DE2928993A1 - Roentgenroehren-drehanode und verfahren zu deren herstellung - Google Patents
Roentgenroehren-drehanode und verfahren zu deren herstellungInfo
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Description
PHILIPS PATENTVERWALTUNG GMEH ~ U. ^ PHD 79-075
"Röntgenröhren-Drehanode und Verfahren zu deren Herstellung"
Die Erfindung betrifft eine Röntgenröhren-Drehanode mit einem GrundKörper aus Kohlenstoff, einer auf der Oberfläche
des Grundkörpers abgeschiedenen Schicht aus pyrolytischem Graphit und einer auf der Schicht aus pyrolytischem Graphit
angeordneten weiteren Schicht aus einem hochschmelzenden Metall, an deren Oberfläche bei Betrieb der Röhre die
BrennflecKbahn verläuft.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Röntgenröhr en-Drehanode, bei dem eine Schicht aus pyrolytischem
Graphit auf der Oberfläche eines GrundKörpers aus Kohlenstoff abgeschieden wird und auf der Schicht aus pyrolytischem
Graphit eine weitere Schicht aus einem hochschmelzenden Metall angebracht wird.
Eine solche Drehanode mit einem GrundKörper aus Graphit, der mit einer Schicht aus pyrolytischem Graphit versehen
ist, ist aus der DE-OS 21 46 918 bekannt. Die pyrolytische Beschichtung dient bei dieser bekannten Drehanode dazu,
glatte dichte Oberflächen zu schaffen, so daß sich Keine Teilchen vom GrundKörper lösen Können. Wegen des Fehlens
von Poren, d.h. der Behinderung des sogenannten Nachgasens, ist außerdem die Aufrechterhaltung eines permanenten Hochvakuums
wesentlich leichter als bei unbeschichteten Grund-Körpern aus Graphit. Für die Verbesserung der Ausbeute bei
der Erzeugung der Röntgenstrahlen soll es nach dieser Offenlegungsschrift
schon ausreichend sein, wenn nur die BrennflecKbahn beschichtet wird. Dann Können Keine losen Teilchen
auftreten, so daß die BrennflecKbahn gut hält. Außerdem wird durch die pyrolytische Beschichtung eine glatte Fläche
erhalten, auf der auch eine dünne Beschichtung mit Metall
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glatt wird, so daß Röntgenstrahlen gut austreten Können und der bei unbeschichteten Graphitanoden an den Rauhigkeiten
auftretende Dosisverlust vermieden wird.
Die pyrolytische Beschichtung des GrundKörpers Kann nach
der DS-OS 21 46 918 nach beKannten Verfahren vorgenommen werden. Diese gehen davon aus, dai3 sich an erhitzten Teilen,
die sich in einer Atmosphäre gasförmiger Kohlenstoffverbindungen befinden, Kohlenstoff, d.h. Graphit, abscheidet.
Dazu werden GrundKörper mittels Mittelfrequenzglühung auf
eine Temperatur von 500 bis 12000C erhitzt. Gleichzeitig
wird eine gasförmige Kohlenstoffverbindung an den Grund-Körpern vorbegeleitet. Die DicKe der Schicht nach dieser
Offenlegungsschrift ist schon ausreichend, xvemi die Rauhtiefe
der Oberflächen verschwunden ist. Die RauhigKeiten betragen bei unbeschichteten Anoden etwa 7 um, Können aber
nach Durchführung verschiedener Reinigungsverfahren bis zu 15 um erreichen. Eine etwa 5 bis 15 um starKe Schicht
aus pyrolytischem Graphit reicht also in erster Näherung meistens aus, um eine glatte Oberfläche entstehen zu lassen,
stärKere Schichten sind den vorgenannten Wir Klingen aber nicht hinderlich, auch bei mehr als 100 um.
Die BrennflecKbahn aus hochschmelzendem Metall Kann nach der DE-OS 21 46 918 ein KompaKter Ring oder eine KompaKte
Scheibe sein, der bzw. die auf dem beschichteten Grund-Körper angebracht ist. Das Metall Kann aber auch die Form
einer dünnen Schicht haben. Zur Herstellung der BrennflecKbahn wird das Metall z.B. durch Pyrolyse, EleKtrolyse, Bedampfen
oder Bestäuben aufgebracht. Die Schicht wird dabei im Gegensatz zu unbeschichteten Anoden schon bei wenigen
HiKrometern (1 bis 100 um) DicKe glatt, weil die Fläche, auf die sie aufgetragen wird, selbst schon eben ist. Es
brauchen Keine RauhigKeiten mehr aufgefüllt zu werden. Gegebenenfalls Kann durch Schleifen und/oder Polieren noch
zusätzlich geglättet v/erden, ohne daß lose Teilchen an der
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Oberfläche zurückbleiben, die bei unbeschichteten Grund-Körpern nur sehr schwer, wenn überhaupt, entfernbar sind.
