DE1952859A1 - Verfahren und Geraet zur Minderung der Oberflaechenbeschaedigung bei Targets von Roentgenroehren - Google Patents

Description

Verfahren und Gerät zur Minderung der Oberflächenbeschädigung bei Targets von Röntgenröhren

Die Gesamtbetriebsdauer einer Röntgenröhre wird sehr häufig dadurch beendet, daß im Bereich des Brennfleckverlaufes die Oberfläche des Targets aufgerauht und beschädigt wird. Diese Beschädigung wird verursacht durch hohe Wärmegradienten und gleichzeitige hohe mechanische Belastungen, die in der Oberflächenschicht des Targets auftreten, wenn das Target durch die Anlegung und Abschaltung eines intensiven Elektronenstrahls im Zusammenhang mit der Durchführung von Röntgenbelichtungen abwechselnd erhitzt und gekühlt wird. Die mechanischen Belastungen lösen in dem Targetmaterial im einzelnen Korn und zwischen den Körnern des Gefüges spröde Brüche aus und leiten 3ie weiter. Dieser Vorgang ist kumulativ und führt manchmal zum völligen Bruch des Targets.

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Die Zerstörung der Target-Oberfläche führt zu einer merklichen Verringerung in der von der Röhre abgegebenen nutzbaren Strahlung, da die Wahrscheinlichkeit für den Austritt eines Röntgenphotons aus dem Target für eine rauhe Oberfläche geringer ist als für eine glatte Oberfläche. Weiterhin neigt das Bedienungspersonal von Röntgengeräten dazu, die verminderte Strahlungsausgangsleistung durch Erhöhung der Leistung des Elektronenstrahls zu kompensieren. Höhere Leistungsdichten verursachen noch größere Temperaturgradienten, die größere mechanische Beanspruchungen erzeugen, welche ihrerseits die Auslösung und Fortpflanzung weiterer Risse in der Targetoberfläche veranlassen. Dieser Kreisprozess führt zu einem schnellen Versagen der Röhre.

Die Metallurgen haben versucht, das Problem der Oberflächenrissigkeit bei der Hochtemperatur-Anwendung von Metallen durch die verschiedensten Mittel zu lösen. Diese schließen die Reinheit des Metalles, die Verringerung der Korngröße, die Umverteilung der Verunreinigungen, die Beherrschung der Kornorientierung, Kaltbearbeitung und Legierungsbildung ein. Alle diese

Null Techniken neigen dazu, die Temperatur für die Duktilität/(NDT) zu senken, oberhalb der die Metalle immer stärker duktil sind und unterhalb der sie spröde sind.

Der Ausdruck NDT (Temperatur für die Duktilität Null) und andere in der Beschreibung verwendete Ausdrücke werden nunmehr unter Hinweis auf die Figur 1 definiert. Diese Figur zeigt einen typischen Verlauf der Duktilität über der Temperatur eines Metalles. Unterhalb der Temperatur A ist das Metall spröde. Dieser Temperaturbereich wird der Sprödigkeitsbereich genannt. Oberhalb der Temperatur C ist das Metall sehr duktil, dieser _, Temperaturbereich wird der Duktilitätsbereich genannt. Zwischen den Temperaturen A und C gibt es einen Bereich, in dem die Duktilität des Metalles sich schnell steigert. Dieser Temperaturbereich wird der Übergangsbereich genannt.

Die Kurven der Duktilität über der Temperatur sind im allgemei-

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nen S-förmig mit einem fast linearen Teil mit hoher positiver Neigung im Übergangsbereich. Die Temperatur für die Duktilität Null (NDT) kann als diejenige Temperatur definiert werden, an der eine lineare Extrapolation des linearen Teils der Duktilitäts-Temperaturkurve mit hoher Neigung die Temperaturachse an dem mit B bezeichneten Punkt schneidet.

