HOCHSPANNUNGS-VAKUUMRÖHRE

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft Hochspannungs-Vakuumröhren, bei welchen eine Anode und eine Kathode in einem vakuumisierten Innenraum einander gegenüberliegend angeordnet sind und welcher vakuumisierte Innenraum durch ein zylindrisches Metallgehäuse umschlossen ist, wobei die Anode und/oder die Kathode mittels eines ringförmigen Isolators elektrisch isoliert sind. Insbesondere betrifft die Erfindung Hochspannungs-Vakuumröhren zur Verwendung als Röntgenröhren.

[0002] Es gibt heute viele bekannte Verfahren zur Herstellung von Röntgenröhren. Röntgenröhren werden in den verschiedensten Bereichen eingesetzt, so z.B. zur Erzeugung von Röntgenstrahlen für medizinische Untersuchungen und im industriellen Bereich zum Durchleuchten von beispielsweise Gepäckstücken oder Transportcontainern auf Flughäfen, bei der Zollabfertigung u.A. und zum Testen von Anlagen und Bauten, z.B. Betonarmierungen bei Brücken etc., sind Röntgenstrahler nicht mehr wegzudenken. Bei all diesen Anwendungen spielt die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Röntgenröhren einen entscheidenden Faktor. Gleichzeitig werden gerade beim Durchleuchten von Gegenständen immer höhere Leistungen gefordert. Höhere Leistungen beeinflussen jedoch die Lebensdauer und Zuverlässigkeit der Röhren. Röntgenröhren, die die geforderten Leistungen bringen, umfassen im Stand der Technik meistens eine Anode und eine Kathode, die in einem vakuumisierten Innerraum einander gegenüberliegend angeordnet sind und die von einem zylindrischen Metallteil umschlossen sind. Anode und/oder Kathode werden dabei mittels eines ringförmigen Keramikisolators elektrisch isoliert, wobei der oder die Keramikisolatoren axial zum Metallzylinder hinter der Anode und/oder Kathode angeordnet sind und den Vakuumraum auf dem jeweiligen Ende beschliessen. Die Keramikisolatoren besitzen in ihrer Scheibenmitte eine Öffnung, in die eine Hochspannungszuführung, die Anode oder die Kathode vakuumdicht eingesetzt sind. Diese Art von Röntgenröhren wird im Stand der Technik auch als zweipolige Röntgenröhren bezeichnet. Beim Betrieb einer Röntgenröhre treten neben der erwünschten Erzeugung von Röntgenstrahlen weitere physikalische Effekte auf, wie z.B. Feldemission, Sekundärelektronenemission und Photoeffekt. Diese Effekte stören die Funktion der Röntgenröhre und können zu einer Beeinträchtigung des Materials und damit zu einer vorzeitigen Ermüdung der Teile führen. Insbesondere die Sekundärelektronenemission ist bekannt für die Beeinträchtigung des Röntgenröhrenbetriebs. Bei der Sekundärelektronenemission entstehen beim Auftreffen des Elektronenstrahls auf der Anode neben den Röntgenstrahlen unerwünschte Sekundärelektronen, die sich im Inneren der Röntgenröhre auf Bahnen entsprechend den Feldlinien fortbewegen. Sekundärelektronen entstehen jedoch auch dadurch, dass die Isolatoren bei der Anode und/oder Kathode bei Betrieb von unvermeidbaren Feldemissionselektronen getroffen werden und dort Sekundärelektronen auslösen. Das elektrische Feld wird bei eingeschalteter Hochspannung an der Anode und Kathode, d.h. bei Betrieb der Röntgenröhre, in Innenraum und den dem Innenraum zugewandten Oberflächen erzeugt. Dies umfasst auch die Oberflächen des Isolators. Je kürzer die Röntgenröhre ist und je breiter der Keramikisolator ist, desto grösser ist die Wahrscheinlichkeit, dass Sekundärelektronen und/oder Feldemmissionselektronen auf den oder die Keramikteile auftreffen. Dies führt dazu, dass die Hochspannungsfestigkeit und Lebensdauer der Vorrichtung auf unerwünschte Art herabgesetzt wird. Bei scheibenförmigen Isolatoren ist es deshalb aus dem Stand der Technik, z.B. aus DE2855905 bekannt, so genannte Abschirmelektroden zu verwenden. Die Abschirmelektroden können z.B. paarweise verwendet werden, wobei sie bei einer rotationssymmetrischen Gestalt der Röntgenröhre meist koaxial in einem bestimmten Abstand angeordnet sind, um die Ausbreitung der Sekundärelektronen optimal zu unterbinden. Wie sich gezeigt hat, können solche Vorrichtungen jedoch bei sehr hoher Spannung nicht mehr verwendet werden. Zudem ist der Material- und Herstellungsaufwand bei solchen Konstruktionen grösser, als bei Röntgenröhren mit nur Isolatoren. Eine andere Möglichkeit des Standes der Technik wird z.B. in DE6946926 gezeigt. Um die Angriffsfläche zu verringern, wird in diesen Lösungen ein konischer Keramikisolator verwendet. Der Keramikisolator weist eine im wesentlichen konstante Wandstärke auf und ist z.B. mit einer aufvulkanisierten Gummischicht überzogen. Wie erwähnt umfasst das elektrische Feld im Innern des Vakuumraums ebenfalls die Oberflächen der Isolatoren. Insbesondere bei konischen Isolatoren wird durch das Feld ein auf den Isolatoren auftreffendes Elektron oder ein durch ein auftreffendes Elektron ausgelöstes Streuelektron in Richtung Anode beschleunigt. Ein einzelnes Elektron wird dabei kaum eine Störung hervorrufen. Ist der anodenseitige Isolator wie der kathodenseitige Isolator als in den Innenraum hineinragender Kegelstumpf ausgebildet, dann wird ein auf den Isolator auftreffendes (beispielsweise ein aus dem Metallkolben ausgelöstes) Elektron ebenfalls zur Anode hin beschleunigt. Anodenseitig bewegt es sich jedoch auf der Isolatoroberfläche entlang, weil es kein von der Isolatorfläche wegweisendes elektrisches Feld vorfindet. Nach Durchlaufen einer gewissen Strecke hat ein solches Elektron genügend Energie, um weitere Elektronen auszulösen, die ihrerseits wiederum Elektronen auslösen, so dass es zu einer auf der Isolatorenoberfläche zur Anode laufenden Elektronenlawine kommt, die eine erhebliche Störung, unter Umständen auch Gasausbrüche oder gar einen Durchschlag des Isolators hervorrufen kann. Je höher die Spannung ist, desto signifikanter wird dieser Effekt. Bei sehr hohen Spannungen kann diese Art der Isolatoren deshalb nicht mehr eingesetzt werden. Kathodenseitig tritt dieser Effekt weniger auf, da Elektronen, die kathodenseitig auf die Isolatoroberfläche gelangen oder aus dieser ausgelöst werden, sich durch das Vakuum in Richtung Metallzylinder und nicht entlang der Isolatoroberfläche bewegen. Um den Nachteil am Anodenteil zu umgehen, sind im Stand der Technik verschiedene Lösungen bekannt. Z.B. wird in der Offenlegungsschrift DE2506841 vorgeschlagen, kathodenseitig den Isolator derart auszugestalten, dass zwischen dem Isolator und der Röhre ein konischer Hohlraum entsteht. Eine andere Lösung des Standes der Technik wird z.B. in der Patentschrift EP0215034 gezeigt, wo der scheibenförmige Isolator gegen den Metallzylinder hin treppenförmig abgestuft ist. Eine weitere Lösung des Standes der Technik wird im Patent US5402464 gezeigt, wo der Isolator trapezförmig ausgestaltet ist und von einer gewölbten Metallmanschette in einen inneren und einen äusseren Teil geteilt wird. Eine weiter Lösung des Standes der Technik wird in der Patentschrift DE19800766 gezeigt, wo der ringförmige Isolator (1) der kathode einem Zylindrischen Teil umfasst und in Richtung das Innenraums der Röhre buckelförmig einfach gewölbt ist, mit einem geneigten Frontbereich, einem verkürzten Seitenbereich und einem überhöhlen Seitenbereich. Es hat sich jedoch gezeigt, dass all die im Stand der Technik gezeigten Lösungen bei hohen Spannungen, d.h. beispielsweise über 150 kV, Störungen aufweisen, die u.a. zu einer vorzeitigen Alterung des Materials führen und Gasausbrüche und/oder Durchbrüche des Isolators erzeugen können. Somit sind die im Stand der Technik bekannten Isolatoren für viele moderne Anwendungen der Röntgenröhren mit sehr hohen Spannungen (>200 kV) nur schlecht verwendbar.

[0003] Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, neue Isolatoren für Hochspannungs-Vakuumröhren und ein Verfahren zur Herstellung solcher Isolatoren vorzuschlagen, die die oben beschriebenen Nachteile nicht aufweisen. Insbesondere soll auch bei sehr hohen Spannungen bei kleiner oder kompakter Bauweise eine lange Lebensdauer und ein störungsfreier Betrieb garantiert sein. Die Hochspannungs-Vakuumröhren sind u.a. zur Verwendung als Röntgenröhren zum Durchleuchten von Gepäckstücken und/oder Transportcontainern etc. gedacht und sollen den dort benötigten industriellen Ansprüchen genügen.

[0004] Gemäss der vorliegenden Erfindung werden diese Ziele insbesondere durch die Elemente der unabhängigen Ansprüche erreicht. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen gehen ausserdem aus den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung hervor.

[0005] Insbesondere werden diese Ziele dadurch erreicht, dass bei einer Hochspannungs-Vakuumröhre eine Anode und eine Kathode in einem vakuumisierten Innerraum einander gegenüberliegend angeordnet sind, dass der vakuumisierte Innenraum durch ein zylindrisches Metallgehäuse umschlossen ist, und dass die Anode und/oder die Kathode mittels eines ringförmigen Isolators elektrisch isoliert sind, wobei der ringförmige Isolator einen zylindrischen Teil umfasst und in Richtung des vakuumisierten Innerraums buckelförmig einfach gewölbt ausgebildet ist, wobei die Wölbung in Richtung vakuumisierten Innerraum einen bezüglich der Rotationsymmetrieachse des ringförmigen Isolators geneigten Frontbereich und zwei Seitenbereiche umfasst, wobei der geneigte Frontbereich des ringförmigen Isolators der Anode zum Scheibenzentrum des ringförmigen Isolators hin geneigt ist, und wobei der geneigte Frontbereich des ringförmigen Isolators der Kathode vom Scheibenzentrum des ringförmigen Isolators weg geneigt ist. Die Wölbung wird im Wesentlichen durch Winkel α, β und γ eines verkürzten Seitenbereiches, eines überhöhten Seitenbereiches, sowie des Frontbereichs charakterisiert, wobei der Winkel α zwischen der Achsenrichtung des ringförmigen Isolators und dem überhöhten Seitenbereich zwischen 10° und 25° liegt, und wobei der Winkel β des Frontbereichs zur Senkrechten auf die Achsenrichtung des ringförmigen Isolators zwischen 10° und 25° liegt, und wobei der Winkel γ zwischen dem verkürzten Seitenbereich zur Achsenrichtung des ringförmigen Isolators zwischen 10° und 25° liegt. Insbesondere kann der(die) Isolator(en) erfindungsgemäss wahlweise entweder nur kathodenseitig, oder nur anodenseitig oder beidseitig, d.h. auf Seiten der Anode und auf Seiten der Kathode, ausgebildet sein. Jeweils ein Seitenbereich eines Isolators ist zur jeweiligen negativen Elektrode hingeneigt und verläuft über einen grösseren Bereich in dessen Nähe. Bei der Anode bildet die Wand des zylindrischen Metallgehäuses die negative Elektrode bezüglich des Isolators, während bei der Kathode die metallische Aussenwand der Kathode die negative Elektrode bezüglich des Isolators bildet. Der Verbindungspunkt zwischen der jeweiligen negativen Elektrode und dem entsprechenden Isolator wird als negativer Tripelpunkt bezeichnet. Die Hochspannungs-Vakuumröhre kann z.B. als eine Röntgenröhre verwendet werden. Die oben erwähnte Ausführung hat den Vorteil, dass beim Betrieb durch das entstehende elektrische Feld eine ausserordentlich hohe Stabilität der Röhre erreicht wird, ohne dass es zu Durchbrüchen des Isolators anodenseitig und/oder kathodenseitig, Gasausbrüchen und/oder anderen Störungen kommt. Gleichzeitig kann die Röhre bei viel höheren Spannungen und kleinerer bzw. kompakteren Bauweise als herkömmliche Röhren betrieben werden. Die Masse der Röhre und die Spannung am Isolator stehen in einer direkten Beziehung zueinander. Je kleiner die Bauweise, desto grösser muss die Spannungsfestigkeit des Isolators an der Elektrode sein. Die Vorteile einer kleineren und kompakteren Bauweise für solche Röhren liegt auf der Hand. Kleiner und kompaktere Röhren sind billiger herzustellen, weniger schwer und einfacher zu handhaben. Dies betrifft z.B. insbesondere eventuell notwendige Bleiabschirmungen etc. Durch die spezielle Form der Isolatoren wird erricht, dass ein kritischer Teil der Röhre, nämlich der negative Tripelpunkt, an dem, wie erwähnt, die negative Metallelektrode, die Keramik und das Vakuum zusammenstossen, und der vornehmlich die Emission von Elektronen begünstigt, elektrisch abgeschirmt wird. Dadurch wird die Elektronenemission unterdrückt. Auf der Kathodenseite befindet sich dieser Tripelpunkt in der löttechnischen Verbindung zwischen dem Isolator und der Hochspannungszuführung im Zentrum des Isolators. Auf der Anodenseite hingegen liegt der Tripetpunkt in der löttechnischen Verbindung zwischen dem Aussenumfang des Isolators und dem zylindrischen Metallgehäuse. Die Abschirmung geschieht durch eine erzwungene Aufladung der Keramik in der Umgebung des negativen Tripelpunktes durch emittierte Elektronen. Durch die Formgebung des Isolators entsteht zunächst ein sehr hohes Feld im Bereich des Tripelpunktes, welches schon bei tieferen Spannungen (z,B. während einer Startphase des Betriebs der Röhre) ausreicht, Elektronen aus dem Metall herauszulösen. Diese Elektronen laden die Keramik so weit auf, dass das elektrische Feld in diesem Bereich derart reduziert wird, dass die Elektronenemission zum Erliegen kommt. Die spezielle Form des Isolators verhindert, dass die Elektronen über die Keramik oder durch das Vakuum auf die positive Gegenelektrode gelangen können. Dadurch wird der Zustand stabilisiert. Durch die geneigte Frontseite wird zusätzlich erreicht, dass Elektronen, die bei hoher Spannung ausserhalb des oben erwähnten Gebietes aus der negativen metallischen Elektrode herausgelöst werden, direkt durch das Vakuum zur positiven Elektrode gelangen und nicht auf die Keramikoberfläche beschleunigt werden. Dadurch wird eine lawinenartige Vervielfachung der freien Elektronen und damit ein heftiger Überschlag durch Sekundärelektronen über die Keramikoberfläche verhindert. Durch die nicht triviale Form des Isolators kann somit die Spannungsfestigkeit und die Lebensdauer der Vakuumröhre signifikant erhöht werden.

