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Die Erfindung bezieht sich auf einen Flächenemitter, der eine Emitteranordnung mit einem Emitterblech umfasst. In das Emitterblech sind Schlitze zur Erzeugung von mäanderförmigen Strompfaden eingearbeitet.
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Das Emitterblech eines derartigen Flächenemitters ist mit Heizstromanschlüssen versehen. Mittels dieser Heizstromanschlüsse wird ein Heizstrom durch das Emitterblech geleitet. Das Emitterblech, das aus einem hochtemperaturbeständigen Metall wie Wolfram besteht, wird dabei auf eine sehr hohe Temperatur in etwa der Größenordnung von 2000°C geheizt. Bedingt durch diese hohe Temperatur werden Elektronen aus dem Emitterblech emittiert.
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Ist der Flächenemitter in einer Röntgenröhre verbaut, so werden die vom Emitterblech emittierten Elektronen mittels einer Hochspannung zu einer Anode hin beschleunigt. Auf dem Weg vom Emitterblech zur Anode werden die emittierten Elektronen mittels eines Fokussierungssystems fokussiert. Beim Auftreffen der Elektronen auf der ebenfalls aus einem hochtemperaturbeständigen Material wie Wolfram gefertigten Anode in einem Brennfleck entsteht durch das Abbremsen der Elektronen im Anodenmaterial Röntgenstrahlung. Ziel der Fokussierung ist es, dass die Elektronen auf der Anode in einem möglichst engen Bereich und mit einer möglichst gleichmäßigen Elektronenverteilungsdichte auftreffen. Dadurch lässt sich insbesondere bei Einsatz der Röntgenröhre in der hochauflösenden Bildgebung, wie beispielsweise bei medizinischen Diagnostikgeräten, eine hohe Bildqualität erreichen.
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Die Elektronendichteverteilung lässt sich über die Anordnung der in das Emitterblech eingearbeiteten Schlitze beeinflussen.
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So ist in der
DE-OS 27 27 907 ein rechteckförmiges Emitterblech mit zwei gegenüberliegenden Heizstromanschlüssen angegeben, das derart mit Schlitzen versehen ist, dass sich zwischen den beiden Heizstromanschlüssen ein zusammenhängender Strompfad ergibt.
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Das in der
US 6,115,453 beschriebene Emitterblech weist eine kreisförmige Außenkontur mit ebenfalls zwei gegenüberliegenden Heizstromanschlüssen auf. Auch hier sind Schlitze in das Emitterblech derart eingebracht, dass sich ein zusammenhängender Strompfad zwischen beiden Stromanschlüssen ergibt. Der Strompfad ist hier mäanderförmig ausgebildet.
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Aus der
DE 100 29 253 C1 ist ein Emitterblech mit einer kreisrunden Außenkontur bekannt, in das eine Vielzahl nicht miteinander verbundener Schlitze eingebracht ist. Auch auf diese Weise ist der Strompfad zwischen den beiden Heizstromanschlüssen vorgegeben.
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In allen drei beschriebenen Varianten für eine Schlitzstruktur des Emitterblechs ist über die Weite des Strompfades, d. h. über den Abstand zweier benachbarter Schlitze, sowie über die Blechdicke der elektrische Widerstand des Emitterblechs konfigurierbar. Die Weite des Strompfades und die Dicke des Emitterblechs sind auch über die Fläche des Emitterblechs variierbar. Somit lässt sich die aus dem Heizstrom resultierende Temperatur des Emitterblechs ortsabhängig einstellen. Mit dieser Temperaturverteilung korrespondiert wiederum die Elektronendichteverteilung der vom Emitterblech emittierten Elektronen. In der
DE 100 16 125 A1 ist explizit angegeben, dass sich Temperaturgradienten auf der Oberfläche des Emitterbleches durch eine Variation der Strompfadbreite zur Erzeugung einer homogenen Temperaturverteilung ausgleichen lassen.
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Zusätzlich sind unterstützende Maßnahmen zur Vergleichmäßigung der Elektronendichteverteilung des Emitterblechs geläufig. Aus der
DE 19 914 739 C1 ist bekannt, die Heizstromanschlüsse separat zu beheizen. Damit wird ein Abfließen von Wärme ausgeglichen, das über die Heizstromanschlüsse stattfindet.
