WO1992020090A1

WO1992020090A1 - Röntgenröhre

Info

Publication number: WO1992020090A1
Application number: PCT/EP1992/000925
Authority: WO
Inventors: Jules Hendrix
Original assignee: Jules Hendrix
Priority date: 1991-04-30
Filing date: 1992-04-29
Publication date: 1992-11-12
Also published as: DE9105292U1

Abstract

Um eine Röntgenröhre mit einer Kühlvorrichtung zur Kühlung der Anode (11; 29) der Röntgenröhre (10) und einem in einem evakuierten Gehäuse (13) angeordneten Glühkathoden-Filament (12) derart auszugestalten, daß eine sehr wirksame Kühlung möglich ist und daß mit der Röntgenröhre hohe Leistungen bei gleichzeitig einfacher Gestaltung erreichbar sind, wird vorgeschlagen, daß die Anode (11; 29) im Elektronenauftreffbereich (18) dünn ausgebildet ist, vorzugsweise dadurch, daß auf der der Kühlvorrichtung (124) zugewandten Anodenseite (11a) zumindest eine Vertiefung (19; 30) eingebracht ist.

Description

Röntgenröhre

Anwendungsgebiet

Die Röntgenröhre ist überall dort einsetzbar, wo eine Röntgenquelle zur Anwendung kommt und wo eine Röntgenquelle mit hoher Leistung möglichst wirtschaftlich eingesetzt werden soll.

Die Erfindung betrifft eine Röntgenröhre mit einer KühlVorrichtung zur Kühlung der Anode der Röntgenröhre und einem in einem evakuiertem Gehäuse angeordneten Glühkathoden-Filament.

Stand der Technik

Allgemein werden bei einer Röntgenröhre die von einer Glühkathode emittierten Elektronen in einem starken elektrischen Feld, das typischerweise zwischen 30 kV und 160 kV liegt, auf eine Anode beschleunigt. Die

Wechselwirkungen der auf die Anode auftreffenden

Elektronen mit dem Anodenmaterial führt zur Erzeugung von Röntgenphotonen, wobei die Wellenlänge der Röntgenstrahlung charakteristisch für das Anodenmaterial und die Intensität proportional zu dem zwischen der Kathode und der Anode fließenden Strom ist. Ein Problem hierbei ist die Kühlung der Anode, da die Leistung (Hochspannung x Stromstärke) der emittieren Elektroner nur in Bruchteilen eines Prozents in Röntgenphotonen umgesetzt wird, während die gesamte Übrige Leistung im Anodenmaterial in Wärme umgewandelt wird, so daß also eine sehr effiziente Kühlung erforderlich ist.

Aufgabe, Lösung, Vorteile

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Röntgenröhre derart auszugestalten, daß eine sehr wirksame Kühlung ermöglicht ist, und daß mit der Röhre hohe Leistungen bei gleichzeitig einfacher Gestaltung erreichbar sind.

Diese Aufgabe wird mit den im Anspruch 1 genannter Merkmalen gelöst. vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in de n Unteransprüchen angegeben.

Durch die Erfindung ist es möglich, äußerst hohe Kühlleistungen zu erzielen, ohne daß das Anodenmaterial schmilzt. Somit kann die Röntgenröhre nun auch mit sehr hoher Leistung, d.h. hohen Röhrenspannungen und/oder Röhrenströmen betrieben werden, so daß bei Bedarf auch nochintensive Röntgenstrahlung erzeugt werden kann.

Bei der Erfindung ist die Geometrie der Anode,

und gegebenenfalls auch der Kühl Vorrichtung, geändert. Hierdurch wird der Wärmefluß lokal optimiert, und demzufolge die Oberflächentemperatur der Anode erniedrigt. Demgegenüber weisen herkömmliche Röntgenröhren eine Geometrie auf, die eine Verteilung der Wärmeleistung über eine größere Fläche zum Ziel hat, Die effektive Wärmeabfuhr wird dadurch erreicht, daß die Anode zumindest im Elektronenauftreffbereich dünn ausgebildet ist. Bei kleinflächigen Anoden könnte hierbei ein Anodenplättchen konstanter, geringer Stärke verwendet werden. Vorzugsweise ist die Anode jedoch im Wirkbereich der Kühlvorrichtung mit zumindest einer Vertiefung versehen. Die übrigen Anodenbereiche können folglich größere Dicke besitzen, so daß ausreichende mechanische Stabilität gewährleistet ist. Im Vertiefungsbereich ist die Anode so dünn, daß ein äußerst effektiver Wärmeübergang vom Anodenmaterial auf das Kühlmedium sichergestellt ist, so daß eine rasche und effektive Wärmeabfuhr zuverlässig erzielt ist.

