DE1288697B

DE1288697B - Vorrichtung zum Erzeugen von Roentgenstrahlen mit einer in einen poroesen Stoff eingebetteten Roentgenroehre

Info

Publication number: DE1288697B
Application number: DEM68869A
Authority: DE
Inventors: Berends Werner
Original assignee: MUELLER C H F GmbH
Current assignee: MUELLER C H F GmbH
Priority date: 1966-03-23
Filing date: 1966-03-23
Publication date: 1969-02-06
Also published as: FR1515548A; NL6704146A; BE696027A; AT277401B; GB1173385A; DK122096B; US3465154A

Description

material verwendet wird, in das sowohl die Röntgenröhre als auch der Hochspannungstransformator eingebettet ist. Durch das Papierfasermaterial wird zwar das Volumen des Öls so reduziert, daß dessen Wärmeausdehnung sich nicht mehr störend bemerkbar macht; dafür ist aber die Tränkung des Papierfasermaterials ziemlich aufwendig, weil unbedingt das Eindringen von Feuchtigkeit oder Luftblasen in die Isolation verhindert werden muß. Im übrigen hat

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung
zum Erzeugen von Röntgenstrahlen mit einer in
einen porösen Stoff eingebetteten Röntgenröhre,
einer elektrischen Abschirmung und einer Kühleinrichtung.

Es ist bereits bekannt, die unter Hochspannung
stehenden Bauteile eines Hochspannungsgerätes in
einem mit Öl gefüllten, geerdeten metallischen Gehäuse anzubringen. Das Öl darf kein Wasser enthalten, weil dadurch seine Durchschlagfestigkeit be- 10 diese Isolation alle Nachteile der reinen Öl-Isolation: trächtlich vermindert wird; demzufolge muß das Ge- der Behälter muß öldicht sein, bei harter Strahlung häuse dicht genug sein, um das Eindringen von Luft- ' entsteht wegen der. verhältnismäßig großen Dichte feuchtigkeit und damit eine Wasseraufnahme des Öls des Isoliermaterials eine starke Streustrahlung, und möglichst zu verhindern, was allerdings wegen der die Röntgenröhre ist auch hierbei nur unzureichend Diffusion durch die Gummimembran der Ausdeh- 15 gegen Erschütterungen geschützt, nungsgefäße nicht vollkommen erreicht werden kann. Die geschilderten Nachteile werden bei einer Vor-Außerdem verschlechtern sich die Isoliereigenschaf- richtung der eingangs genannten Art erfindungsten des Öls im Laufe der Betriebszeit noch durch gemäß dadurch vermieden, daß die Röntgenröhre Verharzung oder Faserbrückenbildung. ganz oder teilweise in geschlossenzelligen Schaum-Es ist weiterhin bekannt, als Isoliermittel in der 20 stoff eingebettet ist Als Schaumstoffe kommen hieroben beschriebenen Anordnung das gasförmige für beispielsweise Phenolharz-, Polystyrol-oder PoIy-Schwefel-Hexafluorid (SF₆) zu verwenden. Hierbei urethanschaumstoffe in Betracht, muß das Gehäuse noch besser abgedichtet sein als In einer älteren Erfindung ist bereits vorgeschlabei Verwendung von Öl, da das Gas unter Über- gen worden, bei einer Röntgenröhre mit Schwefeldruck steht; der Gasdruck muß dabei ständig über- 25 Hexafluorid-Isolation zur Vermeidung der oben gewacht werden. Bei Verwendung von SF₆ als Isolier- schilderten Zersetzungsprozesse einen Schaumstoffmittel in Röntgenstrahlen! macht sich weiterhin körper im Nutzstrahlenbündel anzuordnen. Der nachteilig bemerkbar, daß das Gas durch die Rönt- Schaumstoffkörper dient hier lediglich der Verdrängenstrahlung zersetzt wird, wobei hochreaktive Zer- gung des Isoliergases im Bereich des Nutzstrahlensetzungsprodukte entstehen, die die übrigen Isolier- 30 bündeis.

