CN116313705A - X射线阴极聚焦元件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了用于X射线成像系统的阴极的各种方法和系统。一种用于制造该阴极的方法包括在聚焦元件上机加工多个聚焦特征并且将该聚焦元件焊接到基座组件。

Description

X射线阴极聚焦元件

技术领域

本文公开的主题的实施方案涉及用于成像系统(例如，X射线成像系统)的阴极。

背景技术

在X射线管中，电离辐射通过在真空中经由电场将电子从阴极加速到阳极而产生。电子源自具有流过其中的电流的阴极组件的长丝。长丝可以由流过它的电流加热以从阴极释放电子，并使电子朝向阳极加速。由不同电压的电流加热的附加长丝可以用于将电子束朝向阳极聚焦，并且影响X射线发射点的大小和位置。阴极可被配置有附加聚焦元件，诸如聚焦架构，例如以进一步影响X射线发射点的大小和位置。

发明内容

在一个实施方案中，一种用于制造用于成像系统的阴极的方法包括在聚焦元件上机加工多个聚焦特征并且将聚焦元件焊接到基座组件。聚焦元件沿着基座组件的第一边缘、第二边缘、第三边缘和第四边缘在焊接特征处焊接到基座组件，并且焊接在第一边缘和第二边缘之间的第一弯曲空间、第二边缘和第三边缘之间的第二弯曲空间、第三边缘和第四边缘之间的第三弯曲空间以及第四边缘和第一边缘之间的第四弯曲空间中的每一者处停止。

应当理解，提供上面的简要描述来以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的精选概念。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或必要特征，该主题的范围由具体实施方式后的权利要求书唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。

附图说明

通过参考附图阅读以下对非限制性实施方案的描述将更好地理解本发明，其中以下：

图1示出了成像系统的示例的框图。

图2示出可以被包括在图1的成像系统中的X射线系统管的一部分的横截面图。

图3A至图3C示出可包括在图2的X射线系统中的阴极的一系列制造阶段。

图4示出图3A至图3C的阴极的元件的分解图。

图5示出图3A至图3C的阴极的横截面图。

图6示出了用于制造图3A至图5的阴极的方法。

图2至图5是大致按比例示出的，但可以使用其他相对尺寸。

具体实施方式

以下描述涉及用于成像系统(诸如X射线成像系统)的阴极的方法和系统的各种实施方案。一种用于制造用于成像系统的阴极的方法包括在聚焦元件上机加工多个聚焦特征并且将聚焦元件焊接到基座组件。所得的阴极包括沿着第一边缘、第二边缘、第三边缘和第四边缘在基座组件的焊接特征处焊接到基座组件的聚焦元件，以及在第一边缘和第二边缘之间的第一弯曲空间、第二边缘和第三边缘之间的第二弯曲空间、第三边缘和第四边缘之间的第三弯曲空间以及第四边缘和第一边缘之间的第四弯曲空间中的每一者处的焊接间隙。

智能阴极用于成像系统，诸如X射线成像系统，以提供对卷绕长丝的聚焦并产生具有电极特征的基本上无限焦点形状大小。智能阴极可通过在没有聚焦特征或其他阴极架构的情况下将至少两个基座元件钎焊在一起来制造，其中至少两个基座元件使用填充金属接合。然后在钎焊元件上机加工为电极提供聚焦的特征，例如，使用组件级处的放电机加工(EDM)。EDM可以允许具有线性形状的多个特征几何形状(例如，其中几何形状的平面以角度相交，而不是弯曲的几何形状)。在EDM以产生特征几何形状之后，可清洁所得智能阴极。例如，智能阴极的表面可以进行喷砂以从EDM工艺去除钎焊溢出物和重铸层。

然而，智能阴极制造的常规方法存在挑战。例如，使用EDM来机加工聚焦元件可生成具有成角度几何形状的聚焦特征，这可以减小智能阴极的聚焦范围并且降低聚焦特征的高电压稳定性。潜在的锋利聚焦特征(例如，由于成角度的几何形状)可定位在阴极杯或其他屏蔽元件内，使得聚焦特征的高度小于阴极杯的高度。此外，在钎焊和EDM之后清洁智能阴极期间，待清洁的阴极的一些表面可被聚焦特征几何形状阻挡而不被喷砂的视线看到。例如，用于将施加到智能阴极的第一部分的第一电压与施加到智能阴极的第二部分的第二电压分离的陶瓷绝缘体可被聚焦特征几何形状阻挡喷砂，并且因此不被清洁。上述挑战可导致电子和/或电压泄漏，由于元件退化而导致的智能阴极寿命减少，以及由陶瓷绝缘体的绝缘降低引起的其他挑战。因此，可能期望一种用于制造智能阴极的方法，该智能阴极具有增加的高电压稳定性、增加的可用寿命、增加的聚焦特征几何形状的选项以及增加的聚焦范围。

下面的描述涉及X射线管的阴极，其中X射线管可以被包括在X射线成像系统中，该成像系统的示例性框图在图1中示出。X射线成像系统可以是介入射线照相术成像系统、荧光透视成像系统、乳房X射线摄影成像系统、固定或移动射线照相术(RAD)成像系统、断层摄影成像系统、计算机断层扫描(CT)成像系统等。

X射线成像系统包括X射线源(例如，X射线管)以生成照射X射线束。X射线管的一个示例的横截面图在图2中示出。X射线管包括阳极组件和阴极组件，其中阴极组件包括阴极，本文描述了制造该阴极的方法。图3A至图3C示出了阴极的一系列制造阶段，包括将基座组件的零件钎焊在一起，对基座组件进行组件级放电机加工(EDM)以机加工局部基准和焊接特征，以及将聚焦元件焊接到基座组件的焊接特征上。阴极元件的分解图在图4中示出，示例性组装阴极以横截面图在图5中示出。图6示出了用于制造图3A至图5的阴极的方法，包括机加工基座组件，清洁基座组件，机加工聚焦元件，以及将聚焦元件焊接到基座组件。

