DE618988C - X-ray tube with anode rotating during operation - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE

AUSGEGEBEN AM 20. SEPTEMBER 1935ISSUED ON SEPTEMBER 20, 1935

REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFT 'PATENT LETTERING '

KLASSE 21g GRUPPE 17CLASS 21g GROUP 17

C. H. F. Müller Akt.-Ges. in Hamburg-Fuhlsbüttel*)C. H. F. Müller Akt.-Ges. in Hamburg-Fuhlsbüttel *)

Röntgenröhre mit während des Betriebes umlaufender AnodeX-ray tube with anode rotating during operation

Patentiert im Deutschen Reiche vom 4. Januar 1934 abPatented in the German Empire on January 4, 1934

Die Erfindung betrifft eine Röntgenröhre mit während des Betriebes umlaufender Anode, die bekanntlich dem auffallenden Elektronenbündel infolge der Drehung eine sehr viel größere Oberfläche darbietet als eine ruhende Anode.The invention relates to an X-ray tube with rotating during operation Anode, which is known to the incident electron beam as a result of the rotation presents a much larger surface area than a stationary anode.

Für die Abführung in sehr kurzen Zeiten auf der Anodenvorderfläche entwickelter Wärmemengen, .also insbesondere bei sehr kurzzeitigen Röntgenaufnahmen mit großer Strahlenintensität, ist besonders zweckmäßig eine Massivanode, die, aus gut wärmeleitendem Material, wie Kupfer, bestehend, die auf der aus hochschmelzendem Metall bestehenden Stirnfläche entwickelte Wärme in kürzesten Zeiten aufnehmen kann. Infolge der großen Wärmekapazität einer solchen Massivanode läßt sich mit einer solchen eine große Anzahl von Aufnahmen mit schwerer BeIastung herstellen, bevor der Anodenkörper eine solche Temperatur erreicht, daß eine längere Unterbrechung zur Abkühlung notwendig wird.Developed for discharge in very short times on the anode front surface Amount of heat, especially in the case of very short X-ray exposures with large Radiation intensity, a solid anode is particularly useful, which, made of good heat conducting Material, such as copper, consisting of that on top of that consisting of refractory metal The front surface can absorb heat developed in the shortest possible time. As a result of the great The heat capacity of such a solid anode can be used for a large number of recordings with heavy loads produce before the anode body reaches such a temperature that a longer Interruption to cool down becomes necessary.

Bei langdauerndem Betrieb, also bei längerer Durchleuchtung, ist eine Anode besonders vorteilhaft, die geeignet ist, die dauernd auf der Anodenvorderfläche entwickelte Wärme auch dauernd abzuführen, wie dieses beispielsweise bei Röntgenröhren für Tiefentherapie bekannt ist. Derartige Anoden bestehen aus einer verhältnismäßig dünnen Platte aus hochschmelzendem Metall, wie Wolfram oder Tantal, und erhitzen sich während des Betriebes auf eine Temperatur, bei der die Intensität der abgestrahlten Wärme etwa der entwickelten Wärme das Gleichgewicht hält. Derartige Anoden sind für langdauernde Betriebsarten geeignet, bei denen die Belastung der Anode nicht so groß ist, daß die sich einstellende stationäre Temperatur den Schmelzpunkt des Anodenmaterials erreicht öder gar überschreitet.An anode is special for long-term use, i.e. for longer periods of fluoroscopy advantageous, which is suitable, which developed continuously on the anode front surface Also dissipate heat continuously, as is the case with X-ray tubes for deep therapy, for example is known. Such anodes consist of a relatively thin plate of refractory metal, such as Tungsten or tantalum, and heat up to a temperature during operation the intensity of the radiated heat about the developed heat the equilibrium holds. Such anodes are suitable for long-term operating modes in which the load on the anode is not so great is that the steady-state temperature established is the melting point of the anode material reaches or even exceeds.

