DE19842949C1

DE19842949C1 - X-ray tube with heated grid

Info

Publication number: DE19842949C1
Application number: DE1998142949
Authority: DE
Inventors: Erich Hell; Detlef Mattern; Peter Schardt; Manfred Fuchs
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1998-09-18
Filing date: 1998-09-18
Publication date: 2000-04-13
Anticipated expiration: 2018-09-19

Abstract

The X-ray tube has an evacuated envelope (3) containing a grid (8) which is heated to the required operating temperature via electron radiation, by positioning the grid in the vicinity of the back scattered electrons from the anode (2). The grid has an associated solid screening body (11), which is thermically coupled to the grid in front of it in the path of the direction electron radiation from the cathode (1). Preferably, the grid is arranged in a continuous central evacuate recess (6) of the anode which is cooled from the back. The solid screening/body is connected thermically with the grid by radiation coupling and direct conductive connection.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektronenstrahlröhre, insbesondere eine Röntgenröhre, mit einer in einer Va kuumhülle angeordneten, mittels Elektronenbestrahlung auf die Betriebstemperatur erwärmbaren Gettereinrichtung.The invention relates to an electron beam tube, especially an X-ray tube, with one in a Va arranged in a vacuum envelope, by means of electron radiation on the Operating temperature heatable getter device.

Vakuumkomponenten, wie beispielsweise Röntgenbildverstärker oder Röntgenröhren, sind nach der Fertigstellung abgeschlos sene Systeme, in denen sich während des Betriebs ein Gasdruck durch Elektronenbeschuß von Bauteilen im Innern (z. B. Be trachtungsschirm bei Röntgenbildverstärkern oder Anode ei ner Röntgenröhre) aufbaut. Dieses anfallende Gas kann mit Hilfe eines sog. Getters gebunden werden. Um die Pumpwirkung (Adsorption oder Chemisorption) einzuleiten, muß das Getter einen Aktivierungsprozeß in Form einer Aufheizung durch Ener giezufuhr durchlaufen. Um eine optimale Pumpwirkung der Get ter zu gewährleisten, ist einerseits für die Adsorption bei spielsweise von Wasserstoff eine niedrige Gettertemperatur im Betrieb anzustreben und andererseits eine Mindesttemperatur für die Chemisorption zum Binden von beispielsweise Kohlen wasserstoffen erforderlich. Die optimale Gettertemperatur liegt üblicherweise im Bereich von 250 bis 400°C.Vacuum components, such as X-ray image intensifiers or x-ray tubes are completed after completion systems in which there is a gas pressure during operation by electron bombardment of components inside (e.g. Be viewing screen for X-ray image intensifiers or anode egg X-ray tube). This resulting gas can with With the help of a getter. The pumping action (Adsorption or chemisorption) must be initiated by the getter an activation process in the form of heating by ener Run through the supply. To get an optimal pumping effect the Get To ensure ter is on the one hand for the adsorption for example, a low getter temperature of hydrogen To strive for operation and on the other hand a minimum temperature for chemisorption for binding coal, for example Hydrogen required. The optimal getter temperature is usually in the range of 250 to 400 ° C.

Die bislang verwendeten Getter können im wesentlichen in zwei Gruppen eingeteilt werden. Zum einen kann das Getter im In nern des Vakuumbauteils auf die Innenwand der Vakuumhülle ge dampft werden, z. B. in Form eines Bariumspiegels, oder aber es wird ein auf einem Substrat angebrachtes Getter in die Va kuumkomponente fest eingebaut, beispielsweise in Form eines Zirkon/Kohlegetters (ZrC). Im ersteren Fall erfolgt die Akti vierung durch den Verdampfungsprozeß selbst und im zweiten Fall wird durch Widerstandsheizung oder durch einen Tempera turprozeß des gesamten Vakuumbauteils des Getters aktiviert. The getters used so far can be divided into two Groups can be divided. On the one hand, the getter in the In of the vacuum component on the inner wall of the vacuum envelope be steamed, e.g. B. in the form of a barium mirror, or a getter attached to a substrate is placed in the Va vacuum component permanently installed, for example in the form of a Zircon / carbon getters (ZrC). In the former case, the share is issued vation by the evaporation process itself and in the second Fall is by resistance heating or by a tempera door process of the entire vacuum component of the getter activated.

Beim Stromdurchgang oder durch Anbringen des Getters in un mittelbarer Nähe einer Wärmequelle, z. B. im Fokuskopf einer Röntgenröhre oder wie im Falle der US 3 081 413 in der Nähe der Anode einer Röntgenröhre, kann das Getter im Bedarfsfall auf der erforderlichen Mindesttemperatur gehalten werden.When passing current or by attaching the getter in un indirect proximity of a heat source, e.g. B. in the focus head one X-ray tube or as in the case of US 3,081,413 nearby the anode of an x-ray tube, the getter can if necessary be kept at the required minimum temperature.

Darüber hinaus ist in einer älteren Patentanmeldung auch be reits eine Gettereinrichtung für Röntgenröhren vorgeschlagen worden, bei der die Gettereinrichtung mittels eines Elektro nenstrahls, der von einem im Gehäuse angeordneten Elektro nenemitter emittiert wird, erwärmbar ist. Die Erwärmung dient in diesem Fall nicht zur Aufrechterhaltung der optimalen Be triebstemperatur, sondern zur Regenerierung des Getters, nachdem die Oberflächenbereiche durch Adsorption von Gasen gesättigt sind. Durch eine Überwärmung über die Betriebstem peratur hinaus werden diese Gase in das Innere des Getter materials verdrängt, so daß die Oberfläche wieder für die Ad sorption weiterer Gase zur Verfügung steht. Dabei muß entwe der eine gesonderte Elektronenstrahlquelle für diese Reakti vierung des Getters zur Verfügung gestellt werden, oder aber der Elektronenstrahl der Röhre muß periodisch durch eine Fokussierungseinrichtung auf das Getter umgelenkt werden.In addition, be in an older patent application A getter device for X-ray tubes has already been proposed been in which the getter means by means of an electric nenstrahls, which is arranged by an electric in the housing is emitted, is heatable. The warming serves in this case, not to maintain the optimal loading operating temperature, but to regenerate the getter, after the surface areas by adsorption of gases are saturated. By overheating via the operating control temperature, these gases enter the inside of the getter materials displaced, so that the surface again for the Ad sorption of other gases is available. It must either which is a separate electron beam source for these reactions tion of the getter, or else the electron beam of the tube must periodically pass through a Focusing device can be redirected to the getter.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Elektronen strahlröhre der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß ohne zusätzliche Wärmequellen und ohne Umschalten des Elek tronenstrahls die Gettereinrichtung jeweils auf der optimalen Betriebstemperatur gehalten wird.The invention has for its object an electron beam tube of the type mentioned in such a way that without additional heat sources and without switching the elec tronenstrahls the getter device in each case on the optimal Operating temperature is maintained.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die im Einflußbereich der von der Anode über die Vakuumhülle rückgestreuten Rückstreuelektronen angeordnete Gettereinrich tung gegen direkte Bestrahlung durch die Rückstreuelektronen geschützt hinter einem massiven, thermisch an die Getterein richtung angekoppelten Abschirmkörper angeordnet ist. To solve this problem, the invention provides that those in the area of influence from the anode through the vacuum envelope backscattered backscattered electrons arranged getter device against direct radiation from the backscattered electrons protected behind a massive, thermal to the getterein direction coupled shielding body is arranged.

Die Erfindung nutzt also die unvermeidlich in einer Elektro nenstrahlröhre vorhandenen Rückstreuelektronen zur Aufheizung des Getters auf seine Betriebstemperatur, wobei bewußt eine direkte Erwärmung durch Auftreffen der Rückstreuelektronen auf das Getter vermieden wird, da dies angesichts der hohen Zahl und Energie der Rückstreuelektronen eine zu starke Er wärmung zur Folge hätte. Statt dessen werden die Rückstreu elektronen dazu ausgenutzt, den sie von der Gettereinrichtung abhaltenden massiven Abschirmkörper aufzuheizen, der seiner seits in kontrollierter Weise die dadurch erzielte Erwärmung, durch Strahlungsankopplung oder aber durch eine direkte kon trollierte körperliche Wärmeübertragung, an die Getterein richtung weitergibt.The invention therefore uses the inevitably in an electric existing backscattered electrons for heating of the getter to its operating temperature, deliberately one direct heating by striking the backscattered electrons on the getter is avoided as this is given the high The number and energy of the backscattered electrons is too strong would result in warming. Instead, the backscatter electrons used by the getter preventing the massive shielding body from heating up its on the one hand, the heating achieved in a controlled manner, by coupling radiation or by a direct con trolled physical heat transfer to getterein direction.

