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DE2805154C2 - Röntgenröhren-Anode und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Röntgenröhren-Anode und Verfahren zu deren Herstellung

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Publication number
DE2805154C2
DE2805154C2 DE2805154A DE2805154A DE2805154C2 DE 2805154 C2 DE2805154 C2 DE 2805154C2 DE 2805154 A DE2805154 A DE 2805154A DE 2805154 A DE2805154 A DE 2805154A DE 2805154 C2 DE2805154 C2 DE 2805154C2
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DE
Germany
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oxide
tio
ray tube
cao
zro
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DE2805154A
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Robert Eugene Hales Corners Wis. Hueschen
Richard Arlen Milwaukee Wis. Jens
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General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00—X-ray tubes
    • H01J35/02—Details
    • H01J35/04—Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
    • H01J35/08—Anodes; Anti cathodes
    • H01J35/10—Rotary anodes; Arrangements for rotating anodes; Cooling rotary anodes
    • H01J35/105—Cooling of rotating anodes, e.g. heat emitting layers or structures

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  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • X-Ray Techniques (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Röntgenröhren-Anode gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zu deren Herstellung. Eine Röntgenröhren-Anode der vorgenannten Art ist Gegenstand der DE-OS 22 01 979.
  • Die Röntgenröhren-Anode nach der FR-PS 23 05 018 enthält im Überzug notwendigerweise mindestens ein Metall aus Mo, W, Nb und Ta sowie mindestens 20 bis 60 Vol.-% eines Oxids aus TiO2, Al2O3 und ZrO2. Ein konkret hergestellter Überzug wurde aus 60 Vol.-% Mo und 40 Vol.-% TiO2 erhalten.
  • In der AT-PS 2 51 900 ist ein Verbundwerkstoff aus feinverteilten, metallischen und oxidischen Komponenten, der insofern dem Werkstoff des Überzugs nach der FR-PS 23 05 018 ähnelt, beschrieben. Die metallische Komponente ist Mo und/oder W in einer Menge von 60 bis 85 Vol.-% und kann bis zu 50 Gew.-% Cr einschließen.
  • Es ist bekannt, daß von der Gesamtenergie eines auf ein Röntgentarget aufschlagenden Elektronenstrahls nur etwa ein Prozent in Röntgenstrahlung umgewandelt wird, während etwa neunundneunzig Prozent als Wärme anfallen. Bei Röntgenröhren-Drehanoden muß diese thermische Energie hauptsächlich durch Strahlung vom Target zu einem dieses umgebenden flüssigkeitsgekühlten Gehäuse abgegeben werden. Nur eine geringe Menge der Wärme kann durch Ableitung entfernt werden, da eine Ableitung einer beträchtlichen Wärmemenge durch den Rotor die Temperaturen erhöhen würde, die dieser auszuhalten hätte. Die Lagertemperaturen müssen üblicherweise auf etwa 500°C beschränkt werden, anderenfalls erweicht die Lagerlegierung und wird unwirksam.
  • Einige diagnostische Röntgentechniken, die sich derzeit in allgemeinem Gebrauch befinden, verwenden einen hochstromigen Elektronenstrahl bei hoher Spannung für eine solche Dauer in der Röntgenröhre, daß die Gefahr besteht, daß die Wärmeaufnahmekapazität des Targets und der Anodenstruktur überstiegen wird. Mit Aufnahmen verbundene Techniken werden zum Beispiel oft vor der erwünschten Dauer beendet, weil bei einer weiteren Bestrahlung ohne Abkühlen des Targets dessen Zerstörung auftreten würde. Die Wärmeabstrahlfähigkeit des Targets wird so ein begrenzender Faktor in Röntgenröhren. Für eine typische Röntgenröhre mit rotierender Anode kann die Temperatur der Brennfleckspur des Targets bei etwa 3100°C liegen, während die Temperatur der Masse des übrigen Targets für viele diagnostische Techniken 1350°C erreichen kann. Die Konvektionskühlung einer Röhre mit hohem Vakuum ist nicht möglich, so daß eine große Menge der Wärme durch die Glasumhüllung gestrahlt werden kann und somit zum im Röhrengehäuse zirkulierenden Öl.
  • Es ist bekannt, daß die Wärmestrahlung von Röntgenröhren- Anodentargets zu einem gewissen Maße durch Aufrauhen der Oberfläche des Targets außerhalb der Brennpunktspur oder durch Überziehen der Oberfläche mit verschiedenen Verbindungen verbessert werden kann. Ein idealer Überzug wäre ein solcher mit einer Emission von 1,0, was die theoretische maximale Emission eines schwarzen Körpers ist. Eine Vielfalt die Wärmestrahlung verbessernder Überzüge einschließlich Tantalkarbid, verschiedener Oxidmischungen, wie Aluminiumoxid, Kalziumoxid und Titanoxid, ist versucht worden. Die Überzugsmaterialien werden üblicherweise auf den aus hochschmelzendem Metall bestehenden Targetkörper aufgespritzt und bei hoher Temperatur in einem Vakuum oder bei sehr geringem Druck geglüht, um ein Haften an der Oberfläche des Targets zu bewirken. Einige dieser Materialien zum Überziehen des Targets haben eine relativ starke Wärmestrahlung, wenn sie aufgebracht sind. Nachdem man sie jedoch bei Temperaturen geglüht hat, die erforderlich sind, um ein Haften am Target zu bewirken, fällt die Wärmestrahlung jedoch beträchtlich ab. Es ist für ein Material nicht ungewöhnlich, daß es von einer anfänglichen Wärmestrahlung von 0,85 nach dem Glühen auf 0,70 in der Wärmestrahlung abfällt.
  • Die Hauptnachteile von Materialien zum Überziehen des Targets, die derzeit im Gebrauch sind, sind, daß ihre Wärmestrahlung zu sehr unterhalb der theoretischen Grenze von 1,0 für einen schwarzen Körper liegt und die Überzüge außerdem aus Teilchen bestehen, die sich beim Gebrauch der Röntgenröhre vom Target ablösen können. Diese Teilchen werden beim Betrieb der Röhre positiv aufgeladen und von der negativ geladenen Kathode angezogen. Diese Teilchen verursachen elektrische Felder hoher Intensität auf der Kathode, was die Fähigkeit der Röhre verringert, Spitzenspannungen von 150 kV zwischen Anode und Kathode zu halten, wie dies für den Betrieb der Röhre erforderlich ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Röntgenröhren-Anode mit einem Überzug größerer Wärmestrahlung zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 gelöst.
  • Wählt man CaO als Stabilisator, dann sollte es in einer Menge von 4 bis 5 Gew.-% vorhanden sein. TiO2 ist in einer Menge von 2,5 bis zu 20 Gew.-% vorhanden. Alle anderen Oxidmaterialien, d. h. ZrO&sub2;, HfO, MgO, CeO2, La2O3 und SrO allein oder in Kombination machen den Rest von 75 bis 93,5 Gew.-% aus. Wird die Menge des Oxidmaterials innerhalb des Bereiches von 75 bis 93,5 Gew.-% verändert, dann sollte die Menge an TiO2 so eingestellt werden, um diese Veränderung zu kompensieren, vorausgesetzt, daß die TiO&sub2; -Menge im Bereich von 2,5 bis zu 20 Gew.-% bleibt.
  • Wird Y&sub2;O3 als Stabilisator verwendet, dann sollte es in einer Menge von 5 bis 10 Gew.-% vorhanden sein. TiO2 wird in einer Menge von 2,5 bis 20 Gew.-% verwendet. Alle anderen Oxidmaterialien der Gruppe ZrO2, HfO, MgO, CeO2, La2O3 und SrO allein oder in Kombination machen in diesem Falle den Rest von 70 bis 92,5 Gew.-% aus. Variationen in den Mengen der Oxidmaterialien sollten wieder durch Einstellen der TiO2-Menge kompensiert werden, vorausgesetzt, das TiO&sub2; bleibt auch hier im Bereich von 2,5 bis zu 20 Gew.-%.
  • Ein Überzug mit Wärmestrahlung, der wegen der geringen Kosten und der guten Erhältlichkeit der Materialien im Rahmen der oben genannten Bereiche bevorzugt ist, ist einer, der zusammengesetzt ist aus 75 bis 93,5 Gew.-% ZrO2 als das Oxidmaterial, zu dem 4 bis 5 Gew.-% CaO und 2,5 bis zu 20 Gew.-% TiO2 hinzugegeben werden.
  • Oxidmischungen für Überzüge, die sich als brauchbar erwiesen haben, einen schwarzen, verschmolzenen Überzug mit Wärmestrahlungswerten von 0,92 bis 0,94 zu ergeben, sind die folgenden, in denen die Bestandteile in Gewichtsprozent angegeben sind:
    • 1. 76 ZrO2 - 4 CaO - 20 TiO&sub2;
    • 2. 80,75 ZrO2 - 4,25 CaO - 15 TiO2
    • 3. 85,5 ZrO2 - 4,5 CaO - 10 TiO2
    • 4. 87,88 ZrO2 - 4,62 CaO - 7,5 TiO2.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der Röntgenröhren-Anode nach der Erfindung ist im Patentanspruch 10 charakterisiert.
  • Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigt
  • Fig. 1 eine typische Röntgenröhre mit Drehanode im Schnitt, bei der das neue Material zum Überziehen des Targets eingesetzt ist, und
  • Fig. 2 einen Querschnitt eines Targetkörpers einer Röntgenröhren-Anode.
  • In Fig. 1 umfaßt die dargestellte Röntgenröhre einen Glaskolben 1, in deren eines Ende ein Kathodenträger 2 eingeschmolzen ist. Die Kathodenstruktur 3, die einen Elektronen emittierenden Faden 4 und einen fokussierenden Becher 5 umfaßt, ist auf dem Träger 2 montiert. Zum Zuführen des Heizstromes zum Faden 4 ist ein Paar von Leitern 6 vorgesehen und mit dem Leiter 7 wird die Kathode auf Erd- oder negativem Potential in Bezug zur Anode der Röhre gehalten.
  • Die Anode, auf welche der Elektronenstrahl der Kathode 3 unter Erzeugung von Röntgenstrahlung aufschlägt, ist allgemein mit der Bezugszahl 8 bezeichnet. Die Anode 8 hat üblicherweise einen Körper aus einem hochschmelzenden Metall, wie Molybdän, Wolfram oder deren Legierungen, in Röntgenröhren mit der höchsten Leistung besteht der Anodenkörper jedoch hauptsächlich aus Wolfram. Eine Oberflächenschicht, auf die der Elektronenstrahl aufschlägt, während der Anodenkörper rotiert und Röntgenstrahlen erzeugt, ist mit 9 bezeichnet und in den Fig. 1 und 2 im Schnitt gezeigt. Die Oberflächenschicht 9 besteht aus gut bekannten Gründen üblicherweise aus einer Wolfram/Rhenium-Legierung
  • Die rückwärtige Oberfläche 10 der Anode 8 ist im vorliegenden Beispiel konkav ausgebildet, und sie ist eine der Oberflächen, auf die der erfindungsgemäß verwendete Überzug mit starker Wärmestrahlung aufgebracht werden kann. Diesen Überzug kann man auch auf Bereiche der Anode außerhalb der Brennfleckspur aufbringen, wie auf die vordere Oberfläche 11 und die periphere Oberfläche 12 der Anode.
  • In Fig. 1 ist die Anode 8 auf einem Schaft 13 befestigt, der sich von einem Rotor 14 aus erstreckt. Der Rotor ist auf einem inneren Trägergestell 15 gelagert, das seinerseits auf einem Ring 16 ruht, der in das Endstück des Glaskolbens 1 eingeschmolzen ist. Die Statorwicklungen des Antriebsrotors 14 als eines Induktionsmotors sind aus der Zeichnung weggelassen. Der Anode 8 wird durch eine nicht dargestellte Zuführungsleitung, die mit dem Leiter 17 verbunden ist, Hochspannung zugeführt.
  • Wie bekannt, sind Röntgenröhren mit Drehanode nicht üblicherweise in einem in der Zeichnung nicht dargestellten Gehäuse eingeschlossen, innerhalb dessen im Abstand voneinander angeordneten Wandungen Öl zirkuliert, um die Wärme abzuführen, die von der Drehanode 8 abgestrahlt wird. Die Temperatur der Masse der Anode erreicht oft 1350°C während des Betriebes der Röhre, und der größte Teil dieser Wärme muß durch das Vakuum innerhalb des Röhrenkolbens 1 zum Öl im Röhrengehäuse abgestrahlt werden. Das Öl kann dann durch einen nicht dargestellten Wärmeaustauscher geleitet werden. Es ist üblich, den Rotor 14 mit einem texturierten Material, wie Titandioxid, zu überziehen, um die Wärmestrahlung zu verstärken und dadurch zu verhindern, daß die den Rotor tragenden Lager überhitzt werden. Ist die Wärmeaufnahmekapazität der Anode 8 nicht groß genug oder seine Abkühlgeschwindigkeit gering, dann müssen die Betriebszyklen abgekürzt werden, und dies bedeutet, daß die Röhre außer Betrieb bleiben muß, bis sich die Anode auf eine sichere Temperatur abgekühlt hat. Dies erfordert häufig eine verlängerte Zeit für die Ausführung einer Reihe von Röntgenuntersuchungen. Es ist daher wichtig, daß die Abstrahlung von den Anodenoberflächen möglichst groß gemacht wird.
  • TiO2 ist ein bekanntes Überzugsmaterial für den Rotor 14. Sein Wärmestrahlungswert beträgt etwa 0,85 und es ist für Teile, wie den Rotor geeignet, wenn die Anode die Wärme ausreichend gut abstrahlt, so daß der Rotor bei einer sicheren Temperatur von 500°C oder darunter arbeitet. Reines TiO2 ist jedoch zum Überziehen von Anoden in Röntgenröhren hoher Energie nicht geeignet, weil es sich bei den von der Anode erreichten Temperaturen verschlechtert. Es kann in einem Vakuum nicht ohne Zersetzung bis zur Schmelztemperatur erhitzt werden.
  • Die weißen gepulverten Mischungen, die zusammengesetzt sind aus TiO2, den anderen Oxidmaterialien und CaO und/oder Y&sub2;O&sub3; als Stabilisator werden als dünne Schicht auf irgendeine Oberfläche der Anode aufgebracht, die sich außerhalb der Brennspur befindet. Die Anode wird dann bei Temperaturen geglüht, die im folgenden noch angegeben werden, und zwar in einem hohen Vakuum, wobei ein dichter, dünner, glatter, homogener Überzug mit hohem Abstrahlvermögen entsteht.
  • Eine brauchbare Art, die Oxidmischung auf die Anode aufzubringen, ist durch Aufspritzen mittels einer Plasmakanone in einer Luftumgebung. Die Plasmakanone ist ein bekanntes Gerät, in der zwischen einer Wolframelektrode und einer diese umgebenden Kupferelektrode ein Lichtbogen gebildet wird. Die Oxidmaterialien werden in einem Argonstrom durch den Lichtbogen geleitet. Beim Passieren des Plasmas, das durch die Rekombination der ionisierten Gasatome erzeugt wird, schmelzen die Teilchen und werden durch den Gasstrom auf die Anodenoberfläche gestoßen. Die geschmolzenen Teilchen schlagen auf der überzogenen Oberfläche auf, und dies führt zu einem Überzug mit einer Textur und nicht mit einem geschmolzenen glasurartigen Aussehen.
  • Der Überzug kann auch mittels anderer Verfahren aufgebracht werden. So kann man die Oxide in einen geeigneten Binder oder eine andere flüchtige Trägerflüssigkeit einbringen und das Ganze auf die Targetoberfläche aufspritzen oder streichen. Auch kann man die Oxide im Vakuum durch Zerstäuben in einem Inertgas aufbringen oder die entsprechenden Metalle durch Zerstäuben in einem Vakuum mit einem Sauerstoffpartialdruck, um die Oxidüberzüge zu erzeugen.
  • Im Falle des Plasmabogenspritzens verliert das TiO2, das anfänglich weiß war, bei der sehr hohen Temperatur des Plasmabogens etwas Sauerstoff. Dadurch wird das weiße TiO2 in ein blauschwarzes Titanoxid umgewandelt. In Abhängigkeit von der Menge TiO2 in der Mischung hat der Überzug nach dem Aufspritzen eine Wärmestrahlung im Bereich von 0,6 bis 0,85, und beim Betrachten mit dem bloßen Auge oder mit sehr geringer Vergrößerung erscheint der Überzug texturiert und teilchenförmig. Unter diesen Umständen ist die Diffusion und das Verbinden mit dem Metall der Anodenoberfläche noch nicht maximal. In diesem Zustand kann der neue Überzug jedoch vorteilhaft für Anwendungen benutzt werden, die bei relativ geringer Temperatur arbeiten, wie auf den Anodenrotor 14.
  • Nachdem das Überzugsmaterial nach irgendeinem der vorgeschlagenen Verfahren gleichförmig aufgebracht ist, ist die nächste Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens kritisch bei der Optimalisierung der Wärmestrahlung und bei der Erzeugung eines glatten verschmolzenen Überzugs, in dem keine Pulverteilchen mehr erkennbar sind. Diese nächste Stufe besteht im Glühen der überzogenen Anode in einem Vakuum, bei einem geringen Druck von 1,33 × 10-3 Pa oder weniger, um einen verschmolzenen schwarzen Überzug zu erhalten, in dem das TiO2 einen weiteren Sauerstoffverlust erlitten hat. Die Glühtemperatur sollte mindestens 1650°C betragen, aber 1900°C nicht übersteigen. Die beste Praxis besteht darin, die Anode in der Hitze nur so lange zu halten, bis seine Masse die Temperatur von 1650°C erreicht, was typischerweise 15 Minuten dauern könnte. Wird die Anode zu lange in der Hitze gehalten, dann kann der geschmolzene Überzug zu Bereichen hin verlaufen, die nicht überzogen werden sollen.
  • Die Oxidzusammensetzung wird nach dem Verschmelzen im Vakuum ein in dem hohen Vakuum einer Röntgenröhre bei mindestens 1650°C stabiler Überzug, was oberhalb der für die Anode außerhalb der Brennspur erwarteten Temperatur liegt. Nach diesem Verfahren hergestellte Überzüge haben durchgehend Wärmestrahlungen von 0,92 bis 0,94 gehabt.
  • Ist die Anode mit dem Rotor 14 verbunden, dann kann sie nicht geglüht werden, da die Kupfer- und Stahlteile des Rotors bei 1083 bzw. 1450°C schmelzen würden.
  • Die Oxide ZrO2, HfO, MgO, CeO2, SrO und La2O3 verschmelzen und schmelzen, stabilisiert mit entweder CaO oder Y2O3, bei Temperaturen oberhalb der Betriebstemperatur der Masse der Anode, und die erhaltene Oxidmischung ist stabil in einem Vakuum von 1,33 × 10-8 Pa, das in einem Röntgenröhrenkolben existiert, in einem Zustand, in dem ein Unterschuß von Sauerstoff vorhanden ist, und bleibt dabei schwarz und behält eine starke Wärmestrahlung von mehr als 0,90 bei.
  • Die Konzentration der Oxidmaterialien außer den Stabilisato -ren und TiO2 ist größer als die von TiO2, weil dies die hochschmelzenden Materialien mit Schmelzpunkten oberhalb von 2700°C sind, während TiO2 bei 1800°C schmilzt. Die TiO2-Menge muß immer 20 Gew.-% oder weniger betragen. Das Kalziumoxid in einer relativ geringen Konzentration von etwa 5% schmilzt bei 2600°C und verhindert, daß sich aus ZrO2 und den anderen Oxidmaterialien bei tiefen Temperaturen die unerwünschte monokline Phase bildet. TiO2 allein oder in Abwesenheit der anderen in dem erfindungsgemäß verwendeten Überzug eingesetzten Oxide dissoziiert in einem Vakuum bei einer Temperatur von etwa 1200°C, und dies ist beträchtlich unterhalb der für die Anode erforderlichen Betriebstemperaturen. Es ist bekannt, daß die Umwandlung in die monokline Phase des ZrO2 oder HfO zum Beispiel von einer Veränderung der thermischen Ausdehnung begleitet ist, und wo dies aufgetreten ist, neigt der Überzug zum Abspalten von der Anode aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnung zwischen Anodenkörper und Überzug.
  • Y2O3 kann an Stelle von CaO zur Stabilisierung der Oxide von Zr, Hf, Mg, Ce, Sr und La benutzt werden. Y2O3 schmilzt bei 2400°C. Wird Y2O3 zum Stabilisieren der vorgenannten Oxide eingesetzt, dann in einer Menge von 5 bis 10 Gew.-%, was eine Verringerung der Mengen der vorgenannten Oxide und des TiO2 erfordert. Bei Auswertung der mit CaO und Y2O3 stabilisierten Oxidmaterialien zeigte sich, daß es das TiO2 ist, das einen Unterschuß an Sauerstoff aufweist, das den schwarzen Überzug erzeugt, da ohne TiO2 aufgesprühte und im Vakuum geglühte Oxidüberzüge, seien sie mit CaO oder Y2O3 stabilisiert, nicht verschmolzen werden konnten und beide zu gelbgrauen Überzügen führten, die Wärmestrahlungswerte von etwa 0,6 hatten, verglichen mit Strahlungswerten von über 0,9, wenn TiO2 innerhalb der oben genannten Konzentration verwendet worden war.
  • Glüht man die Überzüge, die aus den oben genannten Oxiden plus TiO2 plus Stabilisator bestehen und die durch Plasmabogensprühen aufgebracht worden waren, in einem Vakuum bei einer Temperatur unterhalb von 1600°C, dann erhält man einen nicht verschmolzenen Überzug mit Strahlungswerten etwa unterhalb von 0,9. Das Glühen etwas unterhalb von 1600°C führt auch zu einem schwarzen Überzug mit Wärmeabstrahlung, doch bleibt dieser Überzug teilchenförmig.
  • Das Glühen bei 1650°C oder höher führt zu dem glatten, homogenen, dichten und dünnen Überzug, dessen Eigenschaften für die Anoden von Röntgenröhren brauchbar sind. Dünne Überzüge sind vorteilhaft, da es dann nur einen geringen thermischen Gradienten durch den Überzug hindurch gibt, und das bedeutet, daß sich Überzug und Anodenkörper in ähnlicher Weise ausdehnen und zusammenziehen. Eine hohe Dichte des Überzuges verbessert die Wärmeleitung durch den Überzug. Schliffbilder eines Querschnittes einer Anodenoberfläche, die überzogen und bis zur Verschmelztemperatur erhitzt worden ist, zeigen, daß der Überzug eine keramische Natur hat und daß er in die Poren der Anodenoberfläche geflossen ist und so eine gute Bindung damit bewirkt hat. Es scheint, daß sich an der Grenzfläche zwischen Überzug und Anodenkörper keine Schichtung oder diskrete Schicht ausgebildet hat.
  • Zur Auswertung der Wirksamkeit der erfindungsgemäß verwendeten Überzüge mit hoher Wärmestrahlung wurden vergleichbare Anoden mit einem Standardüberzug aus Tantalkarbid und mit den neuen verschmolzenen Zusammensetzungen, die oben angegeben sind, überzogen. Die mit Tantalkarbid überzogene Anode hielt bei kontinuierlicher Anwendung von 70 Milliampere bei einer Spitzenspannung von 40 kV die Temperatur von 1120°C. Die Anode mit dem erfindungsgemäß verwendeten Überzug mit hoher Wärmestrahlung erforderte die sehr viel höhere Energie von 80 Milliampere bei einer Spitzenspannung von 44 kV, um die Temperatur von 1120°C zu halten.
  • Unter Anwendung des Verfahrens zum Messen von Wärmeeinheiten in einer Anode, die allgemein in der Industrie angewendet wird, wurde festgestellt, daß mit dem erfindungsgemäß verwendeten Überzug 26% mehr Wärme abgestrahlt wurde als bei einer mit Tantalkarbid überzogenen Anode, wobei der Unterschied nur in dem Überzug mit Wärmeabstrahlung bestand.

Claims (10)

1. Röntgenröhren-Anode mit einem Körper, der eine Oberflächenregion aufweist, auf der Elektronen unter Erzeugung von Röntgenstrahlen aufschlagen und einen von der genannten Region getrennten Überzug aus einem Erhitzungsprodukt aus TiO2 und mindestens einem weiteren Oxid aus ZrO2, MgO, CaO u. a., um die Wärmestrahlung des Körpers zu fördern, wobei der Überzug das Produkt umfaßt, das beim Erhitzen eines Oxidmaterials bei einem Druck von 1,33×10-3 Pa oder weniger und bei einer Temperatur im Bereich von 1650 bis 1900°C erhalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxidmischung etwa 2,5 bis etwa 20 Gew.-% TiO2, mindestens ein erstes Oxid in einer Gesamtmenge von 70 bis 93,5 Gew.-% aus ZrO2, HfO, MgO, CeO2, La2O3, SrO und mindestens ein Stabilisierungsoxid für das erste Oxid aus CaO und Y2O3 umfaßt, wobei die Menge des Stabilisierungsoxids den Rest zwischen 100 Gew.-% und der Summe der Gew.-% von TiO2 und das oder der ersten Oxide ausmacht.
2. Röntgenröhren-Anode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des Oxids aus der ersten Gruppe im Bereich von 75 bis 93,5 Gew.-% liegt und aus der zweiten Gruppe im wesentlichen CaO in einer Menge von 4 bis 5 Gew.-% ausgewählt ist.
3. Röntgenröhren-Anode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des Oxids, die aus der ersten Gruppe ausgewählt ist, im Bereich von 70 bis 92,5 Gew.-% liegt und das aus der zweiten Gruppe ausgewählte Oxid im wesentlichen Y2O3 in einer Menge von 5 bis 10 Gew.-% ist.
4. Röntgenröhren-Anode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxidmischung 2,5 bis 20 Gew.-% TiO2, 5 bis 10 Gew.-% Y2O3 und als Rest ZrO2 oder HfO oder deren Mischungen umfaßt.
5. Röntgenröhren-Anode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung zusammengesetzt ist aus etwa 2,5 bis zu 20 Gew.-% TiO2, 4 bis 5 Gew.-% CaO und der Rest ZrO2 ist.
6. Röntgenröhren-Anode nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung zusammengesetzt ist aus 76 Gew.-% ZrO2, 4 Gew.-% CaO und 20 Gew.-% TiO 2.
7. Röntgenröhren-Anode nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung zusammengesetzt ist aus 80,75 Gew.-% ZrO2, 4,25 Gew.-% CaO und 15 Gew.-% TiO2.
8. Röntgenröhren-Anode nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung zusammengesetzt ist in Gew.-% aus etwa 85,5 ZrO2, 4,5 CaO und 10 TiO2.
9. Röntgenröhren-Anode nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung zusammengesetzt ist in Gew.-% aus etwa 87,88 ZrO2, 4,62 CaO und 7,5 TiO2.
10. Verfahren zum Herstellen der Röntgenröhren-Anode nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit folgenden Stufen:
Aufbringen auf ausgewählten Oberflächenregionen der Anode einer Mischung feiner Teilchen mindestens eines der ersten Oxide oder deren Mischungen, die zu TiO2 hinzugegeben sind und
Erhitzen der Anode bei einem Druck von 1,33×10-3 Pa oder weniger und einer ausreichend hohen Temperatur für eine ausreichend lange Zeit, um die Teilchen zu einem nicht-teilchenförmigen, glatten, im wesentlichen schwarzen Überzug zu verschmelzen, dadurch gekennzeichnet, daß man zusammen mit der Mischung feiner Teilchen ein Stabilisierungsoxid aus CaO oder Y2 O3 hinzugibt und daß das Erhitzen auf eine Temperatur von mindestens 1650°C erfolgt, wenn man CaO einsetzt, und auf mindestens 1700°C erfolgt, wenn man Y2O3 einsetzt.
DE2805154A 1977-02-16 1978-02-08 Röntgenröhren-Anode und Verfahren zu deren Herstellung Expired DE2805154C2 (de)

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