CN101681778B - 具有临时固定杆的x射线发射箔片及其安装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种发射器设备(10)和一种用于将薄膜电子发射器箔片精确安装到阴极杯中的方法。因此，小的固定杆(71)实现了在将这种构造固定到阴极杯上的过程中，保持精细因而脆弱的发射器结构的位置不变。在安装之后，去除(72)这些临时结构以得到最终功能的发射阴极构造。

Description

具有临时固定杆的X射线发射箔片及其安装方法
技术领域
本发明涉及用于X射线管的快速强流电子源领域。特别地，本发明涉及用于带薄膜电子发射器的X射线管的发射器设备，以及在其应用于X射线管之前安装这种发射器的方法。
背景技术
有关X射线源的高端CT和CV成像的未来需求是，更高的功率/管电流，有关管电流(脉冲调制)的更短的响应时间以及用于更高图像质量的更小的焦斑(FS)。
在更小的FS中达到更高功率的一个关键是通过使用尖端的电子光学概念来实现的。但电子源本身以及电子的起始状态同样重要。
对于目前的高端管，使用直接加热的薄平发射器，其被构建成能够界定导电路径并获得所需的高电阻。基本上，众所周知有包括所说明的特征的两种不同的发射器设计：具有圆形或矩形发射表面/发射段的发射器。
两种类型中的第一种是具有平衡热传导支架的热离子发射器，例如在US 6,426,587中对其进行了说明。
通常，这些类型的发射器由于它们的从100μm到几百微米小的厚度而具有小的热响应时间，并且由于其平坦度而能够保证足够的光学质量。在目前最先进的X射线管中实现了此类设计的多种变型。
由于具有上述设计的薄箔片和精细结构，导致其机械强度脆弱。在将发射器箔片安装到固定于阴极杯内的端子上的过程中有可能发生发射器箔片结构内的变形。结果可能是具有对构造的光学性能产生负面影响的狭缝变宽，或者在最坏的情况下，导电路径出现短路，从而出现系统故障。电流路径剧烈变化，会导致系统故障。
因此，本发明的目的是提供一种可以避免在安装过程中发射器设备的箔片变形的发射器设备。
发明内容
根据本发明，这一目的是通过使用包括箔片的发射器设备来实现的，所述箔片至少具有适于发射电子的部分和适于稳定所述箔片的位置的可去除的固定杆，其中，所述固定杆桥接所述箔片中的狭缝。
这样，所述箔片由于其结构而在安装过程中通过固定杆得到稳定。
在本发明的一个实施例中，所述箔片具有介于50μm和300μm之间的范围，优选地，介于100μm和200μm之间的范围的均匀厚度，其中，所述固定杆是所述箔片的固体部分。根据本发明的另一优选变型，所述箔片由钨或钨合金构成。
此外，在本发明的另一实施例中，所述固定杆的第一端附接至所述箔片的电子发射部分的第一边界区，而所述固定杆的第二端附接至所述箔片电子发射部分的第二边界区，并且其中，所述第一和第二边界区布置成彼此平行。
根据本发明的另一优选实施例，所述固定杆的第一端附接至所述箔片的电子发射部分的第一边界区，而所述固定杆的第二端附接至所述箔片的非电子发射部分的第二边界区，并且其中，所述第一和第二边界区布置成彼此平行。
根据本发明的示例性实施例，将所述箔片设计成使所述非电子发射部分至少部分地围绕所述电子发射部分。
此外，根据本发明的另一示例性实施例，所述发射器设备包括多个均适于稳定所述箔片的位置的可去除的固定杆；其中，所述固定杆桥接所述箔片内的至少一个狭缝。
根据本发明的示例性实施例，所述发射器设备还包括至少一个适于固定所述箔片的端子。
根据示例性实施例，本发明涉及一种包括根据其中一个所述实施例的发射器设备的阴极设备。