Die Lage der Kurve bezüglich der Temperaturachse und ,die Neigung des linearen Teils hängen von verschiedenen Faktoren, wie· dem Metalltyp, dem Ausmaß der Kaltbearbeitung, dem Gehalt an Verunreinigungen, der Geschwindigkeit, mit der während der Prüfung die Belastung angelegt wird und anderen Faktoren ab. Die Duktilität kann in verschiedener Weise ausgedrückt werden. In der gezeigten Kurve kann die Duktilität aufgefaßt und ausgedrückt werden durch die prozentuale Verringerung der Querschnittsfläche an der Bruchstelle, wenn ein Probestück einer Zugspannung ausgesetzt und solange verlängert wird, bis der Bruch eintritt. Eine größere Duktilität wird dann durch eine größere Verringerung dieser Fläche angezeigt. Die Duktilität kann durch den Biegewinkel ausgedrückt werden, wenn eine Biegeprobe verwendet wird.

Wenn die Form der Kurve wegen eines oder mehrerer der oben genannten Faktoren verschieden ist, dann wird sich der NDT-Punkt oder der Punkt B längs der Temperaturachse verschieben. Er wird jedoch trotzdem eine ganz bestimmte Temperatur sein ohne Rücksicht auf die Größenverhältnisse der Kurve.

Wenn ein Metall duktil ist und an seiner Oberfläche spannungserzeugenden Temperaturgradienten unterworfen wird, dann werden die Spannungen anstatt durch einen spröden Bruch durch eine plastische Deformation behoben. Wenn das Metall sich plastisch deformiert, dann werden die Spannungen behoben bevor der Sprödbruch auftreten kann. Im allgemeinen wird die Neigung zum Sprödbruch durch Verringerung des NDT eines Metalles vermindert, da sich das Metall bei einem gegebenen Wärmezyklus während kür- · zerer Zeit in einem sprödbrüchigen Zustand befindet.

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BAD ORIGINAL

Die Oberflächen der Röntgenröhren-Targets werden gewöhnlich aus feuerfesten Metallen mit hohem Atomgewicht, wie Molybdän und Wolfram, hergestellt. Diese Metalle sind besonders anfällig für Sprödbruch, da sie durch die übliche Herstellungsweise relativ hohe NDT's und breite Übergangsbereiche haben. Weiterhin kann im Laufe der normalen Verwendung die Kornstruktur eines Röntgenröhren-Targets einem Kornwachstum unterliegen und dadurch der NDT-Punkt noch weiter erhöht werden.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Oberflächenzerstörung von Röntgenröhren-Targets zu mildern, und dadurch ihren Ausstoß an Röntgenstrahlung auf einem relativ konstanten Wert zu halten.

Dieses Ziel wird dadurch erreicht;, daß eine Röntgenanlage mit einer Vorrichtung ausgestattet wird, um die Dauertemperatur des Targets auf einem vorgegebenen Wert zu halten, der mindestens über dem NDT-Wert des Targetmaterials während der Perioden der schnellen Aufheizung oder Abkühlung der Oberflächenschicht des Targets liegt. Auf diese Weise wird die Targetoberfläche während solcher Perioden hoher mechanischer Belastung, die das Ergebnis der örtlich verschiedenen Wärmeexpansion in dem Target sind, in einem duktileren Zustand gehalten. Die Duktilität des Oberflächenbereiches des Targets gewährleistet, daß es auf die Belastung anstelle durch Sprödbruch durch eine plastische Verformung reagiert. Die Verhinderung des Sprödbruchs vermindert stark die Zerstörung der Targetoberfläche.

Gemäß einer bevorzugten AusfUhrungsform der Erfindung wird die Dauertemperatur des Targets oberhalb ihres NDT-Wertes und vorzugsweise recht hoch in dem Übergangsbereich gehalten durch Erhitzen des Targets nach der Durchführung von Röntgenaufnahmen mit hoher Energie mit einem Elektronenstrahl mittlerer Energie. Ein bevorzugter Lösungsweg besteht darin, einen vorhandenen Glühfaden in der Röntgenröhre als Quelle für die Elektronen mittlerer Energie zur zusätzlichen Beheizung zu verwenden. Bei

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diesem Lösungsweg ist die Röntgenanlage mit einer getrennten Niederspannungsquelle ausgestattet, die mit Hilfe eines automatischen Schalters mit der Röntgenröhre verbunden werden kann, wenn gerade keine Belichtung stattfindet. Gleichzeitig wird der Heizfadenstrom der Röntgenröhre automatisch geregelt, so daß die Gesamtleistungsdichte des Elektronenstrahls, verglichen mit der Leistungsdichte, während längerer radiographischer Belichtungen gering ist. Diese Heizleistung, die gewöhnlich im Bereich zwischen 100 und 300 Watt liegt, ist ausreichend, um die Temperatur der Targets aus irgendeinem der üblichen feuerfesten Metalle oberhalb seines NDT-Punktes zu halten. Wenn eine normale Röntgenbelichtung ausgelöst wird, dann wird die Hilfsheizung unterbrochen und wird erst dann wieder in Gang gesetzt, wenn die Temperatur des Targets nach der Abführung der gewöhnlich bei einer Belichtung auftretenden überschüssigen Wärmeauf einen vorbestimmten Wert absinkt.

Ein zusätzliches Ziel und ein Vorteil der Maßnahme, das Target oberhalb seines NDT-Punktes zu halten, besteht darin, daß die Röhre jederzeit warm gehalten wird. Dies fördert die Verteilung der elektrischen Ladung innerhalb der Röhre Und mindert die elektrostatische Belastung wenn eine hohe Spannung angelegt wird; in diesem Falle wird die Wahrscheinlichkeit zur Durchlöcherung der Glashülle der Röhre verringert.

Ein weiteres Ziel und ein Vorteil der Warmhaltung des Targets besteht darin, daß die Lagerstrukturen von Röhren mit Drehanoden weniger schroffen Temperaturänderungen unterworfen werden als im Falle einer kalten Röhre, wenn eine gewöhnliche Belichtung mit hoher Energie ausgelöst wird. Als Ergebnis laufen die Lager der Röhre ruhiger und mit geringerer Vibration.

Aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung im Zusammenhang mit den Abbildungen sind die vorstehenden und weitere Ziele und ihre Erreichung ersichtlich.

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Pigur 1 ist eine Kurve des Verlaufs der Duktilität in Abhängigkeit von der Temperatur für ein typisches Metall.

Figur 2 ist eine schematische Darstellung der Hauptbestandteile einer konventionellen Röntgenrohrenversorgungssehaltung, in die die Erfindung eingefügt wurde.

In der Figur 2 wird eine konventionelle Röntgenröhre mit sich drehendem Target durch die Bezugsziffer 1 bezeichnet. Die Röhre 1 schließt eine direkt beheizte Kathode oder einen Heizfaden 2 im Abstand von einer rotierenden Anode und Target 3 ein. Die meisten Röhren haben mehrere Kathoden, welche alternativ für Radiographie und Fluoroskopie verwendet werden, und für die Anwendung der Erfindung kann eine zusätzliche Kathode verwendet werden. Alle oder einige der Kathoden können indirekt beheizt »ein. Der in der Röhre dieses Beispiels gezeigte einzige Heizfaden 2 wird durch Strom aus der Sekundärwicklung eines Heiztransformators 4 beheizt. Die Primärwicklung des Transformators H wird durch dine Masseleitung 5 auf einer Seite der Primärwicklung und alternative Leitungen 6 und 7 auf der anderen Seite mit Strom versorgt. An den Transformator ¹I werden aus einer nicht-gezeigten Stromsteuerung der Röntgenröhre verschiedene Spannungen angelegt, dies ist üblich und ist in der Röntgensteuerung und dem Netzteil 8 enthalten. Die Heizfäden 2 oder die Kathoden werden gewöhnlich mit einer niederen Spannung betrieben, um sie auf der Wartetemperatur zu halten, wenn die Röntgenröhre angestellt wird, und sie werden unmittelbar vor der Durchführung einer Belichtung automatisch auf höhere Spannung und volle Elektronenaussendung geschaltet. Diese zuletzt erwähnten Schaltvorrichtungen werden nicht gezeigt.

Die Leitungen 6 und 7 enthalten zwei Sätze von Relaiskontakten, welche allgemein durch die Bezugsziffer 9 bezeichnet werden. Wenn eine normale Röntgenbelichtung durchgeführt wird, dann ist ein Kontakt, wie gezeigt, geschlossen, um zu veranlassen, daß sich der Heizfaden 2 auf eine gewisse relativ hohe Temperatur

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aufheizt und Elektronen aussendet, die fokussiert und auf das Target 3 gerichtet werden, um Röntgenstrahlen zu erzeugen. Der Elektronenstrahlstrom von dem Heizfaden 2 zum Target 3 kann im Bereich von einigen Milliampere während einer langen Dauer bei der Durchführung einer fluoroskopischen Untersuchung bis zu 1000 oder mehr Milliampere während eines Bruchteiles einer Sekunde bei der Herstellung eines Radiogramms liegen.