Die Vertiefung kann durch Einbringen einer entsprechenden Ausnehmung in das AnodenvolImaterial oder aber durch schichtweisen Anodenaufbau mit Aussparungen in einzelnen Schichten gebildet werden.

Vorteilhafterweise ist das Kühlmedium ein flüssiges Wärmeträgermedium, insbesondere Kühlwasser.

In bevorzugter Ausgestaltung liegt die Dicke der Anode im Elektronenauftreffbereich unterhalb von 1 mm, vorzugsweise zwischen 0,2 und 0,6 mm. Bei solchen Dicken werten wird eine äußerst effektive Kühlung bei dennoch ausreichender Stabilität und hoher Strombelastbarkeit erzielt. Außerdem wird hierdurch in dem zu kühlenden

Bereich eine seitliche Vergrößerung der Oberfläche erreicht, was ebenfalls zu hohen Kühlleistungen führt.

Weiterhin wurde gefunden, daß eine äußerst effiziente

Kühlleistung dadurch erreicht werden kann, daß die

Kühlvorrichtung mit einer auf die Anode gerichteten,

an sich bekannten Düse ausgestattet wird. Durch αie Düse kann das Kühlmedium sehr gezielt auf den Bereich maximaler Anodentemperatur gerichtet werden. Zugleich wird auch das aus der Düse austretende, auf die Anode auftreffende Kühlmedium in starke Turbulenzen versetzt, so daß hochwirksame Wärmeableitung erzielt wird.

Der Einsatz einer schmalen, langgestreckten Düsenaustritt soffnung bringt den Vorteil einer relativ schmalen, aber langgestreckten Kühllanze, deren Dimensionierung an den überlicherweise länglichen Brennfleck angepaßt werden kann und mit der über einen langgestreckten Bereich in sehr gleichmäßiger Weise wirksam gekühlt werden kann.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ragt die Düse

bis in die Vertiefung hinein. Hierdurch wird eine äußerst starke Umwälzung und Verwirbelung des Kühlmediums in

der Vertiefung erzwungen, so daß hohe Kühlwirkung sichergestellt ist. Die Gefahr von Wärmestaus oder nicht ausreichender Kühlmediumumwälzung im Bereich der Vertiefung ist vollständig ausgeschaltet. Zudem begrenzt

die Düse zugleich die Austrittsmöglichkeiten des

Kühlmediums aus der Vertiefung, so daß gewissermaßen Kanäle für das Kühlmedium geschaffen werden, die auf der Innenseite durch die Düsenaußenseite und auf ihrer Außenseite durch die Vertiefungswandungen definiert sind. Im Kühlmedium treten demzufolge äußerst starke Turbulenzen auf, die zu entsprechend guter Wärmeableitung führen. Insbesondere lassen sich bei im wesentlichen parallelem Verlauf der Düsen-Seitenwände und der Vertiefungs-Seitenwände Kühlmediumkanäle für die Durchströmung der Vertiefung bilden, die im wesentlichen konstante Dicke haben, so daß in diesem Bereich jeweils gleiche Strömungsverhältnisse vorliegen. Der Abstand liegt dabei vorzugsweise unterhalb 1 mm, insbesondere bei ungefähr 0,5 mm, was damit zugleich auch die Strömungskanaldicke definiert. Die Düse ist hierbei vorzugsweise symmetrisch in die Vertiefung eingetaucht. Speziell dann, wenn die Düsenöffnungsbreite im wesentlichen gleich groß ist wie der Abstand Düse/Anodenwandung, werden sehr starke Turbulenzen mit hoher Durchströmungsrate des Kühlmediums durch die Vertiefung erzielt. Hierzu ist eine Kühlmediumpumpe vorzusehen, die einen ausreichenden Druck erzeugt, um diese turbolente Durchströmung zu gewährleisten.