图2至图5示出了具有各种部件的相对定位的示例性构型。至少在一个示例中，如果被示为彼此直接接触或直接耦接，则此类元件可分别被称为直接接触或直接耦接。相似地，至少在一个示例中，彼此邻接或相邻的元件可分别彼此邻接或相邻。例如，设置成彼此共面接触的部件可被称为共面接触。又如，在至少一个示例中，被定位成彼此间隔开并且其间仅具有空间而不具有其他部件的元件可被如此描述引用。又如，被示为位于彼此的上面/下面、位于彼此相对侧、或位于彼此的左侧/右侧之间的元件可相对于彼此被如此描述引用。此外，如图所示，在至少一个示例中，元件的最顶部元件或点可被称为部件的“顶部”，并且元件的最底部元件或点可被称为部件的“底部”。如本文所用，顶部/底部、上部/下部、上面/下面可为相对图的竖直轴而言的，并且可用于描述图中元件相对于彼此的定位。由此，在一个示例中，被示为位于其他元件上面的元件被竖直地定位在其他元件上面。又如，图中所示的元件的形状可被称为具有这些形状(例如，诸如为圆形的、平直的、平面的、弯曲的、倒圆的、倒角的、成角度的等等)。此外，在至少一个示例中，被示为彼此相交的元件可被称为相交元件或彼此相交。另外，在一个示例中，被示为位于另一个元件内或被示为位于另一个元件外的元件可被如此描述引用。

在进一步讨论用于制造其中聚焦元件被焊接到基座组件的阴极的方法之前，示出了其中可以实现阴极的示例性成像系统。现在转向图1，示出了根据示例性实施方案的成像系统10的实施方案的框图，该成像系统被配置为采集原始图像数据并处理该图像数据以用于进行显示和/或分析。应当理解，各种实施方案可适用于实现X射线管的众多X射线成像系统，诸如X射线射线照相术(RAD)成像系统、X射线乳房X射线摄影成像系统、荧光透视成像系统、断层摄影成像系统或CT成像系统。以下对成像系统10的讨论仅仅是一个这种实施方式的示例，并不旨在在模态方面进行限制。

如图1所示，成像系统10包括X射线管或源12，该X射线管或源被配置为穿过对象16投射X射线14束。对象16可包括人类受检者、行李件或期望被扫描的其他对象。源12可以是产生X射线14的常规X射线管，该X射线具有范围通常为三十(30)keV至二百(200)keV的能量谱。X射线14穿过对象16，并且在被衰减之后撞击在检测器组件18上。检测器组件18中的每个检测器模块产生模拟电信号，当X射线束穿过对象16时，该模拟电信号表示撞击的X射线束的强度，并且因此表示衰减的束。在一个实施方案中，检测器组件18是基于闪烁体的检测器组件，然而，还可以设想到也可实现直接转换型检测器(例如，CdTe、CZT、Si检测器等)。

处理器20接收来自检测器组件18的信号，并且生成与被扫描的对象16相对应的图像。计算机22与处理器20通信，以使操作员能够使用操作员控制台24来控制扫描参数并查看所生成的图像。也就是说，操作员控制台24包括某种形式的操作员界面，诸如键盘、鼠标、语音激活控制器或允许操作员控制成像系统10并在显示单元26上查看来自计算机22的重构图像或其他数据的任何其他合适的输入装置。另外，控制台24允许操作员将所生成的图像存储在存储设备28中，该存储设备可包括硬盘驱动器、软盘、光盘等。操作员还可以使用控制台24向计算机22提供命令和指令，以用于控制向X射线源12提供功率和定时信号的源控制器30。

图2示出了可以被包括在图1的成像系统中的X射线源200的横截面图。例如，X射线源200可以是图1的X射线源12的示例性实施方案，该X射线源由包括阳极组件42和阴极组件44的X射线管40形成。提供了用于在示出的各视图之间进行比较的一组参考轴201，其指示x轴、y轴和z轴。X射线管40由阳极组件42和阴极组件44支撑在包壳或框架46内，该包壳或框架容纳具有靶66的阳极48、轴承组件50和阴极52。框架46限定与环境相比相对低压(例如，真空)的区域，其中可存在高电压。此外，框架46可定位在填充有冷却介质(诸如，油)的外壳(未示出)内，该冷却介质还可提供高电压绝缘。虽然配置有靶66的阳极48在上文被描述为X射线管40的共同部件，但是在替代性X射线管实施方案中阳极48和靶66可以是单独的部件。

在操作中，电子束由阴极组件44产生。具体地，阴极52经由一系列电引线56接收一个或多个电信号。电子束占据阴极52与阳极48的靶66之间的空间54。电信号可以是使阴极52以一个或多个能量并以一个或多个频率发射电子束的定时/控制信号。电信号还可至少部分地控制阴极52和阳极48之间的电势。阴极52包括中心绝缘壳体58，掩模60从该中心绝缘壳体延伸。掩模60包封电引线56，该电引线延伸到安装在掩模60末端处的阴极杯62。在一些实施方案中，阴极杯62用作静电透镜，其将从长丝发射的电子聚焦在阴极杯62内以形成电子束。

在CT应用的情况下，当电子束的高速电子从阴极52经由该阴极与形成在阳极48上的靶66之间的例如六万(60,000)伏或更高的电势差被引导到该靶时，产生X射线64。X射线64通过形成在框架46中的辐射发射通道68朝向检测器阵列(诸如，图1的检测器组件18)发射。

阳极组件42包括转子72和定子(未示出)，该定子位于X射线管40外部并且围绕转子72，用于在操作期间引起阳极48的旋转。阳极48由轴承组件50旋转支撑，该轴承组件在旋转时还使阳极48围绕其中心线70旋转。因此，中心线70限定阳极48和轴承组件50的旋转轴线。如图所示，阳极48具有环形形状，该阳极在其中心包含用于接收轴承组件50的环形开口74。

可将阳极48制造成包括多种金属或合金，诸如钨、钼、铜或在被电子轰击时有助于轫致辐射(即，减速辐射)的任何材料。可将阳极48的靶66选择成具有相对高的耐火值，以便承受由撞击阳极48的电子生成的热量。此外，阴极组件44与阳极48之间的空间可被抽空，以便使电子与其他原子的碰撞最小化并使电势最大化。

为了避免阳极48在被电子轰击时过热，转子72绕中心线70以高速(例如，90Hz至250Hz)旋转阳极48。除了阳极48在框架46内的旋转之外，在CT应用中，使X射线管40作为整体以通常为1Hz或更快的速率围绕对象(诸如图1中的成像系统10的对象16)旋转。

可以形成轴承组件50的不同实施方案，诸如具有多个合适的滚珠轴承，但是在所示的示例性实施方案中，该轴承组件包括液体金属流体动力轴承，该液体金属流体动力轴承具有足够的承载能力和可接受的声学噪声水平，以便在图1的成像系统10内操作。

一般来讲，轴承组件50包括固定部件(诸如中心轴76)和旋转部分(诸如套筒78，阳极48附接到该套筒)。虽然相对于图2将中心轴76描述为轴承组件50的固定部件并且将套筒78描述为轴承组件50的旋转部件，但是本公开的实施方案也适用于其中中心轴76是旋转轴并且套筒78是固定部件的实施方案。在这样的构型中，阳极48将随着中心轴76旋转而旋转。

中心轴76可任选地包括腔或冷却剂流动路径80，冷却剂(未示出)(诸如，油)可流过该腔或冷却剂流动路径以冷却轴承组件50。因此，冷却剂使得从X射线管40的阳极48生成的热量能够从该阳极被提取并从X射线管40传递到外部。在跨装式安装的X射线管构型中，冷却剂流动路径80沿着X射线管40的纵向长度(例如，沿着中心线70)延伸。在另选实施方案中，冷却剂流动路径80可仅延伸穿过X射线管40的一部分，诸如在其中X射线管40在放置在成像系统中时是悬臂式的构型中。

如上所述，用于制造智能阴极(本文中称为“阴极”)的方法可期望用于制造具有增加的高电压稳定性、增加的可用寿命、增加的聚焦特征几何形状的选项以及增加的聚焦范围的阴极。一种本文中描述的用于制造用于成像系统的阴极的方法包括在聚焦元件上机加工多个聚焦特征并且将聚焦元件焊接到基座组件。因此，本文描述的方法可在智能阴极中产生焦点偏置电极(例如，聚焦元件)以提高可靠性和发射性能。

基座组件可通过将上延伸件钎焊到绝缘体的第一面并且将下延伸件钎焊到绝缘体的与绝缘体的第一面相对的第二面来制造。焊接特征和局部基准可以使用EDM在基座组件上机加工。具有焊接特征和局部基准的基座组件可例如通过喷砂来清洁。因此，可以在将聚焦元件焊接到基座组件之前清洁基座组件的表面，包括绝缘体的表面。聚焦元件可以由阴极制造商或由第三方机加工，其中聚焦元件的机加工包括机加工具有圆形边缘和平滑几何形状的聚焦特征。然后可以对聚焦元件进行电抛光，以提高聚焦元件的高电平电压稳定性。聚焦元件然后沿着基座组件的焊接特征焊接到基座组件。

因此，上文简要描述并在本文中进一步描述的方法可允许制造具有提高的可靠性和发射性能的阴极。由于聚焦元件的聚焦特征是与基座组件的EDM分开机加工的，所以可以机加工具有圆形边缘的聚焦特征几何形状，平滑几何形状，以及可能不使用EDM机加工的其他几何形状。由于清洁包括阴极表面的基座组件表面以从EDM去除钎焊溢出物和重铸层，因此阴极的可用寿命可能增加。在将聚焦元件焊接到基座组件之前电抛光聚焦元件可提高聚焦元件的高电压稳定性，并且除了聚焦特征的圆形边缘之外，还可以允许聚焦元件的高度延伸超过阴极杯的高度，从而通过增加潜在聚焦场大小和/或形状选项的数量来增加阴极的聚焦能力。

图3A至图3C示出阴极的一系列制造阶段，图3C中示出了组装好的阴极300。阴极300可以是图2的阴极50的示例。图3A的第一制造阶段310和图3B的第二制造阶段320包括组装阴极的基座组件360。图3C的第三制造阶段330包括将聚焦元件焊接到基座组件360以形成阴极300。关于用于制造图3A至图3C所示的阴极300的方法的另外细节在图6中描述。提供了用于在示出的各视图之间进行比较的一组参考轴350，其指示x轴、y轴和z轴。

图3A所示的第一制造阶段310包括钎焊基座组件360。基座组件360包括上延伸件302、下延伸件304和焊垫306。上延伸件302、下延伸件304和焊垫306中的每一者可由相同方或不同方制造。此外，上延伸件302、下延伸件304和焊垫306可以使用火焰钎焊、感应钎焊、电阻钎焊或另一种钎焊方法钎焊在一起，其中上延伸件302、下延伸件304和焊垫306由填充金属接合。

上延伸件302是环形的，具有连接直边和中空中心的圆角。上延伸件可由金属形成，诸如镍、钢、可伐合金或铌。上延伸件可包括第一边缘312、第二边缘314、第三边缘316和第四边缘318。第一边缘312的长度可以等于第三边缘316的长度，并且第二边缘314的长度可以等于第四边缘318的长度。第一边缘312沿着x轴的长度和第三边缘316沿着x轴的长度可以大于第二边缘314沿着z轴的长度和第四边缘318沿着z轴的长度。第一边缘312和第三边缘316中的每一者沿着z轴的宽度与第二边缘314和第四边缘318沿着z轴的宽度可以近似相等。

圆角可包括第一边缘312和第二边缘314之间的第一弯曲空间322，第二边缘314和第三边缘316之间的第二弯曲空间324，第三边缘316和第四边缘318之间的第三弯曲空间326，以及第四边缘318和第一边缘312之间的第四弯曲空间328。

上延伸件302的架构可包括沿着上延伸件的边缘中的每个边缘定位的焊接基座。例如，第一焊接基座332可沿着第一边缘312的长度定位，第二焊接基座334可沿着第二边缘314的长度定位，第三焊接基座336可沿着第三边缘316的长度定位，并且第四焊接基座338可沿着第四边缘318的长度定位。

焊接基座中的每一者可具有阶梯式几何形状，其中第一阶梯与环形上延伸件302的内部对准。以另一种方式描述，第一阶梯可与环形上延伸件302的中心中空部分对准。焊接基座的第一阶梯中的每个第一阶梯可具有沿着y轴的第一高度。例如，第一焊接基座332的第一阶梯的第一高度等于第二焊接基座334的第一阶梯的第一高度。焊接基座中的每一者还可具有第二阶梯，其中第一焊接基座332的第二阶梯，第二焊接基座334的第二阶梯和第四焊接基座338的第二阶梯各自与环形上延伸件302的外边缘对准。第三焊接基座336的第二阶梯可沿着第三边缘316的长度定位在第三边缘316的宽度的大致中间。第一焊接基座、第二焊接基座、第三焊接基座和第四焊接基座的第二阶梯中的每个第二阶梯的高度可以相等，并且该高度可以大于第一阶梯中的每个第一阶梯的第一高度。