materialien bzw. das Glas der Röntgenröhre korro- Hingegen ist bei der Erfindung die Röntgenröhre

dieren oder ätzen. Das Ausmaß dieser Korrosions- in den Schaumstoff eingebettet, beispielsweise -— ge-

erscheinungen hängt von verschiedenen Faktoren ab, maß einer Weiterbildung der Erfindung — in einen

z. B. von der Spannungsart an der Röntgenröhre vorgeformten Schaumstoffkörper, und lediglich die (Wechselspannung, Gleichspannung), von Menge und 35 Zwischenräume zwischen den eingefonnten Bauteilen

Härte der Röntgenstrahlung sowie vom Volumen und dem Gehäuse sind mit Schwefel-Hexafluorid

des durchstrahlten Gases. Schließlich ist es — spe- bzw. anderen gasförmigen oder flüssigen Isolier-

ziell bei Röntgenstrahlern — bekannt, den freien medien ausgefüllt.

Raum zwischen Gehäuse und Röntgenröhre mit Man wird diese Möglichkeit vor allem dann wäh-Epoxydharz auszugießen, wonach durch geeignete 40 len, wenn bereits für flüssige bzw. gasförmige Isolierchemische Zusätze das Epoxydharz ausgehärtet wird, stoffe bestimmte Gehäuse vorhanden sind. Dabei Beim Aushärten schrumpft das Epoxydharz jedoch, kann das Eindringen von- Gas bzw. Flüssigkeit in so daß die Röhre zerstört wird, wenn sie nicht vor den Schaumstoff durch Verwendung eines Materials dem Ausgießen einen den Druck aufnehmenden mit geschlossenen Zellen oder durch Aufbringen Überzug, beispielsweise aus SiHkongummi, erhält. 45 eines das Eindringen verhindernden Lackes vermie-Ein weiterer Nachteil dabei ist — neben den hohen den werden. Es ist zweckmäßig, die am Gehäuse anKosten und dem verhältnismäßig großen Gewicht — liegende Oberfläche des Schaumstoffkörpers zu medie beträchtliche Schwächung der Röntgenstrahlung tallisieren, um Aufladungen zu verhindern, und es durch das Isoliermaterial. Um eine solche Vermin- ist weiterhin günstig, die nicht metallisierte" Oberderung der Strahlenintensität zu vermeiden, muß die 50 fläche zur Verlängerung des Weges Von Kriechströ-Röhre an ihrer dem Strahlenaustrittsfenster züge- men wellenförmig zu gestalten, wandten Seite einen Hals od. dgl. aufweisen, durch Man kann aber auch den gesamten freien Raum den die Strahlung direkt, ohne den Isolierstoff zu zwischen den Bauteilen und dem Gehäuse mit passieren, nach außen dringt. Das bedeutet aber, daß Schaumstoff ausfüllen. Die Bauteile sind dadurch der Glaskörper nicht rotationssymmetrisch ausge- 55 derart unverrückbar im Gehäuse fixiert, daß Isolatoführt werden kann, was die Herstellung entspre- ren aus Gießharz oder ähnlichen Stoffen, die sonst chend verteuert. zur Befestigung insbesondere der Hochspannung füh-Die oben beschriebenen, bekannten Möglichkeiten renden Teile nötig sind, überflüssig werden. Man der Isolierung von Hochspannung führenden Bau- kann sie durch Schaumstoff geeigneter Dichte erteilen haben bei Anwendung in Röntgenstrahlern 60 setzen, und ebenso können die Stecktöpfe für die einen weiteren gemeinsamen Nachteil: Die sehr emp- Einführung von Hochspannungssteckern aus Schaumfjndliche Röntgenröhre ist nur ungenügend gegen stoff bestehen.

stärkere Erschütterungen geschützt. Dadurch werden Schließlich kann man auch das ganze Gehäuse

innerhalb oder außerhalb des Strahlers stoßdämp- seinerseits in hochelastischen Schaumstoff betten, so

fende Vorrichtungen notwendig, wodurch der Auf- 65 daß man statt des relativ dickwandigen Gehäuses nur

wand nochmals erhöht wird. noch eine dünnwandige elektrische Abschirmung

Es ist bereits ein Röntgeneintankapparat bekannt, braucht, die bei Röntgenstrahlern zur Erzielung eines

bei dem als Isolation ein ölgetränktes Papierfaser- Strahlenschutzes zweckmäßig aus Blei besteht, und

die sich dann innerhalb der elastischen Schaumstoffhülle befindet.

Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel eines Röntgenstrahlers an Hand der F i g. 1 bis 3 nachstehend erläutert.

