FR2475799A1

FR2475799A1 - X-RAY TUBE WITH ROTATING ANODE

Info

Publication number: FR2475799A1
Application number: FR8100898A
Authority: FR
Inventors: Gunter Appelt; Rudolf Friedel; Ernst Geldner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1980-02-07
Filing date: 1981-01-19
Publication date: 1981-08-14
Also published as: DE3004531C2; FR2475799B1; CH647096A5; DE3004531A1

Abstract

The anode of the rotating-anode X-ray tube has a power-supply contact in the rotating shaft. In the case of known embodiments, said power-supply contact consists of a touching contact between moving and stationary parts, so that friction and hence wear occur. In order to prevent the contact becoming worn out, a liquid-metal contact (14) is provided which has a pot containing liquid metal (16) into which a pin (17) dips as the mating contact, which pin (17) is constructed as an attachment on the rotating shaft (8) of the anode (7). Such a rotating-anode X-ray tube which is provided with a liquid-metal contact is particularly suitable for use in X-ray diagnosis apparatuses which can be highly loaded.

Description

La présente invention concerne un tube à rayons
X à anode tournante, dans lequel le contact pour l'amenée du courant est situé dans l'axe de l'anode tournante. Des tubes à rayons X de ce genre sont connus pour avoir été publiés, notamment, dans le brevet US No. 3 878 395.The present invention relates to a ray tube
X with rotating anode, in which the contact for the current supply is located in the axis of the rotating anode. X-ray tubes of this kind are known to have been published, inter alia, in US Patent No. 3,878,395.

Dans les tubes à rayons X à anode tournante il fau-t prévoir, ainsi que cela est connu, un contact entre la partie fixe du tube et l'anode tournante. En règle générale il s'agit de contacts à aiguilles ou de contacts glissants qui s'usent d'autant plus vite que l'anode tourne plus rapidement. Ceci constitue un inconvénient, plus particulièrement pour les anodes décrites dans le brevet US susmentionné, anodes qui sont positionnées par voie magnétique et qui peuvent tourner à des vitesses très élevées. In X-ray tubes with a rotating anode, it is necessary to provide, as is known, a contact between the fixed part of the tube and the rotating anode. As a general rule, these are needle contacts or sliding contacts which wear the faster the faster the anode turns. This constitutes a drawback, more particularly for the anodes described in the aforementioned US patent, anodes which are positioned by magnetic means and which can rotate at very high speeds.

La présente invention a pour objet, dans un tube à rayons X du type rappelé en tête du présent mémoire, une réalisation telle du contact de l'anode que l'usure'est réduite et permet des déplacements non seulement le long de l'axe de rotation, mais également des déplacements latéraux. Pour résoudre ce problème, le contact dans une anode du type rappelé en tête du présent mémoire est, conformément à la présente invention, constitué par un pot contenant un métal liquide dans lequel plonge une tige qui constitue le contact antagoniste. Avantageusement, le pot est relié à la gaine du tube et la tige est constituée par un appendice porté par l'axe de rotation de l'anode. The object of the present invention is, in an X-ray tube of the type mentioned at the head of this memo, an embodiment such as the contact of the anode that wear is reduced and allows displacements not only along the axis rotation, but also lateral displacements. To solve this problem, the contact in an anode of the type mentioned at the head of this specification is, in accordance with the present invention, constituted by a pot containing a liquid metal in which plunges a rod which constitutes the antagonistic contact. Advantageously, the pot is connected to the sheath of the tube and the rod is formed by an appendage carried by the axis of rotation of the anode.

Suivant une autre forme de réalisation de l'objet de l'invention, la cuve est montée de façon mobile, cette mobilité autorisant, suivant une variante, au moins une mobilité latérale qui correspond au moins au débattement latéral du palier. According to another embodiment of the object of the invention, the tank is mounted in a mobile manner, this mobility allowing, according to a variant, at least one lateral mobility which corresponds at least to the lateral movement of the bearing.

Suivant une autre forme de réalisation, le pot est relié à son soubassement par l'intermédiaire d'un ressort hélicoidal. According to another embodiment, the pot is connected to its base by means of a helical spring.

