CN105849851A - 发射特点可调节以及磁性操控和聚焦的具有平面发射器的x射线管 - Google Patents

Abstract

一种电子发射器，包括：多个细长横档，其从平面中的第一发射器端到第二发射器端端与端相连在一起以形成平面图案；多个角部，其中，每个细长横档通过具有角部顶点和相对的角部最低点的角部连接到另一细长横档；多个细长横档中的相邻非连接的细长横档之间的第一间隙，其中，第一间隙从第一发射器端向中间横档延伸；多个细长横档中的相邻非连接的细长横档之间的第二间隙，其中，第二间隙从第二发射器端向中间横档延伸，其中，第一间隙与第二间隙不相交；和一个或多个切口，其在角部顶点和角部最低点之间的一个或多个角部处、或在角部最低点处的多个角部中的一个或多个角部处。

Description

发射特点可调节以及磁性操控和聚焦的具有平面发射器的X 射线管

背景技术

X射线管用于多种工业和医疗应用。例如，X射线管用于医学诊断检查、治疗性放射学、半导体制造和材料分析。不管如何应用，大多数x射线管以类似的方式操作。通过对阴极施加电流以使通过热电子发射从阴极发射电子而在x射线管中产生属于高频电磁辐射的X射线。电子朝向阳极加速，然后撞击到阳极上。阴极和阳极之间的距离通常被称为投射长度(throw length)。当电子撞击到阳极上时，电子可以与阳极碰撞，以产生x射线。其中电子与其碰撞的阳极上的区域通常被称为焦斑。

X射线可以通过可能在电子与阳极的碰撞期间发生的至少两个机构来产生。第一x射线产生机构被称为x射线荧光或特点x射线生成。当与阳极的材料碰撞的电子的能量足以将阳极的轨道电子敲出内部电子壳层时，出现x射线荧光。外部电子壳层中的阳极的其它电子填补留在内部电子壳层的空缺。作为从外部电子壳层到内部电子壳层移动的阳极的电子的结果，产生特定频率的X射线。第二x射线产生机构被称为轫致辐射(Bremsstrahlung)。在轫致辐射中，当通过阳极的核子偏转时，从阴极发射的电子减速。减速的电子失去动能，从而产生x射线。在轫致辐射中产生的x射线具有频谱。然后，通过轫致辐射或x射线荧光产生的x射线可以离开x射线管以用于上文所提及的应用中的一个或多个应用。

在某些应用中，可能有益于延长x射线管的投射长度。投射长度是从阴极电子发射器到阳极表面的距离。例如，长投射长度可能导致反离子轰击降低和阳极材料蒸发回到阴极上。尽管投射长度长的x射线管可以在某些应用中有益，但是长投射长度也可能存在困难。例如，因为投射长度被延长，所以朝向阳极加速通过投射长度的电子往往变得在阳极上产生不可接受的焦斑的更少层流。还受影响的是根据大小、形状和/或位置朝向阳极靶正确聚焦和/或定位电子束，从而再次产生很不理想的焦斑的能力。当焦斑不可接受时，可能难于产生有用的x射线图像。

本文中所要求保护的主题不限于解决任何缺点或仅在诸如上文所描述的那些的环境中操作的实施例。相反，提供该背景技术仅用来说明其中可以实践本文中所描述的一些实施例的一个示例性技术领域。

发明内容

所公开的实施例通过经由改善的电子发射特点提高x射线图像质量和/或通过提供阳极靶上的焦斑大小和位置的改善控制来解决这些问题和其它问题。这有助于增加空间分辨率或减少所得图像的伪影。

在一个实施例中，电子发射器可以包括多个细长横档，其从平面中的第一发射器端到第二发射器端端与端相连在一起以形成平面图案，每个细长横档具有横档宽度尺寸；多个角部，其中，每个细长横档通过多个角部的一个角部连接到另一细长横档，每个角部在多个细长横档中的连接的细长横档之间具有角部顶点和相对的角部最低点；多个细长横档中的相邻非连接的细长横档之间的第一间隙，其中，第一间隙从第一发射器端向中间横档延伸；多个细长横档中的相邻非连接的细长横档之间的第二间隙，其中，第二间隙从第二发射器端向中间横档延伸，其中，第一间隙与第二间隙不相交；和一个或多个切口，其在角部顶点和角部最低点之间的一个或多个角部处、或在角部最低点处的多个角部中的一个或多个角部处。

在一个实施例中，一种设计电子发射器的方法可以包括：确定来自电子发射器的电子发射的所期望的横截面轮廓(profile)，其中，电子发射器的参数可以被输入到计算机中；确定用于发射所期望的横截面轮廓的电子发射器的所期望的温度轮廓；和通过产生所期望的温度轮廓的电子发射器来确定用于所限定的电流的所期望的发射器尺寸，其可以通过根据由用户输入的指令在计算机上运行的模拟来确定。发射器尺寸可以包括每个横档宽度尺寸、每个第一间隙段尺寸、每个第二间隙段尺寸和每个幅材(web)尺寸。电子发射器可以包括：多个细长横档，其在角部端与端相连在一起，每个角部具有角部顶点和相对的角部最低点，每个细长横档具有横档宽度尺寸；从第一发射器端到中间横档的相邻非连接的细长横档之间的第一间隙，该第一间隙包括多个第一间隙段，每个第一间隙段具有第一间隙段宽度；从第二发射器端到中间横档的相邻非连接的细长横档之间的第二间隙，第二间隙包括多个第二间隙段，每个第二间隙段具有第二间隙段宽度；和角部顶点和角部最低点之间的每个角部的一个或多个本体部分一起限定用于每个角部的幅材尺寸。

在一个实施例中，一种制造电子发射器的方法可以包括：获得电子发射器材料片；获得电子发射器图案；和将电子发射器图案激光切割成电子发射器材料。电子发射器图案可以包括：多个细长横档，其从平面中的第一发射器端到第二发射器端端与端相连在一起以形成平面图案，每个细长横档具有横档宽度尺寸；多个角部，其中，每个细长横档通过多个角部中的一个角部被连接到另一细长横档，每个角部在多个细长横档的连接的细长横档之间具有角部顶点和相对的角部最低点；多个细长横档的相邻非连接的细长横档之间的第一间隙，其中，第一间隙从第一发射器端向中间横档延伸；多个细长横档的相邻非连接的细长横档之间的第二间隙，其中，第二间隙从第二发射器端向中间横档延伸，其中，第一间隙与第二间隙不相交；和一个或多个切口，其在角部顶点和角部最低点之间的一个或多个角部、或在角部最低点处的多个角部中的一个或多个角部处。在一方面中，该方法还可以包括：确定电子发射器图案产生用于所限定的电流的所期望的温度轮廓。

某些实施例包括被实现为设置在x射线管的电子束路径中的两个磁性四极(quadrupole)的磁性系统。该四极被配置成在垂直于射束路径的两个方向上聚焦，并且在垂直于射束路径的两个方向上操控射束。这两个四极形成磁性透镜(有时被称为“双峰”)，并且当射束穿过四极透镜时，聚焦就完成了。操控通过偏移四极的相应对中的线圈电流，同时维持在四极的磁场中产生整体偏移的聚焦线圈电流来完成。通过适当的线圈对通电进行射束操控，并且可以在一个轴线或轴线组合上来实现。在一个示例中，一个四极用来在第一方向上聚焦并且第二四极在第二方向上聚焦，以及在两个方向上操控。两个四极一起形成四极透镜。

某些实施例包括磁性系统，其被实现为设置在x射线管的电子束路径中的两个磁性四极和两个偶极(dipole)。两个磁性四极被配置成在垂直于射束路径的两个方向上聚焦电子束。两个偶极并置(在四极芯中的其中一个四极芯上)，以在垂直于射束路径的两个方向上操控射束。两个四极形成磁性透镜(有时被称为“双峰”)，并且当射束穿过四极透镜时，聚焦就完成了。操控由被缠绕在芯的突部(极)中的其中一个上的线圈产生的两个偶极来完成，同时四极线圈(缠绕在相同的突部/极上)维持在磁场中产生整体偏移的聚焦线圈电流。通过适当的线圈对通电进行射束操控，并且可以在一个轴线或轴线组合上来实现。在一个实施例中，一个四极用来在第一方向上聚焦，并且具有两个偶极的第二四极在第二方向上聚焦以及在两个方向上操控。两个四极一起形成四极透镜。

在又一实施例中，电子源以平坦发射器的形式提供用于产生电子。发射器具有设计特征可以被调节以产生所期望的电子分布以形成主要为层流的射束的相对较大的发射区域。发射器表面上的发射不均匀或均质；它被调节以满足给定应用的需求。当射束从阴极向阳极流动时，射束的电子密度在传送期间显著叉开(spread)射束。通过更高功率要求产生的增加的射束电流水平在传送期间加剧射束的叉开。在所公开的实施例中，为了实现所需的焦斑大小，当射束从阴极传送到阳极时，它通过两个四极聚焦。这还提供了从单个发射器产生多个大小；可以想象，大小也可能在检查期间改变。发射器的平坦几何形状的发射器区域增加允许产生层流流动的足以满足功率要求的电子。为了解决在两个尺寸上操控射束以便提供所期望的成像增强的要求，一对偶极用来在所期望的时间将射束偏转到所期望的位置。为每个方向提供一个偶极集。

总之，所提出的实施例提供作为电子源的发射能力可调节的平坦发射器。实施例还利用两个四极来将两个尺寸上的射束聚焦成多个大小。进一步地，两个偶极将射束操控到用于增强成像性能的位置。

前面的发明内容仅是说明性的并非旨在以任何方式进行限制。除了说明性方面、实施例和上文所描述的特征之外，另一方面、实施例和特征将通过参照附图和以下具体实施方式变得清楚。

附图说明

本公开内容的前述和以下信息以及其它特征将从结合附图的以下描述和所附的权利要求变得更充分地显而易见。应当理解，这些附图根据本公开内容仅描绘几个实施例，因此不应被认为是对其范围的限制，本公开内容通过使用附图用附加特征和细节来进行描述。

图1A是其中可以实施本文中所描述的一个或多个实施例的示例x射线管的透视图。

图1B是图1A的x射线管的侧视图。

图1C是图1A的x射线管的横截面图。

图1D示出了阳极芯四极的实施例。

图1E示出了阴极芯四极的实施例。

图2A是示例x射线管的实施例的内部部件的透视图。

图2B是阴极头和平面电子发射器的实施例的透视图。

图2C是示出了图2B的平面电子发射器的电性引线的阴极头的内部区域的实施例的透视图。

图3A是联接到电性引线的平面电子发射器的实施例的透视图。

图3B是用于平面电子发射器的图案的实施例的平面图。

图3C是平面电子发射器的横档的横截面轮廓的实施例的横截面图。

图4是用于标识图案的某些位置用于设计优化的平面电子发射器的图案的实施例的平面图。

图5A至图5B是用于不同最高温度的平面电子发射器的实施例的温度轮廓的平面图。

图6A至图6B是平面电子发射器中的切口部分的实施例的平面图。

图7A至图7B是四极磁体系统的实施例的平面图。

图8是示出了磁性控制的一个实施例的功能框图。

图9A至图9B是四极磁体系统的一个实施例的平面图。

图11是示出了用于磁体控制的过程控制的一个实施例的流程图。

图12A至图12C是示出了由四极和偶极产生的磁场的示例的示意图。

具体实施方式

在以下具体实施方式中，参照形成其一部分的附图。在附图中，相似符号通常标识相似部件，除非上下文另外指示。在具体实施方式、附图和权利要求书中描述的说明性实施例并不意味着是限制性的。可以利用其它实施例，并且可以做出其它改变，而不脱离本文中所呈现的主题的精神或范围。应当容易理解，可以以多种不同配置来排列、替换、组合、分离和设计如本文中一般所描述的并且附图中所图示的本公开的各方面，所有这些在本文中都明确地进行了设想。

