DE618988C - Roentgenroehre mit waehrend des Betriebes umlaufender Anode - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 20. SEPTEMBER 1935

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT '

KLASSE 21g GRUPPE 17

C. H. F. Müller Akt.-Ges. in Hamburg-Fuhlsbüttel*)

Röntgenröhre mit während des Betriebes umlaufender Anode

Patentiert im Deutschen Reiche vom 4. Januar 1934 ab

Die Erfindung betrifft eine Röntgenröhre mit während des Betriebes umlaufender Anode, die bekanntlich dem auffallenden Elektronenbündel infolge der Drehung eine sehr viel größere Oberfläche darbietet als eine ruhende Anode.

Für die Abführung in sehr kurzen Zeiten auf der Anodenvorderfläche entwickelter Wärmemengen, .also insbesondere bei sehr kurzzeitigen Röntgenaufnahmen mit großer Strahlenintensität, ist besonders zweckmäßig eine Massivanode, die, aus gut wärmeleitendem Material, wie Kupfer, bestehend, die auf der aus hochschmelzendem Metall bestehenden Stirnfläche entwickelte Wärme in kürzesten Zeiten aufnehmen kann. Infolge der großen Wärmekapazität einer solchen Massivanode läßt sich mit einer solchen eine große Anzahl von Aufnahmen mit schwerer BeIastung herstellen, bevor der Anodenkörper eine solche Temperatur erreicht, daß eine längere Unterbrechung zur Abkühlung notwendig wird.

Bei langdauerndem Betrieb, also bei längerer Durchleuchtung, ist eine Anode besonders vorteilhaft, die geeignet ist, die dauernd auf der Anodenvorderfläche entwickelte Wärme auch dauernd abzuführen, wie dieses beispielsweise bei Röntgenröhren für Tiefentherapie bekannt ist. Derartige Anoden bestehen aus einer verhältnismäßig dünnen Platte aus hochschmelzendem Metall, wie Wolfram oder Tantal, und erhitzen sich während des Betriebes auf eine Temperatur, bei der die Intensität der abgestrahlten Wärme etwa der entwickelten Wärme das Gleichgewicht hält. Derartige Anoden sind für langdauernde Betriebsarten geeignet, bei denen die Belastung der Anode nicht so groß ist, daß die sich einstellende stationäre Temperatur den Schmelzpunkt des Anodenmaterials erreicht öder gar überschreitet.

An sich ist es bekannt, außer der gekühlten feststehenden Antikathode eine oder mehrere ungekühlte Antikathoden und ebenso viele zusätzliche Kathoden vorzusehen. Diese bekannte Ausbildung hat den Zweck, die Gefahr des Durchschlagenwerdens der Glaswand weitgehend zu vermindern, hat also mit der hier vorliegenden Problemstellung an sich nichts gemein. Man wird der vorliegenden Aufgabe nicht einmal gerecht, wenn man die Anode mit einem mittleren, feststehenden Teil für Dauerbelastung und einem diesen feststehenden Teil umgebenden beweglichen Teil für kurzzeitige Aufnahmen versieht, zumal hierbei für die erforderliche Metallmasse der außenliegenden drehbaren Aufnahmeanode wenig Platz zur Verfügung steht und infolgedessen diese Drehanode weniger lang belastbar ist.

Erfindungsgemäß wird das hier vorliegende Problem der zweifachen Belastungsweise dadurch gelöst, daß die umlaufende An-

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Wilhelm Daumann in Eindhoven, Holland.

ode mit zwei Elektronenaufprallflächen versehen wird,, die so ausgebildet und angeordnet werden, daß die eine aus einem Metall hoher Wärmeleitfähigkeit, wie Kupier, besteht, in die eine aus hochschmelzendem Metall bestehende Scheibe als Stirnfläche eingeschmolzen ist; die andere Elektronenaufprallfläche besteht aus einem ringförmigen Metallteil aus Wolfram, Tantal o. dgl., das den Anodenkörper hoher Wärmeleitfähigkeit ringförmig zweckmäßig konzentrisch, umschließt und mit ihm mechanisch und elektrisch verbunden ist. Hierdurch wird also ermöglicht, für die Durchleuchtung eine leichte, wenig Platz beanspruchende und die Aufnahmeanöde nicht störende Scheibe zu verwenden, von der die bei der Durchleuchtung entwickelte Wärme durch Strahlung abgeleitet wird. Diese Scheibe kann auch, da sie selbst als Drehanode ausgebildet ist, eine große, belastete Oberfläche haben und dadurch verhältnismäßig viel Wärme abgeben. Der sich an die Innenanode konzentrisch anschließende Ring aus Wolfram oder Tantal ist nur durch Metallteile von geringem Querschnitt mit der massiven Anode verbunden, wodurch verhindert wird, daß die auf diesem Metallring entwickelte Wärme nach der massiven Anode zu abgeleitet wird.

Dieser zweiteiligen Anode entspricht eine zweigeteilte Kathode, deren einer Teil einen Brennfleck auf der zur Massivanode gehörenden Stirnfläche erzeugt, während der andere Teil einen Brennfleck auf der Ringanode erzeugt. ^;

Beim Betrieb einer Röntgenröhre nach der Erfindung wird für die Herstellung kurzzeitiger Aufnahmen hoher Leistung die zur Massivanode gehörende Kathode eingeschaltet und der hierzu gehörende Brennfleck verwandt. Für langdauernde Durchleuchtungen dagegen wird die zu der Ringanode¹ gehörende Kathode eingeschaltet und auf jener ein Brennfleck erzeugt. Da eine Wärmeabfuhr durch Leitung hier nicht erfolgt, nimmt diese Ringanode eine stationäre Temperatur an, so daß die abgestrahlte Energie der durch den Elektronenaufprall erzeugten das Gleichgewicht hält. Die Ringanodenfläche erhält zweckmäßig die gleiche Neigung wie die Stirnfläche der Massivanode selbst, so daß beide Flächen, geometrisch gesprochen, auf einem gemeinsamen Kegelmantel liegen.

Ist die Röhre für besonders schwere Aufnahmen, wie für Großtiere, bestimmt, so daß der Aufnahmebrennfleck auf der Massivanode eine gewisse Größe nicht unterschreiten darf, kann die Durchleuchtungskathode so dimensioniert sein, daß bei der Durchleuchtung ein kleinerer Brennfleck zur Anwendung gelangt.

Die Zuführungen zu den beiden Kathoden werden zweckmäßig· derartig geschaltet, daß bei starker Belastung stets ein Brennfleck auf der Massivanode und bei geringerer, aber langer dauernder Belastung stets die strahlungsgekühlte Ringanode belastet wird. Zu diesem Zweck kann beispielsweise ein stromempfindliches Relais vorgesehen werden.

In den Abbildungen ist ein Ausführungsbeispiel einer Röntgenröhre nach der Erfindung dargestellt.

Abb. ι zeigt einen Teilschnitt durch eine derartige Röhre, während Abb. 2 eine Aufsicht auf die wirksamen Anodenflächen darstellt.

Mit dem isolierenden Röhrenkörper 1 ist der Träger 2 der sich während des Betriebes drehenden Anode 3 hochvakuumdicht verschmolzen. Die Drehung der Anode wird durch den konzentrisch um die Röntgenröhre angeordneten Stator 4 bewerkstelligt. Auf der anderen Seite ist die zweiteilige Kathode 7 in das Entladungsgefäß 1 eingeschmolzen. Die Anode weist zwei wirksame Stirnflächen auf, deren eine, 5, in unmittelbarem Wärmekontakt mit dem kupfernen Anodenkörper 3 steht, während die andere, 6, den Anodenkörper konzentrisch umschließend, mit diesem zwar mechanisch und elekirisch, aber praktisch ohne Wärmeleitung verbunden ist.

Dieser zweiteiligen Anode sind zwei Glühspirälen 8 und 9 zugeordnet. Die Glühkathode 8 dient zur Erzeugung eines Brennflecks auf der Stirnfläche 5 der Massivanode, während durch die Glühkathode 9 ein Brennfleck auf der Ringanode 6 erzeugt wird.

Die Glühkathoden sind nur wahlweise einschaltbar und zweckmäßig mit einem strom- i°° empfindlichen Relais verbunden, so daß bei hohen Stromstärken nur die Kathode 8 und bei geringen Stromstärken die Kathode 9 betrieben wird.

In Fig. 2 sind die beiden Teilanoden in der ¹⁰S Aufsicht dargestellt. Die Massivanode 5- wird von der Ringanode 6 konzentrisch umgeben, die durch einzelne Stege 10 von geringem Wärmequerschnitt mit der Massivanode mechanisch und elektrisch verbunden ist. "°

Claims (5)

Patentansprüche :

1.. Röntgenröhre mit während des Betriebes umlaufender Anode, dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufende Anode zwei Elektronenaufprallflächen hat, von denen die eine aus einem Metall hoher-Wärmeleitfähigkeit, wie Kupfer, besteht, in die eine aus hochschmelzendem Metall bestehende Scheibe als Stirnfläche eingeschmolzen ist, und von denen die andere aus einem ringförmigen Metallteil aus

Wolfram, Tantal ο. dgl. besteht, das den Anodenkörper hoher Wärmeleitfähigkeit ringförmig, zweckmäßig konzentrisch, umschließt und mit ihm mechanisch und elektrisch verbunden ist.

2. Röntgenröhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der die Massivanode konzentrisch umgebende Metallring mit der Massivanode' derart verbunden ist, daß praktisch keine Wärme an die Massivanode abgegeben wird.

3. Röntgenröhre nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die Massivanode umgebende Metallring die gleiche Neigung wie die Stirnfläche der Massivanode aufweist.

4. Röntgenröhre nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweiteilige Kathode zur Anwendung kommt, deren Teile einen Brennfleck auf der Stirnfläche der Massivanode bzw. der diese umschließenden Ringanode erzeugen.

5. Röntgenröhre nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile der Kathode beispielsweise mit einem Stromrelais zusammengeschaltet sind, so daß bei großen Stromstärken nur die auf der Massivanode einen Brennfleck erzeugende Kathode, bei geringen Stromstärken aber die auf der Ringanode einen Brennfleck erzeugende Kathode betrieben wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen