Hochspannungsentladungsgefäss mit hochisolierender Wandung. Die gebräuchlichen Hochspannungsent- ladungsgefässe besitzen eine zur Hauptsache aus Glas bestehende Wandung. Die Ober fläche derselben hat die unangenehme Eigen schaft, dass bei Berührung mit der Aussen luft ihre Isolationsfähigkeit in höherem Masse beeinträchtigt wird, als dies bei andern isolierenden Baustoffen, insbesondere kera mischer Art, der Fall ist. Ausserdem werden derartige Glaswandungen verhältnismässig leicht von elektrischen Funken durchschlagen, wodurch Luft in das Entladungsgefäss ein dringt und ein weiterer Betrieb. unmöglich wird.
Man hat bereits vorgeschlagen, beispiels weise Röntgenröhren mit starkwandigen Glasgefässen herzustellen. Derartige Ent ladungsgefässe sind aber praktisch nicht her gestellt worden, da ihre Herstellung und ihr Betrieb grosse Schwierigkeiten bereiten. Je stärker eine Glaswandung hergestellt wird, desto grösser sind die Spannungen innerhalb des Glases, so dass die Röhre gegenüber Tem peraturschwankungen sehr empfindlich ist. Ausserdem lassen sich in derartig starkwan dige Glasgefässe die Elektroden nicht gut einschmelzen. Schliesslich haftet derartigen Hochspannungsröhren der zuerst genannte Nachteil an, dass die Isolationsfähigkeit der Glasoberfläche nicht so gut ist wie die an derer Materialien.
Es sind auch Röntgenröhren bekannt geworden, deren Glaswandung mit Abstand von einer besonderen Hülle, beispielsweise aus Porzellan, umschlossen ist. Diese Por zellanhüllen dienten dazu, unerwünschte Röntgenstrahlen zu absorbieren, zu welchem Zwecke ihrer Masse röntgenstrahlenabsorbie- rende Stoffe beigemengt waren. Der zwischen Gefässwandung und Hülle bestehende Luft zwischenraum verschlechtert die Isolations fähigkeit der Glasoberfläche.
Schliesslich ist vorgeschlagen worden, die Gefässwandung solcher gläserner Röntgen- röhren mit einer strahlenabsorbierenden Gla sur zu überziehen. Hierdurch wird zwar ein gewisser Strahlenschutz erzielt, hingegen die Isolationseigenschaften der Glasoberfläche nicht wesentlich verbessert, ausserdem ist die Herstellung eines solehen Überzuges recht schwierig.
Diese Nachteile werden durch den Gegen stand der vorliegenden Erfindung behoben. Nach der Erfindung wird ein inneres vakuumdichtes Gefäss, das wenigstens teil weise aus Glas besteht, von einem äussern, starkwandigen Gefäss aus festem Isoliermate rial, zum Beispiel Porzellan, eng umschlos sen. Die Wand des äussern Gefässes ist so dick, dass sie durch elektrische Funken bei der betriebsmässigen Spannung nicht durch geschlagen werden kann, so dass die Glas schicht der Röhre nicht nennenswert belastet wird.
Ferner wird, gegebenenfalls durch Auf füllung mit einer geeigneten Kittmasse, ver mieden, dass elektrostatisch belastete Hohl räume zwischen der innern und der äussern Gefässwand eingeschlossen werden. Hierzu kann in vorteilhafter Weise die unter dem Namen "Dekothinskie-Zement" erhältliche Füllmasse verwendet werden. Das innere Gefäss dient zum Abschluss des Vakuums und das äussere Gefäss zur Isolierung der Elek troden von geerdeten Teilen in der Um gebung.
Ein Hochspannungsentladungsgefäss mit einer derartigen Wandung hat sowohl quer, wie auch längs der Wandung so vorzügliche Isolationseigenschaften, dass ,die Abmessun gen gegenüber gläsernen Entladungsgefässen erheblich verringert werden können.
Die Herstellung eines Entladungsgefässes nach der Erfindung kann beispielsweise so vorgenommen werden, dass in an sich bekann ter Weise zunächst ein Entladungsgefäss mit einer dünnen Glaswandung fertiggestellt und auf dessen Oberfläche unter Vermeidung jeglicher Zwischenräume und gasförmiger Einflüsse der isolierende Baustoff auf gebracht wird. Die aus diesem Material be stehenden Wandungsteile lassen sich leicht in jeder Form herstellen; sie können, wenn eine weitere Verbesserung der Isolation längs der Aussenwandung erwünscht ist, mit rippen- oder wellenartigen Vorsprüngen versehen werden.
Zweckmässig besteht das äussere Gefäss aus zwei becherförmigen Isolierkörpern, die über die Enden des innern Gefässes geschoben sind. Es ergibt sich eine besonders vorteil hafte Bauart, wenn der Entladungsraum mit einem Metallteil umgeben wird. Die Isolier- körper, welche die äussere Gefässwandung bil den, können dann an dem Metallteil befestigt sein, der mit der gläsernen oder glasartigen Wandung hochvakuumdicht verschmolzen ist. Eine derartige Bauart ergibt -eine besonders feste und haltbare Entladungsröhre.