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In der
DE 100 12 203 C1 wird ein Temperaturgradient auf dem Emitterblech, der zu einer mechanischen Verformung dieses Emitterblechs und damit zu einer Veränderung der Elektronenabstrahlcharakteristik führt, über mechanische Ausgleichselemente ausgeglichen.
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Aus der
DE 198 28 158 C1 ist eine Röntgenkathode mit einem topfförmigen Emissionskörper bekannt, der eine mit einem Heizelement geheizte durchgängige Emissionsfläche aufweist. Durch die Ausgestaltung von Heizelement und Emissionsfläche lässt sich das die Emissionsfläche heizende elektrische Feld derart vorgeben, dass im Randbereich gegenüber dem Zentrum mehr Elektronen emittiert werden. Die Anordnung des insbesondere als Heizdraht ausgebildeten Heizelements an der Emissionsfläche ist jedoch sehr aufwändig.
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Ebenfalls aus der
DE 198 28 158 C2 und aus der
FR 588 036 A ist ein schneckenartig aus einem einzelnen Draht gewickelter Emissionskörper bekannt, dessen Wicklungsdichte zu seinem Zentrum hin abnimmt. Auch mit einem derartigen Emissionskörper lässt sich eine im Randbereich gegenüber dem Zentrum höhere Elektronendichte vorgeben. Jedoch ist die Wicklung des Drahtes aufwändig und die Kathode mechanisch vergleichsweise unstabil. Außerdem lässt sich aufgrund der Zwischenräume zwischen den einzelnen Drahtwindungen nur eine vergleichsweise geringe Elektronendichte erreichen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Flächenemitter anzugeben, der sich besonders für den Einsatz in einer Röntgenröhre für eine hochauflösende Bildgebung eignet.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist die Emitteranordnung derart ausgebildet, dass im Betrieb im zentralen Bereich des Emitterblechs die Elektronendichte der emittierten Elektronen geringer ist als im an den zentralen Bereich angrenzenden Bereich. Unter Elektronendichte wird hier die pro Zeit- und Flächeneinheit emittierte Anzahl an Elektronen verstanden. Insbesondere bei einer sehr hohen Elektronendichte wird hierbei einer Aufweitung des Elektronenstrahls durch die Abstoßung der Elektronen untereinander entgegen gewirkt. Diese Aufweitung des Elektronenstrahls lässt sich aufgrund der sehr hohen Geschwindigkeit und des damit verbundenen sehr hohen Impulses der Elektronen über Fokussierelemente nur bedingt ausgleichen. Eine Verringerung der Elektronendichte im zentralen Bereich des Emitterblechs führt dazu, dass die Aufweitung des Elektronenstrahls im Vergleich zu einem konventionellen Emitterblech geringer ist. Somit lässt sich bei einer unveränderten Fokussiereinrichtung am Anodenort ein Brennfleck geringerer Größe erzielen. Somit lassen sich insbesondere in der hochauflösenden Bildgebung mittels Rontgenstrahlung Verbesserungen in der Bildqualität erzielen. Eine höhere Bildqualität bedeutet insbesondere im medizinischen Bereich, dass Gewebestrukturen besser auflösbar sind und sich eine medizinische Diagnose somit präziser und genauer erstellen lässt.
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Dabei wird eine niedrigere Elektronendichte der emittierten Elektronen des Emitterblechs über die Anordnung der Schlitze auf dem Emitterblech erreicht. Durch eine Variation der Strompfadbreite, d. h. des Abstandes zwischen zwei benachbarten Schlitzen, ist der dem Heizstrom entgegen stehende Widerstand des Emitterblechs variierbar. Ein geringerer Abstand zwischen zwei benachbarten Schlitzen, d. h. ein schmälerer Strompfad, bedeutet, dass am Strompfad eine höhere Heizspannung abfällt und damit eine höhere lokale Temperatur erzielt wird. Ein weiterer Abstand zwischen zwei benachbarten Schlitzen, d. h. ein breiterer Strompfad, bedeutet, dass die am Strompfad abfallende Heizspannung geringer ist und damit lokal eine geringere Temperatur erzielt wird. Beispielsweise ist es daher zielführend, im zentralen Bereich des Emitterblechs einen größeren Abstand der Schlitze zu wählen als im an diesen zentralen Bereich angrenzenden Bereich. Somit ist die mittlere Temperatur und damit auch die mittlere emittierte Elektronendichte im zentralen Bereich niedriger als im an den zentralen Bereich angrenzenden Bereich. Da lediglich die Anordnung der Schlitze auf dem Emitterblech verändert wird, ist keine Umstellung hinsichtlich des Fertigungsverfahrens für das Einbringen der Schlitze nötig. Es kann weiter auf bewährte Fertigungsverfahren, wie beispielsweise ein Funkenerosions-Trennverfahren, ein Laser-Schneiden oder ein ähnliches geeignetes Verfahren zurückgegriffen werden.