In bevorzugter Ausgestaltung ist die Düse konisch zulaufend, so daß ihre Frontfläche dementsprechend verringert ist und sie gezielt, wenn gewünscht, auch in feine Vertiefungen eingetaucht werden kann.

In vorteilhafter Ausgestaltung verlaufen die Seitenwände der Vertiefung schräg zur Anodenoberfläche. Dadurch ist die durch die Vertiefung hervorgerufene. Kerbwirkung deutlich verringert. Zudem ist bei konisch zulaufender Düse eine Anpassung an deren Wandungsverlauf erreichbar, so daß die Düse sehr weit in die Vertiefung hereingeführt werden kann, wobei die Größe der Vertiefungs-Bodenfläche dennoch klein gehalten werden kann. bevorzugt ist weiterhin, die Grundfläche der Vertiefung im wesentlichen gleich groß zu machen wie die Elektronenauftreffläche. Damit ist im gesamten primären Wärmeerzeugungsbereich der Anode eine äußerst effektive Kühlung gewährleistet, so daß die Aufheizung der Anode verhältnismäßig gering ist.

Besonders vorteilhafterweise ist vorgesehen, daß das Gehäuse mittels einer an sich bekannten Vakuumpumpe, ggf über ein in der Gehäuseaußenwand angeordnetes schließbares Ventil evakuierbar ist. Weiterhin ist vorgesehen, daß die Anode einen Teil der Gehäuseaußenwand des Gehäuses der Röntgenröhre bildet und austauschbar befestigt und angeordnet ist. Hierdurch wird es möglich, daß nicht nur die Kühlung verbessert wird, sondern auch, daß eine Röntgenquelle geschaffen wird, die evakuierbar ist durch Ankopplung an einer Vakuumpumpe. Die Anode wird hierdurch austauschbar, so daß man verschiedene "Target"-Materialien auswählen kann, um verschiedene Wellenlängen der charakteristischen Strahlung zu erzeugen.

Eine solche X-Ray-Quelle als "demountab le-tube" hat dazu den Vorteil, daß das Filament ausgetauscht werden kann, falls es durchschmilzt, ein häufiges Problem bei allen Hochleistungs-Röntgenquellen.

Durch die verbesserte Kühlung werden die Eigenschaften einer sog. "Drεhanode" mit denen der " sealed-tube", einer evakuierbaren Röhre, verbunden. Es wird aber die ganze Problematik der drehenden Anode mit einer komplizierten und auffälligen Vakuumdurchführung vermieden. Anstatt nur eine einzige Vertiefung vorzusehen, ist es auch möglich, mehrere Vertiefungen in der Anode vorzusehen, über die die Kühlung erfolgt. Diese Vertiefungen sind dann durch Materialzwischenbereiche voneinander getrennt, die die Form von Stegen oder Rippen haben können. Die Höhe der Stege oder Rippen kann dabei auch geringer sein als die durchschnittliche Tiefe der Vertiefungen, so daß die Stege oder Rippen nicht bis zur Oberflächenebene der übrigen Anodenbereiche vorstehen, sondern dieser gegenüber zurückversetzt sind. Die Stege oder Rippen bewirken eine mechanische Versteifung des Bodenbereichs der Vertiefung, so daß die mechanische Stabilität erhöht ist. Insbesondere führen die Stege oder Rippen aber auch dazu, daß die Kontaktfläche des Kühlmediums mit dem Anodenmaterial vergrößert ist, so daß der Wärmeübergang zum Kühlmedium noch weiter erhöht ist. Hierdurch wird die Kühlleistung noch weiter verbessert. Durch die Verwendung von Rippen oder Stegen kann die weggekühlte Leistung gegenüber einer glatten Oberfläche ungefähr vergrößert werden.

Die Stege oder Rippen können auch so dimensioniert sein, daß kleinste Kanäle verbleiben, die durch das Kühlmedium durchströmt werden und gleichfalls eine sehr effiziente Kühlung ermöglichen.

In bevorzugter Ausgestaltung laufen die Stege oder Rippen im wesentlichen parallel zueinander, so daß die einzelnen Vertiefungen zwischen den Stegen oder Rippen parallele Kühlmediumkanäle ausbi lden, durch die das Kühlmedium im wesentlichen in derselben Weise strömt, so daß im wesentlichen derselbe Kühlungseffekt über die αesamte zu kühlende Fläche erzielt wird. Durcn im wesentlichen senkrechte Orientierung zwischen der Längsrichtung der Kühlvorrichtungsdüse und dem Steg- oder Rippenverlauf wird das aus der Düse ausströmende Kühlmedium durch die quer verlaufenden Vertiefungen in die Querkanäle umgeleitet, so daß im gesamten Bereich aller Vertiefungen effektive Kühlung über die gesamte Fläche erzwungen wird.