An sich ist es bekannt, außer der gekühlten feststehenden Antikathode eine oder mehrere ungekühlte Antikathoden und ebenso viele zusätzliche Kathoden vorzusehen. Diese bekannte Ausbildung hat den Zweck, die Gefahr des Durchschlagenwerdens der Glaswand weitgehend zu vermindern, hat also mit der hier vorliegenden Problemstellung an sich nichts gemein. Man wird der vorliegenden Aufgabe nicht einmal gerecht, wenn man die Anode mit einem mittleren, feststehenden Teil für Dauerbelastung und einem diesen feststehenden Teil umgebenden beweglichen Teil für kurzzeitige Aufnahmen versieht, zumal hierbei für die erforderliche Metallmasse der außenliegenden drehbaren Aufnahmeanode wenig Platz zur Verfügung steht und infolgedessen diese Drehanode weniger lang belastbar ist.It is known per se, in addition to the cooled fixed anticathode, one or more to provide uncooled anticathodes and just as many additional cathodes. This well-known The purpose of training is to reduce the risk of the glass wall breaking through to largely reduce, therefore, has to do with the problem presented here nothing in common. You won't even do justice to the task at hand if you have the Anode with a central, fixed part for permanent load and one of these fixed part surrounding moving part for short-term recordings, especially since there is little space available for the required metal mass of the external rotatable receiving anode and as a result, this rotating anode is less resilient.

Erfindungsgemäß wird das hier vorliegende Problem der zweifachen Belastungsweise dadurch gelöst, daß die umlaufende An-According to the present invention, the problem here becomes the double loading mode solved by the fact that the circumferential

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker stated as the inventor:

Wilhelm Daumann in Eindhoven, Holland.Wilhelm Daumann in Eindhoven, Holland.

ode mit zwei Elektronenaufprallflächen versehen wird,, die so ausgebildet und angeordnet werden, daß die eine aus einem Metall hoher Wärmeleitfähigkeit, wie Kupier, besteht, in die eine aus hochschmelzendem Metall bestehende Scheibe als Stirnfläche eingeschmolzen ist; die andere Elektronenaufprallfläche besteht aus einem ringförmigen Metallteil aus Wolfram, Tantal o. dgl., das den Anodenkörper hoher Wärmeleitfähigkeit ringförmig zweckmäßig konzentrisch, umschließt und mit ihm mechanisch und elektrisch verbunden ist. Hierdurch wird also ermöglicht, für die Durchleuchtung eine leichte, wenig Platz beanspruchende und die Aufnahmeanöde nicht störende Scheibe zu verwenden, von der die bei der Durchleuchtung entwickelte Wärme durch Strahlung abgeleitet wird. Diese Scheibe kann auch, da sie selbst als Drehanode ausgebildet ist, eine große, belastete Oberfläche haben und dadurch verhältnismäßig viel Wärme abgeben. Der sich an die Innenanode konzentrisch anschließende Ring aus Wolfram oder Tantal ist nur durch Metallteile von geringem Querschnitt mit der massiven Anode verbunden, wodurch verhindert wird, daß die auf diesem Metallring entwickelte Wärme nach der massiven Anode zu abgeleitet wird.or is provided with two electron impact surfaces, which are designed and arranged in this way be that one of a metal of high thermal conductivity, such as Kupier, consists in the one made of high-melting metal disc melted as the end face is; the other electron impact surface consists of a ring-shaped metal part Tungsten, tantalum or the like, which form the anode body with high thermal conductivity is expediently concentric, encloses and mechanically and electrically connected to it. This makes it possible to use a light that takes up little space for the fluoroscopy and to use the disc which does not interfere with the recording anode, from which the heat developed during the fluoroscopy is derived by radiation. This disk can also act as a rotating anode itself is designed to have a large, stressed surface and therefore relatively give off a lot of heat. The ring made of tungsten or tantalum, which is concentrically connected to the inner anode, is only made of metal parts of small cross-section connected to the solid anode, which prevents the developed on this metal ring Heat is dissipated to the massive anode.

