CH146975A - Röntgenröhre mit relativer Bewegung der Antikathode in bezug auf den Brennfleck. - Google Patents

Description

  Röntgenröhre mit relativer Bewegung der Antikathode in bezug auf den     Brennfleek.       Die Erfindung bezieht sich auf Röntgen  röhren, bei denen die     Antikathode        und    der  Brennfleck sich in bezug aufeinander be  wegen     können.    Derartige Röhren bieten den  grossen Vorteil, dass die Oberfläche, auf der  sich der     Brennfleck    bildet, bei einer be  stimmten Energie viel weniger stark belastet  wird als bei einer unveränderlichen Lage des  Brennfleckes auf der     Antikathode.    Solche  Röhren können daher viel stärker     bezw.    viel  länger belastet werden, oder sie können für  eine bestimmte Belastung kleiner gebaut  werden.  



  In unserem     früheren        Patent    Nr. 144417  haben wir schon vorgeschlagen, in einer  Röntgenröhre mit umlaufender Antikathode  dem Brennfleck eine     langgestreckte    Gestalt  mit der     Längsrichtung    senkrecht zu der rela  tiven     Bewegungsrichtung    des Oberflächen  elemente der     Antikathode    zu geben. Dadurch  entsteht eine Röhre, die die Vorteile     einer     Röhre mit beweglicher Antikathode und die  eines     langgestreckten    Brennfleckes     in    sich    vereinigt.

   Die Röntgenstrahlen lässt man da  bei unter einem sehr kleinen Winkel mit  der Oberfläche aus der Röhre nach aussen  treten, so dass scharfe Bilder erhalten wer  den können.  



  Bei jeder Umdrehung der Antikathode  ist jeder Punkt des Oberflächenteils, der den  Brennfleck durchläuft, während einer be  stimmten Zeit belastet, wodurch das Material       einer    Erhitzung ausgesetzt ist.  



  Wir haben gefunden, dass bei den bis  her     angewendeten        Brennfleckformen    die Er  hitzung nicht gleichmässig ist,     das    heisst sie       ist    nicht dieselbe in jedem Punkt der Ober  fläche, der den Brennfleck durchläuft. Dies  ist an und für sich kein Nachteil, aber da  die Höchstbelastung der Röhre durch die  irgendwo auftretende höchste Temperatur be  dingt ist, kann nur mit einer Energie  gearbeitet werden, die geringer ist als die,  welche einer gleichmässigen Erhitzung bis  auf die höchstzulässige Temperatur ent  spricht.      Gemäss der Erfindung     wird        eine    gleich  mässige Erhitzung durch eine besondere Aus  gestaltung des Brennfleckes erzielt.

   Der  Zeitraum, während dessen ein Punkt der       Antikathodenoberfläche    bei jeder Umdrehung  der relativen     Bewegung    der Antikathode in  bezug auf den Brennfleck belastet wird,  hängt ab von der Geschwindigkeit,     mit    der  der Brennfleck durchlaufen     wird,    und von  der Länge der im     Brennfleck    von diesem  Punkt beschriebenen Bahn.

   Wenn die ver  schiedenen Teile der Antikathode sich     in     bezug auf den Brennfleck mit verschiedener  Geschwindigkeit bewegen, wird bei gleicher  Länge der     Bahnen    im Brennfleck in den  Punkten,     die    die     grösste    Geschwindigkeit be  sitzen, das Material am kürzesten belastet  und infolgedessen am wenigsten erhitzt. Bei  einer umlaufenden     Antikathode    und einem       rechteckigen        Brennfleck    ist dies der Fall mit  dem     Teil,,    der am weitesten von der Drehachse  entfernt     ist.     



  In einer Röntgenröhre gemäss der Er  findung hat der längliche Brennfleck wenig  stens     grösstenteils    in der relativen     Bewegungs-          richtnug    der Oberflächenelemente der Anti  kathode eine solche Breite, dass er von sämt  lichen ihn durchlaufenden Oberflächen  elementen in praktisch gleichen Zeiträumen  durchlaufen wird.

   Zweckmässig steht dabei  seine Längsachse senkrecht zur relativen     Be-          wegungsrichtung    der Oberflächenelemente  der Antikathode.     @    Die Röhre kann eine um  laufende     Antikathode    besitzen und einen       Brennfleck    aufweisen, dessen Breite propor  tional mit dem Abstand von der Drehachse  zunimmt. Der Brennfleck     wird    in diesem  Falle zweckmässig durch zwei sich in oder  in der Nähe der Drehachse schneidende Li  nien begrenzt.  



  Die Zeichnung veranschaulicht durch       Fig.    1 ein Ausführungsbeispiel einer Rönt  genröhre mit einer umlaufenden     Antikathode     gemäss der     Erfindung,    teilweise im Schnitt;       Fig.    2 und 3 zeigen den Teil der Anti  kathode, auf den die Kathodenstrahlen .auf-    treffen, und zwar zeigt     Fig.    2 die     form    eines  früher angewendeten,     bekannten        Brenn-          fleckes,    während der in     Eig.    3     beispielsweise     dargestellte Brennfleck erfindungsgemäss aus  gestaltet ist.  



       Fig.    1 zeigt eine Röntgenröhre, deren       Aussenwand    aus zwei gläsernen Teilen 1 be  steht, die von Büchsen 2 aus einem Röntgen  strahlen schlecht durchlassenden Stoff um  geben     sind.    An diese     Glasteile    ist ein Teil 3  aus Metall, zweckmässig aus Chromeisen, an  geschmolzen. Der Teil 3 hat ein Fenster 4,  durch das die Röntgenstrahlen nach aussen       treten    können.

   Die Röhre enthält     eine    Glüh  kathode 5, die in einem Metallgefäss 6 an  geordnet ist und deren Enden, das eine     mit-          telst        eines    Poldrahtes, das andere über das  Metallgefäss 6, mit     Kontaktstifen    7 in Ver  bindung stehen, an die die Zuleitungsdrähte  für den Heizstrom angeschlossen werden kön  nen. Das von dieser Kathode ausgesandte  Elektronenbündel wird     durch    dieses Gefäss,  die Sammelvorrichtung, auf einer kleinen  Fläche der Antikathode 8 konzentriert. Die  Form des     Durchschnittes    des Kathodenstrah  lenbündels hängt von der der Öffnung 9 der  Sammelvorrichtung ab.

   Infolge der exzen  trischen Lage der Glühkathode und der Öff  nung 9 treffen die Kathodenstrahlen auf  einen auf einer Seite des Scheitels der kegel  förmigen Endfläche liegenden     Teil    der Anti  kathode. Die Antikathode     ist    auf einer Spin  del 10 drehbar befestigt, .in die der an die  Glaswand der Röhre     a-ngeschmolzene    und mit  dem     Kontaktteil    20 in Verbindung stehende  Metallteil 11 ausläuft. Die     umlaufende    Be  wegung der Antikathode wird dadurch be  wirkt, dass letztere den Rotor eines Induk  tionsmotors bildet.

   Sie     besteht    zu diesem  Zwecke aus einem Zylinder aus gut leiten  dem Stoff, zum Beispiel Kupfer, der einen  zweiten Zylinder aus 'einem Stoff mit hoher       Permeabilität    umschliesst.  



  Der     Stator    15 des Motors liegt ganz  ausserhalb der Röhre. Auf diesem     Stator    be  findliche Magnetwicklungen 17 liefern das  Feld des Motors und können an ein mehr-           phasiges    Wechselstromnetz oder bei Verwen  dung von Vorrichtungen, die eine gegen  seitige Phasenverschiebung bewirken, an eine  gewöhnliche     Wechselstromquelle    angeschlos  sen werden, so dass ein Drehfeld entsteht,  das dem     Antikathodenkörper    als Rotor eines       Asynchronmotors    eine umlaufende Bewegung  erteilt.

   Das Gehäuse 16 des     Stators    ist an  einer Metallbüchse 18 befestigt und somit  mit Erde verbunden, so dass ein Kontakt mit  Hochspannung     führenden    Teilen nicht zu be  fürchten ist. Diese Büchse umgibt den me  tallenen     Wandteil        ä.    Eine zwischen diesem  metallenen Teil und der Büchse 18 vorge  sehene     Bleischicht    19 verhindert den Aus  tritt von ungewünschten Röntgenstrahlen.  



       Fig.    2 ist eine Einzeldarstellung der  schwach     kegelförmigen    Endfläche der Anti  kathode B. Ein Brennfleck, wie er früher -er  zeugt wurde, ist mit 21 bezeichnet. Die Form  des Brennfleckes ist durch die der     Öffnung    9  der Sammelvorrichtung bedingt.

   In     Fig.    2  hat der Brennfleck die     Form        eines        Recht-          eckes,    dessen lange Achse längs einer er  zeugenden     Linie    der Kegeloberfläche liegt,  Wird die Breite dieses Brennfleckes mit d  bezeichnet, so ist die Zeit t, während der  eine Punkt der     Antikathodenoberfläche    bei  jeder Umdrehung im Brennfleck liegt, pro  portional zu
EMI0003.0020  
       wenn    r den Abstand des  betreffenden Punktes vom Scheitel des Ke  gels angibt. Es ist einleuchtend, dass die  durch die Belastung verursachte Temperatur  erhöhung um so grösser ist, je grösser die  Zeit t ist.

