DE896235C - Anode fuer Roentgenroehren - Google Patents

Description

• .Anode für Röntgenröhren Die Erfindung bezieht sich auf Röntgenröhren, die für längere Dauerbelastung bestimmt sind, also z. B. auf Röntgenröhren für die Durchstrahlung technischer Materialien, bei denen die Betriebszeit nach vielen Minuten, ja Stunden rechnet. Bei diesen Röhren ist die Wärmeverteilung in der Anode stationär, d. h. von der Zeit unabhängig, und daher eine reine Funktibn der Abmessung und der Wärmeleitfähigkeiten. Bei den bekannten Röntgenröhren dieser Art besteht die Anode aus einer Wolframplatte, welche den Brennfleck aufnimmt, und einem Kupferteil, welcher die Aufgabe hat, die anfallende Wärme vom Brennfleck an das Kühlmittel abzuführen. Der Wolframteil wurde bei bisherigen Anordnungen in der Regel als Platte von etwa 2 mm Dicke ausgebildet. Die Erfindung geht nun von der Erkenntnis aus, daß eine derartige Ausbildung unzweckmäßig ist und daß eine wesentliche Steigerung der Belastbarkeit erreicht werden kann, wenn man auf die Dimensionierung dieser Anode besondere Sorgfalt verwendet und nach einer bestimmten durch die Erfindung gegebenen Regel dabei verfährt. Es zeigte sich nämlich"daß bei bisherigen Rauarten bei der höchsten Belastung das Kupfer zwar auf eine Temperatur in der Nähe des Schmelzpunktes kommen. kann, wobei das Wolfram jedoch gleichzeitig im Brennfleck nur eine Temperatur von 1400 bis 150o-°' C erreicht.
• Demgegenüber erhält gemäß der Erfindung eine Anode für Röntgenröhren, die für länger dauernde Belastungen bestimmt sind und einen Wolframteil zur Aufnahme des Brennflecks enthalten, der zur Verbesserung der Wärmeableitung in Kupfer eingebettet ist, eine. solche Form des Wolframteils, -daß die Begrenzungsfläche zwischen Wolfram und Kupfer annähernd eine Fläche gleicher Temperatur bildet.
• Man erreicht dadurch eine bessere Ausnutzung des Materials und damit eine wesentlich höhere Belastungsfähigkeit der gesamten Anode. Daß diese Verhältnisse überhaupt ein wesentlicher Gesichtspunkt bei der Konstruktion derartiger Anoden sind und daß durch ihre Beachtung die Belastbarkeit der Röhre erheblich verbessert werden kann, ist erstmalig durch vorliegende Erfindung erkannt worden.
• Man kann,die Erfordernisse der Erfindung schon bis zu einem gewissen Grade erfüllen, wenn man die bisher übliche Form der Anode, d. h. die in Kupfer eingegossene Wolframplatte, beibehält. Es ist nur notwendig, -dabei die Dicke der Platte der Brennfleckgröße derart anzupassen, -daß bei einer Brennflecktemperatur von über 2ooo° das Kupfer eine solche Entfernung vom Brennfleck hat, daß es an der heißesten Stelle eine Temperatur von mindestens 9oo°' erreicht. Bei einem strickförmigen Brennfleck werden z. B. folgende Dicken für das Wolfram benötigt: 5 mm Brennfleckbreite entsprechen 4l/2 mm Dicke der Wolframplatte, wenn die Entfernung vom Brennfleck bis zum Kühlmittel 30 mm beträgt. Die zulässige Belastung liegt bei etwa 61cW, vorausgesetzt, daß die Länge des Brennflecks: dreimal so groß ist wie seine Breite. Bei i,o mm Brennfleckbreite ist die Plattendicke mit 6,5 mm zu wählen, wobei die zulässige Belastung etwa 12 kW beträgt.