[0006] In einer Ausführungsvariante können die drei Bereiche der Wölbung (überhöhter Seitenbereich, Frontbereich und verkürzter Seitenbereich) jeweils einen tangentialen Übergangsradius von 1 bis 7 mm besitzen. Diese Ausführungsvariante hat u.A. die gleichen Vorteile wie die vorhergehende Ausführungsvariante. Insbesondere können damit Hochspannungs-Vakuumröhren mit Spannungen von mehr als 200kV am Isolator betrieben werden, ohne dass es zu Störungen oder Ausfällen durch Sekundärelektronen kommt. Solche Röhren können bei der erwähnten Spannung bei maximalen Durchmessern der Isolatoren von 150mm gebaut werden, was die erwähnten Vorteile betreffend Hersteltungs- und Transportkosten etc., Gewicht und Handlichkeit bringt.

[0007] In einer anderen Ausführungsvariante umfasst der ringförmige Isolator zwischen dem überhöhten Seitenbereich und dem bezüglich der Senkrechten zur Achsenrichtung des ringförmigen Isolators geneigten Frontbereich einen vierten Bereich, der im Wesentlichen senkrecht zur Achse des ringförmigen Isolators in Richtung vakuumisierten Innenraum weist und der zum überhöhten Seitenbereich sowie zum Frontbereich einen tangentialen Übergangsradius von 1 bis 7 mm besitzt. Diese Ausführungsvariante hat u.a. die gleichen Vorteile wie die vorhergehende Ausführungsvariante. Insbesondere können damit Hochspannungs-Vakuumröhren mit Spannungen von mehr als 200 kV am Isolator betrieben werden, ohne dass es zu Störungen oder Ausfällen durch Sekundärelektronen kommt.

[0008] In einer weiteren Ausführungsvariante ragt der überhöhte Seitenbereich mindestens 2 Mal weiter als der verkürzte Seitenbereich in den vakuumisierte Innenraum. Diese Ausführungsvariante hat u.A. den Vorteil, dass die Neigung der Frontfläche von der negativen Elektrode weg so gross ist, dass durch Kaltemission der negativen Elektrode keine Sekundärelektronen auf der Keramikoberfläche erzeugt werden können. Dadurch werden heftige Entladungen verhindert, die zu bleibenden Schäden am Isolator führen können.

[0009] In einer wieder anderen Ausführungsvariante besitzt der überhöhte Seitenbereich gegen die Achsenrichtung des ringförmigen Isolators einen sich verjüngenden Auslauf und/oder der verkürzten Seitenbereich besitzt gegen die Achsenrichtung des ringförmigen Isolators einen sich verjüngenden Auslauf. Diese Ausführungsvariante hat u.a. den Vorteil, dass das elektrische Feld an den Lötstellen zur Fixierung des ringförmigen Isolators an der Anode oder Kathode bzw. am zylindrischen Metallgehäuse minimiert werden kann.

[0010] In einer weiteren Ausführungsvariante besteht der ringförmige Isolator im wesentlichen aus einem isolierenden Keramikmaterial. Das Keramikmaterial kann z.B. aus mindestens 95 % Al₂O₃ bestehen. Diese Ausführungsvariante hat u.A. den Vorteil, dass sich das Keramikmaterial als Isolator bei den sehr hohen elektrischen Feldern bezüglich seiner Stabilität gegen Spannung oder Durchschläge besonders eignet.

[0011] In einer Ausführungsvariante umfasst die Kathode auf der Aussenwand gegen den ringförmigen Isolator einen elektropolierten und/oder mechanisch polierten Metallzylinder. Dies hat u.a. den Vorteil, dass die Spannungsfestigkeit erhöht werden kann und Durchschläge verhindert werden können.

[0012] In einer Ausführungsvariante umfasst die Hochspannungs-Vakuumröhre 9 eine Stromversorgungsvorrichtung, mittels welcher Betriebsspannungen von mindestens 200 kV am Isolator anlegbar sind. Diese Ausführungsvariante hat u.a. den Vorteil, dass sie für besondere Anwendungen in der Industrie, wie z.B. dem Durchleuchten von Transportcontainern an Zöllen und Flughäfen etc. die benötigte Leistung erbringen kann.

[0013] Nachfolgend werden Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung anhand von Beispielen beschrieben. Die Beispiele der Ausführungen werden durch folgende beigelegten Figuren illustriert:

Figur 1 zeigt ein Blockdiagramm, welches schematisch einen Querschnitt einer Röntgenröhre des Standes der Technik zeigt. Der ringförmige Isolator 10 ist dabei gegen das zylindrische Metallgehäuse 1, sowie gegen die Elektrode 2 treppenförmig abgestuft 101, um das Erzeugen von Sekundärelektronen zu vermindern.