Das Relais 9 wird durch eine Spule 10 betätigt, welche die norr malerweise offenen Kontakte in Reihe mit der Leitung 7 automatisch vor und zwischen den Röntgenbelichtungen schließt. Wenn dies geschieht, dann wird an den Heizfadentransformator Ί eine verhältnismäßig geringere Spannung angelegt, und es ergibt sich eine entsprechende Verringerung der Heizfadentemperatur, welche zu einem niedrigen Elektronenstrahlstrom durch die Röntgenröhre 1 führt.

über den Heizfadenanschlußpunkt 11 und den Anodenanschlußr punkt 12 deiftontgenrohre wird aus einem Vollwegbrückengleichrichter 13 Hochspannung angelegt. Die Wechselspannungseingangsleitungen I¹* und 15 für den Gleichrichter 13 gehen von der Sekundärwicklung eines Hochspannungs-Röntgentransformators 16 aus. Die Spannung, die der Primärwicklung des Transformators 16 zugeführt wird, ist willkürlich durch den Bedienenden einstellbar, beispielsweise durDh die Wahl von Abgriffen an einem Autotransformator (nicht gezeigt) in der Vorrichtung zur Steuerung der Röntgenstrahlung und dem Netzteil 8. Die Zahl der verfügbaren Stufen ffflr die Primärspannung ist gewöhnlich so, daß auf der Sekundärseite des Transformators 16 Hochspannungen im Bereich von 30 kV Spitze bis 150 kV Spitze erzeugt werden können.

Die Relais 17 und 18 liegen in der Hochspannungsschaltung. Die unteren Kontakte jedes Relais sind geschlossen gezeigt, wie sie es während einer normalen Röntgenbelichtung sind. Während einer Belichtung wird die Schaltung von dem Gleichspannungsanschlußpunkt 19 des Gleichrichters 13 über einen geschlossenen Kontakt 18 zur Röntgenröhre 1 und durch den geschlossenen· Kontakt 17 und zurück zum anderen Anschlußpunkt 20 des Gleichrichters

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geschlossen.

Vor und nach einer Röntgenbelichtung werden die Kontakte der Relais 17 und 18 durch Betätigung des Relais .10 zur Schließung der jeweiligen Kontaktpaare veranlaßt und verbinden eine Niederspannunga-Gleichstromquelle 21 über die Anschlußpunkte 12 und 11 mit der Röntgenröhre. Die überprüfung der Schaltung wird zeigen, daß die Niederspannungs-Gleichstromquelle 21 von der oben beschriebenen Hochspannungsversorgung isoliert wird, wenn die Relais 17- und 18 umgeschaltet werden.

Die Niederspannungs-Gleichstromquelle 21 wird vorzugsweise auf 10 kV Spitzenspannung beschränkt. Wenn die Niederspannung aus der Quelle 21 an die Röhre angelegt wird, dann wird in der Röntgenröhre 1 etwas Röntgenstrahlung mit niedriger Intensität erzeugt werden. Diese weiche Strahlung kann jedoch durch die Hülle der Röntgenröhre absorbiert werden. Selbstverständlich wird die Absorption der Röhren von verschiedenen Herstellern schwanken, so daß es erwünscht ist, sorgfältig überwachte Versuche zu machen, um die maximale Spannung festzustellen, die angelegt werden kann, ohne eine übermäßige Röntgenstrahlung zu erzeugen. Die NiederspannungsVersorgung sollte so konstruiert sein, daß sie nicht auf eine Spannung eingestellt werden kann, die ein unerwünschtes Ausmaß von Röntgenstrahlungsleistung erzeugt.

In der Nähe der Röntgenröhre 1 wird eine Temperaturfühlervorrichtung 21, welche ein Halbleiter sein kann, angebracht, um die Temperatur des Targets 3 der Röntgenröhre optisch zu erfassen. Diese Vorrichtung 22 wird über die Leitungen 23 und mit dem Steuerteil 8 verbunden. Die Funktion der Vorrichtung 22 und der nicht dargestellten logischen Schaltung besteht darin, eine Hilfsheizung oder Vorheizung anzuschalten, wenn das Target 3 unterhalb seines NDT-Punktes oder einer anderen vorgegebenen Temperatur im Übergangsbereich ist und sie abzuschalten, wenn das Target die vorbestimmte Temperatur infolge der Hilfsheizung oder der Durchführung einer Belichtung übersteigt.