Avantageusement, ledit pot est fait avec du molybdène et, suivant une forme de réalisation préférée, l'ouverture du pot, à travers laquelle plonge la tige, possède la forme d'un entonnoir qui s'évase vers l'ex- térieur. Advantageously, said pot is made with molybdenum and, according to a preferred embodiment, the opening of the pot, through which the rod plunges, has the shape of a funnel which flares outwards.

Suivant une autre forme de réalisation, le métal liquide est constitué par un alliage gallium-indium, avec 66, et plus particulièrement 75,5% de gallium, le reste étant de l'indium. According to another embodiment, the liquid metal consists of a gallium-indium alloy, with 66, and more particularly 75.5% of gallium, the rest being indium.

Suivant une réalisation avantageuse, la tige de contact comporte, au-dessus de la surface du métal liquide, mais encore à l'intérieur de l'espace dans lequel elle plonge, un épaississement latéral ayant, de préférence, la forme d'une plaque. According to an advantageous embodiment, the contact rod comprises, above the surface of the liquid metal, but still inside the space in which it plunges, a lateral thickening having, preferably, the shape of a plate .

Suivant une autre variante, la tige présente sur son côté extérieur et/ou l'ouverture présente intérieurement un filetage qui, lors du fonctionnement du tube, transporte dans le pot du métal qui a pu s'introduire entre le bord ou ladite ouverture et le filetage. According to another variant, the rod present on its outer side and / or the opening internally has a thread which, during the operation of the tube, transports metal into the pot which could have entered between the edge or said opening and the thread.

La mise en oeuvre, selon l'invention, d'un contact liquide permet non seulement d'éviter toute usure, mais d'obtenir une liberté de mouvement par la disposition d'un pot qui contient du métal liquide dans lequel plonge, comme contact antagoniste, une tige qui se situe dans l'axe de rotation. Avec un tel contact, les mouvements longitudinaux, transversaux et les mouvements de rotation sont possibles, avec maintien de la liaison électrique. En outre, aucune usure n'apparaît entre le contact plongeant et le métal liquide. The implementation, according to the invention, of a liquid contact makes it possible not only to avoid any wear, but to obtain a freedom of movement by the arrangement of a pot which contains liquid metal in which plunges, as contact antagonist, a rod which is located in the axis of rotation. With such contact, longitudinal, transverse movements and rotational movements are possible, with maintenance of the electrical connection. In addition, no wear appears between the plunging contact and the liquid metal.

Comme liquide on peut par exemple utiliser des métaux qui sont liquides ou qui peuvent être maintenus à l'état liquide à la température à laquelle démarre le tube. Cette température est en général la température ambiante, en sorte qu'il est avantageux d'utiliser des alliages qui sont liquides à cette température. En outre, et pour les températures de fonctionne ment du tube, le liquide ne doit pas influencer défavorablement le vide. As liquid, it is possible, for example, to use metals which are liquid or which can be maintained in the liquid state at the temperature at which the tube starts. This temperature is generally room temperature, so it is advantageous to use alloys which are liquid at this temperature. In addition, and for the operating temperatures of the tube, the liquid must not adversely affect the vacuum.

Un alliage utile est constitué, comme indiqué ci-dessus, par du gallium et par de l'indium, de pre- férence dans les rapports qui ont été spécifiés. D'autres alliages à point de fusion plus élevé peuvent être utilisés si l'on prévoit un dispositif de chauffage qui provoque la fusion de l'alliage avant la mise en route du moteur d'entraînement. Avec des systèmes à trois substances, par exemple le calcium (Ca), l'indium (In), l'étain (Sn), on peut obtenir, de façon connue, des points de fusion encore plus bas. A useful alloy consists, as indicated above, of gallium and of indium, preferably in the ratios which have been specified. Other alloys with a higher melting point can be used if a heating device is provided which causes the alloy to melt before the drive motor is started. With three-substance systems, for example calcium (Ca), indium (In), tin (Sn), it is possible to obtain, in known manner, even lower melting points.

La disposition du pot peut être fixe, si les mouvements auxquels il y a lieu de s'attendre, se situent dans l'ordre de grandeur des dimensions de son ouverture. The arrangement of the pot can be fixed, if the movements to be expected are in the order of magnitude of the dimensions of its opening.

