DE2216119A1

DE2216119A1 - Feldemissions-Röntgenstrahlröhre

Info

Publication number: DE2216119A1
Application number: DE19722216119
Authority: DE
Inventors: Thomas C Ann Arbor Mich. Cunningham (V.StA.). M
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1971-04-07
Filing date: 1972-04-01
Publication date: 1972-11-30
Also published as: IT953614B; US3883760A; SU433698A3; FR2132696A1

Description

Patentanwalt ää I D I \Ό

Karl A. Br öse

Dipl-lng.

D-C123 München - Pullach
*-:,_!..·=Η.Γ.ϊ,Τ.Μίη.7930570.7931782

v.l/sta - 4733-Α München-Pullach, den 28. 3.

TIIS BENDIX CORPORATION, Executive Offices, Bendix Center, Southfield, Michigan 43075, Michigan, USA

Feldemissions-Röntgenstrahlröhre

Die Erfindung betrifft Röntgenatrahlröhren und insbesondere eine Feldemissions-Röntgenstrahlröhre mit einer verbesserten Kathode, die im Abstand zu der Anode und von dieser isoliert angeordnet ist.

Bekannte Feldemissions-Röntgenstrahlröhren, die manchmal auch Kaltelektronenemissions-Röntgenstrahlröhren genannt werden, besitzen Kathoden mit einer Vielzahl von scharfen Blättern oder besitzen eine Vielzahl von Anordnungen gespitzter Nadeln. Es ist sehr schwierig, diese Kathoden in Form von Blättern und Nadelanordnungen zu konstruieren, da verschiedene Abmessungen der Kathoden kritisch sind. Man hat angenommen, daß die Elektronen emittierenden scharfen Kanten der Blätter und die Nadelspitzen sehr genau geformt sein müssen und einen Krümmungsradius zwischen 10"^ cm bis 10 cm aufweisen müssen. Man nimmt an, daß bei Verwendung einer noch spitzeren Nadel oder einer Blattkathode mit einem noch kleineren Krümmungsradius die dynamische Impe-. danz der Röntgenröhre abgesenkt wird, so daß es unmöglich wird, ; ein ausreichend hohes Potential zwischen der Anode und der Kathode aufrechtzuerhalten, um also sicherzustellen, daß die Elektronen mit ausreichender Energie auf die Anode aufschlagen, um Röntgenstrahlen zu erzeugen, u. zw. mit ausreichender Intensität* Andererseits glaubt man, daß bei"einer Verwendung von Blättern oder Nadeln mit größerer Krümmung bzw. größeren Krümmungsradien _; die dynamirscho Impedanz der Röhre derart erhöht wird, daß das

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der Röhre zugeführte elektrische Potential eine Funkenbildung zur Außenseite der Röhre bewirken kann, anstatt die Elektronen zu veranlassen, von der Kathode zur Anode zu fliegen und Röntgenstrahlen zu erzeugen·. Diese höhere Lichtbogenspannung kann auch die Isolation durchschlagen, welche die Röhre umgibt, so daß dies eine Gefahr für Personen in der Nähe der Röhre darstellen würde.

Feldemissions-Röntgenstrahlröhren erfordern ein derart hohes Potential während des Betriebes, gewöhnlich zwischen 100 und 1.υυυ Kilovolt, daß ein Teil der Kathode jedesmal beim Zuführen eines elektrischen Potentialimpulses zur Röntgenstrahlröhre verdampft wird. Diejenigen Abschnitte der Blätter- und Nadelkathoden, die zu den Elektronen emittierenden Kanten und Spitzen dieser Kathoden führen, sind mit einer 7 ^-Anfasung versehen, so daß der gewünschte Krümmungsradius beibehalten wird, wenn Abschnitte der Kathode verdampfen. Die Kathoden sind ziemlich klein. Beispielsweise besitzen die Ladekathoden einen Schaftdurchmesser von 5/1CO mm. Es ist offensichtlich schwierig, ein Element in dieser Größenordnung herzustellen und dabei noch eine bestimmte An fasung vorzusehen. Obwohl die Nadeln mit einer genauen und bestimmten Anfasung ausgestattet sind, so ist dennoch die Lebensdauer dieser Feldemissions-Röntgenstrahlröhren relativ kurz, da die Nadeln durch örtliches Metall während des Betriebes verändert werden. Die Nadelspitzenkathoden weisen eine relativ kleine Anzahl von individuellen Nadeln auf, so daß das während des Betriebes den Röntgenröhren zugeführte hohe Potential zu der Entstehung einer extrem hohen Stromdichte in der begrenzten Anzahl der zur Verfügung stehenden Nadelspitzen führt. Durch diese hohe Stromdichte werden die Nadelspitzen abgeschmolzen, und dadurch wird die Lebensdauer der Röhre begrenzt.

Trotz dieses Nachteils ist allgemein die Meinung verbreitet, daß Nadelkathoden besser als Blattkathoden sind. Man glaubt, daß es erforderlich ist, den Abstand zwischen den verschiedenen Nadeln einer derartigen Kathode genau zu steuern oder zu kontrollieren, um eine einheitliche elektrische Feldverteilung zwischen der

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Anode und der Kathode während der Anfangsstufen beim Erzeugen eines Eöntgenstrahlimpulses zu erhalten, und um danach einen lokalisierten Vakuumlichtbogen zwischen ein paar Fädeln der Kathode und der Anode zu erzeugen. Fan hielt es für erforderlich, einen örtlich lokalisierten Vakuumlichtbogen vorzusehen, um genau eine vorgewählte Impedanz über der Röntgenröhre während der Erzeugung von Röntgenstrahlen aufrechtzuerhalten, so daß die erzeugten Röntgenstrahlen genau die gewünschte Energie und Eindringti-efe aufweisen. Die Nadeln sind jedoch so dünn und so eng gepackt, allgemein 13/1Cu mm bis 25/1 ου mm Abstand, daß es schwierig ist, einen genauen Abstand vorzusehen.

Die zur Zeit verwendeten Kathoden für Feldemissions-Röntgenröhren werden durch komplizierte und langwierige mechanische Schieifverfahren, chemische Ätzverfahren und elektrolytische Ätzverfahren hergestellt, wobei ein Hetallstück auf die richtige Form und das richtige Abmaß reduziert wird, oder werden durch einen Kristallisationsprozeß erzeugt, wobei eine das Material, aus welchem die Kathode hergestellt werden soll, enthaltende Lösung in Berührung mit einem Reagens gebracht wird, welches bewirkt, daß das Material von der lösung derart abgetragen wird, daß nadeiförmige Formen entstehen. Die Herstellung von Kathoden, die zur Zeit in Feldemissions-Röntgenstrahlröhren verwendet werden, die die zuvor erläuterten Anforderungen zufriedenstellen, ist daher äußerst schwierig, zeitraubend und mit Kosten verbunden.

Der Gegenstand der Erfindung besteht aus einer verbesserten und äußerst wirkungsvollen Kathode, die sehr einfach hergestellt werden kann. Die Kathode Gesteht aus einem oder aus mehreren Gewebestücken mit hohem Schmelzpunkt und Sublimationstemperatur, mit hoher elektrischer Leitfähigkeit oder mit anderen Worten mit niedrigem elektrischem Widerstand und hoher Zugfestigkeit. Durch die Erfindung wird eine verbesserte Feldemissions-Röntgenntrahlröhre geschaffen, deren Gewebekathode im Abstand zur Anode und isoliert gegenüber der Anode angeordnet ist. Das hier angesprochene Gewebe besteht aus einem Graphitgowebe♦ Das Gewebe

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wird aus einer großen Anzahl von einzelnen Fäden gewoben, die ihrerseits aus einer großen Anzahl von einzelnen Fasern hergestellt sind. Während des Betriebes der Röntgenstrahlröhre wird dieser ein elektrischer Impuls mit hohem Potential zugeführt. Dieser Impuls baut eine große Potentialdifferenz zwischen der Anode und der Kathode auf und bewirkt, daß Elektronen von der Kathode emittiert werden. Diese Elektronen fliegen zur Anode und schlagen auf dieser auf, um zu bewirken, daß von der Anode Röntgenstrahlen mit bestimmter Energie ausgesendet werden. Diese große Potentialdifferenz bewirkt, daß die Enden der Fäden auseinanderstreben, so daß jeder Faden als Elektronenemitter wirken kann. Die Feldemissions-Röntgenstrahlröhre nach der Erfindung besitzt eine extrem hohe Lebensdauer, da die Gewebekathode eine extrem große Anzahl von einzelnen Fäden aufweist. Jeder dieser Fäden kann als Elektronenemitter während des Betriebes der Röhren arbeiten. Daher wird auch jeder Gewebefaden oder -faser nicht mit einem Strom mit der hohen Stromdichte belastet, wie dies bei den Nadeln bzw. Nadelkathoden jedesmal beim Betrieb der Röhre der Fall war. Darüber hinaus besitzt die Röhre eine lange betriebliche lebensdauer, da das Gewebe einen hohen Schmelzpunkt und Sublimationstemperatur aufweist und daher einer Deformation oder Erosion während des Betriebes Widerstand entgegenstellt. Die Gewebekathode sorgt für eine große Anzahl an Elektronen während des Betriebes, da sie einen niedrigen elektrischen Widerstand aufweist und ebenso eine große Anzahl von Fäden bzw. Fasern. Die Ausgangsgröße der Röhre besteht daher auch in einer Röntgenstrahlung hoher Dichte, die zu der Erzeugung von klaren Röntgenbildern führt. Die hohe Zugfestigkeit des Gewebes verhindert beim Zuführen des hohen elektrischen Potentials zu Röntgenstrahlröhren, daß während des Betriebes die Kathode abbricht. Das heißt, die große Potentialdifferenz, die zwischen AnoÖe und Kathode der Röntgenstrahlröhre aufrechterhalten wird, wirkt derart, daß sie die verschiedenen Fasern der Gewebekathode zurückweist oder abstößt, u. zw. eine ^aser von der anderen, und versucht, diese Fasern zur Anode zu ziehen. Das Gewebe muß eine hohe Zugfestigkeit aufweisen, um der durch diese Potentialdifferenz hervorgerufenen Kraft Widerstand leisten zu

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können.

Es sind drei unterschiedliche Röntgenstrahlröhren veranschaulicht, deren Kathoden aus einem Graphitgewebe bestehen, welches in verschiedene "Formen zugeschnitten ist. Jede der Graphitgewebekathoden ist so angeordnet, daß eine Kante des Gewebes einen Abstand von der Anode der Röntgenstrahlröhre aufweist. Die Elektronen werden längs dieser Kante emittiert und fliegen zur Anode, wenn zwischen Anode und Kathode eine große Potentialdifferenz aufgebaut wird. Der Abstand zwischen der Kante der Kathode und der Anode, die Potentialdifferenz, die zwischen Anode und Kathode aufgebaut wird, und die durch die Röhre erzeugte Energie der Röntgenstrahlen sind ähnlich wie bei den bekannten Feldemissions-Röntgenstrahlröhren mit Blatt- und ITadelkathoden.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung. Es zeigt:

Fig. 1 das Graphitgewebe, welches zum Formen der Kathoden von verschiedenen Röntgenstrahlröhren verwendet wird;

Fig. 2 eine Schnittdarsteilung einer Feldemissions-Röntgenstrahlröhre mit einer stabförmigen Anode und einer Kathode, die aus einer Vielzahl von Gewebestücken besteht, die im Abstand zur Anode so angeordnet sind, daß die Gewebestücke sich längs in Richtung der Achse der Anode erstrecken;

3 eine Schnittdarsbellung der Röntgenstrahlröhre von Fig. 2 nach der Linie 3-3;

4 eine Teilschnitbdarnbellung einer Röntgenstrahlröhre rnLb einer ringförmigen Graphibgewebekathode, die kurz vor einer gespitzten Stabanode angeordnet igt;

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Pig. 5 eine Schnittdarstellung der Röntgenstrahlröhre von Fig. 4 nach der Linie 5-5;

Fig. 6 eine Teilschnittdarstellung einer Höntgenstrahlröhre mit einer zylindrischen Graphitgewebekathode, die konzentrisch zur Achse der gespitzten Stabanode angeordnet ist; und

Fig. 7 eine Schnittdarstellung der Röntgenstrahlröhre von Fig. 6 nach der Linie 7-7.

In Fig. 1 i3t ein Stück 10 eines Graphitgewebes gezeigt, welches zum Formen von Kathoden in den drei Röntgenstrahlröhren gemäß den verbleibenden Figuren verwendet wird. Das Graphitgewebe ist ein Beispiel für ein festes Gewebe mit hoher Sublimationstemperatur und mit niedrigem elektrischem Widerstand. Graphit besitzt einen Sublimationstemperaturbereich von 3.652 G bis 3.697 C, einen elektrischen Widerstand von 8 χ 10 ühm-cm und eine FaserZugfestigkeit von 3«515 bis 7.03^ kg/cm , Verschiedene Sorten von Graphitgewebe mit Kettenfäden - die Dichte der parallel laufenden Fäden in der Richtung 12 - zwischen 8 und 20 Fäden pro cm und einem Einschlag bzw. Schußfäden - die Dichte der parallel verlaufenden Fäden in einer zweiten Richtung 14, die die Kettenfäden kreuzen - zwischen 8 und 20 Fäden pro cm, sind im Handel erhältlich, und man hat festgestellt, daß sich daraus wirkungsvolle Kathoden herstellen lassen. Jeder Faden 16 des Gewebestückes 10 ist aus einer großen Anzahl von einzelnen Fasern hergestellt. Die verschiedenen zuvor erwähnten Sorten der im Handel erhältlichen Graphitgewebe weisen Fäden auf, die aus 480 bis 1.440 Fasern bestehen. Die einzelnen Fasern haben einen Durchmesser von 5/1.Oou mm oder 10/1.0Ou mm in unmittelbar erhältlichen Graphitgewebesorten. Während de3 Betriebes einer Feldemissions-Röntgenröhre wird eine hohe Potentialdifferenz zwischen der Anode und der Kathode aufgebaut. Dieses hohe Potential bewirkt, daß sich die Enden der Fasern spreizen oder fransen, so daß jede Faser als Elektronenemitter wirken kann. Eine aus einem Graphitgewebe hergestellte Kathode

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weist somit eine enorme Anzahl von einzelnen Elektronen emittierenden Elementen auf. Beispielsweise weist die niedrigste Gewebesorte, die zuvor erwähnt wurde, die geringste Anzahl von Potentialelektronen emittierenden Elementen auf und besitzt Kettenfäden und Schuß von 10 Fäden pro Inch. Jeder Faden Desteht aus 480 einzelnen Fasern. Das Gewebe weist somit 4.8Ou Potentialelektronen emittierende Elemente pro cm längs jeder der Seitenkanten auf.

Eine Graphitgewebekathode kann sehr viel einfacher hergestellt werden als vergleichsweise die bekannten Kathoden. Ein Gewebestuck wird zuerst aus Kunstseidenfäden gewoben. Das Gewebe wird dann in einer neutralen oder sauerstoffreien Atmosphäre erhitzt, um die Seide in amorphen Kohlenstoff zu verwandeln. Das karbonisierte Gewebe wird dann in einer neutralen oder sauerstoffreien Atmosphäre auf eine höhere Temperatur erhitzt, um den amorphen Kohlenstoff in Graphitkohlenstoff umzuwandeln.

Die Fig. 2 und 3 zeigen zwei Ansichten einer.Röntgenstrahlröhre 18, die ähnlich der bekannten Feldemissions-Röntgenstrahlröhre ist, mit Ausnahme der Kathode 19, die aus zwei Graphitgewebeteilen 20 und 22 hergestellt ist. Die Röntgenstrahlröhre 18 besteht aus einem Glaskolben 24, einer Anode 26 in Form eines angespitzten Wolframstabes, und aus einem Zylinder 28, der aus einem geeigneten Metall, wie beispielsweise Nickel, mit hoher elektrischer Leitfähigkeit und einem hohen Röntgenstrahlen-Absorptionskoeffizient hergestellt ist und den Röntgenstrahlen emittierenden Abschnitt der Anode umgibt. Der Zylinder 28 ist mit einem Fenster (nicht gezeigt) ausgestattet, welches aus einem Material besteht, das für Röntgenstrahlen durchlässig ist, wie beispielsweise Beryllium, welches im vorderen Abschnitt angeordnet ist, um die Emission von Röntgenstrahlen in die gewünschte Richtung zu erleichtern. Der Zylinder 28 enthält zwei rechteckige Leiterklemmen 30 und 32, welche die Gewebekathodenteile 20 und 22 jeweils festhalten. Jede Klemme besteht aus zwei Teilen 31 und 33» die aus einem geeigneten elektrisch leitenden Metall, wie Nickel, hergestellt sind. Die Klemmteile sind

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durch Punktschweißen oder anderweitig miteinander verbunden und sind so geformt, daß die Gewebekathoden zwischen den Klemmteilen gehaltert werden, wenn diese miteinander verbunden sind. Die Klemmen sind an dem Metallzylinder 28 der Röntgenstrahlröhre 18 durch Punktschweißen oder anderweitig verbunden. Ein elektrisch leitender Pfad zwischen der Gewebekathode 19 und irgendeiner Schaltung zum Vorsehen einer elektrischen Potentialdifferenz über der Röhre 18 wird durch die Elemente 30 und 32, den Zylinder 28 und durch einen elektrisch leitenden ringförmigen Flansch 34 vorgesehen.

Die relativen Abmaße der Graphitgewebeteile 20 und 22, der Abstand zwischen diesen Teilen und der Anode 26 und die Größe des elektrischen Potentials, welches über der Röntgenstrahlröhre 18 während des Betriebes angelegt wird, bestimmen die Energie und Eindringtiefe der erzeugten Röntgenstrahlung. Röntgenstrahlröhren mit größeren Abständen zwischen Anode und Kathode und mit größerer Röhrenimpedanz und solche Röhren, die ein größeres elektrisches Potential bzw. Impulse während des Betriebes erhalten, erzeugen eine energiereichere Röntgenstrahlung mit größerer Eindringleistung als solche mit kleinem Abstand zwischen Anode und Kathode, die kleinere elektrische Potentialimpulse empfangen. Bei einem typischen Ausführungsbeispiel, also einer Röntgenstrahlröhre, die so ausgelegt ist, daß sie einen elektrischen Potentialimpuls zwischen 100 und 300 Kilovolt empfängt, wurden die Gewebekathodenteile 20 und 22 eine Länge von ca. 5 mm längs der Kanten 36 und 38 jeweils aufweisen. Der Abstand zwischen den Kanten 4C und 42 dieser Kathodenteile und der Anode 26 würde ca. 13 mm betragen.

Im Betrieb werden Röntgenstrahlen dadurch erzeugt, indem man entweder ein.großes positives elektrisches Potential an die Anode 26, oder ein großes negatives elektrisches Potential an die Kathodenteile 20 und 22 anlegt, um eine große Potentialdifferenz zwischen Anode und Kathode der Röntgenstrahlröhre zu orzeugen. Diese Potentialdifferenz bewirkt, daß Elektronen von den einzelnen Fasern der Gewebekathode emittiert werden. Diose

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emittierten Elektronen fliegen zu der Anode und schlagen auf dieser auf, u. zw. mit ausreichender Geschwindigkeit, um Röntgenstrahlen zu erzeugen. Man hat festgestellt, daß bei gut dosierten und bemessenen Impulsen Röntgenstrahlen mit vorhersagbarer und bestimmter Energie- und Sindringleistung aus der Röntgenröhre 18 erhalten werden können. Die Röhre 18 besitzt auch eine große Lebensdauer. Da die Fasern so dünn sind, daß sie keinen angefasten Endabschnitt aufweisen brauchen, und da sie sich vollständig durch die Kathode erstrecken, so führt eine langsa- . me Erosion der Kathode während des Betriebes der Röhre nicht zu einer Änderung der QuerSchnittsform der Fasern, und es wird daher die Auslegung der Röntgenröhre nicht beeinflußt bis zu dem- ; jenigen Zeitpunkt, bei dem ein extrem großer Abschnitt der Kathode eroiert wurde. Die Röhre besitzt auch eine lange Betriebslebensdauer, da die einzelnen Fäden im wesentlichen senkrecht zur Anode 26 verlaufend angeordnet sind und als Elektronenemitter wirken, auch, wenn sie bereits eroiert wurden, derart, daß bereits Fäden parallel zur Anode verlaufen, zwischen der Anode und-den Enden dieser eroierten Fäden. Die Energie und die Eindringleistung der durch die Spannungsimpulse bestimmter Größe erzeugten Röntgenstrahlen bleibt auch im wesentlichen während dieser Lebensdauer der Röhre konstant.

Die Fig. 4 und 5 zeigen eine zweite Röntgenstrahlröhre 44, die sich von der Röntgenstrahlröhre 18 dahingehend unterscheidet, daß die Kathode aus einem beilegscheibenförmigen Gr aphit gewebe ring 46 besteht, der kurz vor der Spitze der Anode 26 angeord- ^: net ist. Die beilegscheibenförmige Kathode 46 wird in einer ringförmigen Klemme 48 gehalten, die an den Zylinder 5υ der . Röntgenstrahlröhre 44 angeklemmt ist, Im Betrieb werden Elek- \ tronen von den Graphitfasern emittiert, welche die inseitige J Kante 52 der Kathodenscheibe 46 definieren. Diese emittierten ; Elektronen schlagen auf allen Stellen des konischen Abschnit- ' tes 54 der Anode 26 auf. Da jedoch die Spitze dieser Anode ; äußerst nahe bei der Kathode angeordnet ist, so schlägt eine ₍ sehr große Anzahl von emittierten Elektronen auf die Anodengpitze auf. Ein großer Teil der von der Röntgenröhre 44 emit-

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tierten Röntgenstrahlen werden daher von der Spitze der Anode 26 emittiert. Obwohl einige Röntgenstrahlen von anderen Abschnitten dieser Anode 26 emittiert werden, so wird doch ein wesentlicher Teil der Röntgenstrahlung der Röhre 44 von einer kleinen Quelle emittiert, die einer punktförmigen Quelle nahekommt. Eine kleine Röntgenstrahlungsquelle führt zu einem hohen Auflösungsvermögen von Röntgenstrahlbildern. Dies ist deshalb der Fall, da ein RÖntgenstrahlbild ein Schattenbild ist. Bei einer großen Strahlungsquelle kann eine Strahlung von einem Abschnitt der Quelle einen Kantenabschnitt eines Negativs undeutlich machen, der durch Strahlung von einem anderen Abschnitt der Quelle vorgesehen wurde. Dies ist jedoch nicht bei einer kleinen Quelle oder einer punktförmigen Strahlungsquelle möglich, da alle Strahlen von demselben Punkt ausgehen. Die Röntgenstrahlröhre 44 hat daher ein hohes Auflösungsvermögen.

Die Fig. 6 und 7 zeigen eine dritte Röntgenstrahlröhre 58 mit einer Graphitgewebekathode 60, die konzentrisch zur Achse der Anode 26 angeordnet ist und ebenso unmittelbar vor der Anode befestigt ist. Die Konstruktion zum Pesthalten der Kathode 60 besteht aus einem Metallzylinder 62 mit einem weiten ringförmigen Flansch 64, der die Außenseite des Gewebekathodenzylinders 60 umgibt und berührt, und aus einem breiten Leiterring 66, der in den Kathodenzylinder 60 innen eingepaßt ist. Die umgebogenen Metallstücke 68 klemmen den Kathodenzylinder 60 zwischen den Ring 66 und den Flansch 64 ein und halten somit den Kathodenzylinder 60 fest zwischen diesen zwei Elementen.

Im Betrieb werden Elektronen von der Kante 70 des Graphitzylin- i ders 6u emittiert. Eine große Anzahl dieser von der Kathode 60

ι emittierten Elektronen schlagen auf die Spitze der Anode 26 auf und erzeugen einen gut definierten Röntgenstrahlkegel. Darüber hinaus absorbiert der breite Metallflanschabschnitt 64 Röntgenstrahlen und reduziert dadurch die Anzahl der Röntgenstrahlen, die sich in Richtungen ausbreiten, die scharf von der Achse der

! Röntgenstrahlröhre 58 divergieren.

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Obwohl die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, so sind eine Eeihe von Abwandlungen für einen Fachmann durchführbar. Als erstes Beispiel einer solchen Abwandlung kann man die Graphitgewebekathoden aus Sorten von Graphitgeweben herstellen, die entweder weniger oder mehr Fasern pro cm aufweisen als die beschriebenen Sorten. Die bei den Ausführungsbeispielen verwendeten Gewebe wurden nur deshalb gewählt, da derartige Sorten im Handel erhältlich sind und sie unmittelbar als wirkungsvolle Kathoden zum Einsatz gebracht werden können. Es sind beispielsweise auch Graphitgewebe mit Faserdurchmesser zwischen 25/10.OOÜ mm und 4ü/1 .Ουϋ mm erhältlich und ebenso Gewebe mit einer Anzahl von 200 Fasern für jeden Faden erhältlich und können für Kathoden verwendet werden. Es besteht auch die Möglichkeit, die Kathoden aus anderen Geweben als aus Graphitgewebe herzustellen, die eine hohe Temperaturwiderstandsfähigkeit besitzen, ebenso eine hohe Zugfestigkeit und einen niedrigen elektrischen Widerstand. Auch besteht kein Zwang, die Kathoden genauso auszuführen, wie sie in den drei Ausführungsbeispielen gezeigt wurden. Zum Beispiel kann eine Röntgenstrahlröhre ähnlich der Röhre 18 mehr als zwei Gewebeelemente aufweisen. Bei einer Rohre ähnlich entweder der Rohre 44 oder 58 kann die Kathode längs der Anode angeordnet werden und braucht nicht vor dieser angeordnet zu sein. Es können auch Kathoden verwendet werden, die andere Formen aufweisen als die veranschaulichten Formen. Schließlich ist die Verwendung von Gewebekathoden auch nicht auf RÖntgenstrahlröhren beschränkt. Gewebekathoden können beispielsweise auch bei vielen Tfikrowellen-Anwendungen herangezogen werden, bei der Elektronenmikroskopie und bei irgendwelchen anderen Systemen mit einem hoch evakuierten Raum, der eine Elektronen emittierende Elektrode umgibt und ein.hohes elektrisches Potential in der Größenordnung von 100 Kilovolt oder mehr erforderlich macht, welches zwischen der Elektrode und anderen Elementen oder Element des Systems aufrechterhalten werden muß.

Sämtliche in der Beschreibung erwähnten und in den Zeichnungen veranschaulichten technischen Einzelheiten sind für die Erfin-

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dung von Bedeutung,

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Claims

Pat entansprüche

J Feldemissions-Röntgenstrahlröhre, bei der ein hohes elektrisehes Potential zum Erzeugen von Röntgenstrahlen zur Anwendung gelangt, bestehend aus einem evakuierten Kolben mit einer Anode und einer Kathode, die im Abstand zueinander angeordnet sind und gegeneinander isoliert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode aus einem gewobenen Material, wie einem Gewebe, besteht, und daß das Gewebe eine bestimmte Anzahl von Fäden, aufweist, die in einer ersten Richtung verlaufend angeordnet sind und freie Enden für eine Elektronenemission aufweisen, weiter eine zweite bestimmte Anzahl von Fäden aufweist, die in einer zweiten Richtung verlaufend angeordnet sind, wobei die zweite Anzahl der Fäden die Elektro-^: nen emittierenden Fäden kreuzen und abstützen; daß weiter das Gewebe einen ausreichend hohen Widerstand gegen Temperatur- ;