Aus der DE-OS 17 71 980 ist die Herstellung von Gegenständen und Einzelteilen aus pyrolytischem Graphit, die
bei Betriebstemperaturen von mehr als 27600C verwendet
werden Können, beKannt. Die VerwendbarKeit bei derart hohen Temperaturen beruht auf der Orientierung der atomaren
bzw. Kristallographischen Schichten oder Lamellen des pyrolytischen Graphits, die bei der Abscheidung von pyrolytischem
Graphit aus der Gasphase entstehen. Diese Orientierung v/ird nachfolgend auch "Schichtung des pyrolytischen
Graphits" genannt. Wird der pyrolytische Graphit auf einem
Dorn oder in einer Form aus der Gasphase abgeschieden, dann sind die sich dabei ergebenden Ebenen der GraphitstruKtur
im allgemeinen parallel zu den Dorn- oder Formoberflächen und parallel zueinander angeordnet. Die Schichtung des
pyrolytischen Graphits folgt genau den Umrissen des Dorns. Die Wärmeübertragungsrichtung oder -leitfähigKeit verläuft
entlang dieser Schichtung, d.h. entlang ypn Bahnen, die
parallel zur Schichtung verlaufen. UmgeKehrt dazu wird die optimale Wärmeisolation senKrecht zur Schichtung erzielt.
Dies bedeutet, daß die aus der DE-OS 21 46 918 beKannte Schicht aus pyrolytischem Graphit nicht geeignet ist, gut
Wärme von der BrennflecKbahn in den GrundKörper zu leiten, da die Schichtung des pyrolytischen Graphits genau den Umrissen
des GrundKörpers folgt. Das Problem der Wärmeableitung wird denn auch in der DE-OS 21 46 918 nicht angesprochen.
Aus der DE-OS 17 71 980 ist ferner ein Verfahren bekannt, das angewendet wird, wenn die Orientierung der Ebenen
nicht den gewünschten OberflächenKonturen folgt. In diesem Falle wird zunächst das Produkt selbst unter BerücKsichtigung
seiner äußeren Konfiguration und seinen Abmessungen
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Konstruiert. Die Orientierung der Ebenen des Produkts wird dann so entworfen, daß allen funKtionellen Erfordernissen,
wie Richtung der Wärmeübertragung und Zugfestigkeit, entsprochen wird. Dann wird ein Dorn entworfen,
der der vorstehend angeführten Orientierung der Ebenen Rechnung trägt. Durch Abscheidung aus der Gasphase wird
dann auf dem Dorn ein Überzug aus pyrolytischem Graphit gebildet, wobei die Abmessungen des Überzugs so beschaffen
sind, daß sie den Abmessungen des Endprodukts entsprechen.
Der pyrolytische Überzug wird dann vom Dorn entfernt und maschinell bearbeitet, so daß er die Abmessungen und die
Form des EndproduKts erhält.
Die nach der DE-OS 17 71 980 hergestellten Gegenstände bestehen
ausschließlich aus pyrolytischem Graphit, während es sich bei den aus der DE-OS 21 46 918 bekannten Drehanoden
um VerbundKörper aus mehreren Materialien handelt. Eine Lösungsmöglichkeit für die Wärmeprobleme bei derartigen
Verbund-Drehanoden Kann daher der DE-OS 17 71 nicht entnommen ward en.