• Wenn auch die Ausbildung des Wolframteils als Platte vom Gesichtspunkt der Herstellung aus als vorteilhaft anzusehen ist, so bietet sie hinsichtlich der mechanischen Festigkeit große Schwierigkeiten und erfüllt auch noch nicht die Forderung nach möglichst weitgehender Ausnutzung der Anodenbaustoffe in thermischer Hinsicht. Diese letzte Forderung ist dann, erfüllt, wenn die Grenzfläche zwischen dem Wolfram und dem Kupfer eine Fläche gleicher Temperatur ist. Bei einem rechteckigen Brennfleck sind diese Flächen Ellipsoide. Der Wolframkörper müßte im idealen Falle also die Form eines in Richtung der Hauptebene durchschnittenen Ellipso-ids haben. Man wird jedoch aus Gründen der leichteren Herstellung die Form eines in der Richtung :der Achse durchschnittenen elliptischen Zylinders bevorzugen, die um so mehr den idealen ylerhältnissen entspricht, je länger der Brennfleck im Vergleich zu seiner Breite ist. An Stelle des elliptischen Zylinders kann man natürlich mit Vorteil auch ein Rechtflach verwenden, dessen in Kupfer liegendeKanten gegebenenfalls abgeschliffen werden.
• Die mechanische Beanspruchung bei der Belastung ist bei dem nach der Erfindung ausgebildeten Wolframkörper im allgemeinen geringer als beidem bisher üblichen plattenförmigen Wolframkörper, @da die-Temperaturverteilung innerhalb des Wolframs viel gleichmäßiger ist. Da andererseits -die auftretenden Temperaturdifferenzen höher sind, kann es unter Umständen notwendig sein., einen Ausgleich für,die Ausdehnung zu schaffen. Gemäß .der weiteren Erfindung wird daher der Wolframkörper in Richtung der Wärmestromlinien ein oder mehrere Male unterteilt, so daß die einzelnen Teile sich für sich ausdehnen können, ohne daß übermäßige mechanische Spannungen entstehen. Natürlich müssen die den Wolframkörper zusammensetzenden Einzelkörper gut aufeinan:dergepaßt sein., damit in die Rillen beim Eingießen des Kupfers kein Kupfer in den Wolframkörper eindringen kann. In, der Abb. 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Abb. i zeigt die bisher fürLangzeitbelastungen verwenideteRöntgenröhrenanode, bei der der Brennfleck auf einer 2 mm dicken Wolframplatte liegt. Demgegenüber hat in Abb. 2 -der Wolframkörper die Form eines halben elliptischen Zylinders. Die Mantelfläche bildet (bei unendlich langem strichförmigem Brennfleck) eine Fläche gleicher Temperatur, wobei, falls man die Brennfleckbelegung .sowählt, daß im Brennflecküberall gleicheTemperafiurherrscht"dieEndendesBrennflecks Fokusse der den Mantel erzeugenden Ellipse sind. Die Wärmestromlinien, längs deren man gegebenenfalls den Wolframkörper aufschneiden kann, bilden zu den Ellipsen konfokale Hyperbeln, darunter als wichtigsten Fall die Ausartung zur Mittelebene des Brennflecks.
• Da beim Gegenstand der Erfindung auf über 9o0'°' erhitztes Kupfer unter Umständen seitlich vom Wolframteil frei verdampfen kann, ist es empfehlenswert, das Kupfer mit einem Überzug zu versehen, der das Verdampfen verhindert. Hierzu eignet sich besonders ein elektrolytisch aufgetragener Chromüberzug od. dgl.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anode für Röntgenröhren, .die für länger dauernde Belastungen bestimmt sind und einen Wolf ramteil zur Aufnahme des Brennflecks enthalten, der zur Verbesserung der Wärmeableitung in Kupfer eingebettet ist, gekennzeichnet durch eine solche Form des Wolframteils, daß die Begrenzungsfläche zwischen Wolfram und Kupfer annäherndeine Fläche gleicher Temperatur bildet.
2. 2. Röntgenröhrenanode nach Anspruch i, da-,durch gekennzeichnet, daß der Wolframkörper die Form eines in Richtung der Achse durchschnittenen elliptischen Zylinders hat.
3. 3. Röntgenröhrenanode nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß -der Wolframteil ein oder mehrere Male in Richtung der Wärmestromlinien durchschnitten ist. q.. Röntgenröhrenanode nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die frei liegenden Teile der Anode, soweit sie aus Kupferbestehen und hohe Temperaturen erreichen, einen die Verdampfung verhindernden -Überzug, beispielsweise aus Chrom, erhalten.