RU2530533C1 - Cathode of x-ray tube - Google Patents
Cathode of x-ray tube Download PDFInfo
- Publication number
- RU2530533C1 RU2530533C1 RU2013107613/07A RU2013107613A RU2530533C1 RU 2530533 C1 RU2530533 C1 RU 2530533C1 RU 2013107613/07 A RU2013107613/07 A RU 2013107613/07A RU 2013107613 A RU2013107613 A RU 2013107613A RU 2530533 C1 RU2530533 C1 RU 2530533C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cathode
- emitter
- ray tube
- cup
- current leads
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electrodes For Cathode-Ray Tubes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к рентгеновской технике, а именно к катодам рентгеновских трубок.The invention relates to x-ray technology, namely, to the cathodes of x-ray tubes.
Из предыдущего уровня техники известен катод рентгеновской трубки, в котором между каждым токовводом эмиттера и керамическим изолятором введена регулирующая деталь, а между изолятором и катодной чашкой установлена переходная металлическая втулка методом пайки. Регулирующая деталь выполнена в форме трубки из металла с различным поперечным сечением по длине и полусферическим утолщением в средней части. Токоввод эмиттера закреплен в нижней части трубки методом пайки. Верхняя часть трубки сделана несколько большего диаметра, чем диаметр токоввода, что обеспечивает возможность изменять положение токоввода в радиальном направлении. Изменение положения токоввода в осевом направлении обеспечивается деформированием сферического участка трубки. Патент US 5526396, H01J 35/06, 11.06.1996.An X-ray tube cathode is known in the prior art, in which a regulating part is introduced between each emitter current lead and a ceramic insulator, and a transition metal sleeve is installed between the insulator and the cathode cup by soldering. The regulating part is made in the form of a tube made of metal with various cross-sections along the length and hemispherical thickening in the middle part. The emitter current lead is fixed at the bottom of the tube by soldering. The upper part of the tube is made of a slightly larger diameter than the diameter of the current lead, which makes it possible to change the position of the current lead in the radial direction. The change in the position of the current lead in the axial direction is provided by the deformation of the spherical section of the tube. US Patent 5526396, H01J 35/06, 06/11/1996.
Серьезным недостатком этой конструкции является необходимость последующей фиксации положения подвижной регулирующей детали для каждого токоввода эмиттера в заданном положении, что требует введения в конструкцию катода дополнительных деталей и, следовательно, увеличивает длительность сборочной операции, а также имеется риск смещения регулирующей детали из заданного положения.A serious drawback of this design is the need for subsequent fixation of the position of the movable regulatory part for each emitter current lead in a predetermined position, which requires the introduction of additional parts into the cathode design and, therefore, increases the assembly time, and there is a risk of the regulatory part being displaced from a given position.
Пайка токоввода эмиттера в регулирующей детали может стать причиной появления механических напряжений в других близкорасположенных паяных швах конструкции катода и привести к деформации деталей узла из-за высокой температуры, при которой происходит операция пайки, и разности коэффициентов температурного расширения используемых материалов. Так, в случае серебряного припоя она может достигать свыше 800°C. Также наличие большого числа паяных швов снижает надежность конструкции, особенно при необходимости иметь двух или трехфокусный катод, когда число паяных соединений возрастает в два или в три раза соответственно.Soldering the emitter current lead in the regulating part can cause mechanical stresses in other nearby soldered seams of the cathode structure and lead to deformation of the assembly parts due to the high temperature at which the soldering operation occurs and the difference in the thermal expansion coefficients of the materials used. So, in the case of silver solder, it can reach over 800 ° C. Also, the presence of a large number of soldered joints reduces the reliability of the structure, especially if it is necessary to have a two or three-focal cathode, when the number of soldered joints increases two or three times, respectively.
Известен катод рентгеновской трубки, в котором для изоляции эмиттеров от катодной чашки используется общий изолятор, а ножки эмиттера монтируются непосредственно в изолятор через металлические втулки. Патент US 5515413, H01J 35/14, 07.05.1996.An x-ray tube cathode is known in which a common insulator is used to isolate emitters from the cathode cup, and the emitter legs are mounted directly into the insulator through metal bushings. US Patent 5515413, H01J 35/14, 05/07/1996.
Существенным недостатком этой конструкции является то, что при установке эмиттера в установочном пазу катодной чашки в отсутствие токовводов повышается риск брака, связанный с поломкой эмиттера, который обычно изготавливается из вольфрама, отличающегося низкими механическими свойствами.A significant drawback of this design is that when the emitter is installed in the mounting groove of the cathode cup in the absence of current leads, the risk of marriage associated with the breakdown of the emitter, which is usually made of tungsten, which has low mechanical properties, increases.