In Ausgestaltung der Erfindung kann dabei vorgesehen sein, daß die Gettereinrichtung in einer durchgehenden zentralen Evakuierausnehmung der von der Rückseite gekühlten Anode an geordnet ist, vor der ein an der Anode befestigter, von der Gettereinrichtung beabstandeter und vorzugsweise hütchenför mig ausgebildeter Abschirmkörper angeordnet ist, der, wie be reits vorstehend angesprochen, durch Strahlungskopplung und/oder durch direkte leitende Verbindung mit der Getterein richtung thermisch verbunden ist.In an embodiment of the invention, it can be provided that the getter device in a continuous central Evacuation recess of the anode cooled from the rear is arranged in front of which is attached to the anode, by the Getter device spaced and preferably conical mig trained shielding body is arranged, which, as be already mentioned above, by radiation coupling and / or by direct conductive connection with the getter direction is thermally connected.

In Verbindung mit einer Ausbildung, bei der die Getterein richtung eine thermische Verbindung mit vorgegebener Wärme übergangszahl zur Anode besitzt, läßt sich ein Gleichgewicht zwischen der Wärmeabfuhr zur gekühlten, auf Temperaturen < 280°C liegenden Anodenrückseite und der Wärmezufuhr vom durch die Rückstreuelektronen erwärmten Abschirmkörper erzie len, so daß sich im Betrieb der Elektronenstrahlröhre eine vorge gebene Betriebstemperatur der Gettereinrichtung ein stellt.In connection with an education in which the getterein direction a thermal connection with given heat has transition number to the anode, an equilibrium can be between heat dissipation to chilled, to temperatures <280 ° C anode back and the heat supply from educate shielding body heated by the backscattered electrons len, so that a pre in operation of the electron beam tube entered operating temperature of the getter device poses.

Dabei liegt es schließlich auch noch im Rahmen der Erfindung, daß der massive Abschirmkörper einen von einer zentralen Boh rung durchsetzten Ansatz zur Befestigung in der Evakuieraus nehmung der Anode aufweist, wobei die zentrale Bohrung durch Schrägbohrungen mit der Rückseite des Abschirmkörpers verbun den ist. Diese Zentralbohrung mit den in sie einmündenden Schrägbohrungen bildet eine durchgehende Verbindung zu dem in die zentrale Evakuierausnehmung der Anode einmündenden Evaku ierungsstutzen, durch den die Elektronenstrahlröhre vor dem Abtrennen und Zuschmelzen dieser Evakuierausnehmung evakuiert werden kann.Finally, it is also within the scope of the invention that the massive shield body one from a central Boh enforced approach for attachment in the evacuation room Taking the anode, with the central hole through Oblique holes connected to the back of the shielding body that is. This central bore with the merging into it Oblique holes form a continuous connection to the in the central evacuation recess of the anode emptying izing nozzle through which the electron beam tube in front of the Detaching and melting this evacuation recess evacuated can be.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er geben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausfüh rungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung, die einen schema tischen Schnitt durch eine Röntgenröhre mit einer erfindungs gemäßen Gettereinrichtung zeigt.Further advantages, features and details of the invention he give themselves an execution from the following description example and based on the drawing, which is a schematic table section through an x-ray tube with a fiction according getter device shows.

