NL1003389C2 - Röntgenbuis. - Google Patents

Description

Röntgenbuis

De uitvinding heeft betrekking op een röntgenbuis, in het bijzonder een röntgenbuis met roterende anode bestemd voor het onderzoeken van de moleculaire structuur van kristalvormige stoffen volgens de röntgendif fractiemethode..

5 Een dergelijke röntgenbuis is gewoonlijk voorzien van een huis, een anode en een kathode, die in het huis zijn gemonteerd, waarbij de kathode een focusseerinrichting, een gloeidraad en een keramische drager omvat, welke keramische drager de focusseerinrichting en de gloeidraad in het huis 10 ondersteunt.

Bij dergelijke röntgenbuizen wordt gewerkt met een continu buisvermogen met een orde van grootte van 18 kW, waarvan slechts een gering deel wordt omgezet in röntgenstraling. Hierdoor loopt de temperatuur van de anode op tot 15 een waarde van 600-1000°C op de plaats waar' de elektronen-stroom van de kathode de anode treft. Voorts is een vermogen van 180-220 W nodig om de gloeidraad op een hoge temperatuur te houden, waarbij voldoende elektronen vrijkomen om de stroom door de buis in stand te houden. De temperatuur van 20 de kathode en het huis loopt hierdoor zodanig op, dat koeling van de kathode en het huis noodzakelijk is. Hierdoor is de constructie van het kathodedeel van de röntgenbuis betrekkelijk gecompliceerd en heeft dit kathodedeel grote afmetingen. De afmetingen van het kathodedeel vormen een 25 beperking voor de vrijheid van opstellen van de detector die bij het röntgendiffractie-onderzoek wordt gebruikt.

De uitvinding beoogt een röntgenbuis van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen, waarbij de bezwaren van de bekende röntgenbuizen op doeltreffende wijze zijn 3 0 onde rvangen.

Hiertoe heeft de röntgenbuis volgens de uitvinding het kenmerk, dat de keramische drager is vervaardigd van een 1003389 2 keramisch materiaal met een warmte-geleidbaarheid van ten minste 80 W/mK.

De uitvinding berust op het inzicht dat door het bewust gebruikmaken van een keramisch materiaal met gunstige 5 eigenschappen ten aanzien van de warmte-geleidbaarheid een compacte constructie van de keramische drager mogelijk is en een afzonderlijke koeling van de kathode door middel van olie of een andere complexe voorziening niet nodig is. De warmte van de kathode kan via de keramische drager worden 10 afgevoerd naar het huis dat op gebruikelijke wijze door water of dergelijke wordt gekoeld. Door de compacte constructie van de kathode wordt een grote vrijheid voor het opstellen van de detector voor het röntgendiffractie-onder-zoek verkregen.

15 Volgens een gunstige uitvoering van de röntgenbuis volgens de uitvinding is het met een eenvoudige constructie van de kathode mogelijk de gloeidraad zonder gebruik van hulpmiddelen snel uit te nemen en te plaatsen, waarbij de nauwkeurigheid var. de positie van de gloeidraad gewaarborgd 20 blijft.

Bij voorkeur is de keramische drager vervaardigd van aluminiumnitride, waarvan de warmte-geleidbaarheid 14ΟΙ 80 W/mK bedraagt.

De uitvinding wordt hierna nader toegelicht aan de 25 hand van de tekening, waarin sterk schematisch een uitvoe-ringsvoorbeeld van de röntgenbuis volgens de uitvinding is weergegeven.

Fig. 1 toont een doorsnede van een uitvoeringsvorm van de röntgenbuis volgens de uitvinding.

30 Fig. 2 toont een deel van de röntgenbuis uit Fig. 1 op grotere schaal.

Fig. 3 toont een deel van de röntgenbuis uit Fig. l in doorsnede op grotere schaal, waarbij de anode in zijaanzicht is weergegeven.

35 In de Fig. 1 en 2 is sterk schematisch een röntgen buis weergegeven, die is voorzien van een huis 1 en een draaibaar in het huis ondersteunde anode 2. De draaibare 1003389 3 ondersteuning van de anode en de afdichting daarvan ten opzichte van het huis 1 behoren niet tot het onderwerp van de uitvinding en zijn derhalve niet weergegeven. In het huis 1 is voorts een turbo-moleculaire pomp 4 aangebracht, 5 die in samenwerking met een niet weergegeven pomp voor het verzorgen van het vacuüm in het huis 1 dient.

In een wand 5 van het huis 1 is een kathode 6 ondersteund door middel van een keramische drager 7. Deze kathode 6 omvat een focusseerinrichting 8 en een gloeidraad 10 9. De focusseerinrichting 8 is bijvoorbeeld uit molybdeen vervaardigd en door middel van de keramische drager 7 geïsoleerd opgesteld ten opzichte van het bijvoorbeeld uit koper vervaardigde huis 1.

In de Fig. 2 en 3 is de wand 5 van het huis 1 met 15 de kathode 6 en de keramische drager 7 op grotere schaal weergegeven. Zoals in Fig. 2 en 3 zichtbaar is, zijn in het huis 1 kanalen 10 voor een koelvloeistof, bijvoorbeeld water, gevormd voor het afvoeren van warmte. Tijdens bedrijf werkt de beschreven röntgenbuis continu met een vermogen 'an 20 bijvoorbeeld 18 kW, waardoor de temperatuur van de anode 2 tot zeer hoge waarden in de orde van 600-l000°C kan oplopen. Hierdoor loopt ook de temperatuur van de kathode 6 tot hoge waarden op. Bij de beschreven röntgenbuis wordt de warmte van de kathode, in het bijzonder van de focusseerinrichting 25 8 direct via de keramische drager 7 afgevoerd naar de wand 5 van het huis 1. Hiertoe is de keramische drager 7 vervaardigd uit een materiaal met een warmte-geleidbaarheid van ten minste 80 W/mK. Voorts is de specifieke weerstand van het keramische materiaal ten minste 10* D.cm. De doorslagveld-30 sterkte dient ten minste 15 kV/mm te bedragen. Een bijzonder geschikt materiaal is bijvoorbeeld aluminiumnitride.

De focusseerinrichting 8 heeft een cirkelvormige omtrek en is bij het weergegeven uitvoeringsvoorbeeld gemonteerd in een cilindrische kamer 11 van de keramische 35 drager 7. De focusseerinrichting 8 kan bijvoorbeeld door solderen in deze kamer 12 zijn bevestigd. Bij de weergegeven uitvoeringsvorm is in de drager 7 een schouder 12 gevormd, 1003389 4 die een aanslag voor de focusseerinrichting 8 vormt. Op dezelfde wijze is de keramische drager 7 in de wand 5 geplaatst tegen een schouder 13.

Aan de van de anode 2 afgekeerde zijde bezit de 5 focusseerinrichting 8 een montageruimte 14 waarin een keramische draagplaat 15 van de gloeidraad 9 passend is opgenomen. De draagplaat 15 en de montageruimte 14 zijn van samenwerkende positioneringsmiddelen voorzien, zodat de draagplaat 15 uitsluitend in een voorafbepaalde stand in de 10 montageruimte 14 kan worden geplaatst. Dergelijke positioneringsmiddelen kunnen ook worden toegepast om een voorafbepaalde stand van de drager 7 ten opzichte van de wand 5 resp. van de focusseerinrichting 8 ten opzichte van de drager 7 te waarborgen.

15 De gloeidraad 9 is door twee contactsteunen 16 in de draagplaat 15 ondersteund. Elke contactsteun 16 heeft een contactorgaan 17 dat samenwerkt met een bijbehorende veer-contact 18 die in een afsluitplaat 19 is ondersteund. De conracten 18 houden de draagplaat 15 op de juiste plaats in 20 de montageruimte 14, resp de focusseerinrichting 8 in de drager 7, resp. de drager 7 in de wand 5.