Die im wesentlichen parallele Ausrichtung der Längsrichtung der zumindest einen Vertiefung und des Glühkathoden-Filaments der Röntgenröhre führt zu einer automatischen Anpassung des Orts der maximalen Kühlung an den Bereich der maximalen Aufheizung, insbesondere bei symmetrischer Anordnung der Vertiefung bezüglich der Längsmittelebene des Glühkathoden-Filaments.

Die Anbringung von Targetmaterial auf der Anode ermöglicht eine vom Anodenmaterial unabhängige Festlegung der Röntgenstrahlungs-Wellenlänge, unter Beibehaltung sehr effektiver Kühlung, insbesondere bei ungefähr gleich. großen Flächen des Targetmaterials und der Vertiefungsgrundfläche.

Die Anode kann zugleich auch eine Seitenwand des Röntgenröhrengehäuses bilden, so daß sie doppelte Funktion als elektrische Komponente und Wandung ausübt. Zugleich ergibt sich der Vorteil, daß die Anoden-Rückseite auf der Außenseite des in aller Regel evakuierten Röntgenröhrengεhäuses Liegt und dort für eine Kühlung gut zugänglich ist, ohne daß durch das Vakuum hervorgerufene Dichtigkeitsprobleme auftreten können.

Um effektive Kühlwirkung zu erzielen, ist die AnodenRückseite vorzugsweise mit einem Gehäuse für das Kühl medium versehen, das einen Zulauf und einen Ablauf für das Kühlmedium, vorzugsweise Kühlwasser, enthält. Bei Ausstattung der Kühlvorrichtung mit einer Düse wird diese bevorzugt mit dem Zulauf verbunden, so daß das frisch zulaufende Kühlmedium durch die Düse gebündet auf die Anoden-Rückseite gerichtet wird.

Bevorzugterweise ist vorgesehen, die Kühlmittelseite der Anode zu beschichten. Hier ist Gold oder Nickel als Beschichtung besonders geeignet. Mit einer Beschichtung wird einer Korrosion entgegengewirkt und es wird erreicht, die Durchlässigkeit der Anode für Wassermoleküle oder Wasserstoff zu verringern. Das Durchdringen von Gasen durch die Anode würde das Vakuum verschlechtern und die Lebensdauer der Röhre verkürzen.

Bei einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß in der Anode eine Vertiefung ausgebildet ist, die symmetrisch zur Glühkathode unterhalb des Elektronenauftreffbereiches ausgebildet ist. Auf der die Vertiefung aufweisenden Anodenseite ist die Anode mit einem Gehäuse versehen, das über einen Zulauf und einen Ablauf für Kühlwasser verfügt, wobei der Zulauf so in eine Düse mündet, daß die Vertiefung durchspült wird. Um eine optimale Durchspülung zu gewährleisten, ist ein Spülstempel, dessen Spitze der Form der Vertiefung entspricht, so in einem Abstand von der Anode angeordnet, daß sich ein Spülkanal im Bereich der Vertiefung ergibt. Di-ese Kühlmittelführung stellt geringere Ansprüche an die genaue Position des KühImittelstraflies in bezug auf die Position des Brennfleckes. Die Dimensionierung soll so sein, daß eine turbulente Strömung gewährleistet ist. Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

F i g. 1 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Röntgenröhre, teilweise im Schnitt,

F i g. 2 eine Schnittansicht einzelner Teile des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 1,

F i g. 3 eine Schnittansicht der in Fig.3 gezeigten

Teile, allerdings gesehen von der Seite,

F i g. 4 eine perspektivische Darstellung einer Ausgestaltung einer Kühlvorrichtungs-Düse,

F i g. 5 eine abgeänderte Anodengestaltung, die statt

der in Fig.1 gezeigten Anode eingesetzt werden kann, und

F i g. 6 eine weitere abgeänderte Anodengestaltung,

die statt der in Fig.1 gezeigten Anode eingesetzt werden kann.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung und bester Weg zur Ausführung der Erfindung