einflüsse aufweist, um einer Erosion durch Schmelzen und einer Sublimation durch den Betrieb der Feldemissions-Rönt-"genstrahlröhre Widerstand zu leisten, ebenso eine ausreichende Zugfestigkeit aufweist, um der durch das große elektrische Potential auf die Fäden ausgeübten Zugkraft Widerstand entgegenzusetzen, welches Potential für den Betrieb der Feldemissi ons-Röntgenstrahlröhre erforderlich ist, und weiter einen ausreichend niedrigen elektrischen Widerstand aufweist, um eine bestimmte große Anzahl von Elektronen entsprechend dem großen elektrischen Potential vorzusehen.
2. Röntgenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ! daß das Gewebe aus einem Graphitgewebe besteht, welches aus Ϊ einer großen Anzahl von einzelnen Graphitfasern besteht, die J als Elektronenemitter während des Betriebes der Röntgenotrahlröhre wirken.
3. Röntgenstrahlröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Graphitfasern einen Durchmesser zwischen 25/^1ο·^ΟυΟ mm und 4o/1.Uwu mm aufweisen; daß weiter das Graphitgewebe Fäden! aufweist, von denen jeder Faden wenigstens 20υ einzelne Fa-

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sern besitzt; und daß das Graphitgewebe wenigstens 8 parallel verlaufende Fäden pro cm aufweist, die in einer ersten Richtung verlaufend angeordnet sind, und wenigstens 8 parallel verlaufende Fäden pro cm aufweist, die in einer zweiten Richtung verlaufend angeordnet sind, die mit der ersten Richtung einen Winkel einschließt.
4. Rontgenstrahlröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Graphit fasern einen Durchmesser zwischen 5/1 .Ouu mm und 10/1 .ϋυυ mm aufweisen, und daß die Graphitfasern Fäden formen, wobei jeder Faden zwischen 480 und 1.*4U einzelne Fasern aufweist; daß weiter das Gewebe zwischen 8 und 2υ parallel verlaufender Fäden pro cm aufweist, die in einer Richtung verlaufend angeordnet sind, und zwischen 8 und 20 parallel verlaufender Fäden pro cm aufweist, die in einer zweiten Richtung verlaufend angeordnet sind, die mit der ersten Richtung einen Winkel einschließt.
5. Rontgenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode aus einem angespitzten Stab besteht, und daß die Gewebekathode aus einer Vielzahl von rechteckigen Gewebestiicken besteht, wobei jedes Gewebestück eine Ebene definiert, die die Anode in einer Vielzahl von Stellen entlang der länge der Anode schneidet.
6. Rontgenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode aus einem angespitzten Stab besteht, und daß die Gewebekathode aus einem beilagscheibenförmigen Ring besteht, der eine Ebene defini-ert, die von der Spitze der Anode einen Abstand aufweist, wobei durch diesen Abstand ein großer Teil der aus der Kathode während des Betriebes der Rontgenstrahlröhre emittierten Elektronen veranlaßt werden, auf die Spitze der Anode aufzuschlagen, so daß dadurch ein großer Teil der von der Röntgenstrahlröhre emittierten Röntgenstrahlen von im wesentlichen der gleichen Stelle ausgehen.
7. Röntgenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

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.daß die Anode aus einem angespitzten Stat besteht, und daß die Gewebekathode aus einem Gewebezylinder besteht, der konzentrisch zur Projektion der Achse der Anode verlaufend angeordnet ist, derart, daß die von einem Ende des Zylinders emittierten Elektronen zur Spitze der Anode während des Betriebes der Röntgenstrahlröhre fliegen, und daß der Gewebezylinder durch ein Metallmaterial gehaltert ist, welches die Röntgenstrahlen absorbiert, die in ungewünschten Richtungen während des Betriebes der Röntgenstrahlröhre verlaufen.

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