Figur 2 zeigt ein Blockdiagramm, welches schematisch einen Querschnitt einer anderen Ausbildung einer Röntgenröhre des Standes der Technik zeigt. Der ringförmige Isolator 11 zeigt dabei gegen das zylindrische Metallgehäuse 1 hin eine Erhöhung 110 mit einer Vertiefung 111 beim Übergang zum Metallgehäuse 1.

Figur 3 zeigt ein Blockdiagramm, welches schematisch einen Querschnitt einer anderen Ausbildung einer Röntgenröhre des Standes der Technik zeigt. Der ringförmige Isolator 12 zeigt dabei gegen das zylindrische Metallgehäuse 1 hin eine Erhöhung 120 mit einer Vertiefung 121 beim Übergang zum Metallgehäuse 1. Das Metallgehäuse 1 ist auf der Höhe der Erhöhung 120 radial gegen aussen ausgebaucht 122.

Figur 4 zeigt ein Blockdiagramm, welches schematisch einen Querschnitt einer ähnlichen Röntgenröhre wie bei Figur 1 des Standes der Technik zeigt. Der ringförmige Isolator 14 ist dabei gegen das zylindrische Metallgehäuse 1, sowie gegen die Elektrode 2 jeweils einfach treppenförmig abgestuft, um das Erzeugen von Sekundärelektronen zu vermindern. Wie aus der Darstellung ersichtlich ist der ringförmige Isolator 14 auf Seiten der Anode 3 und der Kathode 4 identisch. Zwischen Anode 3 und Katode 4 befindet sich eine Elektronenblende 5 um etwaige Streuelektronen weiter zu vermindern.

Figur 5 zeigt ein Blockdiagramm, welches schematisch einen Querschnitt einer weiteren Ausbildung einer Röntgenröhre des Standes der Technik zeigt. Der Isolator 15 ist dabei konisch an die Wandung der Halterung der Elektrode 2 (Anode oder Kathode) angelegt. Zugleich verjüngt sich das zylindrische Metallgehäuse 1 gegen die Elektrode hin. Solche Ausgestaltungen eignen sich für hohe Spannungen nicht mehr, da sie bei hohen Spannungen instabil gegen Sekundärelektronen werden.

Figur 6 zeigt ein Blockdiagramm, welches schematisch einen Querschnitt einer Ausbildung einer erfindungsgemässen Röntgenröhre zeigt. Der ringförmige Isolator ist buckelförmig mit den charakterisierenden Winkeln α, β und γ ausgebildet. Der anodenseitige Isolator 22 hat eine gegen die Anode 3 geneigte Frontfläche 31, während der kathodenseitige Isolator 21 eine gegen das zylindrische Metallgehäuse weisende Frontfläche 31 hat.

Figur 7 zeigt ein Blockdiagramm, welches schematisch einen Querschnitt eines erfindungsgemässen, kathodenseitigen, ringförmigen Isolators 21 zeigt. Der Isolator ist buckelförmig mit den charakterisierenden Winkeln α, β und γ ausgebildet.

Figur 8 zeigt ein Blockdiagramm, welches schematisch einen Querschnitt eines erfindungsgemässen, anodenseitigen, ringförmigen Isolators 21 zeigt. Der Isolator ist buckelförmig mit den charakterisierenden Winkeln α, β und γ ausgebildet.

Figur 9 zeigt ein Blockdiagramm, welches schematisch den Verlauf der Äquipotentiallinien 40 auf Seiten der Anode 3 bei angelegter Betriebsspannung darstellt. Die Buckelform des Isolators 22 beeinflusst den Verlauf der Feldlinien 40 dermassen, dass auf Seiten des zylindrischen Metallgehäuses am unteren Teil der Fläche 33 eine Feldüberhöhung stattfindet, welche Elektronen aus dem zylindrischen Metallgehäuses auslöst. Diese Elektronen laden die Keramik derart auf, dass in diesem unteren Teil ein nahezu feldfreier Raum entsteht.

Figur 10 zeigt ein Blockdiagramm, welches schematisch den Verlauf der Äquipotentiallinien 40 auf Seiten der Kathode 4 bei angelegter Betriebsspannung darstellt. Die Buckelform des Isolators 21 ist anodenseitig gespiegelt zum kathodenseitigen Isolator ausgebildet. Die Buckelform des Isolators 21 beeinflusst den Verlauf der Feldlinien 40 dermassen, dass auf Seiten der Kathode 4 am unteren Teil der Fläche 33 eine Feldüberhöhung stattfindet, welche Elektronen aus der Metallelektrode auslöst. Diese Elektronen laden die Keramik derart auf, dass in diesem unteren Teil ein nahezu feldfreier Raum entsteht

