DE1916497C3

DE1916497C3 - X-ray tube with an exchangeable radiation exit window

Info

Publication number: DE1916497C3
Application number: DE1916497A
Authority: DE
Inventors: Victor Edward Santa Monica Calif. Delucia (V.St.A.)
Original assignee: Torr Laboratories Inc Los Angeles Calif (vsta)
Current assignee: Torr Laboratories Inc Los Angeles Calif (vsta)
Priority date: 1968-08-14
Filing date: 1969-03-31
Publication date: 1975-10-30
Also published as: NL146641B; NL6903865A; DE1916497A1; DE1916497B2; GB1220423A

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.The invention relates to an X-ray tube with an exchangeable radiation exit window, whose for X-ray permeable disc is secured in an annular holder that is attached to the tubular bulb by means of an outwardly protruding tubular part made of a material whose coefficient of expansion that of the tube piston of the X-ray tube, is attached, which with its one end in an opening is attached to the tubular piston and in which a second tubular part of smaller diameter is used and arranged coaxially.

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-From US-PS 33 34 256 an X-ray tube of the aforementioned type is already known in which the for X-ray permeable disc by means of clamping screws between a flange part and a Clamping ring is clamped exchangeably. The flange part is at the outer end of a tubular shape Part attached, which encloses a beam exit opening in the tube piston and with its inner end is attached to the bulb by a glass-metal connection. To oppose this glass-metal connection To shield X-rays, a second tubular part is smaller inside the tubular part Diameter arranged coaxially. In order to achieve a vacuum-tight connection, it must be used for X-rays permeable disc can be pressed against the flange with high pressure. The flange that Clamping ring and the clamping screws must therefore be designed to be relatively massive, so that the for Achieving a perfect seal generated high contact pressure required and also during the Operation of the X-ray tube can be maintained. The heavy weight of the for clamping the X-ray permeable pane components increases the risk of breakage Tubular piston, especially at the junction between the tubular piston and the outwardly protruding one tubular part. In addition, there is also the risk that the pressure caused by the high contact pressure vacuum-tight seal in the event of temperature

selbeanspruchung leidetself-strain suffers

Zur Verbesserung der vakuumdichten Abdichtung bei einer vergleichbaren Halterung des Strahlenaustrittsfensters einer Röntgenröhre mit einem am Röhrenkolben angebrachten, nach außen vorstehendenTo improve the vacuum-tight seal with a comparable mounting of the radiation exit window an X-ray tube with an attached to the tube piston, protruding outward

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 gefülltRing socket it is already known from US-PS 27 30 637, in the sealing surface of the flange of the nozzle on which the window is screwed Ring 'is attached to arrange an annular groove, which is filled with a sealant of grease-like consistency

wird, das in gegebenenfalls auftretende Leckstellen eindringen und diese wieder abdichten kann.will penetrate any leaks that may occur and can seal it again.

Weiterhin ist aus der US-PS 23 40 362 bereits eine Röntgenröhre bekannt, bei der die für Röntgenstrahlen durchlässige Scheibe in einem Halterungsring befestigtFurthermore, from US-PS 23 40 362 an X-ray tube is already known in which the for X-rays permeable disc fixed in a retaining ring

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.is. The retaining ring is provided at one end for receiving the disc with a recess in which the disc is inserted and soldered to the retaining ring. The other end of the retaining ring is soldered to the outwardly protruding end of a tubular part, which has a beam exit opening encloses in the flask and is attached at its other end to the flask. To expand the X-ray permeable pane must therefore loosen the soldered connection by heating there is a risk that the other soldered connection will crack as a result of the heat supplied and thereby leaks.

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.From DL-PS 47 251 there is also a holder for a beam exit window made of beryllium known for an X-ray tube in which the anode body of the tube and the beryllium window are between a resilient intermediate ring is provided which connects to both the anode body and the beryllium window is soldered. The resilient intermediate ring has the task, due to different thermal Expansion coefficients to compensate for any thermal stresses that may arise.

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.The invention is based on the object of creating an X-ray tube of the type mentioned at the beginning, in which the X-ray permeable pane is arranged in such a way that a permanent, perfect vacuum tightness Sealing is ensured and the disc both during installation or replacement as well as during of the company is protected from harmful stresses.

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-This object is achieved by an X-ray tube of the type mentioned at the beginning, which is characterized by is that the two tubular parts both facing away from the tube interior, protruding outward End are connected to each other in a vacuum-tight manner that the annular holder on one side a first axially directed ring part with a peripheral edge to which the disk is welded with its edge part is, and on its other side has a second radially directed ring part which is flange-like protrudes beyond the remainder of the annular bracket and on the inner wall of the second tubular Is partially welded, so that the ring-shaped shark

terung innerhalb des zweiten rohrförmigen Teils befestigt ist.sion fixed within the second tubular part is.

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.In the X-ray tube according to the invention, the individual components of the exchangeable radiation exit window metallurgically firmly connected to each other, which ensures a perfect permanent seal will. Nevertheless, the radiation exit window can easily be replaced, since only the Connection between the outwardly protruding ends of the two coaxially arranged ronr-shaped Parts need to be solved, what for example can be done by cutting. The X-ray permeable pane is protected inside of the inner tubular part. There is a relatively long time between the tubular piston and the disk Heat transfer path, over which any thermal stresses that may occur are effectively compensated. The window holder of the X-ray tube according to the invention is also characterized by a compact one Structure and also have a relatively low weight, as the individual components for the exchangeable radiation exit window does not have a high Need to withstand contact pressure, so that a massive design is unnecessary.

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.According to one embodiment of the invention, there are two ring parts for holding the X-rays permeable disc made of different material and are metallurgically vacuum-tight with each other tied together. This enables an optimal combination of materials to create a vacuum-tight connection between the one ring and the disc and the other ring and the adjacent inner one tubular part.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung erläutert, in der zeigtThe invention will now be explained with reference to the drawing, in which shows

F i g. 1 einen Schnitt durch eine Röntgenröhre nach der Erfindung undF i g. 1 shows a section through an X-ray tube according to the invention and

F i g. 2 Teile des auswechselbaren Strahlenaustrittsfensters der Röntgenröhre nach Fig. 1.F i g. 2 parts of the exchangeable radiation exit window of the X-ray tube according to 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.The in F i g. 1 shown X-ray tube has a tubular bulb 10 made of glass or another suitable vitreous or similar material; within the envelope are a cathode 12 and an anode 14 provided. A sleeve 16 arranged on the cathode 12 encloses the one protruding from the anode 14 Impact surface 15 and is provided with a radiation exit opening 20, through the X-rays in the direction of the beam exit window 22 provided in the tube piston 10 can emerge.

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.The beam exit window 22, the components of which are shown in more detail in FIG. 2 is shown in a tubular shape Part 30 used, which encloses an opening in the tubular piston 10 and with its one end in the usual Way fe * '. it is connected to the bulb. That The beam exit window 22 possesses a tubular part 36 which is inserted into the tubular part 30. The tubular parts 30 and 36 are made of a material whose coefficient of thermal expansion is the same of the tubular piston corresponds, and are dimensioned so that the tubular member 36 easily into the tubular component 30 can be used, but fits as tightly as possible into this.

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.An annular holder 32 is fixedly attached to one end of the cylindrical component 36. The annular holder 32 has an annular part 32 a which extends radially beyond the circumference of the annular holder 32. The ring part 32a, which is made of, for example, stainless steel, is welded to the inner wall of the ring-shaped part 36, for example by means of electron beam welding, so that the ring-shaped holder 32 is fixed within the tubular part 36. The ring-shaped holder 32 has a further ring part 326. which consists, for example, of aluminum. The ring parts 32a and 32i> are metallurgically connected to one another. The ring part 32b has an axially extending circumferential edge for receiving the disk 34. The edge part of the disk 34 is welded to the peripheral edge of the ring part 326, for example by electron beam welding, which ensures a vacuum-tight connection with the ring-shaped holder 32. The ring-shaped holder 32 containing the disk 34 is then inserted into the tubular part 36, and the ring-shaped part 32a is welded to the inner wall of the tubular part 36 by means of an electron beam, thereby producing a vacuum-tight connection between the tubular part 36 and the ring-shaped holder 32. The stainless steel material of the ring part 32a is metallurgically compatible with the material of the tubular part 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.After assembling the in F i g. The parts of the beam exit window shown in FIG. 2 are tubular Part 36 inserted into the tubular part 30 protruding outward from the tubular piston 10 and with connected to this in a vacuum-tight manner. For example, the outwardly protruding ends of the two are tubular Parts 30 and 36 welded together. For changing the beam exit window 22 you then only need to cut through the weld, whereupon the beam exit window 22 to Reuse can be taken out.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. X-ray tube with an exchangeable radiation exit window, the X-ray transparent disc is fastened in an annular holder which is attached to the tube piston by means of an outwardly protruding tubular part made of a material whose coefficient of expansion corresponds to that of the tube piston of the X-ray tube, which is attached with its one The end is attached to an opening on the tube piston and in which a second tubular part of smaller diameter is inserted and arranged coaxially, characterized in that the two tubular parts (30, 36) are both connected to one another in a vacuum-tight manner at their outwardly protruding end facing away from the inside of the tube are that the annular holder (32) on its one side has a first axially directed ring part (32a) with a peripheral edge to which the disc (34) is welded with its edge part, and on its other side a second radially directed ring part (32b ) , the flan protruding from the remainder of the annular bracket (32) and welded to the inner wall of the second tubular member (36) so that the annular bracket is secured within the second tubular member (36).

2. X-ray tube according to claim 1, characterized in that the two ring parts (32a and 326) consist of different materials and are metallurgically connected to one another in a vacuum-tight manner.