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In einer Weiterbildung ist der zentrale Bereich des Emitterblechs nur über einen einzigen Verbindungssteg mit dem angrenzenden Bereich verbunden. Beim Anlegen eines Heizstroms zwischen den beiden Heizstromanschlüssen fällt daher im zentralen Bereich des Emitterblechs keine Heizspannung ab. Der zentrale Bereich wird daher im Wesentlichen lediglich mittels Wärmeleitung über den einzigen Verbindungssteg erwärmt. Somit werden vom zentralen Bereich keine oder fast keine Elektronen emittiert. Der Vorteil liegt hier insbesondere darin, dass im Wesentlichen eine bereits für ein vollflächig emittierendes Emitterblech erstellte Auslegung für die Anordnung von Schlitzen übernommen werden kann. Hierbei wird die Anordnung der Schlitze im an den zentralen Bereich angrenzenden Bereich einfach übernommen, der zentrale Bereich hingegen wird der Einfachheit halber bevorzugt vollflächig ausgeführt, da er zur Emission nichts beiträgt. Somit lassen sich bei der Auslegung des Emitterblechs Kosten sparen.
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In einer weiteren Variante ist der zentrale Bereich des Emitterblechs über zwei gegenüberliegende Verbindungsstege mit dem angrenzenden Bereich des Emitterblechs verbunden. Hierbei sind die beiden Verbindungsstege derart angeordnet, dass sie im Betrieb, also bei Anlegen eines Heizstroms, auf gleicher Potentialhöhe liegen. Diese Variante weist die gleichen Vorzüge auf, wie die Variante mit dem einzigen Verbindungssteg. Da der zentrale Bereich des Emitterblechs jedoch nun über zwei Verbindungsstege gehalten ist, ist er mit dem angrenzenden Bereich im Vergleich zur Lösung mit dem einzigen Verbindungssteg mechanisch stabiler verbunden. Wird außerdem die Breite der Verbindungsstege hinreichend groß gewählt, so lässt sich erreichen, dass ein geringer Heizstrom zwischen den beiden Verbindungsstegen fließt und dabei eine Heizspannung am zentralen Bereich abfällt. Somit emittiert der zentrale Bereich Elektronen einer niedrigen Elektronendichte. Die Elektronendichteverteilung des Emitterblechs lässt sich somit dahin gehend angleichen, dass sich mittels der Fokussierelemente am Brennfleck der Anode eine besonders homogene Elektronenverteilung erreichen lässt.
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In einer Weiterbildung ist der zentrale Bereich des Emitterblechs über zwei um einen Winkel gegeneinander versetzte Verbindungsstege mit dem angrenzenden Bereich verbunden. Damit liegt im Betrieb bei einer am Emitterblech angelegten Betriebsspannung eine Potentialdifferenz zwischen beiden Verbindungsstegen an. Über die Wahl des Winkels zwischen den beiden Verbindungsstegen lässt sich die Höhe der Potentialdifferenz vorgeben. Abhängig von der Höhe dieser Potentialdifferenz fließt ein Heizstrom im zentralen Bereich des Emitterblechs, so dass sich anhand der abfallenden Heizspannung am zentralen Bereich und der daraus resultierenden Temperatur dieses zentralen Bereichs die Elektronendichteverteilung der von diesem zentralen Bereich emittierten Elektronen deutlicher variieren lässt als bei der Variante mit den beiden Verbindungsstegen auf gleicher Potentialhöhe. Daher kann die Elektronendichteverteilung der am Emitterblech emittierten Elektronen weiter dahingehend optimiert werden, dass am Brennfleck der Anode eine homogene Elektronendichteverteilung anlangt.
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Die Aufgabe wird weiterhin erfindungsgemäß gelöst durch einen Flächenemitter nach Anspruch 5.
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Hierzu ist das Emitterblech an zumindest zwei Stromkreise derart angeschlossen, dass im Betrieb im zentralen Bereich eine geringere Stromdichte vorliegt als im angrenzenden Bereich. Da die niedrigere Stromdichte im zentralen Bereich durch eine Kombination der Anordnung der Schlitze und der Heizstromanschlüsse erreicht wird, kann der zentrale Bereich im Wesentlichen vollflächig ausgeführt sein. Dadurch ergibt sich eine hohe mechanische Stabilität des Emitterblechs. Dem erhöhten Aufwand des Anschlusses an mindestens zwei Stromkreise steht als Vorteil gegenüber, dass sich abhängig von der Anordnung der Schlitze und der Anordnung der Stromanchlüsse der Temperaturgradient auf dem Emitterblech und somit die Elektronendichteverteilung der vom Emitterblech emittieren Elektronen nahezu stufenlos vorgeben lässt.
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In einer speziellen Ausführungsform ist das Emitterblech an zwei Stromkreise angeschlossen, deren Anschlüsse jeweils um 90° paarweise gegeneinander versetzt sind.
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Einen weiteren Vorteil haben alle geschilderten Varianten von Emitterblechen, bei denen im zentralen Bereich weniger oder keine Elektronen emittiert werden, gemeinsam. Da es an der Anode aufgrund der im Brennfleck herrschenden sehr hohen Temperatur permanent zu einer Ionisation von Anodenmaterial kommt und diese Ionen aufgrund ihrer positiven Ladung zum Flächenemitter der Kathode hin beschleunigt werden, schlagen diese Ionen beim Auftreffen auf das Emitterblech Material heraus. Auf diese Weise wird das Emitterblech sukzessive zerstört. Nun treffen aber diese Ionen bevorzugt im Mittelbereich des Emitterbleches auf. Dieser Bereich ist jedoch beim erfindungsgemäßen Flächenemitter von nur geringer oder gar keiner Bedeutung für die Generierung der Elektronendichteverteilung. Da der zentrale Bereich des erfindungsgemäßen Flächenemitters elektrisch gesehen weitgehend inaktiviert ist, führen Beschädigungen dieses Bereiches zu keiner oder nur zu einer sehr geringen Veränderung der Elektronendichteverteilung. Ein derartiger Flächenemitter bleibt damit gegenüber konventionellen Flächenemittern länger funktionsfähig. Er muss daher seltener getauscht werden, was zu einer Kostenersparnis führt.
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In einer weiteren Variante weist die Emitteranordnung ein Blendenblech auf, das vor dem zentralen Bereich angeordnet ist. Bei dieser Variante ist weiterhin ein konventioneller Flächenemitter einsetzbar. Die vom zentralen Bereich dieses Flächenemitters emittierten Elektronen werden zur Blende hin beschleunigt und treffen auf dieser Blende auf. Sie werden daher nicht zur Anode hin beschleunigt. Die Elektronendichteverteilung eines konventionellen Emitterblechs mit einer vor dem zentralen Bereich dieses Emitterblechs angeordneten Blende resultiert daher in einer Elektronendichteverteilung, die ebenfalls im zentralen Bereich geringer ist als im angrenzenden Bereich. Durch den Einsatz eines konventionellen Flächenemitters entstehen zudem keine Kosten bei der Auslegung des Flächenemitters. Das Blendenblech schützt zudem den Flächenemitter vor einer Beschädigung durch von der Anode zur Kathode hin beschleunigten Ionen, so dass der Flächenemitter gegenüber einer Anordnung ohne Blendenblech deutlich weniger oft gewechselt werden muss.
