CN102024655A - 阴极 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种阴极，其具有阴极头(1)，在所述阴极头(1)中布设了至少一个发射极(2，21，22，所述发射极(2，21，22)在被施加灯丝电压时会发射电子，其中在通向至少一个发射极(2，21，22)的馈电引线(4，41，42)中，接入至少一个串联电阻(R，R1，R2)。将这种阴极应用于X射线管，可以获得高质量的X射线照片。

Description

阴极
技术领域
本发明涉及一种阴极，其具有阴极头，在所述阴极头中布设了至少一个发射极，所述发射极在被施加灯丝电压时会发射电子。
在公知的阴极中，发射极处于与阴极头相同的电位上且可以通过施加反向电压而被转换到反向的电位上，当发射极被施加灯丝电压时从发射极中被热发射的电子，通过这种方式被阻止从阴极头中射出。公知的阴极具有螺旋发射极(螺旋形灯丝)或者扁平发射极，并且例如被应用于X射线管。当不施加反向电压时，被发射的电子朝阳极方向加速。当所述电子撞击到阳极时，在所述阳极的表面产生X射线。
背景技术
具有螺旋发射极的阴极，例如从DE19955845A1中公知。具有扁平发射极的阴极，例如在DE19914739C1和DE102008011841A1中已加以说明。
在利用X射线进行X射线照相或者层析X射线摄影时，X射线的能量越小，X射线照片的对比度越好。X射线照片的曝光量，可以通过曝光持续时间或者通过X射线强度加以调节。因为在大多数的医学检查中，当曝光持续较长时间时，会由于病人的移动而发生影像的人为失效，所以理想的曝光量是通过对X射线的强度加以调节而得出的，所述X射线是通过从发射极中产生的电子射线撞击阳极而产生的。
电子射线强度的提高，导致从发射极中产生的电子相互之间的排斥(空间电荷)增加。这种增加的空间电荷意味着，由阴极头而致的电子的聚焦被部分地抵消。电子射线因此被扩展，并且阳极上焦点的几何形状变得糟糕。
因为撞击在阳极上的电子射线的量(焦点大小或者焦点的几何形状)，在大多数情况下，大多取决于从发射极所发射的电子的强度，并且焦点的几何形状显著地影响着X射线的分辨率，因此X射线的分辨率以及X射线照片的整体质量会受到显著的损害。
为了对焦点的几何形状和焦点的位置产生影响，从DE19745998A1中公知，通过磁性的或者电的透镜系统对电子射线加以聚焦。
此外还公知，借助于外部电源通过阴极头和发射极之间的电位差对空间电荷进行补偿。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种阴极，将它应用于X射线管，可以获得高质量的X射线照片。
上述技术问题按照本发明是通过一种具有阴极头的阴极得以解决的，在所述阴极头中布设了至少一个发射极，所述发射极在被施加灯丝电压时会发射电子，按照本发明，在通向至少一个发射极的馈电引线中，接入至少一个串联电阻。
在按照本发明的阴极中，电子射线强度的提高虽然导致电子相互之间排斥的增强(空间电荷)。在所述的阴极中，电子射线的与所增加的空间电荷相关的局部抵消的聚焦，通过按照本发明的阴极头这样获得补偿，即，在通向至少一个发射极的馈电引线中，接入至少一个串联电阻。
通过按照本发明的措施，即，在通向至少一个发射极的馈电引线中接入至少一个串联电阻，在发射极和阴极头之间产生电位差，由空间电荷造成的电子射线的散焦，通过所述电位差获得补偿。阴极头此时必须处于与发射极相反的电位上。
利用所提出的结构，不需要例如通过逻辑电路或者借助于软件或稳固件额外地进行外部的调节或控制，而因此以结构简单的方式在阴极头和发射极之间产生与管电流有关的电位差。由此使从发射极中发射的电子具有高的聚焦性，并且被发射的电子在阳极上形成最小化的而且几乎恒定不变的焦点。X射线照片的质量，可以因此在较宽的理想的X射线能量以及X射线强度区域保持恒定不变。
空间电荷的补偿，在公知的阴极中是通过将外部电压输送到阴极头上实现的，在按照本发明的阴极中，用一种比有源的电构件更加可靠的无源的构件来替代。
此外，按照本发明的方案所需要的结构空间相对较小，从而可以将此方案顺利地集成到现有的X射线辐射器中。
按照本发明的方案适用于所有在阴极头中布设了至少一个发射极的阴极。
如果在阴极头中只布设了仅仅一个发射极，则按照本发明的阴极的一种有利的设计结构的特征在于，在通向发射极的馈电引线中，接入串联电阻。
如果在阴极头中布设了两个发射极，则按照另一个有利的实施例，在通向两个发射极的馈电引线中，分别接入一个串联电阻。
当在阴极头中布设了两个发射极时，作为对上述阴极的替代方案，也可以简便地实施这样一种实施形式，按照本发明的阴极的这种设计结构的特征在于，在通向第一发射极的馈电引线中接入第一串联电阻，以及在通向第二发射极的馈电引线中，串联接入第一串联电阻和第二串联电阻。
按照本发明的阴极的方案，即，在单个馈电引线中接入一个以上串联电阻，还可以在所有的实施形式中根据需要顺利地实施。除此以外，按照本发明的方案还可以简便地在阴极头具有两个以上发射极的阴极中实施。
附图说明
接下来根据附图、但又不局限于所述附图地对本发明的三个实施例加以详细说明。附图中：
图1示出按照第一种实施形式的阴极的原理示意图，
图2示出按照第二种实施形式的阴极的原理示意图，以及
图3示出按照第三种实施形式的阴极的原理示意图。
具体实施方式
在图1中示出的阴极，包含阴极头1，在所述阴极头1中布设了发射极2。所述发射极2是X射线管的组成部分且可以被实施成螺旋发射极或者扁平发射极。
阴极头1和发射极2通过馈电引线4处于工作电压-Uv(例如-80Kv)，并且在所述发射极2上施加了灯丝电压，则电子(在图1中用e表示)从发射极2中射出且朝阳极3的方向加速，所述阳极3同样是X射线管的组成部分。阳极3具有阳极电位+Uv(例如+80Kv)。当电子撞击阳极3时，在该阳极3上以公知的方式产生X射线。
发射极2通过变压器5加热，所述变压器5具有初级绕组51和次级绕组52，其中所述次级绕组52被连接到发射极2上。发射极2和阴极头1因此具有相同的电位。
当X射线管工作时，电子从发射极2向阳极3运动且以此产生管电流IR。
按照本发明，管电流IR经电阻R传导，所述电阻R被接入通向发射极2的馈电引线4中，并且在所述电阻R上产生UR＝IR*R的电压降(欧姆定律)。在发射极2和阴极头1之间因而形成电位差，所述电位差导致了上面所述的附加的聚焦。
一旦管电流IR发生变化，管电压UR也发生变化。当管电流IR增大时，聚焦增强。当管电流IR减小时，聚焦减弱。所述聚焦以此抵制了阴极头1区域中空间电荷(电子相互之间的排斥)的增加。
如果缺少串联电阻R，如在按照现有技术的阴极中的情况一样，则管电流IR的变化将导致焦点大小的改变，因为缺少串联电阻R的补偿作用，管电流IR的增大将导致电子相互之间排斥的增强(空间电荷)。
在图2和图3中示出的阴极，在阴极头1中分别布设了两个发射极21和22。
在图2示出的实施形式中，在通向发射极21的馈电引线41中接入串联电阻R1。此外，将串联电阻R2接入通向发射极22的馈电引线42中。
在图3中加以示出的实施例，显示了另一种可能性，即，将串联电阻R1和R2连接到聚焦头1的两个发射极21和22上。
在按照图3的设计方案中，再次在通向第一发射极21的馈电引线41中，仍接入第一串联电阻R1。通向第二发射极22的馈电引线，由通向第一发射极21的馈电引线41以及馈电引线42构成。
馈电引线42，被设计成在第一串联电阻R1之后的馈电引线41的支路且一直传输到发射极22。在该馈电引线42中接入第二串联电阻R2。馈电引线41和42因而共同构成第二发射极22的馈电引线，其中第一串联电阻R1和第二串联电阻R2是串联连接的。
在图2和图3示出的设计方案中，在发射极21和22以及阴极头1之间，还分别产生与管电流有关的电位差，由空间电荷造成的电子射线的散焦通过所述电位差获得补偿。阴极头1此时必须再次处于与发射极21和22相反的电位上。
因此，上面所述的与抵制阴极头1区域中空间电荷(电子相互之间的排斥)的增加的聚焦有关的实施方案，也适用于按照图2和图3的阴极的实施例。
在本申请所公开的范畴内，还为专业人士示出了按照本发明的阴极的其它实施形式，例如包含两个以上发射极、一个以上串联电阻和/或馈电引线的其它不同布局的实施形式。

