CN108987223B - 具有应力补偿特征的扁平发射器 - Google Patents

Abstract

用于在x射线管内使用的扁平发射器由电子发射材料形成，该电子发射材料包括一个或更多个应力补偿特征，该应力补偿特征能够降低归因于热膨胀和/或离心加速力的扁平发射器中的总应力。用于降低扁平发射器中的总应力的发射器的特征直接地形成于发射器上，形成于用于发射器的支撑结构上且连接至发射器，或其组合。

Description

具有应力补偿特征的扁平发射器

发明背景

本发明大体上涉及x射线管，且更具体地，涉及用于在对发射器施加热膨胀和高离心力应力的x射线管中利用的发射器的结构。

x射线系统可以包括x射线管、检测器以及用于x射线管和检测器的支撑结构。在操作中，对象定位于其上的成像台可以位于x射线管与检测器之间。x射线管典型地向对象发射辐射（诸如，x射线）。辐射穿过成像台上的对象，并且冲击检测器。随着辐射穿过对象，对象的内部结构造成在检测器处接收的辐射的空间变化。检测器然后发射所接收的数据，并且，系统将辐射变化转化为图像，该图像可以用来评估对象的内部结构。对象可以包括（但不限于）医学成像规程中的患者和如例如x射线扫描仪或计算机断层摄影（CT）包扫描仪中的包中的无生命的对象。

目前可利用的医用x射线管典型地包括阴极组合件，其上具有发射器。阴极组合件被取向为面向x射线管阳极（或目标），其典型地是平面金属或复合结构。阴极与阳极之间的x射线管内的空间被抽空。

发射器起到以高加速度释放电子的电子源的作用。一些释放的电子可以撞击目标阳极。电子与目标阳极的碰撞产生x射线，该x射线可以用于各种各样的医疗设备（诸如，计算机断层摄影（CT）成像系统、x射线扫描仪等）中。在热离子阴极系统中，包括发射器，所述发射器可以被诱导来通过热离子效应（即，响应于被加热）而释放电子。该发射器通常是平面发射器（或‘扁平发射器’），该平面发射器定位于阴极上，其中平面定位成与阳极正交，诸如，在美国专利号8，831，178中公开的那个平面发射器，为了所有的目的，将其全部通过引用合并于本文中。在‘178专利中，具有矩形发射区的扁平发射器以非常薄的材料形成，该材料具有附接至其的电极，与由缠绕（圆柱形或非圆柱形）丝形成的发射器相比，其能够显著地没那么昂贵地制造，并且，当与卷绕丝式发射器相比时，可以具有不严格的放置容限。

典型的扁平发射器以电子发射材料（诸如，钨）形成，其具有扁平电子发射表面，该表面被具有多个互连的槽划分，以创建单个曲折的载流路径（包括多个隔开但互连的带状部）或多个平行的载流路径（其当被加热至高于某一温度时，生成电子）。直接地从阴极通过扁平发射器而应用电流，以在发射器中产生热，并且导致发射器表面达到足够高以产生电子发射的温度（典型地，高于2000℃）。

典型的扁平发射器不能在组合的长发射长度、高发射温度以及高加速力的状态下操作。具体地，扁平发射表面的长发射长度和高加速度使应力增大至超过在高发射温度下在发射器材料中可利用的强度。当使x射线管围绕正被成像的对象旋转时，对发射器施加的离心力能够超过30G。此外，扁平发射器在高于2000℃的温度操作，以产生必要的电子发射，以用于实现对象的x射线图像的令人满意的分辨率。在这些极端温度，形成发射器的材料的性质（诸如，蠕变阻力和屈服强度）从室温值大大地降低。由于发射器的热膨胀超过较低温度子结构的热膨胀，因而发射器操作所在的高操作温度还引起热应变。对于在高温操作的长的扁平发射器（其中，对发射器施加高离心加速力），高离心力、热应变以及降低的材料性质的组合导致发射器在离心力的方向上变形，这能够造成划分发射表面的槽封闭，以致于相邻的带状部得以彼此接触。封闭槽造成电短路，从而降低发射区的温度，且影响发射器的发射剖面。

作为结果，期望的是，开发用于使用x射线管的扁平发射器的结构和方法，该扁平发射器被设计为适应高离心力、热应变以及形成发射器的材料的降低的材料性质，因而使在发射器的使用寿命的期间使用时的发射器的任何结构变更或变形最小化。

