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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Röntgenstrahlungsquellen
und insbesondere auf die Oberfläche
einer Röntgenstrahlungsquelle,
welche in der diagnostischen Bildgebung angewendet werden kann.
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BESCHREIBUNG
DES STANDES DER TECHNIK
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Zu
den beispielhaften diagnostischen Vorrichtungen gehören Röntgensysteme,
Kernspinresonanz(MR)-Systeme, Ultraschallsysteme, Computertomographie(CT)-Systeme,
Positronemissionstomographie (PET) und andere Arten von Bildgebungssystemen.
Typischerweise wird bei CT-Bildgebungssystemen ein fächerförmiger Strahl
zu einer Person oder einem Objekt hin ausgesendet, wie z. B. einem
Patienten oder einem Gepäckstück. Im Folgenden
sollen die Begriffe „Person" und „Objekt" all das miteinschließen, was
abgebildet werden kann. Nachdem der Strahl durch das Objekt abgeschwächt wurde,
trifft er auf eine Anordnung von Strahlungsdetektoren auf. Die Intensität der abgeschwächten Strahlung,
die an der Detektoranordnung empfangen wird, hängt normalerweise von der Abschwächung des
Röntgenstrahls
durch das Objekt ab. Jedes Detektorelement der Detektoranordnung
bringt ein separates elektrisches Signal hervor, welches den abgeschwächten Strahl
darstellt, welcher an jedem Detektorelement empfangen wurde. Die
elektrischen Signale werden zum Zwecke der Analyse an ein Datenverarbeitungs system übermittelt,
durch welches das Bild letztendlich erstellt wird.
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Im
Allgemeinen werden Röntgenstrahlungsquelle
und Detektoranordnung innerhalb einer Bildgebungsebene um die Gantryöffnung und
um das Objekt herum rotiert. Röntgenstrahlungsquellen
bestehen typischerweise aus Röntgenröhren, welche
den Röntgenstrahl
an einem Brennpunkt aussenden. Röntgendetektoren
umfassen typischerweise einen Kollimator, der dazu dient, die am
Detektor empfangenen Röntgenstrahlen
einzustellen, einen neben dem Kollimator angeordneten Szintillator
zur Umwandlung von Röntgenstrahlen in
Lichtenergie und Photodioden zum Empfangen der Lichtenergie vom
benachbarten Szintillator und zur Produktion eines elektrischen
Signals aus ebendieser.
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Typischerweise
wandelt jeder Szintillator einer Szintillatoranordnung Röntgenstrahlen
in Lichtenergie um. Jeder Szintillator gibt Lichtenergie an eine
benachbarte Photodiode ab. Jede Photodiode erkennt die Lichtenergie
und generiert ein entsprechendes elektrisches Signal. Die Outputsignale
der Photodioden werden dann zum Zwecke der Bildrekonstruktion an
das Datenerfassungssystem übermittelt.
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Was
die Röntgenstrahlungsquelle
anbelangt, so umfasst eine Röntgenröhre in einem
Beispiel ein Gehäuse,
in dem neben einer Anode ein Anodenzielscheibenbereich angebracht
ist. Der Anodenzielscheibenbereich besteht in einem Beispiel aus
einer Scheibe, die an einer Antriebswelle befestigt ist, so dass
sie bei hoher Geschwindigkeit rotieren kann. Auf der vorderen Fläche der
Zielscheibe befindet sich eine ringförmige Brennpunktspur. Bei einem
Röntgensystem
treffen von der Kathode ausgesendete Elektronen mit hoher Energie
auf der Brennpunktspur der Anode auf. Beispielhafte Kathoden umfassen
eine Wolframspule, einen Glühfaden und/oder
eine Feldemissionsanordnung. Wenn die von der Kathode ausgesendeten
Elektronen bei hoher Energie auf die Oberfläche der Brennpunktspur der
Anode auftreffen, werden die Elektronen durch die hohe Dichte der
Brennpunktspur verlangsamt. Zu den beispielhaften Materialien für die Brennpunktspur
gehören
Pulvermetallurgie-Wolfram
oder eine Wolfram-Rhenium-Legierung.
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Aufgrund
der Verlangsamung der von der Kathode ausgesendeten Elektronen durch
die Oberfläche der
Röntgenanode
entsteht eine Röntgenstrahlungsquelle.
Die Elektronenverlangsamung ruft die Aussendung von Röntgenstahlen,
Sekundärelektronen
und die Generierung von Hitze in einer relativ kleinen Oberflächenzone
hervor, z. B. weniger als 30 Mikron oder Mikrometer unter der Oberfläche der
Brennpunktspur. Während des
Betriebs erhitzen die auftreffenden Elektronen die Brennpunktspur
und folglich auch den restlichen Teil der Zielscheibe auf beachtlich
hohe Temperaturen. Die Röntgenanodenoberfläche wird
einer beträchtlichen
Temperaturbelastung ausgesetzt, wenn sie von dem Strahl aus Elektronen
mit hoher Energie getroffen wird, so dass die Röntgenstrahlung generiert werden
kann. Die schnelle Erhitzung der kleinen, dünnen Oberflächenzone ruft eine beträchtliche
Erhöhung
der lokalen Zielscheibentemperatur und das Auftreten von enormen Temperaturbelastungen
hervor, die daraufhin bei der Brennpunktspur zur Rissbildung während des
periodischen Temperaturdurchlaufs führen können, wie er während wiederholter
Röntgenabtastungen
auftritt. Die typischerweise auftretende Rissbildung wird oft als „Mudflat
Cracks" bezeichnet.
Während
der Erhitzung kommt es zur plastischen Verformung der Zielscheibenoberfläche, und
während
der Abkühlung
wird der verformte Bereich Zugspannungen und nachfolgender Rissbildung
ausgesetzt, wenn die Zugspannung die Frakturbelastung der Legierung übersteigt.
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Daher
wäre es
erstrebenswert, eine Abschwächung
der Wärmebelastung
auf die Zielscheibenanodenoberfläche
bei zufrieden stellender Funktion der Röntgenstrahlungsquelle zu begünstigen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Die
Aufgabe der Erfindung umfasst ein Verfahren. Ein Brennpunktspurbereich
einer Röntgenanode wird
in einem Beispiel auf elektrochemischem Wege eingeätzt.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung umfasst eine Röntgenanode. Die Röntgenanode
umfasst einen thermisch angepassten Brennpunktspurbereich, der dazu
gedacht ist, dass auf ihm Elektronen von einer Röntgenkathode auftreffen, so
dass es zur Bildung einer Röntgenstrahlungsquelle
kommt. Der thermisch angepasste Brennpunktspurbereich umfasst ein
Muster von separaten Flächen
und Lücken.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung umfasst ein CT-System. Das CT-System
umfasst eine Röntgenstrahlungsquelle,
einen Detektor und ein Datenerfassungssystem (DES). Die Röntgenstrahlungsquelle
sendet einen Röntgenstrahl
zu einem abzubildenden Objekt hin aus. Der Detektor empfängt die
von der Röntgenstrahlungsquelle
ausgesendeten Röntgenstrahlen.