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In der hochauflösenden Bildgebung mittels Röntgenstrahlung, also insbesondere in der medizinischen Technik, werden bevorzugt so genannte Drehkolbenröhren eingesetzt. Da sich bei Einsatz einer Drehkolbenröhre die gesamte Röhre dreht, ist eine rotationssymmetrische Ausführung aller mitbewegten Fokussierelemente notwendig. Eine optimale Elektronendichteverteilung am Anodenort lässt sich daher insbesondere erreichen, indem auch der zu fokussierende Elektronenstrahl eine rotationssymmetrische Gestalt aufweist. Dies wird bevorzugt dadurch erreicht, dass sowohl der zentrale Bereich des Flächenemitters als auch das Emitterblech selbst eine rotationssymmetrische, insbesondere eine im Wesentlichen kreisförmige, Außenkontur aufweisen. Kommt ein Blendenblech zum Einsatz, weist auch dieses bevorzugt eine rotationssymmetrische, bevorzugt eine kreisförmige, Außenkontur auf.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen jeweils in schematischen Darstellungen:
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1 einen konventionellen Flächenemitter mit einem Fokussierelement in einer Draufsicht und in einer Schnittzeichnung,
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2 einen erfindungsgemäßen Flächenemitter mit einem Fokussierelement in einer Draufsicht und in einer Schnittzeichnung,
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3 ein Emitterblech, dessen zentraler Bereich über einen Verbindungssteg mit dem angrenzenden Bereich verbunden ist, in einer Draufsicht,
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4 ein Emitterblech, dessen zentraler Bereich über zwei auf gleicher Potentialhöhe befindliche Verbindungsstege mit dem angrenzenden Bereich verbunden ist, in einer Draufsicht,
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5 ein Emitterblech, dessen zentraler Bereich über zwei auf verschiedener Potentialhöhe befindliche Verbindungsstege mit dem angrenzenden Bereich verbunden ist, in einer Draufsicht,
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6 ein Emitterblech, das zum Anschluss an zwei Stromkreise ausgestaltet ist, in einer Draufsicht,
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7 schematisch einen Flächenemitter mit einem vor dem zentralen Bereich des Emitterblechs angeordneten Blendenblechs in einer Draufsicht und in einer Schnittzeichnung.
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Einander entsprechende Elemente sind in allen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt einen konventionellen Flächenemitter 1 in einer Draufsicht und in einer Schnittzeichnung. Die Draufsicht zeigt das Emitterblech 2 mit einem zentralen Bereich 3 (dunkel schraffiert) und dem an diesen zentralen Bereich 3 angrenzenden Bereich 4 (hell schraffiert). Das Emitterblech 2 ist von einem ringförmigen Fokussierelement 5 umgeben. Die vertikal durch den Mittelpunkt des Emitterblechs 2 verlaufende gestrichelte Linie symbolisiert die Schnittebene für die Schnittzeichnung.
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In der Schnittzeichnung ist schematisch die Heizung 6 dargestellt, die das Emitterblech 2 über einen Heizstrom 7 aufheizt. Bei einem konventionell gestalteten Flächenemitter 1 emittiert der zentrale Bereich 3 einen Elektronenstrahl hoher Dichte 8'. Dieser ist dunkel dargestellt, um die hohe Elektronendichte zu verdeutlichen. Der an diesen zentralen Bereich 3 angrenzende Bereich 4 emittiert einen Elektronenstrahl mittlerer Dichte 8. Das um das Emitterblech angeordnete Fokussierelement 5 weist die Form eines flachen, nach einer Seite offenen Zylinders auf, an dessen Zylinderboden das Emitterblech 2 angeordnet ist. Die Fokussierungswirkung des Fokussierelements 5 ist durch ein Zusammenlaufen der Elektronenstrahlen hoher Dichte 8' und mittlerer Dichte 8 verdeutlicht.
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Die 2 zeigt in einer Draufsicht und in einer Schnittzeichnung einen erfindungsgemäßen Flächenemitter 1. Die 2 entspricht im Wesentlichen der 1. Der entscheidende Unterschied zur Darstellung in 1 besteht darin, dass beim Emitterblech 2 des erfindungsgemäßen Flächenemitters 1 der zentrale Bereich 3 einen Elektronenstrahl niedriger Dichte 8'' emittiert. Dies ist in der Figur dadurch verdeutlicht, dass sowohl der Bereich 3 als auch der Elektronenstrahl niedriger Dichte 8'' ohne Schraffur dargestellt sind. In der Schnittzeichnung ist erkennbar, dass mittels des Fokussierelementes 5 eine Fokussierung des Elektronenstrahls 8, 8'' erreicht wird. Da am Startpunkt des Elektronenstrahls, am Emitterblech 2 vom zentralen Bereich 3 keine oder nur wenige Elektronen emittiert werden, erfolgt eine geringere Strahlaufweitung durch sich gegenseitig abstoßende Elektronen als im Fall der 1, wo im zentralen Bereich 3 ein Elektronenstrahl hoher Dichte 8 emittiert wird. Bei einer vorgegebenen Entfernung zwischen Flächenemitter 1 und im Bild nicht dargestellter Anode kann somit unter einer Beibehaltung des Fokussierelementes 5 bei identischen Fokussierungsparametern eine verbesserte Fokussierung erreicht werden.
