AUSGERICHTETER SCHLEIFSTRUKTUR

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Röntgendrehanode mit einer

ringförmigen Brennbahn, wobei die Brennbahn-Oberfläche eine gerichtete Schleifstruktur aufweist.

Röntgendrehanoden werden in Röntgenröhren zur Erzeugung von

Röntgenstrahlen eingesetzt. Röntgengeräte mit solchen Röntgendrehanoden werden insbesondere im medizinischen Bereich bei der bildgebenden

Diagnostik eingesetzt. Im Einsatz werden Elektronen aus einer Kathode der Röntgenröhre emittiert und in Form eines fokussierten Elektronenstrahls auf die, in Rotation versetzte Röntgendrehanode beschleunigt. Ein Großteil der Energie des Elektronenstrahls wird in der Röntgendrehanode in Wärme umgewandelt, während ein kleiner Anteil als Röntgenstrahlung abgestrahlt wird. Die lokal freigesetzten Wärmemengen führen zu einer starken Aufheizung der Röntgendrehanode.

Durch den Elektronenstrahl wird im Einsatz aufgrund der Drehbewegung der Röntgendrehanode eine ringförmige Bahn (Brennbahn) abgetastet. In der Regel weisen Röntgendrehanoden im Bereich der Brennbahn einen, auf einem

Trägerkörper ausgebildeten Brennbahnbelag auf. Durch die zyklische, thermomechanische Belastung im Brennfleck (Auftreffpunkt des

Elektronenstrahls auf die Röntgendrehanode) treten im Bereich der Brennbahn- Oberfläche zyklische Druck-/Zug-Spannungen auf, die wiederum zu plastischen Verformungen im Bereich der Brennbahn-Oberfläche wie auch im Körper der Röntgendrehanode führen. Druckspannungen entstehen dabei durch

Ausdehnung des durch den Elektronenstrahl beaufschlagten Volumenelements gegenüber dem vergleichsweise kälteren Umfeld. Zugspannungen treten aufgrund der bei hohen Temperaturen stattfindenden plastischen Verformung und aufgrund der bei dem nachfolgenden Abkühlen auftretenden Kontraktion des zuvor stark erwärmten Volumenelements auf. Als Folge dessen bildet sich ein Netzwerk von Mikro- und Makrorissen auf der Brennbahn-Oberfläche aus. Dabei bilden sich zum Teil Risse mit Breiten bis über 100 μητι aus. Derartige Makrorisse wirken sich besonders nachteilig auf die Dosisausbeute und damit auf die Bildqualität aus. Ferner besteht die Gefahr einer Rissausbreitung bis tief in den Körper der Röntgendrehanode hinein, wodurch das Risiko eines

Materialausbruchs oder eines Bruchs der Röntgendrehanode erhöht wird. In der DE 10 2007 024 255 A1 wird vorgeschlagen, durch elektrochemisches Ätzen ein Muster in die Brennbahn-Oberfläche einzubringen.

Die DE 103 60 018 A1 beschreibt eine Röntgendrehanode, bei der in der betreffenden Oberfläche zumindest bereichsweise definierte Mikroschlitze angeordnet sind. Bei beiden Varianten liegt der Schwerpunkt darauf, dass durch die definierten Strukturen, bei denen die relative Anordnung und die Abmessungen der einzelnen Rillen bzw. Schlitze vorbestimmt ist, im

Wesentlichen die Wirkung von Dehnfugen erzielt wird. Insbesondere soll eine kontrollierte Ausdehnung und eine kontrollierte Freigabe der elastischen

Energie ermöglicht werden.

Weiterhin ist bei der DE 10 2007 024 255 A1 auch beschrieben, dass die Oberflächenstruktur einer kontrollierten Mikrorissbildung dienen kann. Die Einbringung solcher definierter Strukturen ist aufwändig und mit hohen Kosten verbunden. Dementsprechend besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Röntgendrehanode bereitzustellen, die kostengünstig in der Herstellung ist und bei der das Auftreten von Ermüdungserscheinungen im Einsatz möglichst effektiv unterdrückt werden kann. Die Aufgabe besteht ferner in der

Bereitstellung eines entsprechenden Verfahrens zur Herstellung einer

Röntgendrehanode.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Röntgendrehanode mit einer ringförmigen Brennbahn bereitgestellt, bei der die Brennbahn-Oberfläche eine gerichtete Schleifstruktur aufweist. Über den Umfang der ringförmigen

Brennbahn hinweg und über die radiale Erstreckung der Brennbahn hinweg ist die Ausrichtung der Schleifstruktur relativ zu einer tangentialen

Referenzrichtung in dem jeweiligen Oberflächenabschnitt jeweils mit einem Winkel im Bereich von einschließlich 15° bis einschließlich 90° geneigt. Insbesondere weist die Röntgendrehanode diese Merkmale auf, bevor sie erstmalig in eine Röntgenröhre verbaut und darin einem Elektronenstrahl ausgesetzt wird. Nach längeren Einsatzzeitdauern können Alterungseffekte auftreten, welche - wie beschrieben wird - zu Modifikationen der

Brennbahn-Oberfläche führen.