F i g. 1 zeigt eine Röntgenröhre 1 mit einer Anode 2 und einer Kathode 3, wobei außerdem der Elektronenstrahl 9 angedeutet ist. Die Röhre 1 ist in einem mit einem Strahlenaustrittsfenster 10 versehenen Gehäuse 5 untergebracht, das an seinen Stirn-Seiten durch Flansche 6 verschlossen ist, die mittels der Schrauben 7 am Gehäuse 5 befestigt sind. Durch die Füllstutzen 8 kann ein Isoliergas, beispielsweise Schwefelhexafluorid, zu- bzw. abgeführt werden; Die Röhre 1 ist in einen vorgeformten Schaumstoffkörper 11 gebettet und kann auch mittels einer auf die Glaswand aufgebrachten Epoxydharzlackschicht 16 an diesen geklebt sein. Weitere Einzelheiten, die für die Erläuterung des Erfindungsgedankens unwesentlich sind, sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.

Als Schaumstoffe können beispielsweise Polystyrol-, Phenolharz- oder Polyurethanschäume verwendet werden, da sie neben ihren sonstigen günstigen Eigenschaften den weiteren Vorteil aufweisen, daß sich ihre Härte, Zellaufbau, Elastizität, Dichte usw.. durch Wahl von jeweils zwei Komponenten' iü wei-^v " ten Grenzen beeinflussen lassen. Polyurethanschäume haben sich als besonders geeignet erwiesen.

Wesentlich in dieser Anwendung ist, daß der Schaumstoffkörper geschlossenzellig ist oder daß, wenn auch offene Zellen vorhanden sind, seine Oberfläche mit einem Lack, beispielsweise Epoxydharzlack, beschichtet ist. Dadurch wird ein Eindringen des Gases in den durchstrahlten Raum verhindert, so daß keine Korrosionserscheinungen infolge Gaszersetzung auftreten können. Als weiterer Vorteil gegenüber reiner Druckgasisolation tritt hinzu, daß die Röhre in dem sie umgebenden Schaumstoffkörper eine nahezu ideale mechanische Dämpfung und Halterung besitzt.

Bei dieser Ausführungsform ist es zweckmäßig, die Oberfläche des Schaumstoffkörpers an ihrer am Gehäuse anliegenden Seite zur Vermeidung von Aufladungen zu metallisieren, während bei der nicht metallisierten Fläche in bekannter Weise durch wellenförmige Gestaltung der Kriechweg vergrößert wird.

Natürlich ist man bei der Ausführungsform nach F i g. 1 nicht auf SF₆ als Isoliermittel beschränkt; es kann auch ein anderes Isoliermittel, beispielsweise öl, verwendet werden. Auch hierbei hat man gegenüber der reinen Ölisolierung den Vorteil der stoßunempfindlichen Lagerung der Röhre.

Eine Anordnung nach Fig. 1 mit vorgeformten Schaumstoffkörpern empfiehlt sich vor allem dann, wenn Gehäuse für Öl- bzw. Druckgasisolierung bereits vorhanden sind.

Eine weitere Vorrichtung nach der Erfindung zeigt Fig. 2. Die Bezugszeichen in Fig. 2 haben die gleiche Bedeutung wie in Fig. 1. Hierbei ist der gesamte freie Raum zwischen Röntgenröhre 1 und Gehäuses verschäumt, wobei durch geeignete, in F i g. 2 nicht näher dargestellte Mittel für den Abzug der im Gehäuse vorhandenen Luft gesorgt wird. Die Röhre 1 hat durch den Schaumstoff 13 eine derart stabile Halterung, daß auf teure Gießharzstecktöpfe, die bei flüssigen oder gasförmigen Isolierstoffen der Aufnahme der Hochspannungsstecker und der Befestigung der Röhre am Gehäuse dienen, verzichtet werden kann. Die Stecktöpfe werden durch einen besonders harten Schaumstoff 4 gebildet; in ihre Aussparungen 12 werden die nicht dargestellten Hochspannungsstecker eingeführt. Man verfährt zur Ausbildung der Stecktöpfe zweckmäßig so, daß man das Material hierfür erst verschäumt, nachdem der Schaumstoff 13 in der für ihn vorgesehenen Begrenzung erstarrt ist; die Aussparungen 12 erhält man durch Verwendung von geeigneten Schablonen.