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3 zeigt in einer Draufsicht ein Emitterblech 2 eines Flächenemitters 1. In das Emitterblech 2 sind Schlitze 9 derart eingearbeitet, dass ein mäanderförmiger Strompfad 10 zwischen den beiden Heizstromanschlüssen 11, 11' erzeugt wird. Diese Strompfade verlaufen lediglich in dem an den zentralen Bereich 3 angrenzenden Bereich 4 des Emitterblechs 2. Der zentrale Bereich 3 ist lediglich über einen Verbindungssteg 12 mit dem angrenzenden Bereich 4 verbunden. Wird ein Heizstrom an die beiden Heizstromanschlüsse 11, 11' angelegt, so wird durch die am Strompfad 10 abfallende Heizspannung lediglich der angrenzende Bereich 4 aufgeheizt und emittiert Elektronen. Der zentrale Bereich 3 wird hingegen nicht von einem Heizstrom durchflossen. Er wird lediglich über den schmalen Verbindungsstege 12 über Wärmeleitung vom angrenzenden Bereich 4 her aufgeheizt. Daher emittiert der zentrale Bereich keine oder fast keine Elektronen.
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Das Emitterblech 2 weist eine Außenkontur 2' auf, die kreisförmig ist. Ebenso weist der zentrale Bereich 3 des Emitterblechs 2 eine kreisförmige Außenkontur 3' auf. Somit emittiert lediglich der an den zentralen Bereich 3 angrenzende Bereich 4, der nach Art eines Lochkreises ausgebildet ist, Elektronen. Da im zentralen Bereich 3 keine Elektronen emittiert werden, kommt es, wie in der Erläuterung zu 2 geschildert, zu einer geringeren Aufweitung des Elektronenstrahls, da sich die Elektronen weniger stark abstoßen. Der Elektronenstrahl kann somit im Vergleich zum von einem konventionellen Flächenemitter emittierten Elektronenstrahl besser fokussiert werden. Da der Elektronenstrahl zudem eine rotationssymmetrische Geometrie aufweist, eignet sich ein Flächenemitter 1 mit einem derartigen Emitterblech 2 auch für Drehkolbenröhren.
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4 zeigt eine weitere Variante eines Emitterblechs 2 für einen Flächenemitter 1. Der einzige Unterschied zum in 3 gezeigten Emitterblech 2 besteht darin, dass der zentrale Bereich 3 über zwei gegenüberliegende Verbindungsstege 12 mit dem angrenzenden Bereich 4 verbunden ist. Die beiden Verbindungsstege 12 liegen bei einer am Emitterblech angelegten Heizspannung auf gleicher Potentialhöhe. Daher fließt maximal ein sehr kleiner Heizstrom quer über den zentralen Bereich 3, wenn die Verbindungsstege hinreichend breit ausgeführt sind. Eine Erwärmung des zentralen Bereichs findet daher ebenfalls ausschließlich oder fast ausschließlich über Wärmeleitung über die beiden Verbindungsstege 12 statt. Die beiden Verbindungsstege 12 führen zu einer erhöhten mechanischen Stabilität des Emitterblechs.
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5 zeigt ein Emitterblech 2 eines Flächenemitters 1, bei dem ebenfalls, wie in 4, der zentrale Bereich 3 über zwei Verbindungsstege 12 mit dem angrenzenden Bereich 4 verbunden ist. Die beiden Verbindungsstege 12 liegen jedoch nicht auf gleicher Höhe, d. h. der Winkel α zwischen den beiden Verbindungsstegen 12 weist einen von 180° verschiedenen Wert auf. Mittels des Winkels β zwischen der Mittelsenkrechten und eines der beiden Verbindungsstege 12 ist die Position beider Verbindungsstege 12 eindeutig bestimmt. Bei Anlegen einer Heizspannung an die beiden Heizstromanschlüsse 11, 11' liegt eine Potentialdifferenz zwischen den beiden Verbindungsstegen 12 vor. Die Höhe dieser Potentialdifferenz und damit die Höhe des zwischen den beiden Verbindungsstegen fließenden Heizstromes ist über den Winkel zwischen den Verbindungsstegen 12 einstellbar. Damit lässt sich die Elektronendichteverteilung für den zentralen Bereich über einen sehr weiten Bereich durch die Wahl des Winkels zwischen den zwei Verbindungsstegen 13 vorgeben. Im Gegensatz zu den in 3 und 4 beschriebenen Ausführungen für das Emitterblech 2 gibt es hinsichtlich der Elektronendichteverteilung keinen steilen Abfall zwischen dem angrenzenden Bereich 4 und dem zentralen Bereich 3, sondern einen gleitenden Übergang. Damit ist unter Einbeziehung der Fokussierung des Elektronenstrahls eine weitere Verbesserung der Elektronendichteverteilung am Anodenort erreichbar.
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6 zeigt ein Emitterblech 2 eines Flächenemitters 1, das Heizstromanschlüsse 11, 11' für einen ersten Heizstromkreis und Heizstromanschlüsse 14, 14' für einen zweiten Heizstromkreis aufweist. Die Anschlüsse 11, 11', 14, 14' sind jeweils paarweise um 90° versetzt angeordnet. Die Anordnung der Schlitze 9 zur Erzeugung der Strompfade 10 auf dem Emitterblech 2 ist derart ausgeführt, dass ein Heizstrom jeweils zwischen den Heizstromanschlüssen 11, 11' bzw. den Heizstromanschlüssen 14, 14' fließt. Da in diesem Fall die Strompfade zudem symmetrisch ausgeführt sind, wird auf diese Weise erreicht, dass im zentralen Bereich 3 des Emitterblechs 2 kein oder nahezu kein Heizstrom fließt. Durch eine geeignete Anordnung der Strompfade 10 sowie der über die Heizstromanschlüsse 11, 11' bzw. 14, 14' fließenden Heizströme ist die Elektronendichteverteilung der vom zentralen Bereich 3 emittierten Elektronen in einen sehr weiten Bereich variierbar. Der zunächst höhere Aufwand, zwei Paare von Heizstromanschlüssen 11, 11', 14, 14' sowie die zugehörigen Heizstromkreise bereit zu stellen, ermöglicht in vorteilhafter Weise eine Vorgabe der Elektronendichteverteilung, die zu einer auf den Brennfleck am Anodenort optimierten Elektronendichteverteilung führt. Um dies zu verdeutlichen, ist in der 6 die Außenkontur 3' des zentralen Bereichs 3 lediglich gestrichelt dargestellt. Diese Ausgestaltung ermöglicht, allein durch geeignete Ansteuerung der Heizstromanschlüsse 11, 11', und 14, 14' die Elektronendichte einzustellen. Ein weiterer Vorteil der in 6 gewählten Anordnung besteht darin, dass das Emitterblech 2 eine höhere mechanische Festigkeit aufweist als bei den in 3 bis 5 gezeigten Varianten mit einem oder zwei Verbindungsstegen 12.
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Sämtliche gezeigten Emitterbleche 2 in den 3 bis 6 weisen zudem den Vorteil auf, dass Ionen, die an der Anode herausgeschlagen werden und auf dem Emitterblech 2 insbesondere im zentralen Bereich 3 auftreffen, Die Elektronendichteverteilung des Emitterblechs 2 wird kaum beeinflusst, da der zentrale Bereich 4 für die Elektronendichteverteilung allenfalls von untergeordneter Bedeutung ist.
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7 zeigt in einer Draufsicht und in einer Schnittzeichnung einen Flächenemitter 1 mit einem Emitterblech 2, vor dessen zentralem Bereich 3 ein Blendenblech 15 mit einer kreisförmigen Außenkontur 15' angeordnet ist. Das Fokussierelement 5 weist dieselben geometrischen Eigenschaften auf, wie in der Beschreibung zu 1 und 2 beschrieben. Durch das vor dem Emitterblech 2 angeordnete Blendenblech 15 ist der Einsatz eines konventionellen Emitterblechs 2 möglich. Aus dem zentralen Bereich 3 dieses Emitterblechs 2 austretende Elektronen treffen auf das Blendenblech 15 und werden nicht in Richtung zur Anode hin beschleunigt. Zudem dient das Blendenblech 15 als Schutz von an der Anode herausgelösten Ionen, die in Richtung des Emitterblechs 2 beschleunigt werden. Diese Ionen treffen auf dem Blendenblech 15 auf und können somit zu keiner mechanischen Beschädigung des Emitterblechs 2 führen. Die Variante mit dem vorgesetzten Blendenblech 15 führt zu einer vergleichbaren Elektronendichteverteilung, wie bei den in 3 und 4 beschriebenen Varianten für das Emitterblech 2. Es handelt sich hier um eine besonders einfache und kostengünstige Variante.