发明内容

在本发明中，扁平发射器由电子发射材料形成，该电子发射材料包括一个或更多个应力补偿特征，其能够降低由于热膨胀和/或离心加速力的原因的扁平发射器中的总应力。用于降低扁平发射器中的总应力的发射器的特征直接地形成于发射器上，形成于用于发射器的支撑结构上且连接至发射器，或其组合。

根据本发明的示范性的实施例的一个方面，发射器能够利用减轻发射器的热应力或膨胀的影响的结构形成。这些特征能够被包括在发射器的结构中或用于发射器的支撑结构上，并且适应作为由于经过发射器的电流的原因的发射器的加热（焦耳加热）的结果的发射器的膨胀。降低热应力或膨胀对发射器的影响的特征的不同的示范性的实施例包括：发射器，其中一端固定，而另一端与发射区域的外侧的不承载电流的依从的（compliant）区域附接；发射器，其中一端固定，而另一端被允许在不承载电流的加速的方向上自由地滑动；热膨胀补偿特征，被包括在发射器的一端或两端中；和/或热膨胀补偿子结构，安置于用于发射器的支撑结构上，并且发射器附接至该热膨胀补偿子结构。

根据本发明的示范性的实施例的另一方面，发射器能够利用减轻当在使用的期间使发射器旋转时对发射器施加的离心力的影响的结构来形成。这些特征能够被包括在发射器的结构中或用于发射器的支撑结构上，并且适应作为对发射器施加的离心力的结果的发射器的膨胀。降低由于离心加速的原因的对发射器的应力的特征的不同的示范性的实施例包括：发射器的发射区域中的电隔离接触件，以对（多个）离心力反应；从发射器上的发射区域至电隔离支撑件的延伸部，以对（多个）离心力反应；和/或构成全发射区的一系列的较短的发射器。

因此，在这些特征中的一个或更多个特征包括在发射器结构内和/或在阴极上的发射器与发射器支撑结构之间连接的情况下，在本发明的某些示范性的实施例中，特征能够起以下作用：通过避免作为作用于发射器上的热和离心力的结果而在发射器的扁平发射表面的相邻的带状部之间形成短路，同时在x射线管的要求的维修之间的更长的时间的情况下还使能CT的更长的发射区以及更高的发射速度和旋转速度，来延长x射线管的使用寿命。

在本发明的另一示范性的实施例中，本发明是适应于与x射线管一起使用的发射器，发射器包括至少一个发射区域和至少一个应力补偿特征，该至少一个应力补偿特征与至少一个发射区域相邻地安置于发射器上。

在本发明的再一示范性的实施例中，x射线管包括限定包围件的框架、安置于包围件中的阴极组合件以及与阴极组合件隔开地安置于包围件中的阳极组合件，其中，阴极组合件包括发射器支撑结构和安置于发射器支撑结构上的发射器，发射器包括至少一个发射区域和至少一个应力补偿特征，该至少一个应力补偿特征与至少一个发射区域相邻地安置于发射器上。

在本发明的方法的示范性的实施例中，用于补偿对在x射线管中使用的发射器的热膨胀和离心力应力的方法包括以下的步骤：提供发射器，该发射器包括至少一个发射区域和至少一个应力补偿特征，该至少一个应力补偿特征与至少一个发射区域相邻地安置于发射器上；将发射器放置到安置于x射线管内的发射器支撑结构上；以及操作x射线管以从发射器的至少一个发射区域发射电子，其中操作x射线管的步骤促使发射器的至少一个发射区域达到高于2000℃的温度且经历高于20g的离心力。

应当理解到，上文的简述被提供来以简化形式引入在详述中进一步描述的概念的选择。不意在识别要求保护的主题的关键或基本特征，该主题的范围由详述之后的权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决在上文或本公开的任何部分中记录的任何缺点的实现。