Gegenüber den, aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen einer Einbringung von definierten Schlitzstrukturen oder definierten Mustern ist die Einbringung einer gerichteten Schleifstruktur mit deutlich weniger Aufwand verbunden, zumal es im Hinblick auf die Erzielung einer möglichst glatten Oberfläche im Bereich der Brennbahn ohnehin vorteilhaft ist, diese in einem abschließenden Oberflächen-Bearbeitungsschritt durch Schleifen zu glätten. Ein zum Teil im (internen) Stand der Technik bei der Herstellung von

Röntgendrehanoden durchgeführter, abschließender

Oberflächen-Bearbeitungsschritt besteht in dem Schleifen der

Brennbahn-Oberfläche und der umliegenden Bereiche derart, dass eine rotierende Schleifscheibe derart in Umfangsrichtung über die

Brennbahn-Oberfläche geführt wird, dass die Ausrichtung der Schleifstruktur jeweils tangential ist. Dementsprechend kann weitgehend ohne zusätzlichen Aufwand die Herstellung von erfindungsgemäßen Röntgendrehanoden einfach dadurch realisiert werden, dass bei dem abschließenden

Oberflächen-Bearbeitungsschritt die Schleifrichtung relativ zu der jeweiligen tangentialen Referenzrichtung gemäß dem beanspruchten Winkelbereich ausgerichtet wird.

Ein weiterer Vorteil der ausgerichteten Schleifstruktur gegenüber der oberhalb beschriebenen Vorsehung von definierten Schlitzstrukturen oder definierten Mustern, die vor allem als Dehnfugen dienen sollen, besteht darin, dass gleichmäßig über die Brennbahn-Oberfläche fein verteilt eine Vielzahl von Risskeimen bereitgestellt wird. Indem die einzelnen Riefen einer Schleifstruktur zudem vergleichsweise spitz am Riefengrund zulaufen, tritt in diesem Bereich bei Zugspannungen eine ausgeprägte Spannungsüberhöhung auf, was die Risseinleitung begünstigt. Bei Auftreten von Zugspannungen in der

Brennbahn-Oberfläche wird dementsprechend an einer Vielzahl von Stellen (und nicht nur an vordefinierten Positionen) die Möglichkeit der Ausbildung von Mikrorissen bereitgestellt und die Brennbahn-Oberfläche kann durch die

Ausbildung eines Netzes von fein verteilten Mikrorissen auf die Zugspannungen reagieren. Eine Ausbildung von breiten Rissen wird dadurch vermieden.

Letztere werden eher bei der Vorsehung von nur einer begrenzten Anzahl definierter Schlitze oder anderweitiger definierter Strukturen begünstigt.

Weiterhin ist ein Vorteil gegenüber der Vorsehung von definierten

Schlitzstrukturen oder definierten Mustern, dass eine vergleichsweise glatte Brennbahn-Oberfläche bereitgestellt werden kann, so dass die

Selbstabsorptionsverluste vernachlässigbar sind.

Im Rahmen der oberhalb angegebenen Aufgabenstellung wurden bisherige Röntgendrehanoden, die (nach dem internen Stand der Technik) eine in

Umfangsrichtung ausgerichtete Schleifstruktur aufwiesen, eingehend

untersucht. Es konnte dabei nach längeren Einsatzdauern derselben festgestellt werden, dass zwar ein vergleichsweise feines Netz von in Umfangsrichtung ausgerichteten Mikrorissen ausgebildet wird, das sich mit zunehmender

Einsatzzeitdauer dahingehend verstärkt, dass die akkumulierten Rissbreiten zunehmen. In radialer Richtung hingegen treten deutlich weniger und deutlich breitere Risse auf. Diese können dabei je nach Mikrogefüge der Brennbahn auch unregelmäßig (z.B. zig-zag-förmig) nahe der Radiairichtung verlaufen und bei der Bildung pro Rissereignis deutlich mehr Energie freisetzen. Dies führt einerseits zu einem hohen Dosisverlust, da die Risse mit zunehmender Breite als immer effizientere Elektronenfalle wirken. Ferner steigt die

Wahrscheinlichkeit der Partikelfreisetzung durch thermische und mechanische Isolation von Körnern an spitzwinkligen Rissverschneidungen, was die Gefahr von bildstörenden Hochspannungsinstabilitäten birgt. Aus den Analysen der Rissmuster lässt sich ableiten, dass Schleifriefen durch die dort auftretende Spannungsüberhöhung als Antwort auf die Druck-/Zugbeanspruchung in der Brennbahn und auf die thermische und plastische Verformung des Körpers der Röntgendrehanode die Ausbildung von Mikrorissen, die entlang der Ausrichtung der Schleifriefen verlaufen, fördern. Es hat sich gezeigt, dass durch die erfindungsgemäße Ausbildung der

Röntgendrehanode, bei der die Ausrichtung der Schleifstruktur relativ zu einer tangentialen Referenzrichtung in dem jeweiligen Oberflächenabschnitt jeweils mit einem Winkel im Bereich von einschließlich 15° bis einschließlich 90° geneigt ist, die Ausbildung von breiten und besonders kritischen, in

Radialrichtung verlaufenden Rissen verhindert werden kann. Die jeweils lokal auftretende Dehnung im Bereich der Brennbahn-Oberfläche kann durch

Simulation bestimmt werden und dementsprechend kann die Ausrichtung der Schleifstruktur derart gewählt werden, dass sie jeweils im Wesentlichen senkrecht zu der Ausrichtung der maximalen, lokalen Dehnung verläuft. Dabei hat sich der beanspruchte Winkelbereich als vorteilhafter Bereich

herausgestellt.

