-
Drehanodenröntgenröhre mit Hochspannungsschutzmantel Um die drehbare
Anode einer Röntgenröhre zu bewegen, hat man früher schon vorgeschlagen, einen permanenten
Magneten außerhalb der Röntgenröhre. rotieren zu lassen und die Anode mit Eisenkörpern
zu versehen, welche durch den drehenden Magneten mitgenommen werden. Bei der praktischen
Ausführung von Drehanodenröntgenröhren ist ein drehender Magnet nicht zur Anwendung
gekommen, sondern man hat das magnetische Drehfeld zum Antrieb der Drehanode durch
einen ruhenden, mit einer Drehstromwicklung versehenen Elektromagnetenerzeugt. Obgleich
scheinbar diese Ausführung den Vorteil großer Einfachheit hat, sind mit ihr doch
Nachteile verknüpft, welche erfindungsgemäß aufgehoben werden. Die wichtigsten Nachteile
sind die Notw6ndigkeit, den nahe an der Röntgenröhre liegenden Stator für Hochspannung
gegen die Anode zu isolieren, der vergrößerte Durchmesser der Schutzhaube und die
Schwierigkeit der Tourenregulierung. Letztgenannte erfordert das Vorhandensein eines
Frequenzwandlers. Ferner ist, wenn kein Drehstromnetz zur Verfügung steht, eine
Phasenverschiebungseinrichtung zum Ingangsetzen des Rotors erforderlich.
-
Bekannt ist auch eine in einem Mantel drehbar angeordnete Röntgenröhre.
Die Anode ist hierbei fest mit der Röhrenwandung verbunden, und der Antrieb der
Röhre erfolgt über eine mit der Anode verbundene Welle durch einen am Mantel befestigten
Elektromotor. Die Kathode ist mit Bezug auf die Röhrenwandung drehbar im Vakuumraum
angeordnet und wird durch eine mit dem Mantel verbundene magnetische Vorrichtung
festgehalten, so daß sie eine bestimmte Lage im Raum beibehält.
-
Die Erfindung betrifft eine Röntgenröhre mit einer sich drehenden
Anode und einem
Hochspannungsschutzmantel, bei der die Antriebsvorrichtung
für, die Drehanode ein drehbares Magnetsystem und ein drehbare. Ankersystem aufweist,
von denen das eine chanisch in Drehung versetzt und das and1s.'a^., mit dem die
Drehanode verbunden ist, magne.-,,'-tisch mitgenommen wird. Erfindungsgemäß:-ist
nun das mechanisch angetriebene System innerhalb des magnetisch mitgenommenen Systems,
dessen Potential es besitzt, angeordnet und durch einen am Schutzmantel befestigten
Elektromotor über eine isolierende Welle angetrieben. Bei dieser Ausführung kann
der Antriebsmotor sich in der Einstülpung der Röhrenwand befinden, wodurch der Abstand
zwischen den beiden rotierenden Teilen nur so groß zu sein braucht, daß diese Teile
gerade noch frei von der zwischen ihnen liegenden Röhrenwand laufen. Besonders wenn
dieser Teil der Wand aus Metall besteht und dann sehr dünn gehalten und mit einer
geringen Toleranz hergestellt werden kann, ist es möglich, den Zwischenraum sehr
eng zu halten, so daß man eine sehr feste magnetische Kupplung zwischen den beiden
rotierenden Teilen erhält. In dein Ringraum zwischen der Einstülpung und der Außenwand
der Röhre erstreckt sich dabei ein zylindrischer Teil der Drehanode, an dem das
Drehmoment angreift.
-
Der Motor kann von einem Typ sein, dessen Drehzahl leicht regelbar
ist, z. B. kann ein Einphasenkollektormotor zu diesem Zweck benutzt werden. Er kann
gleichachsig zur Röntgenröhre angeordnet werden, so daß eine Vergrößerung des Haubendurchmessers
nicht mehr nötig ist. Es befinden sich dann um die Röntgenröhre herum keine zum
Drehen der Anode dienenden Teile mehr, so daß die Schutzhaube der Röhre recht schlank
bleiben kann, weil ihre Abmessungen nur durch die Höhe der Spannung bestimmt werden.
-
Es wird in manchen Fällen an der Schutzhaube einer Röntgenröhre ein
Ventilator zur Kühlung von Röhrenteilen oder zur Verbesserung der Isolierfähigkeit
der in der Schutzhaube befindlichen Luft befestigt. Der Antrieb der Drehanode gemäß
der Erfindung läßt sich zweckmäßig mit dem Antrieb dieses Ventilators oder eines
Rührers für eine Kühlflüssigkeit (beispielsweise Öl) koppeln. Wenn, um eine höhere
Belastung zu eimöglichen, die Drehzahl der Anode vergrößert wird, wird in diesem
Falle gleichzeitig die Kapazität der Kühlvorrichtung durch eine größere Drehgeschwindigkeit
des Ventilators oder der Pumpe erhöht, was ein sehr günstiger Umstand ist.
-
Es ist auch möglich, den Antriebsrotor selbst als Ventilatorflügel
oder als Pumproto:-auszubilden oder solche Teile in seiner Nähe anzuordnen, so daß
sie sich ebenfalls auf Hochspannung befinden. Dabei kann gegebe-. nenfalls die Antriebswelle
hohl ausgeführt .a'ä.n und als Zuleitungskanal für die Luft :,er die Kühlflüssigkeit
dienen. Unter Um-@a@tänden kann hierdurch die Kühlung der in 'der Nähe der Anode
befindlichen Teile der Röhre verbessert werden.
-
Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Fig. i der Zeichnung stellt den anodenseitigen Teil einer Röntgenröhre mit Schutzmantel
nach der Erfindung im Durchschnitt dar.
-
Fig.2 zeigt die Form des drehenden Magnetsystems in Richtung der Röhrenachse
gesehen.
-
Fig.3 veranschaulicht eine andere Ausführungsform der Lagerung des
Antriebsrotors.
-
Die Außenwand der Röntgenröhre besteht aus den Glasteilen i und 2
und dem Metallteil 3. Die zylindrische Anode 4. ist auf einer Welle 5 drehbar. Diese
ist an einem Metallteil 6 befestigt, an dessen Rande die gläserne Einstülpung 7
angeschmolzen ist, welche die Anode 4. trägt. Letztgenannte hat eine zylindrische
Verlängerung 8, die sich in dein ringförmigen Raum zwischen dem äußeren Teil des
gläsernen Wandungsteiles i und der Einstülpung 7 befindet. An seiner äußeren Oberfläche
hat die zylindrische Verlängerung 8 einen Eisenring g. Innerhalb der Einstülpung
7 ist ein vierpoliger, permanentmagnetiseher Rotor io drehbar angeordnet. Die Pole
i i und 12 (Fig. 2) sind z. B. nordmagnetisch, 13 und 15 sind Südpole. Das Magnetsystem
io wird durch einen Elektromotor 15 gedreht. Dieser Motor ist in der Endkappe 16
des metallenen Schutzmantels 17 eingebaut. Seine Wicklungen haben beim Betriebe
das Potential des Schutzmantels oder nahezu dieses Potential. Die Anode .l hat beim
Betriebe einen sehr hohen Spannungsunterschied gegen die Schutzhaube 17. Weil das
Magnetsystem io über seine Welle 18 elektrisch mit dem Metallteil 16 und dadurch
finit der Anode verbunden ist, hat dieses Magnetsystem beim Betriebe der Röntgenröhre
das Potential der Anode q.. Zwischen dein Magnetsystem io und dem Motor 15 liegt
also beim Betriebe Hochspannung. Die Verbindung der Motorwelle i9 mit der Magnetwelle
i8 erfolgt darum durch eine Antriebswelle 2o aus isolierendem Material.
-
Weil der Rotor io und der Teil 8 der Anode dasselbe Potential haben,
bleibt der zwischen ihnen liegende Teil der Glaswand elektrostatisch unbelastet,
so daß die Abstände so klein wie mechanisch ausführbar gehalten werden können. Dadurch
gelingt es, die Drehanode mit ganz geringem Schlupf
durch das Magnetsystem
mitführen zu lassen und rasch auf die gewünschte Drehzahl zu bringen.
-
Die Magnetwelle 18 ist bei 2i gelagert und dadurch elektrisch mit
einem Metallrohr 2.9 verbunden. Dieses Metallrohr bildet die Innenbekleidung einer
Bohrung in dem isolierenden Schutzkörper 23. Dieser Schutzkörper wird bekanntlich
angeordnet, um Überschläge zwischen den auf Hochspannung befindlichen Teilen und
mit der Haube verbundenen, d. h. beim Betriebe meistens geerdeten Teilen zu verhindern.
Er nimmt auch das Endstück 24 des Zuführungskabels 2,5 für die Hochspannung in sich
auf. Der Stromleiter des Hochspannungskabels 25 ist über den Metallstab 26 mit der
Metalleinlage 22 elektrisch verbunden, so daß hierüber die Stromversorgung erfolgt.
-
Die Metallkappe 6 kann -auch länger sein, so daß zwischen dem Rotor
i o uud dem Teil 8 ein metallener Teil der Röhrenwand liegt. In diesem Falle kann
eine direkte metallische Verbindung zwischen dem Stromleiter 22 und der Metallkappe
6 vorgesehen sein. Der Rotor kann dabei in Wegfall kommen. Ein am Boden der Kappe
6. befestigtes Läger, vorzugsweise ein Kugellager, kann zur drehbaren Halterung
des Rotors dienen.
-
Fig. 3 zeigt diese Ausführungsform. Die kupferne Metallkappe 6 erstreckt
sich hier zwischen dem Anodenteil 8 und dem Rotor i o. Ein Chromeisenteil 39 zur
Anschmelzung an dem Glasteil i ist an dein kupfernen Teil angelötet. Der Rotor ist
mittels eines Kugellagers 38 auf dem Boden der Metallkappe 6 gelagert. Die Metalleinlage
22 im Isolierkörper 23 hat eine trichterartige Fortsetzung 40, durch welche die
Luft dicht an dem Boden der Metallkappe 6 geführt wird. Eine Kontaktfeder 41 besorgt
die elektrische Verbindung zwischen der Anode und dem Stromleiter 22. .Ein Kugellager
für die Drehwelle 5 der Anode ist mit 4z angegeben. 43 ist ein Metallkörper, der
einen Teil der von der Anode ausgestrahlten Wärme aufnimmt.
-
Der Isolierkörper 23 ist so ausgebildet, daß ein Durchtrittskanal
für Ventilationsluft entsteht. Durch diesen Kanal wird die Luft mit Hilfe des ebenfalls
von dem Motor 15 angetriebenen Ventilatorflügels 27 (Fig. i) hindurchgesaugt. Von
der Kathodenseite der Röhre her fließt die Ventilationsluft zwischen dem zylindrischen
Teile 28 der Schutzhaube und dem um den Metallteil 3 der Röhre herumliegenden Bleimantel
29 nach dem ringförmigen Raum zwischen dem becherartigen Teil 3o des Isolierkörpers
23 und dem Glasteil i der Röntgenröhre. Der Luftkanal setzt sich weiter fort zwischen
der Einstülpung 7 und dem in dieselbe hineinragenden Vor-Sprung 31 des Isolierkörpers
23. An seinem der Anode zugewandten Ende hat das Metallrohr 22 Löcher 32, durch
welche die Luft in die Bohrung des Teiles 23 hineintreten und zum Ventilatorflüge127
fließen kann. Hinter dem Ventilatorflügel sind in der Metallkappe 16 Löcher 33 vorgesehen,
durch welche die Spülluft das Schutzgehäuse verlassen kann.
-
Die durch das Gehäuse hindurchgeführte Luft kühlt die Glasteile und
Metallanschmelzungen der Röntgenröhre. Gegebenenfalls könnte das Magnetsystem io
selbst als Ventilatorflügel ausgeführt sein. Es ist auch möglich, einen Ventilatorflügel
neben dem Rotor io auf der Welle 18 zu befestigen.
-
Der Motor 15 mit der Endkappe 16 bildet eine ganz unwesentliche Verlängerung
der Schutzhaube. Es wird aber durch diese Konstruktion die Anordnung eines Drehfeldstators,
der die Röntgenröhre umgibt, überflüssig gemacht. Hierdurch wird der von der Schutzhaube
beanspruchte Platzraum erheblich verkleinert. Es läßt sich eine Regelung der Umlaufgeschwindigkeit
der Artode 4 ganz, einfach durch Regelung der Drehzahl des Motors 15 ausführen.
Letztgenannter kann als Einphasenkollektormotor ausgeführt sein, so daß seine Drehzahl
durch Regelung des Stromes in der Erregerwicklung beliebig gewählt werden kann.
-
Da die Röntgenröhre und das Schutzgehäuse im übrigen auf an sich bekannte
Weise ausgeführt sein können, sind die %veiteren Teile in der Figur nicht bezeichnet.
Deutlichkeitshalber sind nur noch die Sammelvorrichtung 34 mit dem Glühdraht 35
sowie das Strahlenaustrittsfenster 36 und die Filterbüchse 37 schematisch angegeben.