I.示例性X射线管的总体概述

本技术的实施例涉及具有其中布置阴极和阳极的真空外壳的类型的x射线管。阴极包括电子发射器，其发射基本上垂直于发射器面的电子束形式的电子，并且电子因阴极与阳极之间的电压差而被加速，从而撞击被称为焦斑的电子区域中的阳极上的靶表面。实施例还可以包括电子束聚焦和/或操控部件，其被配置成通过以下各项操纵电子束：(1)偏转或操控电子束，从而更改阳极靶上的焦斑的位置；和/或(2)聚焦电子束，以便更改焦斑的尺寸。不同的实施例利用这种聚焦和/或操控部件的不同配置，诸如磁体系统，包括经由电流在其中流动的线圈元件形成为四极和/或偶极并且设置在由合适材料构成的载体/轭上的电磁体的组合。

所公开的实施例图示了具有平面电子发射器结构的电子发射器。而且，平面发射器被设计并且配置成提供用于所发射的电子束的可调节发射特点，其导致能够定制从而优化焦斑大小、形状和位置用于给定的成像应用。平面电子发射器图案的定制可能产生避免由于低于最佳焦斑而导致的图像品质问题的增强发射器配置。例如，在所设计的平面电子发射器图案的情况下，提高空间分辨率和降低图像伪影是可能的。在图1A至图1C中示出了x射线管的一个示例，其具有如下文进一步所详细讨论的这些特征中的一些特征。

一般而言，本文中所描述的示例实施例涉及一种具有可以基本上用于任何x射线管(诸如例如，投射长度长的x射线管)的平面电子发射器的阴极组件。在本文中所公开的示例实施例中的至少一些示例实施例中，与x射线管的长投射长度相关联的困难可以通过采用具有平面发射表面的平面电子发射器来克服。在所公开的实施例中，平面发射表面可以由在两个电极之间延伸的具有基本上是平坦的发射表面的连续且是切口形的平面构件来形成。连续平坦发射表面可以具有在由切口限定的弯头或弯管处连接在一起的多个段。当合适电流通过发射器时，平面发射表面发射形成电子束的电子，该电子束当通过加速区和漂移区(例如，有或无磁性操控或聚焦)传播以撞击到焦斑处的阳极的靶表面上时，基本上为层流。

图1A至图1C是其中可以实施本文中所描述的一个或多个实施例的x射线管1的一个示例的视图。具体地，图1A描绘了x射线管1的透视图，并且图1B描绘了x射线管1的侧视图，而图1C描绘了x射线管1的横截面图。在图1A至图1C中所图示的x射线管1表示示例操作环境，并不意味着限制本文中所描述的实施例。

通常，x射线在x射线管1内生成，其中的一些然后离开x射线管1以用于一个或多个应用。x射线管1可以包括真空壳体结构2，其可以充当x射线管1的外部结构。真空结构2可以包括阴极外壳4和阳极外壳6。阴极外壳4可以固定于阳极外壳6，使得内部阴极体积3由阴极外壳4限定并且内部阳极体积5由阳极外壳6限定，其每个被接合以便限定真空壳体2。

在一些实施例中，真空壳体2设置在冷却剂(诸如液体或空气)在其内循环的外部外壳(未示出)内，以便从真空壳体2的外部表面散热。可操作地连接外部热交换器(未示出)，以便从冷却剂中除去热量并且在外部外壳内再循环它。

图1A至图1C中所描绘的x射线管1包括屏蔽部件(有时被称为电子屏蔽、孔隙或电子收集器)7，其被定位在阳极外壳6和阴极外壳4之间，以便进一步限定真空壳体2。阴极外壳4和阳极外壳6可以各自被焊接、钎焊或以其它方式机械地联接到屏蔽7。尽管可以使用其它配置，但是在于2011年12月16日提交的题为“X-ray Tube Aperture Having ExpansionJoints”的美国专利申请序列号13/328861和题为“Shield Structure And Focal SpotControl Assembly For X-ray Device”的美国专利号7,289,603中进一步描述合适屏蔽实现方式的示例，其内容通过引用并入本文用于所有目的。

x射线管1还可以包括x射线透射窗口8。在x射线管1生成的x射线中的一些x射线可以通过窗口8离开。窗口8可以由铍或其它合适x射线透射材料组成。

具体参照图1C，阴极外壳4形成被称为阴极组件10的x射线管的一部分。阴极组件10通常包括涉及一起形成电子束的电子的生成的部件，标示为12。阴极组件10还可以包括阴极外壳4的端16和阳极14之间的x射线管的部件。例如，阴极组件10可以包括具有电子发射器的阴极头15，通常标示为22，设置在阴极头15的端处。如将进一步所描述的，在所公开的实施例中，电子发射器22被配置为平面电子发射器。当电流被施加到电子发射器22时，电子发射器22被配置成经由热电子发射发射一起形成朝向阳极靶28加速的层流电子束12的电子。

阴极组件10可以附加地包括加速区26，其进一步由阴极外壳4限定并且与电子发射器22相邻。由电子发射器22发射的电子形成电子束12，并且进入横穿加速区26并且由于合适电压差而导致朝向阳极14加速。更具体地，根据包括在图1A至图1C中的任意限定的坐标系，电子束12通过加速区26在z方向上远离一方向上的电子发射器22加速。

阴极组件10可以附加地包括由阴极外壳4的颈部部分24a限定的漂移区24的至少一部分。在这个和其它实施例中，漂移区24还可以与由屏蔽7提供的孔隙50连通，从而使由电子发射器22发射的电子束12通过加速区26、漂移区24和孔隙50传播，直到撞击阳极靶表面28为止。在漂移区24中，电子束12的加速速率可以从加速区26中的加速速率减去。如本文中所使用的，“漂移”术语描述了通过漂移区24传播电子束12形式的电子。

定位在由阳极外壳6限定的阳极内部体积5内的是阳极14，通常标示为14。阳极14与漂移区24的末端处的阴极组件10间隔开并且相对。通常，阳极14可以至少部分地由导热材料或基板组成，标示为60。例如，导电材料可以包括钨或钼合金。阳极基板60的背侧可以包括附加的导热材料，诸如石墨衬里，通过示例这里标示为62。

阳极14可以被配置成经由可转动地安装的轴(这里标示为64)转动，其通过球轴承、液态金属轴承或其它合适结构在转子组件上经由电感感应的转动力转动。当从电子发射器22发射电子束12时，电子撞击到阳极14的靶表面28上。靶表面28在转动阳极14周围被成形为环。其中电子束12撞击在靶表面28上的位置被称为焦斑(未示出)。下文对焦斑的一些附加细节进行讨论。靶表面28可以由钨或具有高原子(“高Z”)序数类似的材料组成。具有高原子序数的材料可以用于靶表面28，以使材料对应地包括可以与撞击电子相互作用来以公知方式生成x射线的“高”电子壳层中的电子。

在x射线管1的操作期间，阳极14和电子发射器22被连接在电路中。该电路允许在阳极14和电子发射器22之间施加高电压电势。附加地，电子发射器22被连接到电源，使得电流通过电子发射器22传递以使电子通过热电子发射生成。在阳极14和电子发射器22之间施加高电压差使所发射的电子形成通过加速区26和漂移区24朝向靶表面28加速的电子束12。具体地，高电压差使电子束12通过加速区26加速，然后通过漂移区24漂移。当电子束12内的电子加速时，电子束12获得动能。在撞击靶表面28时，该动能中的一些动能被转换成具有高频率的电磁辐射，即，x射线。靶表面28相对于窗口8定向，使得x射线朝向窗口8。x射线中的至少一些部分然后经由窗口8离开x射线管1。

任选地，可以提供一个或多个电子束操纵部件。可以实施这样的设备以便当它横穿该区24时，“操控”和/或“偏转”电子束12，从而操纵或“切换(toggling)”靶表面28上的焦斑的位置。附加地或可替代地，操作部件可以用来更改或“聚焦”电子束的横截面形状，从而改变靶表面28上的焦斑的形状。在所图示的实施例中，电子束聚焦及操控通过一般标示为100的磁性系统提供。

磁性系统100可以包括被设置成以便对电子束施加磁力以便操控和/或聚焦射束的四极和偶极实现方式的各种组合。在图1A至图1E和图2A中示出磁性系统100的一个示例。在该实施例中，磁性系统100被实现为设置在x射线管的电子束路径12中的两个磁性四极。两个四极被配置成(a)在垂直于射束路径的两个方向上聚焦，和(b)在垂直于射束路径的两个方向上操控射束。这样，两个四极一起动作以形成磁性透镜(有时被称为“双峰”)，并且当电子束通过四极“透镜”时，聚焦和操控就完成了。“聚焦”提供了所期望的焦斑形状和大小，而“操控”产生阳极靶表面28上的焦斑的定位。每个四极用标示为104的阴极芯和标示为12的阳极芯的核心段或蛋黄(yolk)实现。图1D示出了阳极芯102的实施例，并且图1E示出了阴极芯104的实施例。每个核心段包括以相对关系布置的四个极突部，阴极芯104上的114a，114b和116a，116b和阳极芯102上的122a，122b和124a，124b。每个极突部包括对应的线圈，标示为阴极芯104上的106a，106b和108a，108b、以及阳极芯102上的112a，112b和110a，110b。如将在下文进一步详细所描述的，电流被供应给线圈，以便提供所期望的聚焦和/或操控效应。

图1C示出了可以用于具有本文中所描述的平面电子发射器22和磁性系统100的x射线管1的阴极组件10的实施例的横截面图。如图所示，电子发射器22和阳极14的靶表面28之间的投射路径可以包括加速区26、漂移区24、和形成在屏蔽7中的孔隙50。在所图示的实施例中，孔隙50经由孔隙颈部54和朝向阳极14定向的展开的电子收集表面56形成。

图2A示出了被布置成用于电子发射、电子束操控或聚焦、和x射线发射的x射线设备的部件。阴极头15被示出具有平面电子发射器22，其被定向以便朝向阳极14发射射束12形式的电子。在图2A中，如上文所指出的，设置在射束路径内的是被配置成在到达阳极14之前聚焦或操控电子束的磁性系统100。

II.发射特点可调节的平面发射器的示例实施例

图2B图示了具有阴极头15的阴极组件10的一部分，阴极头15一端具有电子发射器22，以便朝向阳极14定向或指向(取向参见图1C和图2A)。阴极头15可以包括具有被形成为表面19中的凹部的发射器区23的头部表面19，该凹部被配置成接收电子发射器22，其进一步包括被配置成容纳电子发射器22的第一引线27a的第一引线插座25a、和被配置成容纳电子发射器22的第二引线27b的第二引线插座25b(第一引线27a和第二引线27b参见图2C)。发射区23可以具有各种配置，诸如平坦表面或被成形为接收电子发射器22的所图示的凹部，并且第一引线插座和第二引线插座25a-b可以是延伸到阴极头15的本体中的导管。头部表面19还包括电子束聚焦元件11，其位于电子发射器22的相对侧上。

图2C图示了阴极头15的内部区域的实施例，其示出了平面电子发射器22的电性引线27a，27b。如图所示，底座21的尺寸可以设置成接收其上的阴极头15。底座21可以包括从底座表面21a突出的引线外壳17。引线外壳17可以包括其中形成有第一引线插座25a和第二引线插座25b的引线外壳表面17b。第一引线插座25a容纳第一引线27a，并且第二引线插座25b容纳第二引线27b。第一引线27a电性地联接到第一腿部31a，并且第二引线27b电性地联接到第二腿部31b。电性联接可以用引线27a，27b与腿部31a，31b之间的机械联接进行结构加强。机械联接可以是通过焊接、钎焊、粘接剂、机械联接或保持第一引线27a和第二引线27b物理地并且机械地与对应的第一腿部31a和第二腿部31b联接的其它联接。第一引线27a和第二引线27b可以典型地连接到如本领域中已知的阴极组件10。

图3A图示了与第一引线27a和第二引线27b联接的电子发射器22的实施例。电子发射器22包括从第一引线27a到第二引线27b是连续的、并且形成发射器图案30的发射器本体29。发射器图案30可以是二维的，以便形成平面发射器表面34，其中，发射器本体29的不同区配合以形成平面发射器表面34。在发射器本体29的不同区之间有间隙32(例如，由构件之间的线图示)，其中，该间隙32可以从第一端33a到中间区33c形成第一连续间隙32a，并且间隙32可以从中间区33c到平面发射器表面34的第二端33b形成第二连续间隙32b。如图所示，平面发射器表面34的中间区33c也是电子发射器22的中间区、和发射器本体29和发射器图案30的中间区。然而，其它布置、配置或图案可以被实现为电子发射器22，以便具有平面发射器表面34。

发射器本体29可以具有各种配置；然而，一种配置包括当在平面发射器图案30中进行图案化时形成平面电子发射器22的至少一个平坦表面41(例如，平坦侧，参见图3C)。即，发射器本体29是连续的并且被图案化，使得电流从第一引线27a通过发射器图案30中的发射器本体29流向第二引线27b，或者反之亦然。

在一个方面中，没有发射器本体29的部分或区域从第一端33a至第二端33b彼此接触。发射器图案30可能是曲折的，具有一个或多个弯头、直段、弯曲段、弯管或其它特征；然而，发射器本体29不包括接触其本身另一区域的任何区域。在一个方面中，角部或弯管之间的所有部分是直的，其可以避免打开窗口或打开发射器图案30内的相当大的尺寸的孔隙，其中，相当大的开口可能导致横向于投射路径50的不希望的侧向电子发射。因此，电流从第一引线27a到第二引线27b只具有一条路径，其从第一端33a到第二端33b通过发射器图案30中的发射器29。然而，附加引线可以在发射器图案30的各个位置处联接到发射器本体29，以便调节温度和电子发射轮廓。下文对附加引线的位置的和配置的示例进行更详细的描述。

电子发射器22的电流路径的平面布局(例如，平面发射器图案30)被创建以产生定制加热轮廓。定制可以鉴于一个或多个端点应用的各种参数在设计阶段期间执行。这里，因为电子的发射是热电子的，所以发射可以被控制，并且通过设计发射区的加热轮廓来匹配电子发射器平面表面34的所期望的发射区(例如，一个或多个横档35，参见图3B)。进一步地，在设计协议期间定制温度和发射轮廓允许对所发射的电子束的轮廓进行控制，并且可以用来生成所期望的一个或多个焦斑。平面电子发射器22的这种配置与传统螺旋缠绕线发射器直接对比，该传统螺旋缠绕线发射器没有创建垂直于发射器表面的电子路径，因此不用于例如所谓的“长投射”应用。附加地，圆形平坦发射器的形状和大小限制了总发射并且形状不易促进为特定应用定制斑尺寸和形状。另一方面，诸如图3A至图3B所示的所提出的平面发射器的实施例可以是可扩缩的，并且发射器形式和图案可以被设计成适于各种形状，并且可以用于任何类型的x射线管，包括但不限于长投射管、短投射管和中投射管、以及其它。磁性系统还可以用于任何类型的x射线管，包括但不限于长投射管、短投射管及中投射管、以及其它。

图3A还示出了第一引线27a可以在发射器本体29的第一端33a处联接到第一腿部31a、并且第二引线27b可以在发射器本体29的第二端33b处联接到第二腿部31b。如图所示，第一腿部31a与第二腿部31b相对；然而，在一些配置中，第一腿部31a可以与第二腿部31b或者发射器图案30上的任何点相邻或邻近。

在一个实施例中，尽管可以使用其它材料，但是电子发射器22可以包括钨箔。可以使用钨合金和其它钨变体。还有，发射表面可以涂覆有降低发射温度的组合物。例如，涂层可以是钨、钨合金、镀钍钨、掺杂钨(例如，钾掺杂)、碳化锆混合物、钡混合物或可以用来降低发射温度的其它涂层。任何已知的发射器材料或发射器涂层(诸如降低发射温度的那些)可以用于发射器材料或涂层。在题为“Cathode Structures for X-Ray Tubes”的美国7,795,792中描述了合适材料的示例，其通过具体引用以其整体并入本文中。

图3B示出了结合图3A所描述的电子发射器22的平面图。平面图允许现在进行详细描述的电子发射器22的各种特征的清晰视图。发射器本体29包括在角部36连接在一起以便形成发射器图案30的横档35，其中，该横档35是角部36之间的细长构件、并且从第一端33a到第二端33b在角部36处端与端(例如，35a-35o)相连。如图3B所示，存在四个左侧横档35a，35e，35i，35m、四个右侧横档35c，35g，35k，35o、三个顶部横档35d，35j，35n、三个底部横档35b，35f，35l和中心横档35h，其基于纵向纸面取向。然而，从中心横档35h或中心点到外部横档、到左，右，顶部或底部的任何数目的横档35可以被用作是合理的。还有，中心横档35h和所连接的横档35g，35i之间的发射器区35p，35q可以是所考虑的横档35或迷你横档，其中，这些发射器区35p，35q在幅材37之间，其产生左，右，顶部和底部四个横档。然而，电子发射器22可以包括任何数目的横档，并且采用任何方位或形状。每个角部36被示出为具有从间隙32突出进入角部36的槽38。槽38和角部的顶点之间的角部36的本体被称作幅材37，其在角部36中被示为虚线。幅材37可以从最低点延伸(例如，内侧或凹部)到顶点(例如，外侧或凸部)。槽38均示出为从间隙32通过最低点朝向顶点延伸；然而，槽38可以从顶点朝向最低点延伸。当在最低点存在槽38时，最低点被认为是所连接的横档35可能已经出现没有槽38的交点，其导致最低点在槽中。因此，最低点不在角部36内的槽38的终点处。顶点和最低点是实际顶点和最低点，而在角部没有任何槽或切口。如图所示，间隙32彼此分离所有横档35并且彼此分离所有角部36。这提供了从第一端33a到第二端33b由箭头所示的单个电学路径。

横档35从第一端33a到第二端33b全部可以是相同尺寸(例如，高度和/或宽度)、不同尺寸、或者相同和不同尺寸的任何组合。间隙32从第一端33a到中间区33c和从中间区33c到第二端33b全部可以是相同尺寸(例如，相邻横档35之间的间隙宽度尺寸)、不同尺寸、或相同和不同尺寸的任何组合。角部36从第一端33a到第二端33b全部可以是相同配置、不同配置或相同和不同配置的任何组合。幅材37从第一端33a到第二端33b全部可以是相同尺寸、不同尺寸、或者相同和不同尺寸的任何组合。改变这些特征中的任一个特征、单独或组合的尺寸可以改变电子发射轮廓，其允许选择性组合调节电子发射轮廓。附加地，可以改变或优化每个横档的纵向长度以便获得所期望的温度轮廓。

在一个示例中，外部横档35a，35b，35n，35o的宽度全部可以是相同尺寸，而剩下的横档全部可以是彼此不同尺寸。在一个示例中，与所有外部横档35a，35b，35n，35o相邻的间隙32可以是相同尺寸，而剩下的间隙32全部可以是彼此不同尺寸。在一个示例中，角部36可以具有顶点，其是光滑的和圆形的或尖锐和锐利的。在一个示例中，外部角部36处的幅材37可以与内部角部36处的幅材37尺寸不同。

例如，外部横档35可以被制造成比中间横档和/或内部横档35宽，从而确保电阻更小，以便保持导致较低(或没有)电子发射的温度较低。而且，相邻横档35之间的间隙32的宽度可以被调节以补偿横档宽度热膨胀和横档长度热膨胀、以及宽度和长度收缩。

在一个实施例中，幅材37的宽度可以用来调节横档35的电阻，从而可以调节由于通过其中的电流而导致的每个横档35的加热和温度。例如，在某些应用中，可以易于加热横档35的中点，而角部36处或幅材37处的端部温度趋向更低。调整幅材37的尺寸提供用来“调节”电子发射器22的热电子发射特点的控制水平。幅材37的尺寸被设置成使得横档35的温度匹配所期望的值，并且沿着每个横档35的长度在角部36之间更加均匀。这影响角部36的任一侧上的横档35，因此，幅材37可以匹配特定幅材37介于之间的横档35的两个横档长度。这还提供了对单个横档35的温度一定的控制，以便可以创建可以定制或调节以满足各种需要或特定应用的跨整个电子发射器22的宽度和长度的温度轮廓。调节幅材37的尺寸可以通过变化从间隙32延伸并且在角部36处终止的槽38的尺寸来完成。调节幅材的尺寸可以被认为是用于调节电子发射器22的温度和电子发射轮廓的主要设计工具。通常，幅材37的尺寸与横档35的宽度可以大约相同，或在其1％，2％，4％，5％或10％以内。

在一个实施例中，可以调整一个或多个横档35的宽度，以调节温度轮廓，其又调节电子发射轮廓；然而，这种途径可以被认为是在实现特定温度和电子发射轮廓方面的辅助设计工具。在某些应用中，横档35的宽度的修改可能对温度轮廓没有强大影响，并且可能趋向于加热或冷却横档35的整个长度。然而，这种途径可以用来抑制电子发射器22的外部横档35a，35b，35n上的发射。将外部横档35a，35b，35n，35o的尺寸设置为更大或具有更大的尺寸可以避免来自外部横档35a，35b，35n，35o的发射，其中，来自这些外部横档35a，35b，35n，35o的发射可以创建表现为翼和/或焦斑中的双峰化的不期望的x射线。另一方面，将中间横档或内部横档以及中心横档的尺寸设置为相对较小可以增强来自这些横档35的发射。如此，将一个或多个横档35的尺寸设置为小于一个或多个其它横档35可以导致与较大的横档相比具有增强的电子发射的较小横档。因此，任何一个或多个横档35(连接或分离)的尺寸可以被设置成更小以增加电子发射，或尺寸被设置成更大以抑制电子发射。

在某些实施例中，电子发射器22可以配置有不同尺寸的横档35、间隙32和/或幅材27以限制或抑制来自发射器的某些横档35的电子发射，使得电子以不同速率从发射器的不同区域发射。例如，由于邻近电子发射器22的周边的其它结构，其可能导致所发射的电子具有不希望的轨迹，所以外部横档35的尺寸与内部横档35或中心横档35h相比较可以更大(例如，更宽)，其导致外部横档35的温度较低，从而从外部横档35发射相对较少的电子。横档35、间隙32和/或幅材27的不同尺寸参数可以用来从物理上较大的电子发射器22获得较小的电子发射区域。例如，只有中心横档35h和相邻的内部横档35可以通过调节不同尺寸参数显著地从电子发射器35发射电子。可替代地，中心横档35h和/或最内横档35的尺寸可以被设置成比这些横档35和外部横档35之间的横档35更厚，以创建空心电子束。均可以通过调节平面电子发射器22的横档、幅材和间隙的尺寸参数提供不同数目的发射轮廓中的任一个，包括非均匀或非均质轮廓。

尽管通常在图3B中所示出的平面尺寸中考虑了横档35、间隙32和/或幅材27的尺寸，但是正交尺寸(例如，进入或离开图3B的纸面的高度)也可能被调节。还有，被调节的横档35、间隙32和/或幅材27的尺寸可以是宽度或高度以使横截面面积被调节。另一方面，可以设置高度，其中，宽度被调节以使平面发射器表面34被调节用于电子发射。

在一个实施例中，其它位置中的横档35的相对冷却可以通过根据需要使这些横档35相对较大以修改发射轮廓和/或创建其它焦斑或多个焦斑进行。例如，如上所述，电子发射器22的中心横档35h或最内横档(例如，35f，35g，35i，35j，任选地，35p，35q)的相对冷却(例如，温度相对降低)可以通过使这些横档与中间横档(例如，35c，35d，35e，35k，35l，35m)相比较具有较大尺寸(例如，更宽)来创建空心束用于某些应用进行。外部横档(例如，35a，35b，35n，35o)可以比中间横档35大，以使外部横档35基本上不发射电子。还有，如果中心横档35h和中间横档35比最内横档35小，则可以生成呈卤素电子发射轮廓的斑。如果中心横档35和任选地最内横档比中间和外部横档小，则电子发射可以集中到电子发射器22的中心。因此，不同横档35的尺寸可以单独定制，或与幅材37的尺寸一起定制，用于调节温度和电子发射轮廓。

在另一实施例中，沿着一个或多个横档35的长度的可变宽度可以提供调节后的温度和发射轮廓。然而，这样的横档35尺寸设置应当鉴于跨间隙32的相邻横档35进行定制，以避免横档35之间的较大的间隙，其中，较大的间隙32又可以创建具有非平行路径的更多的边缘发射电子32，其是不利的。

在一个实施例中，理想的是按照发射器本体材料的热膨胀系数设置间隙32的尺寸以使间隙32总是存在于相邻横档35之间，同时冷却并且同时充分加热。这从第一端33a到第二端33b维持单个电流路径。

鉴于发射器图案30及其尺寸的设计优化，以下尺寸可以被认为是可以通过本文中所描述的设计方案进行设计的示例尺寸。每个横档35的高度(例如，材料厚度)可以是约0.004″或约0.004″至0.006″或约0.002″至0.010″。横档35的宽度可以是约0.0200″或约0.0200″至0.0250″或约0.0100″至0.0350″。横档35的宽度可以与横档长度和横档厚度一起确定，以使每个横档被设计成匹配发射器电源的可用电流。横档35的长度可以是约0.045″至0.260″或约0.030″至0.350″或约0.030″至0.500″，其中，横档35的长度的尺寸可以根据发射区域和所得发射足迹进行设置。间隙32的宽度可以是约0.0024″至0.0031″或约0.002″至0.004″或约0.001″至0.006″，其中，间隙32的宽度可以取决于维持间隙所需的热膨胀补偿，以使相邻的横档35不接触。幅材37的尺寸可以是约0.0200″至0.0215″或约0.0200″至0.0250″或约0.0100″至0.0350″，其尺寸可以与横档35的宽度和所期望的加热轮廓相联系。尺寸设置完成的发射器22的结果是，对于给定的加热电流、所期望的发射电流(mA)、焦斑大小和允许足迹，可以修改横档35、幅材37和间隙32的尺寸以设计创建特定应用所需的层流电子束的发射器22。

附加地，图3B示出了五个不同编号框：R1，R13，R45，R80和R92，其从由横档35上的正方形所示出的第一端33a(例如，区R1)到第二端33b(例如，区R92)与发射器本体29的92个分立区相对应。在通过电流而通电时，分析这些区中的每个区的温度，其数据在图5A和图5B以及下文的表1和表2中进行示出并且描述。

图3C图示了横档35的各种横截面轮廓40a-40h，其中，每个横截面轮廓具有平坦发射表面41。如此，电子优先从平坦发射表面41发射，使得横档35的所有平坦发射表面41配合以形成平面发射表面34。然而，圆形发射表面(未示出)可以在一些实例中用于形成平面发射表面34。

在其它实施例中，其它一般形状和/或其它切割图案可以被设计成实现电子发射器所期望的发射轮廓。各种其它配置、形状和图案可以按照本文中所描述的电子发射器的实施例来确定。

还有，可以制作其它附件用于缩短电流路径或例如从同一场创建相邻发射器。在一个示例中，附件可以是可以或不可以被联接到附加电性引线的附加腿部。附件可以处在从区R1到区R92(见图3B)的任何区。当联接到电性引线时，附件可以限定新的电子路径以导致一些区具有电流而其它区没有电流，其导致非均质温度和发射轮廓。然后，附件的位置可以提供自定义电子路径，从而自定义发射器图案。尽管未示出，但是可以提供附加腿部(例如，导电的或非导电的)用于在给定应用需要时支撑电子发射器。腿部可以附接在端部、边缘、中心、或者沿着发射器的横档的其它位置、或任何其它位置。当是非导电的时，腿部可以附接到任何区域，并且提供支撑以保持发射器22具有平面发射器表面34。当是导电的时，腿部可以附接到任何区域以提供支撑以保持发射器22具有平面表面34，并且限定电子流动路径来自定义温度和发射轮廓。

在一个实施例中，横档35中的一些横档之间的间隙32的尺寸可以被设置成在冷却时的实际间隙32，但随后一旦热膨胀发生，间隙32就收缩，以使相邻横档35彼此接触以创建新电流路径。这可以做到使有效尺寸在低温下要小，但随后在较高温度下增加，以使在热膨胀时接触的横档35可以提供降低局部温度的有效的较大的横档35。在加热时关闭的这种可变间隙32的尺寸可以被设计成使得电子发射器在完全操作时具有一定温度和电子发射轮廓。例如，外部横档35之间的间隙32可以在加热时关闭，使得外部横档35比中心横档35发射显著更少的电子。

在一个实施例中，可以进行电子发射器22的设计，使得可以定制发射器22的加热轮廓以满足任何所期望的温度和发射轮廓。还有，可以设计跨任何横档35、幅材37或间隙32的每个方向，使得可以定制整个平面发射表面的温度轮廓以产生总体期望电子发射轮廓。可以在发射器上的所需区中抑制电子发射，以满足给定应用的需要。中空射束、正方形或矩形射束以及特定电子强度发射分布可以被创建以满足给定的成像需求。调制传递函数(MTF)响应还可以匹配用于所期望的应用，其可以用射束聚焦设备来确定。

在一个实施例中，用于电子发射器22的布局的设计可以缩放，以增加发射区域来促进更高功率成像应用或匹配用于特定应用的功率电平。即，选择与其它横档35相比较相对较小的横档35，以确定哪些横档35将优先地发射电子。在一些实例中，大量横档35的尺寸可以较小，以增加来自这些横档35的发射，从而增加发射流的大小。

在一个实施例中，用来在加热和电子发射中维持平面发射器图案30的电子发射器22的设计可以获得所图示的发射器图案34。发射器30的平面性质产生基本上垂直于发射表面的电子路径。维持在发射器图案30中没有窗口或孔隙的相对较小的间隙32可以减少边缘或垂直电子发射。

在一个实施例中，发射器图案30可以如所图示的以便具有结构设计，使得发射器22自支撑在发射区(例如，中心区)，从而消除了对附加支撑结构的需求。图3B的发射器图案已经被确立为自支撑而在高温和电子发射下无显著卷曲、弯曲或翘曲。

在一个实施例中，发射器图案30可以被设计成使得发射器22的外部部分不发射电子(例如，或者不是显著数目)，从而减少任何聚焦结构对发射器的边缘处的电场的影响。通常，聚焦结构(例如，射束聚焦设备12)包括发射途径或投射路径50的外周长周围的(多个)场整形部件(例如，磁性)。这种配置和来自外部横档35的发射的减少提高了电子束的行为，从而使之作为整体更加层流化。

在一个方面中，可以调制、设计或优化横档25、间隙32和幅材37的尺寸，使得非均质发射电子(即，发射器的不同区域可以比其它区域发射更高数目的电子)。发射器图案30的形状和尺寸被设置成在一个或多个选择位置处具有特定电阻率，其导致在不同温度下加热发射器22的不同部分，从而具有不同的发射轮廓。

在一个实施例中，本文中所描述的平面发射器可以在x射线管中用来从阴极向阳极发射电子束。当电流穿过时，平面发射器的配置从第一端向第二端并且跨过整个平面发射器表面产生非均质温度轮廓。非均质温度轮廓是具有横档、幅材和间隙尺寸的平面发射器图案的结果。附加地，本文中所提供的平面发射器的描述描述了能够调节发射器以获得不同的温度轮廓。用于电流的平面发射器的非均质温度轮廓产生具有不同温度的发射器的不同区，其产生发射非均质电子束轮廓的平面发射器。非均质电子束分布是非均质温度轮廓的结果，其中，不同温度区具有不同电子发射。定制温度分布的能力允许定制非均质电子束轮廓，诸如通过选择性地设置不同特征的尺寸使得当运转时某些区变得比其它区温度更高。因为发射是热电子的，所以不同温度的不同区产生不同电子发射，从而产生非均质电子束。这个原理还通过具有发射温度高的若干个区和发射温度低的其它区允许一个、两个或更多个焦斑，或其它区域可能无法通过热电子发射发射电子。在某些区中，不能发射电子或与其它区相比较发射相对较少的电子。因此，在单个电子发射器的操作期间，某些区可以具有增强电子发射并且其它区可以具有抑制电子发射以有助于非均质电子束轮廓。

平面发射器可以非均质地从横向能量分量减小的发射器的基本上是平面的表面发射电子束形式的电子。

发射器图案可以通过变化不同横档、幅材和间隙的尺寸以这样的方式进行设计，以使发射器的一些区(例如，在一个示例中，外侧区或外部横档)不发射电子或与其它区域相比较发射显著少量的电子。这减少聚焦元件(参见图2B)对发射器的边缘处电场的影响。聚焦元件是绕发射器的外周长放置的场整形部件，但是当发射器的外侧横档不发射电子或与其它区(诸如中间区)相比较发射基本上更少的电子时，其聚焦效应已经得以降低。在任何情况下，定制非均质温度轮廓以调节非均质电子发射轮廓可以改善非均质电子束的行为以作为整体变得更加层流化。

在一个实施例中，一种从电子发射器非均质发射电子的方法可以包括：提供具有由多个细长横档形成的平面发射器表面的根据权利要求1所述的电子发射器；和在垂直方向上从平面发射器表面发射非均质电子束。

图4示出了具有图3A至图3B的发射器图案30的电子发射器22。选择发射器22的选择区用于尺寸优化。应当注意，一个区相对于一个端的尺寸从另一端在对应区域中被加倍，其由多个位置处的名称W-1，W-2，W-3，W-4和W-5所示出，其中，不同名称的尺寸不同，相同名称的尺寸相同。

如图4的示例发射器22所示，特征的距离如下：从A到B是0.0224英寸；从A到C是0.0447英寸；从A到D是0.0681英寸；从A到E是0.1445英寸；从A到F是0.1679英寸；从A到G是0.1902英寸；从A到H是0.2126英寸；从AA到AB是0.0231英寸；从AA到AC是0.0455英寸；从AA到AD是0.0679英寸；从AA到AE是0.0912英寸；从AA到AF是0.1132英寸；从AA到AG是0.1366英寸；从AA到AH是0.159英寸；和AA到AI是0.1813英寸。间隙G1是0.0031英寸；间隙G2是0.0024英寸；和间隙G3，G4，G5，G6，G7和G8均是0.0024英寸。横档的尺寸可以基于上述尺寸来计算。还有，幅材W-1是0.0236英寸并且其对应槽38是0.0016英寸；幅材W-2是0.0215英寸并且其对应槽38是0.0016英寸；幅材W-3是0.0205英寸并且其对应槽38是0.0016英寸；幅材W-4是0.0204英寸并且对应槽38各自是0.0016英寸；幅材W-5是0.02英寸，其对应槽38是0.0016英寸。还有，腿部31a，31b可以是0.346英寸。从以上尺寸，可以确定发射器图案30。还有，可以一起或单独调制本文中所描述的尺寸的任一个1％，2％，5％，或10％或更多。

图5A图示了最高温度(Tmax)为2250摄氏度的图4的发射器的发射器温度轮廓，电流为7.75A，电压为8.74V并且输入功率是67.7W。从区R1到区R92(参见图3B，区域名称)的特定区域的摄氏温度示于表1。

表1

图5B图示了最高温度(Tmax)为2350摄氏度的图4的发射器的发射器温度轮廓，电流为8.25A，电压为9.7V并且输入功率是80W。从区R1到区R92(参见图3B，区域名称)的特定区域的摄氏温度示于表2。

