NL8104258A - Verbeterde trefplaat voor roentgenbuizen. - Google Patents

Description

. S 2348-1144 .- *

P & C

Verbeterde trefplaat voor röntgenbuizen.

De uitvinding heeft betrekking op een verbeterde trefplaat voor röntgenbuizen met roterende anode, welke trefplaat geheel of gedeeltelijk uit grafiet bestaat.

Het is reeds hang bekend dat trefplaten van grafiet in een röntgen-5 buis met roterende anode enige voordelen bezitten ten opzichte van gebruikelijke metalen trefplaten daar grafiet een lage dichtheid, een hoog thermisch emissievermogen en een goede stabiliteit van de afmetingen bij hoge temperaturen bezit. Gebruikelijke trefplaten voor röntgenbuizen bestaan gewoonlijk uit een substraat van wolfram of molybdeen met een laag van 10 wolfram-reniumlegering die het brandvlekspoor verschaft waar de elektronenbundel van de buis optreft onder vorming van röntgenstralen. De dichtheid van wolfram is bijna Ή Anmaal zo groot als van grafiet en de dichtheid van molybdeen is bijna vijfmaal zo groot. Volgens de meest geavanceerde diagnostische methoden onder toepassing van röntgenstralen zijn voor de röntgen-15 buis trefplaten met een steeds grotere warmte-opslagcapaciteit vereist, en aan deze eis is in de mogelijke mate voldaan door verhoging van het volume, dat wil zeggen de dikte en de diameter van de metalen trefplaten. Het grote traagheidsmoment van een zware metalen trefplaat maakt het moeilijk de trefplaat in circa 2-4 seconden te versnellen van een rotatiesnelheid 0 20 tot 10.000 omwentelingen per minuut en de trefplaat in dezelfde tijd te vertragen, zoals vereist is in röntgenbuizen van hoog vermogen. Het grote gewicht, het hiermee gepaard gaande traagheidsmoment en de hoge temperaturen van metalen trefplaten geven een grote thermische en mechanische belasting van de steunorganen van de roterende anode.

25 Trefplaten van grafiet in röntgenbuizen van hoog vermogen zijn tot nu toe niet als praktisch beschouwd. Een van de redenen hiervoor is dat het grafiet afstuift of deeltjes loslaat en in het grafiet opgesloten gassen vrijkomen bij de hoge temperaturen en de lage drukken die in een in bedrijf zijnde röntgenbuis heersen. Afstuiven veroorzaakt vaak elektrisch 30 doorslaan of overspringen tussen de anode en kathode van de röntgenbuis, waardoor de maximale bedrijfsspanning van de buis ernstig beperkt wordt.

Men heeft getracht deze moeilijkheid te overwinnen door het grafietopper-vlak te bekleden met metaalcarbiden, bijvoorbeeld molybdeencarbide, titaan-carbide en tantaliumcarbide, maar deze bekledingen hadden geen succes voor 35 wat betreft het opheffen van verlies aan deeltjesvormig materiaal van het oppervlak. Bovendien werd het gewenst hoge thermische emissievermogen van grafiet steeds verlaagd door de verschillende afsluitende bekledingen die werden beproefd.

8104258 i $ - 2 -

Zoals hierboven vermeld, is de brandvlekspoorlaag van trefplaten op basis van grafiet gewoonlijk een hittebestendig metaal zoals wolfram en het meest gebruikelijk wolfram-reniumlegering, welk metaal aan het substraat is gehecht. Bij bekende buizen met trefplaten van grafiet gebeurt het 5 echter te vaak dat de brandvlekspoorlaag delamineert ten gevolge van de afwezigheid van een doelmatige koolstofdiffusiebarrière tussen het- substraat van grafiet en de brandvlekspoorlaag van wolfram-renium. Een gevolg is dat koolstof in de legering diffundeert en in het brandvlekspoorgebied van de trefplaat wolframcarbide vormt. Bij de bedrijfstemperaturen van de 10 trefplaat is wolframcarbide bros en bezit het een expansiecoëfficiënt die onverenigbaar is met het grafiet en de W-Re-legering. Bovendien smelt wolframcarbide (WC en bij 2850°C. De temperatuur in de focus (brand- vlek) bedraagt meer dan 3100°C en het gehele lichaam van de trefplaat'of substraat kan in röntgenbuizen van hoog vermogen een temperatuur van 15 1500°C krijgen. Door de thermische cyclus (verhitting en afkoeling) wordt de waarschijnlijkheid van het optreden van delaminering vergroot.

De bovengenoemde moeilijkheden, die tot nu toe voorkwamen bij toepassing van trefplaten van grafiet, worden door de uitvinding sterk verminderd en in de praktijk opgeheven door het substraat of de trefschijf van 20 grafiet te onderwerpen aan.„infiltratie door pyrólytische koolstof (PCI) .

Deze behandeling leidt tot het afzetten van een dunne ondoordringbare be-kledingslaag van pyrólytische koolstof op alle inwendige en uitwendige oppervlakken van de trefplaat van grafiet en verhindert doelmatig het ontsnappen van eventueel geadsorbeerde gassen uit de trefplaat in het hoog-25 vacuüm van een rontgenbuis. Oppervlakholten of microscopische holten tussen grafietkristallieten zijn bekleed met pyrólytische koolstof die niet alleen als afdichtmiddel dient maar tevens de sterkte van het grafietlichaam kleine bij zijn oppervlak vergroot door bekleding van eventueel aanwezige spleten, barsten of andere potentiële plaatsen van storingen. Het is zeer belangrijk 30 dat de bekleding van pyrólytische koolstof verlies aan grafietdeeltjes door de thermische cyclus (verhitting en afkoeling), wrijven, afslijten of andere mechanische werkingen voorkomt. De bekleding vermindert de. ruwheid van het oppervlak niet, hetgeen gewenst is daar een ruw oppervlak een beter emissievermogen bezit dan een glad oppervlak.

35: De bekledingsmethoden met pyrólytische koolstof vereist dat wordt uitgegaan van een substraat van grafiet waaruit oppervlakverontreinigingen en geadsorbeerde gassen zijn verdreven. Aan deze voorwaarde kan voldaan worden door het substraat op ten minste 1800°C te verhitten in een oven met een door middel van een vacuümpomp verkregen, betrekkelijk lage druk, zo 8104258 fc * - 3 - dat praktisch geen zuurstof meer aanwezig is, waarna waterstof door de oven wordt gevoerd. Deze voorafgaande behandeling bij betrekkelijk hoge temperatuur bevrijdt het treflichaam van geadsorbeerde gassen en vluchtige verontreinigingen die inherent aan grafiet zijn.

5 Het gereinigde substraat wordt vervolgens onderworpen aan infiltratie met pyrolytische koolstof, waarbij in het algemeen het substraat van grafiet verhit wordt op een temperatuur van circa 1000°C of hoger in aanwezigheid van een koolwaterstofdamp, bij voorkeur methaan, gemengd met waterstof, van lage druk. Het methaan kan verkregen worden door toepassing van aard-10 gas dat rijk is aan methaan. Men kan ook andere koolwaterstoffen, zoals propeen en acetyleen, gebruiken ter verkrijging van pyrolytische koolstof, zoals uit de literatuur bekend is. De koolwaterstof wordt omgezet in elementaire koolstof die op het substraat wordt afgezet onder vorming van een hechtende bekledingslaag. Deze werkwijze wordt gedurende, verscheidene uren 15 uitgevoerd, en de vereiste tijdsduur hangt af van de gewenste dikte van de laag pyrolytische koolstof.

Nadat de bekledingslaag van pyrolytische koolstof is af gezet, kan de focusspoorlaag van wolfram-renium of een ander metaal volgens elk van de verschillende bekende methoden worden afgezet. De voorkeur wordt gegeven 20 aan een bekende chemische afzetting uit de dampfase (CVD). Ten slotte wordt de trefplaat op gebruikelijke wijze thermisch behandeld bij zeer hoge temperaturen en afgekoeld, alvorens de trefplaat in de röntgenbuis wordt opgenomen.