Als„Brennbahn" wird in dem vorliegenden Zusammenhang der

Oberflächenabschnitt der Röntgendrehanode bezeichnet, der zum Abtasten mit einem Elektronenstrahl bestimmt ist (und über den im Einsatz

dementsprechend der Elektronenstrahl geführt wird). Die Brennbahn kann dementsprechend einen Oberflächenabschnitt eines separaten, in der Regel ringförmig ausgebildeten Brennbahnbelags bilden. Sie kann aber auch direkt auf einem (in diesem Fall im Wesentlichen monolithisch ausgebildeten) Körper der Röntgendrehanode ausgebildet sein. Allgemein können an der

Röntgendrehanode, insbesondere auf der von der Brennbahn abgewandten Seite, auch noch weitere Schichten, Anbauteile, etc., wie beispielsweise ein Graphitring, etc., vorgesehen sein. Mit„gerichteter Schleif struktur" wird allgemein auf eine Oberflächenstrukturierung Bezug genommen, die durch eine gleichmäßig verteilte Schar von Einzelriefen bzw. Einzelrillen gebildet wird, deren Anordnung und deren Abmessungen (Länge, Breite, Tiefe) statistisch verteilt sind und die im Wesentlichen entlang einer Vorzugsrichtung

ausgerichtet sind (d.h. die im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen). Dabei wird insgesamt eine, im Wesentlichen glatte Oberfläche erzielt. Die gerichtete Schleifstruktur ist insoweit Undefiniert, dass die Position und die Abmessungen der einzelnen Riefen nicht vorbestimmt, insbesondere nicht periodisch oder anderweitig regelmäßig, ist. Die gerichtete Schleifstruktur kann durch eine Relativbewegung zwischen dem zum Einbringen der Schleifstruktur eingesetzten Gegenstand (Schleifmittel, wie beispielsweise eine Schleifscheibe; Polierkörper bzw. Polierblock und eingesetztes, mechanisches Poliermittel; Bürste) und der Brennbahn-Oberfläche entlang der gewünschten Ausrichtung erzeugt werden. Die gerichtete Schleifstruktur wird insbesondere durch einen Schleifvorgang eingebracht. Mit„Schleifen" wird auf ein spanendes,

wegbestimmtes Fertigungsverfahren zur Bearbeitung von Oberflächen mit Schleifmitteln Bezug genommen. Es bestehen grundsätzlich aber auch noch andere Möglichkeiten zur Einbringung der gerichteten Schleifstruktur, wie beispielsweise durch ein gerichtetes Polieren (mit einem mechanischen

Poliermittel) oder durch gerichtetes Bürsten.

Die tangentiale Referenzrichtung wird jeweils lokal an dem betreffenden

Oberflächenabschnitt, an dem die Ausrichtung der Schleifstruktur ermittelt werden soll, bestimmt. Eine tangentiale Richtung (bzw. Umfangsrichtung), eine radiale Richtung und eine axiale Richtung sind an dem jeweils zu

charakterisierenden Punkt auf der Röntgendrehanode durch die Ringform der Brennbahn definiert. Der Winkel zwischen der tangentialen Referenzrichtung und der Ausrichtung der Schleifstruktur wird in der Ebene gemessen, die durch die Brennbahn-Oberfläche in diesem lokalen Bereich gebildet wird

(Tangentialebene an dem Messpunkt). Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Brennbahn-Oberfläche in dem jeweiligen, lokalen Bereich auch zu einer radialen Richtung geneigt sein kann, was insbesondere bei einer

kegelstumpfförmigen Brennbahn der Fall ist. Alternativ kann sich die Brennbahn ausschließlich in der Ebene, die durch die radialen Richtungen aufgespannt wird, erstrecken. Ferner ist zu berücksichtigen, dass sich die Ausrichtung der Schleifstruktur relativ zu der tangentialen Referenzrichtung auch über

verschiedene, radiale Positionen hinweg ändern kann, wobei sie auch in diesem Fall durchgehend in dem beanspruchten Winkelbereich (von 15° - 90°, insbesondere von 35° - 70°) liegt. Sie kann alternativ aber auch konstant bleiben. Weiterhin ist sowohl die Variante umfasst, dass die tangentiale

Referenzrichtung im Uhrzeigersinn verläuft, als auch die Variante, dass die tangentiale Referenzrichtung gegen den Uhrzeigersinn (bei Draufsicht auf die Röntgendrehanode) verläuft. Gemäß der vorliegenden Erfindung soll zumindest bei einer dieser beiden Möglichkeiten der Winkel der Ausrichtung der Schleifstruktur zu der tangentialen Referenzrichtung jeweils in dem

gewünschten Winkelbereich (z.B. von 15° - 90°) liegen. Dabei können sich - je nach Anwendung und Drehrichtung der Röntgendrehanode im

Einsatz - Unterschiede ergeben, ob der Winkel relativ zu einer, im

Uhrzeigersinn verlaufenden, tangentialen Referenzrichtung oder relativ zu einer, entgegen dem Uhrzeigersinn verlaufenden, tangentialen

Referenzrichtung eingestellt wird. Welche Variante (in Abhängigkeit von der jeweiligen Anwendung sowie von der Drehrichtung der Röntgendrehanode im Einsatz) vorzuziehen ist, ist im Einzelfall durch Versuche zu ermitteln.

Dabei hat sich herausgestellt, dass die als besonders nachteilig empfundene Ausbildung von breiten, radialen Rissen umso effektiver vermieden werden kann, je größer der Neigungswinkel der Ausrichtung der Schleifstruktur relativ zu der tangentialen Referenzrichtung ist. Dementsprechend liegt der

Neigungswinkel bevorzugt in einem Bereich von einschließlich 30° bis einschließlich 90°. Gemäß einer Weiterbildung ist über den Umfang der ringförmigen Brennbahn hinweg und über die radiale Erstreckung der

Brennbahn hinweg die Ausrichtung der Schleif struktur relativ zu einer tangentialen Referenzrichtung in dem jeweiligen Oberflächenabschnitt jeweils mit einem Winkel im Bereich von einschließlich 60° bis einschließlich 90° geneigt. Diese Variante ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn bei der betreffenden Röntgendrehanode vor allem Dehnungen in tangentialer Richtung (bzw. Umfangsrichtung) auszugleichen sind. Durch einen Winkel der

Ausrichtung im Bereich von mindestens 35° bis maximal 70° relativ zu der tangentialen Referenzrichtung können Zugspannungen sowohl in radialer als auch in tangentialer Richtung effektiv ausgeglichen werden. Ein optimaler Winkelbereich kann jeweils spezifisch in Abhängigkeit von der Geometrie und den eingesetzten Materialien des jeweiligen Röntgendrehanodentyps ermittelt werden. Solch eine Ermittlung kann insbesondere simulationsgestützt erfolgen.

