SE431377B - Rontgenror med en roterande anod som er lagrad medelst minst ett metallsmort lager - Google Patents

Description

7812544-o 2 de metallagerytor inte väsentfligt angripes av Ga eller en Ga-legering, som tjänar som smörjmedel i nämnda hyflslager, varvid Ga-lageringen har en smältpunkt under 25°C och är i molekylär-vätkontakt med lagerytorna. Med molekylär-vätkontakt skall härvid underförstås en vätande kontakt, genom vilken en direkt samverkan sker mellan metallatomer hos lagerytorna och atomer i Ga-legeringen. En sådan vätning av lager- ytorna, vilka företrädesvis är gjorda av W eller Mo eller av en legering av N och Mo, med Ga eller Ga-legeringen är så effektiv att lagerytorna är fullständigt sepa- rerade från varandra av Ga-materialet eller Ga-legeringen i belastat tillstånd av lagret i röret. Varken i det stationära tillståndet eller under rotation av anoden pressas Ga eller Ga-legeringen ut från lagret, så att lagret hindras från att skära och förslitningen likaväl som ljudalstringen i lagret reduceras väsentligt. Anodens rotation behöver inte avbrytas då strålning inte skall avges av röret utan kan fort- sätta under en längre period, t.ex. under en arbetsdag, då rörströmmen kan kopplas på och från vid varje önskad tidpunkt. Under drift kan rörströmmen likaväl som det värme, som utvecklas i anoden av elektronflödet som träffar densamma, avges genom lagret, emedan Ga eller Ga-legeringen också har en gynnsam~elektrisk och termisk ledningsförmåga, även vid de temperaturer och de tryck de utsättes för i ett rönt- genrör. Emedan temperaturen hos ett röntgenrör, som användes i en apparat för medi- cinsk röntgendiagnostik, uppgår till minst 25°C befinner sig Ga-legeringen i lag- ret i röntgenröret enligt uppfinningen, då det användes i en sådan apparat, i vätsketillståndet, så att det är möjligt att utan problem starta rotation av anoden.

Då Ga användes såsom smörjmedel i lagret måste röntgenröret uppvärmas före början av rotation av anoden för att bringa Ga-materialet att övergå till vätsketillståndet.

En föredragen utföringsform av ett röntgenrör enligt uppfinningen kännetecknas därav att minst en av de inbördes samverkande lagerytorna i hylslagret är försedd med spiralformiga spår. Till följd av sådana spiralformiga spår i en lageryta pres- sas smörjmedlet (Ga-legeringen) in i lagret under drift. Till följd härav förbättras fördelningen av gallium-legeringen i lagret och dessutom ökas lagrets lastförmåga, varvid lagret således har en hög dynamisk stabilitet under rotation.

Uppfinningen beskrivs med hjälp av exempel under hänvisning till ritningarna, där fig 1 visar ett schematiskt längdsnitt genom ett röntgenrör med roterande anod enligt uppfinningen, fig 2 visar ett snitt taget längs linjen II-II i fig 1 och fi- gurerna 3a, 3b, 3c och 3d visar schematiskt tänkbara gränssnittkonfigurationer vid samverkan mellan den metallyta, som skall vätas, och en Ga-legering med en låg smältpunkt och ett lågt ångtryck.

Fig 1 visar ett röntgenrör med en roterande anod 2 som tillsammans med en rotor 3 medelst en mutter 4 är fäst på en axel 5, som är så lagrad att den är roterbar i ett vakuumtätt hölje 6 medelst två lager 7 och 8. Lagret 7 består av en sfärisk del 9 som är stelt förbunden med axeln 5 och är upptagen i ett bärelement 10 som har en ~ 7812544-o sfärisk urtagning. Mittemot varandra belägna ytor på den sfäriska delen 9 och bär- elementet 10 bildar lagerytor i lagret 7 och omsluter ett lagergap 11. Lagergapet 11 är fyllt med en Ga-legering som tjänar såsom smörjmedel och som molykulärt väter lagerytorna på den sfäriska delen 9 och bärelementet 10, vilka är gjorda av Mo, så att den sfäriska delen 9 och bärelementet 10 är fullständigt separerade från varand- ra i belastat tillstånd av lagret 7. Den sfäriska delen 9 är försedd med ett spår- mönster 12 som pressar smörjmedlet i den riktning av sfären som är vänd bort från lagret 8 vid rotation av axeln 5. Den sfäriska delen 9 är vidare försedd med ett andra spårmönster 13, vars spår sträcker sig i motsatt riktning jämfört med spå- ren i mönstret 12 och således pressar smörjmedlet i den andra riktningen. lill följd av dessa spårmönster 12,13 har lagret 7, förutom en extra hög lastförmåga i radiell och axiell riktning, en hög dynamisk stabilitet vid rotation av axeln 5. Bärelemen- tet 10 är monterat i ett cylindriskt konstruktionselement 14 som genom en vakuumtät förbindning 15 är monterat i en urtagning 16 i höljet 6. Konstruktionselementet 14 har ett kontaktstift 17 för tillförande av rörströmmen och för att avleda en del av det värme, som utvecklas i anoden 2 under drift av röntgenröret 1.