Die mechanische Haltbarkeit einer Ent ladungsröhre nach der Erfindung gestattet es, weitere Isolierkörper zur Aufnahme der Enden von Hochspannungskabeln für die Stromzuführung an die Elel@troden direkt an der hochisolierenden Gefässwandung anzu bringen, so dass die Elektroden bezw. deren Einschmelzstellen vom Gewicht und Zug der Kabel völlig entlastet sind.
Die äussere Gefässwandung wird an den Stellen, wo die Elektroden mit dem innern Gefäss verschmolzen sind, zwecl@mässig mit Vorsprüngen versehen, um den Isolationsweg zu vergrössern.
Die Aussenoberfläche des äussern Gefässes kann man durch geeignete Mittel leitend aus bilden, so dass sie zweckmässig mit äussern Metallbelägen der Hochspannungsleiter ge meinsam an Erde gelegt werden kann und die Röhre auch während des Betriebes ge fahrlos zu berühren ist. Eine solche leitende Oberfläche kann beispielsweise durch Auf spritzen von Metall hergestellt werden.
In der Zeichnung sind zwei Ausfüh rungsbeispiele eines Hochspannungsentla- dungsgefässes nach der Erfindung, und zwar einer Röntgenröhre, im Längsschnitt dargestellt. Die Anode 1 und die Kathode \?, welche aus einem Glühdraht 3 und einer diesen umgebenden elektrostatischen Sammel- vorrichtung 4 besteht, sind in ein aus einer dünnen Glaswandung 5 bestehendes Ent- ladungsgefäss eingeschmolzen. Die Glaswan- diiii@-- 5 wird durch starkwandige, becher- förmige Isolatoren 6 und 7 unmittelbar be deckt.
Der Mittelteil der Wandung besteht bei beiden Ausführungsbeispielen aus einem -Metallring 8, der mit der innern Schicht der Gefässwandung hochvakuumdicht ver schmolzen ist. Mit den hochisolierenden Wandteilen 6 und 7 sind ebenfalls ohne Zwischenraum die Isolierkappen 9 und 10 verbunden. Diese tragen die Anschluss- und Befestigungsmittel für die mit den Elek troden der Röhre verbundenen Hochspan- i@ungskabel 13 und 14. Die Isolierstücke 9 und 10 sind in Fig. 1 von Metallhauben 11, 12 umschlossen, welche mit dem äussern ge erdeten Kabelbelag 15 und mit einer Metall hülle 16 auf der Oberfläche der Gefässwan dung leitend verbunden sind.
Die Isolatoren 6, 7, 9 und 10 können us einer Kunstharzmasse, zum Beispiel .dem unter dem Namen "Philite" bekannten Mate rial oder zum Beispiel aus einer porzellan ähnlichen keramischen Masse bestehen.
Zum Schutz gegen Röntgenstrahlen, die nicht durch das Fenster 17 austreten, ist der Mittelteil der Röhre mit einem Bleibelag 18 versehen. Der Spalt zwischen der Glas sehielit und den Isolatoren 6 und 7 ist mit einer Kittmasse 28 ausgefüllt.
Die in Fig.2 abgebildete Ausführungs form unterscheidet sieh von der in Fig. 1 ab gebildeten dadurch, dass sich die äussere Ge fässwandung über den Metallteil 8 und die Bleischicht 18 erstreckt. Die Isolierkappen 9 und 10 setzen sieh weiter über die Röhre fort und sind durch ein Metallstück 19 mit einander verbunden, an dem sie mittelst Schrauben 20 unter Zwischenlage von Federn 21 befestigt sind. Das Ende der Kappen 9 und 1.0 ist umgebogen und als Endverschluss für die Hochspannungskabel 13 und 14 aus gebildet.
Kathodenseitig kommt die elek trische Verbindung mit dem Kabel durch den Stecker 22 und der Kontaktbüchse 23 und durch die ineinandergeschobenen Kon taktbüchsen 24 und 25 zustande. Anoden- seitig greift die mit dem Kabel verbundene Kontaktbüchse 26 in die Büchse 27 der Anode hinein. Zweckmässig werden .die Iso lationskappen 9 und 10 an ihrer Aussenober-" fläche mit einer Metallschicht bedeckt, die beim Betriebe geerdet wird, um jede Hoch spannungsgefahr zu beseitigen.
High-voltage discharge vessel with a highly insulating wall. The usual high-voltage discharge vessels have a wall consisting mainly of glass. The surface of the same has the unpleasant property that when it comes into contact with the outside air, its insulation capacity is impaired to a greater extent than is the case with other insulating building materials, especially ceramic ones. In addition, such glass walls are relatively easily penetrated by electrical sparks, whereby air penetrates into the discharge vessel and further operation. becomes impossible.
It has already been proposed, for example, to produce X-ray tubes with thick-walled glass vessels. However, such Ent charge vessels have practically not been made since their manufacture and operation cause great difficulties. The thicker a glass wall is made, the greater the tension within the glass, so that the tube is very sensitive to temperature fluctuations. In addition, the electrodes cannot be melted down well in such thick-walled glass vessels. Finally, such high-voltage tubes have the first-mentioned disadvantage that the insulating capacity of the glass surface is not as good as that of other materials.