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Jedesmal dann, wenn die Röntgenanlage in Erwartung der Durchführung von Röntgenbelichtungen mit hoher Energie angestellt wird, dann ist es gemäß der Erfindung erforderlich, die Temperatur des Targes 3 auf einen Wert mindestens oberhalb seine» NDT-Punktes und vorzugsweise hoch in dem Übergangsbereich zu erhöhen, bevor eine Belichtung durchgeführt wird. Aus diesem Grunde ist die Steuerung der Röntgenanlage so verkoppelt, daß die Relaisspule 10 stromführend wird, wenn die Leistung eingeschaltet wird. Dies veranlaßt, daß alle Kontakte, welche in der Zeichnung offen gezeigt sind, sich schließen, und in diesem Falle werden die Spannungen aus der Quelle 21 und der niedrige Elektronenstrahlstrom auf die Röntgenröhre gegeben, um das Target au heizen und es mindestens oberhalb seines NDT-Punktes zu bringen. Für die schwersten, jetzt im Gebrauch befindlichen Targets, wurde gefunden, daß zur ursprünglichen Vorheizung des Targets auf einen zufriedenstellenden Wert etwa 5 Minuten erforderlich sind.

Wenn eine normale Röntgenbelichtung ausgelöst wird, dann wird die Relaisspule 10 stromlos gemacht und die Kontakte in den Schaltern 9, 17 und 18 werden in die Stellung gebracht, in der sie abgebildet sind. In diesem Falle werden die Spannung und der Strom durch die Röntgenröhre 1 durch die konventionellen Strom- und Spannungssteuerungen in dem Steuer und Netzteil 8 gesteuert.

Bei der Beendigung jeder normalen Röntgenbelichtung oder einer Belichtungsreihe wird die Temperatur des Targets 3, wie sie durch den Temperaturfühler 22 ermittelt wird, mit der erwünschten Dauertargettemperatur T verglichen. Dies ist eine Temperatur im duktilen Bereich des bestimmten Röhrentargets. Wenn die Targettemperatur oberhalb T ist, dann wird das Relais 10 nicht wieder stromführend gemacht, und die normale Abkühlung des Targets geht solange weiter, bis die Targettemperatur auf einen Punkt unterhalb T absinkt. Zu diesem Zeitpunkt wird dann das Relais 10 wieder stromführend gemacht. Wenn bei Beendigung der Röntgenbelichtungen die Targettemperatur unterhalb T ist, dann wird das Relais 10 stromführend gemacht und die Aufheizung des Targets 3 durch Elektronenaufprall setzt wieder ein. Die gewählte

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Temperatur T wird gewöhnlich näher an der Temperatur C im Übergangsbereich entsprechend Figur 1 liegen als an der Temperatur B, so daß das Target in der Nähe seines hochduktilen Zustandes ist, wenn.es der Belastung einer normalen Belichtung unterworfen wird.

Der Fühler 22 für die Targettemperatur und seine damit verbundene Schaltung zum Steuerteil 8 wirken dahingehend, daß sie das Target 3 auf einer Temperatur halten, die der Temperatur T so nahe wie möglich kommt. Wenn die Temperatur entweder während der Hilfsbeheizung oder während normaler Röntgenbelichtungen überschritten wird, dann wird das Relais 10 stromlos gemacht und die elektrische Leistung aus der NiederspannungsVersorgung 21 wird daran gehindert, die Röhre lzu erreichen. Alternativ wird, wenn die Targettemperatur unter den Wert T sinkt, das Relais 10 stromführend gemacht und gestattet, daß die Leistung aus dem Netzteil 21 die Röhre erreicht.