Lagret 8 består av en konisk del 18 som är stelt förbunden med axeln 5 och är anbringad i ett bärelement 19 med en konisk urtagning. De mittemot varandra belägna ytorna av den koniska delen 18 och bärelementet 19 bildar lagerytor i lagret 8 och omsluter ett lagergap 20. Lagergapet 20 är fyllt med en Ga-legering som tjänar såsom smörjmedel och som molekylärt väter lagerytorna på den koniska delen 18 och bärele- mentet 19, vilka är gjorda av Mo, så att dessa ytor är fullständigt separerade från varandra i belastat tillstånd av lagret. Den koniska delen 18 är försedd med tvâ spârmönster 21 och 22 (liknande spårmönstren i den sfäriska delen 9), vilka pressar smörjmedlet in i lagergapet 20 i motsatta riktningar. lill följd härav har lagret 8, förutom en ökad lastförmâga i radiell och axiell riktning, en hög dynamisk stabili- tet. Bärelementet 19 är fjädrande monterat i ett cylindriskt element 23, närmare bestämt i axiell riktning genom en skålformad fjäder 24 och i radiell riktning genom tre stâlkulor 25 (se även fig 2) och ett fjäderelement 26. Kulorna 25 ligger i cy- lindriska hål 27 i elementet 23 och pressas av fjädrande tungor 28, vilka är fästa vid fjäderelementet 26, mot bärelementet 19 i radiell riktning. Den axiella fjädring som erhålles genom den skålformade fjädern 24 tjänar att ta upp längdvariationer hos axeln 5 till följd av varierande temperaturer i röret. Den radiella fjädring som erhålles medelst det fjädrande elementet 26 säkerställer att axeln 5 i händelse av obalans i den roterande anoden 2 kan utföra en precesserande rörelse utefter en ko- nisk yta, vars spets är belägen i det matematiska centrat 29 för den sfäriska delen 9 i lagret 7 för att förhindra ytterligare krafter på lagren. Konstruktionselementet 23 är genom en vakuumtät förbindning 30 monterat i en urtagning 31 i höljet 6.

En katod 32 (som är visad schematiskt) är elektriskt förbunden med två kontakt- 7812544-0 14 stift 33 och 34 som är belägna i ett konstruktionselement 35 vilket genom en vakuum- tät förbindning 36 är fäst i en urtagning 37 i höljet 6. Katodglödtrådsspänningen tillföras mellan kontaktstiften 33 och 34, medan rörströmmen uttages genom ett av dessa stift. Den alstrade röntgenstrålningen kan tränga ut från röretsl genom ett fönster 38.

Lämpliga Ga-legeringar som kan användas som smörjmedel i lagergapen 11 och 20 är t.ex. de två binära eutektiska föreningarna 76 Ga - 24 In och 92 Ga - 8 Sn, vilka smälter vid 16,5°C respektive 20,0°C. (Sammansättningarna är uttryckta i vikt- procent). Lämplig i detta sammanhang är också den ternära eutektiska föreningen 62 Qa-25 In - 13 Sn som smälter vid 5°C.

Fig 3a visar ett gränssnitt mellan en metall 41 och en Ga-legering 42. Metallen 41 är molekylärt vätt av Ga-legeringen 42 på samma sätt som i ett röntgenrör enligt uppfinningen. Det finns en direkt interaktion mellan metallatomer och atomer i Ga-legeringen. Företrädesvis är metallen 41 en av metallerna W, Mo, Ta eller Nb, emedan dessa metaller inte angripes av Ga-legeringen eller i varje fall bara i be- gränsad utsträckning. Sådana metaller som Cu, mässing, Fe, rostfritt stål och Ni angripes kraftigt. Komponenter som är gjorda av dessa metaller “sväller“ därför då de vätes molekylärt av en Ga-legering.

.Figurerna 3b, 3c och 3d visar gränssnitt mellan en metall 41 och en Ga-legering 42 utan molekylär vätning, emedan ett oxidskikt finns mellan dessa båda skikt. Vät- ning av detta slag är inte lämplig att använda i ett hylslager i ett röntgenrör en- ligt uppfinningen, emedan Ga-legeringen både i det stationära tillståndet och under rotation pressas ut från lagren. Lagerytorna kommer därvid i mekanisk kontakt med varandra så att en väsentlig förslitning äger rum under drift och lagerytorna även utsättes för risken att smälta så att lagren skär ihop.

Fig 3b visar ett gränssnitt mellan en metall 41, som är belagd med ett skikt av metalloxid 43, och en Ga~legering 42 som är separerad från skiktet 43 av ett skikt av oxiderad Ga-legering 44. Ga-legeringen 42 är inte i direkt kontakt med metallen 41. Vätningen är måttlig och skikten "vidhäftar" varandra, vilket framgår av föl- jande undersökning. En anodiserad A1-axel med en diameter av 20 mn uppvisar en gränssnittkonfiguration enl. fig 3b efter vätning med en Ga-legering. Medelst en ring med en innerdiameter, som är 10/um större än axelns diameter, skalas Ga-lege- ringen bort från axeln. En liknande måttlig vätning äger rum på ytor av oxidmateri- al, såsom kvarts eller glas.

Fig 3c visar ett gränssnitt mellan en metall 41 och en Ga-legering 42, vilken är separerad från skitket 41 genom ett skikt av oxiderad Ga-legering 44. Ga-lege- ringen 42 är inte i direkt kontakt med metallen 41. Vätningen är måttlig och jämför- bar med den vätning som uppträder i den i fig 3b visade gränssnittkonfigurationen.

Fig 3d visar ett gränssnitt mellan en metall 41, som är belagd med ett skikt av

Claims (4)

's '78125lM-0 metalloxid 43, och en Ga~legering 42, I detta fall uppträder inte någon vätning alls. Detsamma gäller för ett oxidmaterial, såsom glas eller kvarts. En glasstav vätes inte av en oxidfri Ga-legering. Den enda av de gränssnittkonfigurationer som är visade i figurerna 3a till 3d, vilken är lämplig att använda i lagret i ett röntgenrör enligt uppfinningen, är den som är visad i fig 3a, vilken kan åstadkommas genom att uppvärma metallytan 41 och Ga-legeringen 42 separat i en reducerande atmosfär, t.ex. i väte, under en viss tid vid en temperatur av 800°C. Alla oxider som finns reduceras därvid. Då metallytan och Ga-legeringen därefter bringas i kontakt med varandra i samma reducerande atmos- fär, eventuellt vid en lägre temperatur, vätes metallytan mycket bra och gränssnit- tet kommer att uppvisa den i fi g 3a visade formen. Alternativt kan metallytan 41 uppvärmas till 800°C under en viss tid i en reducerande atmosfär, t.ex. väte, varefter den i samma reducerande atmosfär, eventu- ellt vid ett väsentligt reducerat tryck, belägges med ett ungefär 1/um tjockt Au-skikt. Emedan Au inte oxiderar i luft kan metallytan doppas ned i en smält Ga-legering i luft vid en väsentligt lägre temperatur. Skulle ett oxidskikt finnas på Ga-legeringen kan det enkelt avlägsnas före neddoppningen, t.ex. med en spatel, så att Au-skiktet täckes av ett oxidfritt skikt av Ga-legering. Au-skiktet bildar en vätskeformig Ga-Au-legering med Ga så att Au-metallen effektivt upplöses i Ga-lege- ringen som anbringats genom doppningen. Således bildas en mycket god direktkontakt mellan metallytan och Ga-legeringen. Ga-Au-legeringen representerar en förorening i Ga-legeringen men denna förorening är ringa, emedan Au-skiktet som är anbringat på metallytan, är mycket tunt. Det observeras att andra tätande yttre skikt av metall eller metallegeringar, som inte oxiderar i luft eller som bara oxiderar långsamt, kan användas vid den be- skrivna metoden för anbringande av en galliumlegering på lagerytorna. Patentkrav.

1. Röntgenrör med en roterande anod som är lagrad i ett vakuumtätt hölje medelst minst ett metallsmort lager, kä n n e t e c k n a t av att lagret är ett hylslager, i vilket åtminstone samverkande metallagerytor inte väsentfligt angripes av Ga eller en Ga-legering, som tjänar såsm smörjmedel i nämnda hylslager, varvid Ga-legeringen har en smältpunkt under 25°C och är i molykulär-vätkontakt med lagerytorna.

2. Röntgenrör enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t av att de inbördes samverkande lagerytorna huvudsakligen består av W eller Mo eller en legering av w och Mo. 73125å4 *U

3. Röntgenrör enHgt patentkravet 1 eTIer 2, k ä n n e t e c k n a t tav att åt- minstone en av de inbördes samverkande ïagerytorna 1' hyïsïagret är försedd med spi- raï spår. t \

4. Röntgenrör enligt patentkravet 3, k ä n n e t e c k n a t av att spiral spåren, sett 1' riktning av 1agrets rotatíonsaxeï, är anordnade 1' två grupper, som båda pres- sar Ga-'legeringen in 1' ïagret under drift.