BE1007372A3 - Rontgenbuis met verbeterde warmteoverdracht. - Google Patents

Abstract

Röntgenbuis met een gloeidraad 26 die deel uitmaakt van een kathodestelsel 4 met een cylindrische buitenmantel 24 en een binnen deze buitenmantel 24 gelegen focusseerelektrode 22. De door de gloeidraad 26 geproduceerde warmte verhit de focuseerelektrode 22 die daardoor een ontoelaatbaar hoge temperatuur kan krijgen. De oplossing voor dit probleem ligt in het aanbrengen van een innige, thermisch goed geleidende verbinding tussen de focusseerelektrode 22 en de buitenmantel 24, waardoor een goede warmteuitstraling door de buitenmantel 24 wordt verkregen.

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Röntgenbuis met verbeterde warmteoverdracht. 



    De uitvinding betreft een röntgenbuis voor het opwekken van röntgenstraling door middel van door een gloeidraad voortgebrachte en vervolgens met een elektrisch veld versnelde elektronen die op een anode botsen, voorzien van een kathodestelsel dat de gloeidraad en een samenstel van elektroden omvat, welk samenstel een cylindrische buitenmantel omvat en minstens een binnen deze buitenmantel gelegen focusseerelektrode, waarin de gloeidraad binnen de buitenmantel is aangebracht in de nabijheid van de focusseerelektrode. 



  Een dergelijke buis is bekend uit een door aanvraagster gepubliceerde brochure getiteld"X-ray Tubes for Diffraction and Spectrometry". In deze brochure is een röntgenbuis getoond waarin de gloeidraad is aangebracht binnen een langwerpige elektrode structuur met een U-vormige doorsnede. De gloeidraad is hierin geplaatst in het midden van het verbindingsstuk dat de benen van de U-vorm verbindt. Aan de andere zijde van de benen van de U-vorm zijn evenwijdig aan het verbindingsstuk verlopende vlakken aangebracht. Dit geheel vormt een focusseerelektrode, die cylindervormig is begrensd, waarbij de hartlijn van de begrenzingscylinder door de gloeidraad gaat en daar loodrecht op staat. Rondom de aldus gevormde focusseerelektrode is een daaromheen passende cylindrische buitenmantel aangebracht met als doel het in lengte beperken van het elektronenfocus op de anode.

   Deze buitenmantel is in de bekende röntgenbuis op de focusseerelektrode geklemd door middel van indrukkingen die samenwerken met een buitenrand op de focusseerelektrode. Dergelijke röntgenbuizen zijn bekend doordat ze door aanvraagster reeds geruime tijd op de markt worden gebracht, b. v. onder het typenummer PW 2273/20, zie de genoemde brochure op blz. 



  6. 



  In de gloeidraad wordt warmte ontwikkeld waardoor de focusseerelektrode wordt verhit. Deze warmte wordt door de focusseerelektrode weer afgestaan aan zijn omgeving, gedeeltelijk door geleiding naar de sokkel waarop hij bevestigd is, gedeeltelijk naar de buitenmantel. De buitenmantel verliest de toegevoerde warmte door straling naar zijn omgeving. Het evenwicht tussen in de gloeidraad geproduceerde   

 <Desc/Clms Page number 2> 

 warmte en aan de omgeving afgestane warmte stelt zich in bij een bepaalde   evenwicht-   temperatuur van de focusseerelektrode. Deze evenwichtstemperatuur hangt   o. m.   af van de grootte van de focusseerelektrode en de buitenmantel. 



   In de ontwikkeling van röntgenbuizen bestaat de tendens om deze buizen steeds kleiner te construeren, bij gelijkblijvend of zelfs toenemend thermisch vermogen. 



  Het gevolg is dat de focusseerelektrode en de buitenmantel eveneens kleiner worden, waardoor de evenwichtstemperatuur zou toenemen. Dit is ongewenst omdat bij hoge temperatuur het materiaal van de kathode gasvormige verontreinigingen vrijlaat die de omgeving van de kathode kunnen verontreinigen. In het bijzonder kunnen verontreinigende metalen neerslaan op de anode waardoor de samenstelling van de door de röntgenbuis voortgebrachte röntgenstraling ontoelaatbaar wordt   beïnvloed.   



   De uitvinding stelt zich ten doel een röntgenbuis te verschaffen waarin de temperatuur van het kathodestelsel niet ontoelaatbaar hoog wordt. Hiertoe is de röntgenbuis volgens de uitvinding daardoor gekenmerkt dat de focusseerelektrode en de buitenmantel   één   geheel vormen. 



   De uitvinding is gebaseerd op het inzicht dat de temperatuur van het kathodestelsel in hoofdzaak wordt bepaald door het proces van warmteoverdracht tussen de focusseerelektrode en de buitenmantel, dus door de warmteweerstand tussen deze beide bouwelementen. Deze warmteweerstand wordt aanzienlijk teruggebracht door de maatregel volgens de uitvinding. 



   Het vormen van een samenstel van focusseerelektrode en buitenmantel tot een geheel kan op diverse wijzen plaats vinden. Het is denkbaar dit samenstel door verspaning uit een stuk materiaal te vormen, hetgeen weliswaar een goede warmtegeleiding zou waarborgen maar een kostbare fabricagemethode zou zijn. Een voordelige uitvoeringsvorm van de röntgenbuis volgens de uitvinding is daarom gekenmerkt doordat de focusseerelektrode en de buitenmantel door een hoge temperatuur bestendige soldeerverbinding met elkaar verbonden zijn. Hierdoor is het kathodedeel van de röntgenbuis op economische wijze te vervaardigen. 



