NL8603264A

NL8603264A - Roentgenbuis met een ringvormig focus.

Info

Publication number: NL8603264A
Application number: NL8603264A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1986-12-23
Filing date: 1986-12-23
Publication date: 1988-07-18
Also published as: EP0275592A1; DE3772192D1; US4969173A; JPH083981B2; JPS63168941A; EP0275592B1

Description

r

V

V > PHN 11.980 1 t.n.v. Philips' Gloeilampenfabrieken N.V, Röntgenbuis met een ringvormig focus.

De uitvinding heeft betrekking op een röntgenbuis met een anode en een kathode die zijn opgenomen in een omhulling, uitgerust met een hoogspanningsaansluiting en een uittreevenster.

Een dergelijke röntgenbuis is bekend uit EP 168.641.

5 Een daarin beschreven röntgenbuis is uitgerust met een kathode voorzien van een gloeidraad in de vorm van een vlakke spiraal en met een kegelvormige anode waarvan de kegelas dwars op het centrum van de gloeidraadspiraal is gericht. Ter vermijding van te hoge temperaturen voor een centraal gedeelte van de anode, wordt de temperatuur van een 10 daar tegenover gelegen gedeelte van de gloeidraad op een lagere waarde ingesteld dan de temperatuur van het perifere gedeelte van de spiraal.

Hoewel een dergelijke opbouw een reductie van de centrale anode temperatuur kan worden gerealiseerd blijkt, dat voor vele toepassingen, dan wel anode uitvoeringen, onvoldoende om een relatief lange levensduur 15 van de röntgenbuis te garanderen.

De uitvinding beoogt deze bezwaren op te heffen en daartoe heeft een röntgenbuis van de in de aanhef genoemde soort volgens de uitvinding tot kenmerk, dat de kathode is uitgerust met een substantieel gesloten lusvormig electronen emitterend element voor het 20 vormen van een lusvormige electronen trefvlek op de anode.

Doordat in een röntgenbuis volgens de uitvinding op de anode een lusvormige focusbaan wordt gevormd, kan, door locatie daarvan afhankelijk van warmte transport in de anode, een optimale waarde voor de centrale anode temperatuur worden vastgelegd.

25 In een voorkeursuitvoering vormt de anode deel van een stralings uittreevenster voor de buis en is de positie van de lusvormige electronen trefvlak daarop zodanig gekozen, dat een gunstig compromis tussen toegevoerde warmte en via dë vensterbegrenzing af te voeren warmte voor een gewenste temperatuur voor een centraal venstergedeelte.

30 In pricipe zal er daarbij voor worden gezorgd, dat het temperatuursverloop over het venster in radiale richting nabij het centrale gedeelte relatief vlak verloopt. Vooral bij hogere temperaturen 8003264 Ύ ν ΡΗΝ 11.980 2 speelt bij het optimale evenwicht ook de warmtestraling van het venster een rol. In het bijzonder is bij een dergelijke röntgenbuis de hechting tussen vensterplaat en buiswand en eventueel de buiswand als zodanig aangepast aan een optimaal compromis. Het is hier namelijk van 5 veel meer belang dat de warmte afvoer via de venster begrenzing wordt geoptimaliseerd, want hoe beter die is, des te verder zal, afgezien van andere parameters, de lusvormige trefvlek van het centrale gedeelte verwijderd kunnen worden gelocaliseerd, waardoor aldaar een lagere temperatuur kan worden gerealiseerd.

10 In een verdere voorkeursuitvoering is de dikte van het uittreevenster aan de nu optredende lagere maximale locale venstertemperatuur, dan wel aan de gerealiseerde kleinere teperatuur gradiënten, aangepast en is een röntgenbuis gerealiseerd met daarin, Zonder beperking van de levensduur, een beduidend dunner venster, 15 waardoor de stralingsopbrengst van de buis vooral voor zachtere straling beduidend is verhoogd.

Een vensterplaat in een röntgenbuis volgens de uitvinding bestaat bijvoorbeeld uit beryllium aan de buisbinnenzijde bedekt met een laagje anode materiaal bijvoorbeeld chroom, rhodium, 20 scandium enz. De dikte van de beryllium plaat is daarbij bijvoorbeeld slechts ongeveer 100 pm en de dikte van de (laag) anode materiaal is, aangepast aan de optredende electronen snelheden en aan de aard van de gewenste straling, bijvoorbeeld enkele pm dik. Ook kunnen in de dikte richting gemeten lagen van verschillende anode materialen zijn 25 aangebracht, een en ander bijvoorbeeld zoals beschreven in EP 127.230.

