DE1086815B

DE1086815B - Cooling system for membrane anode tube

Info

Publication number: DE1086815B
Application number: DEL23906A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Ernst-Guente Hofmann
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1956-01-23
Filing date: 1956-01-23
Publication date: 1960-08-11

Description

DEUTSCHESGERMAN

Um das mittels Röntgenstrahlen zu bestrahlende Gut möglichst nahe an die Röntgenstrahlenquelle, die Anode, zu bringen und somit weniger Energieverluste zu haben, ist es bereits bekannt, die Anode einer Röntgenröhre als Außenanode auszubilden, das heißt, als Teil der Wandung in Form eines dünnen Metallbleches, so daß die erzeugten Röntgenstrahlen durch die Anodenscheibe gleich nach außen dringen. Die Energie der auftreffenden Elektronen wird nur zu einem geringen Bruchteil (etwa 1% bei 12OkV und W-Anoden) in Röntgenstrahlenenergie umgewandelt. Die Strahlungsausbeute ist proportional der Elektronenenergie und der chemischen Ordnungszahl Z des Materials der Aufprallfläche. Der Hauptanteil der Elektronenenergie wird dabei in Wärme umgesetzt. Um die" Anode hoch belasten zu können, muß die Fläche gut gekühlt werden. ■In order to get the material to be irradiated by means of X-rays as close as possible to the X-ray source, the To bring anode, and thus to have less energy loss, it is already known to use the anode To design the X-ray tube as an outer anode, i.e. as part of the wall in the form of a thin metal sheet, so that the generated X-rays immediately penetrate through the anode disk to the outside. the The energy of the impacting electrons is only a small fraction (about 1% at 12OkV and W anodes) converted into X-ray energy. The radiation yield is proportional to the electron energy and the chemical atomic number Z of the material of the impact surface. The bulk of the Electron energy is converted into heat. In order to be able to load the "anode" high, the Be well cooled. ■

Es ist bereits vorgeschlagen, ein Kühlmittel unter hohem Druck an der Membrananode vorbeifließen zu lassen. Jedoch ist es schwierig, auf diese Weise eine genügend hohe Geschwindigkeit und Turbulenz zu erzeugen, die zur Vermeidung der Bildung einer fest haftenden Dampfschicht an der Anode nötig ist.It has already been proposed that a coolant flow past the membrane anode under high pressure permit. However, it is difficult to create a sufficiently high speed and turbulence in this way, which is necessary to avoid the formation of a firmly adhering vapor layer on the anode.

In einem anderen Fall ist bekannt, die Röhre selbst oder zum mindesten die Membrananode rotieren' zu lassen, um so eine hinreichende Relativgeschwindigkeit zwischen Membran und Kühlmittel zu erzeugen. Diese Anordnungen haben den Nachteil, daß die empfindliche Röntgenröhre oder zum mindesten Teile derselben ständig bewegt werden müssen, was einen schnellen Verschleiß der Kontakt- bzw. Dichtungsringe zur Folge hat.In another case it is known to rotate the tube itself or at least the membrane anode in order to generate a sufficient relative speed between the membrane and the coolant. These arrangements have the disadvantage that the sensitive X-ray tube or at least parts of the same have to be constantly moved, causing rapid wear of the contact or sealing rings has the consequence.