Das in Fig.1 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Röntgenröhre ist allgemein mit 10 beezeicnnet und umfaßt eine Anode 11 und ein Glühkathoden Filament 12. Das Glühkathoden-Filament 12 ist in einem über eine Vakuumpumpe 113 evakuierbaren und ein Ventil 114 verschließbaren Gehäuse 13 untergebracht, das für die Röntgenstrahlung durchlässig ist und beispielsweise aus Glas besteht. Das Glühkathoden-Filament 12 ist dabei zur Focussierung von einem Wehnelt-Zylinder 12a umgeben. Das Gehäuse 13 ist elektrisch nicht leitend.

Das Gehäuse 13 wird an einer Seite durch die Anode 11 luftdicht verschlossen, d.h. die Anode 11 bildet einen Bestandteil der Wandung 13a des Gehäuses 13.

Beim Betrieb der Röntgenröhre 10 wird durch einen Hochspannungsgenerator 14 eine sehr hohe Gleichspannung im Bereich von z.B. 30 kV bis 160 kV erzeugt. Der negative Ausgang des Hochspannungsgenerators 14 ist über eine Leitung 15 mit dem Glühkathoden-Filament 12 verbunden, während der positive Ausgang des Hochspannungsgenerators 14 über eine Leitung 16 mit der Anode 11 gekoppelt ist. Damit liegt die Hochspannung zwischen der Glühkathode 12 und der Anode 11 an, so daß aus der Glühkathode 12 ausgetretene Elektronen mit hoher Energie in Richtung auf die Anode beschleunigt werden und auf diese auftreffen, wobei die Rönt genphotonen entstehen. Die Elektronen sind in ihrer Bewegungsbahn schematisch mit 17 bezeichnet. Im Elektronenauftreffbereich kann auf der Anode 11 ein Targetmaterial 18 aufgebracht sein, das entsprechend der gewünschten Röntgenstrahlungs-Wellenlänge gewählt ist und beispielsweise Molybdän sein kann. Das Targetmaterial 18 ist allerdings nicht in jedem Fall erforderlich, sondern es kann auch die Anode 11 insgesamt aus dem gewünschten Material bestehen. Die Anode 11 besteht aus elektrisch gut leitendem Material wie beispielsweise Kupfer. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Anode 11 aus Vollmaterial aufgebaut, sie kann jedoch auch Schichtenaufbau haben. Auf der der Glühkathode 12 abgewandten Anodenseite 11a von der Anode 11 ist in der Anode 11 eine Vertiefung 19 vorhanden, die symmetrisch zur Glühkathode 12 unterhalb des Elektronenauftreffbereichs, d.h. im Ausführungsbeispiel unterhalb des Targetmaterials 18 auf der Anodenseite 11b angeordnet ist. Die Bodenfläche aer Vertiefung 19 stimmt in etwa mit aer Elektronenauftreffläche überein, kann aber auch etwas größer gewählt sein.

Im Bereich der Vertiefung 19 ist die Anode 11 bis auf eine Stärke d verringert, die vorzugsweise unter 1 mm, insbesondere bei 0,2 bis 0,6 mm liegt. In den übrigen Bereichen besitzt die Anode eine Stärke von beispielsweise 2 bis 4 mm.

Wie aus Fig.1 ersichtlich ist, besitzt die Vertiefung 19 schräg zur Anodenoberfläche verlaufende Wandungen 22.

Auf der die Vertiefung 19 aufweisenden Anodenseite 11a ist die Anode 11 mit einem Gehäuse 21 versehen, dessen Querschnitt dem der Anode 11 und auch dem des Gehäuses 13 entspricht. Das Gehäuse 21 dient zur Führung des

Kühlmediums, insbesondere des Kühlwassers, und verfügt über einen Zulauf 22 und einen Ablauf 23.

Der Zulauf 22 mündet in eine im Gehäuse 21 vorgesehene Düse 24, deren Düsenaustrittsöffnung 25 bis in die Ventiefung 19 hineingeführt ist. Damit strömt das über den Zulauf 22 eintretende Kühlmedium vollständig durch die Düse 24 und tritt über die Düsenaustrittsöffnung 25 in die Vertiefung 19 ein und durchströmt diese entlang den Düsensei tenwandungen 25a, 25b und den Vertiefungs-Seitenwandungen. Anschließend tritt das Kühlmedium wieder über den Ablauf 23 aus dem Gehäuse 21 aus. Die KuhImittelströmung ist in Fig.1 durch Pfeile veranschaulicht.

