DE4026298A1 - Long life X=ray tube - has electron emitter based on rare earth material alloy - Google Patents

Long life X=ray tube - has electron emitter based on rare earth material alloy

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DE4026298A1
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Clemens Dr Ing Fiebiger
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Siemens AG
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00X-ray tubes
    • H01J35/02Details
    • H01J35/04Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
    • H01J35/06Cathodes
    • H01J35/064Details of the emitter, e.g. material or structure

Abstract

An X-ray tube has a glass envelope (2), contg. an anode (3) and a cathode (4) with an electron emitter (5). The emitter is supported between holders (6) and is heated by applying a voltage to connecting leads (7,8). A grating (9) is positioned in front of the emitter. The latter is produced from an alloy that contains rare earth metals, such as lanthanum and platinum. ADVANTAGE - Electron emitter material used provides increased life.

Description

Es sind Röntgenröhren bekannt, die einen Elektronenemitter aus Wolframdraht aufweisen, der wendel- oder mäanderförmig ausge­ bildet ist. Zur Emission von Elektronen muß dieser Wolframdraht auf hohe Temperaturen aufgeheizt werden, insbesondere dann, wenn hohe Stromdichten erreicht werden müssen. Bei diesen Temperaturen dampft Wolfram ab, wodurch die Lebensdauer der Röntgenröhre begrenzt ist. Zudem bildet sich ein Belag aus Wolfram auf der inneren Wand des Glaskörpers der Röntgenröhre, was ebenfalls unerwünscht ist.X-ray tubes are known which comprise an electron emitter Have tungsten wire that is helical or meandering forms is. This tungsten wire must be used to emit electrons are heated to high temperatures, especially when when high current densities have to be reached. With these Temperatures evaporate, reducing the lifespan of the X-ray tube is limited. A covering also forms Tungsten on the inner wall of the vitreous body of the x-ray tube, which is also undesirable.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Elektronenemitter einer Röntgenröhre derart auszubilden, daß die Lebensdauer verlängert ist.The object of the invention is therefore an electron emitter an X-ray tube so that the life is extended.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Röntgenröhre mit einem Elektronenemitter dadurch gelöst, daß der Elektronen­ emitter ein Element aus der Gruppe der seltenen Erden und ein Element aus der Gruppe der Edelmetalle enthält.The object is achieved with an X-ray tube solved an electron emitter in that the electron an element from the group of rare earths and contains an element from the group of precious metals.

Vorteil der Erfindung ist, daß der Elektronenemitter gute Formgebungsmöglichkeiten und den Vorteil eines niedrigen Dampfdruckes und einer hohen Emissionsstromdichte bei Emissionstemperatur aufweist. Durch den geringen Dampfdruck ist die Abdampfrate des Elektronenemitters gering, wodurch die Lebensdauer erhöht ist.The advantage of the invention is that the electron emitter is good Shaping options and the advantage of a low Vapor pressure and a high emission current density Has emission temperature. Due to the low vapor pressure the evaporation rate of the electron emitter is low, whereby the lifespan is increased.

Die Abdampfrate des Elektronenemitters ist besonders gering, wenn der Elektronenemitter eine Legierung aus den Elementen La und Pt enthält. Zudem werden hierbei ebenfalls bei geringer Temperatur besonders hohe Stromdichten erreicht.The evaporation rate of the electron emitter is particularly low, if the electron emitter is an alloy of the elements  Contains La and Pt. In addition, here too low temperature particularly high current densities achieved.

Erfindungsgemäß können Legierungen aus einem oder mehreren Elementen der Gruppe der Edelmetalle (Ru, Rh, Pd, Ag, Re, Os, Ir, Pt, Au) und einem oder mehreren Elementen der Gruppe der seltenen Erden (La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) Verwendung finden. Die Zusammensetzung kann in weiten Bereichen variieren. Vorteilhaft ist die Verwendung intermetallischer Phasen, wie z. B. LaPt, LaPt2, LaPt5, insbes. LaPt2+x, wobei x=0,2 ist. Die Herstellung der Legierungen kann aus den Elementen oder aus Vorlegierungen durch schmelz- oder pulvermetallurgische Verfahren, z. B. gemeinsames Auf­ schmelzen in einem Lichtbogenofen, unter Vakuum oder Schutzgas erfolgen. Die gewünschte Emittergeometrie läßt sich durch spanende und spanlose Umformtechniken, z. B. Walzen oder Erodie­ ren, erreichen.According to the invention, alloys of one or more elements from the group of noble metals (Ru, Rh, Pd, Ag, Re, Os, Ir, Pt, Au) and one or more elements from the group of rare earths (La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) are used. The composition can vary widely. The use of intermetallic phases, such as. B. LaPt, LaPt 2 , LaPt 5 , in particular LaPt 2 + x , where x = 0.2. The production of the alloys can be made from the elements or from master alloys by melt or powder metallurgical processes, e.g. B. joint melting on in an arc furnace, under vacuum or protective gas. The desired emitter geometry can be achieved by cutting and non-cutting forming techniques, e.g. B. rolling or eroding, achieve.

Die Fig. 1 zeigt beispielsweise eine Röntgenröhre 1 mit einem Glaskörper 2, in dem eine Anode 3 und eine Kathode 4 angeordnet ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Anode 3 als Stehanode ausgebildet, was jedoch nicht wesentlich ist. Die Anode 3 könnte auch als Drehanode ausgeführt sein. Die Kathode 4 besitzt einen erfindungsgemäß ausgestalteten Elektronenemitter 5, der von einem Halter 6 gehalten ist. Soll der Elektronenemitter 5 durch direkten Stromdurchgang auf Emissionstemperatur geheizt werden, so ist dem Elektro­ nenemitter 5 eine Spannung über Anschlüsse 7, 8 zuführbar. Diese Anschlüsse 7, 8 sind hierzu durch ein Wandteil des Glaskörpers 2 nach außen geführt. Zur Steuerung der Elektronen­ emission kann ein Gitter 9 zwischen der Anode 3 und der Kathode 4 angeordnet sein, dessen Anschluß 10 zur Spannungsversorgung ebenfalls durch den Wandteil des Glaskörpers 2 nach außen ge­ führt ist. Ist der Elektronenemitter 5 auf Emissionstemperatur geheizt, so wird er von einer Elektronenwolke umgeben. Durch Anlegen einer gegenüber der Kathode 4 positiven Spannung an die Anode 3 werden die Elektronen der Elektronenwolke in Richtung auf die Anode beschleunigt, wo sie ihre Energie im Brennfleck der Anode 3 in Form von Wärme und Röntgen­ strahlung abgeben. Figs. 1, for example, shows a X-ray tube 1 with a glass body 2, is arranged in which an anode 3 and a cathode 4. In this embodiment, the anode 3 is designed as a standing anode, but this is not essential. The anode 3 could also be designed as a rotating anode. The cathode 4 has an electron emitter 5 designed according to the invention, which is held by a holder 6 . If the electron emitter 5 are heated by direct passage of current to the emission temperature, as is the electric nenemitter 5 a voltage across terminals 7, 8 can be fed. For this purpose, these connections 7 , 8 are led through a wall part of the glass body 2 to the outside. To control the emission of electrons, a grid 9 can be arranged between the anode 3 and the cathode 4 , the connection 10 of which also leads to the voltage supply through the wall part of the glass body 2 to the outside. If the electron emitter 5 is heated to the emission temperature, it is surrounded by an electron cloud. By applying a positive voltage towards the cathode 4 to the anode 3 , the electrons of the electron cloud are accelerated towards the anode, where they emit their energy in the focal spot of the anode 3 in the form of heat and X-rays.

Der Elektronenemitter kann beispielsweise durch direkten Stromdurchgang auf Emissionstemperatur geheizt werden. Es ist aber auch möglich, diesen durch Wärmeleitung, Wärmestrahlung oder durch Ionen- oder Laserbeschuß auf Emissionstemperatur zu heizen.The electron emitter can, for example, by direct Current continuity to be heated to emission temperature. It is but also possible, this through heat conduction, heat radiation or by ion or laser bombardment to the emission temperature heat.

Ein Elektronenemitter nach der Erfindung vereinigt die Vor­ teile einer besonders hohen Lebensdauer, einer besonders großen Stabilität und einer gleichmäßigen Emission.An electron emitter according to the invention combines the pre parts of a particularly long service life, a particularly long one Stability and uniform emission.

Besonders vorteilhaft wird die erste Schicht 11 auch während des "stand-by" Betriebes der Röntgenröhre 1, d. h., wenn keine Röntgenstrahlung erzeugt werden soll, permanent auf Emissions­ temperatur gehalten. Hiermit entstehen keine thermisch beding­ ten Spannungen, die die Kathode 4 mechanisch belasten.It is particularly advantageous for the first layer 11 to be kept permanently at the emission temperature even during the “stand-by” operation of the X-ray tube 1 , ie when no X-ray radiation is to be generated. This does not result in any thermal stresses that mechanically load the cathode 4 .

Claims (4)

1. Röntgenröhre (1) mit einem Elektronenemitter (5), wobei der Elektronenemitter (5) ein Element aus der Gruppe der seltenen Erden und ein Element aus der Gruppe der Edelmetalle enthält.1. X-ray tube ( 1 ) with an electron emitter ( 5 ), the electron emitter ( 5 ) containing an element from the group of rare earths and an element from the group of noble metals. 2. Röntgenröhre (1) nach Anspruch 1, wobei die Legierung La und Pt enthält.2. X-ray tube ( 1 ) according to claim 1, wherein the alloy contains La and Pt. 3. Röntgenröhre (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Legierung LaPtx enthält, wobei x vorzugsweise 1, 2 oder 5 ist.3. X-ray tube ( 1 ) according to claim 1 or 2, wherein the alloy contains LaPt x , where x is preferably 1, 2 or 5. 4. Röntgenröhre (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Legierung LaPt2±x enthält, wobei x=0,2 ist.4. X-ray tube ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, wherein the alloy LaPt contains 2 ± x , where x = 0.2.
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