Het toepassen van de beschreven afsluitplaat 19 heeft het voordeel dat de gloeidraad 9 op eenvoudige wijze kan worden vervangen door de afsluitplaat weg te nemen. De 25 afdichting wordt bereikt door een geschikte rubber afdicht-ring 20. De afsluitplaat 19 wordt door niet getekende veerklemmen op zijn plaats gehouden bij afwezigheid van een vacuüm in het huis 1. Het zal duidelijk zijn dat bij vacuüm in het huis 1 de afsluitplaat 19 automatisch afdichtend op 30 de wand 5 wordt vastgehouden. De afsluitplaat 19 is, evenals de draagplaat 14 voor de gloeidraad 9 bij voorkeur uit hetzelfde materiaal vervaardigd als de keramische drager 7.

De afsluitplaat ondersteunt tevens een veercontact 21 voor de aansluiting van de focusseerinrichting 8 op een 35 niet-weergegeven hoogspanningsbron. Evenals de veercontacten 18, oefent dit veercontact 21 een veerkracht uit op de focusseerinrichting 8. De voedingskabel voor de aansluiting 1003389 5 van de veercontacten 18, 21 is schematisch met 22 aangeduid.

Opgemerkt wordt dat de rontgenbuis met twee vensters voor 23 voor het afnemen van röntgenstraling van een puntbron kan zijn uitgevoerd en met een venster 24 voor het 5 afnemen van röntgenstraling van een lijnbron. Indien twee lijnbronnen gewenst zijn, kan de constructie zodanig worden gewijzigd, dat de ingang voor de kabel 22 evenwijdig loopt aan de as van de anode. Daarmee blijft tevens één puntbron beschikbaar.

10 Uit het voorgaande zal duidelijk zijn dat de uitvinding een rontgenbuis verschaft, waarbij door het toepassen van een geschikt keramisch materiaal voor de drager van de kathode een afzonderlijke koeling voor de kathode niet meer nodig is. Hierdoor is tevens een bijzonder 15 compacte constructie mogelijk en kan de gebruiker de bij het röntgendiffractie-onderzoek gebruikte detector in een groot bereik om de rontgenbuis plaatsen, zoals in Fig. 1 schematisch met pijlen 25 is aangegeven.

De uitvinding is niet beperkt tot het in het 20 voorgaande beschreven uitvoeringsvoorbeeld, dat binnen het kader der conclusies op verschillende manieren kan worden gevarieerd.

1003389

Claims (6)

1. Röntgenbuis, voorzien van een huis, een anode en een kathode, die in het huis zijn gemonteerd, waarbij de kathode een focusseerinrichting, een gloeidraad en een keramische drager omvat, welke keramische drager de focus- 5 seerinrichting en de gloeidraad in het huis ondersteunt, met het kenmerk, dat de keramische drager is vervaardigd van een keramisch materiaal met een warmte-geleidbaarheid van ten minste 80 W/mK.

2. Röntgenbuis volgens conclusie 1, met het ken- 10 merk, dat de keramische drager is vervaardigd van aluminium-nitride .

3. Röntgenbuis volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de gloeidraad is gemonteerd op een keramische montageplaat en de focusseerinrichting is voorzien van een 15 montageruimte voor het passend opnemen van de montageplaat, waarbij de gloeidraad in de gemonteerde stand op een nauwkeurig bepaalde plaats ten opzichte van de focusseerinrichting ligt.

4. Röntgenbuis volgens conclusie 3, met het ken-20 merk, dat de montageplaat van de gloeidraad is voorzien van twee contactorganen voor de stroomtoevoer aan de gloeidraad, waarbij twee contacten zijn aangebracht, die onder veerdruk tegen de contactorganen aanliggen.

5. Röntgenbuis volgens conclusie 2 of 3, met het 25 kenmerk, dat een contact is aangebracht, dat onder veerdruk tegen de focusseerinrichting aanligt.

6. Röntgenbuis volgens conclusie 4 of 5, met het kenmerk, dat de contacten zijn ondersteund in een afsluit-plaat, die afdichtend tegen een wand van het huis aanligt. 1003389