Une amélioration supplémentaire de la mobilité peut être obtenue si le pot est muni d'un support mobile. Il peut par exemple être relié à son soubassement à l'aide d'un ressort, notamment d'un ressort hélicoïdal. Ainsi, l'en- semble du pot peut se déplacer latéralement, et, après cessation des sollicitations latérales, il peut à nouveau revenir dans sa position initiale ou être amené dans une autre position.A further improvement in mobility can be obtained if the pot is provided with a mobile support. It can for example be connected to its base using a spring, in particular a helical spring. Thus, the whole pot can move laterally, and, after the lateral stresses have ceased, it can again return to its initial position or be brought into another position.

A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et représenté au dessin annexé différentes formes de réalisation de l'objet de l'invention. As an example, various embodiments of the subject of the invention have been described below and shown in the accompanying drawing.

La figure 1 est une coupe transversale d'un tube à rayons X à anode tournante
La figure 2 représente, à plus grande échelle, une section transversale d'un contact à métal liquide utilisable dans l'objet de l'invention.Figure 1 is a cross section of an X-ray tube with a rotating anode
FIG. 2 represents, on a larger scale, a cross section of a liquid metal contact usable in the subject of the invention.

La figure 3 est une forme de réalisation dans laquelle le contact est monté de façon à pouvoir posséder une mobilité. Figure 3 is an embodiment in which the contact is mounted so as to have mobility.

La figure 4 montre des formes de réalisation dans lesquelles on met, de plus, en oeuvre des filetages servant de moyens pour retenir le métal dans le pot. Figure 4 shows embodiments in which one further implements threads serving as means for retaining the metal in the pot.

Dans la figure 1, la référence 1 désigne un tube métallique qui représente une partie de l'enceinte à vide du tube à rayons X. Dans une extrémité du tube est inséré un élément en céramique 2 ayant des propriétés d'isolant électrique, et à l'autre extrémité du tube est inséré un élément céramique similaire désigné par la référence 3. A l'extrémité de l'élément 3 qui est tourné du c8té intérieur du tube est fixé un dispositif de cathode 4 à travers lequel passent des fils d'alimentation 5 et 5' qui mènent à une spirale cathodique à incandescence 6. En face de la cathode à incandescence 6 est prévu un plateau d'anode 7 qui est relié,par l'intermédiaire d'un axe 8, au système d'entraînement en rotation qui est constitué par un stator 9 disppsé à l'extérieur du tube et par un rotor 10 situé à l'intérieur de l'élé- ment 2.Le rotor 10 est relié, par l'intermédiaire de paliers 11, à un embout de raccordement monté, de façon fixe, dans l'élément 2. Commefenêtre de-sortie du rayonnement 13, on a prévu un disque en béryllium qui est inséré dans la paroi du tube 1, près de l'emplacement que viennent frappen en 8 les électrons qui proviennent de 7. In FIG. 1, the reference 1 designates a metal tube which represents a part of the vacuum enclosure of the X-ray tube. In one end of the tube is inserted a ceramic element 2 having electrical insulating properties, and at the other end of the tube is inserted a similar ceramic element designated by the reference 3. At the end of the element 3 which is turned from the inner side of the tube is fixed a cathode device 4 through which pass wires power supply 5 and 5 'which lead to an incandescent cathode spiral 6. In front of the incandescent cathode 6 is provided an anode plate 7 which is connected, via an axis 8, to the drive system in rotation which is constituted by a stator 9 located outside the tube and by a rotor 10 located inside the element 2. The rotor 10 is connected, by means of bearings 11, to a connection end piece fixedly mounted in element 2. As the radiation exit window 13, there is provided a beryllium disc which is inserted in the wall of the tube 1, near the location that the electrons coming from 7 strike at 8.