本发明还提供一组技术方案，如下：

1．一种适应于与x射线管一起使用的发射器，所述发射器包含：

- 至少一个发射区域；和

- 至少一个应力补偿特征，安置于与所述至少一个发射区域相邻的所述发射器上。

2．根据技术方案1所述的发射器，其中，所述至少一个应力补偿特征是至少一个热膨胀补偿特征。

3．根据技术方案2所述的发射器，其中，所述至少一个热膨胀补偿特征不承载通过所述至少一个热膨胀补偿特征的电流。

4．根据技术方案3所述的发射器，其中，所述至少一个热膨胀补偿特征包括至少一个依从区域。

5．根据技术方案4所述的发射器，其中，所述至少一个依从区域具有比所述至少一个发射区域的刚度更小的刚度。

6．根据技术方案3所述的发射器，其中，所述至少一个热膨胀补偿特征包括至少一个滑动区域。

7．根据技术方案6所述的发射器，其中，所述至少一个滑动区域适应于与安置于用于所述发射器的支撑结构上的至少一个边界可滑动地接合。

8．根据技术方案2所述的发射器，其中，所述至少一个热膨胀补偿特征承载通过所述至少一个热膨胀补偿特征的电流。

9．根据技术方案8所述的发射器，其中，所述至少一个热膨胀补偿特征包括至少一个热补偿器。

10．根据技术方案9所述的发射器，其中，所述至少一个热补偿器安置于与所述至少一个发射区域相邻的所述发射器中的开口内，并且包含：

- 位于所述至少一个热补偿器的一端处的挡块；和

- 在所述挡块与所述发射器之间连接的膨胀补偿组件。

11．根据技术方案10所述的发射器，其中，所述挡块适应于固定至用于所述发射器的支撑结构。

12．根据技术方案1所述的发射器，其中，所述至少一个应力补偿特征是至少一个离心力补偿特征。

13．根据技术方案12所述的发射器，其中，所述至少一个离心力补偿特征是安置于所述至少一个发射区域内的至少一个电隔离接触件。

14．根据技术方案12所述的发射器，其中，所述至少一个离心力补偿特征是从所述至少一个发射区域向外延伸的至少一个电隔离纽带。

15．根据技术方案12所述的发射器，其中，所述至少一个离心力补偿特征包括多个电隔离发射区域，所述多个电隔离发射区域并联或串联连接至阴极以致于使得所述多个发射区域能够形成所述发射器的所述发射区域。

16．一种x射线管，包含：

- 阴极组合件；和

- 与所述阴极组合件隔开的阳极组合件，其中，所述阴极组合件包含：

i.发射器支撑结构；和

ii.安置于所述发射器支撑结构上的发射器，所述发射器包括至少一个发射区域和至少一个应力补偿特征，所述至少一个应力补偿特征安置于与所述至少一个发射区域相邻的所述发射器上。

17．根据技术方案16所述的x射线管，其中，所述至少一个应力补偿特征选自由至少一个热膨胀补偿特征、至少一个离心力补偿特征以及其组合组成的组。

18．一种用于补偿对在x射线管中使用的发射器的热膨胀和离心力应力的方法，所述方法包含以下的步骤：

a) 提供发射器，所述发射器包括至少一个发射区域和至少一个应力补偿特征，该应力补偿特征与所述至少一个发射区域相邻地安置于所述发射器上；

b) 将所述发射器放置到安置于所述x射线管内的发射器支撑结构上；和

c) 操作所述x射线管，以从所述发射器的所述至少一个发射区域发射电子，其中，操作所述x射线管的所述步骤促使所述发射器的所述至少一个发射区域达到高于2000℃的温度且经历高于20g的离心力。

19．根据技术方案18所述的方法，其中，操作所述x射线管促使所述发射器的所述至少一个发射区域达到2000℃与2700℃之间的温度且经历20g与85g之间的离心力。

20．根据技术方案18所述的方法，其中，所述至少一个应力补偿特征选自由至少一个热膨胀补偿特征、至少一个离心力补偿特征以及其组合组成的组。

附图说明

图1是根据本发明的示范性的实施例的CT成像系统的示意表示。

图2是在图1中图示的CT成像系统的框示意图。

图3是将本发明的示范性的实施例合并的x射线管的横截面视图。

图4是根据本发明的示范性的实施例的阴极的端视图。

图5是根据本发明的示范性的实施例的发射器的俯视图。

图6是根据本发明的示范性的实施例的发射器的俯视图。

图7是根据本发明的示范性的实施例的发射器的俯视图。

图8是根据本发明的示范性的实施例的发射器的俯视图。

图9是根据本发明的示范性的实施例的发射器的俯视图。

图10是根据本发明的示范性的实施例的发射器的俯视图。

图11是根据本发明的示范性的实施例的发射器的俯视图。

具体实施方式

在以下的详述中，参考形成本文的一部分的附图，并且在其中，经由图示而示出可以实践的具体的实施例。足够详细地描述这些实施例，以使得本领域技术人员能够实践实施例，并且要理解到，可以利用其它实施例，且在不背离实施例的范围的情况下，可以作出逻辑改变、机械改变、电气改变及其它改变。因此，以下的详述并非要采取限制的意义理解。

本发明的示范性的实施例涉及x射线管，该x射线管包括增大的发射区，以与x射线管中的微秒x射线强度切换联合而适应更大的发射电流。呈现了示范性的x射线管和采用示范性的x射线管的计算机断层摄影系统。

现在参考图1和图2，根据本发明的一个示范性的实施例，图示计算机断层摄影（CT）成像系统10，该CT成像系统10包括台架12和x射线源14，该x射线源14典型地是朝检测器阵列18投射一束x射线16的x射线管，该检测器阵列18与x射线管相对地定位于台架12上。在一个实施例中，台架12可以具有投射多束x射线的多个x射线源（沿着患者θ或患者Z轴线）。检测器阵列18由多个检测器20形成，该检测器20一起感测经过要成像的对象（诸如，患者22）的所投射的x射线。在采集x射线投射数据的扫描的期间，台架12和安装于其上的组件围绕旋转中心24旋转。虽然参考医疗患者22而描述CT成像系统10，但应当意识到的是，CT成像系统10可以具有医疗领域之外的应用。例如，可以利用CT成像系统10来探知封装的物品（诸如，随身行李、包裹等）的内含物，并且，可以在对违禁品（诸如，炸药和/或生物危害性材料）的搜索中利用CT成像系统10。

台架12的旋转和x射线源14的操作受CT系统10的控制机构26支配。控制机构26包括：x射线控制器28，向x射线源14提供功率和定时信号；和台架发动机控制器30，其对台架12的旋转速度和位置进行控制。控制机构26中的数据采集系统（DAS）32从检测器20对模拟数据进行采样，并且使数据转化为数字信号，以用于后续处理。图像重建器34从DAS 32接收所采样且数字化的x射线数据，并且执行高速重建。重建的图像作为输入而应用到计算机36，该计算机36将图像存储于大容量存储装置38中。

此外，计算机36还经由操作人员控制台40而从操作人员接收命令和扫描参数，该操作人员控制台40可以具有诸如键盘的输入装置（未在图1-图2中示出）。相关联的显示器42允许操作人员观察来自计算机36的重建的图像及其它数据。由操作人员供应的命令和参数被计算机36用于向DAS 32、x射线控制器28以及台架发动机控制器30提供控制和信号信息。另外，计算机36操作台发动机控制器44，该台发动机控制器44对机动台46进行控制，以对患者22和台架12进行定位。具体地，台46使患者22的部分移动穿过台架开口48。可以注意到，在某些实施例中，计算机36可以操作输送器系统控制器44，该输送器系统控制器44对输送器系统46进行控制，以对对象（诸如，手提行李或随身行李和台架12）进行定位。更具体地，输送器系统46使对象移动穿过台架开口48。

图3图示将本发明的实施例合并的x射线管14的横截面视图。x射线管14包括框架50，该框架50包围真空区域54，并且阳极56和阴极组合件60定位于其中。阳极56包括具有目标轨迹86的目标57和附接至其的目标中枢59。术语“阳极”和“目标”要彼此有所区别，其中目标典型地包括位置（诸如，焦斑），其中电子以高能撞击难熔金属，以便生成x射线，并且术语阳极典型地指可促使电子向其加速的电气电路的方面。目标56附接至轴61，该轴61由前轴承63和后轴承65支撑。轴61附接至转子62。阴极组合件60包括阴极杯73和扁平发射器或丝55，其耦合至电流供应导线71和电流回路75，该电流供应导线71和电流回路75各自经过中心柱51。

引线（feedthru）77经过绝缘体79，并且电连接至电导线71和75。x射线管12包括典型地由低原子序数的金属（诸如，铍）制成的窗口58，以允许x射线以最小衰减经过其。阴极组合件60包括支撑臂81，该支撑臂81支撑阴极杯73、扁平发射器55以及其的其它组件。支撑臂81还为导线71和75提供通过。阴极组合件60可以包括另外的电极85，该电极85与阴极杯73电绝缘，并且以与针对引线77而示出的类似的方式经由穿过支撑臂81且穿过绝缘体79的导线（未示出）而电连接。

在操作中，经由以位于转子62的外部的定子（未示出）组成的发动机而使目标56自旋。经由引线77而将电流施加至扁平发射器55，从而对发射器55进行加热并从其发射电子67。在阳极56与阴极60之间施加高电压电位，并且其之间的差使所发射的电子67从阴极60至阳极56加速。电子67在目标轨迹86处对目标57进行冲击，并且x射线69在焦斑89处从其发射并经过窗口58。如在本领域中已知的，可以使用电极85来成形出电子束、使电子束偏转、或抑制电子束。

现在参考图4，在其中图示阴极组合件60的示范性的实施例的一部分。从与图3中所图示的事物不同的有利位置（vantage point）来图示图4中所图示的事物。即，图4的长度方向226与图3的焦斑89的长度相对应，其是图3中的焦斑89的轮廓。所图示的示范性的实施例中的阴极组合件60包括阴极支撑臂81和发射器支撑结构或阴极杯200，在一个实施例中，其包括第一部分202和第二部分204，该第一部分202和第二部分204连接至阴极支撑臂81，并且具有绝缘材料206，该绝缘材料206定位成使杯部分202、204与阴极支撑臂81绝缘。扁平发射器55定位于其中，并且在相应的第一附接表面208和第二附接表面210处，电耦合至杯部分202、204。根据本发明的实施例，作为示例，使用激光钎焊或激光焊接来将扁平发射器55附接于第一附接表面和第二附接表面处。根据一个实施例，分离的阴极杯202、204的第一部分和第二部分各自包括台阶（step）或切除（cutout）部分212，其具有深度214，该深度214可与扁平发射器55的厚度216相当。以这样的方式，当促使电子（诸如，图3中所图示的电子67）从扁平发射器55的平坦表面发射时，根据本实施例，防止从边缘218发射电子67。

电流经由电流供应线路220而承载至扁平发射器55，并且，经由电流回路线路222而从扁平发射器55承载，其电连接至x射线控制器28且任选地由图2中的系统10的计算机36控制。顺便提一句，供应线路220和回路线路222与图3中所图示的电流供应导线71和电流回路75相对应。并且，虽然供应线路220和回路线路222被图示为位于阴极支撑臂81的外部，但根据其它实施例，供应线路220和回路线路222可以经过阴极支撑臂81和绝缘材料206。线路220和线路222在图4中被示出为经过发射器端部，随后，在图5中，该发射器端部被识别为232和234。对于图5-图10中所示出的发射器，这将表示穿过发射器的并联电气路径。备选地，线路220和线路222能够两者都连接至端部232，仿佛存在表面208A和表面208B，其中，使表面210电隔离。该备选的实施例将表示穿过发射器55的两个带状图案的串联电气路径。

扁平发射器55在图4中被图示为在其中具有断裂部（break）224。如图5-图10中所图示的，然而，扁平发射器55是以电流从一个边缘沿着其长度传递至另一边缘的方式制作的单个件。如能够看到的，断裂部224或241沿着扁平发射器55的长度226，但以作为单个件而离开扁平发射器55的方式延伸。扁平发射器55包括长度226和宽度228。长度226与如图3中所示出的扁平发射器55的剖面图相对应，并且宽度228与图3中的剖面正交地（即，出入于页面）延伸。长度226大于宽度228。此外，在一个示范性的实施例中，发射器55的长度226是宽度228的两倍长，从而使得发射器55能够跨在限定于发射器55上的第一接触区域232与第二接触区域234之间限定的发射表面而产生足够的电子发射。

扁平发射器55包括切除图案230，该切除图案230包括支柱238的带状或‘往复式’蜿蜒状图案，当向其提供电流时，电流沿着支柱238的该图案传递。扁平发射器55包括第一接触区域232和第二接触区域234，第一接触区域232和第二接触区域234沿着长度226位于发射器的相反的两端处。第一接触区域232和第二接触区域234与发射器支撑结构/阴极200的第一附接表面208和第二附接表面210相对应，并且可以使用点焊、线焊、铜焊以及其它已知的方法来附接至其。如所陈述的，参考图3和图4，电流施加至第一部分202，从而在该电流通过第二接触区域234和附接表面210而返回至第二部分204而随后传递至电流回路线路222之前，电流通过表面208而流动至扁平发射器55且流动至第一接触区域232，并且随后沿着切除图案230中的支柱238的往复式图案流动。对于采用在图7-图11的示范性的实施例中示出的一对实施例，该并联电气路径为实际的。如上所述，串联电气路径也是实际的，并且将在图5和图6中的示范性的实施例中所示出的实施例中被采用。

扁平发射器55典型地在厚度上在从200至500微米的范围内变动，但不限于此。在优选的实施例中，厚度是300微米或更小，然而，本领域技术人员将认识到，优选的厚度还取决于支柱238的宽度。即，如在本领域中已知的，支柱238内的电阻随着每个支柱238的宽度并且随着扁平发射器55的厚度两者而变化（即，作为其横截面面积的函数）。根据本发明，取决于发射特性和性能要求，每个支柱238的宽度可以在所有的支柱内都相同，或可以从支柱到支柱而改变。