[0014] Figur 6, Figur 7 und Figur 8 illustrieren eine Hochspannungs-Vakuumröhre bzw. ein Verfahren für eine Hochspannungs-Vakuumröhre, wie sie bei der Realisierung der Erfindung verwendet werden kann. Gleiche Referenznummem in den Figuren bezeichnen gleiche Elemente. In diesem Ausführungsbeispiel sind eine Anode 3 und eine Kathode 4 in einem vakuumisierten Innerraum 6 einander gegenüberliegend angeordnet. Der vakuumisierte Innenraum 6 ist durch ein zylindrisches Metallgehäuse 1 umschlossen. Das zylindrische Metallgehäuse 1 kann z.B. eine minimale Wandstärke von 2mm aufweisen. Ebenso ist es vorstellbar, dass das zylindrische Metallgehäuse 1 gegen den vakuumisierte Innenraum 6 elektropoliert und/oder mechanisch poliert ist. Die Anode 3 und/oder die Kathode 4 sind mittels eines ringförmigen Isolators 21/22 elektrisch isoliert. Figur 7 und Figur 8 zeigen eine detailliertere Darstellung des ringförmigen Isolators 21/22 im Aufschnitt, wobei Figur 7 den ringförmigen Isolator 21 kathodenseitig und Figur 8 den ringförmigen Isolator 22 anodenseitig zeigt. Der ringförmige Isolator 21/22 kann im Wesentlichen z.B. aus einem isolierenden Keramikmaterial bestehen. Als Keramikmaterial ist z.B. Keramikmaterial aus mindestens 95 % Al₂O₃ vorstellbar. Auf die Keramik kann beispielsweise eine einfach oder mehrfache Schicht aus einer Legierung gesintert sein. Die Legierung kann z.B. eine MoMnNi-Legierung umfassen. Der arithmetische Mittenrauwert (Ra) des ringförmigen Keramikisolators kann z.B. um die 1.6 µm betragen. Es ist aber auch möglich, dass der ringförmige Keramikisolator glatt oder mechanisch poliert ist. Zur Herstellung eines solchen ringförmigen Isolator 21/22 kann beispielsweise ein Pressdruck von mindestens 1000 bar verwendet werden. Der ringförmige Isolator 21/22 umfasst einen zylindrischen Teil 23/24 und in Richtung vakuumisierten Innerraum 6 buckelförmig einfach gewölbt ausgebildet ist. Die Wölbung in Richtung vakuumisierten Innerraum 6 umfasst einen geneigten Frontbereich 31 und zwei Seitenbereiche 30/33. Der geneigte Frontbereich 31 des ringförmige Isolator 22 der Anode 3 ist zur Achse durch das Scheibenzentrum 7 des Isolator 22 hin geneigt, während der geneigte Frontbereich 31 des ringförmigen Isolators 21 der Kathode 4 von der Achse durch das Scheibenzentrum 7 des ringförmigen Isolators 21 weg geneigt ist. Die Wölbung kann z.B. im Wesentlichen durch die Winkel α, β und γ eines verkürzten Seitenbereiches 30, eines überhöhten Seitenbereiches 33, sowie des Frontbereichs 31 charakterisiert werden. Der Winkel α zwischen der Achsenrichtung 7 des ringförmigen Isolators 21/22 und dem verkürzten Seitenbereich 30 liegt vorzugsweise zwischen 10° und 25° und der Winkel β des Frontbereichs 31 zur Senkrechten 8 zur Achsenrichtung 7 des ringförmigen Isolators 21/22 liegt vorzugsweise zwischen 10° und 25°. Der Winkel γ zwischen dem überhöhten Seitenbereich zur Achsenrichtung 7 des ringförmigen Isolators 21/22 liegt schliesslich vorzugsweise zwischen 10° und 25°. Die drei Bereiche 30/31/33 können jeweils einen tangentialen Übergangsradius R1/R3 von z.B. 3 bis 7 mm besitzen. Im Verhältnis zum verkürzte Seitenbereich 30 ragt der überhöhte Seitenbereich 33 beispielsweise mindestens 2 Mal weiter als der verkürzte Seitenbereich 30 in den vakuumisierte Innenraum 6. Dadurch wird die Frontfläche des Isolators derart geneigt, dass sie nicht von Elektronen aus der negativen Elektrode getroffen werden kann. Auf der Kathodenseite befindet sich der negative Tripelpunkt in der löttechnischen Verbindung zwischen dem Isolator 21 und der Hochspannungszuführung im Zentrum des ringförmigen Isolators, d.h. der Aussenwand 411 der Kathode 4. Auf der Anodenseite hingegen liegt der negative Tripelpunkt in der löttechnischen Verbindung zwischen dem Aussenumfang des ringförmigen Isolators 22 und dem zylindrischen Metallgehäuse 1. Deshalb ist die Aussenwand 311 der Anode weniger kritisch bezüglich den erwähnten Elektroneneffekte. Die Kathode 4 kann auf ihrer Aussenwand 411 gegen den ringförmigen Isolator 21 einen elektropolierten und/oder mechanisch polierten Metallzylinder 412 umfassen. Durch die nicht triviale Form des Isolators 21/22 kann die Spannungsfestigkeit und die Lebensdauer der Vakuumröhren signifikant erhöht werden. Figur 9 und Figur 10 zeigen einen möglichen Verlauf der Äquipotentiallinien 40 auf Seiten der Anode 3 bzw. auf Seiten der Kathode 4 bei angelegter Betriebsspannung. Die Buckelform des Isolators 21/22 beeinflusst den Verlauf der Feldlinien dermassen, dass auf Seiten des überhöhten Bereichs am unteren Teil der Fläche 33 zunächst ein Gebiet hoher Feldstärke entsteht. Dadurch werden Elektronen aus der benachbarten Metallelektrode herausgelöst, welche die Keramik in diesem Bereich elektrostatisch aufladen. Die Aufladung reduziert das elektrische Feld in diesem Bereich. Dadurch wird eine weitere Elektronenemission verhindert und das Hochspannungsverhalten der Röhre nachhaltig verbessert. In einer Ausführungsvariante umfasst der ringförmige Isolator 21/22 zwischen dem überhöhten Bereich 33 und dem bezüglich der Achsenrichtung 7 des ringförmigen Isolators 21/22 geneigten Frontbereich 31 einen vierten Bereich 32. Dieser vierte Bereich 32 steht im Wesentlichen senkrecht 8 zur Achse 7 des ringförmigen Isolators 21/22 in Richtung vakuumisierten Innenraum 6. Der vierte Bereich 32 kann zum überhöhten Bereich 33 sowie zum Frontbereich 31 z.B. einen tangentialen Übergangsradius R2/R3 von 3 bis 7 mm besitzen. Als weitere Ausführungsvariante kann es vorteilhaft sein, dass z.B. der überhöhte Bereich 33 und/oder der verkürzten Bereiches 30 gegen die Achsenrichtung 7 des ringförmigen Isolators 21/22 einen sich verjüngenden Auslauf besitzt. Umfasst die Hochspannungs-Vakuumröhre 9 eine Stromversorgungsvorrichtung, mittels welcher Betriebsspannungen von mindestens 200 kV am Isolator anlegbar sind, so kann sich die Hochspannungs-Vakuumröhre 9 für besondere Anwendungen in der Industrie, wie z.B. das Durchleuchten von Transportcontainern an Zöllen und Flughäfen etc. mit der dort benötigten Leistung besonders eignen. Die Hochspannungs-Vakuumröhre 1 kann bei diesen Anwendung insbesondere als Röntgenröhre verwendet werden. Es ist klar, dass sich die erfindungsgemässe Hochspannungs-Vakuumröhre 9 bei jeder Anwendung insbesondere zur Verwendung als Röntgenröhre eignet.

[0015] Es ist wichtig darauf hinzuweisen, dass eine Hochspannungs-Vakuumröhre 9 den erfindungsgemässen Isolator 21/22 nicht unbedingt beidseitig, d.h. bei der Anode 3 und der Kathode 4, umfassen muss. Im Gegenteil ist es durchaus möglich, dass der Isolator 21/22 nur an einer der Elektroden 3/4 gegeben ist, während die andere Elektrode 3/4 einen anders geformten Isolator oder gar keinen aufweist. Ebenso kann es je nach Anordnung der Hochspannungs-Vakuumröhre 9 sinnvoll sein, z.B. eine Elektronenblende 5 zur Verminderung von Sekundärelektronen der Vorrichtung beizufügen. Weiter ist anzufügen, dass sich die erfindungsgemässe Röntgenröhre insbesondere zur Verwendung in einer Gepäckdurchleuchtungsvorrichtung eignet. Besonders Durchleuchtungsvorrichtungen für Transportcontainer und/oder Transportbehältern gehören mit ihrem hohen Bedarf an Strahlungsleistung zu den idealen Einsatzgebieten für die efindungsgemässen Hochspannungs-Vakuumröhren bzw. Röntgenröhren.

[0016] Figur 1 bis 4 zeigen schematisch Beispiele von Röntgenröhren des Standes der Technik. Die ringförmigen Isolatoren 10/11/12/14 sind dabei gegen das zylindrische Metallgehäuse 1 und/oder gegen die Elektrode 2 treppenförmig abgestuft 101, mit Erhöhung 110/120 und/oder einfachen oder mehrfachen Vertiefungen 111/121/141 und/oder Ausbauchungen 122. Wie aus den Darstellungen ersichtlich ist, ist der ringförmige Isolator 14 auf Seiten der Anode 3 und der Kathode 4 jeweils identisch. Zwischen Anode 3 und Katode 4 kann sich eine Elektronenblende 5 befinden um etwaige Streuelektronen weiter zu vermindern. Figur 5 zeigt eine weitere Ausbildung einer Röntgenröhre des Standes der Technik. Der Isolator 15 ist dabei konisch an die Wandung der Halterung der Elektrode 2 (Anode oder Kathode) angelegt. Zugleich verjüngt sich das zylindrische Metallgehäuse 1 gegen die Elektrode hin. Insbesondere solche Ausgestaltungen eignen sich für hohe Spannungen nicht mehr, da sie bei hohen Spannungen instabil gegen Sekundärelektronen werden.

Ansprüche

1. Hochspannungs-Vakuumröhre (9), bei welcher eine Anode (3) und eine Kathode (4) in einem vakuumisierten Innenraum (6) einander gegenüberliegend angeordnet sind und welcher vakuumisierte Innenraum (6) durch ein zylindrisches Metallgehäuse (1) umschlossen ist, wobei die Anode (3) und/oder die Kathode (4) mittels eines ringförmigen Isolators (21/22) elektrisch isoliert sind, wobei der ringförmige Isolator (21/22) einen zylindrischen Teil (23/24) umfasst und in Richtung des vakuumisierten Innerraums (6) buckelförmig einfach gewölbt ausgebildet ist, wobei
die Wölbung in Richtung vakuumisierten Innerraum (6) einen geneigten Frontbereich (31), einen verkürzten Seitenbereich (30) und einen über höhten Seitenbereich (33) umfasst, wobei die Wölbung im Wesentlichen durch Winkel α, β und γ des überhöhten Seitenbereiches (33), des Frontbereichs (31) und des verkürzten Seitenbereiches (30) charakterisiert ist,
und der besagte geneigte Frontbereich (31) des ringförmigen lsolators (21/22) bei anodenseitiger Ausbildung zum Scheibenzentrum (7) des ringförmigen Isolators (22) hin geneigt ist beziehungsweise bei kathodenseitiger Ausbildung vom Scheibenzentrum (7) des ringförmigen Isolators (21/22) weg geneigt ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Winkel γ zwischen der Achsenrichtung (7) des ringförmigen Isolators (21/22) und dem verkürzten Seitenbereich (30) zwischen 10° und 25° liegt,
dass der Winkel β des Frontbereichs (31) zur Senkrechten (8) auf die Achsenrichtung (7) des ringförmigen Isolators (21/22) zwischen 10° und 25° liegt, und
dass der Winkel α zwischen dem überhöhten Seitenbereich und der Achsenrichtung (7) des ringförmigen Isolators (21/22) zwischen 10° und 25° liegt.

2. Hochspannungs-Vakuumröhre (9) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Bereiche (30/31/33) jeweils einen tangentialen Übergangsradius (R1/R3) von 1 bis 7 mm besitzen.

3. Hochspannungs-Vakuumröhre (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Isolator (21/22) zwischen dem überhöhten Seitenbereich (33) und dem bezüglich der Senkrechten (8) zur Achsenrichtung (7) des ringförmigen Isolators (21/22) geneigten Frontbereich (31) einen vierten Bereich (32) umfasst, der im wesentlichen senkrecht (8) zur Achse (7) des ringförmigen Isolators (21/22) in Richtung des vakuumisierten Innenraums (6) weist und der zum überhöhten Seitenbereich (33) sowie zum Frontbereich (31) einen tangentialen Übergangsradius (R2/R3) von 1 bis 7 mm besitzt.

4. Hochspannungs-Vakuumröhre (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der überhöhte Seitenbereich (33) mindestens 2 Mal weiter als der verkürzte Seitenbereich (30) in den vakuumisierten Innenraum (6) ragt.

5. Hochspannungs-Vakuumröhre (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der überhöhte Seitenbereich (33) gegen die Achsenrichtung (7) des ringförmigen Isolators (21/22) einen sich verjüngenden Auslauf besitzt.

6. Hochspannungs-Vakuumröhre (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der verkürzte Seitenbereich (30) gegen die Achsenrichtung (7) des ringförmigen Isolators (21/22) einen sich verjüngenden Auslauf besitzt.

7. Hochspannungs-Vakuumröhre (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Isolator (21/22) im Wesentlichen aus einem isolierenden Keramikmaterial besteht.

8. Hochspannungs-Vakuumröhre (9) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Keramikmaterial des ringförmigen Isolators (21/22) mindestens aus 95 % Al₂O₃ besteht.

9. Hochspannungs-Vakuumröhre (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei Kathodenseitiger Ausbildung des Isolators die Kathode (4) auf der Aussenwand (411) gegen den ringförmigen Isolator (21) einen elektropolierten und/oder mechanisch polierten Metallzylinder (412) umfasst.

10. Hochspannungs-Vakuumröhre (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochspannungs-Vakuumröhre (9) eine Stromversorgungsvorrichtung umfasst, mittels welcher Betriebsspannungen von mindestens 200 kV am Isolator anlegbar sind.

11. Hochspannungs-Vakuumröhre (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochspannungs-Vakuumröhre (9) eine Röntgenröhre ist.

12. Verfahren zum Herstellen einer Hochspannungs-Vakuumröhre (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
wobei eine Anode (3) und eine Kathode (4) in einem vakuumisierten Innenraum (6) einander gegenüberliegend angeordnet werden, der vakuumisierte Innenraum (6) durch ein zylindrisches Metallgehäuse (1) umschlossen wird und die Anode (3) und/oder die Kathode (4) mittels eines ringförmigen Isolators (21/22) elektrisch isoliert werden, wobei
der ringförmige Isolator (21/22) einen zylindrischen Teil (23/24) umfasst und in Richtung des vakuumisierten Innenraums (6) buckelförmig einfach gewölbt ausgebildet ist,
die Wölbung in Richtung vakuumisierten Innenraum (6) einen geneigten Frontbereich (31), einen verkürzten Seitenbereich (30) und einen überhöhten Seitenbereich (33) umfasst, wobei die Wölbung im Wesentlichen durch Winkel α, β und γ des überhöhten Seitenbereiches (33), des Frontbereichs (31) und des verkürzten Seitenbereiches (30) charakterisiert ist,
und der besagte geneigte Frontbereich (31) des ringförmigen Isolators (21/22) bei anodenseitiger Ausbildung zum Scheibenzentrum (7) des ringförmigen Isolators (22) hin geneigt ist, beziehungsweise bei kathodenseitiger Ausbildung vom Scheibenzentrum (7) des ringförmigen Isolators (21/22) weg geneigt ist, wobei
der Winkel γ zwischen der Achsenrichtung (7) des ringförmigen Isolators (21/22) und dem verkürzten Seitenbereich (30) zwischen 10° und 25° liegt,
der Winkel β des Frontbereichs (31) zur Senkrechten (8) auf die Achsenrichtung (7) des ringförmigen Isolators (21/22) zwischen 10° und 25° liegt, und
der Winkel α zwischen dem überhöhten Seitenbereich und der Achsenrichtung (7) des ringförmigen Isolators (21/22) zwischen 10° und 25° liegt,
wobei zur Herstellung des ringförmigen Isolators (21/22) ein Pressdruck von mindestens 1000 bar verwendet wird.

13. Gepäckdurchleuchtungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Vorrichtung zum Erzeugen von Röntgenstrahlen umfasst, wobei die Vorrichtung zum Erzeugen von Röntgenstrahlen mindestens eine Stromversorgungsvorrichtung, mittels welcher Betriebsspannungen von mindestens 200 kV erzeugbar sind, sowie eine oder mehrere Röntgenröhren nach Anspruch 11 umfasst.

14. Durchleuchtungsvorrichtung für Transportcontainer und/oder Transportbehälter, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Erzeugung von Röntgenstrahlen eine oder mehrere Röntgenröhren nach Anspruch 11 umfasst.

Revendications

1. Tube à vide (9) haute tension, où une anode (3) et une cathode (4) sont disposées de manière opposée l'une à l'autre dans un espace interne (6) mis sous vide et l'espace interne sous vide (6) est entouré par une enveloppe métallique (1), l'anode (3) et/ou la cathode (4) étant isolée électriquement au moyen d'un isolateur (21/22) annulaire, l'isolateur annulaire (21/22) comprenant une partie cylindrique (23/24) et étant simplement bombé en direction de l'espace interne sous vide (6) en formant une bosse,
le bombage comprenant en direction de l'espace interne sous vide (6) une zone frontale inclinée (31), une zone latérale raccourcie (30) et une zone latérale surélevée (33), le bombement étant sensiblement caractérisé par l'angle α, β et γ de la zone latérale surélevée (33), de la zone frontale (31) et de la zone latérale raccourcie (30),
et ladite zone frontale inclinée (31) de l'isolateur annulaire (21/22) étant inclinée en direction du centre de disque (7) de l'isolateur annulaire (22) en cas de réalisation côté anode, respectivement éloigné du centre de disque (7) de l'isolateur annulaire (21/22) en cas de réalisation côté cathode,
caractérisé en ce que
l'angle γ entre le sens axial (7) de l'isolateur annulaire (21/22) et la zone latérale raccourcie (30) est compris entre 10° et 25° et
l'angle β de la zone frontale (31) par rapport à la perpendiculaire (8) de la direction axiale (7) de l'isolateur annulaire (21/22) est compris entre 10° et 25° et
l'angle α entre la zone latérale surélevée et le sens axial (7) de l'isolateur axial (21/22) est compris entre 10° et 25°.

2. Tube à vide haute tension (9) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les trois zones (30/31/33) possèdent respectivement un rayon de transition tangentiel (R1/R3) de 1 à 7 mm.

3. Tube à vide haute tension (9) selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que l'isolateur annulaire (21/22) comprend entre la zone latérale surélevée (33) et la zone frontale (31) inclinée perpendiculairement (8) par rapport au sens axial (7) de l'isolateur annulaire (21/22) une quatrième zone (32) qui est orientée sensiblement perpendiculaire (8) à l'axe (7) de l'isolateur annulaire (21/22) en direction de l'espace interne sous vide (6) et qui possède un rayon tangentiel de transition (R2/R3) de 1 à 7 mm par rapport à la zone latérale surélevée (33) ainsi que par rapport à la zone frontale (31).

4. Tube à vide haute tension (9) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la zone latérale surélevée (33) dépasse d'au moins deux fois plus loin que la zone latérale raccourcie (30) dans l'espace interne sous vide (6).

5. Tube à vide haute tension (9) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la zone latérale surélevée (33) possède une sortie en pointe à l'encontre de la direction axiale (7) de l'isolateur annulaire (21/22).

6. Tube à vide haute tension (9) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la zone latérale raccourcie (30) possède une sortie en pointe à l'encontre de la direction axiale (7) de l'isolateur annulaire (21/22).

7. Tube à vide haute tension (9) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'isolateur annulaire (21/22) se compose essentiellement d'un matériau céramique isolant.

8. Tube à vide haute tension (9) selon la revendication 7, caractérisé en ce que le matériau céramique de l'isolateur annulaire (21/22) se compose au moins à 95 % de Al₂O₃.

9. Tube à vide haute tension (9) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'en cas de réalisation de l'isolateur côté cathode, la cathode (4) comprend sur la paroi externe (411) en direction de l'isolateur annulaire (21) un cylindre métallique poli électriquement et/ou mécaniquement (412).

10. Tube à vide haute tension (9) selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le tube à vide haute tension (9) comprend un dispositif d'alimentation électrique au moyen duquel des tensions de service d'au moins 200 kV sont applicables sur l'isolateur.

11. Tube à vide haute tension (9) selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le tube à vide haute tension (9) est un tube radiographique.

12. Procédé pour la fabrication d'un tube à vide haute tension (9) selon l'une des revendications 1 à 11, où une anode (3) et une cathode (4) sont disposées de manière opposée l'une à l'autre dans un espace interne (6) mis sous vide et l'espace interne sous vide (6) est entouré par une enveloppe métallique (1), l'anode (3) et/ou la cathode (4) étant isolée électriquement au moyen d'un isolateur (21/22) annulaire, l'isolateur annulaire (21/22) comprenant une partie cylindrique (23/24) et étant simplement bombé en direction de l'espace interne sous vide (6) en formant une bosse,
le bombage comprenant en direction de l'espace interne sous vide (6) une zone frontale inclinée (31), une zone latérale raccourcie (30) et une zone latérale surélevée (33), le bombement étant caractérisé sensiblement par l'angle α, β et γ de la zone latérale surélevée (33), de la zone frontale (31) et de la zone latérale raccourcie (30),
et ladite zone frontale inclinée (31) de l'isolateur annulaire (21/22) étant inclinée en direction du centre de disque (7) de l'isolateur annulaire (22) en cas de réalisation côté anode respectivement éloigné du centre de disque (7) de l'isolateur annulaire (21/22) en cas de réalisation côté cathode,
l'angle γ entre le sens axial (7) de l'isolateur annulaire (21/22) et la zone latérale raccourcie (30) étant compris entre 10° et 25° et
l'angle β de la zone frontale (31) par rapport à la perpendiculaire (8) de la direction axiale (7) de l'isolateur annulaire (21/22) est compris entre 10° et 25° et
l'angle α entre la zone latérale surélevée et le sens axial (7) de l'isolateur axial (21/22) est compris entre 10° et 25°,
pour la fabrication de l'isolateur annulaire (21/22) une pression de pressage d'au moins 1000 bars étant appliquée.

