Schaltungsanordnung mit .einer eine Hilfselektrode aufweisenden, wechselstrombetriebenen Röntgenröhre. Bekanntlich wird die Belastbarkeit ent lüfteter Röntgenröhren von -der Bedingung begrenzt, dass die Temperatur der Anode einen gewissen, von dem Anodenmaterial und von der Anwendungsweise der Röhre abhän gigen Wert nicht überschreiten darf.
Beim Betrieb mit Gleichspannung wird diese Höchsttemperatur durch die Forderung fest gelegt, dass die Anode nicht schmelzen und nicht merklich verflüchtigen darf. Beim. Be trieb mit Wechselspannung hingegen muss die strengere Forderung gestellt werden, dass die thermische Elektronenemission der Anode äusserst klein ist.
Ist dies nicht der Fall, so tritt in der negativen Phase der Wechsel spannung, wenn die Kathode positiv in bezug auf die Anode ist, Rückzündung auf, die häufig zur Zerstörung der Röhre führt.
Es ist bereits bekannt, Röntgenröhren mit Wechselspannung zu betreiben, die mit einer in der Nähe der Anode, in der Entladungs bahn angeordneten und als Schirm zwischen der Anode und der Kathode ausgebildeten Hilfselektrode versehen sind.
Dabei wurde zwischen der Kathode und dem Schirm eine gleichbleibende, im Verhältnis zur Röhren spannurig kleine, regelbare .Spannung ange legt, oder der Schirm war mit der Kathode verbunden. Diese Massnahme verhütet nicht das Auftreten von Rückzündung in der Ge genphase, der Spannung, wenn die Tempera tur der Anöde zur Erzeugung thermischer Elektronenemission hinreichend hoch ist.
Durch die Erfindung wird das Auftreten von Rückzündung in der negativen Phase der Anodenspannung beim Betrieb der Röntgen röhre :mittels Wechselspannung vermieden. Sie bezieht sich auf eine Schaltungsanord nung, die mit einer wechselstrombetriebenen Röntgenröhre versehen ist, die eine zwischen der Anode und der Kathode in der Ent ladungsbahn angeordnete und mit einer Öff nung zum Hindurchlassen des Elektronen bündels versehene Hilfselektrode enthält.
Die Hilfselektrode ist isoliert gegen die Anode angeordnet. Gemäss der Erfindung sind Mit tel vorhanden, welche bewirken, dass die Hilfselektrode vom Beginn der negativen Phase der Anodenspannung bis mindestens nahe zu deren Abschluss negativ in bezug auf die Anode ist. Die Hilfselektrode kann elektrisch leitend mit einem Anschluss des die Anodenspannung liefernden Gerätes verbunden sein.
Bei einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Anordnung liegt zwischen diesem Anschluss und der Anschlussklemme der Anodenspan nung eine Wicklung, die mit der Wicklung für die Anodenspannung in Reihe geschaltet ist.
Dazu kann ein getrennter Transformator dienen, wobei besonders zu berücksichtigen ist, dass die Wicklung derart mit. der Hoch spannungswicklung verbunden ist, dass der Spannungsunterschied zwischen der Hilfs elektrode uud der Kathode grösser als zwi- sehen der Anode und der Kathode ist.
Diese, Ausführung hat aber nur Vorteile, wenn die Anode der Röhre geerdet ist, da sonst ein Transformator angewendet werden muss, des sen sekundäre und primäre Wicklung durch eine Hochspannungsisolierung voneinander getrennt sind.- Im allgemeinen wird es daher vorteilhaft sein, dass die Hilfswicklung einen Teil der Hochspannungswicklung des Speise- transformators bildet.
Während der Phase der Anodenspannung, in der die Anode positiv in bezug auf die Ka thode ist, kann die Hilfselektrode positiv in bezug auf die Anode sein. Der-verhältnis- mässig geringe, positive Potentialunterschied, den die Hilfselektrode in bezug auf die Anode besitzt, wird dabei keinen merklichen Einfluss auf den Verlauf der Elektronen aus üben, da die Geschwindigkeit der Elektronen in der Nähe- der Hilfselektrode bereits sehr gross -ist,
so dass dies mit Rücksicht auf die Pokussierung des Bündels nicht störend wirkt.
Beim genannten Ausführungsbeispiel darf die Spannung an der Hilfselektrode nicht in bezug auf die Anodenspannung nacheilen. Dadurch wird vermieden, dass die Hilfselek- trode'während des ersten Teils der negativen Phase der Anodenspannung unwirksam ist. Obgleich die Spannung zwischen Kathode und Anode in diesem Zeitpunkt noch gering ist, könnte sie doch hinreichen, um die Rück zündung einzuleiten.
Dies kann durch An wendung von Schaltelementen vermieden werden, welche die Phase der Spannung an der Hilfselektrode in bezug auf die Röhren spannung verfrühen. Diese Bedingung kann dadurch erfüllt werden, dass in die Span- nungszuführungsleitung für die Hilfselek trode ein Widerstand eingefügt wird, wobei die Reihenschaltung der Hilfswicklung und des Widerstandes durch eine Selbstinduktion überbrückt wird.
Der Phasenunterschied zwi schen der Anodenspannung und der Span nung der Hilfselektrode gegen die Anode ist -\, om Spannungsverlust im Widerstand ab hängig. Zur Regelung des Phasenunterschie- des zwischen der Anodenspannung und der Spannung der Hilfselektrode gegen die Anode sind verschiedene andere Schaltungen unter Zuhilfenahme von Widerständen und Kondensatoren und/oder Selbstinduktionen möglich.
Bei der erfindungsgemässen ScUaltungs- anordnung kann eine Röntgenröhre verwen det werden, bei der die Hilfselektrode die Stirnfläche der Anode in Form einer Kappe umgibt. Die Kappe wirkt in diesem Fall als Sekundärelektronenfänger, wodurch vermie den wird, dass diese Elektronen auf die Röh renwand gelangen und ungewünsehte Ladun gen verursachen, die zum Durchschlag der Wand Anlass geben können.
Die Anode der Röhre kann als Träger der Kappe dienen und diese über ein Zwischenstück aus elektri schem Isoliermaterial an der Anode befestigt werden. Beim Gebrauch eines wärmeleitfähi gen Isoliermaterials, wie Porzellan oder Ka- lit, erreicht man, dass die Temperatur der Kappe dauernd unterhalb des Wertes bleibt, bei dem thermische Elektronenemission auf tritt.
Es sind bereits Röntgenröhren bekannt, bei denen derjenige- Teil der Anodenober- flache; auf den die Elektronen aufprallen, von einer aus Metall bestehenden Kappe umgeben ist, die von der Anode getragen wird und das gleiche Potential wie diese besitzt. Die Auf prallstelle der Elektronen, die auf eine hohe Temperatur erhitzt wird, befindet sich hier bei in einem feldfreien Raum,
so dass die auf der Anode auf thermischem Wege freiwer denden Elektronen ungestört durch die öff- nung der Kappe in die Entladungsbahn ein- treten können, wo sie bei der Anwendung von Wechselspannung zum Betrieb der Röhre Rückzündung in der Röhre herbeiführen.
Die Erfindung ist auch bei Röntgenröh ren mit drehbarer Anode anwendbar und ist besonders beim Gebrauch einer Drehanode von Bedeutung, die aus einer dünnen Metall scheibe besteht, da diese erst voll belastet ist, wenn sie eine hohe Temperatur erreicht hat.
Es ist schon vorgeschlagen worden, die Stirnfläche einer drehbar angeordneten Anode durch einen Schirm zu bedecken (fran zösische Patentschrift Nr. 713190) ; es han delte sich dabei um eine Röhre für wissen schaftliche Prüfung mit charakteristischen Strahlen. Um die Bildung eines Niederschla ges auf der Stirnfläche' der Anode weit gehendst zu vermeiden, wurde diese mit Ausnahme des Brennflecks durch einen still- stehenden Schirm bedeckt.
Um dem Zweck zu entsprechen, zu dem dieser Schirm ver wendet wurde, musste dieser möglichst nahe zur Anodenfläche liegen. Es kann dabei vor kommen, dass der Schirm während des Be triebes der Röhre so stark erhitzt wird; dass er selbst als Quelle thermischer Elek tronenemission zu wirken anfängt. Bei Drehanodenröhren soll deshalb der Hilfs elektrode ein genügender -Abstand von der Stirnfläche der Anode gegeben werden. Wenn sie z.
B. derart ausgebildet ist, dass sie die Anode in Form einer Kappe umgibt; so kann sie ausser zur Verhütung einer Rückzündung gleichzeitig zum Abbremsen von Sekundär elektronen wirksam sein.