In een verdere voorkeursuitvoering is de dwarsafmeting en daarmede de locatie van de anode trefvlek in de buis van buiten af instelbaar en kan die aldus op een optimale waarde worden ingesteld. Ook kan daarbij de anode zijn uitgerust met meerdere, elkaar lusvormig 30 opvolgende focusbanen uit verschillende anode materialen. In het bijzonder is de instelling met een electrostatische buiswerking uitgevoerd en bevindt het anode materiaal voor de hardste straling zich aan een randgedeelte van de anode, die ook hier veelal deel van een uittreevenster vormt. Indien potentiaal variaties in de buis minder 35 gewenst zijn kan ook met een mechanische instelling worden gewerkt, waarbij bijvoorbeeld de positie van een lusvormige gloeidraad als emitterend element axiaal in een lusvormige electrode kan worden 8603264

V

ï PHN 11.980 3 geplaatst.

Aan de hand van de tekening zullen in het navolgende enkele voorkeursuitvoeringen volgens de uitvinding nader worden beschreven. In de tekening toont 5 Fig. 1 een röntgenbuis volgens de uitvinding in de vorm van een target transmissiebuis en

Fig. 2 en Fig. 3 meer gedetailleerde schetsen van een kathode-anode geometrie daarvan.

Een röntgenbuis zoals geschetst in Fig. 1 toont een 10 onthulling 1 met een conusvormige keramische sokkel 2, een kathode 4 met een emitterend element in de vorm van een gloeidraad 6, een cylindervormige wand 8 en een uittreevenster 10. Een anode 12 is hier in de vors van een laag anodemateriaal op een binnenzijde van het uittreevenster 15 aangebracht. De anode bestaat bijvoorbeeld uit chroom, rhodium, scandium of een ander anode materiaal. De dikte van de laag is aangepast aan de gewenste straling, de stralings-absorptie eigenschappen van het materiaal, vooral aan de electronen absorptie daarvan en aan de gewenste hoogspanning van de buis. Een chroomlaag en een scandiumlaag zijn 20 bijvoorbeeld ongeveer 1 pm dik en een rhodiumlaag 2,5 pm.

In de onthulling is hier een koelgeleider 14 met een toevoer 16, een afvoer 18 en een het uittrevenster aangevend doorstroomkanaal 20.

In de sokkel 2 is een, bij voorkeur uit rubber opgebouwd 25 hoogspanningssteker aansluitbaar. Een dergelijke hoogspanningssteker is uitgerust met een hoogspanningskabel, toevoerleidingen voor de gloeidraad en toevoerleidingen voor eventueel in een kathode-anode ruimte 22 op te stellen verdere electroden. Om de omhulling bevindt zich een montagebus 24 met een montage flens 26 en een extra stralingsscherm 30 28, dat tevens als begrenzing van het doorstroomkanaal 20 fungeert. Om de buis bevindt zich verder een dunwandige montagebuis 30, waarbinnen de koelleidingen zich bevinden en die tevens een temperatuur egaliserende werking kan hebben.

In Fig. 2 is de venster-anode kathode eenheid vergroot 35 weergegeven. Het venster 10 is bijvoorbeeld door diffunderen, bijvoorbeeld zoals beschreven in US 4.431.709 in de omhulling aangebracht. Een vensterdrager 30 omvat hier een aan een conisch 8605264 ,τ » ΡΗΝ 11.980 4 gedeelte van de buiswand 24 aangebrachte draagring 33 in een verdieping 32, waarvan de vensterplaat 10 is aangebracht. Door er zorg voor te dragen, dat de draagring 32 aan het doorstroomkanaal 20 grenst en in een goed warmte contact staat met de onthulling 24 met in het scherm 28, is 5 een goede warmte afvoer voor het venster gewaarborgd. Een relatief dikke uitvoering van de elementen 24 en 28 bevordert zowel de warmte afvoer als de stralingsabsorptie.