De uitvinding wordt gedetailleerd toegelicht in de onderstaande be-25 schrijving en aan de hand van de bijgevoegde tekeningen.

Fig. 1 is een dwarsdoorsnede van een representatieve trefplaat voor een röntgenbuis van het type met roterende anode; deze trefplaat bestaat uit een substraatschijf of -lichaam van grafiet met een focusspoorlaag van metaal, welke schijf volgens de uitvinding is onderworpen aan infiltratie 30 met pyrolytische koolstof.

Fig. 2 is een' dwarsdoorsnede van een samengestelde trefplaat met een substraat van grafiet en een laag van hittebestendig metaal, waarop een metalen focusspoorlaag is afgezet.

Fig. 3 is een tekening van een microfoto van een sectie van een re-35 presentatief grafietmateriaal voordat het grafiet is onderworpen aan infiltratie door pyrolytische koolstof.

Fig. 4 toont dezelfde monsterdoorsnede als fig. 3, echter na blootstellen aan infiltratie door pyrolytische koolstof.

8104258 * 4 - 4 -

Voorkeursuitvoeringsvorm

De in fig. 1 afgebeelde trefplaat 10 voor een röntgehbuis van het type met roterende anode, bevat een treflichaam of -schijf van grafiet (11) dat volgens de uitvinding is verbeterd door bekleden met pyrolytische 5 koolstof.

Een ringvormige laag'12 van metaal op één oppervlak van het lichaam of substraat 11 vormt het focusspoor. In deze constructie strekt de focus-spoorlaag zich axiaal langs de rand uit naar een ringvormige groef 13 die de bevestiging tussen de focusspoorlaag van metaal en het substraat van 10 grafiet verbetert.

Pig. 1 toont de trefplaat bevestigd op de gedeeltelijk weergegeven as 14 van een (niet-weergegeven) röntgenbuisrotor. De as bezit een cilindrisch deel 15 dat zich door een overeenkomstige. opening 16 in het tref lichaam uitstrekt. Het cilindrische deel eindigt in een van een schroefdraad voor-15 zien deel 17 dat aan de tegenover elkaar gelegen zijden vlak is en past in een sluitring 18 die gesoldeerd is aan de trefplaat en een niet-ronde opening bezit die complementair is met de vorm van het van een schroefdraad voorziene deel, zodat de as doelmatig is vastgezet in de sluitring.

De van een schroefdraad voorziene as is door een moer 19 aan het tref-20 lichaam bevestigd.

Een ander type trefplaat, dat verbeterd kan worden door middel van' infiltratie met pyrolytische koolstof, is in fig. 2 afgebeeld. Deze trefplaat is een samenstel van metaal en grafiet, bevattende een als substraat dienende schijf 20 van grafiet, waaraan een schijf 21 van hittebestendig 25 metaal is gesoldeerd. De soldeernaad is met het cijfer 22 aangegeven. De schijf 21 van hittebestendig metaal is gewoonlijk uit molybdeen. .vervaardigd, hoewel deze schijf ook van wolfram of een legering van deze metalen kan bestaan. Een representatieve focusspoorlaag 23 van wolfram-renium is aan de laag 21 gehecht; deze hechting kan door middel van bekende metallurgische 30 methoden onder toepassing van poeder tot stand worden gebracht. De trefplaat bezit een centrale, van een "schouder" voorziene holte 24 voor het ontvangen van een (niet-weêrgegeven) as, die zich uitstrekt vanaf de anoderotor (niet-weergegèven).