Weiterhin ist es bei Hohlanoden von Röntgenröhren bekannt, die Anode auf der Rückseite der die Röntgenstrahlen erzeugenden Oberfläche dadurch zu kühlen, daß eine Kühlflüssigkeit durch eine gleitende Drehscheibe (Rädchen oder dergleichen) in spiralförmige Bewegung versetzt wird. Ferner ist es bekannt, bei derartigen Hohlanoden eine Führung für die Flüssigkeit, z. B. in Form von propellerartig gekrümmten Flügeln, vorzusehen. Diese die Flüssigkeit bewegenden Vorrichtungen sind aber, wie oben erwähnt, bei Hohlanoden auf der Rückseite der die Röntgenstrahlen erzeugenden Oberfläche angeordnet. Würde man derartige Kühlanordnungen bei Membrananoden, also bei von Röntgenstrahlen durchdrungenen Anoden verwenden, so läge das gesamte Schaufelradsystem mit Achse und Zufluß im Strahlenfeld, und die Röntgenstrahlen würden, auch wenn das Achsensystem aus nur wenig absorbierendem Material bestünde, über ein tragbares Maß hinaus abgeschwächt werden.It is also known for hollow anodes of X-ray tubes, the anode on the back of the X-ray generating surface to be cooled by passing a cooling liquid through a sliding surface Turntable (wheel or the like) is set in spiral motion. It is also known in such hollow anodes a guide for the liquid, for. B. in the form of propeller-like curved Wings to provide. However, as mentioned above, these devices which move the liquid are in the case of hollow anodes, arranged on the back of the surface that generates the X-rays. If one would use such cooling arrangements with membrane anodes, i.e. penetrated by X-rays Use anodes, the entire paddle wheel system with axis and inflow would be in the radiation field, and the X-rays would, even if the axis system consists of only a little absorbing material would be weakened beyond an acceptable level.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, besteht ein Kühlsystem für Membrananodenröntgenröhren, bei dem ein Kühlsystem für Membrananodenröntgenröhren To avoid this disadvantage, there is a cooling system for membrane anode x-ray tubes in which a Cooling system for membrane anode x-ray tubes

Anmelder:Applicant:

LICENTIA Patent-Verwaltungs-G. m. b. H., Frankfurt/M., Theodor-Stern-Kai 1LICENTIA Patent-Verwaltungs-G. m. b. H., Frankfurt / M., Theodor-Stern-Kai 1

Dipl.-Phys. Ernst-Günter Hofmann, Berlin-Wannsee,
ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Phys. Ernst-Günter Hofmann, Berlin-Wannsee,
has been named as the inventor

Kühlmittel mit guter Wärmeaufnahme an der AnodeCoolant with good heat absorption at the anode

ao vorbeigeführt wird und die Anodenmembran ein Teil des Kühlsystems ist, erfindungsgemäß aus einem an sich bekannten bewegten Schaufelrad, dessen Scha-ufeln das Kühlmittel an der Anodenmembran direkt vorbeiführen, wobei die Achse des Schaufelrades außerhalb der Anödenmembran, jedoch parallel zur Röhrenachse Hegt.ao is passed and the anode membrane is a part of the cooling system is, according to the invention, a moving paddle wheel known per se, its blades guide the coolant directly past the anode membrane, with the axis of the paddle wheel outside the anodenal membrane, but parallel to the axis of the tube.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Kühlsystems ist es möglich, nur eine dünne Schicht des Kühlmittels an der Anode vorbeizuführen, so daß auch die Absorption durch das Kühlmittel sehr gering ist. Die Strahlenschwächung durch die Schaufeln und die Außenplatte des Kühlsystems kann vernachlässigt werden, wenn man Material nimmt, das die Röntgenstrahlen nur wenig absorbiert, z. B. Aluminium oder Acrylglas. Es ist sowohl möglich, Schaufelrad und Abschlußplatte als getrennte Bauteile auszuführen, als auch beide baulich miteinander zu verbinden und rotieren zu lassen. Im letzteren Fall ist natürlich eine Dichtung zwischen Abschlußplatte und Kühlmittelgehäuse, z. B. durch Simmerringe, erforderlich.The inventive design of the cooling system, it is possible only a thin layer of the To lead coolant past the anode, so that the absorption by the coolant is very low is. The attenuation of the radiation by the blades and the outer plate of the cooling system can be neglected if you take material that absorbs only a little X-rays, e.g. B. aluminum or Acrylic glass. It is possible to design the impeller and the end plate as separate components to connect both structurally and to let them rotate. In the latter case, of course, is one Seal between the end plate and the coolant housing, e.g. B. by Simmerringe required.

Auf diese Weise ist es möglich, die Anode spezifisch so hoch zu belasten, daß die Membran im Gleichgewichtsfall eine Temperatur von 300° C annimmt. Die Kühlung erfolgt dann nach Art der bekannten Siedekühlung. Es ist dabei dann dringend erforderlich, daß die entstehenden Dampfblasen durch die turbulente Strömung möglichst schnell von der Anode entfernt werden. Eine einer Verlustleistung von mindestens 750 W/cm² entsprechende Wärmemenge pro Sekunde kann so von einer großflächigen Membrananode dauernd abgeführt werden.In this way it is possible to specifically load the anode so high that the membrane assumes a temperature of 300 ° C. in the case of equilibrium. The cooling then takes place in the manner of the known evaporative cooling. It is then imperative that the resulting vapor bubbles are removed from the anode as quickly as possible by the turbulent flow. An amount of heat per second corresponding to a power loss of at least 750 W / cm ² can thus be continuously dissipated by a large-area membrane anode.

Die Zeichnung zeigt in zum Teil schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei die Fig. 1 das Schaufelrad und die Röhre imThe drawing shows, in a partially schematic representation, an embodiment of the invention, wherein Fig. 1 shows the impeller and the tube in the

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senkrechten Schnitt, die Fig. 2 eine Ansicht von unten zeigen. Zwischen der Membrananode 1 und der Abschlußplatte 5 sind die beweglichen Schaufeln 2 vorgesehen, und zwar liegt die Achse des Schaufelrades außerhalb der Achse der Röntgenröhre. Durch das Rohr3 wird das Kühlmittel, z.B. Wasser, zugeführt, das durch die Ableitung 4 abgeführt wird.vertical section showing Fig. 2 a view from below. The movable blades 2 are provided between the membrane anode 1 and the end plate 5, namely the axis of the paddle wheel lies outside the axis of the X-ray tube. The coolant, for example water, is supplied through the pipe 3 and is discharged through the discharge line 4.

Die Drehung des Schaufelrades kann sowohl durch Fremdantriebe als auch in an sich bekannter Weise durch die Kühlflüssigkeit selbst erfolgen. Zur Kühlung ist es nur erforderlich, die Kühlflüssigkeit in bestimmten Kanälen des Schaufelrades strömen zu lassen, und zwar in denen, die die Anode überstreichen, sowie in den die Anode gerade verlassenden Kanälen; in letzteren jedoch nur so lange, bis das dort befindliche warme Kühlmittel gegen kaltes ausgetauscht ist. Zweckmäßig ist es in diesem Fall, das Kühlmittel aus einem gegen die Achse des Schaufelrades in Richtung auf die zu durchströmenden Kanäle geneigten Rohr einzuführen. Das Kühlmittel, z. B. Wasser, kann wahlweise der Wasserleitung entnommen oder — bei Verwendung destillierten Wassers — mittels einer Umlaufkühlung an der Anode vorbeigeführt werden.The rotation of the paddle wheel can be carried out both by external drives and in a manner known per se done by the coolant itself. For cooling it is only necessary to use the cooling liquid in certain To allow channels of the impeller to flow, namely in those that sweep over the anode, as well as in the channels just leaving the anode; in the latter, however, only until the the warm coolant located there has been exchanged for cold one. In this case, it is useful that Coolant from one against the axis of the impeller in the direction of the channels to be flown through introduce inclined pipe. The coolant, e.g. B. water, can optionally be taken from the water pipe or - when using distilled water - by means of a circulation cooling system on the The anode.

Claims

Patent claims:

1. Cooling system for membrane anode x-ray tubes, in which a coolant with good heat absorption is guided past the anode and the anode membrane is part of the cooling system, characterized in that the cooling system consists of a moving paddle wheel known per se, the blades of which guide the coolant directly past the anode membrane , and that the axis of the impeller is outside the anode membrane, but parallel to the tube axis.

2. Cooling system according to claim 1, characterized in that the impeller and the end plate consist of separate components.

3. Cooling system according to claim 1, characterized in that the impeller and the end plate are structurally united with each other.

4. Cooling system according to claim 1 to 3, characterized in that the movement of the paddle wheel by external drives.

5. Cooling system according to claim 1 to 3, characterized in that the movement of the paddle wheel takes place in a manner known per se through the cooling liquid.

6. Cooling system according to claim 1 to 5, characterized in that the coolant is only used in certain Can flow channels of the impeller, namely in those in which heated coolant are exchanged for colder target.

7. Cooling system according to claim 1 to 6, characterized in that the coolant in the direction is introduced onto the channels of the impeller to be flowed through.

8. Cooling system according to claim 1 to 7, characterized in that the blades and the end plate consist of a substance with a low atomic number, e.g. B. made of aluminum or acrylic glass.

9. Cooling system according to claim 1 to 8, characterized in that the coolant by means of a Circulation cooling is passed by the anode.

10. Cooling system according to claim 9, characterized in that the coolant is distilled Water is used.

Considered publications:
German Patent No. 874,350;
Swiss patent specification No. 307 460.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings