CH635704A5 - Roentgenroehren-anode und verfahren zu deren herstellung. - Google Patents

Description

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PATENTANSPRÜCHE Die Erfindung betrifft eine neue Röntgenröhren-Anode,

1. Röntgenröhren-Anode, enthaltend einen Körper mit welche einen Körper mit einem Oberflächenteil, auf den Elek-einem Oberflächenteil, auf den Elektronen zwecks Erzeugung tronen zwecks Erzeugung von Röntgenstrahlen auftreffen und von Röntgenstrahlen auftreffen und einen davon verschiedenen einen davon verschiedenen Oberflächenteil mit einer Beschich-Oberflächenteil mit einer Beschichtung zur Erhöhung der ther- s tung zur Erhöhung der thermischen Abstrahlung des genannten mischen Abstrahlung des genannten Körpers, dadurch gekenn- Körpers enthält.

zeichnet, dass die genannte Beschichtung aus einer Mischung Es ist bekannt, dass von der gesamten Energie, die durch den aus 2,5 bis 20 Gew.-% TÌO2, aus mindestens einem Oxid der Elektronenstrahl auf die Röntgenröhren-Anode auftrifft nur Gruppe Zr02, HfO, MgO, Ce02, LazOj und SrO, wobei der ungefähr ein Prozent in eigentliche Röntgenstrahlen umgewan-

Anteil der Oxidmenge dieser Gruppe zwischen 70 und 93,5 10 delt wird. Der Rest, d.h. ungefähr 99%, wird in Wärme umge-Gew.-% liegt, und aus CaO, Y2O3 oder Mischungen der beiden, wandelt. Bei Drehanodenröhren muss diese thermische Energie wobei der Anteil in Gew.-% Oxidmenge der zweiten Gruppe we- hauptsächlich durch Abstrahlung der Drehanode abgeleitet sentlich kleiner ist als der Anteil der ersten Gruppe, besteht. werden. Die Wärme fliesst aus der Röhre in das diese umge-

2. Röntgenröhren-Anode gemäss Patentanspruch 1, in der bende flüssige Kühlmittel. NureinkleinerTeil der Wärme kann der Anteil der Oxidmenge der ersten Gruppe zwischen 75 und 15 mittels Wärmeleitung abgeführt werden, da eine erhöhte Wär-93,5 Gew.-% liegt und das Oxid der zweiten Gruppe im wesentli- meleitung durch den Rotor die Lagertemperaturen unzulässi-chen CaO ist und zu 4 bis 5 Gew.-% vorliegt. gerweise erhöhen würde. Normalerweise liegen diese Lagertem-

3. Röntgenröhren-Anode gemäss Patentanspruch 1, in der peraturen bei höchstens 500 0 C. Bei höheren Temperaturen der Anteil der Oxidmenge der ersten Gruppe zwischen 70 und beginnt das Lager zu erweichen und geht defekt.

92,5 Gew.-% liegt und das Oxid der zweiten Gruppe im wesentli- 20 Einige der heute üblichen Methoden der Röntgendiagnostik chen Y2O3 ist und zu 5 bis 10 Gew.-% vorliegt. verwenden Röntgenröhren von hoher Spannung und hohem

4. Röntgenröhren-Anode gemäss Patentanspruch 1, dadurch Elektronenstrahlstrom. Diese Röhren werden zum Teil während gekennzeichnet, dass die genannte Beschichtung aus einer einer langen Zeit eingesetzt, wodurch das Risiko besteht, dass Mischung aus 2,5 bis 20 Gew.-% TÌO2, aus 5 bis 10 Gew.-% Y2O3 die Wärmeaufnahmekapazität der Anode sowie ihrer Tragstruk-und aus der Restoxidkomponente aus Zr02 oder HfO oder 25 tur nicht mehr genügen. Spezielle Filmtechniken beispielsweise Mischung derselben besteht. müssen oft vor dem geplanten Abschluss abgebrochen werden,

