AT89848B - Glühkathoden-Röntgenröhre für Wechselstrom und Einrichtung zu ihrem Betriebe. - Google Patents

Glühkathoden-Röntgenröhre für Wechselstrom und Einrichtung zu ihrem Betriebe.

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AT89848B
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tube
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Hermann V Dr Dechend
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Hermann V Dr Dechend
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   Es sind   Röntgenröhren   bekannt, welche zwei sich in bezug auf Material und Bauart gleichartig verhütende Elektroden enthalten, die wechselweise als Anode und Kathode dienen können und daher die Röhre für den Betrieb mit Wechselstrom geeignet machen. Bei den bisher bekannten Wechselstromröntgenröhren dieser Bauart sind für die Wahl des Materials der Elektroden zwei Fälle denkbar. Im einen Falle verzichtet man auf hohe Strahlenausbeute, indem ein Metall von niedrigem Atomgewicht, z. B.   Aluminium, gewählt wird,   das der Kathodenzerstäubung nicht wesentlich unterliegt, aber gerade 
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 erreichen lässt. Im anderen Falle erhält man bei Wahl eines Metalls von hohem Atomgewicht, z. B.

   Platin, zwar intensive Strahlen, muss aber dafür den Nachteil in Kauf nehmen, dass die Elektroden bei ihrer Wirkung als Kathode sehr stark zerstäuben und die Röhren nach ganz kurzer Betriebsdauer unbrauchbar machen. 



   Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Kathode einer Glühkathoden-Röntgenröhre im Gegensatz zu   der gewöhnlichen Röntgenröhre   ein Metall von möglichst hohem   Atomgewicht   erfordert, z. B. Tantal oder Wolfram, dass diese Metalle gleichzeitig die für die Verwendung als Antikathode notwendigen Eigenschaften besitzen und im Hochvakuum der schädlichen Kathodenzerstäubung nicht unterliegen. Dementsprechend kann eine Röntgenröhre mit gleichartig ausgestalteten Elektroden durch Wechselstrom unter Ausnutzung beider Phasen betrieben werden. wenn sie als   Hochvakuum-Glüh-   kathodenröhre ausgebildet ist. 



   Auf der Zeichnung zeigen Fig. 1-5 mehrere Ausführungsformen von nach der Erfindung gebauten Röntgenröhren   für Wechselstrombetrieb. Fig. l   ist eine Schnittansicht einer Glühkathoden-Röntgenröhre mit ihrer Schaltung. Fig. 2 zeigt einen teilweise in Ansicht dargestellten Schnitt einer Glühkathoden-   Röntgenröhre anderer Bauart. von der Fig. ; 3 eine Ansicht der Elektrodenplatten veranschaulicht. Fig. 4 zeigt eine Ansicht und Fig. o ein Schaubild einer abgeänderten Ausführungsform der Elektroden der     Glühkathoden-Röntgenröhre nach Fig.   2. Fig. 6 zeigt eine besondere Einrichtung zum Betriebe einer Glühkathoden-Röntgenröhre in schematischer Darstellung. 
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 der eine Glühdraht 3 Kathode, der andere Antikathode und während der anderen Phase umgekehrt. 



  Von beiden Glühdrähten gehen aber Röntgenstrahlen aus. 



   Eine praktische Ausführungsform einer Glühkathoden-Röntgenröhre zeigt Fig. 2. Hier werden   die aus kreisförmigen   Platten aus Wolfram, Tantal oder dgl. bestehenden Elektroden 10 durch Drähte 11 gehalten, die an einer auf einem Glasrohr 12 der Röhre seitzenden Metallhülse 13 befestigt sind. In den   Elektrodenplatten 10   ist je ein Schlitz 14 (Fig. 3) vorgesehen. Hinter den Schlitzen liegen   Glühdrähte   15, deren Halterungs- und Zuleitungsdrähte 16 durch die innere Quetschung 17 des Glasrohres 12 vakuumdicht mit Abstand bindurchgeführt sind. 



   Die Glüdrähte 15 dierien dazu. die Röhre in Betrieb zu setzen. Die von dem einen Glühdraht ausgehenden Elektronen werden durch   den Schlitz 77   auf die gegenüberliegende Elektrodenplatte 10 

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   geworfen, erzeugen dort Röntgenstrahlen   und erwärmen die Platte.   Umgekehrt werden   in der nächsten Phasenhälfte die von dem anderen Glühdraht. 15 ausgehenden Elektronen auf die gegenüberliegende Elektrodenplatte10 geworfen. Dadurch, dass die Schlitze   1-1   im Winkel zueinander stehen (Fig. 3) oder 
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 schaltet werden.

   Die   Aufrechterhaltung der zur Elektronenemission   der Platte erforderlichen Temperatur erfolgt dann nur noch durch das   gegenseitige Elektronenbombardement   mit Hilfe des die Röhre betreibenden Hochspannungsechselstromes. 



   Eine wesentliche   Verringerung   der Elektrodenfläche bei   gleicher Leistung) ässt sieh   erzielen, wenn 
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 ausstrahlung besteht, höher gewählt wird. 



   Um dies zu erreichen, kann die Elektronenemission   künstlieh verringert   werden, z. B. dadurch, dass die elektrischen Kraftlinien verhindert werden, an die glühende Fläche zu gelangen. Zu diesem Zwecke wird vor die Platte ein Drahtnetz oder dgl. angeordnet, wobei zur   Verstärkung   der Wirkung zwischen Drahtnetz und Elektrodenplatte noch ein Gegenfeld geschaltet werden kann. Durch dieses Mittel lässt sich jede gewünschte Abschirmung der Kraftlinien erreichen. Die von der anderen Elektrode kommenden   Elektronen fliessen zum grössten   Teil durch die Maschen des Netzes hindurch, gelangen also auf die zum Aussenden von Elektronen bestimmte Platte. ohne das Netz ins Glühen zu bringen. 



   Die Wirkung kann dadurch verstärkt werden, dass den Elektrodenplatten, wie in Fig. 4 und Ï dargestellt ist, die Form eines nach zwei Seiten offenen Rahmens gegeben wird, der aus dem die eigentliche Elektrodenplatte bildenden Boden 18 und den Seitenteilen 19 besteht, zwischen denen das abschirmende Drahtnetz 20 ausgespannt ist. Da die vorspringenden Seitenteile 19 die grösste Menge der Kraftlinien auf sich vereinigen, ist durch diese Anordnung eine   Verminderung   der Feldstärke an den Elektroden- 
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 samkeit zu verlieren. 



   Durch   Schrägstellung   der die. Röntgenstrahlen aussendenden Elektrodenplatten 10 bzw. 18 wird ermöglicht, einen verhältnismässig grossen Strahlenkegel zu erhalten. 



     Röntgenröhren   der beschriebenen   Art für Weehselstrombetrieb mit Glühelektroden,   die sich mit Hilfe des die Röhre betriebenden Wechselstromes gegenseitig durch Elektronenaufprall auf Elektrodenemissionstemperatur heizen, bedürfen besonderer Einrichtungen, um in stabilem Zustande gehalten zu werden. Die   gegenseitige Beschiessung   der Drähte mit Elektronen bedingt eine wesentliche Energie- 
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 der   Röntgenbetriebstrom   einsetzt, abgeschaltet oder der Heizstrom wenigstens durch die Widerstände geschwächt   werden.   Die Einrichtung bleibt aber trotzdem noch unstabil. Die an den Elektroden freiwerdende elektrische Leistung wird   nämlich   nicht in jedem Falle in vollem Umfange von den Elektroden durch   Strahlung abgefiilHt.

   Wenn   z. B. die Anfangstemperatur der   Elektroden so gross   ist, dass bereits eine gewisse Elektronenemission vorhanden ist, und die Elektroden an dem einen Pol eines unmittelbar ans Netz gelegten Transformators (effektive Spannung dauernd gleich Eo) liegen, so ist nur dann Gleich- 
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   nahme   der Leistung steht aber eine geringere Zunahme der Ausstrahlung der Elektroden gegenüber. 



  Der Überschuss der zugeführten Leistung über die Strahlung   muss   daher die Elektroden erwärmen, steigert ihre Elektronenemission und damit die Leitung   abermals. Infolgedessen muss in kürzester   Zeit Zerstörung der Elektroden durch Abschmelzen eintreten. 



   Umgekehrt muss eine Temperaturniedrigung zu schneller Abnahme der Temperatur und damit zur völligen Stromlosigkeit der Röhre führen. 
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 sei konstant gleich Ao. Die an den Elektroden liegende Spannung wird daher E = Eo i demnach gilt 
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 liegt. Da Zähler und Nenner beide positiv sind, ist er unter allen   Umständen   positiv, er kann daher   gegen Eo vernachlässigt   werden. Die Ungleichung wird dadurch höchstens verstärkt. 



   Es folgt daher als   ausreichende Bedingung für   die Stabilität 
 EMI3.10 
 d.   It.   es ist ausreichend, vor die Röhre einen Widerstand zu schalten, dessen Spannungsabfall bei der gewünschten Betriebsstromstärke grösser ist als die Hälfte der Generatorspannung. 



   In der Praxis wird der Widerstand zweckmässig nicht auf der Hochspannungsseite sondern ao der Primärseite des die Röhre betreibenden Transformators angeordnet. Es ist leicht ersichtlich, dass ein Widerstand in dem Primärkreise in bezug auf stabilisierende Wirkung einem in Sekundärkreise vor die Röhre geschalteten Widerstand gleichwertig ist. 



   Dementsprechend besteht die Einrichtung zum Betriebe derartiger Röhren erfindungsgemäss darin, dass entweder vor die Röhre in den Hochspannungskreis oder vor die Primärspule des die Röhre betreibenden Transformators ein Stabilisierungswiderstand geschaltet wird, der einen Spannungsabfall von solcher Grösse bewirkt, dass die oben genannte Ungleichung 
 EMI3.11 
 erfüllt ist. 



   Bei der in Fig. 6 dargestellten Schaltung einer Glühkathoden-Röntgenröhre liegt der   Stabilisierungs ;   widerstand auf der   Primärseite   ist das   Glasgefäss   der Röntgenröhre, b sind die beiden einander gegen- 
 EMI3.12 
 der Sekundärspule c verbunden. Die Primärspule d ist über den Widerstand e an den Wechselstromgeneratorfangeschaltet. 



   Eine Steigerung der   Röhrenspannung   erfolgt zunächst dadurch, dass der Widerstand e verkleinert wird, jedoch darf diese   Verkleinerung-eptsprechend   den obigen theoretischen Ausführungen - nicht 
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 spannung durch Steigerung der Spannung des Generators f unter gleichzeitiger Vergrösserung des Widerstandes e erfolgen. u. zw.   muss   diese   Vergrösserung   stets derart erfolgen, dass die Stabilitätsbedingung nach wie vor erfüllt bleibt. 



   Der Widerstand e braucht kein Ohm'scher sondern kann auch ein induktiver Widerstand sein. 



  An Stelle des Generators/kann vorteilhaft ein Transformator treten, dessen Primärseite an einem Wechselstromgenerator oder an dem Netz liegt, und dessen Übersetzungsverhältnis regelbar ist. 



   Die Regleung des Generators f oder des an seine Stelle tretenden Transformators und die des Widerstandes e erfolgt zweckmässig so, dass die Schaltvorrichtungen zwangläufig miteinander verbunden sind, und es   unmöglich   ist, eine   Spannungserhöhung   vorzunehmen, ohne gleichzeitig den Widerstand entsprechend der   Stabilitätsbedingung zu   er höhen. 

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   Besondere. Massnahmen sind vorzusehen, wenn die oben beschriebenen, in Fig. 2 dargestellten Röhren benutzt werden, deren Elektroden durch Elektronenaufprall von Hilfselektronenquellen aus angeheizt werden müssen, um überhaupt leitfähig zu werden. Zwischen den Elektroden liegt in diesem Falle   unter Umständen, nämlich solange   die erforderliche   (Hut   noch nicht erreicht ist. eine sehr viel höhere Spannung als nachher beim Betrieb.   Das würde   die Isolation der Röhre und des sie betreibenden Transformators gefähren.

   Diese Schwierigkeit wird nach der Erfindung dadurch beseitigt, dass zu Beginn des Betriebes, solange die Elektroden   noch angeheizt wetden,   der stabilisierende Vorschaltwiderstand ganz oder zum Teil abgeschaltet, un die Generatorspannung vermindert wird, während seine Einschaltung erst erfolgt, wenn die Elektroden beginnen. Elektronen in hinreichendem Masse 
 EMI4.1 


Claims (1)

  1. 2. Röntgenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Glühtemperatur der beiden Glühelektroden durch gegenseitiges Elektronenbombardement mit Hilfe des die Röhre betreibenden Hochspannungs-Wechselstromesaufrechterhaltenwird.
    3. Röntgenröhre nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch den Elektroden vorgelagerte Drahtnetze oder Siebflächen, die - gegebenenfalls unter Anwendung von Gegenfeldern - die Elek- tronenemission verringern.
    4. Röntgenröhre nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch rahmenförmige Elektroden (18, 19) mit vor den Glühflächen angeordneten Drahtnetzen (20) oder dgl.
    5. Röntgenröhre nach Anspruch 2 bis 4. dadurch gekennzeichnet, dass hinter den in den Elektroden (10) angebrachten Öffnungen (14) Glühdrähte (15) angeordnet sind, deren Elektronenemission zur Anheizung der Elektroden dient. EMI4.2 zeichnet, dass vor die Röntgenröhre in den Hoehspannungskreis oder vor die Primärspule des sie betreibenden Transformators ein Widerstand (Stabilisierungswiderstand) geschaltet ist, der einen Spannungsaball von solcher Grösse bewirkt, dass die an den Elektroden freiwerdende elektrische Leistung mit steigender Temperatur der Elektroden in geringerem Masse wächst als der Energieverlust infolge von Wärmestrahlung und-Leitung der Elektroden.
    8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Erzielung der erforderlichen EMI4.3
AT89848D 1920-04-20 1921-04-09 Glühkathoden-Röntgenröhre für Wechselstrom und Einrichtung zu ihrem Betriebe. AT89848B (de)

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