表2

图6A示出了在幅材37位置处具有切口60的角部36。切口60改变了幅材37的相对尺寸，其可以按照与角部相邻的横档35进行调节。这些切口60的尺寸可以用于电阻匹配和调制，其中，切口60的大小或其放置或其数目(例如，幅材37处的一个、两个、或三个或更多个切口)可以用来调节横档35的电阻率。

图6B示出了具有顶点槽62和切口60的角部30，并且示出了具有各种形状和尺寸的各种切口60的横档35。横档的切口和角部处的切口可以变化。切口的尺寸可以是均匀的；然而，它们还可以是非均匀的。间隙处的切口还到间隙可以具有非均匀开口。横档还可以包括顺着横档的长度的长锥形切去部分。因此，所图示的切口可以相对于横档具有任何尺寸。

在一个实施例中，电子发射器可以包括：多个细长横档，其从平面中的第一发射器端到第二发射器端端与端相连在一起以形成平面图案，每个细长横档具有横档宽度尺寸；多个角部，其中，每个细长横档通过多个角部的一个角部连接到另一细长横档，每个角部在多个细长横档中的连接的细长横档之间具有角部顶点和相对的角部最低点；多个细长横档中的相邻非连接的细长横档之间的第一间隙，其中，第一间隙从第一发射器端向中间横档延伸；多个细长横档中的相邻非连接的细长横档之间的第二间隙，其中，第二间隙从第二发射器端向中间横档延伸，其中，第一间隙与第二间隙不相交；和一个或多个切口，其在角部顶点和角部最低点之间的一个或多个角部处、或在角部最低点处的多个角部中的一个或多个角部处。

在一个实施例中，角部顶点和角部最低点之间的每个角部的一个或多个本体部分(不包括一个或多个切口)一起限定角部顶点和角部最低点之间的幅材尺寸，其中，幅材尺寸在角部处的连接的细长横档的横档宽度尺寸10％以内。

在一个实施例中，从第一端到中间横档，第一间隙具有多个第一间隙段，每个第一间隙段具有间隙段宽度，每个间隙段宽度具有当发射器在非发射温度下并且在电子发射温度下时维持第一间隙的尺寸，并且其中，从第二端到中间横档，第二间隙具有多个第二间隙段，每个第二间隙段具有间隙段宽度，每个间隙段宽度具有当发射器在非发射温度下并且在电子发射温度下时维持第二间隙的尺寸。

在一个实施例中，第一间隙从第一横档到中间横档可以是顺时针或逆时针，并且第二间隙从中间横档到第二端是逆时针或顺时针的，以便与第一间隙的取向相反。

在一个实施例中，多个细长横档中的第一部分具有第一横档宽度尺寸，并且多个细长横档中的第二部分具有至少一个不同的第二横档尺寸。

在一个实施例中，第一间隙段中的两个或更多个第一间隙段具有不同的间隙段宽度尺寸，并且第二间隙段中的两个或更多个第二间隙段具有不同的间隙段宽度尺寸。

在一个实施例中，来自第一发射器端的第一横档和第二横档具有第一横档宽度尺寸，并且从第二横档到中间横档的其它横档具有与第一横档宽度尺寸不同的至少一个横档宽度尺寸。还有，来自第二发射器端的最终和倒数第二个横档具有第一横档宽度尺寸，并且从倒数第二横档到中间横档的其它横档具有与第一横档宽度尺寸不同的至少一个横档宽度尺寸。

在一个实施例中，多个细长横档中的每个细长横档具有平坦表面，其与平坦表面一起形成平面图案的形式的平面发射表面。

在一个实施例中，第一细长腿部可以联接到第一端处的第一细长横档，并且第二细长腿部可以联接到第二端处的最后的细长横档。还有，第一细长腿部和第二细长腿部可以相对于平面发射表面成一角度。

在一个实施例中，本技术可以包括用来设计平面发射器图案的设计协议，该设计包括用于发射器图案的特定尺寸。该设计可以包括图3B所示的特定发射器图案30。设计协议可以包括：确定所期望的温度轮廓或所期望的发射轮廓，并且确定用于特定横档、幅材和间隙的尺寸以实现所期望的轮廓。这些确定可以由输入到计算系统中的数据并且基于输入在计算机上模拟温度轮廓的用户来执行。可以基于由用户输入到计算机中的数据在计算机上执行尺寸的设计，诸如CAD程序。然后可以在计算机上模拟设计，以确定模拟是否产生所期望的温度轮廓。可以基于由用户输入到计算机中的指令进行。由计算机获得的模拟温度轮廓可以指示电子发射轮廓，其允许计算机CAD设计和温度模拟。一旦可以由用户在计算机上设计和模拟所期望的温度轮廓，实际的电子发射器就可以被制造并且测试用于实际的温度轮廓和/或电子发射轮廓。一旦被测试，用于实际发射器的数据然后就可以由用户输入到计算机中，并且用来在另一台计算机CAD模型中调制横档、幅材和/或间隙的尺寸，然后可以在计算机上模拟新发射器设计，然后进行制造并且测试。基于到计算机中的用户输入由用户操作的CAD设计可以包括：确定每个横档的横档尺寸；确定每个幅材的幅材尺寸；并且确定每个间隙的间隙尺寸。这里，这些不同特征中的一个或多个特征可以具有相同尺寸，并且相同特征中的一个或多个特征可以具有不同尺寸。也就是说，一些横档可以具有相同尺寸并且一些可以具有不同尺寸，一些间隙可以具有相同尺寸并且一些可以具有不同尺寸，一些幅材可以具有相同尺寸并且一些可以具有不同尺寸。

一种设计方法的示例可以包括以下用来设计平面发射器的设计协议的步骤。这些步骤中的任一步骤可以由输入到计算机中的数据并且输入指令到计算机中以使计算机执行运算计算和模拟的用户来实施。在第一步骤中，确定用于x射线的特定应用。被确定的特定应用可以导致特定x射线发射器图案或焦斑形状或焦斑数目被标识。如此，基于特定应用确定所期望的发射轮廓。在第二步骤中，可以确定用于发射器图案的初始图案形状。这里，图案形状可以是本文中所图示的发射器图案，其包括以90度角连接在一起以从第一端开始并且在第二端结束的若干个横档，其中，每个角部可以具有幅材。在第三步骤中，所期望的发射轮廓可以匹配或重叠在发射器图案上，使得待被配置成用于电子发射的横档与发射轮廓相匹配并且使得待被配置成发射减少或没有发射的横档可以与在发射轮廓中没有发射的区域相匹配。在第四步骤中，可以标识用来发射用于发射轮廓的电子的横档，并且可以表示不用来发射大量电子的横档。这产生了用于发射器图案的尺寸一般指南。在第五步骤中，可以确定横档中的每个横档的长度和宽度尺寸以将发射器图案与发射轮廓相匹配。在第六步骤中，可以确定横档之间的每个间隙的间隙尺寸，其尺寸可以鉴于热膨胀系数进行确定，以使当冷却的同时并且充分加热并且发射电子的同时，存在间隙。在第七步骤中，具有横档和间隙尺寸的发射器图案可以重叠或者以其它方式与所期望的发射轮廓相比较，并且可以进行任何调整，使得发射器图案能够发射发射轮廓。在第八步骤中，幅材尺寸可以被确定以与横档宽度相对应以便获得横档温度值。幅材尺寸通常被调整至约为横档宽度的尺寸，诸如1％，2％之内，或至多5％或至多10％。基于来自这些步骤的结果，平面发射器轮廓可以在计算机上的计算机辅助设计程序上设计成具有对应尺寸。具有尺寸的平面发射器图案可以作为数据保存在计算机的数据存储介质上的数据库中。然而，这些步骤中的任一步骤可能是可选的。

一旦被设计，具有尺寸的平面发射器图案可以在计算机上通过模拟协议进行处理。这样的处理可以由输入参数并且输入到计算机中的用户来实施。模拟协议可以是设计方法的一部分。模拟可以基于具有可以输入到计算机中的一个或多个电流轮廓的平面发射器图案模拟横档的每个横档的温度。也就是说，通过平面发射器的电流可以用可以变化的各种参数进行模拟。因此，平面发射器图案可以用一个或多个电流分布进行模拟，以确定整个发射器、每个横档和区(例如，参见图3B和表1和表2)的温度轮廓。用于整个发射器、每个横档和/或区域的温度轮廓可以作为数据保存在计算机上的数据库中。

一旦从模拟确定了用于发射器的一个或多个温度轮廓，就可以基于来自用户的输入在计算机上执行迭代协议，以使幅材中的任一幅材的尺寸、横档宽度和/或间隙尺寸中的任一个可以以一种方式进行调制，以使迭代发射器图案有可能提供与所期望的温度轮廓相匹配的温度轮廓。迭代协议可以包括设计协议和模拟协议，该迭代协议可以使用计算机由用户重复，直至发射器图案提供了合适的温度轮廓为止。

一旦模拟发射器图案以提供合适的温度轮廓，就可以制作物理平面电子发射器以包括发射器图案和用于幅材的适当尺寸、横档宽度和/或间隙。制作可以是制造方法的一部分。通常，具有适当厚度(例如，高度)的平坦材料片可以被激光切割成具有用于幅材的适当尺寸、横档宽度和间隙的发射器图案。

一旦已经制造出物理发射器，它就可以用一个或多个电流测试，以便确定用于每个温度的温度轮廓。被测量的实际温度轮廓可以标识用于整个发射器、每个横档和/或区的温度。用于一个或多个电流轮廓的整个发射器、每个横档和/或区的实际温度轮廓可以基于由用户获得的并且作为数据保存在计算机上的数据库中的指令输入到计算机中。该温度数据可以与发射器图案和尺寸数据联系，以使当需要对应的温度轮廓时，发射器图案和尺寸可以被回想起来。也就是说，用户可以输入指令到计算机中，以便从数据库中获得发射器图案和尺寸数据。因此，数据库可以包括与用于一个或多个电流轮廓的温度轮廓联系的多个发射器图案和尺寸设计。这样就可以由用户基于用户到计算机中的输入选择温度轮廓，然后从数据库中获得该温度轮廓的发射器图案和尺寸并且提供给用户。

数据库可以作为温度轮廓和对应的发射器图案和尺寸的存储库。这样就可以设计用于温度轮廓的某个发射器图案从具有已知温度轮廓的发射器图案设计开始，然后参数可以以朝向所期望的温度轮廓迭代的方式变化。如果所期望的温度轮廓已经被确定，那么对应的发射器图案和尺寸可以由用户从数据库中选择。

在一个实施例中，一种制造平面电子发射器的方法可以包括：获得设计图案，其可以是计算机设计和模拟的；获得材料片；和将发射器图案激光切割成片。腿部然后可以从平面发射器图案弯曲。在一个示例中，一旦图案的形状已经制成，那么它可以重结晶并且设置。

在一个实施例中，一种设计电子发射器的方法可以包括：确定来自电子发射器的电子发射的所期望的横截面轮廓，其中，电子发射器的参数可以被输入到计算机中；确定发射所期望的横截面轮廓的电子发射器的所期望的温度轮廓；并且通过产生所期望的温度轮廓的电子发射器确定所限定的电流的所期望的发射器尺寸，其可以根据由用户输入的指令在计算机上运行的模拟来确定。发射器尺寸可以包括：每个横档宽度尺寸、每个第一间隙段尺寸、每个第二间隙段尺寸和每个幅材尺寸。电子发射器可以包括：多个细长横档，其在角部处端与端相连在一起，每个角部具有角部顶点和相对的角部最低点，每个细长横档具有横档宽度尺寸；从第一发射器端到中间横档的相邻非连接的细长横档之间的第一间隙，第一间隙包括多个第一间隙段，每个具有第一间隙段宽度；从第二发射器端到中间横档的相邻非连接的细长横档之间的第二间隙，第二间隙包括多个第二间隙段，每个具有第二间隙段宽度；和角部顶点和角部最低点之间的每个角部的一个或多个本体部分一起限定每个角部的幅材尺寸。