Die elektrische Leistung, die erforderlich ist, um das Target der Röntgenröhre oberhalb seines N!DT-Punktes und in dem oder etwas oberhalb des Übergangs-Temperaturbereiches zu halten, hängt von einer Anzahl von Faktoren einschließlich der Wärmeabführung der Röhre, der Masse des Targets und der Materialart, aus dem das Target hergestellt ist, ab. Molybdän-Targets können ein NDT unterhalb 100⁰C haben. Wolfram-Targets können ein NDT im Bereich von 200 bis oberhalb fjOO°C haben, in Abhängigkeit von ihrer Struktur und von ihrer metallurgischen Vorgeschichte. Es ist erwünscht, den Übergangstemperaturbereich eines bestimmten Materials nicht durch eine unzulässige Sicherheitszugabe zu überschreiten, weil eiriTeil der Wärmekapazität der Röhre durch die Hilfsheizung oder Vorheizung des Targets ausgenutzt wird. Obwohl man das bestimmte NDT jedes Targetmaterials feststellen sollte, kann man aus den in mehreren Veröffentlichungen wiedergegebenen Duktilitätsteraperaturkurven eine allgemeine Vorstellung entnehmen, einschließlich der Arbeit "Refractory Metals and Alloys" Vol. 2, veröffentlicht von Interscience Publishers, 1963.

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Kommerzielle Ausführungsformen der Erfindung verwenden 300 Watt Hilfsheizleistung für de Röntgenröhren mit einem massiven Wolframtarget von einem Durchmesser von etwa 7·,5 cm (3 Zoll) und einer nominellen Dicke von etwa 6-12 mm (0,25-0,5 Zoll). Diese Wärme wird mit Hilfe eines Niederspannungs-Gleichstromnetzteiles 21 erzeugt, der mit 9 kV Spitze arbeitet, und die Wärme des Heizfadens wird dabei so eingestellt, daß unter Wartebedingungen etwas mehr als 20 mA durch die Röntgenröhre fließen. Ein Niederspannungs-Gleichstromnetzteil 21, der zwischen einem Spitzen- . spannungswert von 2-10 kV einstellbar ist, wird für fa& jede gegenwärtig verwendete Röntgenröhre mit Drehanode zufriedenstellend sein. Eine Leistung von 100 - 500 Watt scheint einen ausreichend breiten Bereich zu liefern, um fast jede Röntgenröhre zu handhaben.

Die oben beschriebene bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird dem Fachmann andere Lösungswege für die Hilfsheizung des Targets, um es oberhalb der NDT-Temperatur und im Übergangsbereich zu halten, nahelegen. Beispielsweise ist es möglich, eine zusätzliche Niederspannungsstufe für die Primärwicklung des Hochspannungs-Röntgentransformators 16 vorzusehen und diese Stufe automatisch einzuschalten, wenn vor und nach jeder Röntgenbelichtung eine Notwendigkeit zur Vorheizung durch Fühler erfaßt wird. Es können auch Vorrichtungen vorgesehen werden, um den Heizstrom, wie in der bevorzugten Ausführungsform, gleichzeitig auf einen niedrigeren Wert zu schalten. Ein weiterer Lösungsweg besteht darin, die Röntgenröhre mit einer zusätzlichen Heizkathode auszustatten und die Elektronenkanone so zu fokussieren, daß, wenn gewünscht, entweder ein Elektronenstrahl zur Vorheizung auf die Vorderseite oder die Rückseite des Targets gerichtet werden kann. In diesem Falle können die Versorgungsteile für hohe und niedrige Energie für die Röntgenröhre vollständiger isoliert werden. Bei gasgefüllten Röhren kann der Ionenaufprall die praktischste Art der Heizung sein. Ebenso können Heizungen durdh elektrischen Widerstand, Infrarot-Heizung, Laserbeheizung und Beheizung mit Hochfrequenz und Ultraschall verwendet werden.' Bei gittergesteuerten Röntgenröhren kann zwischen den Belichtun-

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gen eine geeignete Steuerspannung an das Gitter gegeben werden, um den Elektronenstrahlstrom in der Röhre während der Hilfsheizung zu begrenzen. Wenn es erwünscht ist, eine Hilfsheizung mit niedrigen Elektronenstrahlströmen und eine Spannung, die so hoch ist, daß sie unzulässige Röntgenemission von der Röhre verursacht, vorzusehen, dann kann über dem Austrittsfenster der Röntgenröhre ein nicht-gezeigter automatischer Verschluß angebracht werden, um eine ausreichende Abschirmung während der Zeitintervalle zu erhalten, in denen die Hilfsheizung betätigt wird. . '