根据示例性实施例，本发明涉及包括根据其中一个所述实施例的发射器设备的X线管。
本发明在另一实施例中涉及一种用于对根据其中一个所述实施例的发射器设备进行安装的方法。所述方法包括将所述发射器设备安装到至少一个固定设备上以及去除所述箔片的所述固定杆的步骤。
根据本发明的示例性实施例，通过激光烧蚀去除所述固定杆。
根据本发明的示例性实施例，通过对所述杆施加强电流而实现烧穿来去除所述固定杆。
根据本发明的示例性实施例，通过锯切来去除所述固定杆。
根据本发明的示例性实施例，通过腐蚀来去除所述固定杆。
值得一提的是，已经关于不同的主题描述了本发明的实施例。特别地，已经关于装置类权利要求描述了一些实施例，而已经关于方法类权利要求描述了其他实施例。然而，所属技术领域的技术人员从上面和下面的描述中将会获知，除非另有说明，除了属于一种主题的各特征的任意组合外，同样涉及不同主题各特征之间的任意组合，特别是装置类权利要求的各特征与方法类权利要求的各特征之间的任意组合被认为是在本申请中公开了。
从下文所述实施例的各示例中以及参考实施例各示例的解释中，本发明如上定义的各个方面和其他方面将是显然的。本发明将参考实施例的各示例在下文进行更详细地描述，但本发明并不限于此。
本发明的这些和其他方面将参考下文所述的各实施例进行阐述并从这些实施例中变得明显。
附图说明
在下文中将参照以下附图来描述本发明的示例性实施例。
图1示出了具有矩形中央发射部分的普通直接加热第一发射器设备；
图2以顶视图示出了根据图1的发射设备的箔片；
图3以顶视图示出了狭缝变形的、根据图1的发射设备的箔片；
图4示出了具有两个固定杆的发射器设备的第二箔片；
图5示出了图1至4的箔片设计的机械原理构造；
图6以顶视图示出了在去除两个固定杆之前的第三箔片及其切口以及在去除两个固定杆之后的第三箔片及其切口；
图7示出了在安装并去除固定杆之后的具有第四箔片和围框的发射设备；
图8示出了在安装之前具有八个固定杆和其切口的完整箔片。
具体实施方式
图1示出了直接加热薄平发射器箔片1，其具有由适于发射电子的精细构建的中央部分所形成的矩形发射表面。所述部分界定出导电路径和释放足够的焦耳热所需的高电阻。将该箔片1固定到端子3上，例如通过在点4处进行焊接而将箔片1固定到端子3上。此外，将箔片1分成三个回转段2，以增加抵抗诸如CT系统扫描架上的离心力的外力的机械稳定性。
图2更详细地示出了所述箔片。发射器的各段2被狭缝5所隔开。此外，将固定于点41上的第一端子连接到地电势，将固定于点42上的第二端子连接到相对于地电势的正电势。固定于其他点43上的两个端子处于电浮接状态。因此，电流经黑色箭头所表征的导电路径6从点42流向点41。
图3以顶视图示出了具有变宽的狭缝52的、根据图1的发射设备的箔片。由于具有上述设计的薄箔片和精细结构，导致其机械强度脆弱。在将发射器箔片安装到固定于阴极杯内的端子上的过程中有可能发生发射器箔片结构内的变形。所示出的狭缝变宽52对这种构造的光学属性产生负面影响，或者在最坏的情况下，导电路径61(黑色箭头)内出现短路51。因此，结果可能是系统故障。电流路径61剧烈变化，会导致系统故障。
本发明避免了由于在安装过程中发射器箔片变形而导致的上述故障。
图4示出了具有两个固定杆的发射器设备的第二箔片。通过增加桥接临界狭缝(critical slit)的固定杆7，克服了上述有关安装过程中箔片变形的问题。从这个角度讲，术语“临界狭缝”是指这些狭缝可以在外力作用下发生明显变形，这种变形会导致这种构造的光学性质降低或者发射器完全失灵。