De eigenschappen van grafiet dat door de fabrikanten van trefplaten 35' voor röntgenbuizen wordt toegépast, hangt af van de wijze waarop het grafiet wordt gevormd, en dit varieert van fabrikant tot fabrikant. Het poly-kristallijne grafiet dat gewoonlijk wordt toegepast voor trefplaten van röntgenbuizen, bestaat tit grafietkristallieten die bijeen worden gehouden# door een bindmiddel, zoals steenkoolteer-pek, dat enig grafiet bevat ten 8104258 % + - 5 - gevolge van de graf ietvorming. Het bindmiddel is betrekkelijk zwak/ zodat/ als hierboven vermeld, grafietkristallieten bij het oppervlak niet stevig zijn gebonden en de neiging vertonen te verstuiven. In het bindmiddel komen.holten voor, waardoor in het hoogvacuüm van de röntgenbuis gassen 5 vrijkomen. In de handel verkrijgbare grafietsoorten bezitten verschillende dichtheden. De hier beschreven infiltratie met pyrolytische koolstof (PCI) wordt het meest met voordeel toegepast met grafiet van matige dichtheid, dat wil zeggen met een dichtheid van 1,75 - 1,85 g per cnf*. Een niet- beperkend voorbeeld van een type grafiet dat gewenst is gebleken, is een 3 10 grafietsoort met een dichtheid van 1,82 g per cm de theoretische maximum- 3 dichtheid voor grafiet bedraagt circa 2,26 g per cm .

Trefplaten van grafiet worden in het algemeen machinaal vervaardigd door ze te draaien uit een cilindrische staaf of "knuppel" van grafiet.

Vóór de PCI-behandeling lijkt de korrelstructuur van het grafiet op die 15 welke is weergegeven in fig. 3, een tekening van een vergrote microfoto van een fragment van grafietmassa» Het af geheelde, nog onbehandelde poly-kristallijne grafiet bestaat uit afzonderlijke grafietkristallieten, zoals die welke met de letter G zijn aangegeven, met tussenruimten of holten V, welke kristallieten bijaan gehouden worden door grafiet bevattend, koolstof-20 houdend bindmiddel (C). In de trefplaat zijn enige holten aanwezig, en er zijn, zoals weergegeven in fig. 3, enige holten aanwezig bij het substraat-oppervlak tussen naburige grafietkristallieten G. De grafietkristallieten zijn vlak en dun vergeleken met hun lengte zodat ze aan het oppervlak vlakke randen vertonen, hetgeen leidt tot een groter totaal oppervlak en 25 een verhoogde reactiviteit voor wat betreft koolstofafzetting, hetgeen van voordeel is bij toepassing van de hier beschreven bekleding volgens het PCI-proces en nadelig is wanneer deze methode niet wordt toegepast. De afzonderlijke kristallieten G in fig. 3 bezitten uiteraard op zich een tamelijk goed geordend atoomrooster, hetgeen kenmerkend is voor polykristallijn 30 grafiet. Het zal echter duidelijk zijn dat daar waar holten aan het oppervlak voorkomen, de kristallieten niet goed in de grafietmassa gebonden zijn, in welk geval ze afgescheiden kunnen worden, in het bijzonder bij een thermische cyclus bij hoge temperatuur, en het probleem van af stuiven geven dat door de hier beschreven PCI-behandelingsmethode wordt opgeheven.

35 Alvorens het treflichaam van grafiet wordt onderworpen aan de behande ling volgens de PCI-methode, wordt het treflichaam voorbehandeld ten einde eventueel aan het oppervlak aanwezige verontreinigingen en geadsorbeerde of opgesloten gassen te verwijderen. Deze voorbehandeling wordt uitgevoerd in een waterstofoven die iedere deskundige op het gebied van röntgenbuizen 8104258 V * - 6 - bekend is, zodat de constructie van deze oven hier niet beschreven behoeft te worden. Het treflichaam van grafiet wordt op zodanige wijze in de oven aangebracht dat het oppervlak van het treflichaam, met inbegrip van de opening voor de rotoras, is blootgesteld aan het milieu van de oven. Het in-5 wendige van de oven wordt met behulp van een pomp op een verlaagde druk van de orde van 10 ^ mm Hg gebracht ten einde de hoeveelheid zuurstof in het inwendige van de oven tot een minimum te beperken. De oven wordt vervolgens ".gespoeld" door hierdoor "waterstof te laten stromen en men verhoogt de temperatuur van de oven. Vervolgens wordt waterstof met een con-10 stante snelheid door de oven gevoerd. Gebleken is dat een toevoersnelheid van 570 - 850 standaard-liter per uur bevredigend is. De waterstofdruk in de oven is een variabele die afhangt van het volume van de ovenkamer en de stroomsnelheid. In het algemeen heerst een druk van minder dan 1 mm Hg.

Het "spoelen" en langdurig toevoeren van waterstof wordt uitgevoerd ter-15 wijl de temperatuur van het treflichaam gehandhaafd wordt, bij voorkeur op een waarde in het traject van 1800° - 1900°C. De voorbehandeling ter verwijdering van verontreinigingen kan echter worden uitgevoerd bij temperaturen tot 2500°C indien de oven dit mogelijk maakt. De gelijktijdige verhitting en toevoer van waterstof vinden bij voorkeur gedurende ten minste 20 1 uur plaats, maar deze tijdsduur kan korter of langer zijn, afhankelijk van de temperatuur van de oven. Het toepassen van een temperatuur beneden 1800°C wordt niet aanbevolen.

Nadat voor voorbehandeling voltooid is, wordt het treflichaam onderworpen aan infiltratie met pyrolytische koolstof. Deze behandeling wordt 25 eveneens uitgevóerd in een gebruikelijk gasstroomoven. Terwijl de oven wordt gespoeld met'waterstof, wordt de temperatuur van het treflichaam van grafiet verlaagd tot een waarde in het traject van 1000° - 1100°C, waarbij de voorkeur wordt gegeven aan een temperatuur in het bovenste deel van dit traject. Hét' kan nodig zijn om de optimale temperatuur te bepalen door 30 proeven bij enkele temperaturen uit te voeren, daar deze temperatuur voor enige typen grafiet kan verschillen. Terwijl het treflichaam van grafiet op een temperatuur in het bovengenoemde traject wordt gehouden, laat men een mengsel van methaangas en waterstofgas door de oven stromen. Een volume-verhouding tussen methaan en waterstof van 2:1 is gewenst. Een druk van het 35 gasmengsel van 1 - 3 mm Hg dient gehandhaafd te worden, waarbij de voorkeur wordt gegeven aan een druk van circa 2 mm Hg. Het is ongewenst een druk van 3 non Hg te overschrijden. Anders gezegd, de stroomsnelheid voor het methaan kan circa 1130 standaard-liter per uur en voor waterstof circa 565 standaard-liter' per uur bedragen. Bij de in de oven heersende tempera- 8104258 - 7 - tuur, reageren de waterstof en het methaan bij contact met het hete grafiet-lichaam op een wijze die leidt tot de vorming van koolstof, welke koolstof wordt afgezet op het treflichaam van grafiet (substraat). Deze af gezette koolstof dringt ook door in de holten die aanwezig zijn tussen de grafiet-5 kristallieten bij het oppervlak van het treflichaam en vormt een bekledings-laag op deze kristallieten. Uiteraard worden alle oppervlakken van grafiet-kristallieten, die blootgesteld zijn aan het ovenmilieu, eveneens met pyro-lytische koolstof bekleed.

De hierboven beschreven infiltratie met pyrolytische koolstof wordt 10 langdurig uitgevoerd, bijvoorbeeld tot circa 35 uren, maar de tijdsduur hangt af van de dikte van de bekledingslaag van pyrolytische koolstof die voor het betreffende type grafiet, waaruit het treflichaam vervaardigd is, bevredigend is gebleken. Voor een grafietsoort met een betrekkelijk hoge porositeit en een naar verhouding matige dichtheid, bijvoorbeeld een gra- 3 15 fietsoort met een dichtheid van circa 1,82 g per cm , was na 35 uren behandeling bij de bovengenoemde temperatuur en gasstroomsnelheden een laag pyrolytische koolstof met een gemiddelde dikte van circa 8-10 micrometer afgezet.