Die Vorteile der/Vorheizung von Targets von Röntgenröhren werden demonstriert durch Versuche, welche mit einer Gruppe von Röntgenröhren durchgeführt wurden, die soweit als möglich untereinander identisch waren. Eine Gruppe wurde ohne Vorheizung tausenden von radiographischen Belichtungen ausgesetzt. Die andere Gruppe wurde ähnlich betrieben, aber mit Vorheizung. Während der Versuche wurde in regelmäßigen Zeitabständen die Bestrahlungs-Ausgangs leitung gemessen. Die Anzahl der Belichtungen wurde über der Strahlungs-Ausgangsleitung abgetragen. Es wurde gefunden, daß bei den Röhren, die ohne Vorheizung betrieben wurden, mit der Erhöhung der Zahl der Belichtungen ein allmähliches Absinken der Strahlungsleistung auftritt. Fast alle diese Röhren hatten nach mehreren tausend Belichtungen das Ende ihrer Brauchbarkeit erreicht. Manche versagten schon viel früher. Die Röhren, die mit Hilfsheizung oder Vorheizung betrieben wurden, zeigten eine sehr geringe Verringerung der Röntgenausgangslexstung bei gleicher Zahl der Belichtungen und ihre Oberflächen waren nicht zerstört. Die brauchbare Lebensdauer der Röhre war im allgemeinen viermal länger als bei denen, die ohne Vorheizung betrieben wurden.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß eine einfache und wirksame Methode zur Minderung der Beschädigung der Oberflächen von Röntgenröhren-Targets beschrieben wurde. Sie beinhaltet, dafc Target vor der Durchführung von normalen Röntgenbelichtungen mindestens oberhalb seiner Temperatur mit der Duktilität Null

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und vorzugsweise auf eine Temperatur hoch in dem Übergangsbereich zu bringen. Diese selektive Hilfsheizung wird in der als Beispiel gebrachten Ausführungsform durch Elektronenbeheizung erreicht, indem die Röntgenröhre vor den normalen Hochleistungsbelichtungen mit einer relativ geringen Leistung betrieben wird. Andere Verfahren zur Erreichung der Hilfsheizung des Targets werden vorgeschlagen.

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Claims (3)

1. Patentansprüche

   /il Röntgenanlage, die auf die Minderung des Sprödbruches des Targets einerin der Anlage verwendeten Röntgenröhre dadurch eingerichtet ist, daß das Oberflächenmaterial des Targets vor einer Röntgenbelichtung oberhalb der Temperatur für die Duktilität Null gehalten wird, und Anschlußpunkte zum Anschluß einer Röntgenröhre und einer Hochspannung zwischen Kathode und einem Target der Röhre, einen Röntgennetzteil zur Versorgung der Röhre zur Durchführung einer Röntgenbelichtung, bei der hohe Wärmegradienten und Belastungen in dem Target auftreten, besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Hilfsnetzteil (21) zur Erwärmung des Targets (3) mindestens auf einen Wert oberhalb der Temperatur für die Duktilität Null vor der Durchführung einer Belichtung aufweist, um dadurch die bei einer Belichtung entstehenden Spannungen anstatt durch Sprödbruch durch plastische Verformung aufzunehmen, und eine Temperaturfühlervorrichtung (22) aufweist, die zur Erfassung der Temperatur des Targets (3) der Röntgenröhre (1) angekoppelt ist und mit dem Netzteil (8) verbunden ist, um den Betrieb der Hilfsversorgungsquelle (21) zu steuern.
2. 2. Röntgenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Schaltvorrichtungen (17,18) besitzt, die so verbunden sind, daß sie auf ein Signal von der Temperaturfühlervorrichtung (22) zur Erfassung der Targettemperatur hin betätigt werden und so beschaffen sind, daß sie die Spannung aus der Quelle (21) selektiv zwischen dem Targetanschluß (3) und einem Kathodenanschluß (2) der Röntgenröhre (1) vor einer Belichtung anlegen.
3. 3. Röntgenanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Grenzwert der Spitzenspannung der Spannungsqu.elle (21) vor einer Belichtung einer Spannung ist, bei der aus der Röntgenröhre (1) während der Hilfsbeheizung keine bedeutungsvolle Röntgenstrahlung ausgestrahlt wird.

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