NL9000203A - Eindvenster roentgenbuis. - Google Patents

Description

N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te EindhovenEindvenster röntgenbuis.

De uitvinding heeft betrekking op een röntgenbuis meteen kathode, een anode en een electronen optische inrichting, opgenomenin een omhulling met een uittreevenster.

Een dergelijke röntgenbuis is bekend uit DE 3524379. Ineen aldaar aangegeven buis wordt als nadeel ondervonden dat de afstandtussen de anode en het uittreevenster relatief groot moet zijn of debuis een relatief lage efficiency heeft door een beperkteröntgenopbrengst. van een op de anode te richten electronenbundel, alsgevolg van de focusgeometrie en schaduwwerking.

In EP 275592 wordt een röntgenbuis beschreven die aandeze bezwaren tegemoet komt en wel door gebruik te maken van eenuittreevenster dat tevens als anode fungeert. Hoewel hiermede zeker eenminimale afstand tussen anode trefvlak en uittreevenster is gerealiseerdvoldoet een dergelijke buis vooral daar niet waar een relatiefintensieve röntgenbundel nodig is. Dit is niet zozeer een gevolg vande geringe efficiency tussen electronen bundel en stralingsopbrengstmaar is veeleer een gevolg van een beperkte electronen belastbaarheidvan een voldoend dun uittreevenster.

De uitvinding beoogt de genoemde bezwaren te ondervangenen daartoe heeft een röntgenbuis van de in de aanhef genoemde soortvolgens de uitvinding tot kenmerk, dat de electronen optische inrichtingis uitgerust voor het opwekken van een veld dat een van de kathodeuitgaande electronenbundel collimeert en via een baan met een omkeerpuntonder een hoek van ten minste ongeveer 45° op een anodetrefvlak richt.

Doordat de electronenbundel in een röntgenbuis volgensde uitvinding gecollimeerd op het anodetrefvlak valt onder een relatiefgrote hoek met het trefvlakoppervlak kan met een geringe anode vensterafstand, een hoge efficiency tussen de electronenstroom en de opgewekteröntgenstraling worden gerealiseerd.

In een voorkeursuitvoering is de electronen optischeinrichting uitgerust voor het opwekken van een potentiaalveld dat deelectronenbundel onder een relatief grote hoek, in het bijzonder nabij 90°, op het anodetrefvlak richt. Aldus wordt bereikt dat demeerderheid van de aan het anodeoppervlak reflecterende electronen hetanode oppervlak op een geringe afstand van het invalspunt weer treffen.Hierdoor kan het anodetrefvlak en daarmede een relevante afmeting van degehele buis, in casu de dwarsdoorsnede, worden gereduceerd, waardooreen grotere mate van vrijheid in het positioneren in een analyseapparaat is verkregen.

In een voorkeursuitvoering vormt het anodetrefvlak eeneindvlak van een cylindervormig anodelichaam en is het uittreevensterdaar tegenover opgesteld terwijl de kathode zijdelings van hetanodelichaam is opgesteld. In het bijzonder ligt het uittreevenstersubstantieel parallel met het anodetrefvlak. Aldus is vermeden dat eenkonstruktieve geometrie de afstand tussen anode en uittreevensternadelig zou beïnvloeden.

Voor electronenbundel collimatie omvat het electronenoptische systeem in een voorkeursuitvoering een hulpelectrode die, bijeen ringvormige kathode, in de vorm van een ring en bij een lijnvormigekathode in de vorm van een strip, zijdelings van het anodetrefvlak isopgenomen.

Mede door deze electroden geometrie kan een hoge mate vanefficiency worden gerealiseerd met een relatief grote vrijheid in deanode venster afstand die in het bijzonder tot een minimale waarde,gegeven door de nodige doorslagvastheid, wordt beperkt.

In een verdere voorkeursuitvoering is de kathodeopgenomen in een kathodehuis en vormt een bundelopening daarvanonderdeel van het collimerende electronen optisch systeem. In hetbijzonder ligt een emitterend element van de kathode op een beduidendeafstand van de opening. Een bijkomend voordeel van deze opbouw is eenreductie van gloeidraadmateriaal neerslag op het uittreevenster. Voorelectronenbundel sturing kan ook gebruik gemaakt worden van een, tenopzichte van een emissie zijde van de kathode aan een achterzijdeopgestelde stuurelectrode. Het emitterende element is in het bijzondereen ringvormige gloeidraad. Om de levensduur van de gloeidraad teverhogen zijn ondersteuningen daarvan uitgevoerd en gelocaliseerd vooroptimaliseren van de homogeniteit in de gloeidraad temperatuur. Degloeidraad van de kathode kan cirkelvormig zijn waarbij dan ook hetanodelichaam een cirkelvormige doorsnede heeft. Zowel de kathode gloeidraad als het anodelichaam kunnen ook niet cirkelvormig zijnuitgevoerd en bijvoorbeeld de vorm van een, eventueel afgerond vierkanthebben. De kathode gloeidraad kan zich ook langs een recht lijnsegmentuitstrekken, dit vooral voor het vormen van een lijnfocus op eendaarnaast opgesteld anodetrefvlak. Voor het vormen van een langgerekt ofmeer algemeen een niet cirkelvormig focus, kan de kathode gloeidraad enbij voorkeur daarmede het anodelichaam substantieel ellipsvormig zijnuitgevoerd met een ellipticiteit van bijvoorbeeld 4.

In een voorkeursuitvoering is de electronen optiekzodanig ingericht, dat een merendeel van aan het anode trefvlakreflecterende electronen op het anodetrefvlak terugvallen. Het door deelectronen optisch gevormde eerste focus is dan een ring over het anodetrefvlak, met een diameter die onder meer afhankelijk is van deelectronen invalshoek en de radiale invalssnelheid.

Aan de hand van de tekening zullen in het navolgendeenkele voorkeursuitvoeringen volgens de uitvinding nader wordenbeschreven. De enkele figuur van de tekening toont een röntgenbuis meteen omhulling 2 waarin aan een eerste uiteinde een uittreevenster 4 enaan en tweede uiteinde een stekerbus 6 is aangebracht. Eenuittreevenster bestaat bijvoorbeeld uit een Beryllium plaat met eendikte van bijvoorbeeld 125 pm. Een anode lichaam 8 is centraal in deomhulling 2 opgesteld. Het anodelichaam draagt aan een naar hetuittreevenster gericht uiteinde een anodetrefvlak 10 en aan eentegenovergesteld uiteinde een hoogspanningssteker 11. Naast hetcylindervormige anodelichaam, dat met een ronde, een rechthoekige, eenelliptische of een andere dwarsdoorsnede kan hebben, is een kathode 12opgesteld. In de hier geschetste uitvoering omvat de kathode eenringvormige gloeidraad 14 die is opgenomen in en kathodehuis 16 met eenringvormige opening 18, in welk kathodehuis ook een stuurelectrode kanzijn opgenomen. Een door de gloeidraad te emitteren electronenbundel 20treedt via de bundelopening 18 uit het kathodehuis. De gloeidraad isdoor aansluitgeleiders 22 en 24 via wanddoorvoeringen 26 en 28 verbondenmet een kathodestroom voeding 30. De van de emitter uitgaandeelectronenbundel wordt door middel van de als electronen lens fungerendeopening 18 radiaal gecollimeerd. Verdere collimatie en richten van debundel kan worden gerealiseerd door een hulp electrode 32 en eeneventuele kraag 38 in de vorm van een verdikking of verjonging van het anodelichaam. Door de vorm en de potentiaal van de hulpelectrode en devorm van de kraag 38 kan aan de bundel een extra collimatie wordengegeven en kan die onder een gewenste hoek in een ringvorm 40 van hetanode trefvlak worden gericht. De ring 40 is bij voorkeur zodaniggekozen dat electronen die bij een eerste treffen reflecteren voor eengroot deel het anodetrefvlak nogmaals treffen. Hierdoor is de efficiencyverhoogd en zijn ongewenste verhitting en andere verstoringen doorgereflecteerde electronen vermeden.

Figuur 1-a toont een voorbeeld van een gloeidraad 14 alselectronen emitter voor een röntgenbuis volgens Figuur 1. Met behulpvan ondersteuningen 34 die bijvoorbeeld via pennen 35 geïsoleerd zijningeklemd in een gekoeld gedeelte 36 van het kathodehuis wordt degloeidraad op een vaste positie gehouden. Ook de aansluitingen 22 en 24kunnen als positionerings ondersteuningen dienen. Daartoe kunnen dezegeleiders enerzijds relatief stevig zijn uitgevoerd en anderzijds vanwarmteschilden zijn voorzien. Als gevolg daarvan treedt langs diegeleiders een beduidende locale afkoeling van de gloeidraad op. De vorm,samenstelling en vooral de positie, gemeten langs de gloeidraad, zijnvolgens de uitvinding zodanig bepaald, dat relatief grote gedeelten vande gloeidraad tussen ondersteuningen in bedrijf een optimaal homogenetemperatuur dichtbij de gewenste emissie temperatuur tonen en in hetbijzonder ook temperatuurverschillen tussen de onderscheiden segmentenworden geminimaliseerd. Hierdoor kan de levensduur van de röntgenbuisonder verder gelijke omstandigheden sterk worden verhoogd. Bij bekenderingvormige gloeidraadkathoden treedt doorbranden daarvan des te snellerop daar dit proces in die zin sterk positief is omdat een relatief warmeplaats een hogere weerstand krijgt, daardoor nog warmer wordt, daardoorweer sneller verdampt en dus weer een hogere temperatuur krijgt etc. Degloeidraad 14 heeft in de hier geschetste uitvoering een cirkelvorm maarkan ook een andere vorm hebben, bijvoorbeeld ook de vorm van een rechtlijnstuk.

Claims (11)

1. Röntgenbuis met een kathode, een anode en eenelectronen optische inrichting opgenomen in een omhulling met eenstralings uittreevenster met het kenmerk, dat de electronen optischeinrichting is uitgerust voor het opwekken van een veld dat een van dekathode uitgaande electronenbundel collimeert en via een baan met eenomkeerpunt onder een hoek van ten minste ongeveer 45° op een anodetrefvlak richt.

2. Röntgenbuis volgens conclusie 1 met het kenmerk, dathet anode trefvlak een eindvlak van een anode lichaam vormt, hetuittreevenster zich tegenover het anode trefvlak bevindt en de kathodenaast het anode lichaam is opgesteld.

3. Röntgenbuis volgens conclusie 2 met het kenmerk, dat het anode trefvlak zich substantieel parallel met het uittreevensteruitstrekt.

4. Röntgenbuis volgens conclusie 1,2 of 3 met het kenmerk,dat de electronen optische inrichting een zijdelings nabij het anodetrefvlak gelegen ringvormige hulpelectrode omvat.

5. Röntgenbuis volgens een der voorgaande conclusies methet kenmerk, dat het anode trefvlak op een door een elektrostatischpotentiaalverschil tussen de anode en het uittreevenster bepaaldeminimale afstand van het uittreevenster is gelegen.

6. Röntgenbuis volgens een der voorgaande conclusies methet kenmerk, dat de kathode is opgenomen in een kathodehuis dat alsonderdeel van een electronen optische inrichting door een collimerendewerking een dunne electronenbundel vormt.

7. Röntgenbuis volgens éen der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de kathode een ringvormig emitterend element bevat.

8. Röntgenbuis volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk, dat, gezien vanuit het emitterende oppervlak, achter dekathode een stuurelectrode is opgenomen.

9. Röntgenbuis volgens één der conclusies 1 tot en met 7, met het kenmerk, dat de kathode een recht lijnsegment vormendemitterend element bevat.

10. Röntgenbuis volgens één der voorgaande conclusies,met het kenmerk, dat het emitterend element een gloeidraad is met ondersteuningen die zodanig zijn uitgevoerd, gedimensioneerd en ofgelocaliseerd dat een relatief groot gedeelte van de gloeidraad op een nabij een emissie temperatuur gelegen homogene temperatuur instelbaaris.

11. Röntgenanalyse apparaat uitgerust met een röntgenbuis volgens één der voorgaande conclusies voor minimalisering van eenanodetrefvlak-preparaat afstand.