5. Röntgenröhren-Anode gemäss Patentanspruch 2, dadurch da die Weiterführung der Aufnahmen ohne Zwischenabkühlun-gekennzeichnet, dass die genannte Beschichtung aus einer gen der Anoden diese zerstören würden. Das Wärmeabstrah-Mischung aus 2,5 bis 20 Gew.-% TÌO2, aus 4 bis 5 Gew.-% CaO lungsvermögen der Anode bildet also den limitierenden Faktor und aus der Restkomponente Zr02 besteht. 30 bei der Beurteilung der Einsatzmöglichkeiten von Röntgenröh-

6. Röntgenröhren-Anode gemäss Patentanspruch 5, worin ren. Für typische Drehanodenröhren kann die Temperatur der die Anteile an Zr02 ungefähr 76 Gew.-%, an CaO ungefähr 4 Brennfleckbahn bis auf 3100 0 C steigen, währenddem die Tem-Gew.-%und anTi02 ungefähr 20 Gew.-% betragen. peratur der Anodenmasse bis 1350 °C betragen kann. Solche

7. Röntgenröhren-Anode gemäss Patentanspruch 5, worin Werte werden heute in vielen diagnostischen Anwendungen die Anteile an Zr02 ungefähr 80,75, an CaO ungefähr 4,25 und 35 erreicht. Die Kühlung der Röhre, in der ultrahohes Vakuum an TÌO2 ungefähr 15 Gew.-% betragen. herrscht, ist nicht mittels Wärmeleitung nötig. Daher muss eine

8. Röntgenröhren-Anode gemäss Patentanspruch 5, worin sehr hohe Menge Wärme durch die Glashülle abgestrahlt wer-die Anteile an ZrÜ2 ungefähr 85,5 Gew.-%, an CaO ungefähr 4,5 den. Ausserhalb der Glashülle der Röhre wird die Wärme durch Gew.-% und an TÌO2 ungefähr 10 Gew.-% betragen. das Öl, in welchem die Röhre liegt, abgeführt.

9. Röntgenröhren-Anode gemäss Patentanspruch 5, worin to Es ist bekannt, dass die thermische Abstrahlung von Rönt-die Anteile an Zr02 ungefähr 87,88 Gew.-%, an CaO ungefähr genröhren-Anoden durch Aufrauhen der entsprechenden Dreh-4,62 und an TÌO2 ungefähr 7,5 Gew.-% betragen. anodenflächen neben der Brennfleckbahn oder durch Beschich-

10. Verfahren zur Herstellung einer Röntgenröhren-Anode ten der genannten Ebene etwas verbessert werden kann. Eine gemäss Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden ideale Beschichtung wäre eine solche, die einen thermischen Verfahrensschritte : 45 Emissionskoeffizient von 1,0 hat, was das theoretische Maxi-

- Aufbringen einer Mischung aus feinsten Teilchen auf aus- mum für einen schwarzen Körper darstellt. Eine Mehrzahl von gewählte Oberflächenregionen der genannten Anode, wobei die Beschichtungen, die die thermischen Abstrahlung verbessern Mischung aus 2,5 bis 20 Gew.-% TÌO2, aus 70 bis 93,5 Gew.-% sollen, sind vorgeschlagen worden. Solche Beschichtungen mindestens eines Oxid der Gruppe Zr02, HfO, MgO, Ce02, SrO umfassen Tantalkarbid und Mischungen von verschiedenen und La2Û3 als Zugabe zu TÌO2 und aus CaO und/oder Y2O3 als so Oxiden wie diejenigen von Aluminium, Kalzium und von Titan. Stabilisator besteht und Die Beschichtungsmaterialien werden normalerweise auf das

- Erhitzen der derart beschichteten Anode unter einem hochhitzebeständige Metall der Drehanode aufgesprüht und im Druck von 1 • 10-5 Torr oder darunter bei einer genügend hohen Vakuum bei hohen Temperaturen gebrannt. Das Vakuum, d.h. Temperatur und genügend lang, um die genannten Teilchen zu der sehr tiefe Druck während des Brennens ist nötig, um eine einer nicht strukturierten, glatten und im wesentlichen schwar- & einwandfreie Haftung der Beschichtung auf die Drehanodenzen Beschichtung einzuschmelzen. Oberfläche zu gewährleisten. Einige der vorgeschlagenen