Gemäß einer Weiterbildung ist der Verlauf der gerichteten Schleifstruktur im Wesentlichen geradlinig. Als„im Wesentlichen geradlinig" wird auch noch ein solcher Verlauf angesehen, bei dem der Verlauf aufgrund der (geringen) Krümmung der Oberfläche der Brennbahn oder aufgrund der radial nach außen auftretenden Aufweitung leicht gekrümmt ist. Ein solch geradliniger Verlauf der Schleifstruktur kann durch eine entsprechende Ausrichtung der Schleifrichtung des Schleifmittels (oder gegebenenfalls auch der Bewegungsrichtung eines Polierkörpers oder einer Bürste) relativ zu der tangentialen Referenzrichtung erzielt werden. Weiterhin kann dabei vorgesehen sein, dass die

Röntgendrehanode im Bereich der Brennbahn-Oberfläche dahingehend segmentiert ist, dass sich in Umfangsrichtung jeweils Segmente mit einer innerhalb des betreffenden Segments parallelen Ausrichtung der Schleifstruktur aneinander anschließen. Dies kann im Rahmen der Herstellung insbesondere dadurch erzielt werden, dass eine Schleifstruktur an einem Umfangssegment der Röntgendrehanode mit einer gewünschten Ausrichtung eingebracht wird und anschließend dann die Röntgendrehanode um einen Winkelabschnitt weiterrotiert wird, um erneut eine Schleifstruktur mit der gewünschten (gleichen Ausrichtung) relativ zu der zugehörigen, tangentialen Referenzrichtung einzubringen.

Gemäß einer Weiterbildung nimmt entlang einer radialen Richtung von innen nach außen über die radiale Erstreckung der Brennbahn hinweg der Winkel zwischen der Ausrichtung der Schleifstruktur und einer tangentialen

Referenzrichtung in dem jeweiligen Oberflächenabschnitt ab. Dies ist unter anderem im Hinblick auf eine einfache Herstellung vorteilhaft. Eine solche Schleifstruktur kann insbesondere dadurch eingebracht werden, dass die Röntgendrehanode während der Einbringung der Schleifstruktur rotiert wird, während die Bewegungsrichtung des Schleifmittels (oder gegebenenfalls auch die Bewegungsrichtung eines Polierkörpers oder einer Bürste) ausschließlich radial ist oder ggf. zusätzlich einen tangentialen und/oder axialen Anteil aufweist.

Gemäß einer Weiterbildung liegt im Bereich der Schleifstruktur die mittlere Rautiefe Ra in einem Bereich von einschließlich 0,05 μπι bis einschließlich

0,5 μιτι. Dieser Bereich bietet einerseits im Hinblick auf die Dosisausbeute noch eine ausreichend glatte Oberfläche, auf der anderen Seite bietet er ausreichend Risskeime für die Ausbildung eines feinen Rissnetzwerkes. Je nach

Anwendung und Einsatzbedingungen können hierbei unterschiedliche Bereiche geeignet sein. Insbesondere ist bei bestimmten Anwendungen eine

vergleichsweise glatte Oberfläche gewünscht, so dass die mittlere Rautiefe Ra vorzugsweise in einem Bereich von einschließlich 0,05 μητι bis einschließlich 0,15 pm liegt. Für viele Anwendungen ist ein mittlerer Bereich von einschließlich 0,15 pm bis einschließlich 0,3 pm der mittleren Rautiefe Ra geeignet. Weiterhin kann bei bestimmten Anwendungen auch eine vergleichsweise hohe Rauigkeit zulässig bzw. gewünscht sein, so dass eine Schleifstruktur mit einer mittleren Rautiefe Ra von einschließlich 0,3 pm bis einschließlich 0,5 pm geeignet ist. Zur Bestimmung der mittleren Rautiefe wird dabei eine geradlinig und im

Wesentlichen senkrecht zu der Ausrichtung der Schleifstruktur verlaufende essstrecke verwendet. Dabei wird das Profil mit einem berührenden Taster mit einem Vorschub von 0,5 mm/s über eine Messstrecke von 15 mm Länge gemessen. Die ersten und die letzten 2,5 mm der gemessenen Messstrecke werden nicht ausgewertet, sondern nur der mittlere Teil von 10 mm Länge. Im Rahmen der Auswertung der Messdaten wird ein Filter gemäß ISO 16610-31 angewendet. Die Bestimmung der mittleren Rautiefe Ra erfolgt gemäß

DIN EN ISO 4287:2010-07.

Gemäß einer Weiterbildung erstreckt sich die Schleifstruktur über den Bereich der Brennbahn hinaus. Insbesondere erstreckt sich die Schleifstruktur sowohl radial nach innen als auch radial nach außen über den Bereich der Brennbahn hinaus. Dadurch wird berücksichtigt, dass auch in dem, an die Brennbahn angrenzenden Bereich erhebliche thermische Belastungen und auch eine Verformung des gesamten Körpers der Röntgend rehanode auftreten. Durch diese Weiterbildung wird ermöglicht, dass auch in diesem Bereich die

Ausbildung eines feinen Rissnetzwerkes unterstützt wird.