如图3中所图示的，扁平发射器55定位于阴极组合件60内。因而，当向扁平发射器55提供电流时，促使电流沿着支柱238来回地流动，并且在阴极组合件60与阳极56之间施加的高kV从而促使电子67从支柱238发射且朝焦斑89发射。如在本领域中众所周知的，电子67的发射图案取决于多个因素，其包括（但不限于）发射区的总体长度226和宽度228、支柱238的宽度、支柱238之间的间隙241的宽度、发射器55的厚度、所供应的电流的量以及在阴极组合件60与阳极56之间施加的kV的量值。即，如在本领域中已知的，发射取决于由丝（诸如，扁平丝55）所达到的温度。因而，当电流输入至丝55时，在包括扁平发射器55的支柱238的通路中，达到超过2000℃的更高的温度。这些温度连同高离心力（当系统10处于操作中时，在台架12的旋转的期间，对发射器55施加该高离心力，该高离心力能够超过30g，且在一些应用中，多于70g）而要求发射器55包括偏转及膨胀或应力补偿特征300，该特征300补偿由于作用于发射器55上的（多个）热膨胀和/或离心加速力的原因的扁平发射器55中的总应力的影响。

参考图5的所图示的示范性的实施例，发射器55以发射器55的长度226的相反的两端处的第一接触区域232和第二接触区域234形成。第一区域232以一对接触件240形成，该对接触件240以间隙243分离，并且各自包括适应于由定位于接触件240上的合适的焊接材料紧固的焊接孔隙242，并且穿过孔隙242延伸进与阴极60的对应的部分的接合。接触件240中的每个连接至发射区域244，该发射区域244以合适的发射几何结构（诸如，以由槽241分离的多个交替支柱238）形成，其中每个发射区域244以使接触件240分离的间隙243的延伸部245分离。每个发射区域244的与接触件240相邻的端部以已知的方式与电流供应线路220和回路线路222可操作地接合，从而向发射区域244供应电流。使区域234电隔离，使得电流流过发射区域244的两半中的一半，流过联结材料247，且通过发射区域244的另一半而返回，从而将区域244加热至高于2000℃（且在一个示范性的实施例中，2000℃与2700℃之间或2200℃与2500℃之间）或更高的温度，以便促使发射区域244生成从其流出的电子流。另外，第二接触区域234包括与发射区域244相对的偏转及膨胀或应力补偿特征300，该特征300适应于补偿由于发射器55上的热膨胀和/或离心加速力的原因的扁平发射器55中的总应力的影响。特征300采取一对依从区域246的形式，该对依从区域246安置于发射区域244与一对固定接触件248之间，该对固定接触件248各自包括焊接孔隙242，该焊接孔隙242适应于使用合适的焊接材料来紧固至阴极60的对应的部分。依从区域246以给依从区域246提供比发射区域244的刚度更小（且在一个示范性的实施例中，其仅仅是发射区域244的刚度的一小部分，诸如，等于或小于发射区域244的刚度的10%）的刚度的几何结构形成，以致于依从的区域246比发射区域244更柔性。因而，在由于经过发射区域244的电流的原因的对发射区域244的（焦耳）加热时，能够通过使膨胀的发射区域244与固定接触件248之间的依从区域246压缩来适应发射区域244的热膨胀，因而维持发射区域244内的支柱238的间距。此外，由于没有电流经过依从区域246以对区域246中的材料进行加热，因而依从区域246的柔性保持相对恒定，并且依从区域246的强度保持相对较高，从而向发射区域244提供补偿功能。同样地，依从区域246被图示为包括具有与发射区域244的交替支柱类似的交替支柱的结构，但能够以备选的压缩几何结构（包括（但不限于）间隙、屈折部、螺旋部或任何其它合适的可压缩的几何结构）形成。此外，在本发明的其它备选的实施例中，依从区域246的相对刚度是发射区域244的刚度的40%或更少。如先前所陈述的，这通过变更依从区域246的几何结构（诸如，通过使得依从区域246更长、更薄，或以其它方式变更依从区域246的几何结构，以降低依从区域246的相对于发射区域244的刚度，其中，依从区域246和发射区域244整体地形成，和/或由相同的材料形成）而完成。在其它示范性的实施例中，依从区域246的相对刚度是发射区域244的刚度的28%或更少，或者发射区域244的刚度的14%或更少。