Op een binnenzijde van het venster 10 bevindt zich de anode 12, bijvoorbeeld in de vorm van een opgedampte dunne laag anode 10 materiaal. Naast opdampen komt bijvoorbeeld ook sputteren of galvaniseren als aanbrengtechnieken voor het aanbrengen van de anodelaag in aanmerking. Gebruikelijk wordt de anode substantieel op aard-potentiaal bedreven, zodat geen problemen met de electrische isolatie van het relatief dunne beryllium venster optreden.

15 In de kathode-anode ruimte is hier op relatief geringe afstand van de anode het electronen emitterende element 6 geplaatst. De emitter heeft hier de vorm van een lusvormige gloeidraad, waarvan in Fig. 3 een voorkeursvorm is aangegeven. De gloeidraad omvat hier een lusvormig emitterende draad 40 en aan- en afvoerdraden 42. Bij voorkeur 20 is de gloeidraad verder vrij hangend opgesteld, waar dat gewenst is kunnen ondersteuningen 44 zijn aangebracht. Hierbij is het om der wille van de stralingshomogeniteit gewenst, dat de ondersteuningen zo weinig mogelijk warmte afvoeren en een nabij de emitter heersende potentiaalveld zo weinig mogelijk verstoren. Om de emitter bevindt zich 25 een lusvormige electrode 46 en binnen de lus van de emitter een electrodebus 48. Via aansluitingen 50 en 52 kunnen deze bijvoorbeeld worden verbonden met aansluitgeleiders in de hoogspanningssteker. Naast de dwarsafmeting van de lus kan de dwarsafmeting van een te vormen lusvormig focus 56 aldus worden gevarieerd door of wel de potentialen 30 van de electrodebussen te variëren of wel de hoogte positie van althans een daarvan te variëren. Ook kan door optimaliseren van de positionering en potentiaalvoering van de bussen het ringfocus in meerdere of mindere mate op de anodelaag worden gefocusseerd.

86ftτo 6 a y

Claims

1. Röntgenbuis met een kathode en een anode die zijn opgenomen in een omhulling, uitgerust met een hoogspanningsaansluiting en met een uittreevenster met het kenmerk, dat de kathode is uitgerust met een substantieel gesloten lusvormig electronen emitterend element 5 voor het vormen van een lusvormige trefvlek op de anode.

2. Röntgenbuis volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de anode wordt gevormd door een op een binnenzijde van het uittreevenster aangebrachte laag anode materiaal.

3. Röntgenbuis volgens conclusie 2 met het kenmerk, dat de 10 (stralings)transmissie van het uittreevenster voor uit de anode tredende straling is geminimaliseerd door aanpassing aan lagere venstertemperaturen en geringere temperatuurgradienten daarin.

4. Röntgenbuis volgens conclusie 2 of 3 met het kenmerk, dat het uittreevenster is opgenomen in een axiaal uiteinde van de 15 buisomhulling.

5. Röntgenbuis volgens conclusie 2, 3 of 4 met het kenmerk, dat de anode uit meerdere, elkaar in dikte richting opvolgende lagen materiaal is opgebouwd.

6. Röntgenbuis volgens conclusie 2, 3, 4 of 5 met het 20 kenmerk, dat de anode uit meerdere elkaar omsluitende ringvormige lagen anode materiaal is opgebouwd.

7. Röntgenbuis volgens conclusie 6 met het kenmerk, dat anode materiaal voor het opzetten van relatief harde röntgenstraling zich aan een buitenzijde van de anode bevindt. 25

8. Röntgenbuis volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk, dat een omschreven oppervlak van de lusvormige electronen trefvlek in grootte instelbaar is met potentiaal sturing op een nabij de kathode aangebrachte electrode.

9. Röntgenbuis volgens een der conclusies 1 -7 met het 30 kenmerk, dat een omschreven oppervlak van de lusvormige electronen trefvlek door mechanische verplaatsing van een tussen de kathode en de anode aangebrachte electrode in grootte instelbaar is. SSÖ3264 f PHN 11.980 6

10. Röntgenbuis volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk, dat de anode een materiaal uit de groep chroom, rhodium en scandium bevat.

11. Röntgenbuis volgens een der voorgaande conclusies met 5 het kenmerk, dat de electronen emitter een zelfdragende spiraal vormt. 860 3 264