DE2901681B2

DE2901681B2 - Röntgenröhre

Info

Publication number: DE2901681B2
Application number: DE2901681A
Authority: DE
Inventors: Yashunori Chigasaki Kanagawa Ishii; Tsuna Fujisawa Kanagawa Sawa
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1978-01-18
Filing date: 1979-01-17
Publication date: 1981-06-25
Also published as: FR2415366B1; IT7947622A0; JPS6227499B2; FR2415366A1; IT1114341B; DE2901681A1; US4281268A; JPS5496985A

Description

Die Erfindung betrifft eine Röntgenröhre, bestehend aus einem evakuierten Kolben mit Endteilen aus Glas und einem Mittelteil aus Metall, einer im evakuierten Kolben angeordneten Kathodeneinheit und einer

ίο ebenfalls im Kolben angeordneten, der Kathodeneinheit zugewandten Anodeneinheit, die eine an einem Rotor angebrachte Fangelektrode aufweist, und aus einem wärmeabschirmenden Element mit einem Abschnitt, der in den Raum zwischen dem Rotor und der Fangelektrode derart ragt, daß eine Aufheizung des Rotors durch die von_ der Fangelektrode abgestrahlte Wärme verhindert wird.

Aus der DE-AS 10 53 105 ist bereits eine Röntgenröhre bekannt, bei der zwischen der drehbaren Fangelektrode und einem Rotor wärmeabschirmende Elemente vorgesehen sind. Diese wärmeabschirmenden Elemente bestehen einerseits aus einem Zylinder und andererseits aus einem konisch ausgebildeten Metallteil, welches Bestandteil des Rotors ist. Dieses konisch ausgebildete Metallteil ist bei dieser bekannten Konstruktion so angeordnet, daß es Sekundärelektronen auffangen kann, wodurch sich das Metallteil erhitzt und die sich dabei entwickelnde Wärme auf den Rotor übertragen wird.

J« Bei dieser bekannten Konstruktion ist an dem der Fangelektrode zugeordneten Ende der Röhre ein tellerförmiges Metallstück vorgesehen, welches dazu dient, die von der Fangelektrode abgestrahlte Wärme aufzunehmen und an ein Kühlmedium abzugeben.

Durch die gesamte Röhre erstreckt sich in axialer Richtung ein Kühlkanal, so daß diese bekannte Röntgenröhre von innen her gekühlt wird. Dies bedeutet jedoch zwangsläufig eine entsprechend aufwendige Konstruktion.

Aus der US-PS 37 90 836 ist bereits eine Röntgenröhre mit den Merkmalen der eingangs definierten Art bekannt. Bei dieser bekannten Konstruktion ist im Bereich zwischen einem Rotor und der Fangelektrode eine Kühleinrichtung vorgesehen, die aus magnetisch betätigbaren Wärmeableitelementen besteht. Mit Hilfe mehrerer Permanentmagnete werden die Wärmeableitelemente in Anlage an die untere Fläche der Fangelektrode gebracht und können dadurch Wärme von dem Anodenkörper ableiten. Diese bekannte Konstruktion ist sehr aufwendig, da die Wärmeableitelemente als Lamellenstrukturen ausgebildet sind, wobei zwischen den Kühllamellen Federlamellen eingefügt sind, wodurch die Abdichtung dieser bekannten Konstruktion problematisch wird. Die dabei verwendeten Magnetsegmente bilden zumindest einen Teil der eigentlichen Wandbegrenzung des Röhrenkolbens.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Röntgenröhre der eingangs definierten Art derart zu verbessern, daß sie bei sehr einfachem Aufbau äußerst kompakt bei gleichzeitig hoher Leistung ausgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird ausgehend von der Röntgenröhre der eingangs definierten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der genannte Abschnitt des

*>5 wärmeabschirmenden Elements mit seiner Fläche der Fangelektrode gegenüberliegt, so daß dieser Abschnitt die von der Fangelektrode abgestrahlte Wärme auffängt und verhindert, daß das Glasendteil durch

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Sekundärelektronen von der Fangelektrode bestrahlt wird, daß das wärmeabschirmende Element Bestandteil des evakuierten Kolbens ist, derart, daß die vom wärmeabschirmenden Element aufgenommene Wärme nach außen vom evakuierten Kolben wey abgestrahlt wird, und daß ein isolierender Hohlzylinder vorgesehen ist, der mit dem einen Ende dicht an dem wärmeabschirmenden Element liegt und durch den ein Kühlmedium zum Kühlen des wärmeabschirmenden Elements zuführbar ist. H)

Erfindun^cgemäß ist also zwischen der Fangelektrode und dem Rotorabschnitt ein wärmeabschirmendes Element angeordnet, dessen Fläche der Fangelektrode gegenüberliegt, so daß die von der Fangelektrode abgestrahlte Wärme unmittelbar von dem wärmeabschirmenden Element aufgefangen werden kann und unmittelbar an das Kühlmedium abgegeben werden kann.

Die Röntgenröhre nach der vorliegenden Erfindung wird daher in besonders vorteilhafter Weise gekühlt, so daß sie in kompakter Bauweise bei gleichzeitig hoher Leistung ausgeführt werden kann.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen 2 bis 10.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine teilweise im Schnitt gehaltene Darstellung einer Röntgenröhre mit Merkmalen nach der Erfindung, jo

Fig. 2 eine Fig. 1 ähnelnde Darstellung einer Abwandlung des Kolbens der Röntgenröhre gemäß Fig. 1,

Fig.3 eine Fig.2 ähnelnde Darstellung einer Abwandlung des isolierenden Hohlzylinders der Rönt- r> genröhre gemäß F i g. 1.

Die in F i g. 1 dargestellte Röntgenröhre mit Merkmalen nach der Erfindung entspricht bezüglich ihres Grundaufbaus zum großen Teil einer herkömmlichen Röntgenröhre.

Die Röntgenröhre besteht aus einem evakuierten Kolben 1 in Form von Endteilen la und Ic aus Glas sowie einem Mittelteil Ifa aus Metall, einer im Kolben 1 angeordneten Kathodeneinheit 2, einer im Kolben 1 angeordneten, der Kathodeneinheit 2 zugewandten Anodeneinheit 3 in Form einer der Kathodeneinheit 2 zugewandten Fangelektrode 4 und eines Rotors 6 zum Drehen der Fangelektrode 4, einem Stator 7 zum Drehen des Rotors 6 und einem isolierenden Hohlzylinder 8 zur Isolierung des Rotors 6 gegenüber dem Stator 7. Der schalenförmige Abschnitt 9 der Kathodeneinheit 2 enthält einen Heizfaden zum Emittieren eines Elektronenstrahls. Zwischen der Fangelektrode 4 und dem Rotor 6 ist eine Kühl- und Abschirmkonstruktion 20 vorgesehen.

Die Röntgenröhre nach Fig. 1 weist weiterhin ein zwischen der Fangelektrode 4 und dem Rotor 6 koaxial dazu angeordnetes wärmeabschirmendes Element 21 auf. Die Welle 5 erstreckt sich dabei durch die Zentralbohrung des Elements 21 zur Verbindung der Fangelektrode 4 mit dem Rotor 6. Das Element 21 ist am Außenumfang mit dem einen Ende des Metall-Mittelteils lides evakuierten Kolbens I und am Innenumfang mit einem Metallring 22 verbunden, der mit dem einen Ende des Endteils la des Kolbens i verschmolzen bzw. verschweißt ist Das Element 21 besitzt die Form einer flachen Scheibe mit einer Zentralbohrung 24. In abgewandelter Ausführungsform kann das Element 21 auch gemäß Fig.2 mit seinem !nnenumfangsteil zur Fangelektrode 4 hin abgewinkelt sein. In diesem Fall wird es vom elektrischen Standpunkt bevorzugt, daß sich dieser Innenumfangsteil auf halber Strecke zwischen der Fangelektrode 4 und dem Rotor 6 berindet. Das Element 21 bzw. 20, wenn es die Form einer flachen Scheibe mit Zentralbohrung 24 besitzt, kann weiterhin mit mindestens einem Vorsprung 23 versehen sein, der von seinem Innenumfangsteil in Richtung auf die Fangelektrode 4 absteht

Die Zentralbohrung 24 des Elements 21 kann gegenüber der die Fangelektrode 4 mit dem Rotor 6 verbindenden Welle exzentrisch angeordnet sein. In diesem Fall ist das Zentrum der Zentralbohrung 24 weiter als die Achse der Welle 5 vom Bereich 9 der Kathodeneinheit 2 entfernt Der Durchmesser der Zentra/bohrung 24 entspricht entweder demjenigen des Rotors 6 oder ist kleiner als dessen Durchmesser. Vorzugsweise ist die Zentralbohrung 24 so groß, daß sie mit Spiel von der Welle 5 durchsetzt wird.

Das Element 21 besteht aus einem Werkstoff mit gutem Wärmeleitvermögen, beispielsweise Kupfer. Mindestens die der Fangelektrode 4 zugewandte Seite des Elements ist mit Kupfersulfid, Schwarzchrom o. dgl. geschwärzt. An der dem Rotor 6 zugewandten Seite kann das Element 21 eine Anzahl von wärmeabstrahlenden Rippen 25 aufweisen. Weiterhin kann das Element 21 so groß sein, daß sein Außenumfangsabschnitt über den evakuierten Kolben 1 hinausragt.

Der isolierende Hohlzylinder 8 ist so geformt und angeordnet, daß er den den Rotor umgebenden Endteil la umschließt und die vom Endteil la abgehende, nach außen freiliegende Seite des Elements 21 abdeckt oder abschirmt. In den Spalt zwischen dem Hohlzylinder 8 und dem Endteil la sowie zwischen dem Hohlzylinder 8 und dem Element 21 ist ein Kühlmittel zur Kühlung des Rotors 6 und des Elements 21 einführbar. Zur Zufuhr des Kühlmittels und zu seiner Umwälzung in diesem Spalt ist eine nicht dargestellte Rohrleitung am einen Ende mit dem isolierenden Hohlzylinder 8 und am anderen Ende mit einem nicht dargestellten Kühlmittelvorrat verbunden. Als Kühlmittel kann ein isolierendes Gas, z. B. Schwefelhexafluorid (SF₆) oder ein isolierendes öl verwendet werden.

Der isolierende Hohlzylinder 8 kann auch die Form gemäß Fi g. 3 besitzen. Dieser abgewandelte Hohlzylinder 8 umschließt nur den Endteil 1 a, so daß er den Rotor 6 elektrisch vom Stator 7 isoliert.

Bei der dargestellten Röntgenröhre blockiert das Element 21 die von der Fangelektrode < abgestrahlte Wärme. Die Wärme der Fangelektrode 4 wird daher, mit Ausnahme der über die Welle 5 übertragenen Wärmemenge, nicht unmittelbar auf den Rotor 6 übertragen. Infolgedessen erwärmt sich der Rotor 6 in keinem Fall so stark, daß die seine Welle tragenden Lager einer thermischen Ausdehnung unterworfen sind, durch die der runde Lauf der Rotorwelle verhindert wird. Die erfindungsgemäße Röntgenröhre ist daher mit hohem Wirkungsgrad betreibbar, so daß sie einen hohen praktischen Nutzwert bietet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Röntgenröhre, bestehend aus einem evakuierten Kolben mit Endteilen aus Glas und einem Mittelteil aus Metall, einer im evakuierten Kolben angeordneten Kathodeneinheit und einer ebenfalls im Kolben angeordneten, der Kathodeneinheit zugewandten Anodeneinheit, die eine an einem Rotor angebrachte Fangelektrode aufweist, und aus einem wärmeabschirmenden Element mit einem Abschnitt, der in den Raum zwischen dem Rotor und der Fangelektrode derart ragt, daß eine Aufheizung des Rotors durch die von der Fangelektrode abgestrahlte Wärme verhindert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Abschnitt des wärmeabschirmenden Elements (21) mit seiner Fläche der Fangelektrode (4) gegenüberliegt, so daß ditser Abschnitt die von der Fangelektrode abgestrahlte Wärme auffängt und verhindert, daß das Glasendteil (ta)durch Sekundärelektronen von der Fangelektrode bestrahlt wird, daß das wärmeabschirmende Element (21) Bestandteil des evakuierten Kolbens (1) ist, derart, daß die vom wärmeabschirmenden Element (21) aufgenommene Wärme nach außen vom evakuierten Kolben weg abgestrahlt wird, und Haß ein isolierender Hohlzylinder (8) vorgesehen ist, der mit dem einen Ende dicht an dem wärmeabschirmenden Element (21) liegt und durch den ein Kühlmedium zum Kühlen des wärmeabschirmenden Elements (21) zuführbar ist.

2. Röntgenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeisolierende Element

(21) eine Metallscheibe mit einer Zentralbohrung (24) ist, die vom Rotor (6) durchsetzt wird.

3. Röntgenröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallscheibe aus Kupfer besteht.

4. Röntgenröhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallscheibe an ihrer der Fangelektrode zugewandten Seite geschwärzt ist.

5. Röntgenröhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallscheibe an ihrer anderen Seite mit einer Anzahl von wärmeabstrahlenden Rippen (25) versehen ist.

6. Röntgenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeabschirmende Element (21) eine Metallscheibe mit einer exzentrischen Bohrung ist.

7. Röntgenröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallscheibe am Außenumfangsabschnitt am einen Ende des Kolben-Zwischenteils und am Innenumfang an einem Metallring

(22) befestigt ist, der mit dem einen Kolben-Endteil verschmolzen bzw. verschweißt ist.

8. Röntgenröhre nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenumfangsabschnitt der Metallscheibe (21) so in Richtung auf die Fangelektrode abgewinkelt ist, daß er sich auf halber Strecke zwischen Fangelektrode und Rotor befindet.

9. Röntgenröhre nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenumfangsabschnitt der Metallscheibe so in Richtung auf die Fangelektrode (4) abgewinkelt ist, daß er sich parallel zu deren Außenumfangsabschnitt erstreckt.

10. Röntgenröhre nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenumfangsabschnitt der Metallscheibe mit mindestens einem in Richtung auf die Fangelektrode (4) abstehenden Vorsprung (23) versehen ist.