Dieser zweiteiligen Anode entspricht eine zweigeteilte Kathode, deren einer Teil einen Brennfleck auf der zur Massivanode gehörenden Stirnfläche erzeugt, während der andere Teil einen Brennfleck auf der Ringanode erzeugt. ^; This two-part anode corresponds to a two-part cathode, one part of which creates a focal point on the end face belonging to the solid anode, while the other part creates a focal point on the ring anode. ^;

Beim Betrieb einer Röntgenröhre nach der Erfindung wird für die Herstellung kurzzeitiger Aufnahmen hoher Leistung die zur Massivanode gehörende Kathode eingeschaltet und der hierzu gehörende Brennfleck verwandt. Für langdauernde Durchleuchtungen dagegen wird die zu der Ringanode¹ gehörende Kathode eingeschaltet und auf jener ein Brennfleck erzeugt. Da eine Wärmeabfuhr durch Leitung hier nicht erfolgt, nimmt diese Ringanode eine stationäre Temperatur an, so daß die abgestrahlte Energie der durch den Elektronenaufprall erzeugten das Gleichgewicht hält. Die Ringanodenfläche erhält zweckmäßig die gleiche Neigung wie die Stirnfläche der Massivanode selbst, so daß beide Flächen, geometrisch gesprochen, auf einem gemeinsamen Kegelmantel liegen.When operating an X-ray tube according to the invention, the cathode belonging to the solid anode is switched on and the focal point belonging to it is used for the production of short-term high-power recordings. For long-term fluoroscopy, on the other hand, the ^{cathode belonging to the ring anode 1 is} switched on and a focal point is generated on it. Since there is no heat dissipation by conduction here, this ring anode assumes a stationary temperature, so that the radiated energy of the energy generated by the electron impact maintains the equilibrium. The ring anode surface expediently receives the same inclination as the end surface of the solid anode itself, so that both surfaces, geometrically speaking, lie on a common cone surface.

Ist die Röhre für besonders schwere Aufnahmen, wie für Großtiere, bestimmt, so daß der Aufnahmebrennfleck auf der Massivanode eine gewisse Größe nicht unterschreiten darf, kann die Durchleuchtungskathode so dimensioniert sein, daß bei der Durchleuchtung ein kleinerer Brennfleck zur Anwendung gelangt. Is the tube intended for particularly heavy recordings, such as for large animals, so that the exposure focal point on the solid anode must not be less than a certain size, the fluoroscopic cathode can be dimensioned so that during fluoroscopy a smaller focal point is used.

Die Zuführungen zu den beiden Kathoden werden zweckmäßig· derartig geschaltet, daß bei starker Belastung stets ein Brennfleck auf der Massivanode und bei geringerer, aber langer dauernder Belastung stets die strahlungsgekühlte Ringanode belastet wird. Zu diesem Zweck kann beispielsweise ein stromempfindliches Relais vorgesehen werden.The leads to the two cathodes are expediently switched in such a way that with heavy loads always a focal point on the solid anode and with less, but the radiation-cooled ring anode is always loaded for long periods of time. to a current-sensitive relay, for example, can be provided for this purpose.

In den Abbildungen ist ein Ausführungsbeispiel einer Röntgenröhre nach der Erfindung dargestellt.In the figures is an embodiment of an X-ray tube according to the invention shown.

Abb. ι zeigt einen Teilschnitt durch eine derartige Röhre, während Abb. 2 eine Aufsicht auf die wirksamen Anodenflächen darstellt. Fig. Ι shows a partial section through such a tube, while Fig. 2 is a plan view represents on the effective anode areas.

Mit dem isolierenden Röhrenkörper 1 ist der Träger 2 der sich während des Betriebes drehenden Anode 3 hochvakuumdicht verschmolzen. Die Drehung der Anode wird durch den konzentrisch um die Röntgenröhre angeordneten Stator 4 bewerkstelligt. Auf der anderen Seite ist die zweiteilige Kathode 7 in das Entladungsgefäß 1 eingeschmolzen. Die Anode weist zwei wirksame Stirnflächen auf, deren eine, 5, in unmittelbarem Wärmekontakt mit dem kupfernen Anodenkörper 3 steht, während die andere, 6, den Anodenkörper konzentrisch umschließend, mit diesem zwar mechanisch und elekirisch, aber praktisch ohne Wärmeleitung verbunden ist.With the insulating tubular body 1, the carrier 2 is the during operation rotating anode 3 fused high vacuum tight. The rotation of the anode is made concentric around the x-ray tube arranged stator 4 accomplished. On the other hand is the two-part cathode 7 melted into the discharge vessel 1. The anode has two effective End faces, one of which, 5, in direct thermal contact with the copper Anode body 3 stands, while the other, 6, concentrically enclosing the anode body, it is mechanically and electrically connected to it, but with practically no heat conduction is.