图5示出了具有图1到4的箔片设计的机械原理构造。发射器设计的图5中的机械原理构造8示例性地图示出术语“临界狭缝”。所述构造8主要受三个对图2的狭缝51、52产生影响的长杆状杆91至93决定。外力，例如安装过程中的外力被放大并集中到狭缝的底部，这产生高的压力水平。由于杠杆状物的长度，在其末端可能产生大的位移(交叉线定理)。通过增加此处未示出的固定杆来消除所述杠杆状物的机械行为。
增加固定杆的理念可应用于每种所构建的包括狭缝和杆状杆的发射器箔片，例如图6所示的具有两个端子10的圆形平板发射器。此处，两个临时增加的固定杆71将所述几何结构转变成在裂缝内不会发生位移的稳定结构。安装之后去除杆72得到发射器的理想功能。将所述杆进行切割，例如通过激光烧蚀进行切割，以便与结构机械地和热地分离。
临界狭缝还可以是箔片的电子发射区与箔片的非电子发射框架之间的狭缝，在此精确定位是保持所述功能的根本。示例性地，图7示出了关于具有后面这种临界狭缝的间接加热发射器的另一发射器设计11。由于其复杂的设计，很难精确地安装电子发射部分12和周围的非电子发射框架13而不使其发生接触。如图8所示的14所详细描绘的、在箔片的这两部分之间实现的窄的固定杆73解决这一问题。
这样，描述了一种发射器设备和一种用于将薄膜电子发射器箔片精确安装到阴极杯中的方法。因此，小的固定杆实现了在将所述构造固定到阴极杯上的过程中，保持精细因而脆弱的发射器结构的位置不变。在安装之后，去除这些临时结构以得到最终功能的发射阴极构造。
值得一提的是，术语“包括”并不排除其他的元件或步骤，而且“一”或“一个”不排除多个。此外，值得一提的是，权利要求中的任何附图标记不应解释为对权利要求范围的限定。

Claims (13)

1.一种发射器设备，包括：
至少具有适于发射电子的部分的箔片；
适于稳定所述箔片的位置的可去除的固定杆；
其中，所述固定杆桥接所述箔片中的狭缝。
2.根据权利要求1所述的发射器设备，其中，将所述固定杆的第一端附接至所述箔片的电子发射部分的第一边界区，而将所述固定杆的第二端附接至所述箔片的电子发射部分的第二边界区，并且其中，所述第一和第二边界区布置成彼此平行。
3.根据权利要求1所述的发射器设备，其中，将所述固定杆的第一端附接至所述箔片的电子发射部分的第一边界区，而将所述固定杆的第二端附接至所述箔片的非电子发射部分的第二边界区，并且其中，所述第一和第二边界区布置成彼此平行。
4.根据权利要求3所述的发射器设备，其中，将所述箔片设计成使所述非电子发射部分至少部分地围绕所述电子发射部分。
5.根据前述任一项权利要求所述的发射器设备，其中，所述发射器设备包括多个均适于稳定所述箔片的位置的可去除的固定杆；其中，所述固定杆桥接所述箔片中的至少一个狭缝。
6.根据权利要求1-4中的任一项所述的发射器设备，还包括：
至少一个适于固定所述箔片的端子。
7.一种阴极设备，其包括根据前述任一项权利要求所述的发射器设备。
8.一种X射线管，其包括根据权利要求1-6中的一项所述的发射器设备。
9.一种用于对根据权利要求1-6中的一项所述的发射器设备进行安装的方法，包括如下步骤：
将所述发射器设备安装到至少一个固定设备上；
去除所述箔片的所述固定杆。
10.如权利要求9所述的方法，其中，通过激光烧蚀来去除所述固定杆。
11.如权利要求9所述的方法，其中，通过对所述杆施加强电流以实现烧穿来去除所述固定杆。
12.如权利要求9所述的方法，其中，通过锯切来去除所述固定杆。
13.如权利要求9所述的方法，其中，通过腐蚀来去除所述固定杆。
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