Das Datenerfassungssystem (DES) ist bedienfähig mit dem Detektor verbunden.
Die Röntgenstrahlungsquelle
umfasst einen thermisch angepassten Röntgenanoden-Brennspurpunktbereich,
auf dem die Elektronen von einer Röntgenkathode auftreffen sollen,
um den zum abzubildenden Objekt ausgesendeten Röntgenstrahl zu bilden. Der
thermisch angepasste Röntgenanoden-Brennpunktspurbereich
besteht aus einem Muster von einzelnen Flächen und Lücken. Die separaten relativen
Flächen
umfassen eine Hauptausdehnung von 50 Mikron bis 500 Mikron. Die
Lücken
weisen eine Tiefe von 10 Mikron bis 20 Mikron auf. Die Lücken haben
eine Breite von 3 Mikron bis 20 Mikron.
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Verschiedene
andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand
der folgenden detaillierten Beschreibung und der Figuren verdeutlicht.
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KURZBESCHREIBUNG
DER FIGUREN
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Die
Figuren zeigen eine bevorzugte Ausführungsform, die zurzeit zur
Ausführung
der Erfindung in Betracht gezogen wird.
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In
den Figuren ist:
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1 eine
Bildansicht eines CT-Bildgebungssystems,
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2 ein
schematisches Blockdiagramm des in 1 illustrierten
Systems,
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3 eine
partielle schematische Schnittdarstellung einer beispielhaften Röntgenstrahlungsquelle, wie
z. B. für
das System aus 1,
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4 eine
vergrößerte Teilansichtsdarstellung
eines Musters auf einem Brennpunktspurbereich einer Röntgenstrahlungsquelle,
welches durch elektrochemische Ätzung
geschaffen wurde,
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5 eine
partielle Draufsichtsdarstellung des Brennpunktspurbereichs aus 4,
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6 eine
Profildarstellung eines Brennpunktspurbereichs aus 4,
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7 die
Darstellung eines beispielhaften Verfahrens der elektrochemischen Ätzung der
Brennpunktbereiches aus 1,
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8 eine
partielle Draufsichtdarstellung des Brennpunktspurbereichs aus 4 und
einer Ätzmaske auf
einer Leiterplattenschutzschicht vor der elektrochemischen Ätzung,
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9 wie 8 eine
partielle Profildarstellung des Brennpunktspurbereichs einer Ätzmaske
auf der Leiterplattenschutzschicht vor der elektrochemischen Ätzung.
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10 ist
eine vergrößerte teilperspektivische
Ansicht eines Musters auf einem Brennpunktspurbereich einer Röntgenstrahlungsquelle,
die durch Laserablation geformt wurde.
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11 ist
eine Bildansicht eines CT-Systems zur Benutzung im Rahmen eines
nicht invasiven Paket-Untersuchungssystems.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Beispielhafte
diagnostische Vorrichtungen umfassen Röntgensysteme, Kernspinresonanz(MR)-Systeme,
Ultraschallsysteme, Computertomographie(CT)-Systeme, Positronemissionstomographie
(PET) und andere Arten von Bildgebungssystemen. Zu den beispielhaften
Anwendungen von Röntgenstrahlungsquellen gehören Untersuchungsanwendungen
im Bildgebungs-, Medizin-, Sicherheits- und Industriebereich. Die
Betriebsumgebung einer beispielhaften Implementierung umfasst ein
64-Schicht-CT-System.
Allerdings werden sich auf diesem Fachgebiet fachkun dige Personen
darüber
im Klaren sein, dass eine beispielhafte Implementierung ebenso zur
Anwendung bei Konfigurationen mit einem einzigen Schnitt sowie Mehrfachschnitten
möglich
is. Außerdem
kann eine beispielhafte Implementierung zur Erkennung und Umformung
von Röntgenstrahlen
angewendet werden. Wie auch immer, eine auf diesem Gebiet fachkundige
Person wird sich darüber
im Klaren sein, dass eine beispielhafte Implementierung auch zur
Erkennung und Umformung von anderen Formen der hochfrequenten elektromagnetischen
Energie anwendbar ist. Eine beispielhafte Implementierung kann mit
einem CT-Scanner
der „dritten
Generation" und/oder
anderen CT-Systemen verwendet werden. Für Beispielzwecke wird bei der
hier be schriebenen beispielhaften Implementierung eine Oberflächentextur
hinzugefügt,
die durch die Anwendung einer beliebigen aus einer Vielzahl von
Methoden durchgeführt
werden kann, um die thermomechanische Anpassung der Anodenbrennpunktspurschicht
an den Temperaturgradienten zu ermöglichen, der durch die Elektronstrahlerhitzung
verursacht wird. In einer weiteren beispielhaften Implementierung
wird die Hitzeübertragung
von der Oberflächentextur
nicht begünstigt.
In einer weiteren beispielhaften Implementierung befindet sich das
System in einem Vakuum, so dass Verwirbelungen und Maßnahmen
gegen Verunreinigungen hier keine Rolle spielen.
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Unter
Bezug auf 1 und 2 wird ein
Computertomographie(CT)-Bildgebungssystem 10 gezeigt, welches
eine Gantry 12 umfasst, durch welche ein Scangerät der „dritten
Generation" ausgezeichnet
wird. Gantry 12 weist eine Röntgenstrahlungsquelle 14 auf,
die einen Röntgenstrahl 16 zu
einer Detektoranordnung 18 hin aussendet, die sich auf
der Seite befindet, die der Gantry 12 gegenüberliegt.
Beispielhafte Anwendungen der Röntgenstrahlungsquelle 14 umfassen
Untersuchungsanwendungen im Bildgebungs-, Medizin-, Sicherheits-
und Industrie bereich. Die Detektoranordnung 18 wird durch
eine Vielzahl von Detektoren 20 gebildet, die zusammen
die ausgesendeten Röntgenstrahlen
erkennen, welche den medizinischen Patienten 22 durchdringen.
Jeder Detektor 20 bringt ein elektrisches Signal hervor,
welches die Intensität
eines auftreffenden Röntgenstrahls
und somit auch die während
der Durchdringung des Patienten 22 abgeschwächte Strahlung
ausdrückt.
Während
eines Scans zur Erfassung von Röntgenprojektionsdaten
rotieren die Gantry 12 und die darauf angeordneten Komponenten
um ein Rotationszentrum 24 herum.
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Die
Rotation der Gantry 12 sowie der Betrieb der Röntgenstrahlungsquelle 14 werden
durch einen Kontrollmechanismus 26 des CT-Systems 10 gesteuert.
Der Kontrollmechanismus 26 umfasst einen Röntgenregler 28,
der Strom- und Zeitvorgabesignale an die Röntgenstrahlungsquelle 14 sendet,
und einen Gantrymotorregler 30, der die Rotationsgeschwindigkeit
und die Position der Gantry 12 steuert. Das im Kontrollmechanismus 26 enthaltene
Datenerfassungssystem (DES) 32 fragt analoge Daten von
den Detektorelementen 20 ab und wandelt die Daten für die nachfolgende
Verarbeitung in digitale Signale um. Ein Bildrekonstruierer 34 erhält die abgefragten
und digitalisierten Röntgenstrahlendaten
von DES 32 und führt
eine Hochgeschwindigkeits-Bildrekonstruktion durch. Das rekonstruierte
Bild wird als Input in einen Computer 36 eingespeist, der
das Bild in einer Massenspeichervorrichtung 38 speichert.
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Der
Computer 36 erhält über die
Konsole 40, die mit einer Tastatur ausgestattet ist, auch
Befehle und Scanparameter von der bedienenden Person. Ein angeschlossenes
Kathodenstrahlröhren-Display 42 ermöglicht es
der bedienenden Person, das rekonstruierte Bild und andere Daten
vom Computer 36 zu beo bachten. Die von der bedienenden
Person eingespeisten Befehle und Parameter werden vom Computer 36 verwendet, um
Kontrollsignale und Informationen an DAS 32, den Röntgenstrahlregler 28 und
den Gantrymotorregler 30 zu senden. Zusätzlich steuert der Computer 36 einen
Tischmotorregler 44, der einen motorisierten Tisch 46 reguliert,
so dass der Patient 22 in der Gantry 12 positioniert
werden kann. Insbesondere werden mit Hilfe des Tisches 46 Körperabschnitte
des Patienten 22 durch die Gantryöffnung 48 hindurchbewegt.
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Wenn
wir nun 3 betrachten, umfasst die Röntgenstrahlungsquelle 14 in
einem Beispiel eine Röntgenröhre, die
eine Verkleidung 302 und einen Rahmen 304 aufweist,
in dem eine Anode 306 als Zielscheibe und eine sich neben
der Anode 306 befindende Kathode 308 angeordnet
sind. Zum Beispiel umfasst die Röntgenröhre als
Röntgenstrahlquelle 14 eine
hermetisch versiegelte und im Wesentlichen luftleere Hülle, welche aus
einem Röntgentransparenten
Material wie z. B. Glas oder Edelstahl mit einem Berylliumfenster
umfasst. In einem Beispiel umfasst die Anode 306 eine Scheibe,
die an einer Antriebswelle zur Hochgeschwindigkeitsrotation angebracht
ist, z. B. um die 140 Hz oder 8400 U/min. In einem anderen Beispiel
ist die Anode 306 stationär und der Elektronenstrahl
von der Kathode 308 wird über einen Bereich der Anode 306 bewegt,
um die Wärme
zu verteilen, wie auf diesem Gebiet fachkundige Personen wissen.
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Die
Anode 306 weist eine vordere Fläche 310 auf, welche
einen Brennpunktspurbereich 312 hat. Der Brennpunktspurbereich 312 weist
eine Brennpunktspur als Zielscheibenbereich auf, auf welchen ein
Elektronenstrahl von hoher Energie von der Kathode 308 zur
Bildung des Röntgenstrahls 16 abgeschossen
wird (2). Der Brennpunktspurbereich 312 ist
in einem Beispiel beispielsweise eine Winkelkante. Der Winkel der Kante
beträgt
in einem Beispiel sieben Grad. Der Elektronenstrahl von der Kathode 308 trifft
auf den Brennpunktspurbereich 312 z. B. bei 97 Grad auf.
Der beispielhafte Winkel von sieben Grad ermöglicht die Wärmeverteilung über einen
größeren Bereich
und ermöglicht
auch die Vergrößerung der
Ansicht durch die Detektoranordnung 18. In einem anderen
Beispiel verändert
sich der Grad des Winkels der Zielscheibe, welche den Brennpunktspurbereich 312 darstellt,
z. B. in Abhängigkeit
von der Plattform. Bei einem beispielhaften CT-System hat die Zielscheibe,
die den Brennpunktspurbereich 312 darstellt, einen Winkel
von sieben bis zehn Grad, so dass der Winkel ein Gebiet abdeckt,
welcher auf der Seite, die der Detektoranordnung 18 gegenüberliegt, die
Breite von ungefähr
sieben bis zehn mm umfasst. Beispielhafte größere Brennpunktspurwinkel,
wie z. B. 11.25°,
die bei Gefäßröhren anwendbar
sind, können
einen größeren Fächerstrahl
liefern, um einen größeren Röntgendetektorbereich
abzudecken, z. B. einen Bereich, der die Breite von ungefähr zwanzig
bis 40 mm umfasst. In einem Beispiel reduziert der weitere Winkel
die Photonenenergie des Röntgenstrahls 16 und
vermindert die Bilddetails, was in einer beispielhaften Gefäßanwendung
eine untergeordnete Rolle spielt. Bei einer beispielhaften Implementierung
von Muster 402 (4; hier beschrieben) ist eine
Anode 306 mit Brennpunktspurwinkeln günstig, die sich im Bereich
von ungefähr
0 Grad bis ungefähr
30 Grad von der Vertikale aus bewegen, wobei die Menge der Elektronenstrahlenergie
von der Kathode 308, die auf der Seitenwand der separaten
relativen Flächen 404 (z.
B. relativ steile Übergänge 408 wie
bei den Plateaus; 4; hier beschrieben) auftrifft,
günstig
ist. Die Erhitzung der Seitenwandbereiche, die hier als relativ
steile Übergänge 408 erscheinen,
ist in einem Beispiel nicht günstig.
In einer beispielhaften Implementierung wird die Bestrahlung des
Seiten wandbereiches in Form der relativ steilen Übergänge 408 durch den
Elektronenstrahl von Kathode 308 reduziert und/oder minimiert,
wodurch primär
und/oder ausschließlich
die obere Fläche
der separaten relativen Flächen 404 erwärmt wird.
Das wird in einem Beispiel begünstigt,
indem eine engere Talweitendimension für die Lücken 406 verwendet
wird.
