DE1916497C3 - Röntgenröhre mit einem auswechselbaren Strahlenaustrittsfenster - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Röntgenröhre mit einem auswechselbaren Strahlenaustrittsfenster, dessen für Röntgenstrahlen durchlässige Scheibe in einer ringförmigen Halterung befestigt ist, die am Röhrenkolben mittels eines nach außen vorstehenden rohrförmigen Teils aus einem Material, dessen Ausdehnungskoeffizient demjenigen des Röhrenkolbens der Röntgenröhre entspricht, befestigt ist, der mit seinem einen Ende in einer öffnung am Röhrenkolben angebracht ist und in dem ein zweiter rohrförmiger Teil kleineren Durchmessers eingesetzt und koaxial angeordnet ist.

Aus der US-PS 33 34 256 ist bereits eine Röntgenröhre der vorgenannten Art bekannt, bei der die für Röntgenstrahlen durchlässige Scheibe mittels Spannschrauben zwischen einem Flanschteil und einem Klemmring auswechselbar eingespannt ist. Der Flanschteil ist am äußeren Ende eines rohrförmigen Teils angebracht, der eine Strahlenaustrittsöffnung im Röhrenkolben umschließt und mit seinem inneren Ende am Röhrenkolben durch eine Glas-Metallverbindung befestigt ist. Um diese Glas-Metallverbindung gegen Röntgenstrahlen abzuschirmen, ist innerhalb des rohrförmigen Teils ein zweiter rohrförmiger Teil kleineren Durchmessers koaxial angeordnet. Zur Erzielung einer vakuumdichten Verbindung muß die für Röntgenstrahlen durchlässige Scheibe mit hohem Anpreßdruck gegen den Flansch gepreßt werden. Der Flansch, der Klemmring und die Spannschrauben müssen also verhältnismäßig massiv ausgestaltet werden, damit der zur Erzielung einer einwandfreien Abdichtung erforderliche hohe Anpreßdruck erzeugt und auch während des Betriebs der Röntgenröhre aufrechterhalten werden kann. Das hohe Gewicht der zum Einspannen der für Röntgenstrahlen durchlässigen Scheibe vorgesehenen Bauteile bedingt eine Erhöhung der Bruchgefahr des Röhrenkolbens, insbesondere an der Verbindungsstelle zwischen Röhrenkolben und dem nach außen vorstehenden rohrförmigen Teil. Darüber hinaus besteht auch die Gefahr, daß die durch den hohen Anpreßdruck bedingte vakuumdichte Abdichtung bei Temperaturwech-

selbeanspruchung leidet

Zur Verbesserung der vakuumdichten Abdichtung bei einer vergleichbaren Halterung des Strahlenaustrittsfensters einer Röntgenröhre mit einem am Röhrenkolben angebrachten, nach außen vorstehenden

Ringstutzen ist es aus der US-PS 27 30 637 bereits bekannt, in der Dichtungsfläche des Flansches des Stutzens, auf dem das Fenster mit einem angeschraubten Ring' befestigt ist, eine Ringnut anzuordnen, die mit einem Dichtungsmittel fettartiger Konsistenz gefüllt

wird, das in gegebenenfalls auftretende Leckstellen eindringen und diese wieder abdichten kann.

Weiterhin ist aus der US-PS 23 40 362 bereits eine Röntgenröhre bekannt, bei der die für Röntgenstrahlen durchlässige Scheibe in einem Halterungsring befestigt

ist. Der Halterungsring ist an einem Ende zur Aufnahme der Scheibe mit einer Aussparung versehen, in der die Scheibe eingesetzt und mit dem Halterungsring verlötet wird. Das andere Ende des Halterungsringes wird mit dem nach außen vorstehenden Ende eines rohrförmigen Teils verlötet, der eine Strahlenaustrittsöffnung im Röhrenkolben umschließt und mit seinem anderen Ende am Röhrenkolben befestigt ist. Zum Ausbauen der für Röntgenstrahlen durchlässigen Scheibe muß also die Lötverbindung durch Erwärmen gelöst werden, wobei die Gefahr besteht, daß die andere Lötverbindung durch die zugeführte Wärme Risse bekommt und dadurch undicht wird.

Aus der DL-PS 47 251 ist ferner eine Halterung für ein aus Beryllium bestehendes Strahlenaustrittsfenster für eine Röntgenröhre bekannt, bei der zwischen dem Anodenkörper der Röhre und dem Beryllium-Fenster ein federnder Zwischenring vorgesehen ist, der sowohl mit dem Anodenkörper als auch dem Beryllium-Fenster verlötet ist. Der federnde Zwischenring hat dabei die Aufgabe, die auf Grund von unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten gegebenenfalls auftretenden Wärmespannungen auszugleichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Röntgenröhre der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die für Röntgenstrahlen durchlässige Scheibe so angeordnet ist, daß eine dauerhafte einwandfreie vakuumdichte Abdichtung sichergestellt ist und die Scheibe sowohl beim Einbau bzw. Auswechseln als auch während des Betriebes vor schädlichen Beanspruchungen geschützt ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Röntgenröhre der eingangs genannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die zwei rohrförmigen Teile beide an ihrem vom Röhreninneren abgekehrten, nach außen vorstehenden Ende miteinander vakuumdicht verbunden sind, daß die ringförmige Halterung auf ihrer einen Seite einen ersten axial gerichteten Ringteil mit einem Umfangsrand, an dem die Scheibe mit ihrem'Randteil angeschweißt ist, und an ihrer anderen Seite einen zweiten radial gerichteten Ringteil aufweist, der flanschartig über den restlichen Teil der ringförmigen Halterung vorsteht und an der Innenwand des zweiten rohrförmigen Teils angeschweißt ist, so daß die ringförmige Hai-

terung innerhalb des zweiten rohrförmigen Teils befestigt ist.

Bei der Röntgenröhre nach der Erfindung sind die einzelnen Bauteile des auswechselbaren Strahlenaustrittsfensters metallurgisch fest miteinander verbunden, wodurch eine einwandfreie dauerhafte Abdichtung gewährleistet wird. Trotzdem kai.n das Strahlenaustrittsfenster leicht ausgewechselt werden, da lediglich die Verbindung zwischen den nach außen abstehenden Enden der beiden koaxial angeordneten ronrförmigen Teile gelöst zu werden braucht, was beispielsweise durch Aufschneiden geschehen kann. Die für Röntgenstrahlen durchlässige Scheibe liegt geschützt innerhalb des inneren rohrförmigen Teils. Zwischen dem Röhrenkolben und der Scheibe liegt eine verhältnismäßig lange Wärmedurchgangsstrecke, über die eventuell auftretende Wärmespannungen wirksam ausgeglichen werden. Die Fensterhalterung der Röntgenröhre nach der Erfindung zeichnet sich auch durch einen kompakten Aufbau aus und besitzl darüber hinaus ein verhältnismäßig geringes Gewicht, da die einzelnen Bauteile für das auswechselbare StrahlenaustriUsfenster keinen hohen Anpreßdrücken zu widerstehen brauchen, so daß sich eine massive Ausführung erübrigt.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung bestehen die beiden Ringteile zur Halterung der für Röntgenstrahlen durchlässigen Scheibe aus unterschiedlichem Material und sind metallurgisch vakuumdicht miteinander verbunden. Dies ermöglicht eine optimale Materialkombination zur Herstellung einer vakuumdichten Verbindung zwischen dem einen Ring und der Scheibe und dem anderen Ring und dem benachbarten inneren rohrförmigen Teil.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung erläutert, in der zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch eine Röntgenröhre nach der Erfindung und

F i g. 2 Teile des auswechselbaren Strahlenaustrittsfensters der Röntgenröhre nach Fig. 1.

Die in F i g. 1 dargestellte Röntgenröhre besitzt einen Röhrenkolben 10 aus Glas oder einem anderen geeigneten glasartigen oder ähnlichem Material; innerhalb des Kolbens sind eine Kathode 12 und eine Anode 14 vorgesehen. Eine auf der Kathode 12 angeordnete Hülse 16 umschließt die von der Anode 14 abstehende Auftreffläche 15 und ist mit einer Strahlenaustrittsöffnung 20 versehen, über die Röntgenstrahlen in Richtung des im Röhrenkolben 10 vorgesehenen Strahlenaustrittsfensters 22 austreten können.

Das Strahlenaustrittsfenster 22, dessen Bauteile näher in F i g. 2 dargestellt sind, ist in einen rohrförmigen Teil 30 eingesetzt, der eine Öffnung im Röhrenkolben 10 umschließt und mit seinem einen Ende in üblicher Weise fe*'. i.iit dem Röhrenkolben verbunden ist. Das Strahlenaustrittsfenster 22 besitzl einen rohrförmigen Teil 36, der in den rohrförmigen Teil 30 eingesetzt ist. Die rohrförmigen Teile 30 und 36 bestehen aus einem Material, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient demjenigen des Röhrenkolbens entspricht, und sind so dimensioniert, daß der rohrförmige Bauteil 36 leicht in den rohrförmigen Bauteil 30 eingesetzt werden kann, jedoch möglichst dicht in diesen paßt.