De gewenstheid van het toepassen voor het treflichaam van een grafiet-20 soort met een betrekkelijk hoge porositeit of matige dichtheid, blijkt uit fig. 4, een tekening van een microfoto van hetzelfde gebied van het oppervlak van het treflichaam als is af geheeld in fig. 3, na bekleding met pyrolytische koolstof. De bekledingslaag van pyrolytische koolstof is aangegeven met de letter P. In een representatief geval bezit een grafietkris-25 talliet, bijvoorbeeld het met 35 aangegeven kristalliet, de dikste bekledingslaag op een volledig vrijliggend oppervlak (36). De diepte van de penetratie van pyrolytische koolstof hangt af van de diepte en de breedte van de holten V. Zo is de dikte van de laag pyrolytische koolstof bij de bodem van een holte (37) enigszins geringer dan de dikte nabij de opening 30 van de holte of porie. Hieruit blijkt het voordeel van de toepassing van grafiet met een dichtheid die enigszins kleiner is dan de theoretische maximum-dichtheid. Een hogere porositeit maakt een sterkere infiltratie door pyrolytische koolstof mogelijk.

Waargenomen is dat de bekledingslaag van pyrolytische koolstof sterk 35 hechtend en anisotroop is en bestaat uit zeer kleine grafietkristallieten waarvan de vlakke bases parallel zijn aan het plaatselijke oppervlak waarop ze zijn afgezet. Zoals hierboven vermeld, is de dikte maximaal bij het uitwendige oppervlak en neemt de dikte enigszins af met de diepte van de penetratie. Bij toepassing van de bovengenoemde proces-parameters, is af- 8104258 - 8 - zetting van pyrolytische koolstof met een snelheid van 0,017 micrometer per uur verkregen. De met pyrolytische koolstof geïnfiltreerde treflichamen van grafiet behouden het grote thermische emissievermogen van onbekleed grafiet. Daar de koolstof eenvoudig het inwendige van de oppervlakholten 5 of poriën bekleedt in plaats van vult, blijft de microscopische ruwheid van het oppervlakl-behouden. Zoals bekend, bezit een ruw oppervlak een groter emissievermogen. Zo werd bijvoorbeeld een spectrale thermische emissie van 0,82 bij een golflengte van 2,0 micrometer waargenomen.

Nadat het tref lichaam bekleed is met pyrolytische koolstof, wordt het 10 brandvlekspoor van wolfram-reniumlegering aahgebracht. In het algemeen bezit de brandvlekspoorlaag 12 een dikte tot circa 0,76 mm. Aangenomen wordt dat delaminering het gevolg is van de diffusie van koolstof bij het sub-straatoppervlak in de wolfram-reniumlegering en het optreden van een reactie onder vorming van wolframcarbide dat de hechting tussen de wolfram-15 reniumlaag en het substraat verzwakt. Indien bij het grensvlak tussen het treflichaam en de focusspoorlaag van wolfram-renium de reniumconcentratie het hoogst en de wolframconcentratie het laagst is, wordt de vorming van wolframcarbide uiteraard tot een minimum beperkt daar zuiver renium de beste barrière vormt.

20 Er zijn verschillende methoden voor het aanbrengen van de brandvlek- spoorlaag van wolfram-renium, bijvoorbeeld vacuüm-opdampen, elektrolytisch bekleden, kathodeverstuiving, snelle verdamping en chemische afzetting uit de dampfase (CVD), welke methoden voor de vervaardiging van röntgenbuizen bekend zijn. Het CVD-proces leidt tot een goede laag en maakt het mogelijk 25 een reniumgzadiënt door de laag te verkrijgen met een maximale concentratie van renium bij het grensvlak tussen grafiet en de brandvlekspoorlaag. Een geschikte CVD-methode wordt beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3.819.971. In het algemeen wordt volgens de CVD-methode voor het aanbrengen van een-'wolfram-reniumlegering een mengsel van metaalhalogeniden en water-30 stof in de dampfase in een reactiekamer met hoge temperatuur gevoerd; het halogenise wordt door de waterstof gereduceerd wanneer de damp de temperatuur van het treflichaam nadert. Het metaal wordt afgezet op het treflichaam of substraat en de resulterende waterstof-halogeenwaterstofdamp "wordt uit de ovenkamer verwijderd. Substraten van metaal of grafiet worden 35 normaliter op een temperatuur in het traject van 700° - 1000°C gehouden.