Gemäß einer Weiterbildung wird das Brennbahnmaterial im Bereich der

Brennbahn durch Wolfram oder durch eine Wolfram basierte Legierung gebildet. Insbesondere ist nur ein auf einem Trägerkörper ausgebildeter Brennbahnbelag aus den genannten Materialien gebildet. Mit einer

Wolfram-basierten Legierung wird insbesondere auf eine Legierung Bezug genommen, die Wolfram als Hauptbestandteil, d.h. zu einem höheren Anteil (gemessen in Gewichtsprozent) als jedes, der jeweils anderen, enthaltenen Elemente aufweist. Insbesondere wird die Brennbahn aus einer Wolfram-Rhenium-Legierung gebildet, die einen Rhenium-Anteil von bis zu 26 Gew.% (Gew.%: Gewichtsprozent) aufweisen kann. Insbesondere liegt der Rhenium-Anteil in einem Bereich von 5 - 10 Gew.%. Die genannten Materialien sind im Hinblick auf die hohen, thermischen Belastungen und im Hinblick auf eine möglichst hohe Emissivität von Röntgenstrahlung vorteilhaft.

Gemäß einer Weiterbildung ist der Körper der Röntgendrehanode vollständig oder alternativ nur der Trägerkörper der Röntgendrehanode (auf dem ein Brennbahnbelag ausgebildet ist) aus Molybdän oder einer Molybdän-basierten Legierung (z. B. TZM oder auch MHC) gebildet. Diese Materialien haben sich im Hinblick auf die hohen thermischen und mechanischen Belastungen besonders bewährt. Mit einer Molybdän-basierten Legierung wird insbesondere auf eine Legierung Bezug genommen, die Molybdän als Hauptbestandteil, d.h. zu einem höheren Anteil (gemessen in Gewichtsprozent) als jedes, der jeweils anderen, enthaltenen Elemente aufweist. Insbesondere kann die Molybdän-basierte Legierung einen Anteil von mindestens 80 Gew.% (Gew.%: Gewichtsprozent) Molybdän, insbesondere von mindestens 98 Gew.%

Molybdän aufweisen. Als MHC wird in diesem Zusammenhang eine

Molybdän-Legierung bezeichnet, die einen Hf-Anteil von 1 ,0 bis

1 ,3 Gew.% (Hf: Hafnium), einen C-Anteil von 0,05-0,12 Gew.%, einen O-Anteil von weniger als 0,06 Gew.% und den verbleibenden Anteil (abgesehen von Verunreinigungen) Molybdän aufweist. Gemäß einer Weiterbildung weist die Röntgendrehanode einen Trägerkörper und einen, auf dem Trägerkörper ausgebildeten Brennbahnbelag, auf welchem die Brennbahn verläuft, auf. Auf diese Weise können die Materialien einerseits gezielt an die im Bereich der Brennbahn bestehenden Anforderungen (hohe Dosisausbeute, hohe thermische Belastbarkeit) und andererseits gezielt an die im Bereich des Trägerkörpers bestehenden Anforderungen (hohe mechanische Belastbarkeit, hohe thermische Belastbarkeit, gute Wärmeabführung) angepasst werden. Insbesondere erstreckt sich der in der Regel ringförmig ausgebildete Brennbahnbelag beidseitig (d.h. radial nach innen und radial nach außen) über die Brennbahn hinaus. Sofern seitlich (radial nach innen und/oder radial nach außen) an die Oberfläche des Brennbahnbelags in der gleichen Ebene auch die Oberfläche des Trägerkörpers anschließt, ist bevorzugt, dass sich die Schleifstruktur - insbesondere beidseitig (d.h. radial nach innen und radial nach außen) - über den Brennbahnbelag hinaus erstreckt. Dadurch wird an der Oberfläche ein gleichmäßiger Übergang zwischen Brennbahnbelag und Trägerkörper erzielt. Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Trägerkörper aus Molybdän oder einer Molybdän-basierten Legierung (z.B. TZM, MHC, etc.) und dass die Brennbahn aus Wolfram oder einer

Wolfram-basierten Legierung gebildet werden.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen einer Röntgendrehanode, bei welchem zumindest in dem Bereich einer ringförmigen Brennbahn der Röntgendrehanode eine gerichtete Schleifstruktur derart eingebracht wird, dass über den Umfang der ringförmigen Brennbahn hinweg und über die radiale Erstreckung der Brennbahn hinweg die Ausrichtung der Schleifstruktur relativ zu einer tangentialen Referenzrichtung in dem jeweiligen Oberflächenabschnitt jeweils mit einem Winkel im Bereich von einschließlich 15° bis einschließlich 90° geneigt ist. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass durch einfach, kostengünstig und reproduzierbar durchführbare Verfahrensschritte eine Röntgendrehanode bereitstellbar ist, bei der das Auftreten von

Ermüdungserscheinungen im Bereich der Brennbahn-Oberfläche erheblich verzögert werden kann. Insbesondere können durch das erfindungsgemäße Verfahren Röntgendrehanoden mit den oberhalb und in dem nachfolgenden Beschreibungsteil erläuterten Merkmalen hergestellt werden. Dementsprechend wird auch in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren auf die zu der Röntgendrehanode erläuterten Vorteile verwiesen. Ferner sind auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die in Bezug auf die Röntgendrehanode erläuterten Weiterbildungen und Varianten in entsprechender Weise

realisierbar, was ggf. durch eine entsprechende Anpassung der

Verfahrensschritte durchführbar ist. Weist die Röntgendrehanode einen Trägerkörper und einen darauf

ausgebildeten Brennbahnbelag auf, so besteht grundsätzlich auch die

Möglichkeit, dass zunächst die Schleifstruktur in den Brennbahnbelag

eingebracht wird und anschließend der Brennbahnbelag auf dem Trägerkörper befestigt wird (z.B. durch Löten). Bevorzugt ist jedoch, dass die Schleifstruktur erst dann in den Brennbahnbelag eingebracht wird, wenn der Brennbahnbelag bereits fest mit dem Trägerkörper verbunden ist (beispielsweise, indem der Trägerkörper und der Brennbahnbelag pulvermetallurgisch im Verbund hergestellt werden, oder indem der Brennbahnbelag durch ein

Vakuum-Plasmaspritzverfahren auf den Trägerkörper aufgebracht wird). Bei der bevorzugten Variante kann das Auftreten von Kanten in dem Übergangsbereich zwischen Brennbahnbelag und Trägerkörper vermieden werden.

Gemäß einer Weiterbildung bildet der Schritt des Einbringens der

Schleifstruktur den letzten, im Bereich der Brennbahn-Oberfläche

Material-abtragenden Bearbeitungsschritt bei der Herstellung der

Röntgendrehanode.

Wie bereits oberhalb erläutert wird, wird die Schleifstruktur insbesondere durch gerichtetes Schleifen, gerichtetes Polieren und/oder gerichtetes Bürsten eingebracht. Dabei ist Schleifen bevorzugt. Insbesondere wird ein mit

Schleifkörnern (z.B. Siliziumkarbid oder Diamant) belegtes Schleifmittel

(z.B. Schleifscheibe) zum Schleifen eingesetzt. Solch ein Schleifmittel ist insbesondere für ein Brennbahnmaterial aus Wolfram oder einer

Wolfram-basierten Legierung (z.B. Wolfram-Rhenium-Legierung) geeignet.

Gemäß einer Weiterbildung wird zum Einbringen der Schleifstruktur ein

Schleifkörper derart bewegt, dass sich seine Schleifoberfläche zumindest anteilig in radialer Richtung bewegt, und dass ferner der Schleifkörper und die Brennbahn relativ zueinander in Umfangsrichtung bewegt werden

(kontinuierlich während der Einbringung der Schleifstruktur oder intermittierend um einen Winkelabschnitt jeweils zwischen den Bearbeitungsschritten).

Insbesondere wird zur Realisierung der Relativbewegung in Umfangsrichtung die Röntgendrehanode um deren Symmetrieachse rotiert. Wie bereits oberhalb erläutert wird, gelingt so eine relativ einfache und kostengünstige Einbringung der Schleifstruktur.

Weitere Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren.

Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 : eine schematische Querschnittsansicht einer Röntgendrehanode; Fig. 2. eine schematische Draufsicht einer erfindungsgemäßen

Röntgendrehanode gemäß einer ersten Ausführungsform von oben; und

Fig. 3: eine schematische Draufsicht einer erfindungsgemäßen

Röntgendrehanode gemäß einer zweiten Ausführungsform von oben.

In Fig. 1 ist schematisch der Aufbau einer Röntgendrehanode -2- dargestellt. Die Röntgendrehanode -2- ist rotationssymmetrisch zu einer Rotations- Symmetrieachse -4- ausgebildet. Durch die Rotations-Symmetrieachse -4- wird gleichzeitig eine axiale Richtung -6-, die jeweils durch den betreffenden, zu charakterisierenden Punkt und parallel zu der Rotations-Symmetrieachse -4- verläuft, bestimmt. Senkrecht zu der axialen Richtung -6- verlaufen die tangentiale Richtung -8- (vorliegend entgegengesetzt zu dem Uhrzeigersinn eingezeichnet), die jeweils eine Tangente an den Umfang in dem betreffenden Punkt bildet, und die radiale Richtung -10-, die senkrecht auf der

tangentialen -8- und der axialen Richtung -6- steht. Die Röntgendrehanode -2- weist einen tellerförmigen Trägerkörper -12- auf, der auf einer entsprechenden Welle montierbar ist. Deckseitig ist auf dem Trägerkörper -12- ein ringförmiger Brennbahnbelag -14- aufgebracht. Der Abschnitt, über den sich der ringförmige Brennbahnbelag -14- erstreckt, weist die Form eines Kegelstumpfes (eines flachen Kegels) auf. Die Neigung der Oberfläche des Brennbahnbelags -14- ist in Fig. 1 durch die gestrichelte Linie 5 dargestellt. Die Neigung beträgt beispielsweise 12° relativ zu der radialen Richtung -10-. Der

Brennbahnbelag -4- überdeckt zumindest den Bereich des Trägerkörpers -12-, der für das Abtasten mit einem Elektronenstrahl vorgesehen ist und damit die Brennbahn -16- bildet. Vorliegend erstreckt sich der Brennbahnbelag -14- beidseitig (d.h. sowohl radial nach innen als auch radial nach außen) über den Abschnitt der Brennbahn-16-, der in Fig. 1 schematisch durch die geschweifte Klammer angedeutet ist, hinaus.

Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die Figuren 2 und 3 zwei

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erläutert. Dabei ist in den Figuren 2 und 3 jeweils eine schematische Draufsicht auf eine

Röntgendrehanode -2- dargestellt. Die Röntgendrehanode -2- ist dabei entsprechend der in Fig. 1 dargestellten Röntgendrehanode -2- aufgebaut und für gleiche Bauteile werden wiederum die gleichen Bezugszeichen verwendet. In den Figuren 2 und 3 ist die tangentiale Referenzrichtung -8- für zwei verschiedene, radiale Positionen (für zwei, jeweils auf einer horizontal verlaufenden, radialen Richtung -10- liegende, zu charakterisierende Punkte) eingezeichnet.

Bei der in Fig. 2 dargestellten, ersten Ausführungsform ist eine gerichtete Schleifstruktur -18- vorgesehen, die sich über die gesamte, geneigte Oberfläche des Brennbahnbelags -14- erstreckt. An einzelnen Umfangsabschnitten des Brennbahnbelags -14- ist die Ausrichtung der Schleifstruktur -18- schematisch als einzelne Linien -20- eingezeichnet. Die Linien -20- geben dabei lediglich die Ausrichtung der Schleifstruktur wieder und stellen nicht einzelne Schleifriefen dar. Letztere sind nämlich, wie oberhalb erläutert wird, statistisch verteilt und weisen unterschiedliche Abmessungen auf. Lediglich ihr Verlauf erstreckt sich im Wesentlichen entlang der dargestellten Linien -20-. Die Schleifstruktur -18- der in Fig. 2 dargestellten, ersten Ausführungsform weist eine gekrümmte Ausrichtung auf. Entlang einer radialen Richtung -10- von innen nach außen über die Erstreckung des Brennbahnbelags -14- hinweg nimmt der Winkel zwischen der Ausrichtung der Schleifstruktur -18- und einer tangentialen Referenzrichtung -8- in dem jeweiligen Oberflächenabschnitt ab. Eine

Einbringung solch einer Schleifstruktur -18- kann insbesondere dadurch erfolgen, dass die Röntgendrehanode -2- während der Einbringung der

Schleifstruktur -18- rotiert wird, während die Bewegungsrichtung des

Schleifmittels ausschließlich radial ist oder gegebenenfalls zusätzlich einen tangentialen und/oder axialen Anteil aufweist (beispielsweise Einbringung unter Verwendung einer 5-Achsen-Schleifmaschine). Eine solche Bewegungsrichtung des Schleifmittels kann insbesondere durch Rotation einer Topfscheibe mit entsprechender Ausrichtung der Rotationsachse erfolgen.

Bei der in Fig. 3 dargestellten, zweiten Ausführungsform ist eine gerichtete Schleifstruktur -22- vorgesehen, die sich wiederum über die gesamte, geneigte Oberfläche des Brennbahnbelags -14- erstreckt. Die Schleifstruktur -22- ist derart ausgebildet, dass sich in Umfangsrichtung jeweils Segmente mit einer innerhalb des betreffenden Segments parallelen Ausrichtung der

Schleifstruktur -22- aneinander anschließen. Entsprechend wie bei der ersten Ausführungsform ist an einzelnen Umfangsabschnitten des

Brennbahnbelags -14- die Ausrichtung der Schleifstruktur innerhalb des jeweiligen Segments schematisch als einzelne Linien -24- eingezeichnet. Die gerichtete Schleif struktur -22- der in Fig. 3 dargestellten, zweiten

Ausführungsform weist innerhalb des jeweiligen Segments einen im

Wesentlichen geradlinigen Verlauf auf. Aufgrund der Vergrößerung des

Umfangs entlang der radialen Richtung -10- von innen nach außen sind die einzelnen Segmente im radial inneren Bereich jeweils schmäler als im radial äußeren Bereich. Über die (relativ kleine) radiale Erstreckung der

Brennbahn -16- hinweg (vgl. Fig. 1) bleibt die Ausrichtung der

Schleif struktur -22- relativ zu der tangentialen Referenzrichtung -8- im

Wesentlichen konstant. Es hat sich gezeigt, dass durch die Vorsehung der erfindungsgemäßen

Schleif struktur mit einer Ausrichtung in einem Bereich von einschließlich 15° bis einschließlich 90° relativ zu der tangentialen Referenzrichtung im Einsatz der Röntgendrehanode ein wesentlich feineres und gleichmäßigeres Rissnetzwerk ausgebildet wird als nach dem (internen) Stand der Technik mit einer

Ausrichtung der Schleifstruktur in tangentialer Richtung. Besonders vorteilhaft hat sich dabei ein Winkel im Bereich von einschließlich 35° bis einschließlich 70° herausgestellt, bei dem die durch die Schleifstruktur induzierten Mikrorisse mit ihrer kumulierten Rissbreite die im Einsatz entstandene Gesamtverformung der Brennbahn sowohl in radialer Richtung als auch in tangentialer Richtung ausgleichen. Dadurch entsteht an Stelle eines verästelten Netzwerkes einander schneidender oder ineinander mündender Tangential- und Radialrisse eine einheitliche, im Wesentlichen entlang der Ausrichtung der Schleifstruktur verlaufende Schar von feinen Mikrorissen. Dadurch werden die Belastbarkeit und die Lebensdauer der erfindungsgemäßen Röntgendrehanoden erhöht.

Vorteilhaft ist ferner, dass aufgrund der Ausbildung der feinen Mikrorisse die erfindungsgemäßen Röntgendrehanoden neben der Erhöhung der

Berstsicherheit und der Hochspannungsstabilität auch einen deutlich

verlangsamten Dosisabfall über die Lebensdauer der Röntgendrehanode aufweisen. Dies wird auf die nachfolgenden Effekte zurückgeführt: zum Einen werden die Rissbreiten und Risstiefen verringert, zum Anderen weisen die Mikrorisse eine Radialkomponente auf. Beide Effekte tragen im Einsatz zu einer Verringerung der Selbstabsorption der Röntgenstrahlung und damit zu einer vergleichsweise hohen Dosisausbeute bei.

Ausführunqsbeispiel:

Es wurden Röntgendrehanoden mit einem Brennbahnbelag aus einer

Wolfram-Rhenium-Legierung (10 Gew.% Rhenium, 90 Gew. % Wolfram), der fest mit dem Trägerkörper aus einer Molybdän-Legierung verbunden war, zunächst durch Feindrehen vorgeglättet. Nach dem Feindrehen des

Brennbahnbelags wurde mit einer feinkörnigen Topf-Diamantschleifscheibe eine gerichtete Schleifstruktur eingebracht. Die Topf-Diamantschleifscheibe wies eine Körnung von D76, angegeben nach dem, von der FEPA

(Föderation Europeene des Fabricants de Produits Abrasifs) ausgegebenen Standard, auf. Zum Einbringen der Schleifstruktur wurde eine Anordnung gewählt, in der die Rotationsachse der Topf-Diamantschleifscheibe im

Wesentlichen senkrecht zu der Brennbahn-Oberfläche (bezogen auf den Berührungspunkt der Topfscheibe mit der Brennbahn) und bezüglich der radialen Richtung im Wesentlichen mittig der Brennbahn ausgerichtet war.

Die Anordnung wurde ferner derart gewählt, dass eine stirnseitig der

Topf-Diamantschleifscheibe ausgebildete, ringförmige Schleiffläche, die senkrecht zu der Rotationsachse (der Topf-Diamantschleifscheibe) ausgerichtet ist, bei Rotation derselben an einem Umfangsabschnitt (der rotierenden Topf-Diamantschleifscheibe) schleifend in die Brennbahn-Oberfläche eingriff, während der gegenüberliegende Umfangsabschnitt beabstandet von der Brennbahn war. Zum Einbringen der Schleifstruktur wurden die

Topf-Diamantschleifscheibe und die Röntgendrehanode in dieser Anordnung jeweils um deren Rotationsachsen gedreht, wobei als Schmiermittel Öl eingesetzt wurde. Die Neigung der Ausrichtung der eingebrachten

Schleifstruktur relativ zu der tangentialen Referenzrichtung hängt von den Relativgeschwindigkeiten der Brennbahn relativ zu der Schleiffläche der Topf-Diamantscheibe ab. Insbesondere muss die Rotationsgeschwindigkeit der Topf-Diamantschleifscheibe ausreichend hoch relativ zu der

Rotationsgeschwindigkeit der Röntgendrehanode sein, um eine Neigung der Ausrichtung der Schleifstruktur relativ zu der tangentialen Referenzrichtung zu erzielen. Vorliegend wurde die Röntgendrehanode mit 100 Umdrehungen pro Minute rotiert, wobei die Brennbahn sich über einen Radius von ca. 75 mm bis ca. 100 mm der Röntgendrehanode erstreckte, und die

Topf-Diamantschleifscheibe wies im Bereich der Schleiffläche eine

Geschwindigkeit von 20 m/s (Meter/Sekunde) auf. Die daraus erhaltene

Schleifstruktur war im Wesentlichen geradlinig ausgerichtet, wobei sie eine leichte Krümmung aufgrund des Radius (vorliegend 62,5 mm) der

Topf-Diamantschleifscheibe aufwies. Die Ausrichtung der Schleifstruktur war ca. 85° - 90° relativ zu der tangentialen Referenzrichtung geneigt (d.h. verlief annähernd radial). Die mittlere Rauigkeit der gerichteten Schleifstruktur betrug Ra = 0,25 μητι. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oberhalb erläuterten

Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere können die äußere Form und der Aufbau der Röntgendrehanode, wie in dem Fachgebiet bekannt ist, von der in den Figuren dargestellten Röntgendrehanode -2- abweichen. Insbesondere kann auch vorgesehen sein, dass der Brennbahnbelag nur einen Teil des kegelstumpfförmigen Abschnittes überdeckt und sich an die Oberfläche des Brennbahnbelags radial nach innen und/oder radial nach außen in der gleichen Ebene die Oberfläche des Trägerkörpers anschließt. In diesem Fall können auch die betreffenden (geneigten) Oberflächenabschnitte des Trägerkörpers mit einer Schleifstruktur versehen sein. Weiterhin ist auch möglich, dass die Röntgendrehanode keinen separaten Brennbahnbelag aufweist und die

Brennbahn auf einem im Wesentlichen monolithischen Körper (abgesehen von Anbauteilen wie beispielsweise einen Graphitring, etc.) ausgebildet ist.

Weiterhin kann im Rahmen der Herstellung zusätzlich zu den beschriebenen Herstellungsschritten vorgesehen sein, dass die betreffende Oberfläche vor dem Einbringen der Schleifstruktur möglichst weitgehend geglättet wird, um die Einflüsse von bestehenden Strukturen an der Oberfläche so weit wie möglich zu eliminieren. Solch ein Glätten kann beispielsweise durch mechanisches

Polieren und/oder Elektropolieren erfolgen. Ferner besteht auch noch die Möglichkeit, zwei Scharen von Riefen einzubringen, die sich jeweils kreuzen. Insbesondere kann die Röntgendrehanode erst in Umfangsrichtung grob . vorgedreht werden, um relativ grobe Riefen, die in Umfangsrichtung

ausgerichtet sind, einzubringen. Die durch das grobe Drehen erhaltene, mittlere Rautiefe kann beispielsweise bei Ra=2 μιτι liegen. Anschließend kann die erfindungsgemäße, gerichtete Schleifstruktur, die sich zumindest überwiegend in radialer Richtung erstreckt, derart eingebracht werden, dass die aus dem Drehen resultierenden Riefen zumindest teilweise erhalten bleiben. Auf diese Weise werden Riefen und damit gerichtete Risskeime bereitgestellt, die an den jeweiligen Oberflächenabschnitten zumindest zwei verschiedene Ausrichtungen aufweisen und dementsprechend die Ausbildung eines feinen Rissnetzes unterstützen.