Pour le contact électrique entre le plateau 8 et l'embout 13, est prévu un contact 14. Ce contact est constitué par un pot 15 qui contient un métal liquide 16 dans lequel plonge, au titre de contact antagoniste, une tige qui, sous la forme d'ure tige 17, est réalisée comme un appendice de l'axe 8.Le pot 15 est fermé par un couvercle 18 qui est traversé par une ouverture 19 dans laquelle se situe la tige 17. En outre, le pot 15 du contact 14 est fermé par deux plaques 20 et 21 dont celle, 21, qui repose directement sur le pot, possède une périphérie extérieure inférieure à celle du pot et présente une ouverture centrale qui est largement adaptée à la périphérie extérieure de la tige 17, alors que la plaque 20 possède une périphérie extérieure qui est adaptée à celle du pot 15 du contact 14, et présente une ouverture centrale qui autorise le passage libre de la tige 17. For the electrical contact between the plate 8 and the end piece 13, a contact 14 is provided. This contact consists of a pot 15 which contains a liquid metal 16 in which plunges, by way of antagonistic contact, a rod which, under the form of a rod 17, is produced as an appendage to the axis 8. The pot 15 is closed by a cover 18 which is crossed by an opening 19 in which the rod 17 is located. Furthermore, the pot 15 of the contact 14 is closed by two plates 20 and 21 of which that, 21, which rests directly on the pot, has an outer periphery smaller than that of the pot and has a central opening which is largely adapted to the outer periphery of the rod 17, while the plate 20 has an outer periphery which is adapted to that of the pot 15 of the contact 14, and has a central opening which allows the free passage of the rod 17.

De plus, on peut fixer à la tige 17, à l'intérieur de l'ouverture supérieure du pot 15, une plaque 22 dont la périphérie est légèrement inférieure à la largeur du volume intérieur du pot. Des parties du métal liquide 16 qui peuvent arriver au niveau de la plaque 22 sont alors projetées, lorsque l'anode 8 tourne, vers l'ex- térieur, contre la paroi intérieure du pot 15 du contact 14, et sont empêchées de sortir du pot par l'ouverture centrale. In addition, one can fix to the rod 17, inside the upper opening of the pot 15, a plate 22 whose periphery is slightly less than the width of the interior volume of the pot. Parts of the liquid metal 16 which can reach the level of the plate 22 are then projected, when the anode 8 turns outwards, against the inner wall of the pot 15 of the contact 14, and are prevented from leaving the pot through the central opening.

Dans la forme de réalisation selon la figure 3, le pot 15 est plus petit que l'ouverture borgne qui est prévue pour lui à l'extrémité intérieure de l'embout 12. In the embodiment according to FIG. 3, the pot 15 is smaller than the blind opening which is provided for it at the inner end of the end piece 12.

Sa forme diffère de celle de la figure 2 en ce sens que ses parties situées à l'extrémité supérieure ont été renvoyées vers l'intérieur et présentent une ouverture 19' en forme d'entonnoir s'évasant vers l'extérieur et au centre de laquelle se situe l'ouverture pour le passage de la tige 17. La fermeture proprement dite et le support sont constitués par un couvercle 18' qui correspond sensiblement au couvercle 18 de la figure 2, avec cette différence que l'ouverture du pot 15 n'est appliquée que contre lui, sans qu'il existe une liaison fixe.Its shape differs from that of FIG. 2 in that its parts located at the upper end have been turned inwards and have an opening 19 ′ in the form of a funnel flaring outwards and in the center of which is located the opening for the passage of the rod 17. The actual closure and the support consist of a cover 18 'which corresponds substantially to the cover 18 of Figure 2, with the difference that the opening of the pot 15 n 'is applied only against him, without there being a fixed connection.

Le support proprement dit du pot 15 et de son couvercle 18', à l'extrémité de l'embout 12, est constitué par une plaque 23 qui est fixée à 1'extrémité de 1' em- bout 12 à l'aide de vis 24. L'application du pot contre le couvercle 18' s'opère par l'intermédiaire d'un support 25 relié à un ressort hélicoïdal 26 dont le contre-appui est constitué par le fond du trou borgne prévu à l'extrémité de l'embout 12.The actual support of the pot 15 and its cover 18 ′, at the end of the end piece 12, is constituted by a plate 23 which is fixed to the end of the end 12 by means of screws 24. The application of the pot against the cover 18 'takes place by means of a support 25 connected to a helical spring 26 whose counter-support is formed by the bottom of the blind hole provided at the end of the tip 12.

