Röntgenröhren-Glühkathode

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Röntgenröhren-Glühkathode mit einem elektrisch geheizten, mit mindestens einem Schlitz (14, 15) versehenen Bandemitter (7), welcher aus elektronenemissionsfähigem, schwer schmelzbaren Material besteht. Der Bandemitter (7) ist aus mindestens zwei Schichten aufgebaut, wobei der Schichtaufbau aus Wolfram und Tantal oder normal strukturiertem und polykristal­linem Wolfram bestehen kann.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Röntgenröhren-Glühkathode mit einem elektrisch geheizten, mit mindestens einem Schlitz versehenen Bandemitter, welcher aus elektronenemissions­fähigem, schwer schmelzbaren Material besteht.

[0002] In der DE-OS 27 27 907 ist ein derartiger Bandemitter be­schrieben, der durch direkten elektrischen Stromdurchgang aufgeheizt wird. Dieser wird aus einem Blech hergestellt und weist im Emissionsbereich von einander gegenüberlie­genden Seiten her Einschnitte auf. Dadurch lassen sich beliebige Formen der Emitterfläche auf einfache Weise und auch bestimmte wünschenswerte Temperaturverteilungen in der Fläche erreichen.

[0003] Derartige Bandemitter zeigen aber an den Korngrenzen Bruchanfälligkeiten, die quer zur Schlitzrichtung des Bandemitters verlaufen. Wegen der geringen Dicke des Bandmaterials erstrecken sich die Korngrenzen nach der Rekristallisation von beispielsweise Wolfram über die ganze Materialdicke, so daß derartige Bandemitter sehr empfindlich sind und eine geringe Lebensdauer aufweisen. Bei Verwendung von Tantal geht die Bruchanfälligkeit zwar deutlich zurück; dafür wird aber die mechanische Stabili­tät vermindert. Das bedeutet, daß die Emitter sich ver­ziehen können.

[0004] Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Röntgenröh­ren-Glühkathode der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine erhöhte mechanische Stabilität und verbesserte Lebensdauer aufweist.

[0005] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Bandemitter aus mindestens zwei Schichten aufgebaut ist. Dadurch wird erreicht, daß sich die Korngrenzen an dem Grenzübergang zwischen den beiden Schichten nicht fort­setzen, so daß die Bruchgefahr für den Bandemitter ent­lang solcher, sich über die gesamte Materialstärke aus­prägender Korngrenzen erheblich reduziert wird.

[0006] Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn eine Schicht aus Wolfram und wenigstens eine weitere Schicht aus Tan­tal besteht. Durch die günstigen elastischen Eigenschaf­ten von Tantal wird die Bruchgefahr zusätzlich vermin­dert, wobei durch die mechanische Stabilität von Wolfram die Formtreue gesichert wird.

[0007] Eine Kompensation eines eventuell auftretenden Bimetall­effektes wird erreicht, wenn der Bandemitter drei Schich­ten aufweist, wobei die mittlere Schicht aus Wolfram und die beiden äußeren Schichten aus Tantal bestehen.

[0008] Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Schichten des Bandemitters aus unterschiedlichen Gefügen des glei­chen Materials bestehen. Dadurch wird erreicht, daß sich die Korngrenzen an der Grenzschicht unterschiedlicher Ge­füge des gleichen Materials nicht fortsetzen.

[0009] Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn eine Schicht aus normal strukturiertem Wolfram und wenigstens eine weitere Schicht aus polykristallinem Wolfram besteht. Ein besonders stabiler Aufbau wird erreicht, wenn der Band­emitter drei Schichten aufweist, wobei die mittlere Schicht aus normal strukturiertem Wolfram und die äußeren Schichten aus polykristallinem Wolfram bestehen. Die Stabilität der Trägerschicht wird erhöht, wenn die mitt­lere Schicht gegenüber den äußeren Schichten eine größere Dicke aufweist.

[0010] Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeich­nung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

[0011] Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise gebrochen dargestellte Rönt­genröhre mit einem Bandemitter als Glüh­kathode,

Fig. 2 und 3 Ausführungsformen eines Bandemitters, und

Fig. 4 den Schichtaufbau eines erfindungsgemäßen Bandemitters.

[0012] In der Figur 1 ist ein Kolben 1 einer Röntgenröhre 2 dar­gestellt, in dessem Inneren am einen Ende eine Kathoden­anordnung 3 und am gegenüberliegenden Ende eine Anodenan­ordnung 4 vorgesehen sind. Die Kathodenanordnung 3 weist an ihrem Gehäuse 5 einen Ansatz 6 auf, der einen Band­emitter 7 als Glühkathode enthält, der innerhalb einer Fokussiereinrichtung 8 liegt. Der Kathodenanordnung 3 gegenüber befindet sich die eigentliche Anode 9, die als Drehanode ausgebildet ist. Zum Betrieb der Kathodenan­ordnung 3 wird über Leitungen 16 und 18 an den Enden 10 und 11 des Bandemitters 7 eine Heizspannung angelegt. Außerdem ist über die Leitung 16 und einen am anoden­seitigen Ende der Röntgenröhre 2 liegenden Anschluß­stutzen 12 die eigentliche Betriebsspannung, d.h. die Beschleunigungsspannung für die aus der Glühkathode entsprechend der gestrichelten Linie 13 austretenden Elektronen, angelegt. Zur Fokussierung ist durch eine Überbrückungsleitung 17 die Fokussierungseinrichtung 8 auf Emitterpotential gelegt.

[0013] In der Figur 2 ist der Bandemitter 7 dargestellt. Er be­steht beispielsweise aus einem 0,05 mm dicken, bandförmi­gen Blech und hat eine Seitenlänge von beispielsweise 3 mm × 8 mm. Das Blech ist von beiden Seiten mit Schlit­zen 14 und 15 derart eingeschnitten, daß die jeweiligen Einschnitte von der gegenüberliegenden Begrenzung des Bleches so weit entfernt enden, als die Schlitze 14 und 15 seitliche Abstände voneinander aufweisen. An den ge­genüberliegenden Ecken sind die Enden 10 und 11 zum An­schluß der Heizspannung angebracht.

[0014] In der Figur 3 ist eine weitere Ausführungsform des Band­emitters 7 dargestellt, bei dem der zu erhitzende Teil aus einem 2 mm × 1,2 mm Blech besteht, das einen Schlitz 19 aufweist. An den U-förmigen Schenkeln des Bandemitters 7 sind die Enden 10 und 11 zum Anschließen der Heizspan­nung angeordnet. Ein derartiger schmaler Bandemitter 7 erzeugt einen kleinen Brennfleck, wie er beispielsweise für die Röntgendurchleuchtung benötigt wird. Die beiden Bandemitter 7 der Figuren 2 und 3 können nebeneinander in der Kathodenanordnung 3 angeordnet sein und je nach Be­darf mit der Heizspannung verbunden werden.

[0015] Ein derartig aufgebauter Bandemitter 7 besteht, wie er in der Figur 4 im Querschnitt dargestellt ist, erfindungsge­mäß aus drei Schichten. Die innere Schicht 20 besteht beispielsweise aus 50 µm dickem Wolfram, die von zwei Schichten 21 und 22 aus beispielsweise 10 µm dickem Tan­tal umgeben ist. Die Herstellung des für den Bandemitter 7 erforderlichen Bandmaterials kann durch Auswalzen eines auf metallurgischem Wege hergestellten Rohlings oder durch nachträgliches Beschichten mittels Sputtern, CVD, oder durch Ionenimplantation von Schwermetallen herge­stellt werden. Diese Anordnung mit äußerer Tantalbe­schichtung ergibt bei dem Betrieb den Vorteil, daß wegen der niedrigen Austrittsarbeit von Tantal die Glühkathode mit geringer Temperatur betrieben werden kann. Dadurch läuft die Rekristallisation des Wolfram-Kernes langsamer ab, so daß sich die Haltbarkeit einer derartigen Glüh­kathode weiterhin erhöht.

[0016] Der Bandemitter 7 kann aber auch aus einem unterschiedli­chen Gefüge des gleichen Materials bestehen. So kann bei­spielsweise die innere Schicht 20 aus normal strukturier­tem Wolfram und die äußeren Schichten 21 und 22 aus poly­kristallinem Wolfram bestehen.

Ansprüche

1. Röntgenröhren-Glühkathode mit einem elektrisch geheiz­ten, mit mindestens einem Schlitz versehenen Bandemitter, welcher aus elektronenemissionsfähigem, schwer schmelz­baren Material besteht, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Bandemitter (7) aus minde­stens zwei Schichten (20 bis 22) aufgebaut ist.

2. Röntgenröhren-Glühkathode nach Anspruch 1, da­durch gekennzeichnet, daß eine Schicht (20) aus Wolfram und wenigstens eine weitere Schicht (21, 22) aus Tantal besteht.

3. Röntgenröhren-Glühkathode nach Anspruch 2, da­durch gekennzeichnet, daß der Band­emitter (7) drei Schichten (20 bis 22) aufweist, wobei die mittlere Schicht (20) aus Wolfram und die beiden äus­seren Schichten (21, 22) aus Tantal bestehen.

4. Röntgenröhren-Glühkathode nach Anspruch 1, da­durch gekennzeichnet, daß die Schichten (20 bis 22) des Bandemitters (7) aus unter­schiedlichen Gefügen des gleichen Materiales bestehen.

5. Röntgenröhren-Glühkathode nach Anspruch 4, da­durch gekennzeichnet, daß eine Schicht (20) aus normal strukturiertem Wolfram und wenig­stens eine weitere Schicht (21, 22) aus polykristallinem Wolfram besteht.

6. Röntgenröhren-Glühkathode nach Anspruch 5, da­durch gekennzeichnet, daß der Band­emitter (7) drei Schichten (20 bis 22) aufweist, wobei die mittlere Schicht aus normal strukturiertem Wolfram und die äußeren Schichten (21, 22) aus polykristallinem Wolfram bestehen.

7. Röntgenröhren-Glühkathode nach Anspruch 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Schicht (20) gegenüber den äußeren Schichten (21, 22) eine größere Dicke aufweist.

Zeichnung