   Ist nun     Ti    die höchste zulässige  Temperatur, so ist die höchste     zulässige    Be  lastung     diejenige,    welche die     Temperatur    des       Brennfleckteils,    der der Drehachse zunächst  liegt und bei jeder Umdrehung während  eines Zeitraumes     t1    belastet     wird,    bis auf  diesen Wert     T1        zunnehmen    lässt, da die Tem  peraturen, die in den übrigen Teilen des  Brennfleckes mit grösserem r und somit mit  geringerem t auftreten, geringer sind.  



  Eine grössere Belastung könnte erreicht  werden, wenn man in den übrigen Punkten    des     Brennfleckes    die Temperatur ebenfalls zu  dem Wert     T1    ansteigen liesse.  



  Dies kann mit der in     Fig.    3 dargestell  ten Form des Brennfleckes 22 erzielt wer  den.     Hierbei    hat man dafür gesorgt, dass von  jedem Punkte der     Zeitraum,    während dessen  er bei jeder Umdrehung im Brennfleck liegt,  derselbe ist, und zwar dadurch, dass die Ab  messung, die der Brennfleck in der Bewe  gungsrichtung hat, proportional mit dem Ab  stand von der Drehachse     zunimmt.    Da ja  t proportional zu
EMI0003.0037  
   ist, kann t durch Än  derung von d beeinflusst werden. Wird nun  d     proportional    zu r gemacht, so ist -
EMI0003.0039  
   eine  konstante Zahl und ist also t konstant. In  diesem Falle ist auch die Erhitzung gleich  mässig und wird der höchste Nutzeffekt er  zielt.  



  Da der Brennfleck beim     beschriebenen          Ausführungsbeispiel    auf der kegelförmigen  Endfläche der Antikathode erzeugt wird,       kann    dieser theoretisch ideelle Brennfleck  somit durch zwei gerade Linien begrenzt  werden, die sich in der Drehachse schneiden,  nämlich     durch    zwei erzeugende Linien der  Kegeloberfläche, Ausführungen, bei denen  dies nicht genau der Fall ist, genügen eben  falls. Es ist auch nicht unbedingt notwen  dig, dass die kurzen     Seiten    des Brennfleckes  Teile von um die Achse herum beschriebenen       greisen    sind; der Fokus kann auch auf einer  oder auf beiden     Seiten    abgerundet sein.

   We  sentlich ist, dass die Proportionalität zwi  schen der     Breite    und dem Abstand von der  Achse über einen erheblichen Teil der Länge  des     Brennfleckes    besteht. Die dargestellte       Form    des Brennfleckes ist auch mit Rück  sicht auf den austretenden Strahlenkegel       günstig.     



  Der Teil der Kegeloberfläche, der bei  der Umdrehung das Kathodenstrahlenbündel  passiert, kann aus einem     Wolframring    be  stehen, der überall dieselbe Dicke hat. Die  Dicke kann gegebenenfalls an den Rändern       etwas    geringer genommen werden.

        Bei Röhren wie der oben beschriebenen  ist es im allgemeinen     vorteilhaft,    wenn der       Antikathodenspiegel    sehr dünn ist, zum Bei  spiel weniger als 0,3     mni.    In diesem Fall  kann nämlich derart belastet werden, dass  die Oberfläche des Wolframs, sowie die       Trennungsfläche    mit dem darunter liegen  den     Material,        das    zweckmässig Kupfer ist,       thermisch        maximal    belastet werden. In die  sem Falle ist die Nutzwirkung der Röhre  möglichst hoch.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Röntgenröhre, bei der die Antikathode und der Brennfleck sich in bezug aufeinander bewegen können, dadurch gekennzeichnet, dass der längliche Brennfleck in der rela tiven Bewegungsrichtung. der Oberflächen elemente der Antikathode wenigstens gröss tenteils eine solche Breite hat, dass er von sämtlichen ihn durchlaufenden Oberflächen- elementen in praktisch gleichen Zeiträumen durchlaufen wird. UNTERANSPRüCHE 1.

   Röntgenröhre nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Röhre eine Antikathode besitzt, die sich während des Betriebes dreht, und dass die Breite des Brennfleckes wenigstens über einem er heblichen Teil desselben proportional mit dem Abstande des Brennfleckes von der Drehachse zunimmt. Röntgenröhre nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennfleck durch zwei Linien be grenzt ist, die sich in oder in der Nähe der Drehachse schneiden.