Недостатком этой конструкции также является сложность обеспечения заданной точности установки эмиттера и недостаточная надежность крепления токовводов в условиях работы рентгеновской трубки.The disadvantage of this design is also the difficulty in ensuring the given accuracy of the emitter installation and the insufficient reliability of the fastening of the current leads under the conditions of the x-ray tube.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является катод рентгеновской трубки, в котором между каждым токовводом и керамическим изолятором расположена металлическая втулка, причем в ее центральной части выполнен поперечный фланец, а изолятор расположен непосредственно в теле катодной чашки. Каждый токоввод эмиттера фиксируется в металлической втулке методом пайки, а каждая металлическая втулка закреплена в изоляторе с обеих сторон, причем со стороны расположения токопроводящих шин втулка припаивается к изолятору через поперечный фланец. Патент US 3943393, H01J 35/02, 09.03.1976.The closest to the claimed technical solution is the cathode of the x-ray tube, in which a metal sleeve is located between each current lead and the ceramic insulator, and a transverse flange is made in its central part, and the insulator is located directly in the body of the cathode cup. Each emitter current lead is fixed in a metal sleeve by soldering, and each metal sleeve is fixed in the insulator on both sides, and from the location of the conductive busbars, the sleeve is soldered to the insulator through a transverse flange. US patent 3943393, H01J 35/02, 09/09/1976.
Недостатком этой конструкции является сложность изготовления металлической втулки и ее монтажа в керамическом изоляторе с заданной точностью.The disadvantage of this design is the difficulty of manufacturing a metal sleeve and its installation in a ceramic insulator with a given accuracy.
Температура эмиттера на рабочих режимах может достигать 2500°C, что приводит к его интенсивному испарению. Поэтому при длительной эксплуатации прибора возможно осаждения материала эмиттера на неэкранированные поверхности керамических изоляторов, что делает их токопроводящими. Конструкция данного катода не предусматривает защиты от напыляемого материала эмиттера, а токовводы расположены достаточно близко к токопроводящим поверхностям катодной чашки. При работе рентгеновской трубки это может стать причиной замыканий между катодной чашкой и блоком эмиттера или вызвать искрение, что отрицательно скажется на стабильности эмиссионного тока, рентгенооптических параметрах и на конечном ресурсе изделия.The emitter temperature at operating conditions can reach 2500 ° C, which leads to its intense evaporation. Therefore, during prolonged use of the device, it is possible to deposit emitter material on the unshielded surfaces of ceramic insulators, which makes them conductive. The design of this cathode does not provide protection against the sprayed material of the emitter, and the current leads are located quite close to the conductive surfaces of the cathode cup. During the operation of the X-ray tube, this can cause short circuits between the cathode cup and the emitter unit or cause sparking, which will negatively affect the stability of the emission current, X-ray optical parameters and the final resource of the product.
Перед авторами стояла задача создания катода рентгеновской трубки, лишенного указанных недостатков и отличающегося хорошей надежностью, а также позволяющего обеспечить высокую точность сборки и сократить время на выполнение данной операции.The authors were faced with the task of creating an x-ray tube cathode, devoid of these drawbacks and distinguished by good reliability, as well as allowing for high assembly accuracy and reduce the time to complete this operation.
Поставленная задача решается за счет того, что предложен катод рентгеновской трубки, конструкция которого включает катодную чашку, блок эмиттера, состоящий из двух токовводов и закрепленного на них эмиттера, изоляторы, причем каждый изолятор выполнен составным из керамической втулки и металлического фиксатора, размещенного на одном из торцов керамической втулки методом пайки, а свободная часть керамической втулки размещена в посадочном месте, выполненном в катодной чашке для каждого изолятора, и закреплена в нем методом зачеканивания кромок кольцевых пазов, выполненных вокруг посадочных мест, а токовводы эмиттера расположены в изоляторах, причем фиксация токовводов осуществляется методом лазерной сварки металлических фиксаторов с токовводами. В качестве материала фиксирующего элемента изолятора может быть использована или медь, или никель, или титан, или их сплавы.The problem is solved due to the fact that the proposed cathode of an x-ray tube, the design of which includes a cathode cup, an emitter unit, consisting of two current leads and an emitter fixed to them, insulators, each insulator made of a ceramic sleeve and a metal retainer placed on one of the ends of the ceramic sleeve by soldering, and the free part of the ceramic sleeve is placed in the seat, made in the cathode cup for each insulator, and fixed in it by chapping the edges of the annular grooves made around the seats, and the emitter current leads are located in insulators, and the current leads are fixed by laser welding of metal clamps with current leads. As the material of the fixing element of the insulator, either copper, or nickel, or titanium, or their alloys can be used.