Aus der DE-OS 24 40 988 ist eine Röntgenröhren-Drehanode begannt, die im wesentlichen aus einem scheibenartigen
Graphitkörper und einer daran vorgesehenen, kreisringförmig verlaufenden BrennflecKbahn aus schwer sdimelzbarem Material
besteht und bei der wenigstens der im Bereich der BrennflecKbahn liegende Teil des GraphitKörpers eine pseudomonoKristalline,
durch DrucK- und Wärmeeinwirkung auf pyrolytischen Graphit hergestellte Struktur aufweist, wobei die
senkrecht zur Aufwachsrichtung des pyrolytischen Graphits befindlichen Ebenen der größeren thermischen und elektrischen
LeitfähigKeit senKrecht zur Achse des Graphit-Körpers der Drehanode liegen. Das pseudo-monoKristalline
Graphitmaterial wird aus einer oder mehreren Platte(n) oder Scheibe(n) aus pyröLytischem Graphit durch in einer
Richtung ausgeübten DrucK (2000 bis 3000 bar) und
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Erhitzung auf Temperaturen über 30000C hergestellt.
Bei der als Sinterung bezeichneten Erhitzung erfolgt vermutlich eine ReKristallisation. Der DrucK erfolgt parallel
zur Richtung des Schichtwachstums des pyrolytischen Graphits, wodurch eine ungefähre Geradlinigxeit der Kristalle in den
Ebenen senKrecht zur Wachstumsvorrichtung hervorgerufen wird. Auf diese V/eise wird zwar gegenüber Drehanoden mit
nur aus Graphit bestehenden GrundKörpern eine wesentlich höhere Wärmeleitung der auf der BrennflecKbahn erzeugten
Wärme zur Masse des aus Graphit bestehenden Grurtkörperteils
erzielt. Die dabei verwendete extrem anisotrope Art von pyrolytischem Graphit erfordert aber einen sehr großen Aufwand
in bezug auf ihre Herstellung; außerdem ist sie schwierig handhabbar. Die Drehanode in der in den Figuren
1 und 2 der Zeichnung der DE-OS 24 40 938 angegebenen Form (Orientierung) hat den großen Nachteil, daß die im Fokus
des EleKtronenstrahls (d.h. im BrennflecK) entstehende Verlustwärme vorzugsweise in Richtung auf die Drehanodenachse
hingeleitet wird, wodurch die gesamte RöhrenKonstruK-tion, insbesondere die Welle und die Lager,, in unzulässiger
Weise thermisch belastet werden Kann.
Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Röntgenröhren-Drehanode
zu schaffen, deren BrennflecKbahn relativ Kalt gehalten wird, ohne daß die besagte thermische Belastung auftritt,
und die darüber hinaus auch relativ einfach herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer Drehanode der eingangs genannten Art die KontaKtfläche
zwischen der Schicht aus hochschmelzendem Metall und der Schicht aus pyrolytischem Graphit mit der Ebene
der Schichtung des pyrolytischen Graphits einen von 0° abweichenden WinKel einschließt.
Um eine solche Drehanode auf einfache V/eise herzustellen,
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wird nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung die
Schicht aus pyrolytischem Graphit vor dem Anbringen der
Schicht aus hochschmelzendem Metall derart angeschliffen,
daß die so entstehende Kontaxtfläche zwischen den beiden
Schichten mit der Ebene der Schichtung des pyrolytischen
Graphits einen von 0 abweichenden Winxel einschließt. Durch diesen Anschliff der Schicht aus pyrolytischem Graphit
wird die Voraussetzung für eine wirksame Einkopplung der
Wärme aus der Brennflecxbahn in die parallel zu den Basisebenen
gutleitenden Schichten des pyrolytischen Graphits geschaffen.
Der GrundKörper besteht z.3. aus folgenden Kohlenstofformen
oder -arten: Elexxrographit, SchaumKohlenstoff, xaserverstärxtem
Kohlenstoff oder glasartiger Kohle.
Um eine besonders gute EinKopplung der Wärme zu erreichen, wird vorzugsweise die gesamte Schicht aus hochschmelzendem
Metall auf dem angeschliffenen Teil der Schicht aus pyrolytischem Graphit angebracht. Dies bedeutet, daß Keine
Stelle der Metallschicht auf nicht angeschliffenem pyrolytischem Graphit angeordnet ist.
Ferner ist es zvecKmäßig, daß die Breite des angeschliffenen
Teiles der Schicht aus pyrolytischem Graphit derart bemessen wird, daß sie der Breite der Schicht aus hochschmelzendem
Metall entspricht. Die Schilffflache braucht also
nicht breiter als die Metallschicht zu sein. Auf diese V/eise wird die mit dein Anlegen von größeren Schliff flächen
verbundene Mehrarbeit vermieden.
Aus der eingangs genannten Bedgingung, daß die Schicht aus
hochschneizendem Metall auf der Schicht aus pyrolytischem Graphit angeordnet ist, ergibt sich bereits, daß Keine
Stelle der Metallschicht direKt auf dem GrundKörper aus Kohlenstoff angeordnet ist. Dies bedeutet, daß nur die
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ORiGiNAL INSPECTED
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Schicht aus pyrolytischem Graphit, nicht aber auch der GrundKörper aus Kohlenstoff angeschliffen ist. Mit anderen
Worten: Die Schlifffläche soll sich nicht in den Grund-Körper
hinein fortsetzen.
Um einerseits zu erreichen, daß durch den Anschliff der erforderliche
Anodenwinkel erzielt wird, und um andererseits zu vermeiden, daß der Grundkörper angeschliffen wird, muß
die ursprünglich abgeschiedene Schicht aus pyrolytischem Graphit eine entsprechende Mindestdicke aufweisen (Der
Begriff "AnodenwinKel" ist in dem Buch von Van der Plaats
"Leitfaden der medizinischen Röntgentechnik" (Eindhoven
1961) S. 18-20 erläutert). Diese Hindestdicke hängt auch
von der gewählten Breite der Metallschicht ab, wie sich aus einfachen geometrischen Überlegungen ergibt. Die optimale
DicKe der Schicht hängt außerdem noch von dem zu leistenden Wärmetransport und damit von den geometrischen
Gegebenheiten der Drehanode ab. Im allgemeinen erfüllen 1 bis 10 mm dicke Schichten alle diese Voraussetzungen.
Um eine hinreichende Ableitung der bei Betrieb der Röhre im BrennflecK entstehenden Verlustwärme zu erzielen, ist
zu berücksichtigen, daß es mehrere Arten bzw. Qualitäten von pyrolytischem Graphit gibt, die sich untereinander
nicht nur durch ihren Kristallographischen Orientierungsgrad
(PerfeKtion), sondern damit auch durch ihre Wärmeleitfähigkeit merklich unterscheiden, wobei im Rahmen der
Erfindung insbesondere die Wärmeleitfähigkeit entlang den zuvor erörterten Schichten oder Lamellen des pyrolytischen
Graphits von Bedeutung ist.
Der Orientierungsgrad der einzelnen Arten von pyrolytischem Graphit läßt sich durch die Divergenz der jeweiligen
kristallographischen c-Achsen von der Aufwachsrichtung des pyrolytischen Graphits ausdrücken. Je kleiner der Raumwinkel
zwischen der kristallographischen c-Achse und der Aufwachsrichtung ist, umso höher ist der Orientierungsgrad
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und umso besser ist die Wärmeleitung parallel zur Schichtung. Im einzelnen gilt folgendes:
Normaler grobstruxturierter ("coarse grained") pyrolytischer Graphit hat einen maximalen RaumwinKel von ungefähr
30° und einen V/ärrneleitungsKoeffizienten parallel zur
Schichtung von ungefähr 3,4 J/cm · K · s.
Gut orientierter, feinstruKturierter ("fine grained")
pyrolytischer Graphit, wie man ihn bei Verwendung von Substraten mit sehr glatter (polierter) Oberfläche enthält,
hat einen maximalen RaumwinKel von ungefähr 15 und einen WärmeleitungsKoeffizienten parallel zur Schichtung
von ungefähr 4,2 J/cm · K · s.
ReKristallisierter ("high temperature and stress recrystallized") pyrolytischer Graphit (heißgepreßt bei
etv/a 35CO K unter einem DrucK zwischen 10 und 1000 bar) hat einen RaumwinKel von 5° oder Kleiner (bis zu 0,2°)
und einen v/ärineleitungsKo effizienten parallel zur Schichtung
von ungefähr 5,9 J/cm · K · s.
Die Bezeichnungen und Arten besonders der gut orientierten pyrolytischen Graphite sind von A.V/. Moore in "Chemistry
and Physics of Carbon" Band 11, S. 69-187 (Herausgeber: P.L. WalKer jr. und P.A. Thrower) ausführlich beschrieben
worden.