Die Ausführungsform nach F i g. 2 hat gegenüber der herkömmlichen Öl- bzw. Druckgasisolation noch eine Reihe weiterer Vorteile: Da der Schaumstoff jegliches Eindringen von Luft in den Raum zwischen Gehäuse und Elektroden verhindert, braucht das Röhrengehäuse 5 nicht abgedichtet zu sein. Weiterhin wird die Röhre durch den Schaumstoff gegen mechanische Erschütterungen so geschützt, daß auf zusätzliche Federung des Strahlers verzichtet werden kann. Günstig wirkt sich überdies aus, daß der Schaumstoff eine relative Dielektrizitätskonstante von nahezu 1 hat, so daß die elektrische Feldstärke im Glas geringer ist als die beispielsweise bei Ölisolierung auftretende. Dadurch wird die Gefahr von Glasdurchschlägen, die man mitunter bei Ölisolierung beobachten kann, vermieden. Schließlich wirkt sich noch die thermisch isolierende Wirkung des Schaumstoffes und die dadurch bedingte relativ hohe Glaskolbentemperatur günstig aus, weil dadurch der elektrische Widerstand des Glases verhältnismäßig niedrig bleibt, so daß Aufladungen vermieden werden. Röhren ohne thermische Isolierung des Glaskolbens hingegen müssen nach längerer Betriebspause erst zeitraubend »hochgefahren« und dadurch erwärmt werden, weil anderenfalls die am kalten Glaskolben auftretenden Aufladungen die Röhre zerstören können.

Schließlich ist es noch möglich, ganz auf ein geschlossenes, mechanisch festes metallisches Gehäuse zu verzichten, wie F i g. 3 zeigt. Das ist zulässig, weil die Funktion des Gehäuses als Träger der Hochspannung führenden Bauteile von den Schaumstoffschichten 13 und 14 wahrgenommen wird. Dabei ist die Schicht 14 zweckmäßig hochelastisch ausgeführt, während es bei der Schicht 13 vor allem auf geschlossene Zellstruktur ankommt, um ein Eindringen von Luft zu vermeiden. Die elektrische Abschirmung und der Strahlenschutz werden durch ein geerdetes Bleiblech 15 erreicht, das sich zwischen den Schaumstoffschichten 13 und 14 befindet.

Bei den beschriebenen Ausführungsformen nach den F i g. 1 bis 3 kann die Wärme der Röntgenröhren durch nicht näher dargestellte, eventuell im Schaumstoff eingebettete Kühlvorrichtungen abgeführt werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Erzeugen von Röntgenstrahlen mit einer in einen porösen Stoff eingebetteten Röntgenröhre, einer elektrischen Abschirmung und einer Kühleinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Röntgenröhre(1) ganz oder teilweise in geschlossenzelligen Schaumstoff (11,13) eingebettet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Einbettungsstoff Polystyrolschaumstoff verwendet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Einbettungsstoff Phenolharzschaumstoff verwendet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Einbettungsstoff Polyurethanschaumstoff verwendet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Röntgenröhre (1) in einen vorgeformten Schaumstoffkörper (11) gebettet ist (Fig.l). ίο

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der verbleibende freie Raum innerhalb der elektrischen Abschirmung (5) mit einem flüssigen oder gasförmigen Isoliermittel ausgefüllt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Schaumstoffkörpers (11,13) an ihrer am Gehäuse (5,15) anliegenden Seite metallisiert ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge- ao kennzeichnet, daß die Oberfläche des Schaumstoffkörpers (11,13) an den Stellen, die nicht mit Metallteilen in Berührung stehen, wellenförmig gestaltet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Schaumstoffkörpers (11, 13) mit einer das Einströmen von Gas verhindernden Lackschicht versehen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch !,.dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte freie Raum zwischen der Röntgenröhre (1) und der elektrischen Abschirmung (5,15) mit Schaumstoff (13) ausgefüllt ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Abschirmung (15) ihrerseits in Schaumstoff (14) eingebettet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stecktöpfe (4) für die Spannungszuführung aus Schaumstoff bestehen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Abschirmung (15) aus Bleiblech besteht.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Verbindung zwischen der elektrischen Abschirmung (5,15) und der Röntgenröhre (1) ausschließlich durch den Schaumstoff (11,13) gegeben ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen