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DE2357292A1 - Roentgendrehanode mit einer auftreffflaeche aus einer wolfram-rhenium-tantallegierung - Google Patents

Roentgendrehanode mit einer auftreffflaeche aus einer wolfram-rhenium-tantallegierung

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DE2357292A1
DE2357292A1 DE2357292A DE2357292A DE2357292A1 DE 2357292 A1 DE2357292 A1 DE 2357292A1 DE 2357292 A DE2357292 A DE 2357292A DE 2357292 A DE2357292 A DE 2357292A DE 2357292 A1 DE2357292 A1 DE 2357292A1
Authority
DE
Germany
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tungsten
rhenium
tantalum
alloy
rotating
Prior art date
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Granted
Application number
DE2357292A
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English (en)
Other versions
DE2357292C3 (de
DE2357292B2 (de
Inventor
Frederik Magendans
Bernhard Josef Pieter Rheenen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
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Publication date
Application filed by Philips Gloeilampenfabrieken NV filed Critical Philips Gloeilampenfabrieken NV
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Publication of DE2357292B2 publication Critical patent/DE2357292B2/de
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00X-ray tubes
    • H01J35/02Details
    • H01J35/04Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
    • H01J35/08Anodes; Anti cathodes
    • H01J35/10Rotary anodes; Arrangements for rotating anodes; Cooling rotary anodes

Landscapes

  • X-Ray Techniques (AREA)
  • Solid Thermionic Cathode (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)

