DE2145189A1 - Doppelfokus Röntgenröhre - Google Patents
Doppelfokus RöntgenröhreInfo
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Description
Patentanwälte D-pl.-Ing. F. Weickmann,
Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke
Dipl.-Ing. R A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber
8 MÜNCHEN 86, DEN POSTFACH 860 820
MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 3921/22
<983921/22)
PICKER CORPORATION
595 Miner Road, Cleveland, Ohio 44124, V. St. A.
Auf dem Gebiet der Röntgenographie sind seit langem Doppelfokusröhren
in Anwendung, die das Strichfokusprinzip ausnutzen und die Anwendung eines großen und eines kleinen
Brennflecks ermöglichen. Bei derartigen bekannten Röhren sind jedoch gesonderte Heizfadenanordnungen für die Erzeugung
des großen Brennflecks und des kleinen Brennflecks verwendet worden, und die Geometrie der Kathodenanordnung ist so gewählt
worden, daß es schwierig ist, den Elektronenfluß durch Vorspannen des Kathodenkörpers in Bezug auf die Heizfadenanordnung
abzuschalten. Es sind zwar schon Gitteranordnungen verwendet worden, die die Anbringung von Drähten zwischen
dem Heizfaden und der Anode erfordern, wobei diese Drähte auf eine Abschaltspannung vorgespannt werden können. Derartige
Gitterdrähte sind jedoch aus verschiedenen Gründen heraus unerwünscht .
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Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zu Grunde, eine
Doppelfokus-Kathodenanordnung zu schaffen, die ohne weiteres zur Erzielung einer Abschaltung vorgespannt werden kann, und
zwar durch Anlegen einer negativen Spannung an den Kathodenkörper in Bezug auf die vorgesehene Heizfadenanordnung. Im
weiteren ist eine Anordnung zu schaffen, die abwechselnd einen großen und einen kleinen Brennfleck auf einer Anode
von einer Doppelfokus-Kathodenanordnung her unterzubringen gestattet.
Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Kathode mit zwei nahezu parallelen, eine Elektronenfokussierung bewirkenden
Ausnehmungen vorgesehen, in deren jeden ein Heizfaden untergebracht ist. Die Ausnehmungen sind dabei derart fokussiert,
daß in dem Fall, daß die gesamte Länge des jeweiligen Heizfadens gespeist ist, Brennflecke gleicher Länge auf einer
Anode nebeneinander auftreten. Dadurch wird ein einheitlicher rechteckförmiger Brennfleck erzeugt, der eine Gesamtbreite
von etwa 2 mm aufweist. Einer der Heizfäden ist elektrisch so geschaltet, daß lediglich die eine Hälfte seiner Länge gespeist
werden kann, und zwar unabhängig von der Speisung
des anderen Heizfadens. Dadurch kann dann ein einzelner Brennfleck mit einer Breite von einem Millimeter auf der
Anode abgebildet werden. Die Neigung der Anode ist so gewählt, daß bei Betrachtung von der freiliegenden Fläche her
sowohl der kleine Brennfleck als auch der große Brennfleck nahezu als Viereck bzw. Quadrat auftritt, und zwar mit einer
Kantenlänge von 1 mm bzw. 2 mm.
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Die Anwendung von Brennflecken mit derart geringer Breite ermöglicht die Anwendung einer Abschaltspannung mit einem
hinreichend niedrigen Wert, um die elektrischen Probleme auf einen minimalen Wert herabzusetzen, die bisher Versuchen
entgegengestanden haben, eine Abschaltvorspannung dadurch
bereitzustellen, daß zwischen einer Kathodenkappe und der Heizfadenanordnung eine Spannungsdifferenz hervorgerufen
wird·
An Hand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend näher erläutert. ■ "
Fig. 1 zeigt in einer Ansicht die Beziehung zwischen einer Anode und einer Kathode gemäß der Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht entlang der in Fig. 1 eingetragenen Linie 2-2.
Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Draufsicht auf eine Anode längs der in Fig. 1 eingetragenen Linie 3-3.
Fig. 4 zeigt schematisch den elektrischen Anschluß für Heizfäden und eine Kathode.
Die dargestellte Ausführungsform der Erfindung umfaßt eine Kathode 10 und eine Anode 12. Die Anode 12 ist als feststehende
Anode dargestellt. Es sei jedoch bemerkt, daß es sich dabei um eine rotierende Anode bzw. Drehanode handeln
kann.
Die Kathode 10 enthält eine Traghülsenanordnung 14, die
von einem hier nicht näher dargestellten Röhrenkolben in geeigneter Weise getragen ist. Die Hülse trägt einen Körper 16,
der aus einem geeigneten Metall besteht. Die Kathode ist mit einer gefalteten Fläche versehen, die dadurch gebildet ist,
daß sich zwei ebene Flächen 18, 20 schneiden. Die Fläche weist eine Fokussierungs-Kalotte 22 auf, und die Fläche 20
weist eine Fokussierungs-Kalotte 24 auf. Die Kalotten 22 und
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verlaufen nahezu parallel zueinander, und außerdem sind sie in gleicher Weise ausgebildet. In den Kalotten 22, 24 sind
schraubenlinienförmig gewickelte Heizfäden 26 bzw. 28 vorgesehen. Mit den gegenüberliegenden Enden dieser Heizfäden sind
Zuführleitungen verbunden, die nach hinten durch den Körper
verlaufen und durch darin vorgesehene Öffnungen 30 hindurchgeführt
sind. Die Heizfäden sind in Bezug auf den Körper 16 elektrisch isoliert.
Im folgenden sei Fig. 4 näher betrachtet. Die Heizfäden 26 und 28 sind durch eine Leitung 32 miteinander in Reihe geschaltet.
Die Speiseleistung bzw. Speisespannung wird den gegenüberliegenden Enden der Heizfäden durch die Zuführleitungen 34 und 36 zugeführt. In der Zuführleitung 34 liegen
Schaltkontakte 38, die auf ihre Schließung hin eine Speisung der Heizfäden 26 und 28 über ihre gesamte Länge ermöglichen.
Neben den betrachteten Elementen sind noch Einrichtungen vorgesehen, die eine Speisung des Heizfadens 28 nur über
die Hälfte seiner Länge ermöglichen. Diese Einrichtungen umfassen eine Leitung 40, die mit dem Mittelpunkt 42 des Heizfadens
28 über Schaltkontakte 44 verbunden ist. Vorzugsweise sind die Schaltkontakte 38 und 44 in der dargestellten Weise
miteinander verbunden, so daß durch Öffnen des einen Kontaktsatzes die Schließung des anderen Kontaktsatzes bewirkt wird.
Eine gesonderte Leitung 48 ist mit dem Kathodenkörper 16 verbunden. Dadurch kann eine Vorspannung an diesen Kathodenkörper
angelegt werden, und zwar unabhängig von den Heizfäden 26, 28.
Die Fokussierungs-Kalotten 22, 24 und ihre entsprechenden
Heizfäden 26, 28 sind so bemessen, daß im Falle der Speisung der H_eizfäden 26 und 28 die Ausbildung zweierlnachbarter
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rechteckförmiger Brennflecke 50, 52 bewirkt wird, die nahezu
gleich breit sind und die vorzugsweise auf der Fläche der Anode 12 eine Breite von einem Millimeter nicht überschreiten.
Der Brennfleck 50 ergibt sich dabei auf Grund des Auftretens der Elektronen, die von dem Heizfaden 26 erzeugt werden, und
der Brennfleck 52 ergibt sich durch die Elektronen, die der Heizfaden 28 erzeugt. Die Brennflecke 50 und 52 sind von
gleicher Länge. Die Länge der betreffenden Brennflecke ist derart, daß bei Betrachtung von der freiliegenden Seite der
Röhre her die kombinierten Brennflecke als Viereck auftreten. In dem Fall, daß die Brennflecke jeweils eine Breite von
einem Millimeter aufweisen, würde der Brennfleck als ein 2-mm-Viereck bzw. -Quadrat auftreten.
