DE1106429B

DE1106429B - Roentgenroehren-Drehanode

Info

Publication number: DE1106429B
Application number: DEC14417A
Authority: DE
Inventors: Antoine Joseph Schram
Original assignee: Compagnie Generale de Radiologie SA
Current assignee: Compagnie Generale de Radiologie SA
Priority date: 1956-03-30
Filing date: 1957-02-20
Publication date: 1961-05-10
Also published as: NL104093C; FR1148708A; GB852734A; CH353087A; US2863083A; NL215843A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Röntgenröhren-Drehanode, deren Oberfläche wenigstens teilweise aus Rhenium und deren Körper aus einem Material mit gutem Wärmespeichervermögen besteht.

Es ist bekannt, daß die Alterung von Röntgenröhren im wesentlichen auf durch Wärmedehnungen bedingte mechanische Spannungen zurückzuführen ist. Zur Erzielung einer hinreichenden Lebensdauer ist es daher wesentlich, daß die Temperatur im Bereich der Brennfleckbahn der Anodenscheibe und die Temperatur des Anodenkörpers im Betrieb stets unterhalb eines kritischen Wertes bleibt, oberhalb dessen sich die Alterungserscheinungen sehr schnell ungünstig bemerkbar machen.

Für die Konstruktion von Röntgenröhren-Drehanöden bieten sich somit grundsätzlich zwei Lösungen an: Man kann entweder als Material für den Anodenkörper Metalle verwenden, die hohen kritischen Temperaturen standhalten, oder man kann zusätzliche Maßnahme treffen, die es gestatten, die Betriebstemperatur stets unterhalb der kritischen Temperatur zu halten. Bei Drehanoden hat man bisher durchweg den erstgenannten Weg besehritten.

Da das Material für den Anodenkörper der Röntgenröhre ein gutes mechanisches Verhalten, eine hohe Wärmekapazität und eine günstige thermische Leitfähigkeit besitzen mußte, kamen hierfür nur wenige Metalle, insbesondere Wolfram und Molybdän, in Frage. Dabei zeigte sich jedoch, daß die »klassischen« Anoden aus Wolfram den bei Hochleitungsröhren von der Praxis gestellten Anforderungen nicht mehr genügen konnten.

Da sich andererseits keine neuen Werkstoffe finden ließen, die als Material für Anodenkörper von Röntgenröhren in Frage kommen könnten und höhere kritische Temperaturen als Wolfram zuließen, stand die bisherige Röntgenröhrenentwicklung vor einer erheblichen Schwierigkeit.

Um hier neue Entwicklungsmöglichkeiten zu schaffen, beschreitet die Erfindung den zweiten eingangs genannten Weg, indem sie zusätzliche Maßnahmen trifft, die es gestatten, die Betriebstemperatur der Röntgenröhre stets unterhalb der kritischen Temperatur zu halten.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht im wesentliehen darin, daß zumindest der nicht die Brennfleckbahn bildende Oberflächenteil des aus hochtemperaturfestem Material bestehenden Anodenkörpers mit einer dünnen Oberflächenschicht aus Rhenium versehen ist.

Die Verwendung von Rhenium bei Anoden von Röntgenröhren ist an sich bereits bekannt. Es sind bereits Röntgenröhrenanoden der »schweren« oder kompakten Bauart bekannt, bei denen an dem aus Kupfer bestehenden Anodenkörper mit Hilfe von haken- oder Röntgenröhren-Dr ehano de

Anmelder:
Compagnie Generale de Radiologie, Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. R. Beetz, Patentanwalt,
München 22, Steinsdorfstr. 10

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 30. März 1956

Antoine Joseph Schräm, Montgeron (Frankreich),
ist als Erfinder genannt worden

ankerförmigen Gliedern ein Brennfleckeinsatz aus Rhenium befestigt ist. Da das Kupfer eine hohe spezifische Wärme und eine sehr gute thermische Leitfähigkeit aufweist, teilt sich bei dieser bekannten Ausführung die Wärme der Brennfleckbahn sehr rasch dem gesamten Anodenkörper mit, der somit schnell eine hohe Temperatur annimmt.

Eine derartige Anode weist jedoch gegenüber den bekannten Wolframanoden keine wesentlichen Vorzüge auf, da einerseits die Schmelztemperatur von Kupfer und Rhenium niedriger als die Schmelztemperatur von Wolfram ist und da anderseits auch die thermische Leitfähigkeit von Rhenium kleiner als die von Wolfram ist. Die sich hieraus ergebende Erhöhung der Brennflecktemperatur führt somit rasch zu einer Begrenzung der maximalen Anodenbelastung.

Die vorliegende Erfindung macht demgegenüber von den Emissionseigenschaften des Rheniums Gebrauch. Durchgeführte eingehende Untersuchungen zeigten nämlich, daß das Rhenium eine überraschend hohe Wärmeabstrahlung aufweist. Vergleichsversuche mit Wolfram ergaben für das thermische Emissionsvermögen ε folgende Werte bei den einzelnen Temperaturen :

T	ε	ε
Kelvin	Rhenium	■Wolfram
500	0,12	0,03
1000	0,20	0,10
1500	0,34	0,19
2000	0,44	0,26

109 580/3«

Claims

3 4

Die ausgezeichnete Wärmeabstrahlung des Rheniums Phase niederschlägt, indem man ein Rheniummacht es möglich, als Grundkörper für die Anode ein halogenid, insbesondere ReCl₅, auf der Oberfläche der Material zu verwenden, dessen thermische oder mecha- auf eine Temperatur zwischen 500 und 1500° C ernische Eigenschaften weniger günstig sind. So hitzten Unterlage entweder im Vakuum oder in einem ist es insbesondere möglich, für den Anodenkörper ein 5 inerten Gas zersetzt.

verhältnismäßig leichtes Material zu verwenden, das Schließlich sei erwähnt, daß zum Aufbringen der

ohne Gefährdung höhere Rotationsgeschwindigkeiten dünnen Oberflächenschicht aus Rhenium auch bekannte

der Anode zuläßt. Metallspritz- oder Sinterverfahren Verwendung finden

Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen können.
Röntgenröhren-Drehanode besteht somit in der durch io

die stärkere Wärmeabstrahlung gegebenen erhöhten Patentansprüche·. Belastbarkeit sowie in der Möglichkeit, das Gewicht

des Anodenkörpers wesentlich herabzusetzen. 1. Röntgenröhren-Drehanode, deren Oberfläche Fertigungstechnisch ist es vorteilhaft, wenn die ge- wenigstens teilweise aus Rhenium und deren Körsamte freie Oberfläche mit einer zusammenhängenden 15 per aus einem Material mit gutem Wärmespeicherdünnen Rheniumschicht versehen ist. vermögen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß zu-Bei einer Röntgenröhrenanode, deren Anodenkörper mindest der nicht die Brennfleckbahn bildende aus einem hochtemperaturfesten Material, insbesondere Oberflächenteil des aus hochtemperaturfestem Maaus Molybdän, Graphit oder Bor, besteht, wird zweck- terial bestehenden Anodenkörpers mit einer dünnen mäßig zwischen dem Anodenkörper und der Rhenium- 20 Oberflächenschicht aus Rhenium versehen ist. Oberflächenschicht eine Zwischenschicht aus Wolfram 2. Röntgenröhren-Drehanode nach Anspruch 1, vorgesehen. Die Dicke der Rhenium-Oberflächenschicht deren Anodenkörper aus einem hochtemperatursoll im Bereich der Laufbahn des Brennfleckes dabei festen Material, insbesondere aus Molybdän, Grawenigstens 10 μ betragen. phit oder Bor, besteht, dadurch gekennzeichnet, Zur Herstellung einer Oberflächenschicht aus Rhe- 25 daß zwischen dem Anodenkörper und der Rheniumnium auf einer hochtemperaturfesten Unterlage stehen Oberflächenschicht eine Zwischenschicht aus WoIfmehrere an sich bekannte Möglichkeiten zur Ver- ram vorgesehen ist.

fügung. Vorzugsweise wird man die Oberflächen- 3. Verfahren zur Herstellung einer mit einer schicht auf elektrolytischem Wege herstellen, wobei Oberflächenschicht aus Rhenium ganz oder teildie Verwendung eines Bades besonders vorteilhaft ist, 30 weise abgedeckten Anode von Röntgenröhren gebei dem als wesentliche Badkomponente das Kalisalz maß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man der Perrheniumsäure benutzt wird. Die Zusammen- die Rhenium-Oberflächenschicht auf elektrolytisetzung eines derartigen Bades und die Elektrolyse- schem Wege in einem Bad herstellt, das etwa 11g Arbeitsbedingungen sind etwa: des Kalisalzes der Perrheniumsäure je Liter Bad-Badzusammensetzung ³⁵ flüssigkeit enthält und mit H₂SO, auf einen p_H-

Wert von 0,9 gebracht ist, wobei die Abscheidung

KKeO₄ 11 g/l (jgg Rheniumniederschlages bei einer Temperatur

H₂SO₄ (d — 1,84) zur Einstel- zwischen 20 und 75° C und einer Stromdichte von

lung der Badflüssigkeit auf .. p_H 0,9 5 bis 15 A/dm² erfolgt.

Arbeitstemperatur 20 bis 75° C 4° 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn-

Stromdichte 5 bis 15 A/dm² zeichnet, daß man zunächst nur eine Rhenium-

Anoripntnaferiäl Platin schicht von. etwa 1μ Stärke niederschlägt, dann

die Schicht m einer Wasserstofratmosphare ab-

Es ist zweckmäßig, zuerst eine sehr dünne Schicht brennt und vorzugsweise während der weiteren

niederzuschlagen, deren Dicke in der Größenordnung 45 Verstärkung der Rheniumschicht zwischendurch

von etwa 1 11 liegt, und dann diese Schicht bei ungefähr nochmals bzw. mehrmals die einzelnen dünnen

1000° C in einer Wasserstoffatmosphäre abzubrennen. Schichten in einer Wasserstoffatmosphäre ab-

Anschließend kann man bis zur gewünschten Schicht- brennt, dicke weitere Einzelheiten geringer Stärke aufein-

ander niederschlagen, wobei zwischendurch jeweils ein 50 In Betracht gezogene Druckschriften:

Abbrennen in Wasserstoffatmosphäre vorgenommen Deutsche Patentschriften Nr. 744 208, 844 029,

wird. 896 234;

Das elektrolytische Verfahren ist besonders vorteil- österreichische Patentschrift Nr. 163 155;

haft, wenn man eine Deckschicht nur auf einem Teil schweizerische Patentschrift Nr. 231 981;

der hochtemperaturfesten Unterlagen erzeugen will 55 französische Patentschriften Nr. 863 681, 942 318;

und wenn man voneinander abweichende Schicht- USA.-Patentschrift Nr. 2 243 250;

stärken an unterschiedlichen Stellen der Anoden zu Brown Boveri Mitteilungen Bd. 40, 1953, S. 495

erhalten wünscht. bis 501;

Ein anderes empfehlenswertes Verfahren besteht Steyskal: »Arbeitsverfahren und Stoffkunde der

darin, daß man Rhenium aus einer dampfförmigen 60 Hochvakuumtechnik«, 1955, S. 109 bis 113.

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