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Die
Brennpunktspur des Brennpunktspurbereichs 312 umfasst in
einem Beispiel eine ringförmige
Zielscheibe, die nahe am Rand der Oberfläche 310 liegt. Der
Brennpunktspurbereich 312 der Anode 306 wird einer beträchtlichen
Wärmebelastung
ausgesetzt, um die Röntgenstrahlung
in Form eines Röntgenstrahls 16 zu
generieren, indem sie von dem Elektronenstrahl von der Kathode 308 mit
hoher Energie getroffen wird. Die Verlangsamung der Elektronen aufgrund
des Brennpunktspurbereichs 312 der Anode 306 führt zur
Bildung des Röntgenstrahls 16.
In einer beispielhaften Röntgenstrahlgenerierung
werden 99 % der Einfallsenergie in Wärme umgewandelt. So stellt
die Zerstreuung der Wärme
im Brennpunktspurbereich 31.2 eine signifikante Einschränkung der
zur Verfügung
stehenden Energie dar. Indem die Brennpunktspur des Brennpunktspurbereichs 312 durch
einen Brennpunkt eines von der Kathode 308 ausgesendeten
Elektronstrahls von hoher Energie gestreift wird, kann die Hitzebelastung über einen
größeren Bereich
verteilt werden, wodurch die Nennleistung erhöht wird.
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Der
auftreffende Elektronstrahl von der Kathode 308 erhitzt
beim Auftreffen den Brennpunktspurbereich 312 und erwärmt dadurch
wiederum den Rest der Anode 306 auf: beträchtlich
hohe Temperaturen. Beispielsweise kann der Brennpunktspurbereich 312 während der
Bestrahlung unter dem Brennpunkt 2500°–2600° erreichen, und die Temperatur
der vorderen Oberfläche
der Anode 306 kann infolge einer Reihe von stärkeren Bestrah lungen
von 300°C
auf 1000°C
steigen. Die Anode 306 besteht aus Materialien, die hohen
Temperaturen standhalten können,
z. B. Wolfram (W). Die Anode 306 umfasst in einem Beispiel
als vordere Oberfläche 306 eine
Zielscheibenbeschichtung aus Wolfram-Rhenium (W-Re) auf einem Kern
aus Molybdän
(Mo), unter welchem Graphit liegt. In einem weiteren Beispiel besteht
die Anode 306 aus reinem Wolfram (W) oder aus Wolfram-Rhenium-Legierungen
(Wo-Re), sowie aus Mo- bzw. Rhodium(Rh)-Zielscheiben, welche den Brennpunktspurbereich 312 darstellen.
Das Rhenium (Re) macht das Wolfram (W) dehnbarer und resistent gegenüber Hitzebedingter
Materialermüdung
aufgrund des Auftreffens des Elektronenstrahls von. der Kathode 308.
Das Molybdän
(Mo) leitet als Zielscheibe Wärme
aus dem Brennpunktspurbereich 312 ab. Das Graphit liefert
eine Wärmespeicherung
für die
Anode 312 und reduziert die Rotationsmasse der Anode 306.
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Um
die Lebensdauer der Röntgenröhre als
Röntgenstrahlungsquelle 14 zu
verlängern,
umfasst die Anode 306 eine plattenähnliche Röntgenanode, welche um ihre
Symmetrieachse herum rotiert. Der Elektronenstrahl von der Kathode 308 trifft
die rotierende Anode 306 in der radialen äußeren Region
des Brennpunktspurbereichs 312 nah am Umfangsbereich der
Anode 306. Durch die Rotation der Anode 306 wird
die Brennpunktspur des Brennpunktspurbereichs 312 unter
den Brennpunkt bewegt, der innerhalb der Röntgenröhre als der Röntgenstrahlungsquelle 14 befestigt
ist. Die Brennpunktspur bewegt sich unter den Brennpunkt, wobei die
Elektronen des Elektronenstrahls der Kathode 308 nicht
immer an derselben Stelle auf der Brennpunktspur im Brennpunktspurbereich 312 auf
der vorderen Fläche 310 der
Anode 306 auftreffen. Wenn der Elektronenstrahl von der
Kathode 308 mit hoher Energiedichte über die Brennpunktspur bewegt
wird, kann ein starker Hitzeschock auftreten und zu Hitzeermüdung und/oder
Aufrauung der Brennpunktspur im Brennpunktspurbereich 312 führen. Während der
Lebensdauer einer Anode 306 kann es im Brennpunktspurbereich 312 zur
Rissbildung in der Röntgenstrahlgenerierenden
Schicht des Wolfram-Rheniums (W-Re) aufgrund von thermomechanischen
Ermüdungserscheinungen
kommen. Das führt
bei der Röntgenstrahlungsquelle 14 infolge
der auftretenden Oberflächenaufrauung
auch zu einem Verlust des Röntgenstrahloutputs.
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Eine
beispielhafte Implementierung verhindert „Mudflat Cracks" im Brennpunktspurbereich 312.
In einem Beispiel wird die vordere Oberfläche modifiziert. Zum Beispiel
wird der Brennpunktspurbereich 312 modifiziert. In einem
weiteren Beispiel wird ein Vorgang zur Herstellung der vorderen
Oberfläche 310 geliefert,
z. B. was den Brennpunktspurbereich 312 anbelangt.
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Wenden
wir uns 4–6 und 10 zu:
Der Brennpunktspurbereich 312 umfasst in einem Beispiel
ein Muster 402. Eine beispielhafte Oberflächentechnik
trägt ein
Strukturmuster als Muster 402 auf. Eine daraus resultierende
beispielhafte Struktur als Muster 402 umfasst eine thermisch
angepasste Brennpunktspur des Brennpunktspurbereichs 312.
Das Beispiel 402 umfasst in einem Beispiel eine Texturoberfläche, auf
der der Elektronenstrahl von der Kathode 308 auf den Brennpunktspurbereich 312 auftrifft,
um eine thermische Anpassung an die extreme Erhitzung zu erlauben,
die unter dem Elektronenstrahl auftritt.
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Das
Muster 402 umfasst in einem Beispiel ein Formmuster. Beispielhafte
Formen umfassen separate relative Flächen 404 und Lücken 406.
Die separaten relativen Flächen 404 umfassen
in einem Beispiel relativ breite, im Wesentlichen flache Köpfe.
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Zum
Beispiel umfassen die separaten relativen Flächen 404 im Wesentlichen
flache runde und/oder sechseckige Köpfe in Form von Plateaus mit
einem steil von einer Basis abfallenden Kragträger, z. B. Oberfläche 310.
Die Lücken 406 sind
in einem Beispiel von relativ steilen Übergängen 408 zu den separaten
relativen Flächen 404 umgeben.
Zum Beispiel umfassen die Lücken 406 auf
Fläche 310 Abschnitte
mit freiliegenden Flächen.
Die relativ steilen Übergänge 408 umfassen
in einem Beispiel relative steile Gefälle von den separaten relativen
Flächen 404.