Alors que lors d'un déplacement latéral de la tige 17, dans la forme de réalisation de la figure 2, la plaque 21 est déplacée, dans la forme de réalisation selon la figure 3, c'est le pot 15 lui-même qui est déplacé dans l'ouverture 27. While during a lateral displacement of the rod 17, in the embodiment of Figure 2, the plate 21 is moved, in the embodiment according to Figure 3, it is the pot 15 itself which is moved into opening 27.

Plus particulièrement dans la forme de réalisation selon la figure 3, on peut prevoir, pour retenir le métal 16 dans le pot 15, un filetage 29, 30 sur la tige et/ou dans le bord intérieur de l'ouverture 19' selon la figure 4, filetage qui, par rapport au mouvement de rotation de la tige 17, mène dans le pot 15. More particularly in the embodiment according to Figure 3, one can provide, to retain the metal 16 in the pot 15, a thread 29, 30 on the rod and / or in the inner edge of the opening 19 'according to the figure 4, thread which, relative to the rotational movement of the rod 17, leads into the pot 15.

En raison de la mobilité du pot, l'ouverture 19' peut être adaptée avec assez de précision à la périphérie extérieure de la tige 17 (siège glissant) et être avantageusement conformée pour constituer la fermeture du pot. Le mode de fonctionnement est indiqué, dans la figure 4, par la flèche 28 qui indique le sens de rotation de la tige 17. Du métal 16 qui aurait pu pénétrer dans le filetage 29, est renvoyé dans le pot par le mouvement de rotation. Le filetage 30 qui est prévu sur le bord inférieur de 19' peut également améliorer la retenue du métal 16 dans le pot, plus particulièrement s'il est prévu en plus d'un filetage 29. Due to the mobility of the pot, the opening 19 ′ can be adapted with sufficient precision to the outer periphery of the rod 17 (sliding seat) and advantageously be shaped to constitute the closure of the pot. The operating mode is indicated in FIG. 4 by the arrow 28 which indicates the direction of rotation of the rod 17. Metal 16 which could have entered the thread 29 is returned to the pot by the rotary movement. The thread 30 which is provided on the lower edge of 19 ′ can also improve the retention of the metal 16 in the pot, more particularly if it is provided in addition to a thread 29.

Claims

1) X-ray tube with rotating anode, of the type in which a contact for supplying current is arranged in the axis of the rotating anode, characterized in that the contact consists of a pot (15) which contains a liquid metal (16) in which a rod (17) plunges which constitutes the antagonistic contact.

2) X-ray tube with rotating anode according to claim 1, characterized in that the pot (15) is connected to the sheath of the tube and that the rod (17) is constituted by an appendage to the axis of rotation ( 8) of the anode (7).

3) X-ray tube with rotating anode according to claim 1, characterized in that the pot (15) is mounted so as to be movable.

4) X-ray tube with rotating anode according to claim 5, characterized in that the mobility allows at least one lateral displacement which corresponds, at least, to the lateral 5eu at the level of the bearing (11).

5) X-ray tube with rotating anode according to claim 3, characterized in that the pot (15) is connected to its base (12) by a helical spring (26).

6) X-ray tube with rotating anode according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the pot (15) is made with molybdenum.

7) X-ray tube with rotating anode according to any one of claims i to 6, characterized in that the opening (19 ') of the pot (15) through which the rod (17) passes, is under the shape of a funnel which flares outwards.

8) X-ray tube with rotating anode according to claim 1, characterized in that the liquid metal (16) is consumed by a gallium-indium alloy with at least 66, more particularly 75.5vu of gallium, the rest being indium.

9) X-ray tube with rotating anode according to claim 1, characterized in that the contact rod (17) has, above the surface of the liquid metal (16), but also inside the space diving, a lateral thickening which is preferably in the form of a plate (22) .10) X-ray tube with a rotating anode according to claim 2, characterized in that the rod (17) has on its surface outer and / or the opening (19 ') has in its inner side a thread (29) which, during the operation of the tube, returns in the pot (15) of metal (16) which could penetrate between the edge (19 ') and said thread.