11. Verfahren gemäss Patentanspruch 10, in dem die Beschichtungsmaterialien haben recht hohe thermische genannte Temperatur bei Einsatz von CaO mindestens 1650 °C, Abstrahlungswerte nach dem Auftragen. Nach dem Einbren-bei Einsatz von Y2O3 mindestens 1700 ° C und in beiden Fällen nen, was zur Herstellung einer einwandfreien Haftung unbe-höchstens 1900 0 C beträgt. 60 dingt nötig ist, zeigen sie jedoch eine wesentlich verringerte ther-

12. Verfahren gemäss Patentanspruch 11, in dem der mische Abstrahlung. Es ist nicht ungewöhnlich, dass Materia-genannte Stabilisator CaO ist und zu 4 bis 5 Gew.-% vorliegt und lien gemäss den verschiedenen Vorschlägen als solche thermi-das Zr02 zu 75 bis 93,5 Gew.-% vorliegt. sehe Abstrahlungskoeffizienten von bis zu 0,85 haben, diese

13. Verfahren gemäss Patentanspruch 11, in dem der Werte jedoch nach dem Einbrennen bis zu 0,70 abfallen, genannte Stabilisator Y2O3 ist und zu 5 bis 10 Gew.-% vorliegt 65 Die grössten Nachteile der bis heute bekannten Beschich-und das ZrÛ2 zu 70 bis 92,5 Gew.-% vorliegt. tungsmaterialien für Anoden in Röntgenröhren sind also einmal ihre limitierte thermische Abstrahlungskoeffizienten, welche meistens wesentlich unter dem theoretischen Grenzwert von 1,0

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für einen schwarzen Körper liegen und die Tatsache, dass diese peratur von bis zu 1350 ° C erreichen. Das meiste dieser Wärme Beschichtungen einen strukturierten Aufbau aufweisen, aus muss in der Röhre mittels Wärmestrahlung und ausserhalb der dem beim Betrieb einzelne Teilchen sich ablösen können. Diese Röhre durch das Öl mittels Konvektion abgeführt werden. Das Teilchen werden in der Röntgenröhre positiv aufgeladen und öl kann anschliessend durch einen Wärmetauscher zum Abküh-anschliessend von der negativen Kathode angezogen. Solche s len geführt werden. Auch dieses Konstruktionsdetail ist in unse-Teilchen haben zur Folge, dass sich auf der Kathode elektrische ren Darstellungen nicht enthalten. Üblicherweise wird der Felder hoher Intensität ausbilden, welche die Fähigkeit der Rotor 14 mit einem strukturierten Material, beispielsweise Röhre, die 150 Kilovolt Betriebsspannung zwischen Anode und Titandioxid, beschichtet. Dadurch wird erreicht, dass die ther-Kathode aufzunehmen, verringern. Die genannte Spannung ist mische Abstrahlung desselben erhöht wird. Diese Wärmeabfuhr nötig für den Betrieb solcher Röntgenröhren. io ist wichtig, um die Lager des Rotors vor Überhitzung zu schüt-

Die erfindungsgemässe Röntgenröhren-Anode mit der spe- zen. Falls die Wärmekapazität des Target 8 ungenügend ist, oder ziehen Beschichtung zur Erhöhung der thermischen Abstrah- falls seine Abkühlungsgeschwindigkeit zu klein ist, muss die lung des Anodenkörpers ist im vorangehenden Patentanspruch Betriebszeit der Röhre abgekürzt werden. Dies bedeutet, dass 1 charakterisiert; ein Verfahren zur Herstellung der genannten die Röhre solange spannungsfrei gehalten werden muss, bis die Röntgenröhren-Anode mit der speziellen Beschichtung ist im 15 Drehanode eine bestimmte Temperatur erreicht hat. Dieser Vor-ebenfalls vorangehenden Patentanspruch 10 charakterisiert. gang dehnt natürlich die Zeit für Röntgenröhrenuntersuchun-Ausführungsformen der genannten Erfindung folgen nun in gen, speziell für Reihenuntersuchungen, stark aus. Es ist daher der ausführlichen Beschreibung der Zusammensetzungen und von grösster Wichtigkeit, dass der Wärmeabstrahlungskoeffi-der Methoden, welche zugleich auch anhand der beigelegten zient der Drehanode maximiert wird.

Zeichnungen erläutert werden soll : 20 Ein typisches Material für die Beschichtung des Rotors 14

Die Figur 1 zeigt eine typische Drehanodenröhre im Quer- gemäss dem Stand der Technik ist TiCh. Es weist eine thermische schnitt. In einer solchen Röhre kann die erfindungsgemässe Abstrahlung von ungefähr 0,85 auf und ist gut geeignet für Teile Beschichtung eingesetzt werden. der Anode wie Rotor 14 unter der Voraussetzung, dass die Dreh-

Die Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch den Körper der anode 8 genügend Hitze abstrahlt. Unter solchen Bedingungen Drehanode der Figur 1. 25 beträgt die Temperatur im Rotor höchstens 500 ° C. Bei dieser

Die Figur 1 enthält an Details der Drehanodenröhre einmal Temperatur wird der Betrieb als sicher beurteilt. Reines TiCh ist die Glashülle 1, die die Kathodentragkonstruktion 2 an einem jedoch nicht geeignet, um die Oberflächen der Drehanode von Ende eingeschweisst enthält. Die Kathodenstruktur 3 umfasst mit Hochspannung betriebenen Röntgenröhren zu beschichten, einen Elektronen ausstrahlenden Glühdraht 4 und die Fokus- Bei den Temperaturen, die unter den angegebenen Bedingungen siereinrichtung 5. Die Leiter 6 führen die zur Erhitzung des 30 in der Drehanode erreicht werden, würde das Material zersetzt. Glühdrahtes notwendige elektrische Energie zu. Der Leiter 7 Es kann im Vakuum nicht über die Schmelztemperatur erhitzt gewährleistet die Erdung, d.h. das negative Potential gegenüber werden.

der Anode in der Röntgenröhre. In der neuen Röntgenröhrenanode enthält also die

Die Anode oder Target, auf die der Elektronenstrahl von der Beschichtung mit hoher thermischer Abstrahlung TÌO2, dem Kathode 3 auftrifft und dabei die Röntgenstrahlen erzeugt, wird 35 eines oder mehrere Oxide mit hohem Schmelzpunkt aus der in den beiden Figuren mit 8 bezeichnet. Das Target 8 besteht Gruppe ZrOz, HfO, MgO, CeOî, La2Û3 und SrO beigegeben normalerweise aus einem hochtemperaturbeständigen Metall wird, wobei als weitere, stabilisierende Oxide entweder CaO wie Molybdän, Wolfram oder Legierungen derselben, aber in oder Y2O3 zugefügt werden muss.

Röntgenröhren für höchste Ansprüche besteht dieselbe norma- Wenn als Stabilisator CaO eingebaut wird, sollte es zu 4 bis 5 lerweise aus Wolfram. Derjenige Oberflächenteil, auf den der 40 Gew.-% in der Mischung vorliegen. TÌO2 sollte dann zu 2,5 bis 20 Elektronenstrahl auftrifft währenddem die Anode dreht, ist die Gew.-% vorhanden sein. Der Rest, d.h. die anderen Oxide einstelle 9. Dieser Oberflächenteil, in dem die Brennfleckbahn ver- zeln oder in Kombination sollen die restlichen 75 bis 93,5 läuft, besteht normalerweise aus einer Wolfram-Renium-Legie- Gew.-% ausmachen. Falls der Anteil an Oxiden innerhalb der rung, und zwar aus bekannten Gründen. angegebenen Grenzen von 75 bis 93,5 Gew.-% variiert wird,

Die hintere Oberfläche 10 des Target 8 ist in unserer Darstel- 45 muss der Anteil an TÌO2 entsprechend angepasst werden, immer lung konkav und stellt eine derjenigen Anodenoberflächen dar, aber innerhalb der Grenzen von 2,5 bis 20 Gew.-%.

auf die die erfindungsgemässe Beschichtung von hoher thermi- In den Fällen, in denen Y2O3 als Stabilisator eingesetzt wird, scher Abstrahlung aufgebracht werden kann. Dieselbe sollte es zu 2 bis 10 Gew.-% in der Mischung vorliegen. Das TÌO2

Beschichtung kann aber auch auf andere Oberflächenteile der sollte in diesen Fällen zu 2,5 bis 20 Gew.-% vorhanden sein. Der Anode ausserhalb der Flächen um die Brennfleckbahn einge- 50 Rest, d.h. die anderen Oxide einzeln oder in Kombination sollen brannt werden. Beispiele solcher zusätzlicher Oberflächenteile entsprechend zu 70 bis 92,5 Gew.-% vorliegen. Auch hier müssen sind die Vorderfläche 11 und die Aussenoberflächen 12 der Dre- Variationen in den Mengen der Oxidmaterialien durch den hanode. Anteil an TÌO2 kompensiert werden, wobei der Anteil an TÌO2

In Figur 1 ist das Target 8 auf der Achse 13 fixiert, welche immer innerhalb der Grenzen von 2,5 bis 20 Gew.-% liegen muss. wiederum aus dem Rotor 14 herausragt. Der Rotor läuft auf 55 Eine spezielle Zusammensetzung der erfindungsgemässen einem internen Lager 15, welches wiederum auf dem Metallring Beschichtung ist die unten angegebene. Sie hat den Vorteil, dass 16 liegt, der am anderen Ende der Glashülle 1 dicht einge- sie aus leicht erhältlichen Materialien besteht und niedrige schweisst ist. Die Statorwindungen des Antriebs 14, d.h. der Gestehungskosten aufweist. Die Zusammensetzung ist die fol-Induktionsmotor, sind in der Zeichnung weggelassen. An die gende : 75 bis 93,5 Gew.-% ZrO2 als Oxidmaterial, 4 bis 5 Gew.-% Anodenstruktur und das Target 8 wird eine hohe Spannung 60 CaO und 2,5 bis 20 Gew.-% TÌO2.

angelegt. Die Leitung ist nicht eingezeichnet ; sie wird über die Als Beispiele, nicht jedoch als einschränkende Angaben, sol-

Verbindung 17 eingeführt. len im folgenden einige Zusammensetzungen für erfindungsge-

Bekanntlich sind Drehanodenröhren normalerweise in mässe Beschichtungen aufgeführt werden. Diese speziellen einem Gehäuse eingeschlossen. Dieses Gehäuse ist unseren Zusammensetzungen wurden erfolgreich geprüft. Sie führen zu Darstellungen ebenfalls nicht angegeben. Im Gehäuse fliesst Öl, 65 schwarzen, geschmolzenen Beschichtungen mit thermischen das die durch die Drehanode 8 abgestrahlte Wärme abführt. Wie Abstrahlungskoeffizienten zwischen 0,92 und 0,94. Die angege-oben angegeben worden ist, kann die Massentemperatur der benen Prozente müssen als Messwerte betrachtet werden ; es Drehanode während des Betriebes der Röntgenröhre eine Tem- sind Gewichtsprozente :

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1.76% ZrCh - 4% CaO - 20% TÌO2 schwarze Beschichtung erhalten, in der das TÌO2 nochmals weni-

2. 80,75% ZrOz - 4,25% CaO - 15% TÌO2 ger Sauerstoff enthält. Die Brenntemperatur soll mindestens

3.85,5% Zr02 - 4,5% CaO - 10%Ti02 1650 und höchstens 1900 °C betragen. Das günstigste Vorgehen

4.87,88% Zr02 - 4,62% CaO - 7,5% TÌO2 beim Brennen besteht dabei darin, die Drehanode nur solange

Die weissen, pulverförmigen Mischungen aus TÌO2, den s zu erhitzen, bis sie Massentemperatur der Anode 1650 0 C andern Oxidmaterialien und CaO und/oder Y2O3 als Stabilisa- erreicht hat. Dies dauert normalerweise 15 Minuten lang. Wenn toren werden als dünne Schicht auf all denjenigen Oberflächen die Anode zu lange erhitzt wird, kann die Beschichtung, die der Drehanode aufgebracht, die nicht in der Nähe der Brenn- dann zu dünnflüssig wird, abtropfen oder sich auf diejenigen fleckbahn liegen. Die Drehanode wird dann bei einer Tempera- Oberflächenteile ausdehnen, die nicht mit der erfindungsgemäs-tur, welche weiter unten spezifiziert werden wird, gebrannt. Das 10 sen Beschichtung belegt werden sollen.

Einbrennen geschieht bei stark verringertem Druck. Erhalten Die Oxidmischung führt nach dem beschriebenen Verfah-

wird so eine dichte, dünne, glatte und homogene Beschichtung, ren, d.h. nach Einbrennen im Vakuum zu Beschichtung, die im die einen hohen thermischen Abstrahlungskoeffizient aufweist, hohen Vakuum der Röntgenröhre bis zu mindestens 1650 0C

Eine günstige Methode, um die Oxidmischung auf der Dreh- beständig ist. Die genannte Temperatur liegt höher als jede im anode aufzubringen, besteht darin, die Oxide mittels einer Pias-15 Betrieb der Röhre zu erwartenden Temperatur auf der Anoden-mastrahlvorrichtung in Luftatmosphäre auf die Anode aufzu- Oberfläche ausserhalb der Brennfleckbahn. Die erfindungsge-sprühen. Die Plasmastrahlvorrichtung ist eine bekannte Ein- mässen Beschichtungen haben durchwegs thermische Abstrah-richtung, bei der ein elektrischer Funkenbogen zwischen einer lungskoeffizienten zwischen 0,92 und 0,94 gezeigt.

Wolfram- und einer diese umgebende Kupferelektrode ausge- Jedem Fachmann ist bei der oben beschriebenen Methode bildet wird. Die Oxidmaterialien werden durch diesen Funken- 20 klar, dass die Drehanode nicht als ganze bei den genannten Tem-bogen in einem Argongasstrom durchgeführt. Beim Durchtritt peraturen behandelt werden kann. Der Rotor und die Aufhän-durch das Plasma, welches durch die Rekombination von ioni- gung der Drehanode würden, da sie zum Teil aus Kupfer und sierten Gasatomen gebildet wird, werden die Oxidteilchen Stahl bestehen, bei 1083, bzw. bei 1450 °C schmelzen,

geschmolzen und in diesem Zustand durch den Gasstrom auf Die Oxide Zr02, HfO, MgO, Ce02, SrO und La2Ü3, stabili-

die Drehanode aufgebracht. Die geschmolzenen Teilchen tref- 25 siert mit entweder CaO oder Y2O3, schmelzen entsprechend bei fen auf die Oberfläche auf, bleiben dort hängen, und es bildet Temperaturen, die höher sind als die Temperaturen, die der sich eine strukturierte Beschichtung aus, die noch nicht das Aus- Drehanodenkörper in einer Röntgenröhre während des Betriebs sehen der erfindungsgemässen Beschichtung aufweist. erreicht. Ebenso ist die resultierende, geschmolzene Oxidmi-

Die Beschichtungsmaterialien können aber auch mittels schung stabil beim Druck von 10_ 10 Torr, wie er in Röntgenröh-anderer Methoden aufgetragen werden. Die Oxide können bei- 30 ren vorliegt. Unter den genannten Bedingungen bleibt die spielsweise mit einem geeigneten Bindemittel oder einem ande- Beschichtung in einem Zustand des Sauerstoffmangels, d.h. ren, flüssigen Trägermittel aufgebracht werden. Das Auftragen schwarz und weist die hohe thermische Abstrahlung von über kann mittels Sprühmethoden oder einfach mittels Aufpinseln 0,90 auf.

geschehen. Die Oxide können auch im Vakuum in einem Inert- Die Summe der Anteile der Oxidmaterialien neben den Sta-gas aufgespritzt werden. Ebenso können die Metalle, welche zu 35 bilisatoren und neben TÌO2 wird höher gewählt als der Anteil an den gewünschten Oxiden führen, im Vakuum in einer reduzier- TÌO2 wegen der Tatsache, dass die genannten Oxide sehr hohe ten Sauerstoffatmosphäre auf die Anode aufgespritzt werden, Schmelzpunkte aufweisen, im allgemeinen über 2700 0 C, wäh-wodurch sich beim Aufbringen der Materialien die Oxide bil- renddem TÌO2 bei 1800 ° C schmilzt. Das TÌO2 sollte deshalb nur den. zu maximal 20 Gew.-% in den erfindungsgemässen Mischungen

Im Falle des Plasmabogenauftragens gibt das T1O2, welches 40 vorliegen. Das CaO, das bei 2600 °C schmilzt, liegt in der anfänglich ein weisses Pulver ist, zum Teil seinen Sauerstoff Mischung zu einer relativ tiefen Konzentration von ungefähr 5% wegen der sehr hohen Temperaturen des Plasmalichtbogens ab. vor und verhindert die unerwünschten monoklinen Phasen von An diesem Punkt des Verfahrens wird das weisse TÌO2 in der ZrÜ2 und anderer Oxidmaterialien, die sich bei tieferen Tempe-Mischung zu einem blauschwarzen Material reduziert. Gemäss raturen bilden. TÌO2 alleine oder ohne die in der erfindungsge-dem Anteil des TÌO2 in der Mischung hat die erfindungsgemässe 45 mässen Mischung vorhandenen, anderen Oxide, zersetzt sich im Beschichtung nach dem Auftragen einen thermischen Emissi- Vakuum bei einer Temperatur von ungefähr 1200 0 C, was we-onskoeffizient zwischen 0,6 und 0,85. Beim Betrachten dieser sentlich unterhalb derim Betrieb der Röntgenröhre im Anoden-Beschichtung mit dem unbewehrten Auge oder bei sehr kleinen körper erreichten Temperaturen liegen. Es ist bekannt, dass Vergrösserungen erscheint sie strukturiert und aus einzelnen, nach Ausbilden der monoklinen Phase von Zr02 oder beispiels-miteinander verschmolzenen Teilchen bestehend. In diesem so weise HfO, das Material in bezug auf seine thermische Ausdeh-Zustand ist die Diffusion des Beschichtungsmaterials in und die nung sich ändert. In unserem Fall führt das, wie es oben bei der Haftung der Beschichtung an die Oberfläche der Drehanode Behandlung des Standes der Technik gesagt worden ist, zu Ablö-noch nicht maximiert. sungserscheinungen der Beschichtung gegenüber dem Dreha-

Trotzdem kann die erfindungsgemässe, neue Beschichtung nodenkörper. Die beiden genannten Materialien weisen dann schon in diesem Zustand mit guten Erfolgsresultaten bei relativ 55 eben verschiedene Ausdehnungskoeffizienten auf.

tiefen Betriebstemperaturen eingesetzt werden. Beispielsweise Wie oben angegeben wurde, kann auch Y2O3 als Stabilisato-

kann diese Beschichtung nach dem geschilderten Auftragen auf roxid - anstelle von CaO - eingesetzt werden. Y2O3 schmilzt bei dem Anodenrotor 14 eingesetzt werden. 2400 0 C. Es liegt, wie ebenfalls oben gesagt worden ist, zu 5 bis

Nach dem Aufbringen der Oxidmaterialien auf die Anode, 10 Gew.-% vor. Dies bedeutet, dass gegenüber dem Fall mit CaO was zu einem möglichst gleichförmigen Belag führen sollte, 60 die Mengen der oben aufgezählten Oxide und das TÌO2 entspre-besteht der nächste Schritt im Optimieren der thermischen chend verringert werden müssen. Bei der Beurteilung der stabili-

Emissionsfähigkeit der neuartigen Beschichtung. Dieser Pro- sierenden Wirkungen von CaO und von Y2O3 konnte gezeigt zessschritt ist kritisch und muss zu einer glatten, durchgeschmol- 'werden, dass es das TÌO2, welches einen Sauerstoffunterschuss zenen Beschichtung führen, in der keine Pulverteilchen mehr aufweist, für die schwarze Färbung der Beschichtung ausschlagausgemacht werden können. Dieser nächste Schritt besteht 65 gebend ist. Diese Tatsache folgt aus der Beobachtung, dass darin, dass die mit dem Belag überzogene Drehanode unter stark beide Stabilisatoren, d.h. CaO und Y2O3, Oxidmischungen ohne reduziertem Druck, praktisch bei Drücken von 10~5 Torr oder TÌO2, welche auch entsprechende Unterlagen aufgetragen und darunter gebrannt wird. Dadurch wird eine geschmolzene, ■ anschliessend im Vakuum gebrannt worden, gut stabilisierten.

Diese Mischungen konnten nicht vollständig geschmolzen werden und führten in beiden Fällen zu gelb-grauen Beschichtungen mit thermischen Abstrahlungskoeffizienten um ungefähr 0,6. Entsprechende Beschichtungen mit TiCh in den oben angegebenen Konzentrationsgrenzen wiesen hingegen die oben genannten thermischen Abstrahlungskoeffizienten über 0,9 auf.

Eine vereinfachte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens zur Herstellung der oben beschriebenen Beschichtung besteht auch darin, dass die oben aufgezählten Oxide mit dem TÌO2 zusätzlich der Stabilisatoren durch ein Plas-mabogenverfahren auf die entsprechende Unterlage aufzubringen und das so beschichtete Material im Vakuum und bei einer Temperatur unter 1600 0 C zu brennen. Eine solche Beschichtung ist für Anwendungen, wo eine thermische Abstrahlung von ein wenig unter 0,9 genügt, überaus sinnvoll. Mit diesem vereinfachten Verfahren wird die Beschichtung in einer Form erhalten, in der die einzelnen Teilchen nicht vollständig ineinander verschmolzen sind. Diese Beschichtung weist zwar immer noch eine praktisch schwarze Färbung auf, sie ist jedoch leicht strukturiert.

Durch das Brennen der erfindungsgemässen Oxidmischung bei Temperaturen von 1650 °C und höher wird eine Beschichtung erreicht, die glatt, homogen, dicht und dünn ist, wie sie für die abstrahlenden Oberflächen von Drehanoden in Röntgenröhren erwünscht ist. Solche dünnen Beschichtungen haben den Vorteil, dass sich beim Betrieb der Röhre nur ein kleiner thermischer Gradient durch die Beschichtung ausbildet, was wiederum zu ähnlichen Ausdehnungswerten zwischen dem Anodenkörper und dem Beschichtungsmaterial führt und nicht zu stark verschiedenen. Die hohe Dichte erhöht den Wärmedurchgang

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durch die Beschichtung. Es ist auch wertvoll, hier auf Mikrophotographien von Schliffen von Querschnitten von derart beschichteten Materialien hinzuweisen, die zeigen, dass die bei hohen Temperaturen eingebrannten Beschichtungen von kera-5 mischer Natur sind und deshalb in alle möglichen Poren der Anodenkörperoberflächen eingedrungen sind. Dadurch wird natürlich eine sehr gute Haftung zwischen Anodenkörper und Beschichtung erreicht. Es zeigen sich in den genannten Aufnahmen praktisch keine Schichten oder sonstige sprunghaften Ver-10 änderungen zwischen der Oberfläche des Anodenkörpers und dem Beschichtungsmaterial.

Um die neuartige Beschichtung in Röntgenröhren gegenüber Drehanoden gemäss dem Stand der Technik fachmännisch vergleichen und evaluieren zu können, wurden Drehanodenkör-15 per einmal mit den bekannten Beschichtungen aus Tantalkarbid und zum anderen mit den erfindungsgemässen Materialien beschichtet. Um die mit TaC beschichteten Anodenkörper auf 1120 °C zu halten, wurden im Dauerbetrieb der Röhre 70 Mil-liampères bei 40 Kilovolt Maximalspannungbenötigt. Die ent-20 sprechenden Werte für Anodenkörper mit der erfindungsgemässen Beschichtung zur Einhaltung derselben Temperatur lagen bei 80 Milliampères und 44 Kilovolt Maximalspannung. Durch Vergleich von abgestrahlten Wärmemengen mittels in der Industrie üblichen Messmethoden wurde festgestellt, dass die erfin-25 dungsgemäss beschichteten Anodenkörper 26% mehr Wärme abführten, wenn sie mit TaC beschichteten Anoden verglichen wurden. Diese Verbesserung wurde einzig auf die Änderung des thermischen Abstrahlungskoeffizienten des Beschichtungsma-terials erreicht.

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1 Blatt Zeichnungen