De halogeniden zijn chloriden of fluoriden van wolfram en renium. Door verhoging van de reniumconcentratie in de dampfase tijdens het begin van het afzettingsproces, kan de reniumconcentratie bij het grensvlak van de brand-vleklaag en het met pyrolytische koolstof beklede oppervlak verhoogd worden, 8104258 - 9 - zodat een. goede barrièrelaag teven de vorming van wolframcarbide aanwezig is. Naarmate het proces voortschrijdt, wordt de hoeveelheid wolframhaloge-nide groter totdat de legering gewoonlijk bestaat uit circa 3 % renium en 97 % wolfram bij het oppervlak van de laag waar de elektronenbundel optreft.

5 De behandeling van een samengesteld treflichaam van grafiet en metaal van het in fig. 2 weergegeven type is voor wat betreft de grafietbehande-ling soortgelijk aan de werkwijze die hierboven beschreven is voor een in fig. 1 weergegeven, geheel uit grafiet bestaand treflichaam. Bij het in fig. 2 weergegeven treflichaam wordt de pyrolytische koolstof echter eerst 10 afgezet op het gehele substraat van grafiet en vervolgens alleen verwijderd van het focusspoorgebied om een hiernavolgende afzetting van de wolfram-reniumlegering 23 voor het focusspoor mogelijk te maken.

Röntgenbuizen met trefplaten van grafiet die een hierboven beschreven bekledingslaag van pyrolytische koolstof bezitten, vertonen een duidelijke 15 verbetering in de stabiliteit bij hoge spanning, en wel bij anode-kathode-spanningen die meer dan tweemaal zo groot zijn als die welke zouden kunnen worden toegepast voor vlakke trefplaten van grafiet bij dezelfde sterke röntgenbuisstromen. Zo waren bijvoorbeeld bij een proefopstelling, die een spanning tot 190.000 volt mogelijk maakte, de met pyrolytische koolstof 20 beklede trefplaten nog stabiel bij de toegepaste spanning, terwijl de toepassing van niet-beklede trefplaten van grafiet onder dezelfde omstandigheden leidde tot instabiliteit en doorslaan bij circa 80.000 volt.

Ofschoon de fysische eigenschappen en de parameters voor het uitvoeren van de afzetting van pyrolytische koolstof hierboven gedetailleerd be-25 schreven zijn, wordt de uitvinding hierdoor niet beperkt, daar uiteraard binnen het raam van de uitvinding talrijke wijzigingen mogelijk zijn.

8104258

Claims (13)