   Een voordelige uitvoeringsvorm van de röntgenbuis volgend de uitvinding heeft het kenmerk dat de soldeerverbinding wordt gevormd met soldeer bestaande uit een legering van goud, koper en nikkel. Door een juiste keuze van de verhouding van de samenstellende delen van het soldeer wordt bereikt dat een goede verbinding gewaarborgd is bij de toegestane bedrijfstemperatuur,   b. v. 650 oc.   

 <Desc/Clms Page number 3> 

 



   De uitvinding zal worden beschreven aan de hand van de figuren waarin gelijke verwijzingscijfers overeenkomstige elementen aanduiden. Daarbij toont :
Figuur   1 :   een gedeeltelijk in doorsnede weergegeven röntgenbuis volgens de uitvinding ;
Figuur 2 : een overzicht van het kathodestelsel met cylindrische buitenmantel van de röntgenbuis volgens de uitvinding ;
Figuur 3 : een schematische doorsnede van het kathodestelsel met cylindrische buitenmantel van de röntgenbuis volgens de uitvinding. 



   In figuur 1 is een röntgenbuis getoond, gedeeltelijk in doorsnede. Binnen 
 EMI3.1 
 de buiswand 20 bevindt zich o. een kathodestelsel 4 met een U-vormige elektrode 2, en een watergekoelde anode 6. Binnen de U-vormige elektrode ligt een niet in de figuur weergegeven gloeidraad. Elektronen die door de gloeidraad geëmitteerd worden, worden door een elektrisch veld tussen het kathodestelsel 4 en de anode 6 versneld en treffen de anode met hoge energie zodat daar röntgenstraling wordt opgewekt, die de buis door een venster 18 kan verlaten. De warmte die daarbij in de anode vrijkomt, wordt voor een belangrijk deel afgevoerd door het koelwater dat door de leidingen 7 en 8 wordt getransporteerd. Het kathode stelsel 4 is gemonteerd op een drager 10 die weer op een keramische sokkel 12 is gemonteerd. Deze sokkel is op het voetstuk 14 aangebracht.

   In het voetstuk 14 en in de sokkel 12 is een ruimte aanwezig voor het aanbrengen van een steker voor de hoogspanning en de gloeistroom. Deze ruimte bevat aaansluitpunten 16 voor de gloeistroom. 



   In figuur 2 wordt een overzicht van het kathodestelsel   4   getoond. Dit kathodestelsel omvat een samenstel van elektroden 22 en 24, waarvan elektrode 24, verder de buitenmantel te noemen, gestreept is weergegeven om elektrode 22 duidelijker te tonen. Elektrode 22 is voorzien van een   langwerpige U-vormige   uitsparing 2 in de bodem waarvan gloeidraad 26 is aangebracht. De bovenzijde van elektrode 22 wordt gevormd door twee op de uitsparing aansluitende bovenvlakken 28. De aldus gevormde focusseerelektrode is aan de buitenzijde cylindrisch begrensd, waarbij op enige afstand van de bovenzijde de cylindrische buitenwand een verbreding 30 vertoont. Rondom de cylindrische focusseerelektrode is de buitenmantel 24 aangebracht die aan de   bovenzijde   tot voorbij de gloeidraad verloopt, maar niet boven de bovenvlakken 28 uitsteekt.

   Deze buitenmantel is aan verbreding 30 vastgesoldeerd, zodat een zeer goed thermisch contact tussen focusseerelektrode 22 en buitenmantel 24 bestaat. 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 



   In figuur 3 is een schematische doorsnede van het kathodestelsel 4 met cylindrische buitenmantel 24 weergegeven. De U-vormige uitsparing 2 in de focusseerelektrode 22 verloopt hier niet loodrecht op het vlak van tekening. In deze figuur is duidelijk de hechte verbinding te zien die bestaat tussen de verbreding 30 van de focusseerelektrode 22 en de buitenmantel 24, waardoor een goede warmteoverdracht wordt gewaarborgd.

Claims (3)

1. CONCLUSIES : 1. Röntgenbuis voor het opwekken van röntgenstraling door middel van door een gloeidraad voortgebrachte en vervolgens met een elektrisch veld versnelde elektronen die op een anode botsen, voorzien van een kathodestelsel dat de gloeidraad en een samenstel van elektroden omvat, welk samenstel een cylindrische buitenmantel omvat en minstens één binnen deze buitenmantel gelegen focusseerelektrode, waarin de gloeidraad binnen de buitenmantel is aangebracht in de nabijheid van de focusseerelektrode, met het kenmerk dat de focusseerelektrode en de buitenmantel één geheel vormen.
2. 2. Röntgenbuis volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de focusseerelektrode en de buitenmantel door een hoge temperatuur bestendige soldeerverbinding met elkaar verbonden zijn.
3. 3. Röntgenbuis volgens conclusie 2, met het kenmerk dat de soldeerverbinding wordt gevormd met soldeer bestaande uit een legering van goud, koper en nikkel.