DE861293C - Roentgenroehre mit Strichbrennfleck adjustierbarer Breite - Google Patents

Description

• Röntgenröhre mit Strichbrennfleck adjustierbarer Breite Für viele Zwecke, vor allem der Feinstrukturforschung, wird eine Röntgenröhre mit einem Strichbrennfleck adjustierbarer Breite verlangt, der über seine ganze Länge eine möglichst gleichmäßige Flächenhelligkeit aufweisen muß. Es hat sich als praktisch erwiesen, für derartige Röntgenröhren stets eine Glühkathode zu verwenden, die aus einem in Form einer Zylinderspirale gewickelten Glühdraht hergestellt ist. Bekannterweise emittiert ein derartiger Draht aber im elektrischen Feld einen fächerförmigen Elektronenstrahl ungleichmäßiger Stromdichte, so daß bei den meistbenutzten Röntgenröhren auf der Anode ein mehr oder weniger verwaschenes Bild der Drahtwendel entsteht. Die den einzelnen Drahtwicklungen entsprechenden Stellen erhöhter Röntgenstrahlenerzeugung auf der Anode wirken in vielen praktischen Fällen außerordentlich störend.
• Es besteht somit die Aufgabe, die Breite des auf der Anode entstehenden Brennfleckes durch geeignete Maßnahmen auf einen durch die Aufnahmetechnik verlangten Minimalwert zu erniedrigen, die einzelnen auf der Anode abgebildeten Wendelgänge aber weitgehend miteinander zu verwischen. Dieses wird bei Röntgenröhren mit Strichbrennfleck adjustierbarer Breite und mit mindestens zwei als elektrostatisches Linsensystem wirkenden Zwischenelektroden zwischen Anode und Kathode erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Zwischenelektroden als Schlitzelektroden ausgebildet sind und ihr Potential sowie die geometrische Anordnung derart gewählt sind, daß der Linsenfehler der chromatischen Aberration in Richtung quer zum Schlitz praktisch verschwindet, in Richtung längs des Schlitzes aber so groß ist, daß die von den einzelnen Wicklungen der Glühkathodenwendel emittierten Elektronen einander auf der Anode überlappen.
• An Hand der Abbildung, die in zum Teil schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, sei der Erfindungsgedanke erläutert. Vor der Wendel i sind zwei Schlitzblenden 2 und 3 angebracht, wobei die Entfernung zwischen i und 3 etwa io- bis 2omal größer ist als die von 3 zur Anodenoberfläche q.. Außerdem liegt das Potential V3 von Blende 3 viel näher am Glühkathodenpotential V, = 0 als am Anodenpotential V4, während das Potential V2 der Zwischenblende 2 zwischen dem von V, und V3 liegt.
• Ein mit der Energie o aus i austretendes Elektron läuft z. B. auf der Bahn 5 zur Anode. Ein mit V8 eV an der gleichen Stelle austretendes Elektron läuft auf den Bahnen 6 oder 7, wenn seine Austrittsgeschwindigkeit parallel zur Schlitzrichtung, auf den Bahnen 8, 9, wenn seine Austrittsgeschwindigkeit quer zur Bahn 5 und der Schlitzrichtung erfolgte. Ist a der Abstand zwischen i und 2, so beträgt der Abstand dieser vier Bahnen von der Mittelbahn 5 beim Passieren von Schlitz 2 etwa di = a yVBIVs . (i) Die Bahnen 6, 7 verlaufen auch weiterhin bis zur Anode q. etwa in diesem Abstand d, von der Mittelbahn 5. Die verlangte Verwaschung der Wendelgangbilder längs des Strichbrennfleckes ist also dann erfindungsgemäß erreicht, wenn der Abstand D benachbarter Drahtwindungen, in der Abbildung als io bezeichnet, kleiner wird als 2d,: D -2di. (2) Dahingegen werden die Bahnen 8, 9 durch die als Vorkonzentrierer wirkende Schlitzblende :z nach Passieren von 2 leicht wieder auf die Mittelbahn 5 zu gekrümmt und treffen nach Passieren der als Sammelzylinderlinse wirkende Blende 3 auf der Anode fast mit der Mittelbahn 5 zusammen. Dazu ist es erforderlich, daß die Brennweite dieser Sammellinse 3 etwa gleich ist dem Abstand b zwischen Blende 3 und Anode q.: b ~ f . (3) Da letztere nach bekannten Gesetzen der Elektronenoptik gegeben ist durch so folgt aus Gleichung (3) und (q.) V3 ~ 0.2 V4 - (5) Erfindungsgemäß ist also die Spannungsdifferenz zwischen Anode und Linsenelektrode 3 dieser Röhre etwa 5mal so groß als zwischen Elektrode 3 und Glühkathode, wobei Elektrode 3 sehr nahe an der Anode liegt. Da die Temperatur der Heizwendel im praktischen Betrieb stets etwa bei 24oo° K liegt, so hat V" die Größe von etwa i V. D ist bei den technisch verwandten Glühdrähten in der Größe von etwa i mm. Nimmt man für den Abstand a zwischen Glühkathode und Elektrode 2 etwa 3o mm, so muß erfindungsgemäß zur Erfüllung von Gleichung (2) gelten: In dem eben behandelten numerischen Beispiel muß also V2 kleiner als 3,6 kV sein. Diese Forderung läßt sich entsprechend Gleichung (5) in jedem Falle erfüllen. Denn Blende 2 wirkt bekanntermaßen nur dann als Vorkonzentrierer, wenn ihr Potential genügend weit unter dem von Blende 3 liegt.
• Das so beschriebene elektrostatische Linsensystem 2, 3 wirkt somit optisch betrachtet bei der geschilderten geometrischen und elektrischen Dimensionierung wie ein Zylinderlinsensystem, das in der Ebene der optischen Zylinderlinse einen hohen, quer dazu aber einen verschwindenden chromatischen Fehler aufweist, und erfüllt damit alle eingangs aufgestellten Forderungen.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Röntgenröhre mit Strichbrennfleck adjustierbarer Breite und mit mindestens zwei als elektrostatisches Linsensystem wirkenden Zwischenelektroden zwischen Anode und Kathode, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenelektroden als Schlitzelektroden ausgebildet sind und ihr Potential sowie die geometrische Anordnung derart gewählt sind, daß der Linsenfehler der chromatischen Aberration in Richtung quer zum Schlitz praktisch verschwindet, in Richtung längs des Schlitzes aber so groß ist, daß die von. den einzelnen Wicklungen der Glühkathodenwendel emittierten Elektronen einander auf der Anode überlappen.
2. 2. Röntgenröhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung zwischen Kathode und der der Anode benachbarten Schlitzelektrode im Arbeitspunkt minimaler Brennfleckbreite insgesamt etwa ein Fünftel der Gesamtröhrenspannung beträgt, während die Spannung VZ, die zwischen Kathode und der ihr benachbarten Schlitzelektrode liegt, der Bedingungsgleichung genügt.