13. Dispositif de radioscopie de bagages, caractérisé en ce que qu'il comprend un dispositif pour la production de rayons X , le dispositif de génération de rayons X comprenant au moins un dispositif d'alimentation électrique au moyen duquel des tensions de service d'au moins 200 kV peuvent être générées ainsi qu'un ou plusieurs tubes à rayon X selon la revendication 11.

14. Dispositif de radioscopie de bagages pour conteneur de transport et/ou récipient de transport, caractérisé en ce qu'il comprend pour la production de rayons X un ou plusieurs tubes à rayon X selon la revendication 11.

Claims

1. High voltage vacuum tube (9), in which an anode (3) and a cathode (4) are disposed opposite one another in a vacuumized inner space (6) and which vacuumized inner space (6) is enclosed by a cylindrical metal housing (1), the anode (3) and/or the cathode (4) being electrically insulated by means of an annular insulator (21/22), the annular insulator (21/22) comprising a cylindrical part (23/24), and being designed arched once, humped in direction of the vacuumized inner space (6), whereby
the arch comprises in direction of the vacuumized inner space (6) a sloping front area (31), a shortened lateral area (30) and a raised lateral area (33), the arch being characterised substantially by angles α, β and γ of the raised lateral area (33), of the front area (31) and of the shortened lateral area (30),
and said sloping front area (31) of the annular insulator (21/22) with anode-side design slopes toward the disc centre (7) of the annular insulator, or respectively with cathode-side design away from the disc centre (7) of the annular insulator (21/22),
characterised
in that the angle γ between the axial direction (7) of the annular insulator (21/22) and the shortened lateral area (30) is between 10° and 25°,
in that the angle β of the front area (31) to the perpendicular (8) to the axial direction (7) of the annular insulator (21/22) is between 10° and 25°, and
in that the angle α between the raised lateral area and the axial direction (7) of the annular insulator (21/22) is between 10° and 25°.

2. High voltage vacuum tube (9) according to claim 1, characterised
in that the three areas (30/31/33) each have a tangential transition radius (R1/R3) of 1 to 7 mm.

3. High voltage vacuum tube (9) according to one of the claims 1 to 2, characterised in that the annular insulator (21/22) has a fourth area (32) between the raised lateral area (33) and the front area (31), sloping with respect to the perpendicular (8) to the axial direction (7) of the annular insulator (21/22), which fourth area points substantially perpendicularly (8) to the axis (7) of the annular insulator (21/22) in the direction of the vacuumized inner space (6), and which has a tangential transition radius (R2/R3) of 1 to 7 mm to the raised lateral area (33) as well as to the front area (31).

4. High voltage vacuum tube (9) according to one of the claims 1 to 3, characterised in that the raised lateral area (33) projects into the vacuumized inner space (6) at least twice as far as the shortened lateral area (30).

5. High voltage vacuum tube (9) according to one of the claims 1 to 4, characterised in that the raised lateral area (33) has a tapering termination toward the axial direction (7) of the annular insulator (21/22).

6. High voltage vacuum tube (9) according to one of the claims 1 to 5, characterised in that the shortened lateral area (30) has a tapering termination toward the axial direction (7) of the annular insulator (21/22).

7. High voltage vacuum tube (9) according to one of the claims 1 to 6, characterised in that the annular insulator (21/22) is substantially composed of an insulating ceramic material.

8. High voltage vacuum tube (9) according to claim 7, characterised
in that the ceramic material of the annular insulator (21/22) is composed of at least 95 % Al₂O₃.

9. High voltage vacuum tube (9) according to one of the claims 1 to 8, characterised in that, with cathode-side design of the insulator, the cathode (4) comprises an electro-polished and/or mechanically polished metal cylinder (412) on the outer wall (411) facing the annular insulator (21).

10. High voltage vacuum tube (9) according to one of the claims 1 to 9, characterised in that the high voltage vacuum tube (9) comprises a power supply device, by means of which operational voltages of at least 200 kV are able to be applied at the insulator.

11. High voltage vacuum tube (9) according to one of the claims 1 to 10, characterised in that the high voltage vacuum tube (9) is an X-ray tube.

12. Method of producing a high voltage vacuum tube (9) according to one of the claims 1 to 11,
an anode (3) and a cathode (4) being disposed opposite one another in a vacuumized inner space (6), the vacuumized inner space (6) being enclosed by a cylindrical metal housing (1), and the anode (3) and/or the cathode (4) being electrically insulated by means of an annular insulator (21/22), whereby
the annular insulator (21/22) comprises a cylindrical part (23/24), and being designed arched once, humped in direction of the vacuumized inner space (6),
the arch comprises in direction of the vacuumized inner space (6) a sloping front area (31), a shortened lateral area (30) and a raised lateral area (33), the arch being characterised substantially by angles α, β and γ of the raised lateral area (33), of the front area (31) and of the shortened lateral area (30),
and said sloping front area (31) of the annular insulator (21/22) with anode-side design slopes toward the disc centre (7) of the annular insulator, or respectively with cathode-side design away from the disc centre (7) of the annular insulator (21/22), whereby
the angle γ between the axial direction (7) of the annular insulator (21/22) and the shortened lateral area (30) is between 10° and 25°,
the angle β of the front area (31) to the perpendicular (8) to the axial direction (7) of the annular insulator (21/22) is between 10° and 25°, and
the angle α between the raised lateral area and the axial direction (7) of the annular insulator (21/22) is between 10° and 25°,
a pressing power of at least 1000 bar being used to produce the annular insulator (21/22).

13. Baggage x-raying device, characterised in that it comprises a device for generation of X rays, the device for generation of X rays comprising at least one power supply device by means of which operational voltages of at least 200 kV are able to be generated, and one or more X-ray tubes according to claim 11.

14. X-raying device for transport containers and/or transport vessels, characterised in that it comprises one or more X-ray tubes according to claim 11 for generating X rays.

Zeichnung