, electromagnets 37 to 41 as well as 42 to 46, and a corresponding third arrangement, not visible in FIG. 1, constituted by magnets 47 visible in Figure 2. In the case of vertical mounting of the anode, shown in the figure, there is provided at the lower end of the rotor 15 an annular stack 50 opposite which is another stack 51 which belongs to an electromagnet.

Dans la figure 1, on a inséré entre la pile 25 et l'électroaimant 37, une pièce polaire 52 dans la paroi de l'élément 8. A l'aimant 38 appartient la pièce polaire 53, à l'aimant 39 la pièce polaire 54, à l'aimant 40 la pièce polaire 55 et à l'aimant 41 la pièce polaire 56. A l'aimant 42 appartient la pièce polaire 57, à l'aimant 43 appartient la pièce polaire 58, à l'aimant 44 appartient la pièce polaire 59 et à l'aimant 45 appartient la pièce polaire 60, de même qu'à l'aimant 46 appartient la pièce polaire 61. Dans la coupe de la figure 2; on voit encore des pièces polaires 62 et 63 appartenant à l'aimant 39, de même que les pièces polaires 64 et 65 appartenant aux aimants 44 et 47. In FIG. 1, a pole piece 52 has been inserted between the battery 25 and the electromagnet 37 in the wall of the element 8. To the magnet 38 belongs the pole piece 53, to the magnet 39 the pole piece 54, to the magnet 40 the pole piece 55 and to the magnet 41 the pole piece 56. To the magnet 42 belongs the pole piece 57, to the magnet 43 belongs the pole piece 58, to the magnet 44 belongs the pole piece 59 and to the magnet 45 belongs the pole piece 60, just as to the magnet 46 belongs the pole piece 61. In the section of FIG. 2; we still see pole pieces 62 and 63 belonging to magnet 39, as well as pole pieces 64 and 65 belonging to magnets 44 and 47.

Dans les formes de réalisation selon les figures 1 et 2, les pièces polaires sont constituées par des morceaux de fils de fer situés l'un à côté de l'autre, lesclits morceaux de fils de fer traversant perpendiculairement la paroi 8 et étant reliés entre eux par une soudure. In the embodiments according to FIGS. 1 and 2, the pole pieces consist of pieces of wire located next to each other, said pieces of wire crossing perpendicularly through the wall 8 and being connected between them by a weld.

Dans le cas de la constitution d'un montage magnétique qui correspond en principe à celui bu brevet US No. 41 67 671, le mode de fonctionnement des pièces polaires résulte tout simplement du fait que les champs qui sont appliqués à l'extérieur à l'aide des aimants font que par l'intermédiaire des tôles et des fils, dans lesquels sont insérées les pièces polaires, transmettent les lignes magnétiques au rotor 15, en sorte qu'il en résulte une action plus forte sur les piles de tôles 25, 27, 30, 33 et 35. Les piles 25 et 33 représentent des parties des moyens de montage magnétiques, les piles 27 et 33 représentent des parties des détecteurs pour la commande des moyens de montage magnétiques, et la pile 30 représente une partie du moteur d'entraînement. In the case of the constitution of a magnetic assembly which corresponds in principle to that bu US patent No. 41 67 671, the mode of operation of the pole pieces simply results from the fact that the fields which are applied to the outside to the with the help of the magnets, the magnetic lines are transmitted to the rotor 15 by means of the sheets and wires into which the pole pieces are inserted, so that a stronger action results on the sheet piles 25, 27, 30, 33 and 35. The batteries 25 and 33 represent parts of the magnetic mounting means, the batteries 27 and 33 represent parts of the detectors for controlling the magnetic mounting means, and the battery 30 represents a part of the motor drive.

Les surfaces qui se situent sur le côte extérieur des pièces polaires 52 à 61 sont sur la surface latérale 70 d'un cône et contre laquelle portent également les surfaces intérieures des aimants 37 à 46. The surfaces which are located on the outer side of the pole pieces 52 to 61 are on the lateral surface 70 of a cone and against which the inner surfaces of the magnets 37 to 46 also bear.

L'inclinaison de la surface 70 par rapport à l'axe du tube 71 est de 3 . Un interstice qui serait nécessaire pour un décalage des éléments entre eux, peut com plètement être supprimé, car, lors de l'application des pièces polaires et des pôles magnétiques entre eux, on satisfait l'objectif recherché pour le montage du tube. La fixation dans un pôle 72 a lieu à l'aide d'un boulon 73 vissé dans le bout d'arbre 11.The inclination of the surface 70 relative to the axis of the tube 71 is 3. A gap which would be necessary for a shift of the elements between them, can completely be eliminated, because, during the application of the pole pieces and the magnetic poles between them, the objective sought for the mounting of the tube is satisfied. The fixing in a pole 72 takes place using a bolt 73 screwed into the shaft end 11.

Il est vrai, que d'après le brevet US numéro 40 81 707 il est déjà connu que dans le cas de paliers magnétiques pour tubes à rayons X on peut utiliser pour le montage des deux extrémités de l'arbre d'une anode des rotors dont les surfaces extérieures se situent sur la surface latérale d'un tronc de cône. It is true, that according to US patent number 40 81 707 it is already known that in the case of magnetic bearings for X-ray tubes can be used for mounting the two ends of the shaft of a rotor anode the outer surfaces of which lie on the lateral surface of a truncated cone.

Les petites surfaces de ces troncs de cônes sont tournées du côté de l'ampoule du tube à rayons X.The small areas of these trunks of cones are turned towards the bulb side of the X-ray tube.

L'enveloppe métallique du tube est adaptée à cette forme, au niveau des rotors. Elle y est pourvue d'aimants statoriques qui exercent une force d'attrac tion sur les rotors. De ce fait, ils maintiennent le rotor dans un état d'équilibre, dans une position déterminée, et, du fait de la forme conique, aussi bien en direction axiale qu;en direction radiale.The metal envelope of the tube is adapted to this shape, at the level of the rotors. It is fitted with stator magnets which exert an attractive force on the rotors. Therefore, they maintain the rotor in a state of equilibrium, in a determined position, and, because of the conical shape, both in the axial direction than in the radial direction.

Une telle amélioration peut également être mise en oeuvre dans la présente invention qui prévoit, en plus, pour l'amélioration de contacts des aimants, des pièces polaires. Les parties obliques se situent alors, comme cela est indiqué par 74 et 75 dans la figure 1, aux extrémités du rotor, entre les extrémités intérieures des pièces polaires 52, 56, 57 et 61 et les piles 25 et 35 du rotor 15. Ces parties obliques provoquent, en ces endroits, une stabilisation du montage, comme dans un tube selon le brevet
US No. 40 81 707. Such an improvement can also be implemented in the present invention which provides, in addition, for improving contacts of the magnets, pole pieces. The oblique parts are then located, as indicated by 74 and 75 in FIG. 1, at the ends of the rotor, between the inner ends of the pole pieces 52, 56, 57 and 61 and the stacks 25 and 35 of the rotor 15. These oblique parts cause, in these places, a stabilization of the assembly, as in a tube according to the patent
US No. 40 81 707.

Claims

1. X-ray tube with a rotating anode mounted using magnetic bearings, in which pole pieces with magnetic conduction, associated with the means for mounting the anode, are inserted into the wall of the anode of the tube, characterized in that the end of the pole pieces is located on the lateral surface of a truncated cone, the base surface of which is directed towards the anode.

2. X-ray tube with a rotating anode according to claim.1, characterized in that the inclination of the lateral surface of the cone relative to the axis of the tube is a few degrees, in particular equal to 1 to 5 .

3. X-ray source with an X-ray tube according to claim 1, by means of the assembly of which is associated a stator, characterized in that the magnetic blades are located on the lateral surface of a hollow truncated cone whose shape is adapted to the surface on which the ends of the pole pieces are located which are inserted into the bulb of the tube.

4. X-ray source according to claim 3, characterized in that between the stator and the tube is provided a screw fixing with the help of which the tube is engaged in the stator or is released by a control in opposite direction .