现在看图6，在发射器55的另一示范性的实施例中，定位成与第二接触区域234相邻的应力补偿特征300采取一对滑动区域250的形式。滑动区域250可滑动地定位于多对边界252之间，该多对边界252形成于阴极60上，并且，在允许滑动区域250在发射器55的加速方向上相对于边界252而滑动，以便适应使用时的发射区域244的热膨胀的同时，其能够将发射器55以适当的对准保持于阴极60上。由于滑动区域250不承载电流，因而滑动区域250相对于边界252而维持其形状，从而当发射器55处于使用中时，使得滑动区域250能够有效地相对于边界252而移动，而不膨胀且变得在边界252之间不可移动地接合。此外，虽然图6中的所图示的示范性的实施例示出利用以缺口（notch）256分离的相对的臂部254形成的滑动区域250，但区域250能够不利用缺口256形成，或以任何其它合适的配置形成，诸如，利用安置于发射器55的相反的端部上的滑动区域250和/或多个滑动区域250。

现在参考图7，在其中公开的所图示的示范性的实施例示出发射器55，该发射器55包括安置于第二接触区域234内的热补偿结构258，以作为应力补偿特征300。热补偿结构/热补偿器258形成为发射器55的部分，并且，安置于开口260内，该开口260形成于第二接触区域234中。热补偿结构258包括膨胀补偿组件262，该膨胀补偿组件262位于开口260内，并且，从开口260的与发射区域244相反的端部朝开口260的与发射区域244相邻的端部延伸。组件262能够具有任何合适的结构，且在所图示的示范性的实施例中，具有能够在开口260内膨胀和收缩的蜿蜒结构。组件262终止于挡块（stop）264处，该挡块264也位于开口260内，并且，形成为具有与开口260的形状互补的形状，以便充当用于使第二接触区域234和开口260围绕结构258的移动的导向部。挡块264还包括焊接孔隙266，该焊接孔隙266在其中接收焊接材料，以使挡块264通过孔隙266而粘接至阴极60。在操作中，当电流经过发射区域244时，电流还通过热补偿结构258而从组件262传递至挡块264。由于电流经过补偿结构258，因而电流促使组件262变热，从而造成第二接触区域234内的热梯度，作为组件262的蜿蜒配置的结果，其具有开口260的相对的两侧的第二接触区域234的部分中的更低温度，以及安置于开口258内的结构258中的更高温度。该温度梯度促使组件262连同发射区域244一起膨胀和收缩，以致于在挡块264的指引下，组件262能够沿着开口260移动，以抵消发射区域244的热膨胀，且从而降低在发射区域244内生成的热应力。在备选的实施例中，结构258能够安置于发射器55的一端或两端处，并且能够另外由与发射器55分离的材料形成，其固至阴极60且仅仅定位于在第二接触区域234中形成的开口260内。本实施例中的形成结构258的不同的材料能够具有与形成发射器55的材料不同的热膨胀系数，以致于结构258能够在较低的温度下向发射器55提供相同的膨胀补偿。能够通过若干铜焊、焊接或铆接方法中的任何方法而将该第二材料258联结至原材料。

现在参考图8，在本发明的另一所图示的示范性的实施例中，与如在先前的实施例中处理的热膨胀相反，发射器55以能够补偿施加至发射器55的离心力的应力补偿特征300形成。在图8中，发射器55以位于发射区域244中的电隔离接触件270形成。该接触件270包括孔隙272，该孔隙272接收合适的焊接材料，以将接触件270紧固至阴极60上的电隔离支撑件（未示出）。发射器55与阴极60之间的接触件的该附加点降低对发射器55的更高的离心力的影响，从而降低发射区域244受制于离心力时的偏转。

现在看图9，在本发明的另外的所图示的示范性的实施例中，发射器55以应力补偿特征300形成，该应力补偿特征300采取从发射区域244向外延伸的多个纽带274的形式。纽带274连接至发射区域244的一个或更多个支柱238，并且与发射区域244平行地延伸，该发射区域244通过间隙276而与发射区域244分离。纽带274的与发射区域244相反的端部包括焊接孔隙278，该焊接孔隙278接收合适的焊接材料，以将纽带274紧固至阴极60，并且纽带274的刚度抵抗在系统10的操作的期间对发射器55施加的离心力而支撑发射区域244。在备选的实施例中，能够变更纽带274的数量和/或配置和/或纽带274的放置，诸如，将纽带274定位于发射区域244的相反的两侧。

现在参考图10和图11，在本发明的再一所图示的示范性的实施例中，发射器55能够以应力补偿特征300形成，该应力补偿特征300采取多个较小的电隔离发射器55’的形式，其各自在其中包括缩小尺寸的发射区域244’，其中，第一接触区域232’和第二接触区域234’安置于发射区域244’的相反的端部处。如图10和图11中所示出的，发射器55’能够并联或串联连接至阴极60，以使得发射区域244’能够形成发射器55的整个发射区域244，并且能够连接以跨阴极60而纵向地延伸，或者发射器55’能够横向地取向，或相对于图10和图11中所示出的取向而以90º的角度取向。在本实施例中，针对每个发射区域244’的较小的尺寸使对每个发射区244’的增大的离心力的变形影响最小化，以致于在维持对于由较小的发射器55’形成的发射器55的增加的电子发射的同时，在每个发射器55’的相应的发射区域244’中，不造成短路。

在本发明的还有另外的示范性的实施例中，图5-图8中所图示的热膨胀应力补偿特征300能够彼此组合，和/或与图9-图11中所图示的离心力应力补偿特征300组合，该离心力应力补偿特征300也能够彼此组合，以便提供发射器55，该发射器55补偿当在系统10内操作时，作用于发射器55的热膨胀和/或离心力两者。

本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使得本领域任何技术人员能够实践本发明，包括制作并使用任何装置或系统和执行任何合并的方法。本发明的可专利范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员所想到的其它示例。如果这样的其它示例具有不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或如果这样的其它示例包括与权利要求的字面语言无实质的差异的等效的结构元件，则它们旨在处于权利要求的范围内。

Claims (15)

1.一种适于供x射线管使用的发射器，所述发射器包含：

至少一个发射区域；和

至少一个应力补偿特征，安置于与所述至少一个发射区域相邻的所述发射器上，

其中所述至少一个应力补偿特征以可压缩结构形成，并且

其中所述至少一个应力补偿特征不承载电流。

2.根据权利要求1所述的发射器，其中，所述至少一个应力补偿特征是至少一个热膨胀补偿特征。

3.根据权利要求2所述的发射器，其中，所述至少一个热膨胀补偿特征包括至少一个依从区域。

4.根据权利要求3所述的发射器，其中，所述至少一个依从区域具有比所述至少一个发射区域的刚度更小的刚度。

5.根据权利要求2所述的发射器，其中，所述至少一个热膨胀补偿特征包括至少一个滑动区域。

6.根据权利要求5所述的发射器，其中，所述至少一个滑动区域适应于与安置于用于所述发射器的支撑结构上的至少一个边界可滑动地接合。

7.根据权利要求1所述的发射器，其中，所述至少一个应力补偿特征是至少一个离心力补偿特征。

8.根据权利要求7所述的发射器，其中，所述至少一个离心力补偿特征是安置于所述至少一个发射区域内的至少一个电隔离接触件。

9.根据权利要求7所述的发射器，其中，所述至少一个离心力补偿特征是从所述至少一个发射区域向外延伸的至少一个电隔离纽带。

10.根据权利要求7所述的发射器，其中，所述至少一个离心力补偿特征包括多个电隔离发射区域，所述多个电隔离发射区域并联或串联连接至阴极以致于使得所述多个电隔离发射区域能够形成所述发射器的所述发射区域。

11.一种x射线管，包含：

阴极组合件；和

与所述阴极组合件隔开的阳极组合件，其中，所述阴极组合件包含：

i.发射器支撑结构；和

ii.安置于所述发射器支撑结构上的发射器，所述发射器包括至少一个发射区域和至少一个应力补偿特征，所述至少一个应力补偿特征安置于与所述至少一个发射区域相邻的所述发射器上，其中所述至少一个应力补偿特征以可压缩结构形成，并且

其中所述至少一个应力补偿特征不承载电流。

12.根据权利要求11所述的x射线管，其中，所述至少一个应力补偿特征选自由至少一个热膨胀补偿特征、至少一个离心力补偿特征以及其组合组成的组。

13.一种用于补偿对在x射线管中使用的发射器的热膨胀和离心力应力的方法，所述方法包含以下的步骤：

a) 提供发射器，所述发射器包括至少一个发射区域和至少一个应力补偿特征，该应力补偿特征与所述至少一个发射区域相邻地安置于所述发射器上，其中所述至少一个应力补偿特征以可压缩结构形成，并且其中所述至少一个应力补偿特征不承载电流；

b) 将所述发射器放置到安置于所述x射线管内的发射器支撑结构上；和

c) 操作所述x射线管，以从所述发射器的所述至少一个发射区域发射电子，其中，操作所述x射线管的所述步骤促使所述发射器的所述至少一个发射区域达到高于2000℃的温度且经历高于20g的离心力。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，操作所述x射线管促使所述发射器的所述至少一个发射区域达到2000℃与2700℃之间的温度且经历20g与85g之间的离心力。

15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述至少一个应力补偿特征选自由至少一个热膨胀补偿特征、至少一个离心力补偿特征以及其组合组成的组。

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