Zum Beispiel ähneln
die separaten relativen Flächen 404 und
die relativ steilen Übergänge Plateaus,
und die relativ steilen Übergänge 408 von
den separaten relativen Flächen 404 wirken so
zusammen, dass sie Tälern
zwischen den Plateaus gleichen. In einem weiteren Beispiel umfassen
die Lücken 406 Gräben und/oder
Nuten zwischen. den separaten relativen Flächen 404, wobei sich
die relativ steilen Übergänge 408 der
Gräben
und/oder Nuten unmittelbar im Anschluss an die separaten relativen
Flächen 404 befinden.
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Der
offene Raum in den Tälern
in Form der Lücken 406 macht
eine kontrollierte Ausdehnung und eine kontrollierte Abgabe von
elastischer Energie während
eines thermischen Zyklus möglich.
Die Plateaus in Form der separaten relativen Flächen 404 können sich
in Richtung der seitlichen Ebene der Oberfläche 310 stärker ausdehnen.
Anstatt dass unter der intensiven und schnellen Erhitzung unter
dem Elektronenstrahl von Kathode 308 eine Extrusion der
Brennpunktspuroberfläche
im Brennpunktspurbereich 312 in Richtung oberhalb der Oberfläche erfolgt,
kann sich die Oberfläche
in den Talbereich in Form der Lücken 406 ausdehnen,
wodurch dadurch Rissbildung vermieden wird.
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Im
Gegensatz dazu wird eine Oberfläche,
die nicht mit einem Muster 402 versehen ist, seitlich ständig beschränkt. Das
Material kann sich dann nicht heben oder nach außen hin ausdehnen, so dass
das Material sich von der Ebene der Oberfläche 310 aus nach oben
wölbt.
Abkühlung
führt zu
Rissen im Brennpunktspurbereich 312, da das Material unter
Zugspannung gestellt wird. Der Riss wird mit jedem nachfolgenden
thermischen Zyklus größer.
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Der
Raum an den Rissen in Form der Lücken. 406 ermöglicht eine
kontrollierte Ausdehnung und eine kontrollierte Freigabe der elastischen
Energie während
eines thermischen Zyklus. Dies liefert eine Oberflächenstruktur
für zur
kontrollierten Mikrorissbildung und zur Vermeidung von unkontrollierter
Mikrorissbildung oder „Mudflat
Cracks" in einem
großen
Umfang. Das Muster 402 ermöglicht eine kontrollierte Abgabe
von elastischer Energie bei schnellen thermischen Zyklen während des
Betriebs eines Röntgensystems.
Unbeschränkte
Ausdehnung des Materials der Brennpunktspurbereichs 312 der
Oberfläche 310 in
die Lücken 406 verhindert
plastische Deformierung des Brennpunktspurbereichs 312 während schneller
thermischer Zyklen. Das Muster 402 verhindert plastische
Deformierung während
thermischer Zyklen und unkontrollierte Makrorissbildung, so genannten „Mudflat
Cracks" während des
Betriebs der Röntgenzielscheibe.
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Eine
beispielhafte Textur des Brennpunktspurbereichs 312 reguliert
in einem Beispiel, wo die Risse einfangen, anstatt dass die Risse überall unregelmäßig verteilt
sind, wie es bei Mudflat Cracks der Fall ist. Die Anordnung von
hoch-/tiefliegenden Bereichen wie in Muster 402 erlaubt
es in einem Beispiel, dass potentiell höhere Elektronenstrahlstärken benutzt
werden können,
um Bilder mit hoher Detailgenauigkeit zu erzielen. Ein beispielhafter
Beschränkungsfaktor
ist die Menge der thermomechanischen Belastung, welche von der Anode 306 aushalten
werden kann, bevor die Anode 306 so starke Risse aufweist,
dass die Anode 306 nicht mehr zu gebrauchen ist, z. B.
in Bezug auf den gemessenen Strahlungsoutput aus der Röntgenstrahlquelle 14.
Wenn z. B. ein Scanbild aufgrund von Strahlungsabfall inakzeptabel
ist, kann ein Detektor die Elektronenstrahlintensität von Kathode 308 hochsetzen,
wodurch die Hitzeeinwirkung auf die Anode 306 verstärkt und
die Lebensdauer des Brennpunktspurbereichs 312 auf der
Oberfläche 310 der
Anode 306 verkürzt
wird.
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Durch
die Oberflächenstruktur
des Brennpunktspurbereichs 312 wird in einem Beispiel die
thermische Belastung in einer Zielschicht der Anode 306 angepasst.
Durch die Herangehensweise unter Einsatz von Plateau- und Tal werden
die Grabenmuster auf die Endbearbeitete Zielscheibe übertragen,
so dass es dem Plateau ermöglicht
wird, sich frei. auszudehnen, wenn das Plateau der Bestrahlung ausgesetzt
wird (wenn der Strahl auf das Plateau auftrifft). Die oberen Teile
der Plateaus in Form der separaten relativen Flächen 404 liegen im
Wesentlichen rechtwinklig zum einfallenden Elektronenstrahl von
der Kathode 308. Daher werden die höchsten Bereiche der Plateaus
in Form der die separaten relativen Flächen 404 am stärksten erwärmt. Die
Plateaus in Form der separaten relativen Flächen 404 neigen in
einem Beispiel weniger zur Wärmebedingten
Ausdehnung und zum Zusammenziehen, und zwar aufgrund des Musters 402 auf
dem Brennpunktspurbereich 312. Es ist erwünscht, den
Anodenoberflächenbereich,
wie z. B. die flachen Abschnitte der Plateaus in Form der separaten
relativen Flächen 404,
zur Emission von Röntgenstrahlen
infolge des Elektronenauftreffens von der Kathode 308 zu
beizubehalten. Das Muster 402 strukturiert die Brennpunktspurbereich 312 zum Zwecke
der Strapazierfähigkeit.
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Unter
Verweis auf 5 umfasst eine beispielhafte
Hauptausdehnung und/oder ein Durchmesser 502 der separaten
relativen Flächen 404 50
Mikron bis 500 Mikron. Eine beispielhafte Tiefe der Lücke 406 beträgt 10 Mikron
bis 20 Mikron. Eine beispielhafte Breite der Lücke 406 umfasst drei
Mikron bis 20 Mikron. Die Terminologie Mikron, Mikrometer und μm beziehen
sich auf 106 Meter (m).
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Unter
Verweis auf 4–6 umfasst
das Muster 402 in einem Beispiel eine Topographie, die
durch elektrochemische Ätzung
auf Oberfläche 310 angewendet
wird. 4 illustriert den Brennpunktspurbereich 312 nach
der elektrochemischen Ätzung,
welches ein Plateau/Tal-Muster als Muster 402 aufweist.
Eine beispielhafte Plateau/Tal-Oberflächenbearbeitung umfasst die
Herstellung durch elektrochemische Bearbeitung und Mustermaskierung
durch Lithographie. Eine elektrochemische Oberflächentextur wird in einem Beispiel
für Muster 402 des
Brennpunktspurbereichs 312 angewendet.
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Ein
Beispiel für
die Oberflächenbearbeitung
beinhaltet das Auftragen eines Musters aus Plateaus und Tälern als
separate relative Flächen 404 und
Lücken 406 des
Musters 402 durch ein elektrochemisches Verarbeitungsverfahren
und durch Lithographiemaskierung des Brennpunktspurbereichs 312.
Zum Beispiel definiert eine Maske wie z. B. eine lithographische
Maske (nicht gezeigt) eine Form von Muster 402 auf der
Leiterplattenschutzschicht 802 (8) und die
elektrochemische Ätzung
vervollständigt
die Herstellung eines Plateau/Tal-Musters wie z. B. Muster 402 auf
dem Brennpunktspurbereich 312. Ein elektrochemisches Verarbeitungsverfahren
unter Einsatz von li thographischen Masken (nicht gezeigt) ist ein „Through-Mask"-Ätzungsverfahren
(anodisches Verfahren). Ein zusätzliches
beispielhaftes Verfahren zur Produktion eines Musters aus Plateaus
und Tälern
als den separaten relativen Flächen 404 und
Lücken 406 des
Musters 402 ist die elektrochemische Ätzung, bei der potentielle
Impulse, die zwischen einer Werkzeugelektrode (nicht gezeigt) und
einem Brennpunktspurbereich 312 eingesetzt werden, angewendet
werden. Zum Beispiel können
eine gepulste Stromversorgung (nicht gezeigt), z. B. eine gleichstrom-
oder Wechselstromgepulste Stromversorgung, angewendet werden. Die
Werkzeugelektrode umfasst in einem Beispiel eine flache Ebene. Zum
Beispiel stützt
sich die Werk zeugelektrode auf Maskierung, um den Bereich zu definieren,
in dem die Materialentfernung zu Herstellung des Musters 402 erfolgen
soll. In einem anderen Beispiel wird der Werkzeugelektrode ein Plateau/Tal-Negativmuster
zur Übertragung
auf den Brennpunktspurbereich 312 durch den resultierenden
elektrochemischen Prozess gegeben, was auf diesem Gebiet fachkundigen
Personen bekannt ist. Bei der Benutzung einer Gegenelektrode (nicht
gezeigt) mit einem negativen Plateau/Tal-Muster als Werkzeugelektrode wird keine
Maskierung benötigt,
um ein Muster auf dem Brennpunktspurbereich 312 zu formen.
Zum Beispiel ist die Gegenelektrode in einem Beispiel in Form eines
Negativmusters des Brennpunktspurbereichs 312 gestaltet
und trägt
das Muster 402 durch direkte elektrochemische Einwirkung
auf. Bei einem weiteren Beispiel wird eine Funkenerosion angewendet.
In einem Beispiel wird bei der Funkenerosion eine Einsenkelektrode
angewendet, um eine mit einem Muster versehene Brennpunktspur als
Muster auf dem Brennpunktspurbereich 312 zu bilden. Zum
Beispiel kann eine Profilplatte (nicht gezeigt) verwendet werden,
um den gemusterten Brennpunktbereich als Brennpunktspurbereich 312 durch
Funkenerosion zu bilden. 6 ist eine beispielhafte Profilrepräsenta tion
des Brennpunktspurbereichs 312, wobei Oberflächenhöhe und Position
zu Illustrationszwecken in Mikron angegeben sind. Das Muster 402 des
Brennpunktspurbereichs 312 ermöglicht die Anpassung des Brennpunktspurmaterials
an thermomechanische Belastungen durch extreme Temperaturerhöhung, die
durch den Elektronenstrahl von der Kathode 308 hervorgerufen
wird. Die Anwendung von Muster 402 kann leicht auf existierende
Zielscheibenbauweisen für
die Anode 306 angewendet werden. Laborpilotversuche zeigen
beim Brennpunktmaterial eine verminderte Tendenz zur Rissbildung,
wenn in dem Brennpunktspurbereich 312 ein Muster 402 vorhanden
ist. Funkenerosion ermöglicht
eine parallele Verarbeitung von vielen geeigneten Zielscheiben im
Brennpunktspurbereich 312. Die parallele Bearbeitung von
vielen Anoden 306 mit Muster 402 kann durch eine
geeignete Bauweise und Herstellung von Funkenerosionssystemen erzielt
werden. Wie auf diesem Gebiet fachkundigen Personen bewusst sein
wird, gehören
zu den für
den für
Funkenerosionsprozess benötigten
Gegenständen
Netzgeräte
von entsprechender Größe, eine
Ausrüstung
zur Handhabung der Elektrolyten etc.
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Unter
Verweis auf 7 wird beschrieben, wird in
einem beispielhaften Prozess 702 in SCHRITT 704 die
Brennpunktspur des Brennpunktspurbereichs 312 und der Rest
der Oberfläche 310 radiert
wird. In Schritt 706 wird die Oberfläche 310 mit einer
Mischung aus Aceton und Isopropyl-Alkohollösung gereinigt, dann folgt eine
Spülung
mit deionisiertem Wasser. In SCHRITT 708 wird ferner die
Oberfläche 310 mit
lithographischen Lösungen
gereinigt und plasmageätzt.
In SCHRITT 710 wird eine elektrophoretisch aufgetragene
Leiterplattenschutzschicht (802) auf die Oberfläche der
Brennpunktspur des Brennpunktspurbereichs 312 aufgetragen. In
SCHRITT 712 wird die gewünschte Form in Form des Musters 402 auf
die Leiter plattenschutzschicht 802 aufgebracht, indem diese
durch eine Mylarmaske (nicht gezeigt) hindurch einer Flutung ausgesetzt
wird, wobei diese die Form von Muster 402 aufweist. In
SCHRITT 714 wird nach der Flutungsaussetzung die Leiterplattenschutzschicht
entwickelt und noch einmal plasmageätzt. In Schritt 716 wird
die so entstandene Oberfläche
des Brennpunktspurbereichs mit Hilfe von direkt durch die Maske
angewendeter Spannung oder durch Spannungsimpulse geätzt.
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Bei
einer beispielhaften Funkenerosion werden Materialien durch eine
elektrochemische Reaktion zersetzt. Hier besteht ein Unterschied
zur physikalischen Bearbeitung, bei der Kraft auf eine Oberfläche ausgeübt wird.
In einem Beispiel besteht bei einer Funkenerosion eine geringere
Wahrscheinlichkeit der Bildung von Mikrorissen, welche zum Beginn
von Mudflat Cracking im Brennpunktspurbereich 312 führen würden. In
einem weiteren Bereich liefert Funkenerosion eine verbessere Kontrolle über die
Tiefe bzw. die Musterform bei der Ätzung des Musters 402.
In einem Beispiel verhindert. Funkenerosion ungewollte Veränderungen
der Zielscheiben, welche den Brennpunktspurbereich 312 darstellen,
sie ist zudem sauberer und/oder erleichtert die Massenproduktion
des Musters 402. Eine Vielzahl von Anoden 306 weisen
in einem Beispiel das Muster 402 auf. Durch die Funkenerosion
werden in einem Beispiel die Plateaus parallel auf einer bestimmten
Anode 306 massenweise produziert. In einem weiteren Beispiel
werden durch Funkenerosion viele Anoden 306 parallel mit
vielen Mustern 402 produziert.
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Funkenerosion
bezieht sich auf den Bereich einer Oberfläche, die dem Elektrolyt ausgesetzt
ist, und dem Bereich der Oberfläche,
von der Elektrolyt mit Hilfe einer Maske abschirmt wird. Durch elektrochemische Ätzung kann
man den Brennpunkt spurbereich 312 mit einer Oberflächentopographie
versehen. Die Leiterplattenschutzschicht 802 ist in. einem
Beispiel beständig
gegenüber
Natriumhydroxid-Elektrclytlösungen.
Zusätzliche
beispielhafte Elektrolytlösungen
umfassen Flusssäure,
Flusssäure
mit Wasser, Wasserstoffperoxyd, Kaliumhydroxid, Ammoniakhydroxid,
ein beliebiges Alkalihydroxid und/oder verdünnte Salzsäure (HCL). Ein beispielhaftes Ätzmittel
auf der Basis von Fericyanid wird von der Transene Company Inc.,
Danvers Industrial Park, 10 Electronics Avenue, Danvers, MA 01923
USA, http:/www.transende.com/ angeboten. Bei einer beispielhaften
Plasmaätzung
und reaktiven Ionenätzung
(RIE) wird CF4 02 zum Ätzen
verwendet, beispielsweise beim Ätzen
von Wolfram-(W)-Filmen. Bei einer beispielhaften hochgradigen Ätzung von
Wolfram (W) werden in einem Beispiel NF3- und Argongase in einem
Plasmaätzer
(nicht gezeigt) verwendet. Eine beispielhafte Ätzungsfrequenz besteht aus
4512 Angström
(A) pro Minute.
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Eine
beispielhafte Schalterplattenschutzschicht 802 besteht
aus EAGLE 2100 ED, das angeboten wird von Rohm and Hass Electronic
Materials, 455 Forest Street, Marlborough, MA 01752 USA, http:/www.rohmhaas.com/;
Produktfamilie: Photoschaltplattenschutzschichten; Business-Einheit:
Platinentechnologien; Produktbeschreibung: flüssige Photoschaltplattenschutzschichten.
Flüssige
Photoschalterplattenschutzschichten werden typischerweise verwendet,
um auf Metallsubstraten Muster zu schaffen, die aufgeätzt oder
selektiv mit anderen Metallen galvanisiert werden. Rohm and Haas
Electronic Materials bietet Positiv- und Negativätzungsprodukte an, die durch
Tauchbäder,
Aufsprühen,
Siebe, Gleitrollen oder durch Elektrodeposition (ED) aufgetragen
werden kann. Die PhotopositTM Schalterplattenschutz-Produktlinie
führt den
Markt der Flüssigphotoschaltplattenschutzschichttechnologie
weltweit mit solchen Möglichkeiten
wie den folgenden an: breiter Prozessspielraum durch Belichtung
und Entwicklung; extrem feine Formauflösung (< 10 Mikron Linie/Raum); hohe Prozesserträge durch
robuste, harte Beschichtungen; dreidimensionale und/oder elektrophoretische
Beschichtungen mit ED-Produkten. Bei der ED umfasst die Photoschalterplattenschutzschicht
als Schalterplattenschutzschicht 802 geladene Mizellen
in einem wässrigen
Bad. Wie es bei einem Elektrometallüberzug der Fall ist, wird das
fragliche Bauteil elektrisch geladen, wodurch die Photoschalterplattenschutzschicht-Mizellen angezogen
und alle leitfähigen
Oberflächen
beschichtet werden. Diese Mizellen werden an der Oberfläche des Bauteils
neutralisiert und später
verei nigt, um eine einheitliche lichtempfindliche Beschichtung
zu bilden. Zusätzliche
beispielhafte Schalterplattenschutzschichten 802 umfassen
elektrophoretische Photoschalterplattenschutzschichten auf Epoxid-Basis,
wie z. B. solche, die von der Shipley Company, L.L.C, einer Tochterfirma der
Rohm and Hass Company, Marlborough, MA oder PPG Industries, PPG
World Headquarters, One PPG Place, Pittsburgh, Pennsylvania 15272
USA http://corporateportal.ppg.comjppg/ angeboten werden. Weitere beispielhafte
Schalterplattenschutzschichten 802 umfassen Photoschalterplattenschutzschichten
wie Kodak KMER, KTFR, KPR, Kodak 747, Kodak 752 oder Hunt. Wayocoat
HR-100 (Eastman Kodak Co., 343 State Street, Rochester, NY 14650
USA, http:/www.kodak.com). Schalterplattenschutzschichten vom Typ
HR-200 könnten
als Sprühschicht
oder unter Verwendung einer Tauchbadbeschichtungsmethode verwendet
werden. Wenn eine bestimmte Schalterplattenschutzbeschichtung nicht
mehr angeboten wird, sind ähnliche
Schalterplattenschutzschichten verfügbar. Es ist auch möglich, eine
andernfalls nicht kompatible Photoschalterplattenschutzschicht zu
verwenden, um eine dielektrische „Übertragungsmasken"-Schicht mit einem
Muster zu versehen. Die dielektrische Maske wird dann verwendet,
um die geätzten
Bereiche zu definieren. Durch diese Herangehensweise in zwei Schritten
ist eine Alkaliwiderstandsfähigkeit
nicht notwendig und man kann leichter verfügbare Schalterplattenschutzschichten
verwenden.