Im Düsenspitzenbereich läuft die Düse 24 konisch zusammen, so daß sich ein ausgeprägter Düseneffekt ergibt.

Obwohl dies in Fig.1 nicht gezeigt ist, ist der nicht mit der Leitung 15 verbundene andere Anschluß des Glühkathoden-Filaments 12 beim Betrieb der Röntgenröhre auf anderes Potential als die Leitung 15 gelegt, so daß durch die Glühkathode Strom fließt, der den Austritt der Elektronen aus der Glühkathode bewirkt. Beispielsweise kann mit dem anderen Glühkathoden-Filament-Anschluß eine Spannungsquelle verbunden sein, deren Spannung deutlich niedriger als die des Hochspannungsgenerators 14 ist und deren anderer Ausgang mit der Leitung 15 verbunden ist.

In Fig.2 ist ein Abschnitt der Anode 11 einschließlich der Glühkathode 12 und der Düse im Detail dargestellt. Die Düse 24 ist bis in einen geringen Abstand a an die Bodenfläche der Vertiefung 19 herangeführt. Der Abstand a beträgt vorzugsweise 0,5 mm, kann aber auch etwas grösser oder kleiner sein. Die Vertiefung 19 ist langgestreckt und verläuft mit ihrer Längsrichtung parallel zur Längsrichtung des Glühkathoden-Filaments 12, wobei die Symmetrieebene der Vertiefung 19 mit der Längsmittelebene des Glühkathoden-Filaments 12 übereinstimmt. DieVertiefungs-Längsebene läuft in Fig.2 senkrecht zur

Zeichnungsebene. Die Vertiefung 19 hat eine Breite b von vorzugsweise 2 mm. Die Düsenöffnungsbreite e der Düsenöffnung 25 liegt bei 0,5 mm. Die Düsenspitzenwände laufen konisch zusammen, und zwar in einem solchen Winkel, daß ihre Außenfläche parallel zu den Seitenwänden 20 der Vertiefung 19 in einem Abstand c von vorzugsweise 0,5 mm verlaufen.

Durch die Düsenspitzenwände und die Seitenwände 20 αer Vertiefung 19 werden folglich Kanäle 26 gebildet, αeren Höhe 0,5 mm beträgt.

Das durch die Düse 24 hindurchströmende, durch Pfeile veranschaulichte Kühlmedium tritt über die Düsenöffnung 25 in den Grund der Vertiefung 19 aus und strömt dann entlang der Kanäle 26 an der Außenseite der Düse undde n Seitenwänden 20 zurück. Die Abstände a und c sind so klein gewählt, daß sich starke Turbulenzen im Kühlmedium ausbilden, so daß hohe Kühlwirkung erzielt wird.

Die maximale Breite der Vertiefung 19 im Bereich der der Düse 24 zugewandten Anodenoberflächenebene beträgt ca. 8 mm, während der Außendurchmesser der Düse 24 im Düsenbereich abseits der konischen Düsenspitze ca. 6 mm betragt.

In Fig.3 sind die in Fig.2 gezeigten Komponenten in Seitenansicht, im Schnitt, dargestellt. Die Abmessungen entsprechen denen gemäß Fig.2. Die Länge g des Glühkathoden-Filaments 12 kann z.B. 12 mm betragen, während die Länge der Vertiefung 19 bei ungefähr 15 mm liegt. Die beiden in Fig.3 gezeigten Seitenkanten der Vertiefung 19 laufen rechtwinklig zur Kathodenoberfläche und parallel zur Düsenoberfläche, können jedoch auch in gleicher Weise geneigt wie die quer hierzu liegenden Vertiefungs-Seitenwände sein. Die neue Ausgestaltung der Anode 11 kann natürlich auch bei anderen Röhrenausführun g s f o r m e n A n w e n d u n g f i n d e n .