焊垫306可以是由陶瓷或其他绝缘材料形成的环形绝缘体，其使上延伸件302与下延伸件304充分绝缘，并且在本文中被称为绝缘体306。绝缘体306可被定位在上延伸件302和下延伸件304之间，并且周向围绕下延伸件的第二层级。绝缘体306的长度和宽度可分别类似于上延伸件302的长度和宽度。绝缘体306还可以具有沿着y轴的高度，该高度可大于上延伸件302的总高度，如图4中进一步描述的。

上延伸件302的第一面可被钎焊到绝缘体306的第一面。此外，绝缘体的与绝缘体的第一面相对的第二面可被钎焊到下延伸件304。例如，上延伸件302、下延伸件304和焊垫306可以使用火焰钎焊、感应钎焊、电阻钎焊或另一种钎焊方法钎焊在一起，其中上延伸件302、下延伸件304和焊垫306由填充金属接合。

下延伸件304可具有包括第一层级342和第二层级344的连续阶梯式架构。第一层级342可限定下延伸件304的第一长度346和第一宽度345。第二层级344可限定下延伸件的第二长度348和第二宽度347，其中第二长度348和第二宽度347小于第一长度346和第一宽度345。第二层级344可具有大于第一层级342的第一高度352的第二高度354，使得第二层级344延伸穿过绝缘体306和上延伸件302的中空部分。第二层级344的顶表面可与上延伸件302的焊接基座332、334、336和338中的每一者的第一阶梯的第一高度对准。因此，绝缘体306可被定位在上延伸件302和下延伸件304之间，并且周向围绕下延伸件304的第二层级344。

图3B所示的第二制造阶段320包括局部基准和焊接特征在基座组件360上的组件级EDM。在上延伸件302的第一焊接基座332、第二焊接基座334、第三焊接基座336和第四焊接基座338中的每一者上机加工焊接特征。第一焊接特征362、第二焊接特征364、第三焊接特征366和第四焊接特征368(例如，分别对应于第一焊接基座至第四焊接基座)中的每一者可具有L形几何形状，其中使用EDM减小(例如，相应焊接基座的)第一阶梯的第一高度并且减小(例如，相应焊接基座的)第二阶梯的宽度。第一阶梯的减小的第一高度在本文中称为第三高度。第二阶梯的减小宽度在本文中称为第一焊接特征362和第三焊接特征366沿着z轴的第四宽度，以及第二焊接特征364和第四焊接特征368沿着x轴的第五宽度。每个焊接特征的第三高度可以小于相应焊接特征的第四宽度或第五宽度。使用EDM从上延伸件302的焊接基座机加工焊接特征可以在基座组件360的顶部上产生具有沿着z轴的第六宽度356和沿着x轴的第七长度358的空间361，使得聚焦元件可以定位在该空间内，如图3C所示。上延伸件的每个焊接特征的第三高度可以部分地围绕聚焦元件，如以下进一步描述的。

局部基准的组件级EDM可包括机加工第一基准370和第二基准372。第一基准370和第二基准372允许经由焊接将阴极屏蔽件(例如，在下延伸件304处)附接到耐火杯组件(例如，图5中所示的阴极杯)。

图3C所示的第三制造阶段330包括在焊接特征处将聚焦元件375焊接到基座组件360。例如，聚焦元件375通过焊接联接件(例如，焊接金属)沿着基座组件的焊接特征联接到基座组件。聚焦元件375包括聚焦特征，其中定位有长丝的通道，以及用于将电子发射和聚焦成单个电子束以撞击阳极并产生X射线束的其他几何形状和架构，如上所述。聚焦元件375的另外细节在图5中描述。继续参考图3C，聚焦元件375具有沿着x轴的第八宽度376和沿着z轴的第九长度378。聚焦元件375的第八宽度376和第九长度378可分别小于第七长度358和第六宽度356(在图3B中描绘)。聚焦元件375因此可定位在由上延伸件302的焊接特征形成的空间内，并且聚焦元件375的基座可搁置在焊接特征上，如图5中进一步所示。

聚焦元件375在基座组件的焊接特征中的每个焊接特征处焊接到基座组件360。在一个示例中，使用激光焊接进行焊接。然而，可使用其他合适的焊接方法，其允许将基座组件联接到聚焦元件，而聚焦元件和/或基座组件没有热变形(例如，熔化或其他退化)。聚焦元件375沿着第一焊接特征362(图3C中未具体示出)、第二焊接特征364、第三焊接特征366和第四焊接特征368焊接到基座组件360。沿着焊接特征中的每个焊接特征的焊接联接件可以沿着第一焊接特征362、第二焊接特征364、第三焊接特征366和第四焊接特征368中的每一者的长度联接聚焦元件和相应的焊接特征。当焊接特征远离聚焦元件的聚焦特征定位时，可以减少焊接过程期间聚焦特征的热变形。

在焊接特征之间的弯曲空间中的每个弯曲空间处停止焊接。例如，焊接件中的间隙存在于第一弯曲空间(例如，图3A所示的第一弯曲空间322)、第二弯曲空间324、第三弯曲空间326和第四弯曲空间(例如，图3A所示的第四弯曲空间328)处。间隙的高度可以等于(例如，焊接特征的第一阶梯的)第三高度。在焊接特征处的焊接件之间的每个弯曲空间处的焊接件中的间隙可允许焊接件以及阴极的其他金属特征在被加热时膨胀，使得焊接件由于应力而退化的可能性降低。

如所述的那样使用图3A至图3C所示的步骤制造的阴极300可以在成像系统的X射线管中实现，诸如图2的X射线管。在图6的方法中详述了图3A至图3C的步骤。在进一步讨论用于制造阴极的方法之前，其中聚焦元件被焊接到基座组件，阴极元件的分解图在图4中示出，阴极的横截面图在图5中示出。

图4示出图3A至图3C的阴极300的元件的分解图400。类似的部件与图3A至图3C中相似地编号。除了先前描述的聚焦元件375、上延伸件302、绝缘体306和下延伸件304之外，阴极300还可包括第一钎焊箔402和第二钎焊箔404。第一钎焊箔402和第二钎焊箔404用于经由钎焊将绝缘体306(例如，由陶瓷或其他绝缘材料形成)连接到上延伸件302和下延伸件304，如先前在图3A至图3C中描述的和在图6中进一步描述的。提供了用于在示出的各视图之间进行比较的一组参考轴401，其指示x轴、y轴和z轴。

如上所述，绝缘体306的长度和宽度可分别类似于上延伸件302的长度和宽度。第一钎焊箔402和第二钎焊箔404的长度和宽度也可以分别等于绝缘体306和上延伸件302的长度和宽度。因此，第一钎焊箔402、第二钎焊箔404、绝缘体306和上延伸件302的长度可以等于第十长度420。此外，第一钎焊箔402、第二钎焊箔404、绝缘体306和上延伸件302的宽度可以等于第十一宽度422。第十长度420和第十一宽度422可以分别大于下延伸件304的第二层级的第一宽度345和第二长度348。

绝缘体306还可以具有沿着y轴的高度424，如在绝缘体306的第一面432和第二面434之间测量的，其可以大于上延伸件302的总高度并且近似等于第二层级344的第二高度354(在图3A中描绘)。因此，当绝缘体306定位在上延伸件302与下延伸件304之间时，上延伸件302的第一面430可搁置在绝缘体306的第一面432上(例如，第一钎焊箔402定位在其间)，并且绝缘体306的与绝缘体306的第一面432相对的第二面434可搁置在下延伸件304上(例如，第二钎焊箔404定位在其间)。

在一个示例中，绝缘体306、第一钎焊箔402和第二钎焊箔404也可被配置有用于定位榫钉的两对切口408、410。定位榫钉可被定位在下延伸件304和上延伸件302中的至少一者上，使得当上延伸件302、第一钎焊箔402、绝缘体306、第二钎焊箔404和下延伸件304如图3C所示定位时(例如，在阴极300的组装构型中)，定位榫钉延伸到该对切口408、410中以提供阴极的整体固定。在一个示例中，两对切口408、410可以沿着每个元件的宽度422居中，并且可以跨越绝缘体306的高度424以及第一钎焊箔402和第二钎焊箔404的高度，其中钎焊箔的高度小于上延伸件的高度。延伸穿过切口408、410的定位榫钉可联接上延伸件302、绝缘体306和下延伸件304。第一钎焊箔402可被夹置在上延伸件302和绝缘体306之间。第二钎焊箔404可被夹置在绝缘体306和下延伸件304之间。上延伸件302和下延伸件304之间的距离可以等于绝缘体306的高度424。

第一钎焊箔402和第二钎焊箔404两者可被配置有与彼此、上延伸件302、绝缘体306和下延伸件304相似的尺寸和几何形状，包括第十长度420和第十一宽度422。第一钎焊箔402和第二钎焊箔404可以是具有与绝缘体306和上延伸件302相似的内部尺寸，具有第一壁厚度447、第二壁厚度445和第三壁厚度443的环状结构。第一壁厚度447可以大于第二壁厚度445，并且第二壁厚度可以大于第三壁厚度443。环状结构可允许下延伸件304的第二层级344突出穿过第二钎焊箔404、绝缘体306和第一钎焊箔402的中心。在一个示例中，第二层级344的顶部可以与第一钎焊箔402的顶部齐平。在另一个示例中，第二层级344可以延伸穿过上延伸件302，如图5中进一步所示。

图5示出了图3A至图3C的阴极300的横截面图500，如由沿图4中的虚线4-4截取的横向切割所限定的。类似的部件与图3A至图4中相似地编号，并且包括聚焦元件375、上延伸件302、绝缘体306和下延伸件304。图5所示的实施方案还包括阴极杯510，该阴极杯可以是图2的阴极杯62的示例。

阴极杯510可用作静电透镜，其将从阴极杯内的热离子长丝发射的电子聚焦以形成电子束。阴极杯510可以是由金属(诸如镍或可伐合金)形成的中空矩形壳体，其具有围绕上延伸件302、绝缘体306、下延伸件304以及聚焦元件375的至少一部分的开放顶部和开放底部，这将在下面进一步描述。

聚焦元件375可以是单个连续架构，该单个连续架构具有大小被设计成使得热离子长丝可以定位在其中的至少一个通道，并且在至少一个通道的任一横向侧上具有至少一个聚焦特征，如图3A至图4所示。在一个示例中，聚焦元件375可以使用EDM和五轴铣削机加工来机加工。聚焦元件的聚焦特征和通道可具有圆角和边缘以及平滑几何形状，这与以线性角度相交的拐角相反。可以使用其他方法来机加工聚焦元件，这允许圆形边缘和平滑几何形状。

聚焦元件375可以被配置为具有电子发射长丝的连续单个架构(例如，单片结构)网格电极，该电子发射长丝被定位在具有将发射的电子聚焦成单个电子束的几何形状的至少三个通道中的每个通道中。聚焦元件375可以具有碗形状，例如，与聚焦元件的中心相比，聚焦元件的侧面可以具有更高的高度。例如，聚焦元件可具有大于第二内部高度535的第一侧高度533。

聚焦元件几何形状可包括在第八宽度376的相对端上的第一横向边缘特征502和第二横向边缘特征504。第一横向边缘特征502和第二横向边缘特征504中的每一者可被配置有横向凹部506，该横向凹部可帮助聚焦电子束。第一横向边缘特征502和第二横向边缘特征504的每个横向凹部506定位在比相邻长丝的竖直高度更高的竖直高度处，其中凹部竖直高度被定义为从凹部的底部点到聚焦元件375的邻近上延伸件302的面的距离。横向凹部506的边缘可以是圆形的。

聚焦元件375还可包括定位在聚焦元件架构的通道中的至少一个热离子长丝。在图4的实施方案中，小长丝512定位在第一通道522中，中长丝514定位在第二通道524中，并且大长丝516定位在第三通道526中。小长丝512、中长丝514和大长丝516中的每一者可相对于下延伸件304的第二层级的顶部定位在相应通道内的不同高度处。相对于通道宽度，每个长丝可大致定位在相应通道的中心处。

附加聚焦特征可沿着聚焦元件375的第八宽度376定位在通道中的每个通道之间，该第八宽度可沿着聚焦元件375的第九长度378延伸，如图3C至图4所示。

第一聚焦特征528定位在第二通道524与第一通道522之间，并且第二聚焦特征530定位在第一通道522与第三通道526之间。第一聚焦特征528和第二聚焦特征530中的每一者可被配置有将从任一侧上的长丝发射的电子聚焦成用于聚焦元件375的单个电子束的几何形状。因此，通道可以由相应通道之间的聚焦特征的宽度间隔开。如上所述，当长丝以相应通道宽度居中时，每个长丝之间的距离可以大于每个通道之间的距离。第一横向边缘特征502、第二横向边缘特征504、第一聚焦特征528和第二聚焦特征530被配置为聚焦元件375的连续单个架构。第一横向边缘特征502和第二横向边缘特征504在本文中可称为聚焦特征。

聚焦元件375的聚焦元件几何形状(包括通道壁和聚焦特征)被配置有集成边缘聚焦，其中聚焦元件的边缘是圆形的，诸如具有至少120μm的半径，这与限定为具有小于80μm的半径的锋利边缘(例如，两个直平面的90度相交)相反。在一个示例中，聚焦元件几何形状的所有边缘被配置为圆形边缘。在一个示例中，聚焦元件可以使用EDM和五轴铣削机加工来机加工。因此，聚焦元件的聚焦特征和通道具有圆角和边缘以及平滑几何形状，这与以线性角度相交的拐角相反。可以使用其他方法来机加工聚焦元件，这允许圆形边缘和平滑几何形状。

聚焦元件375可被配置有位于长丝平面下方的中空空间532，长丝的绝缘腿可穿过该中空空间。当经由电流馈通向长丝施加电压以加热长丝并发射电子时，每个长丝的腿可例如通过腿绝缘体被绝缘，以使损失到环境的电荷最小化并且将电流馈通电荷与施加在聚焦元件375上的电荷、上延伸件302的电荷和下延伸件304的电荷隔离。

中空区域在聚焦元件375与下延伸件304的第二层级344的顶部之间提供间隙区域。此外，由于下延伸件304的第二层级的第一宽度345小于绝缘体306和上延伸件302的第十一宽度422，并且小于聚焦元件375的第八宽度376，间隙区域围绕下延伸件304的第二层级344的侧面延伸。横向间隙540因此存在于下延伸件304的第二层级344与绝缘体306，第二层级344与上延伸件302，以及第二层级344与聚焦元件375之间(例如，围绕第二层级344的圆周)。第二层级与上延伸件302之间的横向间隙540的宽度等于绝缘体306与第二层级之间的横向间隙540的宽度。横向间隙540具有围绕第二层级的圆周等距离的第一宽度。横向间隙540在第二层级344和聚焦元件375之间可以是圆形的，使得第二层级344和聚焦元件375之间的横向间隙540的宽度小于绝缘体306和第二层级之间的横向间隙540的宽度。

如上所述，长丝可以以聚焦特征的宽度横向间隔开。第一通道的长丝、第二通道的长丝和第三通道的长丝中的每一者具有相对于相邻长丝的不相等的横向间距，其中横向间距被定义为相对于水平轴(例如，x轴)在第一长丝直径的中心点到第二长丝直径的中心点之间的横向距离。具体地说，可定位在中长丝与大长丝之间的小长丝512可从聚焦元件375的总宽度(例如，等于第八宽度376)的中心偏移。从撞击阳极靶(诸如图2的阳极48的靶66)的电子束发射的离子可能最有可能撞击聚焦特征的中心。因此，通过将小长丝定位在聚焦特征的中心点的左侧，可以防止长丝的潜在退化。

此外，聚焦元件375的高度537可以至少部分地在阴极杯510的高度上方延伸。如上所述，聚焦元件375在被焊接到上延伸件302的焊接特征之前被电抛光，可以增加聚焦元件375的高电压稳定性。可由聚焦元件375引导的聚焦场可因此增加，因为聚焦元件可在阴极杯510的高度上方延伸，同时减少由于高电压引起的退化。

图6示出了用于制造图3至图5的阴极的示例性方法600。方法600可由X射线成像系统制造商，由阴极制造商等来实现。

在602处，方法600包括制造基座组件。阴极的基座组件可包括上延伸件、下延伸件和焊垫，如图3至图5所示。焊垫可以是由陶瓷或其他绝缘材料形成的环形绝缘体，其使上延伸件与下延伸件充分绝缘，并且在本文中被称为绝缘体。绝缘体可被定位在上延伸件和下延伸件之间，并且周向围绕下延伸件的第二层级。

在604处，制造基座组件包括将上延伸件、绝缘体和下延伸件钎焊在一起。上延伸件的第一面可被钎焊到绝缘体的第一面，并且绝缘体的与绝缘体的第一面相对的第二面可被钎焊到下延伸件。上延伸件、下延伸件和焊垫可以使用火焰钎焊、感应钎焊、电阻钎焊或另一种钎焊方法钎焊在一起，其中上延伸件、下延伸件和焊垫由填充金属接合。

在606处，制造基座组件还包括执行局部基准和焊接特征的组件级放电机加工(EDM)。在基座组件的上延伸件上机加工局部基准和焊接特征。如图3至图5所示，焊接特征在上延伸件的第二面的第一边缘、第二边缘、第三边缘和第四边缘中的每一者上被机加工，在焊接特征中的每一者之间具有弯曲空间。

在608处，在钎焊基座组件之后，方法600包括清洁基座组件。清洁基座组件以从EDM工艺去除潜在的钎焊溢出物和/或重铸层。在一个示例中，通过对基座组件进行喷砂来进行清洁。由于聚焦元件尚未附接(例如，焊接)到基座组件上，因此可以清除绝缘体以及上延伸件和下延伸件中的钎焊溢出物和EDM重铸层。

方法600可任选地包括在610处机加工聚焦元件。机加工聚焦元件可包括机加工单个连续架构，该单个连续架构具有大小被设计成使得长丝可以定位在其中的至少一个通道，以及在至少一个通道的任一横向侧上的至少一个聚焦特征，如图3至图5所示。在一个示例中，聚焦元件可以使用EDM和五轴铣削机加工来机加工。聚焦元件的聚焦特征和通道可具有圆角和边缘以及平滑几何形状，这与以线性角度相交的拐角相反。可以使用其他方法来机加工聚焦元件，这允许圆形边缘和平滑几何形状。在另一个示例中，聚焦元件由第三方制造并且可以包括类似的架构(例如，在任一侧上具有至少一个聚焦特征的至少一个通道)或与上述架构不同的架构。

加工聚焦元件还可以包括在612处电抛光聚焦元件。电抛光聚焦元件可以提高聚焦元件的高电压稳定性。高电压稳定性可以允许聚焦元件的聚焦特征在阴极杯的高度上方延伸，如图5所示。聚焦特征在阴极杯高度上方的延伸可增加阴极的聚焦场并增加从长丝发射的撞击阳极的电子的量。

在614处，方法600包括在焊接特征处将聚焦元件焊接到基座组件。聚焦元件沿着上延伸件的第二面的第一边缘、第二边缘、第三边缘和第四边缘在焊接特征处被焊接到基座组件。在第一边缘和第二边缘之间的第一弯曲空间、第二边缘和第三边缘之间的第二弯曲空间、第三边缘和第四边缘之间的第三弯曲空间以及第四边缘和第一边缘之间的第四弯曲空间中的每一者处停止焊接，如图3至图5所示。可以使用激光焊接方法来执行将聚焦元件焊接到基座组件。