Description

ι-»· ι ι It·. '..L IJ-,-'—rrin
PI-LY. 6655. Va/EVH.
9.10.1973.
.-■■m: PHN- 6655
AnS.a!dL-i:e «*">» 15. NOV. 1973
RcJntgendrehanode mit einer Auftreffläche aus einer Wolfram-Rhenium-Tantal-Legierung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Drehanode für eine Röntgenröhre, bei der mindestens die Auftreffläche, für die Elektronen aus einer ternären Legierung von Wolfram, Rhenium und Tantal besteht, die 1 - 5 /° Rhenium enthält,
Drehanoden dieser Art sind aus der niederländischen Patentschrift 127.039 bekannt. Es wird in dieser Patentschrift zwar bemerkt, dass Drehanoden mit einer Auftreffläche für die Elektronen aus Wolfram mit 1-5 Gew.$ Rhenium infolge der Kaltduktilität dieser Legierung ebenfalls erst bei viel höherer Belastung rauh werden; aus der·Literatur ist aber bekannt, dass der günstigste Rheniumgehalt bei etwa 10 Gev.^ liegt, weil bei dieser Legierung der sogenannte Dosisverlust
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nicht wesentlich, geringer als bei Legierungen mit einem höheren Rheniumprozentsatz ist; Schmelzerscheinungen in der Brennfleckbahn, die ebenfalls zu einem Dosisverlust führen, treten aber erst bei viel höheren Belastungen auf. (Siehe Sedlatschek und Elsas "Höhere Belastung von Drehanodenröhren durch Verwendung von legierten Anoden" in der Zeitschrift Angew. Physik, \5_ Nr. 2 (1963), S. 175-8 und die niederländische Patentschrift 122.291). In der Praxis werden denn auch Drehanoden mit einer Auftreffläche für die Elektronen aus einer Wolframlegierung mit ca, 10 Gew.% Rhenium verwendet. In der niederländischen Patentschrift I27.O39 wird bemerkt, dass 5 — 25 Gew.^o des Wolframs durch Tantal ersetzt sein kann. In der niederländischen Patentschrift 122.291, die sich ebenfalls auf Drehanoden aus einer Wolframlegierung mit Rhenium bezieht, wobei jedoch die Rheniumgehalte 5-35 Gew.^ betragen, wird dem hinzugefügt, dass die Wärmebeständigkeit von Wolfram-Rhenium-Legierungen durch den Zusatz von Tantal vergrössert wird. Ternäre Legierungen dieser Art werden aber, soweit bekannt, nicht für den beabsichtigten Zweck verwendet, wahr scheinlich weil zu befürchten ist, dass bei den vorgeschlagenen Tantalprozentsätzen, ebenso wie bei höheren Rheniumgehalten, Schmelzerscheinungen in der Brennfleckbahn auftreten werden« In diesem Zusammenhang sei bemerkt, dass der Schmelzpunkt von Rhenium bei ca. 318O°C und der von Tantal bei ca. 29960C liegt. Rhenium ist ein sehr kostspieliges Metall; der in der Praxis verwendete Gehalt von 10 Gew.^J trägt zu einem erheblichen Teil zu dem hohen Preis von
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Drehanöden für Röntgenröhren bei« Eine Herabsetztang des Rheniumgehaltes auf Prozentsätze zwischen 1 und 5 Gew,$ führt im allgemeinen zu einer Beeinträchtigung der Güte der damit hergestellten Röntgendrehanoden. Es tritt nicht nur ein grö*sserer Dosisverlust bei derselben Anzahl Belastungen wie bei der Anwendung von Legierungen mit 10 Gew.$ Rhenium auf (siehe den vorerwähnten Artikel: Fig. 9)» sondern dieser Verlust fängt gewöhnlich auch bereits in einer etwas früheren Phase an, Die Temperaturbeständigkeit von Legierungen mit geringeren Rheniumprozentsätzen ist geringer, so dass die sogenannte Tellerverformung der Drehanoden zu berücksichtigen ist. Bei dieser Tellerverformung ändert sich der Winkel der Brennfleckbahn zu der Drehanode, Dadurch wird ebenfalls ein Dosisverlust herbeigeführt.
Die Erfindung bezweckt, die bestehenden Nachteile zu beseitigen und eine RSntgendrehanode zu schaffen, deren Auftrefflache für die Elektronen aus einer ternären Legierung von Wolfram, Rhenium und Tantal mit einem Rheniumgehalt zwischen 1 und 5 Gew.$ besteht.
Eine Röntgendrehanode nach der Erfindung ist daher dadurch gekennzeichnet, dass die Auftreffläche aus einer ternären Wolframlegierung besteht, die 1 bis 5 Gew.^ Rhenium, 0,1 - 4 Gew.^ Tantal, Rest Wolfram enthält.
Es wurde gefunden, dass innerhalb der angegebenen Prozentsätze Legierungen erhalten werden, mit denen Drehanoden hergestellt werden können, die, sofern es den Dosisvei-lust bei gleicher Belastung anbelangt, qualitativ mit Drehanoden
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vergleichbar sind, deren Auftreffläche aus einer Wolframlegierung mit 10 Ge\v«/o Rhenium, Rest Wolfram besteht» Der überraschende Effekt der Anwendung geringer Tantalprozentsätze liess sich auf Grund der Literatur nicht erwarten, Ausser der Tatsache, dass die in diesem Zusammenhang erwähnten Tantalprozentsätze höher sind, kann auf keinerlei Weise aus der Literatur abgeleitet werden, dass bei Anwendung für die Herstellung der Auftreffläche für die Elektronen bei Röntgendrehanoden der Rheniumgehalt ohne Gefahr vor dem Auftreten eines vorzeitigen Dosisverlustes auf Werte unter 5 Gew.^ heirabgesetzt werden kann, wenn in den Legierungen geringe Tantalmengen vorhanden sind. Bei einer Vergrösserung des Tantalgehalts oberhalb h Gew.$ werden keine weiteren Vorteile erhalten, während dagegen das Auftreten von Schmelzerscheinungen bei Belastung der Anode berücksichtigt werden muss.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die Legierung, aus der die Auftreffläche für die Elektronen hergestellt ist, aus 2,5 - 3»5 Gew.$ Rhenium, 0,1 - 2 Gew.^ Tantal, Rest Wolfram. Mit diesen Legierungen werden die günstigsten Ergebnisse erzielt. Unter der"Auftrefffläche" ist in diesem Zusammenhang mindestens die Auftreffstelle der Elektronen, die sogenannte Brennfleckbahn, zu verstellen.
Der Trägerkörper der Röntgendrehanode besteht vorzugsweise aus einer Molybdänlegierung mit einer grossen Wärinebestäridigkeit, einer hohen Rekristallisationstemperatur und einem unter Zimmertemperatur liegenden Uebergang zwischen spröde und duktil. Geeignete Legierungen sind z.B. Legierungen,
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BAD ORiGIWAL
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die geringe Mengen an Titan, Zirkon und Kohlenstoff enthalten, wie die unter den Bezeichnungen "TZM" und TZC" käuflich erhältlichen Legierungen, deren angegebene Zusammensetzung 0,40 - 0,55 Gew.^ Titan, 0,06 - 0,12 Gew.$ Zirkon, Rest Molybdän, bzw. ca. 1 ,25 Gew.-$ Titan, 0,15 - 0,25 Gew.$ Zirkon, 0,15 0,30 Gew.^ Kohlenstoff, Rest Molybdän, ist.
Vorzugsweise wird die Drehanode nach der Erfindung dadurch hergestellt, dass eine Scheibe aus der ternären Wolframlegierung mit einer im wesentliehen aus Molybdän bestehenden Scheibe unter Herabsetzung der Dicke und Vergrösserung des Durchmessers der beiden Scheiben unter Kaltverformung durch einen einzigen Schlag grossen Energieinhalts zwischen flachen Pressblöcken verbunden wird. Dann wird aus der erhaltenen Scheibe auf bekannte Weise eine Drehanode hergestellt.
Es ist nattirgemäss auch möglich, einen Trägerkörper aus Kohlenstoff oder Graphit zu verwenden, wobei z.B. die Auftreffläche an dem Trägerkörper durch Hartlöten oder ein anderes geeignetes bekanntes Verfahren, befestigt wird, Ausführungsbeispiel I
Es wurde eine Drehanode mit einer Auftreffläche aus einer ternären Wolframlegierung mit 3 Gew,fo Rhenium, 0,4 Gew.^ Tantal, Rest Wolfram, und einem Trligerkörper aus einer Molybdänlegierung mit 0,5 Gew,fo Titan, 0,08 Gew,^ Zirkon, Rest Molybdän, hergestellt. Bei Versuchen ergab sich, dass diese Drehanode nach einer gleichen Anzahl gleichartiger Belastungen einen geringeren Dosisverlust als eine Drehanode gleicher Bauart mit einer Auftrefi'iüche aus einer VoIfram» Rhenium-Legierung mit 10 Gew„/o Rhenium aufwies,
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Ausführungsbeispiel· II
Völlig gleiche Ergebnisse wie mit dem Ausführungsbeispiel I wurden erzielt, wenn die Auftreffläche für die Anode aus einer Wolfram-Rhenium-Tantal-Legierung bestand, die 3 Gew, Rhenium, 1,5 Gew,$ Tantal, Rest Wolfram, enthielt.
Die einzige Figur der beiliegenden Zeichnung zeigt eine Anzahl Kurven, die die Beziehung zwischen der Dosisausbeute D in Röntgen/sec als Ordinate (linear aufgetragen) und der Anzahl Belastungen B als Abszisse (logarithmisch aufgetragen) angeben.
Die Kurve 1 bezieht sich auf eine Drehanode nach dem Ausführungsbeispiel I; die Kurve 2 bezieht sich auf eine Drehanode nach Ausführungsbeispiel II. Die anderen Kurven in der Figur beziehen sich auf Drehanoden mit einer Auftreff - ■ fläche
bei 3 aus Wolfram,
bei h aus einer Wolfram-Tantal-Legierung mit 0,33 Gew.^ Tantal, Rest Wolfram,
bei 5 aus einer Wolfrain-Rhenium-Legierung mit 5 Gew,^ Rhenium, Rest Wolfram,
bei 6 aus einer Wolfram-Tantal-Legierung mit 1,23 Gew.^o Tantal, Rest Wolfram, bzw.
bei 7 aus einer Wolfram-Rheniurn-Legierung mit 10 Gew.fo Rhenium, Rest Wolfram.
Aus einem Vergleich dieser Kurven gehen deutlich die Vorteile der Anwendung der beschriebenen Legierungen für die Auftreffläche einer Drehanode, sowohl in bezug auf die Abnahme
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der-Dosis, als auch, auf den Zeitpunkt des Anfangs dieser Abnahme im Vergleich zu z.B. Wolfram- und Volfram-Rhenium-Legierungen hervor.
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Claims (2)

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    PATENTANSPRÜCHE t
    1 ·J Drehanode für eine Röntgenröhre, bei der mindestens die Auftrefflache für die Elektronen aus einer ternären Legierung von Wolfram, Rhenium und Tantal besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftreffläche aus einer ternären VToIframlegierung besteht, die 1-5 Gew,^ Rhenium, 0,1 - h Tantal, Rest Wolfram enthält,
  2. 2. Drehanode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftreffläche aus einer ternären Wolframlegierung besteht, die 2,3 - 3,5 Gew. Rhenium, 0,1 - 2 Gew.$ Tantal, Rest Wolfram enthält.
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DE2357292A 1972-12-06 1973-11-16 Röntgenröhren-Drehanode mit einer Auftreffläche aus einer Wolfram-Rhenium-Tantal-Legierung Expired DE2357292C3 (de)

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