Eine ringförmige Halterung 32 ist am einen Ende des zylindrischen Bauteils 36 fest angebracht. Die ringförmige Halterung 32 weist einen Ringteil 32a auf, der sich radial über den Umfang der ringförmigen Halterung 32 hinaus erstreckt. Der Ringteil 32a, der beispielsweise aus rostfreiem Stahl besteht, ist an die Innenwand des ringförmigen Teils 36 angeschweißt, beispielsweise mittels einer Elektronenstrahlschweißung, so daß die ringförmige Halterung 32 innerhalb des rohrförmigen Teils 36 befestigt ist. Die ringförmige Halterung 32 weist einen weiteren Ringteil 326 auf. der beispielsweise aus Aluminium besteht. Die Ringteile 32a und 32i> sind mztallurgisch miteinander verbunden. Der Ringteil 32b weist einen sich axial erstreckenden Umfangsrand zut Au'nahme der Scheibe 34 auf. Die Scheibe 34 ist mit ihrem Randteil an den Umfangsrand des Ringteils 326 angeschweißt, beispielsweise durch eine Elektronenstrahlschweißung, wodurch eine vakuumdichte Verbindung mit der ringförmigen Halterung 32 gewährleistet wird. Die die Scheibe 34 enthaltende ringförmige Halterung 32 wird dann in den rohrförmigen Teil 36 eingesetzt, und der Ringieil 32a wird an der Innenwand des rohrförmigen Teils 36 mittels eines Elektronenstrahls angeschweißt und dadurch eine vakuumdichte Verbindung zwischen dem rohrförmigen Teil 36 und der ringförmigen Halterung 32 hergestellt. Das aus rostfreiem Stahl bestehende Material des Ringteils 32a verträgt sich metallurgisch mit dem Material des rohrförmigen Teils 36.

Nach dem Zusammenbau der in F i g. 2 dargestellten Teile des Strahlenaustrittsfensters wird der rohrförmige Teil 36 in den vom Röhrenkolben 10 nach außen vorstehenden rohrförmigen Teil 30 eingesetzt und mit diesem vakuumdicht verbunden. Beispielsweise werden die nach außen vorstehenden Enden der beiden rohrförmigen Teile 30 und 36 miteinander verschweii3t. Zum Auswechseln des Strahlenaustrittsfensters 22 braucht man dann lediglich die Schweißstelle durchzuschneiden, worauf das Strahlenaustrittsfenster 22 zur Wiederverwendung herausgenommen werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Röntgenröhre mit einem auswechselbaren Strahlenaustrittsfenster, dessen für Röntgenstrahlen durchlässige Scheibe in einer ringförmigen Halterung befestigt ist, die am Röhrenkolben mittels eines nach außen vorstehenden rohrförmigen Teils aus einem Material, dessen Ausdehnungskoeffizient demjenigen des Röhrenkolbens der Röntgenröhre entspricht, befestigt ist, der mit seinem einen Ende in einer öffnung am Röhrenkolben angebracht ist und in dem ein zweiter rohrförmiger Teil kleineren Durchmessers eingesetzt und koaxial angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei rohrförmigen Teile (30, 36) beide an ihrem vom Röhreninneren abgekehrten, nach außen vorstehenden Ende miteinander vakuumdicht verbunden sind, daß die ringförmige Halterung (32) auf ihrer einen Seite einen ersten axial gerichteten Ringteil (32a) mit einem Umfangsrand, an dem die Scheibe (34) mit ihrem Randteil angeschweißt ist, und an ihrer anderen Seite einen zweiten radial gerichteten Ringteil (32b) aufweist, der flanschartig über den restlichen Teil der ringförmigen Halterung (32) vorsteht und an der Innenwand des zweiten rohrförmigen Teils (36) angeschweißt ist, so daß die ringförmige Halterung innerhalb des zweiten rohrförmigen Teils (36) befestigt ist.

2. Röntgenröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Ringteile (32a und 326) aus unterschiedlichem Material bestehen und metallurgisch vakuumdicht miteinander verbunden sind.