Claims (6)

1.一种具有阴极头(1)的阴极，，在所述阴极头(1)中布设了至少一个发射极(2，21，22)，所述发射极(2，21，22)在被施加灯丝电压时会发射电子，其特征在于，在通向至少一个发射极(2，21，22)的馈电引线(4，41，42)中，接入至少一个串联电阻(R，R1，R2)。
2.按照权利要求1所述的阴极，其中在阴极头(1)中布设了仅仅一个发射极(2)，其特征在于，在通向所述发射极(2)的馈电引线(4)中，接入串联电阻(R)。
3.按照权利要求1所述的阴极，其中在阴极头(1)中布设了两个发射极(21，22)，其特征在于，在通向所述两个发射极(21，22)的馈电引线(41，42)中，分别接入串联电阻(R1，R2)。
4.按照权利要求1所述的阴极，其中在阴极头(1)中布设了两个发射极(21，22)，其特征在于，在通向第一发射极(21)的馈电引线(41)中接入第一串联电阻(R1)，以及在通向第二发射极(22)的馈电引线(41，42)中串联接入所述第一串联电阻(R1)和第二串联电阻(R2)。
5.按照上述权利要求1至4中任一项所述的阴极，其特征在于，将至少一个发射极(2，21，22)构造成螺旋发射极。
6.按照上述权利要求1至4中任一项所述的阴极，其特征在于，将至少一个发射极(2，21，22)构造成扁平发射极。
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