DE1053105B

DE1053105B - Drehanodenroentgenroehre mit Strahlungskuehlung

Info

Publication number: DE1053105B
Application number: DEV12249A
Authority: DE
Inventors: Harry Szuba
Original assignee: PHOENIX ROENTGENROEHRENWERK RU
Current assignee: PHOENIX ROENTGENROEHRENWERK RU
Priority date: 1957-04-02
Filing date: 1957-04-02
Publication date: 1959-03-19

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft die Anordnung der Kühlelemente einer Drehanodenröntgenröhre.

Es ist bekannt, die bei einer Drehanodenröntgenröhre an der Anode auftretende Wärme durch eine intensive Kühlung der Gefäßwand abzuführen. Bessere Kühlmöglichkeiten ergeben sich, da die Wärme von der sich drehenden Anode nicht durch direkte Wärmeleitung abgeführt werden kann, durch Anbringen einer wärmeabsorbierenden Fläche in gewissem Abstand von der Drehanode, wobei die wärmeabsorbierende Fläche die aufgenommene Wärme durch Wärmeleitung an weitere Flächenelemente abgibt, die direkt oder indirekt mit dem Kühlmittel in Berührung kommen (s. auch schweizerische Patentschrift 23.9 103). Durch derartige Maßnahmen wird die Fläche der Wärmeabstrahlung vergrößert und die Kühlung intensiviert.

Nachteilig ist dabei, daß die Kühlflächen ihre durch Strahlung aufgenommene Wärme nur wieder durch Strahlung abgeben können, was schon rein physikalisch mit einem schlechten Wirkungsgrad verbunden ist. Dies wirkt sich besonders schwerwiegend bei den Hochleistungsröntgenröhren aus. Dabei ist die Leistungssteigerung das Problem der Wärmeabführung, weil nur etwa 1 % der auf die Anode auftreffenden Kathodenstrahlen in Röntgenstrahlen umgewandelt werden, während also etwa 99% als unerwünschte Wärmeenergie auftreten, die abgeführt werden muß.

Erfindungsgemäß werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß gegenüber dem Drehanoden teller in sehr kleinem Abstand ein großflächiger Kühlkörper angeordnet ist, der gleichzeitig einen Teil der Gefäßwand der Röntgenröhre bildet, und Mittel vorgesehen sind, derart, daß durch ein Kühlmedium sowohl die Fläche des Kühlkörpers kühlbar als auch die von dem Anodenteller zu dem Verbindungsstück zwischen Anode und Rotor sowie zu den Kugellagern gelangende Wärme abführbar ist.

Die Kühlfläche, die der Anode gegenüberliegt, besteht aus einem wärmeleitendem Material und ist mit einer Hohlachse aus dem gleichen Material verbunden, auf der sich die Kugellager des Drehsystems befinden.

Damit ergibt sich ein konzentrisch durch den Röhrenkolben verlaufender Kühlweg, so daß das Kühlmittel die Anode und das Drehsystem gleichzeitig kühlt.

Um einen übermäßigen Wärmefluß von der Anode zum Rotor des Drehsystems und damit zu den Kugel lagern zu verhindern, besteht dieser Verbindungsweg aus einem schlecht wärmeleitenden Material, wodurch der Wärmefluß ganz wesentlich gedrosselt wird.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Abb. 1 einen Längsschnitt und

Drehanodenröntgenröhre
mit Strahlungskühlung

Anmelder:
VEB Phönix

Röntgenröhrenwerk Rudolstadt,
Rudolstadt

Harry Szuba, Rudolstadt,
ist als Erfinder genannt worden

Abb. 2 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Röntgenröhre.

Tn der Abb. 1 besteht das Drehsystem aus dem Rotor 1, der sich unter Zwischenschaltung eines wärmedrosselnden Metallteiles 2, beispielsweise aus einer Eisen-Nickel-Legierung bestehend, zu einem kleinen Zylinder 3 fortsetzt.

Dieser Zylinder 3 ist aus einem hochschmelzenden Metall, z. B. Molybdän, gefertigt und in seinem oberen Ende flanschartig oder derart geformt, daß an demselben die Anode 4, die vorwiegend aus Wolf ram besteht, sicher und mechanisch fest angebracht werden kann. Der Rotor ist vermittels zweier Kugellager 5 und 6 auf einer stabilen Hohlachse 7 aus gut wärmeleitendem Material, z. B. Kupfer, montiert. Während die Hohlachse 7 an dem einen Ende über einen Kovarzylinder 8 mit dem Glaskolben 9 vakuumdicht verschmolzen ist, ist das andere Ende der Hohlachse 7 mit einem tellerförmigen Metallstück 10 vakuumdicht verbunden, welches mindestens die Flächengröße der ihr auf einem sehr kleinen Abstand gegenüberstehenden Drehanode hat. Das tellerförmige Metallstück 10. das einen umgebogenen Rand besitzen kann, wird

⁴S über einen, für ekie sichere Anglasung· günstigen Metallzylinder 11, z. B. aus Kovar, ebenfalls vakuumdicht mit dem Glaskolben 9 verbunden. Die sich gegenüberstehenden Flächen der Anode 4 und des tellerförmigen Metallstückes 10 sind aufgerauht oder auf andere Weise so bearbeitet, daß sie einem schwarzen Strahler nahekommen. Hierdurch werden optimale Wärmeabstrahlverhältnisse für die Anode 4 und gleichfalls optimale Wärmeaufnahmebedingungen für das Metallstück 10 geschaffen.

809 770/384

Das tellerförmige Metallstück 10 und die Hohlachse? können auch aus einem Stück gegossen oder sonstwie gefertigt werden. 12 ist die Kathodenhalterung mit eingebauter Kathode. Die Zuleitung und Befestigung erfolgt über einen Anglasstutzen 13 (Abb. 2). Um eine definierte Lage der Kathode gewährleisten zu können, wird die Kathodenhalterung beim Zusammmenbau vermittels Zapfen oder Stäbe 14 in Löcher eines Keramikzylinders 15 gesteckt. Hierdurch ist eine stabile Befestigung der Kathode hergestellt und ein geometrisch genauer Sitz derselben gewährleistet. Der Keramikzylinder 15 ist vermittels Kittung im Glaskolben 9 gehalten. Bei der Auswahl des Kittes muß der Dampfdruck desselben berücksichtigt werden, damit durch die Kittung keine Vakuum-Verschlechterung auftreten kann. Glaskitte für diesen Verwendungszweck sind bekannt.

Die Kühlung der Röhre erfolgt zweckmäßig vermittels einer durchströmenden Flüssigkeit, z. B. Öl. Die eingezeichneten Pfeile geben die Durchflußrichtung an. Die Durchflußrichtung kann aber auch in umgekehrter Richtung erfolgen. Wenn erforderlich, können die Hohlachse 7 und das tellerförmige Metallstück 10 auf ihrer Außenseite, also an der Seite, an welcher die Kühlflüssigkeit vorbeiströmt, zwecks Oberflächenvergrößerung aufgerauht werden.

Mit einer Drehanodenröntgenröhre vorliegender Erfindung wird eine ausgezeichnete Wärmeabführung aus dem Röhreninnern erreicht. Die Energie der Kathodenstrahlen kann deshalb wesentlich gesteigert werden, und die Ronttgenstralilenenergie ist damit erheblich größer. Da weiterhin eine äußerst günstige und intensive Kühlung des Drehsystems erfolgt, kann bei der vorliegend beschriebenen Konstruktion mit einer wesentlich höheren Lebensdauer bei besonders guten Laufeigenschaften gerechnet werden.

Unter Umständen kann diese Röhre auf Grund dieser neuen Konstruktion, wodurch eine gute Wärme

abführung gegeben ist, als Zweistrahlröhre verwendet werden in der Form oder ähnlich, wie es gestrichelt angedeutet ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Drehanodenröntgenröhre mit Strahlungskühlung der Drehanode, dadurch gekennzeichnet, daß gegenüber dem Drehanodenteller in sehr kleinem Abstand ein großflächiger Kühlkörper angeordnet ist, der gleichzeitig einen Teil der Gefäßwand der Röntgenröhre bildet, und Mittel vorgesehen sind, derart, daß durch ein Kühlmedium sowohl die Fläche des Kühlkörpers kühlbar als auch die von dem Anodenteller zu dem Verbindungsstück zwischen Anode und Rotor sowie zu den Kugellagern gelangende Wärme abführbar ist.

2. Drehanodenröntgenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlfläche mit einer aus gut wärmeleitendem Material bestehenden Hohlachse verbunden ist, auf der sich die Kugellager des Drehsystems befinden.

3. Drehanodenröntgenröhre nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlachse als konzentrisch zum Röhrenkolben angeordneter Kühlweg für ein Kühlmedium dient, welches zuerst unter direkter Berührung an der Kühlfläche des Kühlkörpers vorbeifließt und dann über die Hohlachse die Bauteile des Drehsystems kühlt.

4. Drehanodenröntgenröhre nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmefluß von der Anode zum Drehsystem durch ein schlecht wärmeleitendes Material gedrosselt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 350 642, 2 597 498;
Zeitschrift für angewandte Physik, Bd. VII, 1955, H. 8, S. 387.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen