DE10256660A1

DE10256660A1 - Improved design of an entry window for an X ray tube uses a plate of aluminium set into a stainless steel mounting frame

Info

Publication number: DE10256660A1
Application number: DE10256660A
Authority: DE
Inventors: Hermann Buchfelder; Werner Müller; Peter Rother; Hans Ströhlein
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2002-12-04
Filing date: 2002-12-04
Publication date: 2004-02-12

Abstract

Röntgenstrahlaustrittsfenster für Vakuumröhren und Bildverstärker, insbesondere für Röntgenröhren mit Drehanoden, mit einer strahlendurchlässigen Metallplatte und einem diese tragenden, in einer Wandungsöffnung der Röhre befestigbaren Edelstahlrahmen, wobei es aus einem Verbundmaterial aus einer Aluminiumplatte und einer Edelstahlschicht ausgeformt ist.X-ray exit window for vacuum tubes and image intensifiers, in particular for X-ray tubes with rotating anodes, with a radiolucent metal plate and a stainless steel frame supporting this, which can be fastened in a wall opening of the tube, wherein it is formed from a composite material from an aluminum plate and a stainless steel layer.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Röntgenstrahlaustrittsfenster für Vakuumröhren und Bildverstärker, insbesondere für Röntgenröhren mit Drehanoden, mit einer strahlendurchlässigen Metallplatte und einem diese tragenden, in einer Wandungsöffnung der Röhre befestigbaren Edelstahlrahmen.The invention relates to a X-ray emission window for vacuum tubes and Image intensifier, especially for X-ray tubes with Rotating anodes, with a radiolucent metal plate and a these supporting, attachable in a wall opening of the tube Stainless steel frame.

Üblicherweise verwendete man bisher für derartige Zwecke bevorzugt Berylliumfenster. Ohne besondere aufwändige Maßnahmen darf aber Beryllium weder mechanisch bearbeitet noch verlötet werden, da es hochgiftig ist und selbst die Bearbeitungsgeräte anschließend für andere Einsatzzwecke nicht mehr verwendet werden dürfen. Hinzu kommt, dass der Preis für die Entsorgung kontinuierlich in der Zukunft ansteigt, da jeglicher spanabhebender Ausbau der Fenster nicht gestattet ist. Man muss also die gesamte Röhre in strahlensicheren Endlagern entsorgen, was für die Praxis eine nicht tragbare Belastung darstellt. Aus diesem Grund gibt es auch weltweit immer weniger Anbieter für einbaufertige Berylliumfenster, sodass sie derzeit und erst recht in absehbarer Zukunft praktisch nicht mehr verwendet werden können.Usually previously used for such For purposes of preference, beryllium windows. Without special complex measures However, beryllium must neither be mechanically processed nor soldered, since it is highly toxic and even the processing equipment can be used by others Applications may no longer be used. In addition, the price for Disposal will continue to increase in the future as everyone removal of windows by cutting is not permitted. One must so the entire tube Dispose of in radiation-safe repositories, which is not practical in practice Represents stress. For this reason there is always worldwide fewer providers for ready-to-install beryllium windows, so they are currently and even more so can no longer be used in the foreseeable future.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Röntgenstrahlaustrittsfenster zu schaffen, das die bisherigen Berylliumfenster ersetzen kann und sowohl von den Fertigungskosten als auch den Entsorgungskosten erheblich günstiger ist.The invention is therefore the object based on an x-ray exit window to create that can replace the previous beryllium windows and both of manufacturing costs and disposal costs better is.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein solches Röntgenstrahlaustrittsfenster aus einem Verbundmaterial aus einer Aluminiumplatte und einer Edelstahlschicht ausgeformt ist, insbesondere in der Weise, dass ein Verbundmaterialrohling durch Ziehen, Prägen oder mechanische Bearbeitung in die Form des fertigen Fensters gebracht wird.To achieve this object, the invention provides that such an x-ray exit window Made of a composite material made of an aluminum plate and a stainless steel layer is shaped, in particular in such a way that a composite material blank by pulling, embossing or mechanical processing into the shape of the finished window becomes.

Die Verwendung eines Verbundmaterials hat dabei den Vorteil, dass die Verbindung zwischen der das eigentliche Fenster bildenden Aluminiumplatte und der, der späteren Einbringung in die Fensteröffnuung, bzw. einen gesonderten zusätzlichen Einsatzrahmen dienende Edelstahlschicht absolut vakuumdicht ist Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Röntgenstrahlaustrittsfensters können verschiedene Varianten vorgesehen sein, wobei die erste Variante von einer Verbundmaterialplatte ausgeht, wie sie unter dem Namen Alinox oder Glad Metals bekannt und im Handel zu beziehen ist. Dabei ist auf eine Aluminiumplatte eine Edelstahlplatte aufgebracht, die gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Stehenlassen nur des Rahmens abgetragen wird, sodass im Mittelbereich die Aluminiumplatte freigelegt wird und ihre Funktion als Röntgenstrahlaustrittsfenster entfalten kann. Der einzige Nachteil dieser Fertigung aus einer Verbundmaterialplatte besteht darin, dass das Material in häufig sehr wechselnder Qualität geliefert wird.The use of a composite material has the advantage that the connection between the actual Window-forming aluminum plate and the later insertion in the window opening, or a separate additional Insert frame serving stainless steel layer is absolutely vacuum tight For producing an X-ray exit window according to the invention can Different variants can be provided, the first variant of a composite material plate, as it goes under the name Alinox or Glad Metals known and commercially available. It is a stainless steel plate applied to an aluminum plate, which according to a first embodiment of the present invention, leaving only the frame so that the aluminum plate is exposed in the central area and their function as an X-ray exit window can unfold. The only disadvantage of this manufacture from one Composite material plate is that the material is often very changing quality is delivered.

Um solche Qualitätsschwankungen zu vermeiden, kann auch eine Eigenanfertigung der Verbindung von Aluminium und Edelstahl zu einem Verbundmaterial erfolgen, die gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in der Weise realisierbar ist, dass die Aluminiumplatte und der Edelstahlrahmen durch Reibschweißen oder hochvakuumdichtes Löten miteinander verbunden werden. Dabei kann in besonders vorteilhafter Weise die Fertigung in der Weise erfolgen, dass die Aluminiumplatte mit einem Edelstahlrohr verbunden wird, aus dem anschließend der Rahmen durch mechanische Bearbeitung ausgeformt wird.To avoid such fluctuations in quality, can also make the connection of aluminum and Stainless steel to a composite material, which according to a second embodiment of the present invention in such a way that the Aluminum plate and the stainless steel frame by friction welding or high vacuum tight soldering be connected to each other. It can be particularly advantageous The manufacturing process is done in such a way that the aluminum plate is connected to a stainless steel pipe, from which the Frame is formed by mechanical processing.

Während bei der vorstehend beschriebenen Eigenfertigung eines erfindungsgemäßen Röntgenstrahlaustrittsfensters das Edelstahlteil so ausgebildet sein kann, dass es einen Rahmen in der Weise bildet, dass die Aluminiumplatte zwischen der vor deren und hinteren Stirnfläche des Edelstahlrahmens angeordnet ist, muss bei der Herstellung aus einer Verbundmaterialplatte zur Erzielung eines ebensolchen Versatzes ein Edelstahl-Einsatzrahmen verwendet werden, in den der ausgeformte Rahmen der Verbundmaterialplatte vorzugsweise durch hochvakuumdichtes Laserverschweißen befestigt wird.While in the above-described in-house production of an X-ray exit window according to the invention the stainless steel part can be designed so that it is a frame forms in such a way that the aluminum plate between the front of which and rear face of the stainless steel frame must be made during manufacture a composite material plate to achieve such an offset a stainless steel insert frame can be used, in which the molded Frame of the composite material plate preferably by high vacuum tight laser welding is attached.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:Other advantages, features and details of Invention result from the following description of a embodiment as well as from the drawing. Show:

1 einen Schnitt durch ein Röntgenstrahlaustrittsfenster für Vakuumröhren, wobei oben ein herkömmliches Berylliumfenster und in der unteren Hälfte ein erfindungsgemäßes Fenster aus Verbundmaterial dargestellt ist und 1 a section through an X-ray exit window for vacuum tubes, with a conventional beryllium window above and a window according to the invention made of composite material is shown in the lower half and

2 einen Schnitt durch einen Fensterrohling, bei dem eine Aluminiumplatte mit einem Edelstahlrohr durch Reibschweißen verbunden wird, aus dem anschließend ein gestrichelter angedeuteter Einsatzrahmen ausgeformt wird. 2 a section through a window blank, in which an aluminum plate is connected to a stainless steel tube by friction welding, from which a dashed insert frame is then formed.

In 1 ist mit 1 das Mittelteil einer Vakuumröhre, insbesondere einer Röntgenröhre mit Drehanoden, dargestellt, das beispielsweise aus Kupfer bestehen kann. In die Einsuatzöffnung 2 ist ein Edelstahlfenster 3 vakuumdicht eingebracht, beispielsweise eingelötet. Dieses umfasst einen Edelstahlrahmen 4 sowie das eigentliche Strahlenaustrittsfenster, das im oberen Abschnitt der 1 durch eine Berylliumplatte 5 gebildet wird, die mittels eines zusätzlichen Befestigungsrings 6 in den Edelstahlrahmen 4 eingelötet wird, wobei hier die eingangs beschriebenen grundsätzlichen Fertigungsschwierigkeiten liegen, die derartige Berylliumfenster neuerdings praktisch nicht mehr verwendbar machen. Um diese Schwierigkeiten mit Berylliumfenstern zu vermeiden, soll erfindungsgemäß das Röntgenstrahlaustrittsfenster 3 unter Verzicht auf Beryllium aus einem Verbundmaterial aus einer Aluminiumplatte und einer Edelstahlschicht gebildet sein.In 1 1 shows the middle part of a vacuum tube, in particular an X-ray tube with rotating anodes, which can consist, for example, of copper. In the insert opening 2 is a stainless steel window 3 introduced vacuum-tight, for example soldered. This includes a stainless steel frame 4 as well as the actual radiation exit window, which is in the upper section of the 1 through a beryllium plate 5 is formed by means of an additional fastening ring 6 in the stainless steel frame 4 is soldered in, here the basic manufacturing difficulties described at the outset lie, which recently make such beryllium windows practically unusable. In order to avoid these difficulties with beryllium windows, the X-ray exit is intended according to the invention window 3 Be without beryllium formed from a composite material of an aluminum plate and a stainless steel layer.

In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zur Herstellung des Röntgenstrahlaustrittsfensters ein Halbzeug verwendet worden, wie es z. B. unter dem Namen Alinox oder Glad Metals bekannt ist und das aus einer Schicht Aluminium und einer Schicht Edelstahl besteht, eingesetzt worden. Die Edelstahlschicht ist auf der praktisch gesamten Fläche der Aluminiumplatte 7 durch mechanische oder sonstwie geartete Bearbeitung abgetragen worden, sodass lediglich der Edelstahlrahmen 8 übrig bleibt. Dieser Edelstahlrahmen 8, der prinzipiell direkt in die Einsatzöffnung des Mittelteils der Röhre eingeschweißt werden könnte, ist im dargestellten Ausführungsbeispiel in einen Einsatzrahmen aus Edelstahl eingesetzt und bei 10 durch Laserschweißen hochvakuumdicht mit diesem Einsatzrahmen 9 verschweißt.In the in 1 illustrated embodiment, a semifinished product has been used to produce the X-ray exit window, as z. B. is known under the name Alinox or Glad Metals and which consists of a layer of aluminum and a layer of stainless steel. The stainless steel layer is on practically the entire surface of the aluminum plate 7 has been removed by mechanical or other processing, so that only the stainless steel frame 8th is left. This stainless steel frame 8th , which could in principle be welded directly into the insert opening of the central part of the tube, is inserted into an insert frame made of stainless steel in the exemplary embodiment shown and at 10 through laser welding with this vacuum frame 9 welded.

Die 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Röntgenstrahlaustrittsfenster in einem erst teilweise fertiggestellten Zustand. Auf die Aluminiumplatte 7 ist hier ein Edelstahlrohr 11 durch Reibschweißen aufgebracht worden, sodass eine vakuumdichte Verbindungsfläche 12 gebildet ist. Anschließend wird das Edelstahlrohr 11 mechanisch bearbeitet, sodass nur der Edelstahlrahmen 13 übrig bleibt, der also quasi die Bauteile 8 und 9 der Ausführungsform nach 1 umfasst.The 2 shows an inventive X-ray exit window in a partially completed state. On the aluminum plate 7 here is a stainless steel tube 11 applied by friction welding, creating a vacuum-tight connection surface 12 is formed. Then the stainless steel pipe 11 machined so that only the stainless steel frame 13 what is left is the components 8th and 9 the embodiment 1 includes.

Entscheidend für ein erfindungsgemäßes Röntgenstrahlaustrittsfenster ist der Aufbau aus einem Verbundmaterial aus Aluminium und Edelstahl.Crucial for an X-ray exit window according to the invention is the construction of a composite material made of aluminum and stainless steel.

Claims

X-ray exit window for vacuum tubes and image intensifiers, in particular for X-ray tubes with rotating anodes, with a radiolucent metal plate and a stainless steel frame supporting this, which can be fastened in a wall opening of the tube, characterized in that it is formed from a composite material from an aluminum plate and a stainless steel layer.

X-ray emission window according to claim 1, characterized in that the molded stainless steel frame is welded into an insert frame.

Process for producing an x-ray exit window according to claim 1 or 2, characterized in that a composite material blank by pulling, embossing or mechanical processing is brought into the shape of the finished window.

A method according to claim 3, characterized in that a stainless steel layer in the window area leaving only the frame removed.

A method according to claim 3, characterized in that the Aluminum plate and the stainless steel frame by friction welding or high vacuum tight soldering be connected to each other.

A method according to claim 5, characterized in that the Aluminum plate is connected to a stainless steel tube from which subsequently the frame is shaped by mechanical processing.