In Fig.4 ist die Düse 24 in isolierter Darstellung

gezeigt. Die Düse 24 besteht aus einem zylindrischen

Körper 27, an den sich eine Düsenspitze 28 anschließt, der in die Düsenöffnung 25 ausmündet. Der Durchmesser des zylindrischen Körpers 27 beträgt bei diesem Ausführungsbeispiel ca. 12 bis 14 mm, während die Düsenöffnung eine Breite von ca. 0,5 mm bei einer Länge von ca. 12 mm besitzt. Breite und Länge der Düsenöffnung stimmen ungefähr mit denen des Glühkathoden-Filaments 12 überein. Ferner laufen das Filament 12 und die Düsenöffnung 25 parallel zueinander, wobei die jeweiligen Mittelpunkte auf einer die Anode 11 senkrecht schneidenden Gerade liegen.

In Fig.5 ist eine andere Ausführungsform der Anode - gezeigt, die mit dem Bezugszeichen 29 versehen ist und anstelle der Anode 11 beim Ausführungsbeispiel gemäß

Fig.1 eingesetzt werden kann. Die Anode 29 weist anstelle einer einzigen Vertiefung eine Mehrzahl von Vertiefungen 30 auf, die durch Rippen oder Stege 31 voneinander getrennt sind. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind sechs Vertiefungen vorhanden. Alle Rippen

31 verlaufen parallel zueinander, so daß auch die Vertiefungen 30 parallel zueinander orientiert sind. Die

Vertiefungen 30 sind auf der der Glühkathode abge wandten Anodenseite im Bereich der Elektrodenauftrefffläche ausgebildet und gegenüber eine nicht dargestellten Düse der Kühlvorrichtung offen. Als Düse kann die

Düse 24 gemäß den Fig.1 bis 4 eingesetzt werden. Die

Düsenöffnung 25 der Düse 24 verläuft beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig.5 mit ihrer Längsrichtung senkrecht zur - quer zur Zeichnungsebene gerichteten - Längsrichtung der Vertiefungen 30 und der Rippen 31. Die

Länge der Düsenöffnung 25 ist so bemessen, daß alle

Vertiefungen 30, auch die äußeren, in gleicher Weise effektiv mit Kühlmittel durchspült werden. Bei diesem

Ausführungsbeispiel läßt sich aufgrund der erhöhten

Kontaktfläche zwischen Kühlmedium und Anodenoberfläche eine sehr hohe Wärmeableitung erzielen. Die Breite der Vertiefungen 30 und die Rippenbreite werden kleiner

als 1 mm ausgeführt. Es ist dabei möglich, eine Optimierung in Abhängigkeit von der Dicke des Anodenmaterials durchzuführen, um einen effizienten Wärmefluß zu erreichen. Die Vertiefungen 30 wirken hierbei als Kanäle, die das Kühlmedium in Querrichtung

zur Düsenöffnung 25 leiten. Die Düse 24 ist in diesem

Fall nicht in die Vertiefungen eingetaucht, aber bis auf einen geringen Abstand von beispielsweise 0,5 mm

an die Rippenoberkanten herangeführt, wobei die Rippen ebenso wie die Kanäle vorteilhaft in einer Breite von

50ρm ausgebildet sind.

Bei der in Fig.6 dargestellten Ausführungsvariante

ist vorgesehen, daß in der Anode 11 eine Vertiefung

19 ausgebildet ist, die symmetrisch zur Glühkathode

unterhalb des Elektronenauftreffbereichs ausgebildet

ist. Auf der die Vertiefung 19 aufweisenden Anodenseite 11a ist die Anode 11 mit einem Gehäuse 21 versehen, das über einen Zulauf 22 und einen Ablauf 23 für Kühlwasser ver fügt, wobei der Zulauf 22 so in eine angedeutete Düse mündet, daß die Vertiefung 19 durchspült wird. Um eine optimale Durchspülung zu gewährleisten, ist ein Spülstempel 35, dessen Spitze der Form der Vertiefung 19 entspricht, so in einem Abstand von der Anode angeordnet, daß sich ein Spülkanal im Bereich der Vertiefung 19 ergibt.

Claims

Patentansprüche:

1. Röntgenröhre mit einer Kühlvorrichtung zur Kühlung der Anode (11;29) der Röntgenröhre (10) und einem in einem evakuierten Gehäuse (13) angeordneten Glühkathoden-Filament (12),

dadurch gekennzeichnet,

daß die Anode (11;29) im Elektronenauftreffbereich (18) dünn ausgebildet ist, vorzugsweise dadurch, daß auf der der Kühlvorrichtung (124) zugewandten Anodenseite (11a) zumindest eine Vertiefung (19;30) eingebracht ist.