X-ray tubes have also become known, the glass wall of which is enclosed at a distance by a special shell, for example made of porcelain. These porcelain shells were used to absorb unwanted X-rays, for which purpose X-ray absorbing substances were added to their mass. The air gap between the wall of the vessel and the shell impairs the insulating properties of the glass surface.
Finally, it has been proposed to coat the vessel wall of such glass X-ray tubes with a radiation-absorbing glass. A certain radiation protection is achieved in this way, but the insulating properties of the glass surface are not significantly improved, and the production of such a coating is very difficult.
These disadvantages are eliminated by the subject matter of the present invention. According to the invention, an inner vacuum-tight vessel, which is at least partially made of glass, is closely enclosed by an outer, thick-walled vessel made of solid insulating mate rial, for example porcelain. The wall of the outer vessel is so thick that it cannot be broken through by electrical sparks at normal operating voltage, so that the glass layer of the tube is not significantly stressed.
Furthermore, if necessary by filling it with a suitable cement compound, it is avoided that electrostatically loaded cavities are enclosed between the inner and outer walls of the vessel. For this purpose, the filling compound available under the name "Dekothinskie cement" can be used in an advantageous manner. The inner vessel is used to close the vacuum and the outer vessel to isolate the electrodes from earthed parts in the vicinity.
A high-voltage discharge vessel with such a wall has excellent insulation properties both across and along the wall that the dimensions can be considerably reduced compared to glass discharge vessels.
The manufacture of a discharge vessel according to the invention can for example be carried out in such a way that a discharge vessel with a thin glass wall is first completed in a manner known per se and the insulating building material is applied to its surface while avoiding any gaps or gaseous influences. The wall parts be made of this material can be easily produced in any shape; if a further improvement of the insulation along the outer wall is desired, they can be provided with rib-like or wave-like projections.
The outer vessel expediently consists of two cup-shaped insulating bodies which are pushed over the ends of the inner vessel. A particularly advantageous design results when the discharge space is surrounded by a metal part. The insulating bodies which form the outer wall of the vessel can then be attached to the metal part which is fused to the glass or glass-like wall in a high vacuum-tight manner. Such a design results in a particularly strong and durable discharge tube.
The mechanical durability of a discharge tube according to the invention allows further insulating bodies to accommodate the ends of high-voltage cables for power supply to the Elel @ electrodes directly on the highly insulating vessel wall, so that the electrodes bezw. whose melting points are completely relieved of the weight and tension of the cables.
The outer vessel wall is provided with projections at the points where the electrodes are fused with the inner vessel in order to enlarge the isolation path.
The outer surface of the outer vessel can be made conductive by suitable means, so that it can conveniently be placed on earth together with the outer metal coverings of the high-voltage conductor and the tube can also be touched without risk during operation. Such a conductive surface can be produced, for example, by spraying on metal.
In the drawing, two exemplary embodiments of a high-voltage discharge vessel according to the invention, namely an X-ray tube, are shown in longitudinal section. The anode 1 and the cathode, which consists of a filament 3 and an electrostatic collecting device 4 surrounding it, are melted into a discharge vessel consisting of a thin glass wall 5. The glass wall diiii @ -5 is covered directly by thick-walled, cup-shaped insulators 6 and 7.
In both embodiments, the middle part of the wall consists of a metal ring 8 which is fused to the inner layer of the vessel wall in a high vacuum-tight manner. With the highly insulating wall parts 6 and 7, the insulating caps 9 and 10 are also connected without a gap. These carry the connection and fastening means for the high-voltage cables 13 and 14 connected to the electrodes of the tube. The insulating pieces 9 and 10 are enclosed in FIG. 1 by metal hoods 11, 12, which are connected to the externally earthed cable covering 15 and are conductively connected to a metal shell 16 on the surface of the Gefässwan extension.
The insulators 6, 7, 9 and 10 can consist of a synthetic resin compound, for example. The material known under the name "Philite" or, for example, a porcelain-like ceramic compound.
To protect against x-rays which do not exit through the window 17, the central part of the tube is provided with a lead coating 18. The gap between the glass sehielit and the insulators 6 and 7 is filled with a cement compound 28.
The embodiment shown in FIG. 2 differs from that shown in FIG. 1 in that the outer wall of the vessel extends over the metal part 8 and the lead layer 18. The insulating caps 9 and 10 continue over the tube and are connected to one another by a metal piece 19 to which they are attached by means of screws 20 with springs 21 interposed. The end of the caps 9 and 1.0 is bent over and formed as an end closure for the high-voltage cables 13 and 14.
On the cathode side, the electrical connection to the cable through the plug 22 and the contact socket 23 and through the nested contact sleeves 24 and 25 comes about. On the anode side, the contact bushing 26 connected to the cable engages into the bushing 27 of the anode. The insulation caps 9 and 10 are expediently covered on their outer surface with a metal layer which is earthed during operation in order to eliminate any risk of high voltage.