Bei isolierter Anordnung muss die Hilfs elektrode fähig sein, die von der Anode aus gestrahlte und von ihr abgefangene Wärme durch Strahlung abzugeben. Es ist daher empfehlenswert, dass die Oberfläche der Hilfselektrode ein. grosses Wärmestrahlungs- vermögen besitzt. Zu diesem Zweck kann sie an der Aussenseite z. B. mit einer schwarzen Haut überzogen werden.
In der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegen standes dargestellt.
Fig. 1 zeigt die Schaltungsanordnung und Fig. 2 eine Ausführung der Röntgen röhre mit stillstehender Anode.
Die Röntgenröhre ist in Fig. 1 sehr sche matisch dargestellt, wobei 1 die Kathode, 2 die .Anode und 3 die Hilfselektrode bezeich nen. Diese Elektroden sind gemäss Üig. 2 in einem geschlossenen gläsernen Gefäss 4 ent halten, das mit einem Metallteil 5 versehen sein kann, der die Entladungsbahn umgibt.
Die Hilfselektrode 3 besteht aus einem Zy linder 6, der die Anode 2 umschliesst und in Richtung der Kathode 1 mittels einer Blende 7 abgeschlossen ist, die sich zwischen der Anode und der Kathode in die Entladungs bahn erstreckt und mit einer Öffnung 8 zum Hindurchlassen der von der Kathode aus gesandten Elektronen versehen ist.
Die Ab schirmwirkung vom Feld der Kathode mit tels der Blende ist um so besser, je kleiner diese Öffnung gewählt wird, so dass es emp fehlenswert ist, dass die Öffnung nicht grö sser ist, als dies mit Rücksicht auf das Hin- durchlassen des Elektronenbündels notwen dig ist.
Die Spannung zwischen der Anode 2 und der Kathode 1 der Röhre wird von der Se kundärwicklung 9 eines Hochspannungs- transformators 10 geliefert, dessen Primär- wicklung 11 an die Klemmen 12 und 13 an geschlossen ist, die mit den Spannungsregel und Einstellteilen verbunden sind. Diese sind in, der Fig. 1 nicht dargestellt.
Die Energie zur Heizung der Kathode 1 wird von einem '.heil 18 der Sekundärwicklung des Hochspannungstransformators geliefert. Am andern Ende der Hochspannungswicklung sind eine Anzahl Windungen 14 in Reihe mit der Hochspannungswicklung 9 geschaltet.
Die ,'l nodenkappe 3 ist über den Widerstand 15 mit dem Ende dieser Windungen verbunden, wobei die Anschlussklemmen der Kappe 3 und der Anode 2 von einer Selbstinduktion 1.6 überbrückt sind.
Die Anwendung dieser Selbstinduktion hat den Zweck, etwaige durch die Selbstinduktion der Transformator spulen bedingte Nacheilung der Spannung zwischen Kappe und Anode gegenüber der Anodenspannung zu beheben. Auf diese Weise wird dafür gesorgt, dass die Spannung an der Kappe nicht hinter der Spannung an der Anode in der Phase zurücksteht.
Eilt sie ein wenig vor, so kann während des Endes der negativen Phase ein Elektronenstrom von der Anode zur Kathode zu fliessen anfangen, der, da er erst entsteht;
wenn der Spannungs- unterschied zwischen der Anode und der Ka thode nur noch einen kleinen Wert besitzt, nicht mehr zur Rückzündung und Zerstör rang der Röhre führen wird. .Sogar wenn z. B.
die Anode eine starke thermische.Elektronen- emission hat, wird eine Spannung von einigen hundert bis -höchstens einigen tausend Volt an der Hilfselektrode hinreichen, um das Feld der Kathode an der Stelle der Anode völlig abzuschirmen.
Die Kappe 3 ist an- der Anode 2 unter Zu hilfenahme eines Zwischenstückes 17 aus Iso liermaterial befestigt, das zweckmässig aus einem Stoff besteht, der fähig ist, als Wärmeleiter wirksam zu sein, so dass etwaige Temperaturunterschiede zwischen der Kappe und der Anode ausgeglichen werden und keine Gefahr besteht, dass die Kappe bis zu einer Temperatur erhitzt wird,
die hinrei chend hoch zum Eintreten thermischer Elek- tronenemission ist.