Wenn die Schaltkontakte 38 geöffnet und die Schaltkontakte 44 geschlossen sind, wird nur die Hälfte des Heizfadens 28 gespeist.
Dies bewirkt die Ausbildung eines Brennflecks 54, der halb so breit ist wie die kombinierten Brennflecke und
der zu—dem nur halb so lang ist wie der Brennfleck 52. Bei
Betrachtung von der freiliegenden Fläche her tritt der Brennfleck 54 selbstverständlich als Viereck bzw. Quadrat auf.
Ein Vorteil der dargestellten Anordnung besteht darin, daß die Geometrie der Heizfäden in den Fokussierungs-Kalotten 22,
24 derart gewählt ist, daß der Elektronenstrom von der Kathode zu der Anode hin abgeschaltet wird, -venn eine negative
Vorspannung an den Körper 16 in der Größenordnung von 3000 bis 3500 V angelegt wird. Bei bisher bekannten Anordnungen
wiesen die Kathoden-Kalotten eine größere Abmessung auf, weshalb höhere Abschaltspannungen erforderlich waren. Diese Abschaltspannungen führten häufig zur Lichtbogenbildung zwischen'
dem Heizfaden und der jeweiligen Fokussierungs-Kalotte, mit der Folge des Auftretens eines Elektronenstoßes auf der
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Auffangschicht. Je höher die Gittervorspannung ist, umso wahrscheinlicher ist es selbstverständlich, daß dieses
Problem auftritt. Indem nur ein Heizfaden der vorgesehenen Heizfäden mit seiner halben Länge ausgenutzt wird, um Elektronen
für den kleinen Brennfleck zu erzeugen, vereinfacht sich selbstverständlich die Geometrie der diese Anordnung
verwendenden Röntgenröhre.
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Claims (5)
- Patentansprüche/1./Doppelfokus-Röntgenröhre, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anodeneinheit (12) mit einer ebenflächigen Auffangfläche vorgesehen ist, daß eine Kathodeneinheit (10) vorgesehen ist, die einen Kopf (1.6) in'it zwei nahezu parallelen Fokussierungs-Kalotten (22,24) für eine Elektronenfokussierung enthält, in denen jeweils ein langgestreckter Heizfaden (26,28) untergebracht ist, daß die Fokussierungs-Kalotten (22,24) und die Heizfäden (26,28) derart angeordnet sind, daß die durch die Heizfäden (26,28) emittierten Elektronen bei Speisung der Heizfäden (26,28) über ihre gesamte Länge auf der Auffangfläche in Form zweier benachbarter rechteckförmiger Brennflecke (50,52) gleicher Länge auftreten und einen einheitlichen, rechteckförmigen Brennfleck bilden, daß Einrichtungen (34,36,38) vorgesehen sind, die gleichzeitig die gegenüberliegenden Enden der Heizfäden (26,28) mit einer Quelle elektrischer Energie verbinden, derart, daß jeder Heizfaden (26,28) Elektronen über seine gesamte Länge emittiert, und daß Einrichtungen (40,44,36) vorgesehen sind, die alternativ dazu nur einen Teil eines Heizfadens (28) der Heizfäden (26,28) mit einer Quelle elektrischer Energie verbinden, derart, daß Elektronen nur von dem betreffenden Heizfadenteil emittierbar sind.
- 2. Röntgenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß die beiden Brennflecke (50,52) gleiche Breite aufweisen.
- 3. Röntgenröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Brennflecke (50,52) eine Breite von jeweils 1 mm aufweisen.209813/1081
- 4. Röntgenröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Heizfadenteil die eine Hälfte des einen Heizfadens (28) bildet.
- 5. Röntgenröhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizfäden (26,28) von dem Kopf (16) elektrisch isoliert sind und daß Einrichtungen vorgesehen sind, die an den Kopf (16) eine elektrische Spannung anzulegen vermögen, die von der an die Heizfäden (26,28) angelegten Spannung verschieden ist.203813/1081
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