Введение в конструкцию изолятора металлического фиксатора на торце керамической втулки позволяет упростить конструкцию фиксирующего элемента, уменьшить время сборки изолятора и повысить точность выставления эмиттера в установочном пазу катодной чашки. Использование металлического фиксатора позволяет упростить операцию выставления эмиттера в катодной чашке благодаря возможности предварительной фиксации токовводов в металлических фиксаторах путем их обжима. На операцию сборки изолятор поступает уже в составе двух спаянных вместе деталей, а именно керамической втулки и металлического фиксатора, что позволяет, с одной стороны, полностью исключить их нагрев во время этой операции и, с другой стороны, ускорить процесс сборки.The introduction of a metal retainer at the end of the ceramic sleeve into the design of the insulator makes it possible to simplify the design of the fixing element, reduce the assembly time of the insulator, and increase the accuracy of the emitter in the mounting groove of the cathode cup. The use of a metal clamp makes it possible to simplify the operation of exposing the emitter in the cathode cup due to the possibility of preliminary fixing the current leads in metal clamps by crimping them. The insulator enters the assembly operation already as part of two parts brazed together, namely a ceramic sleeve and a metal retainer, which allows, on the one hand, to completely eliminate their heating during this operation and, on the other hand, to accelerate the assembly process.
Выбор лазерной сварки в качестве метода окончательного крепления токовводов в металлических фиксаторах обусловлен простотой данного метода, позволяющего сократить время сборки катода, и исключением перегрева близкорасположенных элементов конструкции катода.The choice of laser welding as the method of the final fastening of current leads in metal clamps is due to the simplicity of this method, which reduces the cathode assembly time and eliminates overheating of closely located cathode structure elements.
Выбор зачеканивания в качестве метода крепления изолятора в катодной чашке обусловлен несколькими факторами. Механическое крепление исключает нагрев конструкции при сборке, который может привести к окислению нагреваемых поверхностей, что потребует их дальнейшей очистки и, следовательно, увеличит длительность технологического процесса. Также нагрев может стать причиной возникновения механических напряжений близкорасположенных паяных швов, имеющихся в изоляторах. В процессе эксплуатации рентгеновской трубки катод подвержен постоянным термоциклическим нагрузкам, что может стать причиной разрушения паяных соединений между изолятором и катодной чашкой. Механическое крепление исключает возникновение подобных ситуаций и, следовательно, повышает надежность конструкции катода. Также сокращается время сборки катода.The choice of caulking as a method of fixing the insulator in the cathode cup is due to several factors. Mechanical fastening eliminates the heating of the structure during assembly, which can lead to oxidation of the heated surfaces, which will require further cleaning and, therefore, increase the duration of the process. Also, heating can cause mechanical stresses in nearby soldered joints found in insulators. During operation of the x-ray tube, the cathode is subject to constant thermocyclic loads, which can cause the destruction of soldered joints between the insulator and the cathode cup. Mechanical fastening eliminates the occurrence of such situations and, therefore, increases the reliability of the cathode design. The cathode assembly time is also reduced.
Изобретение иллюстрируется фиг.1-2. На фиг.1 представлена конструкция двухфокусного катода рентгеновской трубки, где 1 - катодная чашка, 2 - установочные пазы, 3 - эмиттеры, 4 - токовводы, 5 - изоляторы, 6 - керамические втулки, 7 - металлические фиксаторы. На фиг.2 представлено сечение катода, выполненное в плоскости А-А вдоль установочного паза, где 8 - посадочные места изоляторов, 9 - кромки, 10 - кольцевые пазы, 11 - центрующий буртик металлического фиксатора.The invention is illustrated in FIGS. 1-2. Figure 1 shows the design of the two-focus cathode of the x-ray tube, where 1 is the cathode cup, 2 are the mounting grooves, 3 are emitters, 4 are current leads, 5 are insulators, 6 are ceramic bushings, 7 are metal clips. Figure 2 shows the cross-section of the cathode made in the plane AA along the installation groove, where 8 are the seats of the insulators, 9 are the edges, 10 are the annular grooves, 11 is the centering collar of the metal retainer.