以这种方式，可以制造用于X射线成像系统的阴极，其中在基座组件的清洁和聚焦元件的电抛光之后将聚焦元件焊接到基座组件。这可以允许清洁基座组件的绝缘体以及上延伸件和下延伸件，这可以增加阴极的可用寿命。另外，与机加工基座组件分开机加工聚焦元件可允许聚焦元件几何形状，其可以增加从长丝发射的电子到单个电子束的聚焦。电抛光聚焦元件可提高聚焦元件的高电压稳定性，从而进一步增加阴极的可用寿命并增加发射电子的聚焦。沿着第一边缘、第二边缘、第三边缘和第四边缘在焊接特征处将聚焦元件焊接到基座组件，而不在焊接特征之间的弯曲空间处进行焊接，可以允许应力消除。例如，在将聚焦元件焊接到基座组件期间以及在阴极的操作(例如，从长丝发射电子)期间，焊接特征之间的弯曲空间可允许焊接件以及阴极的其他金属特征在被加热时膨胀，使得由于应力而断裂的可能性降低。

如本文所述的用于成像系统的阴极的技术效果是增加的阴极的电子聚焦能力、阴极的高电压稳定性和制造的阴极的增加产率，其中阴极包括聚焦元件上的多个聚焦特征，并且聚焦元件被焊接到包括绝缘体的基座组件。

本公开还提供对用于制造用于X射线成像系统的阴极的方法的支持，该方法包括在聚焦元件上机加工多个聚焦特征并且将聚焦元件焊接到基座组件。在该方法的第一示例中，该方法还包括：将上延伸件和下延伸件钎焊到焊垫以形成基座组件，其中上延伸件的第一面使用填充金属联接到焊垫的第一面并且下延伸件使用填充金属联接到焊垫的相对的第二面。在任选地包括第一示例的该方法的第二示例中，该方法还包括：在基座组件的上延伸件上机加工局部基准和焊接特征。在任选地包括第一示例和第二示例中的一者或两者的该方法的第三示例中，使用放电机加工来机加工局部基准和焊接特征。在任选地包括第一示例至第三示例中的一者或多者或每一者的该方法的第四示例中，焊接特征在上延伸件的第二面的第一边缘、第二边缘、第三边缘和第四边缘中的每一者上被机加工，在焊接特征中的每一者之间具有弯曲空间。在任选地包括第一示例至第四示例中的一者或多者或每一者的该方法的第五示例中，聚焦元件在焊接特征处焊接到基座组件，并且焊接在第一边缘和第二边缘之间的第一弯曲空间、第二边缘和第三边缘之间的第二弯曲空间、第三边缘和第四边缘之间的第三弯曲空间以及第四边缘和第一边缘之间的第四弯曲空间中的每一者处停止。在任选地包括第一示例至第五示例中的一者或多者或每一者的该方法的第六示例中，使用激光焊接将聚焦元件焊接到上延伸件。在任选地包括第一示例至第六示例中的一者或多者或每一者的该方法的第七示例中，该方法还包括：清洁基座组件。在任选地包括第一示例至第七示例中的一者或多者或每一者的该方法的第八示例中，清洁基座组件包括对基座组件进行喷砂。在任选地包括第一示例至第八示例中的一者或多者或每一者的该方法的第九示例中，使用放电机加工和五轴铣削机加工在聚焦元件上机加工多个聚焦特征，使得多个聚焦特征具有圆角和平滑几何形状。在任选地包括第一示例至第九示例中的一者或多者或每一者的该方法的第十示例中，该方法还包括：电抛光聚焦元件。

本公开还提供对用于X射线成像系统的阴极的支持，该阴极包括：基座组件、聚焦元件上的多个聚焦特征、以及焊接联接件，其中聚焦元件通过焊接联接件联接到基座组件。在该系统的第一示例中，该系统还包括：阴极杯，该阴极杯周向围绕基座组件和聚焦元件的第一高度，其中聚焦元件的第二高度在阴极杯的高度上方延伸。在任选地包括第一示例的该系统的第二示例中，基座组件由使用填充金属钎焊到绝缘体的第一面的下延伸件，以及使用填充金属钎焊到绝缘体的相对的第二面的上延伸件构成。在任选地包括第一示例和第二示例中的一者或两者的该系统的第三示例中，下延伸件具有阶梯式架构，其中第二层级从第一层级的一部分竖直延伸，使得第二层级的高度至少部分地被绝缘体周向围绕。在任选地包括第一示例至第三示例中的一者或多者或每一者的该系统的第四示例中，该系统还包括：在第二层级与绝缘体之间具有围绕第二层级的圆周的第一宽度的第一横向间隙，以及在第二层级与上延伸件之间具有等于第一横向间隙的第一宽度的第二宽度的第二横向间隙。在任选地包括第一示例至第四示例中的一者或多者或每一者的该系统的第五示例中，该系统还包括：上延伸件和下延伸件之间大于或等于绝缘体的高度的距离。在任选地包括第一示例至第五示例中的一者或多者或每一者的该系统的第六示例中，焊接联接件沿着焊接特征将聚焦元件联接到基座组件，该焊接特征沿着上延伸件的第一边缘、第二边缘、第三边缘和第四边缘定位。在任选地包括第一示例至第六示例中的一者或多者或每一者的该系统的第七示例中，在第一边缘和第二边缘之间的第一弯曲空间、第二边缘和第三边缘之间的第二弯曲空间、第三边缘和第四边缘之间的第三弯曲空间以及第四边缘和第一边缘之间的第四弯曲空间中的每一者处在焊接联接件中存在间隙。

本公开还提供对用于制造阴极的方法的支持，该方法包括：制造基座组件，包括：使用填充金属将上延伸件的第一面钎焊到绝缘体的第一面；使用填充金属将下延伸件钎焊到绝缘体的与绝缘体的第一面相对的第二面；使用放电机加工在上延伸件的与上延伸件的第一面相对的第二面的第一边缘、第二边缘、第三边缘和第四边缘中的每一者上机加工焊接特征，在焊接特征中的每一者之间具有弯曲空间；以及在基座组件上机加工基准；通过对基座组件进行喷砂来清洁基座组件；机加工具有多个聚焦特征和至少一个通道的聚焦元件；电抛光聚焦元件；将热离子长丝定位在至少一个通道中的每一者中；沿着第一边缘、第二边缘、第三边缘和第四边缘在焊接特征中的每一者处将聚焦元件的第一面焊接到上延伸件的第二面；以及在第一边缘和第二边缘之间的第一弯曲空间、第二边缘和第三边缘之间的第二弯曲空间、第三边缘和第四边缘之间的第三弯曲空间以及第四边缘和第一边缘之间的第四弯曲空间中的每一者处停止焊接。

如本文所用，以单数形式列举并且以单词“一”或“一个”开头的元件或步骤应当被理解为不排除多个所述元件或步骤，除非明确说明此类排除。此外，对本发明的“一个实施方案”的引用不旨在被解释为排除也包含所引用特征的附加实施方案的存在。此外，除非明确地相反说明，否则“包含”、“包括”或“具有”具有特定特性的元件或多个元件的实施方案可包括不具有该特性的附加此类元件。术语“包括”和“在…中”用作相应的术语“包含”和“其中”的简明语言等同形式。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标记，而不旨在对其对象施加数字要求或特定位置次序。

该书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使相关领域中的普通技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何包含的方法。本发明可取得专利权的范围由权利要求书限定，并且可包括本领域普通技术人员想到的其他示例。如果此类其他示例具有与权利要求书的字面语言没有区别的结构元素，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言具有微小差别的等效结构元素，则此类其他示例旨在落入权利要求书的范围内。

Claims (20)

1.一种用于制造用于X射线成像系统的阴极的方法，所述方法包括：

在聚焦元件上机加工多个聚焦特征；以及

将所述聚焦元件焊接到基座组件。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括将上延伸件和下延伸件钎焊到焊垫以形成所述基座组件，其中所述上延伸件的第一面使用填充金属联接到所述焊垫的第一面并且所述下延伸件使用填充金属联接到所述焊垫的相对的第二面。

3.根据权利要求2所述的方法，还包括在所述基座组件的所述上延伸件上机加工局部基准和焊接特征。

4.根据权利要求3所述的方法，其中使用放电机加工来机加工局部基准和焊接特征。

5.根据权利要求4所述的方法，其中焊接特征在所述上延伸件的第二面的第一边缘、第二边缘、第三边缘和第四边缘中的每一者上被机加工，在所述焊接特征中的每一者之间具有弯曲空间。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述聚焦元件在焊接特征处焊接到所述基座组件，并且焊接在所述第一边缘和所述第二边缘之间的第一弯曲空间、所述第二边缘和所述第三边缘之间的第二弯曲空间、所述第三边缘和所述第四边缘之间的第三弯曲空间以及所述第四边缘和所述第一边缘之间的第四弯曲空间中的每一者处停止。

7.根据权利要求6所述的方法，其中使用激光焊接将所述聚焦元件焊接到所述上延伸件。

8.根据权利要求1所述的方法，还包括清洁所述基座组件。

9.根据权利要求8所述的方法，其中清洁所述基座组件包括对所述基座组件进行喷砂。

10.根据权利要求1所述的方法，其中使用放电机加工和五轴铣削机加工在所述聚焦元件上机加工所述多个聚焦特征，使得所述多个聚焦特征具有圆角和平滑几何形状。

11.根据权利要求1所述的方法，还包括电抛光所述聚焦元件。

12.一种用于X射线成像系统的阴极，所述阴极包括：

基座组件；

聚焦元件上的多个聚焦特征；以及

焊接联接件；其中

所述聚焦元件通过所述焊接联接件联接到所述基座组件。

13.根据权利要求12所述的阴极，还包括：阴极杯，所述阴极杯周向围绕所述基座组件和所述聚焦元件的第一高度，其中所述聚焦元件的第二高度在所述阴极杯的高度上方延伸。

14.根据权利要求12所述的阴极，其中所述基座组件由使用填充金属钎焊到绝缘体的第一面的下延伸件，以及使用所述填充金属钎焊到所述绝缘体的相对的第二面的上延伸件构成。

15.根据权利要求14所述的阴极，其中所述下延伸件具有阶梯式架构，其中第二层级从第一层级的一部分竖直延伸，使得所述第二层级的高度至少部分地被所述绝缘体周向围绕。

16.根据权利要求15所述的阴极，还包括在所述第二层级与所述绝缘体之间具有围绕所述第二层级的圆周的第一宽度的第一横向间隙，以及在所述第二层级与所述上延伸件之间具有等于所述第一横向间隙的所述第一宽度的第二宽度的第二横向间隙。

17.根据权利要求15所述的阴极，还包括所述上延伸件和所述下延伸件之间大于或等于所述绝缘体的高度的距离。

18.根据权利要求14所述的阴极，其中所述焊接联接件沿着焊接特征将所述聚焦元件联接到所述基座组件，所述焊接特征沿着所述上延伸件的第一边缘、第二边缘、第三边缘和第四边缘定位。

19.根据权利要求18所述的阴极，其中在所述第一边缘和所述第二边缘之间的第一弯曲空间、所述第二边缘和所述第三边缘之间的第二弯曲空间、所述第三边缘和所述第四边缘之间的第三弯曲空间以及所述第四边缘和所述第一边缘之间的第四弯曲空间中的每一者处在所述焊接联接件中存在间隙。

20.一种用于制造阴极的方法，所述方法包括：

制造基座组件，包括：

使用填充金属将上延伸件的第一面钎焊到绝缘体的第一面；

使用填充金属将下延伸件钎焊到所述绝缘体的与所述绝缘体的所述第一面相对的第二面；

使用放电机加工在所述上延伸件的与所述上延伸件的所述第一面相对的第二面的第一边缘、第二边缘、第三边缘和第四边缘中的每一者上机加工焊接特征，在所述焊接特征中的每一者之间具有弯曲空间；以及

在所述基座组件上机加工基准；

通过对所述基座组件进行喷砂来清洁所述基座组件；

机加工具有多个聚焦特征和至少一个通道的聚焦元件；

电抛光所述聚焦元件；

将热离子长丝定位在所述至少一个通道中的每一者中；

沿着所述第一边缘、所述第二边缘、所述第三边缘和所述第四边缘在所述焊接特征中的每一者处将所述聚焦元件的第一面焊接到所述上延伸件的所述第二面；以及

在所述第一边缘和所述第二边缘之间的第一弯曲空间、所述第二边缘和所述第三边缘之间的第二弯曲空间、所述第三边缘和所述第四边缘之间的第三弯曲空间以及所述第四边缘和所述第一边缘之间的第四弯曲空间中的每一者处停止焊接。

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