Die Figur zeigt eine Drehkolbenröhre mit einem eine Kathode 1 und eine Anode 2 enthaltenden Vakuumgehäuse 3, das um die Längsachse 4 rotierend in einem äußeren Gehäuse gelagert ist, wobei dieses nicht gezeigte äußere Gehäuse mit einem Kühlmit tel, beispielsweise Isolieröl, gefüllt sein kann, mit Hilfe dessen die Rückseite 5 der Anode gekühlt wird. Durch diese Kühlung ergeben sich Temperaturen auf der gekühlten Rückseite und entsprechend in der Evakuierausnehmung 6, in die der Eva kuierstutzen 7 einmündet, von < 280°C. Im Evakuierstutzen 7 ist eine Gettereinrichtung 8 derart angeordnet, daß um sie herum selbstverständlich noch ein lediglich durch einzelne beabstandete Befestigungszapfen 9 unterbrochener Evakuie rungsringspalt 10 frei bleibt, wobei diese Zapfen 9 eine thermische Ankopplung an die gekühlte Rückseite 5 der Anode 2 mit vorgegebener Wärmeübergangszahl bilden. Auf der Innensei te der Anode 2 ist in der zentralen Evakuierausnehmung 6 ein massiver hütchenförmiger Abschirmkörper 11 mit einem zapfen förmigen Ansatz 12 befestigt, der eine zentrale Bohrung 13 und in diese einmündende, eine Verbindung zur Rückseite 14 bildende Schrägbohrungen 15 aufweist. Durch diese Bohrungen 13 und 15 ist die Gasevakuierung über den Evakuierungsstutzen 7 möglich. Gleichzeitig verhindert dieser massive Abschirm körper 11 ein direktes Bestrahlen der Gettereinrichtung 8 durch Rückstreuelektronen, die von der Anode ausgehend zu nächst auf die Innenwand der Vakuumhülle 3 treffen und von dort nach innen reflektiert werden. Die Rückstreuelektronen dienen lediglich zur Erwärmung des sie an einem direkten Auf treffen auf die Gettereinrichtung 8 hindernden massiven Ab schirmkörpers 11 auf eine Temperatur, die oberhalb der opti malen Betriebstemperatur der Gettereinrichtung 8 liegt. Durch Wärmestrahlung und ggf. gezielte direkte Wärmeeinleitung in die Gettereinrichtung 8 wird diese indirekt vom Abschirmkör per 11 erwärmt, so daß sich unter Einstellung eines Gleichge wichts zwischen der Einstrahlung und der ebenfalls im voraus gewählten Wärmeableitung zur Anodenrückseite 5 eine Gleichge wichtstemperatur der Gettereinrichtung 8 ergibt, die der ge wünschten optimalen Betriebstemperatur entspricht.The figure shows a rotary lobe with a cathode 1 and an anode 2 containing vacuum housing 3 , which is mounted rotating about the longitudinal axis 4 in an outer housing, this outer housing, not shown, can be filled with a coolant, for example insulating oil, with Help the back 5 of the anode is cooled. As a result of this cooling, temperatures on the cooled rear side and correspondingly in the evacuation recess 6 , into which the Eva kuierstutzen 7 opens, are <280 ° C. In the evacuating stub 7 a getter device 8 is arranged such that around them of course still is an interrupted only by individual spaced mounting pins 9 Evakuie approximately annular gap remains free 10, said pin 9 of the anode 2 to form a thermal coupling to the cooled back surface 5 having a predetermined heat transfer coefficient. On the inner side of the anode 2 , a massive cone-shaped shielding body 11 is fastened in the central evacuation recess 6 with a peg-shaped projection 12 , which has a central bore 13 and into it, forming a connection to the rear side 14 oblique bores 15 . Through these holes 13 and 15 , gas evacuation via the evacuation port 7 is possible. At the same time, this massive shielding body 11 prevents the getter device 8 from being directly irradiated by backscattered electrons which, starting from the anode, meet the inside wall of the vacuum envelope 3 and are reflected from there to the inside. The backscattered electrons are used only to heat the solid shielding body 11 which prevents them from meeting the getter device 8 directly at a temperature which is above the optimum operating temperature of the getter device 8 . By heat radiation and, if necessary, targeted direct heat input into the getter device 8 , the latter is indirectly heated by the shielding body 11 , so that an equal weight temperature of the getter device 8 is obtained by setting an equilibrium between the radiation and the heat dissipation also selected in advance for the anode rear side 5 , which corresponds to the desired optimal operating temperature.

Claims

1. Electron tube, in particular an X-ray tube, with a getter device arranged in a vacuum envelope, which can be heated to the operating temperature by means of electron radiation, characterized in that the getter means ( 8 ) arranged against the direct get backscattered electrons in the area of influence of the backscattered electrons from the anode ( 2 ) Irradiation protected by the backscattered electrons is arranged behind a massive shield body ( 11 ) thermally coupled to the getter device ( 8 ).

2. Electron beam tube according to claim 1, characterized in that the getter device ( 8 ) is arranged in a continuous central evacuation recess ( 6 ) of the anode ( 2 ) cooled from the rear, in front of which an anode ( 2 ) fastened by the getter device ( 8 ) spaced, preferably conical shielding body is arranged by ( 11 ), which is thermally connected by radiation coupling and / or direct, specifically conductive connection with the get tereinrichtung ( 8 ).

3. Electron beam tube according to claim 2, characterized in that the getter device ( 8 ) has a thermal connection with a predetermined heat transfer number to the anode ( 2 ).

4. Electron beam tube according to claim 2 or 3, characterized in that the solid shielding body ( 11 ) has a through hole through a central bore ( 13 ) approach ( 12 ) for fastening in the Evakuieraus recess ( 6 ) of the anode ( 2 ), wherein the central drilling ( 13 ) is connected by oblique bores ( 15 ) to the rear ( 14 ) of the shielding body.

5. Electron beam tube according to one of claims 1 to 4, characterized in that the shield body ( 11 ) consists of molybdenum or tungsten.