Dieser zweiteiligen Anode sind zwei Glühspirälen 8 und 9 zugeordnet. Die Glühkathode 8 dient zur Erzeugung eines Brennflecks auf der Stirnfläche 5 der Massivanode, während durch die Glühkathode 9 ein Brennfleck auf der Ringanode 6 erzeugt wird.This two-part anode is made up of two filaments 8 and 9 assigned. The hot cathode 8 is used to generate a focal point on the end face 5 of the solid anode, while through the hot cathode 9 a focal point is generated on the ring anode 6.

Die Glühkathoden sind nur wahlweise einschaltbar und zweckmäßig mit einem strom- i°° empfindlichen Relais verbunden, so daß bei hohen Stromstärken nur die Kathode 8 und bei geringen Stromstärken die Kathode 9 betrieben wird.The hot cathodes can only be switched on as required and are expedient with a current i °° sensitive relay connected, so that at high currents only the cathode 8 and the cathode 9 is operated at low currents.

In Fig. 2 sind die beiden Teilanoden in der ¹⁰S Aufsicht dargestellt. Die Massivanode 5- wird von der Ringanode 6 konzentrisch umgeben, die durch einzelne Stege 10 von geringem Wärmequerschnitt mit der Massivanode mechanisch und elektrisch verbunden ist. "°In FIG. 2, the two partial anodes are shown in the ¹⁰ S supervision. The solid anode 5- is concentrically surrounded by the ring anode 6, which is mechanically and electrically connected to the solid anode by individual webs 10 of small thermal cross-section. "°

Claims (5)

Patentansprüche :Patent claims: 1.. Röntgenröhre mit während des Betriebes umlaufender Anode, dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufende Anode zwei Elektronenaufprallflächen hat, von denen die eine aus einem Metall hoher-Wärmeleitfähigkeit, wie Kupfer, besteht, in die eine aus hochschmelzendem Metall bestehende Scheibe als Stirnfläche eingeschmolzen ist, und von denen die andere aus einem ringförmigen Metallteil aus1 .. X-ray tube with anode rotating during operation, characterized in that that the revolving anode has two electron impact surfaces, one of which is made of a metal of high thermal conductivity, such as copper, into which a disc made of high-melting metal is melted as an end face is, and the other of which is made up of an annular metal part Wolfram, Tantal ο. dgl. besteht, das den Anodenkörper hoher Wärmeleitfähigkeit ringförmig, zweckmäßig konzentrisch, umschließt und mit ihm mechanisch und elektrisch verbunden ist.Tungsten, tantalum ο. Like. Is that the anode body high thermal conductivity ring-shaped, suitably concentric, encloses and is mechanically and electrically connected to it. 2. Röntgenröhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der die Massivanode konzentrisch umgebende Metallring mit der Massivanode' derart verbunden ist, daß praktisch keine Wärme an die Massivanode abgegeben wird.2. X-ray tube according to claim i, characterized in that the solid anode concentrically surrounding metal ring with the solid anode 'connected in this way is that practically no heat is given off to the solid anode. 3. Röntgenröhre nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die Massivanode umgebende Metallring die gleiche Neigung wie die Stirnfläche der Massivanode aufweist.3. X-ray tube according to claim 1 and 2, characterized in that the the metal ring surrounding the solid anode has the same inclination as the end face of the solid anode. 4. Röntgenröhre nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweiteilige Kathode zur Anwendung kommt, deren Teile einen Brennfleck auf der Stirnfläche der Massivanode bzw. der diese umschließenden Ringanode erzeugen.4. X-ray tube according to claim 1 to 3, characterized in that a two-part Cathode is used, the parts of which have a focal point on the face of the solid anode or the generate this surrounding ring anode. 5. Röntgenröhre nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile der Kathode beispielsweise mit einem Stromrelais zusammengeschaltet sind, so daß bei großen Stromstärken nur die auf der Massivanode einen Brennfleck erzeugende Kathode, bei geringen Stromstärken aber die auf der Ringanode einen Brennfleck erzeugende Kathode betrieben wird.5. X-ray tube according to claim 1 to 4, characterized in that the two parts of the cathode are connected together, for example with a current relay are, so that with high currents only those on the solid anode have a focal point generating cathode, but at low currents the one on the ring anode Focal spot generating cathode is operated. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings