Hochvakuum-Entladungsröhre. Es hat sich gezeigt, dass bei solchen Ent ladungsröhren, insbesondere Röntgenröhren, deren Entladungsraum so weitgehend entlüftet ist, dass die noch vorhandenen Luftreste den Entladungsvorgang nicht beeinflussen, beim Betrieb häufig in der Nähe des Anoden-Hilfs- elektroden- oder Antikathodenhalses durch schlagen.
Diese unliebsame Erscheinung be ruht darauf, dass der Glashals durch von der Anode, Hilfselektrode oder Antikathode aus gehende sekundäre Elektronen auf eine nega tive Spannung aufgeladen wird, die gegen die Spannung an der Aussenseite der Röhre -er hebliche Unterschiede aufweisen und zum Durchschlagen der Röhre führen kann.
Die Zeichnung veranschaulicht in Fig. 1 beispielsweise bei einer Hochvakuumröhre üb licher Bauart mit Kathode 1 und Antikathode 2 schematisch den Verlauf der von der Anti kathode 2 ausgehenden Sekundärelektronen. Es ist daraus ersichtlich, dass diese punktiert angedeuteten Elektronen nahe dem Antikatho- denhals auf die Glaswand auftreffen und dieser eine negative Ladung verleihen. Da der Vor gang der Auslösung der Sekundärelektronen nicht zu vermeiden ist, so müssen Mittel zur Beseitigung des erwähnten Übelstandes darin bestehen, die Sekundärelektronen von der Glaswandung des Röntgenrohres fernzuhalten.
Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass innerhalb der Röhre ein die ge fährdeten Stellen der Röhrenwandung abschir- mender Schutzkörper vorgesehen ist.
Die Fig. 2-9 der Zeichnungen zeigen Hochvakuum-Röntgenröhren mit verschiedenen Ausführungsformen des Schutzkörpers.
Nach Fig. 2 ist an der Kathode 1 ein glockenförmiger Schutzkörper 3 befestigt; der mit seinem Rand bis über die Ebene der Antikathode 2 hinausragt. Dieser Körper 3 besteht aus dünnem Glas oder Quarz, auf das ein Metallbelag, zweckmässig aus Tantal oder dergleichen, niedergeschlagen ist. Er hat dabei ungefähr die Gestalt einer halben Hohlkugel, in deren Mitte der Antikathodenkopf 2 sich befindet.
Durch die hohe negative Aufladung des Schutzkörpers 3 werden in dessen Innen raum geschleuderte Elektronen, wie punktiert angedeutet, nach der Antikathode hin zurück getrieben, so da?) sie nur den Metallstiel de Antikathode oder den Aritikathodenkopf, aber nicht mehr die Glaswand treffen. Die Feld verteilung hat von der Antikathode nach dem Schutzkörper hin überall angenähert gleichen Verlauf.
Besteht der Ablenkungskörper aus Metall, so wird er zweckmässig für den Durchtritt der Röntgenstrahlen mit einem Fenster ver sehen. Er kann dann auch entsprechend hig. 3 derart ausgebildet sein, dass als eigentlicher Schutzkörper ein Ring 4 dient, der die Anti kathode 2 in der Ebene ihres Spiegels um gibt und mittelst einzelner Stützen 5 an der Kathode 1 befestigt ist.
-Um auch die Auslösung tertiärer Elek tronen auf der Oberfläche der Antikathode oder an deren Stiel unschädlich zu machen, ist es zweckmässig, entsprechend Fig. 4 dem Schutzkörper ein noch den Antikathodenstiel 6 auf seiner längeren Strecke umfassenden, zweckmässig zylindrischen Ansatz 3' zu geben.
Fig. 4 zeigt noch eine weitere Schutzein richtung, die aus einem an den Antikathoden stiel 6 angebrachten, schalenförmigen Körper 7 besteht. Der Schutzkörper 3' und diese Schale bilden dann zusammen eine Art Falle für die Elektronen.
Zur Befestigung der Schutzkörper können an Stelle der Kathode auch besondere An satzstutzen am Röntgenrohr dienen. Der Schutz kiirper 3, 4 oder 3' kann auch ausschliesslich aus einem Nichtleiter, beispielsweise aus Glas oder Quarz bestehen, der durch die vom Brenn- fleck der Antikathode ausgehenden Sekundär elektronen auf ein hohes negatives Potential aufgeladen wird und dann ebenso wirkt, als wenn er leitend wäre.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ist an dem Antikathodenstiel 6 hinter dem Kopf der Antikathode 2 ein becherförmiger Körper 8 befestigt, der sich über die Antikathode 2 hinaus ungefähr bis in die Höhe der Kathode 1 erstreckt. Dieser Schutzkörper besteht zweck mässig ebenfalls aus Glas oder Quarz, das mit einem metallischen Überzug versehen ist. Auch kann er ganz aus Metall gefertigt sein, wobei dann zweckmässig für den Durchtritt der Röntgenstrahlen ein Fenster vorgesehen ist.
Die Befestigung des Schutzkörpers 8 kann auch am Aritikathodenkopf 2 selbst oder an einem besonderen Träger erfolgen, der an der Glaswandung angebracht, beispielsweise mit dem Träger 9 für den Antikathoderistiel 6 vereinigt ist.
In den Fig. 6 und 7 sind als Ausführungs beispiele Hoehvakuum-Röntgenröhreri darge stellt, bei denen der Schutzkörper die Kathode und die Antikathode haubenförmig umgibt, aber nicht leitend damit verbunden ist. Er besteht vorzugsweise aus Isoliermaterial.
Nach Fig. 6 ist an die Innenwandung des Halsansatzes 10 für die Kathode 1, beispiels weise an der Stelle, an der'dieser an die Glas kugel angeschmolzen ist, ein aus Hartglas ge fertigter Kolben 11 von Tropenform ange blasen. Dieser umgibt den Antikathodenkopf 2 und dessen Stiel 6 auf eine längere Strecke. Der Stiel durchsetzt ihn in einer trichter förmig nach innen eingezogenen Öffnung 12, so dass keine unmittelbare Berührung mit dem Glaskörper stattfindet.
Dadurch, dass sowohl die Kathode wie die Antikathode von dem sich beim Betrieb innen mitElektronen beschlagenden gläsernen Schutz körper 11 getrennt sind, wird eine den Glas körperschädigendeInnenentladungundWärme- leitung vermieden.
Um zu verhüten, dass durch die an sich zwar enge Öffnung für den Antikathodenstiel im innern GlasgefässSekundärkathodenstrahlen hindurchdringen, ist ein trichterförmiger Schirm 13 von solcher Ausdehnung vorgesehen, dass er die Öffnung 12 vollständig umfasst.
Bei der .Röhre nach Fig. 7 umfasst der ebenfalls tropfenförmig gestaltete Schutzkörper 11 mittelst einer Scheibe 14 aus Quarz oder dergleichen den Antikathodenstiel 6 in aus reichender Entfernung vom Antikathoden kopf 2. Zur Verbindung des Innenraums des Schutzkörpers 11 und des Katbodenhalses 10 der Röhre mit dem Röhrenkugelraum sind Öffnungen 15 nahe der Einschmelzstelle des Schutzkörpers 11 vorgesehen.
Bei Verwendung von Quarz oder schwer schmelzbarem Glas als Baustoff für den Schutzkörper 11 endigt dieser in einem Ko- aus 16', der auf das entsprechend gestaltete Ende eines kurzen, an den Halsansatz 10 für die Kathode angeschmolzenen Rohres 17' auf gepasst ist. Dies geschieht, weil eine Ver schmelzung mit Weichglas nicht möglich ist. Eine ähnliche mechanische Verbindung erfolgt an dem andern Ende des Schutzkörpers 11 bei Verwendung einer Abschlussscheibe 14 aus Quarz.
Da in vielen Fällen die Hauptgefährdung der Röhrenwand durch die Wirkung der Sekun därelektronen innerhalb des Röhrenhalses auf tritt, der den Halter für die die Sekundär elektronen aussendende Elektrode umgibt, ge nügt es für in dieser Weise gefährdete Röhren, durch den Schutzkörper den Eintritt der Se kundärelektronen in den den Antikathoden stiel aufnehmenden Röhrenhals zu verhüten.
Ein Ausführungsbeispiel einer derartig ge schützten Röntgenröhre zeigt Fig. B.
An die Innenwandung des Halsansatzes 16 für die Antikathode 2 ist ein Glasdeckel 17 angeschmolzen, der den Antikathodenstiel 6 dicht anschliessend umgibt. Der dem Stiel an liegende Rand dieses Deckels schliesst zwar die Glaskugel und den Halsansatz nicht luft dicht voneinander ab, gleichwohl ist zur Er leichterung des Entlüftens eine kleine.Öffnung 18 vorgesehen, die durch einen Blechschirm 19, der über den Antikathodenstiel gestreift ist, abgedekt wird.
Es können auch besondere Durchbrechungen an andern Stellen des Deckels vorgesehen sein, die durch zweckmässig an diesem selbst angeordnete Schirme aus dem gleichen Stoff wie dieser überdeckt werden. Der Antikathodenstiel 6 findet in dem Glas deckel 17 einen guten Halt.
Bei der Einrichtung der Röntgenröhre nach Fig. 9 ist der Röhrenhals 16 auch gegen gegebenenfalls von dem Antikathodenhals 6 ausgehende Elektronen geschützt. Es ist dabei in den Antikathodenhals ein Glasrohr 20 ein gesetzt, das an seinem obern Ende 21 nahe der Einschmelzstelle für die Zuleitung zur Antikathode 2 mit dem Hals 16 verschmolzen, an seinem andern Ende 22 derart trichter förmig aufgeweitet ist, dass nur eine schmale Lücke zwischen seinem Rand und der Innen- wandung des Halses 16 verbleibt.
Zum Zwecke, auch Berührungen von Metall- mit Glasteilen im Bereiche der Entladung zu vermeiden, ist innerhalb des Rohres 20, mit diesem in der Nähevon dessenEinschmelzstelleverschmolzen, ein zweites Rohr 23 angeordnet, das zur Be festigung der Antikathode 2 dient. Der Stiel 6 der aus Wolfram bestehenden Antikathode ist an einem geschlitzten Metallrohr 24 be festigt, das über das Glasrohr 23 geschoben ist.
High vacuum discharge tube. It has been shown that in such discharge tubes, in particular X-ray tubes, the discharge space of which is so largely vented that the air residues still present do not affect the discharge process, often break through in the vicinity of the anode, auxiliary electrode or anticathode neck during operation.
This unpleasant phenomenon is based on the fact that the glass neck is charged to a negative voltage by secondary electrons emanating from the anode, auxiliary electrode or anticathode, which differ significantly from the voltage on the outside of the tube and lead to the tube breaking through can.
The drawing illustrates in Fig. 1, for example, in a high vacuum tube customary design with cathode 1 and anti-cathode 2, the course of the secondary electrons emanating from the anti-cathode 2. It can be seen from this that these electrons, indicated by dots, strike the glass wall near the neck of the anticathode and give it a negative charge. Since the process of triggering the secondary electrons cannot be avoided, means for eliminating the above-mentioned inconvenience must be to keep the secondary electrons away from the glass wall of the X-ray tube.
According to the invention, this is achieved in that a protective body which shields the endangered points of the tube wall is provided inside the tube.
2-9 of the drawings show high vacuum x-ray tubes with various embodiments of the protective body.
According to Fig. 2, a bell-shaped protective body 3 is attached to the cathode 1; which protrudes with its edge up to the level of the anticathode 2. This body 3 consists of thin glass or quartz on which a metal coating, expediently made of tantalum or the like, is deposited. It has approximately the shape of a half hollow sphere, in the middle of which the anti-cathode head 2 is located.
Due to the high negative charge of the protective body 3, electrons thrown into its interior, as indicated by dotted lines, are driven back towards the anticathode, so that they only hit the metal stem of the anticathode or the aritic cathode head, but no longer the glass wall. The field distribution has approximately the same course everywhere from the anticathode to the protective body.
If the deflection body is made of metal, it will be useful to see ver with a window for the passage of the X-rays. He can then also hig. 3 be designed in such a way that a ring 4 serves as the actual protective body, which surrounds the anti-cathode 2 in the plane of its mirror and is attached to the cathode 1 by means of individual supports 5.
-To make the triggering of tertiary elec trons on the surface of the anticathode or on its stem harmless, it is useful to give the protective body an expediently cylindrical approach 3 'that encompasses the anticathode stem 6 over its longer distance, as shown in FIG.
Fig. 4 shows yet another Schutzein direction, which consists of a stem 6 attached to the anticathode, shell-shaped body 7 consists. The protective body 3 'and this shell then together form a kind of trap for the electrons.
In order to attach the protective body, special attachment nozzles on the X-ray tube can also be used instead of the cathode. The protective body 3, 4 or 3 'can also consist exclusively of a non-conductor, for example made of glass or quartz, which is charged to a high negative potential by the secondary electrons emanating from the focal point of the anticathode and then acts as if it were would be conductive.
In the embodiment according to FIG. 5, a cup-shaped body 8 is attached to the anti-cathode handle 6 behind the head of the anti-cathode 2 and extends over the anti-cathode 2 approximately to the level of the cathode 1. This protective body is also expediently made of glass or quartz, which is provided with a metallic coating. It can also be made entirely of metal, in which case a window is expediently provided for the X-rays to pass through.
The attachment of the protective body 8 can also take place on the cathode head 2 itself or on a special carrier which is attached to the glass wall, for example, is combined with the carrier 9 for the anti-cathode handle 6.
6 and 7 are examples of execution Hoehvakuum-Röntgenröhreri Darge provides in which the protective body surrounds the cathode and the anticathode hood-shaped, but is not conductively connected to it. It is preferably made of insulating material.
According to Fig. 6 is on the inner wall of the neck extension 10 for the cathode 1, example, at the point where'd this is fused to the glass ball, a ge made of hard glass piston 11 of tropical shape is blown. This surrounds the anti-cathode head 2 and its stem 6 over a longer distance. The stem passes through it in a funnel-shaped inwardly drawn opening 12 so that there is no direct contact with the glass body.
Because both the cathode and the anticathode are separated from the protective glass body 11, which is fogged up inside with electrons during operation, an internal discharge and heat conduction that damage the body of the glass are avoided.
In order to prevent secondary cathode rays from penetrating through the narrow opening for the anticathode handle in the inner glass vessel, a funnel-shaped screen 13 is provided with an extension such that it completely encompasses the opening 12.
In the case of the tube according to FIG. 7, the protective body 11, which is also teardrop-shaped, encompasses the anti-cathode handle 6 by means of a disk 14 made of quartz or the like at a sufficient distance from the anti-cathode head 2. To connect the interior of the protective body 11 and the cathode neck 10 of the tube with the Openings 15 are provided near the melting point of the protective body 11.
When using quartz or hard-to-melt glass as a building material for the protective body 11, this ends in a cone 16 'which is fitted to the correspondingly shaped end of a short tube 17' fused to the neck 10 for the cathode. This happens because a fusion with soft glass is not possible. A similar mechanical connection takes place at the other end of the protective body 11 when a cover plate 14 made of quartz is used.
Since in many cases the main risk to the tube wall by the action of the secondary electrons occurs within the tube neck that surrounds the holder for the electrode that emits the secondary electrons, it is sufficient for tubes at risk in this way to allow the secondary electrons to enter through the protective body to prevent in the tube neck receiving the anticathode handle.
An embodiment of such a protected X-ray tube is shown in Fig. B.
A glass cover 17 is melted onto the inner wall of the neck attachment 16 for the anticathode 2 and surrounds the anticathode stem 6 tightly. The edge of this cover lying on the stem does not close the glass ball and the neck from one another, but a small opening 18 is provided to facilitate ventilation, which is covered by a sheet metal screen 19 which is slipped over the anti-cathode stem .
Special perforations can also be provided at other points on the cover, which are covered by screens made of the same material as the cover, which are expediently arranged on the cover itself. The Antikathodenstiel 6 finds in the glass lid 17 a good hold.
When the X-ray tube is set up according to FIG. 9, the tube neck 16 is also protected against any electrons emanating from the anticathode neck 6. There is a glass tube 20 set in the anti-cathode neck, which is fused to the neck 16 at its upper end 21 near the melting point for the feed line to the anti-cathode 2, and at its other end 22 is widened in a funnel-shaped manner that only a narrow gap between its edge and the inner wall of the neck 16 remains.
For the purpose of avoiding contact between metal and glass parts in the area of the discharge, a second tube 23 is arranged inside the tube 20, fused to it in the vicinity of its melting point, which serves to fasten the anticathode 2. The stem 6 of the anticathode made of tungsten is fastened to a slotted metal tube 24 which is pushed over the glass tube 23.