在一个实施例中，该方法可以包括：通过用户将电子发射器的发射器图案输入到计算机中，发射器图案包括发射器尺寸；基于来自用户的输入，针对所限定的电流，在计算机上模拟发射器图案的温度轮廓；并且确定发射器图案是否具有所限定的电流所需的温度轮廓。

在一个实施例中，该方法可以包括：(a)由用户在计算机中改变发射器尺寸的一个或多个尺寸，以获得具有迭代发射器尺寸的迭代发射器图案；和(b)基于来自用户的输入，对于所限定的电流，在计算机上模拟迭代发射器图案的温度轮廓，和(c)确定迭代发射器图案是否具有用于所限定的电流的所需的温度轮廓，如果没有，则重复(a)至(c)。

在一个实施例中，该方法可以包括：设置幅材横档尺寸以与发射器图案相对应；和变化幅材尺寸以获得所期望的温度轮廓。这些动作可以基于由用户到计算机中的输入用计算机来执行。

在一个实施例中，该方法可以包括：设置幅材横档尺寸以与发射器图案相对应；变化幅材尺寸以获得与所希望的温度轮廓不同的第一温度轮廓；和在变化幅材尺寸之前，变化横档宽度尺寸以获得与所希望的温度轮廓。这些动作可以由用户到计算机中的输入用计算机来执行。

在一个实施例中，该方法可以包括：设置用于每个横档宽度尺寸、每个第一间隙段尺寸和每个第二间隙段尺寸的发射器尺寸；和变化每个幅材尺寸以获得所期望的温度轮廓。这些动作可以由用户到计算机中的输入用计算机来执行。

在一个实施例中，该方法可以包括：获得与所期望的温度轮廓相对应的模拟温度轮廓；制造产生模拟温度轮廓的具有发射器图案的物理电子发射器；使用所限定的电流测试物理电子发射器；和测量物理电子发射器的温度轮廓。

在一个实施例中，当物理电子发射器的温度轮廓与所期望的温度轮廓相匹配时，物理电子发射器在x射线管中实施。可替代地，当物理电子发射器的温度轮廓与所期望的温度轮廓不匹配时，该方法还包括：(a)改变发射器尺寸的一个或多个发射器尺寸以获得具有迭代发射器尺寸的迭代发射器图案；和(b)对于所限定的电流，在计算机上模拟迭代发射器图案的温度轮廓；和(c)确定迭代发射器图案是否具有用于所限定的电流的所期望的温度轮廓，如果没有，则重复(a)至(c)。改变和模拟可以基于由用户到计算机中的输入。

在一个实施例中，该方法可以包括：获得所期望的温度轮廓的多个温度点，并且通过用户将其数据录入到计算机系统中；对于所限定的电流，在计算机上模拟发射器图案的温度轮廓以获得模拟温度轮廓的多个模拟温度点，其可以基于由用户到计算机中的输入执行；比较多个温度点与多个模拟温度点；和当多个温度点与多个模拟温度点基本上匹配时，选择发射器图案。

在一个实施例中，一种制造电子发射器的方法可以包括：获得电子发射器材料片；获得电子发射器图案；和将电子发射器图案激光切割成电子发射器材料。电子发射器图案可以包括多个细长横档端，其在平面中从第一发射器端到第二发射器端端与端相连在一起以形成平面图案，每个细长横档具有横档宽度尺寸；多个角部，其中，每个细长横档通过多个角部中的其中一个角部被连接到另一细长横档，每个角部在多个细长横档的连接的细长横档之间具有角部顶点和相对的角部最低点；多个细长横档的相邻非连接的细长横档之间的第一间隙，其中，第一间隙从第一发射器端向中间横档延伸；多个细长横档的相邻非连接的细长横档之间的第二间隙，其中，第二间隙从第二发射器端向中间横档延伸，其中，第一间隙与第二间隙不相交；和一个或多个切口，其在角部顶点和角部最低点之间的多个角部中的一个或多个角部处、或在角部最低点处的多个角部中的一个或多个角部处。在一方面中，该方法还可以包括：确定电子发射器图案产生用于所限定的电流的所期望的温度轮廓。

本领域技术人员应当理解，对于本文中所公开的这个和其它过程和方法，在过程和方法中执行的功能可以以不同的顺序实施。更进一步地，所概述的步骤和操作仅作为示例提供，并且一些步骤和操作可以是可选的、被组合成更少的步骤和操作、或在不脱离所公开的实施例的本质的情况下被扩展成附加的步骤和操作。

本公开不限于本申请中所描述的具体实施例，这些实施例旨在作为各方面的说明。对于本领域技术人员而言是显而易见的是，在不脱离其精神和范围的情况下可以做出许多修改和变型。除了本文中所列举的方法和装置之外，根据前面描述，本公开的范围内功能上等同的方法和装置对于本领域技术人员而言是显而易见的。这样的修改和变型旨在落入所附权利要求的范围之内。本发明仅受所附权利要求，连同这些权利要求有权要求的等同物的全部范围限制。应当理解，本公开内容不限于特定方法、试剂、化合物、组合物或生物系统，这些当然可以有所不同。应当理解，本文中所使用的术语仅出于描述具体实施例的目的，并且不旨在限制。

关于本文中基本上任何复数和/或单数术语的使用，当适合于上下文和/或应用时，本领域技术人员可以将复数解释为单数和/或将单数解释为复数。为清楚起见，可以在本文中对各种单数/复数置换进行清楚地阐述。

本领域技术人员应当理解，一般来说，本文中所使用的术语，特别是在所附权利要求(例如，所附权利要求的主体部分)中所使用的术语通常是“开放式”术语(例如，术语“包括(including)”应当被理解为“包括但不限于”、术语“具有”应当被理解为“至少具有”、术语“包括(includes)”应当被理解为“包括但不限于”，等等)。本领域技术人员还应当理解，如果所引入的权利要求叙述物的具体数字是有意图的，那么在权利要求中将会明确地叙述这个意图，在没有这种叙述时，则没有这种意图。例如，为了帮助理解，所附权利要求可以包含介绍性短语“至少一个”和“一个或多个”的使用以引入权利要求叙述物。然而，这些短语的使用不应当被解释为暗示，通过不定冠词“一(a)”或“一个(an)”引入权利要求叙述物是将包含该所引用的权利要求叙述物的任何特定权利要求限于仅包含一个这样的叙述物的实施例，甚至当同一权利要求包括介绍性短语“一个或多个”或“至少一个”和诸如“一”或“一个”的不定冠词时也是如此(例如，“一”和/或“一个”应当被解释为表示“至少一个”或“一个或多个”)；对于用于引入权利要求叙述物的定冠词的使用来说，同样如此。另外，即使明确叙述了所引入的权利要求叙述物的具体数字，本领域的技术人员将认识到，这样的叙述物应当被解释为是指至少是所叙述的数字(例如，在没有其它修饰语的情况下，“两个叙述物”的纯粹叙述是指至少两个叙述物、或两个或更多个叙述物)。更进一步地，在那些使用类似于“A，B和C等中的至少一个”的习语的示例中，通常这样的结构意指本领域技术人员所理解的该习语的意思(例如，“具有A，B和C中的至少一个的系统”包括但不限于仅有A、仅有B、仅有C、有A和B、有A和C、有B和C、和/或有A，B和C等的系统)。本领域技术人员还应当理解，无论是在说明书、权利要求还是在附图中，给出两个或更多个备选项的实际上任何转折词和/或短语应当被理解为预期到包括这些项中的一个、这些项中的任意一个或两个项的可能性。例如，短语“A或B”应当被理解为包括“A”或“B”或“A和B”这几种可能。

另外，在按照Markush组描述本公开的特征或方面的情况下，本领域技术人员将认识到，进而也是按照Markush组的任何个别成员或成员的亚组来描述本公开。

本领域技术人员应当理解，出于任何和所有目的，诸如在提供书面描述方面，本文中所公开的所有范围也涵盖其任何及所有可能的子范围和子范围的组合。所列出的任何范围可以简易地被认为是充分描述该范围并且使该范围能够分解为至少相等的二等分、三等分、四等分、五等分、十等分等。作为非限制性示例，可以将本文所讨论的每个范围容易地分解为三分之一、中三分之一和上三分之一等。本领域技术人员还应当理解，诸如“高达”，“至少”等所有语言包括所叙述的数目并且是指如上文所描述的随后分解为子范围的范围。最后，本领域技术人员应当理解，范围包括每个个别成员。因此，例如，具有1-3个单元的群组是指具有1个、2个或3个单元的群组。相似地，具有1-5个单元的群组是指具有1个、2个、3个、4个或5个单元的群组，等等。

III.经由两个四极提供电子束聚焦和两轴射束操控的磁性系统的示例实施例

如上文所指出的，某些实施例包括电子束操纵部件，其允许操控和/或聚焦电子束，以便控制阳极靶上的焦斑的位置和/或大小和形状。在一个实施例中，该操纵通过被实现为设置在电子束路径中的两个磁性四极的磁性系统来提供。例如，在一个实施例中，两个四极用来提供操控和聚焦电子束。在这种途径中，聚焦磁场可能由两个四极(阳极侧四极和阴极侧四极)提供并且操控磁场的电子束可能由四极(例如，阳极侧四极)中的一个提供。可替代地，一个方向可以用一个四极进行操控磁场，并且另一方向可以用另一四极进行操控磁场。这样，射束聚焦和操控组合可以只使用四极来提供。这个特定途径消除了对芯/轭上的附加线圈的需求以创建例如磁性偶极来操控射束-每个运动方向两个线圈。

在该背景下，结合图1A至图1E和图2A(具体地参照磁性系统100)所示的实施例，进一步参照图7A和图7B。图7A示出了被配置为四极(阴极侧磁性四极103)的阴极芯104的实施例，并且图7B示出了还配置为四极(阳极侧磁性四极103)的阳极芯102的实施例。如先前所描述的，在该示例中，每个芯段包括以相对关系布置的四个极突部，阴极芯104上的114a，114b和116a，116b，以及阳极芯102上的122a，122b和124a，124b。每个极突部包括对应的线圈，标示为阴极芯104上的106a，106b和108a，108b，以及阳极芯102上的112a，112b和110a，110b。尽管被图示为具有基本上为圆形的形状，但是应当理解，芯(或轭)部分102，104中的每个可以配置有不同形状，诸如正方形取向。

两个磁性四极101，103充当透镜，并且可以相对于彼此平行进行布置，并且垂直于由电子束12所限定的光学轴线。四极一起偏转加速后的电子，使得电子束12以提供具有所期望的形状和大小的焦斑的方式进行聚焦。每个四极透镜产生具有梯度的磁场，其中，磁场强度在磁场内不同。梯度使得磁性四极场聚焦在第一方向上聚焦电子束并且在垂直于第一方向的第二方向上散焦电子束。两个四极可以被布置成使得它们各自的磁场梯度相对于彼此转动约90°。当电子束穿过四极时，它被聚焦到具有所需比例的长宽比的细长斑。如此，两个四极透镜的磁场可以相对于光学轴线或相对于穿过光学轴线的平面具有对称性。

除了提供四极效应之外，在所图示的实施例中，四极中的其中一个四极还配置成提供偶极透镜效应，并且采用不需要附加的偶极线圈的方式。如将要进一步描述的，该偶极效应通过以预先确定的次序对特定芯选择性地供应偏移电流从而提供偶极效应和四极效应来完成。该偶极磁效应提供了均质磁场，优选地，垂直于电子束的光学轴线进行布置，其这样可以用来选择性地偏转电子，以便“操控”电子束和因此阳极靶上的焦斑的位置。

继续参照附图，双磁性四极(通常标示为100)包括阳极侧磁性四极(通常标示为101)和第二阴极侧磁性四极(通常标示为103)，它们如先前所描述的一起被大致定位在阴极和靶阳极之间并且设置在颈部部分24a周围。阳极侧四极101进一步被配置成提供偶极透镜效应，其使焦斑能够在x/z方向上移位，即，垂直于与X射线设备的电子束12相对应的光学轴线的平面。在示例实施例中，阴极侧磁性四极103在长度方向上聚焦，并且在宽度方向上散焦焦斑。然后，电子束通过以下阳极侧磁性四极101在宽度方向上被聚焦并且在长度方向上被散焦。总之，两个顺序布置的磁性四极在焦斑的两个方向上确保了净聚焦效应。进一步地，阳极侧四极101提供偶极透镜效应以在x/z方向上移位焦斑。

继续参照图7A，示出了阴极侧磁性四极103的平面图。提供了圆形芯或轭部分(标示为104)，其包括朝向圆形芯104中心的四个极突部114a，114b，116a，116b。在极突部中的每个上提供线圈，如被示出为106a，106b，108a和108b。在示例实现方式中，芯104和极突部由芯铁构造。而且，每个线圈包括60匝22轨距磁线；显然，其它配置根据特定应用的需要可能是合适的。

如图7A还示出的，所图示的示例包括用于向电性串联的四个线圈(如示意性地标示为150，150a，150b和150c)提供预先确定的电流的‘聚焦电源’175。在该实施例中，所供应的电流基本上是恒定的，并且在每个线圈内产生电流(如标示为字母‘I’和对应的箭头)，从而又产生示意性地标示为160的磁场。选择电流的幅度以便提供产生所期望的聚焦效应的所期望的磁场。

接着，参照图7B，其图示了阳极侧磁性四极(标示为101)的平面图的示例。如同四极103一样，提供了圆形芯或轭部分(标示为102)，其包括朝向圆形芯102中心的四个极突部122a，122b，124a，124b。在极突部中的每个上提供线圈，如被示出为110a，110b，112a和112b。与四极103一起，芯102和四极101上的突部包括低损耗铁氧体材料，以便更好地对操控频率(下文所描述的)作出响应。线圈可以利用相似轨距磁线和相似匝数比，而变型取决于给定应用的需求。

如在图7B的示例性实施例中所进一步示出的，并且与四极103相反，阳极侧四极101的线圈中的每一个包括单独的和独立的电源，其用于提供电流以感应各线圈中的磁场，每个电源标示为180(电源A)，182(电源B)，184(电源C)和186(电源D)。出于提供四极磁场的目的，向线圈中的每个线圈提供恒定‘聚焦电流’，如由与每个电源(181，183，184，186)相关联的示意性电路所标示的。而且，如由‘I’处的电流流动方向箭头所标示的，阳极侧四极101的聚焦电流与阴极侧四极103的聚焦电流相反，以便提供互补磁场和所期望的聚焦效应。

如先前所讨论的，四极103被进一步配置成以不需要附加偶极线圈的方式提供偶极磁性效应。为此，除了上文所描述的恒定聚焦电流之外，线圈中的每个线圈提供有X偏移电流和Y偏移电流。偏移电流的持续时间处于预先确定的频率并且相应的偏移电流幅度被设计成实现所期望的偶极场，进而实现电子束(和焦斑)的所得移位。因此，每个线圈独立地用恒定聚焦电流进行驱动，并且通过在对应的偶极对中施加所期望的X偏移电流和Y偏移电流以所期望的焦斑操控频率在磁场产生偶极扰动。这在‘x’或‘y’方向(参见，例如，图13B和图13C，其示出了代表性效应)上有效地移动磁场的中心，其由在所规定的‘x’或‘y’方向上产生电子束的移位(和阳极靶上的焦斑的最终位置)。

接着，参照图8，其图示了功能图，该功能图图示了用于控制图7A/7B的四极系统的操作的磁性控制系统的实施例。在高水平上，图8的磁性控制系统提供供应到四极对101和103的线圈电流的必要控制，以便(1)提供必要四极场以便实现焦斑的所期望的焦点；和(2)提供必要偶极场以便实现焦斑的所期望的位置。如所指出的，线圈电流的控制以一种方式完成，以便实现所期望的操控频率。

图8的实施例包括指令处理设备176，其可以用任何适当的可编程设备(诸如微处理器或微控制器、或者等效电子产品)实现。命令处理设备176控制例如独立电源(即，提供操作电流以产生磁场的对应的线圈)中的每个独立电源的操作，优选地，按照存储在非易失性存储器中的参数(诸如标示为命令输入190)。例如，在示例操作方案中，存储/限定在命令输入190中的参数可能包括与焦斑的聚焦和操控相关的以下参数中的一个或多个：管电流(标识管电流的操作幅度的数值，单位为毫安)、焦斑L/S(诸如‘大’或‘小’焦斑大小)、启动/停止同步(标识何时开启和关闭聚焦)、管电压(指定管操作电压，单位为千伏)、焦斑操控图案(例如，指示焦斑的预定操控图案的数值)以及数据系统同步(以用对应的成像系统同步x射线束图案)。

在示例性实现方式中，命令输入190可能与查找表布置中的必要值相对应。如上文所描述的，聚焦电源175向阴极侧磁性四极103的线圈提供AC聚焦电流。类似地，出于偶极效应的目的，电源A(180)、电源B(182)、电源C(184)和电源D(186)经由用于聚集每个线圈的聚焦部件的AC信号和DC偏移电流向阳极侧磁性四极101的对应的线圈供应聚焦电流。

因此，通过一个示例，如上文所描述的，被指定为‘小’的焦斑大小可能使命令处理单元176控制聚焦电源175，以向阴极侧磁性四极103的线圈(106b，108a，106a，108b)中的每个线圈提供具有规定幅度(与‘小’焦斑相对应)的恒定聚焦电流。类似地，还可能控制电源180(线圈110a)，182(线圈112b)，184(线圈110b)和186(线圈112a)中的每个电源以向阳极侧磁性四极101的线圈中的每个线圈提供幅度与由175供应的幅度相同的恒定聚焦(AC)电流。再次，这可能产生对电子束施加聚焦力以便在阳极靶上产生‘小’焦斑的四极磁场(参见，例如，图13A的磁场)。

类似地，FS操控图案可能在‘x’或‘y’方向上规定特定焦斑操控频率和必要位移。如上文所描述的，这可能导致命令处理单元176控制电源180，182，184和186中的每个电源以向阳极侧磁性四极101的对应的线圈供应必要X偏移和Y偏移DC电流幅度，从而产生所期望的偶极操控效应，除了射束(焦斑)聚焦之外。

在示例实施例中，电源175，180，182，184和186中的每个电源是高速开关电源，并且其从标示为192的主电源接收电源。磁性控制状态接收与电源和线圈的操作有关的状态信息，并且可以通过命令处理单元176和/或外部监视器控制装置(未示出)进行监测。

因此，在图7A至图7B和图8的实施例中，提供了经由两个四极提供电子束聚焦和两轴射束操控的磁性系统。尽管示出了示例实施例，但是应当理解，可以设想其它途径。例如，当通过完全由阳极侧磁性四极101上的线圈提供的偶极效应提供的电子束的操控时，应当理解阳极芯102和阴极芯104可能由铁氧体材料构造，并且操控可以是芯之间的‘分离’，每个芯例如在一个‘x’和‘y’方向上提供偶极效应。还可以设想其它变型。

III.经由并置在极突部上的两个四极和两个偶极提供电子束聚焦和双轴射束操控的磁性系统的示例实施例

在又一示例实施例中，提供了一种被实现为设置在x射线管的电子束路径中的两个磁性四极和两个偶极的磁性系统。与上文所描述的实施例类似，两个磁性四极被配置成在垂直于射束路径的两个方向上聚焦电子束路径。然而，作为经由如上文所描述的四极线圈实现偶极功能的替代，并置两个偶极(在四极芯中的一个上)以在垂直于射束路径的两个方向(‘x’和‘y’)上操控射束。再次，两个四极形成四极磁性透镜(有时被称为“双峰”)，并且当射束穿过四极透镜时，聚焦就完成了。操控通过由缠绕在芯的极突部中的其中一个极突部的线圈产生的两个偶极来完成，而四极线圈(缠绕在相同的突部/极上)维持聚焦线圈电流。电子束(和焦斑的所得移位)的操控通过适当的线圈对通电进行，并且可以在一个轴线或轴线组合上进行。在一个实施例中，一个四极用来在第一方向上聚焦并且具有两个偶极的第二四极在第二方向上聚焦，以及在两个方向上操控。

接着，参照图9A和图9B，它们一起示出了一个示例实施例。参照图9A，示出了阴极侧磁性四极103'的平面图。在该实施例中，四极是在大多数方面类似于图7A的四极。提供了圆形芯或轭部分(标示为104)，其包括朝向圆形芯104中心的四极突部114a，114b，116a，116b。在极突部中的每个极突部上提供了线圈，如被示出为106a，106b，108a和108b。在示例实现方式中，芯104和极突部由芯铁构造。而且，每个线圈包括60匝22轨距磁线；显然，其它配置取决于特定应用的需要可能是合适的。

如图9A进一步示出的，用于向电性串联的四个线圈(被示意性地表示为250，250a，250b和250c)提供预先确定的电流的‘聚焦电源1’275。在该实施例中，所供应的电流基本上恒定的，并且在每个线圈内产生如由字母‘I’和对应的箭头所标示的电流，从而又产生示意性地标示为260的磁场。选择电流的幅度(AC)以便提供产生所期望的聚焦效应的所期望的磁场。

接着，参照图9B，其图示了阳极侧磁性四极(标示为101')的平面图的示例。如同四极103'一样，提供了圆形芯或轭部分(标示为102')，其包括也朝向圆形芯102中心的四极突部122a，122b，124a，124b。在极突部中的每个极突部上提供四极线圈，如110a，110b，112a和112b所示。另外，一对偶极线圈并置在极突部中的每个极突部上，如111a，111b和113a，113b所示。

如图9B的示例性实施例进一步示出，四极线圈110a，110b，112a和112b中的每个四极线圈电性串联到‘聚焦电源1’276，用于提供预先确定的聚焦电流，如251，251a，251b和251c示意性地所示。如已经所描述的，出于提供四极磁场的目的，向四极线圈中的每个四极线圈提供恒定的’聚焦电流’。

另外，阳极侧四极101'的偶极线圈111a，111b和113a，113b中的每个偶极线圈被连接到单独的和独立的电源，用于提供电流以在相应线圈中感应磁场。电源标示为280(操控电源A)，282(操控电源B)，284(操控电源C)和286(操控电源D)并且如由于每个电源(281，283，285，287)相关联的概略电路所标示的电性连接。而且，如由‘I’处的电流方向箭头所标示的，阳极侧四极101'中的聚焦电流与阴极侧四极103'的聚焦电流相反，以便提供互补磁场和所期望的聚焦效应。

这里，偶极对被配置成提供偶极磁性效应，并且必要偶极效应通过供应提供有X偏移电流和Y偏移电流的偶极线圈中的每个偶极线圈来提供。偏移电流的持续时间处于预先确定的频率并且相应的偏移电流幅度被设计成实现所期望的偶极场，进而实现电子束(和焦斑)的所得移位。因此，每个线圈独立地进行驱动，四极线圈用恒定聚焦电流驱动，并且偶极线圈对通过施加对应的偶极对中的所期望的X偏移电流和Y偏移电流以所期望的焦斑操控频率用适当的电流驱动。这在‘x’或‘y’方向(例如，参见图13B和图13C，其示出了代表性效应)上有效地移动磁场的中心，其又在所规定的‘x’或‘y’方向上产生电子束的移位(和阳极靶上的焦斑的所得位置)。

接着，参照图10，其图示了功能图，该功能图图示了用于控制图9A/9B的四极/偶极系统的操作的磁性控制系统的实施例。在高水平上，图10的磁性控制系统提供供应到四极线圈和偶极线圈的线圈电流的必要控制，以便(1)提供必要四极场以便实现焦斑的所期望的焦点；和(2)提供必要偶极场以便实现焦斑的所期望的位置。如所指出的，线圈电流的控制以一种方式完成，以便实现所期望的操控频率。

与图10的磁性控制系统相关联的功能处理在大多数方面类似于图8的功能处理，除了聚焦电源1(275)和2(276)中的每个聚焦电源向四极线圈提供必要聚焦AC电流，并且操控电源A(280)，B(282)，C(284)和D(286)向偶极线圈提供必要操控AC电流和幅度以提供所期望的偶极磁性效应，以便实现所需的电子束移位(焦斑运动)。

因此，在图9A至图9B和图10的实施例中，提供了经由两个四极和两个偶极提供电子束聚焦和两轴射束操控的磁性系统。尽管示出了示例实施例，但是应当理解，可以设想其它途径。例如，当通过完全由形成在阳极侧磁性四极101'上的两个偶极提供的偶极效应提供的电子束的操控时，应当理解阳极芯102'和阴极芯104'可能由铁氧体材料构造，并且操控可以是芯之间的‘分离’，每个芯具有形成在其上的偶极以例如在一个方向上提供偶极效应。还可以设想其它变型。

接着，参照图11，其图示了用于操作在图8或图10中表示的磁性控制功能性的方法的一个示例。从步骤302开始，用户可以选择或标识适当的操作参数，它们作为指令输入被存储在存储器190中。在步骤304，操作参数被转发到管控制单元，其包括命令处理单元176。对于每个操作参数，在步骤306，命令处理单元176对查找/校准表查询对应的值，例如，阴极四极电流、阳极四极电流和偶极场偏置电流。在步骤308，线圈用相应的电流值上电，并且向用户提供确认。在步骤310，用户发起曝光和x射线成像开始。完成以后，在步骤312，转发使停止供电给线圈的命令。

应当理解，如本文中所描述的，电子束操控的各种实现方式可以有利地结合可调节发射器使用，并且每个的特征彼此互补。然而，还应当理解，无论是电子束操控或平面发射器的各种特征不需要一起使用，并且在单独的实现方式中具有适用性和功能性。

根据前述内容，应当理解，出于图示目的，本文中已经对本公开的各种实施例进行了描述，并且在不脱离本公开的范围和精神的情况下可以进行各种修改。因此，本文中所公开的各种实施例并不旨在限制，其真实范围和精神由以下权利要求来指示。

本文中所引用的所有参考文献以其全部内容通过特定引用并入本文。

Claims (22)

1.一种电子发射器，包括：

多个细长横档，其从平面中的第一发射器端到第二发射器端端与端相连在一起以形成平面图案；

多个角部，其中，每个细长横档通过所述多个角部的一个角部连接到另一细长横档，每个角部在所述多个细长横档中的所述连接的细长横档之间具有角部顶点和相对的角部最低点；

所述多个细长横档中的相邻非连接的细长横档之间的第一间隙，其中，所述第一间隙从所述第一发射器端向中间横档延伸；

所述多个细长横档中的相邻非连接的细长横档之间的第二间隙，其中，所述第二间隙从所述第二发射器端向所述中间横档延伸，其中，所述第一间隙与所述第二间隙不相交；和

一个或多个切口，其在所述角部顶点和所述角部最低点之间的所述多个角部中的一个或多个所述角部处、或者在所述角部最低点处的所述多个角部中的一个或多个所述角部处。

2.根据权利要求1所述的发射器，其中，排除所述一个或多个切口之外，所述角部顶点和角部最低点之间的每个角部的一个或多个本体部分一起限定幅材尺寸，每个细长横档具有横档宽度尺寸，其中，所述幅材尺寸是在所述角部处的所述连接的细长横档的所述横档宽度尺寸的10％以内。

3.根据权利要求1所述的发射器，其中，从所述第一端到中间横档，所述第一间隙具有多个第一间隙段，每个第一间隙段具有间隙段宽度，每个第一间隙段的间隙段宽度具有当所述发射器在非发射温度下并且在电子发射温度下时维持所述第一间隙的尺寸，并且其中，从所述第二端到中间横档，所述第二间隙具有多个第二间隙段，每个第二间隙段具有间隙段宽度，每个第二间隙段的间隙段宽度具有当所述发射器在所述非发射温度下并且在所述电子发射温度下时维持所述第二间隙的尺寸。

4.根据权利要求1所述的发射器，其中，所述第一间隙从所述第一端到所述中间横档是顺时针或逆时针，并且所述第二间隙从所述中间横档到所述第二端是逆时针或顺时针以便与所述第一间隙的取向相反。

5.根据权利要求1所述的发射器，其中，所述多个细长横档中的第一部分具有第一横档宽度尺寸并且所述多个细长横档的第二部分具有不同的第二横档尺寸。

6.根据权利要求3所述的发射器，其中，所述第一间隙段中的两个或更多个第一间隙段具有不同的间隙段宽度尺寸，并且所述第二间隙段中的两个或更多个第二间隙段具有不同的间隙段宽度尺寸。

7.根据权利要求1所述的发射器，其中，来自所述第一发射器端的第一横档和第二横档具有第一横档宽度尺寸，并且从所述第二横档到所述中间横档的其它横档具有与所述第一横档宽度尺寸不同的至少一个横档宽度尺寸，并且其中，来自所述第二发射器的最终横档和倒数第二个横档具有所述第一横档宽度尺寸，并且从所述倒数第二横档到所述中间横档的其它横档具有与所述第一横档宽度尺寸不同的至少一个横档宽度尺寸。

8.根据权利要求1所述的发射器，其中，具有平坦表面的所述多个细长横档中的每个细长横档与所述平坦表面一起形成所述平面图案形式的所述平面发射表面。

9.根据权利要求8所述的发射器，包括在所述第一端耦合到第一细长横档的第一细长腿部、以及在所述第二端耦合到最终细长横档的第二细长腿部，所述第一细长腿部和第二细长腿部相对于所述平面发射表面成一角度。

10.一种设计电子发射器的方法，所述方法包括：

确定来自电子发射器的电子发射的所期望的横截面轮廓，并且将所述电子发射器的参数输入到计算机中，所述电子发射器包括：

多个细长横档，其在角部端与端相连在一起，每个角部具有角部顶点和相对的角部最低点，每个细长横档具有横档宽度尺寸；

从所述第一发射器端到中间横档的相邻非连接的细长横档之间的第一间隙，其中，所述第一间隙包括多个第一间隙段，每个第一间隙段具有第一间隙段宽度；

从所述第二发射器端到所述中间横档的相邻非连接的细长横档之间的第二间隙，其中，所述第二间隙包括多个第二间隙段，每个第二间隙段具有第二间隙段宽度；和

所述角部顶点和角部最低点之间的每个角部的一个或多个本体部分一起限定用于每个角部的幅材尺寸；

确定发射所期望的横截面轮廓的所述电子发射器的所期望的温度轮廓；和

基于所述电子发射器的所述输入参数使用所述计算机通过产生所期望的温度轮廓的所述电子发射器来确定用于所限定的电流的所期望的发射器尺寸，所述发射器尺寸包括：

每个横档宽度尺寸；

每个第一间隙段尺寸；

每个第二间隙段尺寸；和

每个幅材尺寸。

11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：

将所述电子发射器的发射器图案输入到所述计算机中，所述发射器图案包括所述发射器尺寸；

对于所限定的电流，在所述计算机上模拟所述发射器图案的所述温度轮廓；和

确定所述发射器图案是否具有用于所限定的电流的所期望的温度轮廓。

12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：

(a)在所述计算机中改变所述发射器尺寸的一个或多个发射器尺寸以获得具有迭代发射器尺寸的迭代发射器图案；和

(b)对于所限定的电流，在所述计算机上模拟所述迭代发射器图案的所述温度轮廓，和

(c)确定所述迭代发射器图案是否具有用于所限定的电流的所期望的温度轮廓，

如果没有，则重复(a)至(c)。

13.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：

设置所述幅材横档尺寸以与发射器图案相对应；和

变化所述幅材尺寸以获得所期望的温度轮廓。

14.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：

设置所述幅材横档尺寸以与发射器图案相对应；

变化所述幅材尺寸以获得与所期望的温度轮廓不同的第一温度轮廓；和

在变化所述幅材尺寸之后，变化所述横档宽度尺寸以获得所期望的温度轮廓。

15.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：

设置用于每个横档宽度尺寸、每个第一间隙段尺寸和每个第二间隙段尺寸的发射器尺寸；和

变化每个幅材尺寸以获得所期望的温度轮廓。

16.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：

使用所述计算机来获得与所期望的温度轮廓相对应的模拟温度轮廓；

制造产生所述模拟温度轮廓的具有所述发射器图案的物理电子发射器；

使用所限定的电流测试所述物理电子发射器；和

测量所述物理电子发射器的所述温度轮廓。

17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括：

当所述物理电子发射器的所述温度轮廓与所期望的温度轮廓相匹配时，所述物理电子发射器在x射线管中实施；或者

当所述物理电子发射器的所述温度轮廓与所期望的温度轮廓不匹配时，所述方法还包括：

(a)改变所述发射器尺寸的一个或多个发射器尺寸以获得具有迭代发射器尺寸的迭代发射器图案；和

(b)对于所限定的电流，在所述计算机上模拟所述迭代发射器图案的所述温度轮廓；和

(c)确定所述迭代发射器图案是否具有用于所限定的电流的所期望的温度轮廓，

如果没有，则重复(a)至(c)。

18.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：

获得所期望的温度轮廓的多个温度点；

对于所限定的电流，在所述计算机上模拟所述发射器图案的所述温度轮廓，以获得所述模拟温度轮廓的多个模拟温度点；

比较所述多个温度点与所述多个模拟温度点；和

当所述多个温度点与所述多个模拟温度点基本上匹配时，选择所述发射器图案。

19.一种制造电子发射器的方法，所述方法包括：

获得电子发射材料片；

获得电子发射器图案；和

将所述电子发射器图案激光切割成所述电子发射器材料，所述电子发射器图案包括：

多个细长横档，其从平面中的第一发射器端到第二发射器端端与端相连在一起以形成平面图案；

多个角部，其中，每个细长横档通过所述多个角部中的一个角部被连接到另一细长横档，每个角部在多个细长横档的所述连接的细长横档之间具有角部顶点和相对的角部最低点；

所述多个细长横档的相邻非连接的细长横档之间的第一间隙，其中，所述第一间隙从所述第一发射器端向中间横档延伸；

所述多个细长横档的相邻非连接的细长横档之间的第二间隙，其中，所述第二间隙从所述第二发射器端向所述中间横档延伸，其中，所述第一间隙与所述第二间隙不相交；和

一个或多个切口，其在所述角部顶点和所述角部最低点之间的所述多个角部中的一个或多个所述角部处、或者在所述角部最低点处的所述多个角部中的一个或多个所述角部处。

20.根据权利要求19所述的方法，进一步包括：

确定所述电子发射器图案产生用于所限定的电流的所期望的温度轮廓。

21.一种从电子发射器非均质地发射电子的方法，所述方法包括：

提供根据权利要求1所述的电子发射器，所述电子发射器具有由所述多个细长横档形成的平面发射器表面；和

在垂直方向上从所述平面发射器表面发射非均质电子束。

22.一种x射线管，包括：

阴极，其包括发射器，其中，所述发射器具有被配置成以非均质方式发射电子束形式的电子的基本上是平面的表面；

阳极，其被配置成接收所发射的电子；

第一磁性四极，其形成在第一磁轭上并且具有用于在第一方向上聚焦所述电子束、并且在垂直于所述第一方向的第二方向上散焦所述电子束的磁性四极梯度；

第二磁性四极，其形成在第二磁轭上并且具有用于在所述第二方向上聚焦所述电子束、并且在所述第一方向上散焦所述电子束的磁性四极梯度；

其中，所述第一磁性四极和第二磁性四极的组合在所述电子束的焦斑的第一方向和第二方向上提供了净聚焦效应；和

磁性偶极，其被配置成偏转所述电子束，以便使所述电子束的所述焦斑移位在靶上，所述磁性偶极被配置在所述第一磁轭上、在所述第二磁轭上、或在所述第一磁轭和第二磁轭两者上。