Im Vergleich zu den üblichen WerKstoffen für Röntgenröhren-Drehanoden,
nämlich Molybdän und Wolfram, ergeben sich damit folgende Verhältnisse für die WärmeleitungsKoeffizienten:
Der WärmeleitungsKoeffizient von "normalem" pyrolytischem Graphit ist etwa doppelt so groß wie der
¥ärmeleitungsKoeffizient von Molybdän und Wolfram, während
der von gut orientiertem pyrolytischem Graphit etwa zweibis dreimal und der von reKristallisiertem pyrolytisdBm
Graphit etwa vier- bis fünfmal so groß wie der von Molybdän
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, ή% - PHD 79-075
und Wolfram ist.
Unter Berücksichtigung der zvreifachen, dreifachen bzw.
vierfachen Wärmeleitfähigkeit von unterschiedlich gut
5 orientiertem pyrolytischem Graphit läßt sich abschätzen,
mit welchen Schichtdicken an pyrolytischem Graphit die gleiche Wärmeableitung wie bei entsprechenden Leiterquerschnitten
aus Molybdän oder Wolfram erreicht werden kann. Hierzu müssen noch folgende vereinfachende Annahmen getroffen
werden:
Die Breite der Brennfleckbahn beträgt etv/a 10 mm. Der
Anodenwinkel beträgt etv/a 15°. Der Anschliffwinkel, d.h. der Winkel der Schlifffläche zum Verlauf der lamellaren
Schichten, beträgt bei "normalem" pyrolytischem Graphit 30°, bei gut orientiertem pyrolytischem Graphit 20° und
bei rekristallisiertem pyrolytischem Graphit 15°.
Diese angenommenen Werte sind so gewählt, daß die folgenden Werte für die Mindestdicke der Schichten aus pyrolytischem
Graphit für alle in der Praxis auftretenden Fälle bevorzugt v/erden können: Bei normalem pyrolytischem Graphit
etwa 5 mm, bei gut orientiertem pyrolytischem Graphit etwa 3,5 mm und bei rekristallisiertem pyrolytischem Graphit
etwa 2,6 mm.
Die Schicht aus rekristallisiertem pyrolytischem Graphit wird vorzugsweise hergestellt, indem die Drehanode nach der
Beschichtung mit pyrolytischem Graphit einer thermischen Nachbehandlung bei 2500 bis 350O0C unterzogen wird. Die
thermische Nachbehandlung wird vorzugsweise im Vakuum durchgeführt, sie kann aber auch in einem Inertgas, z.B.
Argon durchgeführt werden. Bei der thermischen Nachbehandlung in einem Inertgas wird vorzugsweise ein Druck zwischen
10 und 500 bar angewendet.
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Nach einer anderen weiteren Ausgestaltung der Erfindung v/eist der Grundxörper Hüten oder Erhebungen auf, in die
bzw. auf denen durch nachträgliches 'iegschleif en von Teilen
der Schicht aus. pyrolytischein Graphit 'värmeleitungsbarrieren
eingebaut sind oder in bzw. auf denen zusätzlich abstrahlende Flächen vorhanden sind. Durch Schräganschliff
Kann die Größe dieser bevorzugt abstrahlenden Flächen in
gewissen Grenzen variiert werden. Die bevorzugte Abstrahlung der durch Anschnitt von Kristenographischen Basis-ίο
flächen (002) erzeugten Flächen hat zwei Ursachen:
a) Die Wärme wird aufgrund überwiegender Leitung längs
der xristallographischen 3asisflächen vom Ort der Erzeugung, der BrennflecKbahn, vorzugsweise zu
diesen angeschliffenen Flächen hingeleitet.
b) Der EmissionKoeffizient dieser angeschliffenen
Flächen ist - wie aus einem photcmetrisehen Vergleich
unmittelbar hervorgeht - größer als der Emissions-
ii Koeffizient einer sozusagen natürlich gewachsenen
Oberfläche des pyrolytisehen Graphits.
Das Erzeugen von V,rärrneleitungsbarrieren und bevorzugt abstrahlenden
Flächen schützt wesentliche Teile der Röntgenröhre, wie die Antriebswelle und über diese die Lager,
zusätzlich vor thermischer Überlastung.
Um zu erreichen, daß die KontaKtflache zwischen der Schicht
aus pyrolyirschem Graphit und der Schicht aus hochschmelzendem
Metall mit der Ebene der Schichtung des pyrolytischen
Graphits einen möglichst großen 'Jim-cel einschließt, v/eist
der Grundxörr>er nach einer v/eiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine ander Art von Erhebung als zuvor
beschrieben auf, nämlich eine ringförmige Erhebung, von deren Oberfläche die Schicht aus pyrolytischem Graphit
stollenweise derart v/eggeschliffen worden ist, daß die
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Schichtung des pyrolytischen Graphits freiliegt, wobei
die Schicht aus schwerschmelzendem Metall auf der Schliffflache
angeordnet ist. Auf diese 'vei.se werden T.7in!;el
zwischen XontaKtfläche und Schichtung von bis zu 90° erreicht.
Bei dieser Ausführungsforrn ist es zT.vreciimä3ig, daß die Erhebung
möglichst dünnwandig isr. Dazu Kann man sie aus einem anderen Material als dem übrigen GrundKörper, nämlich z.B.
aus schichtförmigen, dünnen anisotropen Graphitfolien oder auch aus Folien aus glasartiger Kohle, herstellen.
Die erfindungsgemäße Drehanode hat folgende Vorteile:
Unter optimaler Ausnutzung der anisotropen V/ärraeleitungscharaKteristiK
des pyrolytischen Graphits Kann die Temperatur der BrennflecKbahn relativ gehalten
v/erden und eine günstige Verteilung der Verlustwärme im GrundKörper erreicht werden, wobei die
2C V?rlustv,rärme vorzugsweise durch Strahlung an die
Umgebung abgegeben wird.
Die KontaKtfläche zwischen BrennflecKbahn und Grund-Körper
Kann sehr einfach und präzise durch Anschliff der Kristallographischen Basisflächen (002) des
Graphits hergestellt werden.
Die direKte Beschichtung des GrundKörpers mit pyrolytischen
Graphit macht eine - im allgemeinen schwierige - wärmeleitende Verbindung, z.3. Lötung
dieser beiden Komponenten überflüssig.
Die leichte Bearbeitbarkeit des GrundKörpermaterials
ermöglicht eine Vielfalt von Formen und Profilen, wodurch sich hinsichtlich V/ärmeKapazität und Wärmeleitung
eine optimale Anpassung an ein vorgegebenes
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Röhrsnsvstera erreichen läßt.
Durch Anschleifen der Schicht Können 'iärnebarrieren
und bevorzugt abstrahlende Flächen angebracht werden. Dadurch läßt sich die Wämebilanz in gevfissen
Grenzen steuern. Außerdem Können dadurch empfindlichere Teile der Röntgenröhre =.uf gezielte V/eise- vor
thermischer Überlastung geschützt werden.
-1O
Buren Schleifbearbeitung (mechanische Bearbeitung)
Können exakte Abmessungen realisiert werden.
Die umhüllende Schicht aus pyrolytischem Graphit verbessert
die mechanischen Eigenschaften (Festigkeit) der Drehanode erheblich. Dadurch v/erden größere Abmessungen
möglich (z.3. ·> 150 ram Durchmesser).
Di-? Yakuumtauglichkeit der Drehanode wird erhöht,
da Gasausbrüche wegen der Impernieabilität des pyrolytipchsn
Graphits auch bei hohen Temperaturen praktisch
nicht vorkommen.
Bei Aufbringen der Brennfleckbahn durch reaktive Abscheidung aus der Gasphase (CVD) oder Spritzverfahren
wird jede Löttechnik vermieden (Lötungen sind wegen der hohen Beanspruchungen, besonders auch
wegen der Notwendigkeit eines einwandfreien Wärmeüberganges von der BrennflecKbahn auf den Grundkörper
immer problematisch).
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 ein Guerschnittsprofil einer Drehanode,
Fig. 2 einen Teil eines ebensolchen Querschnittsprofils,
jedoch mit einer Nut, und ■
030064/0499
46" PKD 79-073
Fig. 3 und U einen Teil eines ebennolchen Ouersciinitt.sOrof.il3,
,jedoch mit Erhöhungen.
Dia Herstellung einer erfindun^G^op.äßon Drehanode wird
anhand von Fig. 1 näher erläutert. Der rechte Teil dieser
Figur zeigt eir_3n noch nicht beschichteten Grundxörper 1 .
Zunächst wird oin solcher mit einer Bohrung 2 für die
Antriebswelle versehener Grund Körn er aus Elextrogranhit
hergestellt. Wichtig ist dabei vor allem, daß die zuvor erwähnten T.'(rinKelbeziehungen realisiert v/erden Können.
Deshalb ist der I'eigungsvinxel α der Fläche 3 des Grund-Körpers,
die bei der fertigen Drehanode unterhalb einer Schicht 4 aus hochschmelzendem Metall, d.h. unterhalb der
Brenn'-lecKbahn, liegen v.'ird, zurr« Zentralstrahl 5 um einige
Grad größer als der Anodemrinicel f . Die Begriffe "Anodenv/inKel"
und Zentralstrahl" sind in dem Buch von Van der Plaats "Leitfaden der medizinischen Röntgentechnik"
(Eindhoven 196I) S. 13-20 erläutert.
Auf den so vorbereiteten GrundKörper wird eine Schicht 6 aus pyrolytischem Graphit nach an sich beKannten Verfahren
durch Abscheiden aus einer Gasphase aufgebracht. Diese Schicht oberhalb der Fläche 3 wird auf folgende V/eise
angeschliffen:
Die Anodenscheibe wird in eine Rundschleifmaschine eingespannt, wie sie bei der Metallbearbeitung üblich ist.
Die Materialabtragung wird - unter Einhaltung des oben angegebenen
Anodenwini-cels f - mittels einer SiliziumKarbid-,
Schleifscheibe vorgenommen, z.3. vom Typ "Feldmühle" SC
70/2 H 1.5 Ke 33, einer Keramütgebunderien porösen Schleif·
scheibe mit einem SiC-Korn von etwa 250 bis 300 um Korndurchmesser.
In gewissen Fällen ist es auch möglich, die Materialabtregung zur Erzeugung der Anschlifffläche mittels Abdrehen
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ORIGINAL INSPECTED
2S28993
auf ei:i3r jr3noan.<
vorzunenmen. -v*. v.?rmi -a.zu normale
DrehccA'hle mit Hartmatallta^tdctung, :.n einzeln an Fällen
mit Diamant- oder Schriaidteraml-Cbastuc::·.;:: _: (Al.:Ov) verv/endet.
Im allgemeinen er:'o!!gt .jedoch die Mvterialabtra-
'■3 dem Beschichten mit pyrclytischen Graphit und vor der Aufbringung
der Metallschicht in vielen Fällen nachbearbeitet. Dies geschieht am besten durch Schleifbearbeitung.
!lach Fertigstellung des mit nvrclvtischem Granhit beschichteten
und nachbearbeiteten GrundKörpers wird die
Schicht 4 r.u.^ hach3chmelzenden Metall angebracht. Dazu
Können in b^Kannter "7e.Lse drei Verfahren angewendet werden:
.!..bring.;n beianielsweise eine3 Ringes auf die ange-■'
::..-^:.\^\!:t:\i Flaane unterhalb 4 durch Löten mit einem hoch-
:-ϊ c hme \:: .vnd en, im Ausdeiinungaico effizienten angepaßten Lötmet
all .
b) Abscheiden de:; Metalls aus einer Gasphase nach dem
''-'' C\Aj--7erfahran (z.B. "volfram aus dem System ';,■?,- + 5 Ho
—>:; + 6 IiF).
c) nathodennera"raubung, Flamm- oder Plasmaspritzen.
jfJ Ir. Flg. ? wird gezeigt, da:" durch Anbringen einer Mut 7
";:-j C .".■■.: "I:;."1 rt-er " durcii nachträgliches V-gachleifen von
A A.A "?n dar ochl-^ht ό /ärmeleitungsbarrieren β und zusätz-Ji'::.i
;ϊ';::·":Γ"ϊ]1.::ν;·3 Flächen O und 10 erzeugt werden können.
;- Aach -l'-yn Fig. 3 und 4 v/eist der GrundKörner* 1 Erhebungen ii
und Ml ->uf, auf denon abstrahlende Flächen 13 und 14 vor-
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handen sind. Ferner weist der Grund:iörr>sr 1 eins ringförmige
Erhebung 15 bzw. 15' auf. Gemäß Fi";. 3 ist die
Schicht 6 aus pyrolytischem Graphit auf der ^rhsbung
bereits entlang der stricirounxtiarten Linie A-A1 , durch
die die Schilf fflache angedeutet ist, abgeschliffen; die
Schilfffläche ist bereits mit einer Schicht 4 aus hochschmelzendem Metall bedeckt. ?i,~. 4 zsi;;t eine schichtförmige
Erhebung 15' vor dem Schleifen entlang der Linie A-A'.
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L e e rs e i t e
Claims (15)
- PHILIPS PATEMTVERWALTUNG GMBH PHD 79-075PATENTANSPRÜCHE:/1, Röntgenröhren-Drehanode mit einem'GrundKörper aus Kohlenstoff, einer auf der Oberfläche des GrundKörpers abgeschiedenen Schicht aus pyrolytischem Graphit und einer auf der Schicht aus pyrolytischem Graphit angeordneten weiteren Schicht aus einem hochschmelzenden Metall, an deren Oberfläche bei Betrieb der Röhre die BrennflecKbahn verläuft,dadurch geKennzeichnet, daß die KontaKtflache zwischen der Schicht aus hochschmelzendem Metall (4) und der Schicht aus pyrolytischem Graphit (6) mit der Ebene der Schichtung des pyrolytischen Graphits einen von 0° abweichenden WinKel einschließt.
- 2. Röntgenröhren-Drehanode nach Anspruch 1,dadurch geKennzeichnet, daß der GrundKörper (1) Nuten (7) oder Erhebungen (11, 12) aufweist, von deren Oberflächen die Schicht aus pyrolytischem Graphit (6) stellenweise derart weggeschliffen worden ist, daß die Schichtung des pyrolytischen Graphits freiliegt.
- 3· Röntgendrehanode nach Anspruch 1 oder 2,dadurch geKennzeichnet, daß der GrundKörper (1) eine ringförmige Erhebung (15) aufweist, von deren Oberfläche die Schicht aus pyrolytischem Graphit (6) stellenweise derart weggeschliffen worden ist, daß die Schichtung des pyrolytischen Graphits freiliegt, und daß die Schicht aus schwerschmelzendem Metall (4) auf der Schlifffläche angeordnet ist.030084/04992 PHD 79-075
- 4. Röntgendrehanode nach Anspruch 3,dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Erhebung (151) aus schichtförmigem, zu Folien verpreßtem Graphit besteht.
- 5. Verfahren zur Herstellung der Röntgenröhren-Drehanode nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem eine Schicht aus pyrolytischem Graphit auf der Oberfläche eines GrundKörpers aus Kohlenstoff abgeschieden wird und auf der Schicht aus pyrolytischem Graphit eine weitere Schicht aus einem hochschmelzendem Metall angebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus pyrolytischem Graphit vor dem Anbringen der Schicht aus hochschmelzendem Metall derart angeschliffen wird, daß die so entstehende KontaKtfläche zwischen den beiden Schichten mit der Ebene der Schichtung des pyrolytischen Graphits einen von 0° abweichenden WinKel einschließt.
- 6. Verfahren nach Anspruch 5,dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Schicht aus hochschmelzendem Metall auf dem angeschliffenen Teil der Schicht aus pyrolytischem Graphit angebracht wird.
- 7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch geKennzeichnet, daß die Breite des angeschliffenen Teils der Schicht aus pyrolytischem Graphit derart bemessen wird, daß sie der Breite der Schicht aus hochschmelzendem Metall entspricht.
- 8. Verfahren nach Anspruch 5 bis 7,dadurch geKennzeichnet, daß eine 1 bis 10 mm dicKe Schicht aus pyrolytischem Graphit abgeschieden wird.
- 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch geKennzeichnet, daß eine mindestens 5 mm dicKe Schicht aus normalem grobstruKturiertem pyrolytischem Graphit abgeschieden wird.030064/04993 PHD 79-075
- 10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine mindestens 3,5 mm dicKe Schicht aus gut orientiertem, feinstrukturiertem pyrolytischem Graphit abgeschieden wird.
- 11. "Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine mindestens 2,6 mm dicKe Schicht aus reKristallisiertem pyrolytischem Graphit auf dem Grundkörper angebracht wird.
- 12. Verfahren nach Anspruch 11,dadurch gekennzeichnet, daß die Drehanode nach der Beschichtung mit pyrolytischem Graphit einer thermischen Nachbehandlung bei 2500 bis 350O0C unterzogen wird.
- 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß die thermische Nachbehandlung im Vakuum durchgeführt wird.
- 14. Verfahren nach Anspruch 12,dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Nachbehandlung in einem Inertgas durchgeführt wird.
- 15. Verfahren nach Anspruch 14,dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Nachbehandlung bei einem Inertgasdruck zwischen 10 und 500 bar durchgeführt wird.030064/0499
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Legal Events
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| 8380 | Miscellaneous part iii |
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