1. 2. Trefplaat volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de dichtheid van 3 het grafiet 1,75 - 1,85 g-per cm bedraagt.
2. 3. Trefplaat volgens conclusie 2, met het kenmerk dat de dichtheid van 3 het grafiet circa 1,82 g per cm bedraagt.
3. 4. Trefplaat volgens conclusies 1-3, gekenmerkt door een ringvormige 10 laag van wolf ram2· reniumlegering die een aan de bekledingslaag van pyrolytische koolstof gehecht rontgenbrandvlekspoor vormt.
4. 5. Trefplaat volgens conclusies 1-3, gekenmerkt door een hittebestendige metalen schijf die aan de schijf van grafiet is gehecht zodat de andere met pyrolytische koolstof beklede oppervlakken dan bij het grensvlak 15 van de schijven vrij liggen om warmte uit te stralen, waarbij een oppervlak van de hittebestendige metalen schijf tegenover het grensvlak een ringvormige laag van wolfram-reniumlegering bezit, welke laag een aan de schijf gehecht rontgenbrandvlekspoor vormt.
5. 6. Werkwijze voor het behandelen van een röntgenbuistrefplaat van gra-20 fiet ten einde het vrijkomen van grafietdeeltjes van het oppervlak van het substraat tegen te gaan bij toepassing van de trefplaat in een röntgenbuis, met het kenmerk dat men een trefplaat van grafiet, die praktisch vrij is van verontreinigingen aan het oppervlak en geadsorbeerde gassen, in een praktisch zuurstofvrije atmosfeer op een temperatuur in het traject van 25 1000°- 1100°C verhit en gelijktijdig een mengsel van gasvormige koolwater stof en gasvormige waterstof over het verhitte substraat van grafiet laat stromen, waarbij de warmte van het substraat de gassen doet reageren onder vorming van koolstof als pyrolytische koolstof uit de koolwaterstof, welke koolstof wordt afgezet op de vrijliggende oppervlakken van het substraat, 30 waarbij de gasstroom en de temperatuur worden gehandhaafd totdat de gewenste dikte van pyrolytische koolstof op het substraat is verkregen.
6. 7. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk-dat men als gasvormige koolwaterstof methaan gebruikt.
7. 8. Werkwijze voor het behandelen van een röntgenbuistrefplaat van gra-35 fietkristallieten en bindmiddel ten einde het vrijkomen van deeltjes van de oppervlakken van het substraat tegen te gaan wanneer de trefplaat in een röntgenbuis wordt toegepast, welk substraat kleine onregelmatigheden aan het oppervlak bezit die holten vormen en een dichtheid heeft die kleiner is dan de theoretische maximum-dichtheid, met het kenmerk dat men het 8104258 - 11 - substraat van grafiet voorbehandelt om geadsorbeerde gassen en andere verontreinigingen uit te drijven door het substraat in een kamer in afwezigheid van zuurstof op een temperatuur van ten minste 1800°C te verhitten, en vervolgens op de oppervlakken van het substraat een laag pyrolytische 5 koolstof af zet door het substraat op een temperatuur van ten minste 1000°C en ten hoogste 1100°C te verhitten in een ruimte waaruit zuurstof is verdreven en gelijktijdig een mengsel van methaangas en waterstofgas over het substraat te laten stromen opdat de warmte van het substraat de gassen doet reageren onder vorming van koolstof als pyrolytische koolstof die wordt af-10 gezet op de oppervlakken van het substraat, welke gasstroom en temperatuur worden gehandhaafd totdat de gewenste dikte van de pyrolytische koolstof op het substraat is verkregen.
8. 9. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk dat de stroomsnelheid van waterstof tijdens de voorbehandeling 570 - 850 standaard-liter per uur 15 bedraagt.
9. 10. Werkwijze volgens conclusie 8 of 9, met het kenmerk dat men de temperatuur van de trefplaat tijdens de voorbehandeling op 1800° - 1900°C houdt.
10. 11. Werkwijze volgens conclusies 8-10, met het kenmerk dat de volume-20 verhouding tussen methaangas en waterstofgas voor de afzeting van pyrolytische koolstof 2:1 bedraagt.
11. 12. Werkwijze volgens conclusies 8-11, met het kenmerk dat men de druk van het mengsel van methaan en waterstof op 1 - 3 mm Hg houdt.
12. 13. Werkwijze volgens conclusies 8-12, met het kenmerk dat men tijdens 25 de behandeling voor het afzetten van pyrolytische koolstof de stroomsnelheid van het methaan op circa 1130 standaard-liter per uur en de stroomsnelheid van de waterstof op circa 565 standaard-liter per uur houdt.
13. 14. Werkwijze volgens conclusies 8-13, met het kenmerk dat men de behandeling voor het afzétten van pyrolytische koolstof gedurende ten minste 30 35 uren uitvoert. 8104258