Пример осуществленияImplementation example
Катод рентгеновской трубки (фиг.1) выполнен двухфокусным и состоит из катодной чашки 1, в установочных пазах 2 которой размещены эмиттеры 3 на токовводах 4. Токовводы 4 выполнены из молибдена и размещены в изоляторах 5, состоящих из керамических втулок 6 и металлических фиксаторов 7, выполненных из меди и соединенных методом пайки. Изоляторы 5 установлены в посадочных местах 8 (фиг.2), выполненных в катодной чашке 1, и закреплены методом зачеканивания кромок 9 кольцевых пазов 10, выполненных вокруг посадочных мест 8. С целью повышения точности сборки в металлических фиксаторах 7 выполнены центрующие буртики 11.The cathode of the x-ray tube (Fig. 1) is bi-focal and consists of a
Внедрение этой конструкции позволило значительно сократить время операции сборки катода и повысить точность установки эмиттера в катодную чашку, а опыт использования этой конструкции катода в рентгеновских трубках показал высокую надежность их работы в условиях эксплуатации прибора.The introduction of this design significantly reduced the cathode assembly operation time and increased the accuracy of the emitter installation in the cathode cup, and the experience of using this cathode design in x-ray tubes showed high reliability of their operation in the operating conditions of the device.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013107613/07A RU2530533C1 (en) | 2013-02-21 | 2013-02-21 | Cathode of x-ray tube |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013107613/07A RU2530533C1 (en) | 2013-02-21 | 2013-02-21 | Cathode of x-ray tube |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013107613A RU2013107613A (en) | 2014-08-27 |
| RU2530533C1 true RU2530533C1 (en) | 2014-10-10 |
Family
ID=51456012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013107613/07A RU2530533C1 (en) | 2013-02-21 | 2013-02-21 | Cathode of x-ray tube |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2530533C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2745447C1 (en) * | 2020-09-04 | 2021-03-25 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г.Ромашина" | X-ray tube cathode |
| RU2795517C1 (en) * | 2022-08-31 | 2023-05-04 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г.Ромашина" | X-ray tube cathode |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3943393A (en) * | 1975-02-13 | 1976-03-09 | The Machlett Laboratories, Inc. | Stress free filament structure |
| US5526396A (en) * | 1993-07-30 | 1996-06-11 | U.S. Philips Corporation | Electron tube with adjustable cathode structure |
| US5920605A (en) * | 1996-10-10 | 1999-07-06 | General Electric Company | Cathode cup assembly for an x-ray tube |
| US7020244B1 (en) * | 2004-12-17 | 2006-03-28 | General Electric Company | Method and design for electrical stress mitigation in high voltage insulators in X-ray tubes |
| RU2446503C2 (en) * | 2010-03-15 | 2012-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт электрофизической аппаратуры им. Д.В. Ефремова" | Cathode heating unit |
-
2013
- 2013-02-21 RU RU2013107613/07A patent/RU2530533C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3943393A (en) * | 1975-02-13 | 1976-03-09 | The Machlett Laboratories, Inc. | Stress free filament structure |
| US5526396A (en) * | 1993-07-30 | 1996-06-11 | U.S. Philips Corporation | Electron tube with adjustable cathode structure |
| US5920605A (en) * | 1996-10-10 | 1999-07-06 | General Electric Company | Cathode cup assembly for an x-ray tube |
| US7020244B1 (en) * | 2004-12-17 | 2006-03-28 | General Electric Company | Method and design for electrical stress mitigation in high voltage insulators in X-ray tubes |
| RU2446503C2 (en) * | 2010-03-15 | 2012-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт электрофизической аппаратуры им. Д.В. Ефремова" | Cathode heating unit |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2745447C1 (en) * | 2020-09-04 | 2021-03-25 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г.Ромашина" | X-ray tube cathode |
| RU2795517C1 (en) * | 2022-08-31 | 2023-05-04 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г.Ромашина" | X-ray tube cathode |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013107613A (en) | 2014-08-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2530533C1 (en) | Cathode of x-ray tube | |
| CN105531791A (en) | Dual tube support for electron emitter | |
| US9330867B2 (en) | Vacuum switching apparatus, and electrode extension assembly and associated assembly method therefor | |
| US2468736A (en) | Slotted cathode structure | |
| JPWO2016080105A1 (en) | Manufacturing method of ceramic heater type glow plug and ceramic heater type glow plug | |
| US2408239A (en) | Electronic discharge device | |
| US2647298A (en) | Ultrahigh-frequency electron discharge device | |
| US2520016A (en) | Mounting of electrodes in electron discharge devices and method of fabrication | |
| US2554078A (en) | Electron discharge device and locking means therefor | |
| JP2021015669A (en) | Magnetron | |
| US1630431A (en) | Electron-discharge device | |
| US3002076A (en) | Electrical heater unit | |
| US2217418A (en) | Electric discharge tube | |
| US2451557A (en) | Electron tube for high frequency | |
| US3225246A (en) | Indirectly heated cathode | |
| US2403070A (en) | Filament joint for electric lamps or similar devices | |
| US2918519A (en) | Connector for joining severed wires | |
| KR20030084630A (en) | Ion source | |
| US1637034A (en) | Coiled-filament incandescent lamp | |
| US4275375A (en) | Heating element connector and method | |
| RU2340036C1 (en) | Method of traveling-wave tube slow-wave structure manufacture | |
| RU2745447C1 (en) | X-ray tube cathode | |
| US2899589A (en) | Mount structure jfor electoon tubes | |
| RU2344508C1 (en) | High-precision vacuum device and method of its production | |
| DE763343C (en) | Current lead-in for an electrical discharge vessel made of glass |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160222 |