2. Röntgenröhre nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Dicke der Anode ( 11;29) im E lekt ronenauftreffbereich (18) unterhalb von 1 mm, vorzugsweise zwischen 0,2 bis 0,6 mm, liegt.

3. Röntgenröhre nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Kühlvorrichtung (124) eine auf die Anode (11;29) gerichtete Düse (24) umfaßt.

4. Röntgenröhre nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Düsenaustrittsöffnung (25) langgestreckt und schmal ist.

5. Röntgenröhre nach Anspruch 3 oder 4,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Düse (24) bis in die Vertiefung (19) hineinragt.

6. Röntgenröhre nach Anspruch 3, 4 oder 5,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Düsenspitzenwände (25a, 25b) parallel zu den Vertiefungs-Seitenwänden (20) verlaufen.

7. Röntgenröhre nach einem der Ansprüche 3 bis 6,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Abstand zwischen den Düsenspi tzenwänden

(25a, 25b) und den Vertiefungs-Seitenwänden (20) unterhalb 1 mm, vorzugsweise bei ungefähr 0,5 mm, liegt.

8. Röntgenröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß die Seitenwände (20) der Vertiefung (19) schräg zur Anodenoberfläche (11a) verlaufen

9. Röntgenröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß die Grundfläche der Vertiefung (19) im wesentlichen gleich groß ist wie die ihr auf der anderen Anodenseite (11b) gegenüberliegende Elektronenauftreffläche (18).

10. Röntgenröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß das Gehäuse (13) mittels einer an sich bekannten Vakuumpumpe (113) über e n in der Gehäuseaußenwand (13a) angeordnetes schließbares Ventil (114) evakuierbar ist.

11. Röntgenröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß die Anode (11;29) einen Teil der Gehäuseaußenwand (13a) des Gehäuses (13) der Röntgenröhre (10) bildet und austauschbar befestigt und angeordnet ist.

12. Röntgenröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß auf der der Kühlvorrichtung (124) zugewandten Anodenseite mehrere Vertiefungen (30) vorhanden sind, die durch Stege oder Rippen (31) voneinander getrennt sind.

13. Röntgenröhre nach Anspruch 12,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Stege oder Rippen (31) im wesentlichen parallel zueinander verlaufen.

14. Röntgenröhre nach Anspruch 12 oder 13,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Stege oder Rippen (31) im wesentlichen senkrecht zur Längserstreckung der Austrittsöffnung (25) einer auf die Anode (29) gerichteten

Düse (24) der Kühlvorrichtung verlaufen.

15. Röntgenröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß die Längserstreckung der zumindest einen Vertiefung (19;30) im wesentlichen parallel und vorzugsweise symmetrisch zum Glühkathoden-Filament

(12) der Röntgenröhre (10) verläuft.

16. Röntgenröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß auf der der zumindest einen Vertiefung (19;30) gegenüberliegenden Anodenseite Targetmaterial (18) aufgebracht ist.

17. Röntgenröhre nach Anspruch 16,

dadurch gekennzeichnet,

daß die vom Targetmaterial (18) bedeckte Fläche ungefähr der Vertiefungsgrundfläche entspricht.

18. Röntgenröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß die Anode (11;29) eine Seitenwand eines das

Glühkathoden-Filament (12) umschließenden Röntgenröhrengehäuses (13) bildet.

19. Röntgenröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß die Anode (11;29) auf ihrer die zumindest eine Vertiefung (19;30) enthaltenden Seite mit einem einen Zulauf (22) und einen Ablauf (23) aufweisenden Gehäuse (21) für das Kühlmedium, vorzugsweise Wasser, versehen ist.

20. Röntgenröhre nach Anspruch 19,

dadurch gekennzeichnet,

daß im Gehäuse (21) eine mit dem Zulauf (23) verbundene, auf die zumindest eine Vertiefung (19; 30) gerichtete Düse (24) vorhanden ist.

21. Röntgenröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß ein bis in die Vertiefung (19) hineinragender, in einem Abstand zur Anode zur Ausbildung eines Spülkanals angeordneter Spülstempel (35) vorgesehen ist.