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8 ist
eine teilweise Draufsichtdarstellung des Brennpunktspurbereichs 312 und
der mit einem Muster versehenen Schalterplattenschutzschicht 802 vor
der elektrochemischen Ätzung. 9 ähnelt 8 als
teilweise Profildarstellung eines Brennpunktspurbereichs 312 und
einer mit einem Muster versehenen Schalterplattenschutzschicht 802 vor
der elektrochemischen Ätzung. 9 stellt
zu Illustrationszwecken die Oberflächenhöhe und die Position in Mikron
dar. In 8 wird eine beispielhafte Oberfläche als
Brennpunktspurbereich 312 unter Verwendung eines Schalterplattenschutzschicht 802 illustriert,
die durch einen Maskenanwendungsprozess umgesetzt wird, wie im Prozess 702 (7)
mit EAGLE 2100 ED als Schalterplattenschutzschicht 802. 9 ist
eine topographische Darstellung von EAGLE 2100 ED ale Schalterplattenschutzschicht 802 auf
dem Brennpunktspurbereich 312. Die erhöhten Bereiche von 9 entsprechen
den kreisförmigen
Bereichen der Schalterplattenschutzschicht 802, die in 8 gezeigt
werden, und beeinflussen direkt das erhobene Plateau/Tal-Profil
der Brennpunktspuroberfläche
des Brennpunktspurbereichs 312 durch Maskierung der separaten
relativen Flächen 404.
Die Abtrennungen 804 stellen nach der Funkenerosions-Ätzung die
Lücken 406 in
Form von Tälern
dar. 9 illustriert einen beispielhaften Bereich der
Schalterplattenschutzschicht 802, welcher die Maskenwände 902 umfasst,
die ein relativ hohes Seitenverhältnis
aufweisen. Als Maskenwände 902 dienen
in einem Beispiel gerade Wände,
die eine beispielhafte Eigenschaft der Maske als Schalterplattenschutzschicht 802 darstellen,
z. B. um eine einheitlichere Oberfläche des Brennpunktspurbereichs 312 während des
Funkenerosionsprozesses zu schaffen.
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Ein
weiteres Beispiel einer Oberflächenbearbeitung
beinhaltet das Aufbringen eines Musters von Plateaus und Tälern als
den separaten relativen Flächen 404 und
Lücken 406 des
Musters 402 durch eine lithographische Maskierung und elektrochemische
Metallablagerung auf dem Brennpunktspurbereich 312. Eine beispielhafte
Musterung mit litiographischen Masken (nicht gezeigt) bei gleichzeitigem
Einsatz von elektrochemischer Metallablagerung umfasst einen kathodischen.
Prozess, bei dem eine freigelegte Zielscheibenfläche als Brennpunktspurbereich 312 aufgebaut
wird, um das Muster 402 zu schaffen, wie auf diesem Gebiet
fachkundigen Personen bekannt sein wird. Zum Beispiel werden Metallionen
in einer Elektrolytlösung
auf eine freiliegende Zielscheibenfläche abgesenkt, die als Brennpunktspurbereich 312 gedacht
ist, wobei ein Muster aus Plateaus und Tälern als Muster 402 geschaffen
wird. Eine beispielhafte Plateau/Tal-Oberflächenbearbeitung für Oberfläche 402 umfasst
eine Herstellung durch Mustermaskierung mit Hilfe von lithographischen
Methoden und elektrochemischen Metallablagerungen. Eine lithographische
Maske, die zusammen mit elektrochemischer Metallablagerung verwendet
wird, macht die parallele Verarbeitung von einer Vielzahl. von geeigneten Zielscheiben
im Brennpunktspurbereich 312 möglich. Eine Vielzahl von Plateaus,
die zum Muster 402 gehören,
wird in einem Beispiel parallel auf einer bestimmten Anode 306 aufgebracht.
Eine Vielzahl von Anoden 306 wird in einem Beispiel parallel
mit den Mustern 402 versehnen, die eine Vielzahl von Plateaus
umfassen.
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In 10 wird
gezeigt, dass ein weiteres Beispiel für Oberflächenbearbeitung Laserverglasung/Schmelzung/Ablation
eines Musters aus Nuten und Rissen beinhaltet, um die separaten
relativen Flächen 404 und
Lücken 406 des
Musters 402 auf der Brennpunktspurbereich 312 zu
schaffen. Zum Beispiel wird als Muster 402 eine Anordnung
von Nuten und Rissen lokal und auf einer Skala von ungefähr 10 Mikron
auf der Brennpunktspurbereich 312 durch Laserschmelzung
generiert. Ein Laborpilotversuch zur Herstellung und Beurteilung
zeigt, dass Musterstücke,
die mit durch Laserverarbeitung mit dem Muster 402 versehen
wurden, eine bessere Leistung im Vergleich zu einer mit einem Muster
versehenen Bauweise zeigen.
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Unter
Verweis auf 11 umfasst ein Paket- bzw. Gepäckun tersuchungssystem 100 eine
rotierbare Gantry 1102 mit einer darin befindlichen Öffnung 1104,
durch welche Pakete oder Gepäckstücke hindurchbewegt
werden können.
Die rotierbare Gantry 1102 umfasst eine Röntgenstrahl-
und/oder eine elektromagnetische Hochfrequenz-Energiequelle 1106,
sowie eine Detektoranordnung 1108 mit Szintillatoranordnungen,
die aus Szintillatorzellen bestehen. Ein Fließbandsystem 1110 ist
ebenfalls vorhanden und umfasst ein Fließtand 1112, welches
durch die Struktur 1114 gestützt wird, um Pakete oder Gepäckstücke 1116 automatisch
und fortlaufend durch die Öffnung 1104 zur
Durchleuchtung zu befördern.
Objekte 116 werden durch das Fließband 1112 durch die Öffnung 1104 eingebracht,
dann werden Bildgebungsdaten erfasst, und das Fließband 1112 entfernt
die Pakete 1116 aus der Öffnung 1104 in einer
kontrollierten und fortlaufenden Art und Weise. Auf diese Weise
können
Postinspektoren, Personen, die Gepäckstücke handhaben und andere zum
Sicherheitspersonal gehörende
Personen den Inhalt von Paketen 1116 auf nicht invasive
Weise auf Sprengstoffe, Messer, Waffen, Schmuggelware etc. untersuchen.
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In
einer beispielhaften Implementierung wird ein Brennpunktspurbereich 312 einer
Röntgenanode 306 in.
einem Beispiel elektrochemisch geätzt. Es erfolgt eine elektrochemische
Texturierung des Brennpunktspurbereichs 312 der Röntgenanode 306,
um eine Anpassung an die thermomechanische Belastung im Brennpunktspurbereich 312 durch
die extreme Temperaturerhöhung
zu erreichen, welche daraus resultiert, dass ein Elektronenstrahl
auf den Brennpunktspurbereich 312 auftrifft, so dass ein
Röntgenstrahl
gebildet wird.
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Es
erfolgt eine parallele elektrochemische Bearbeitung einer Vielzahl
von Musterformen 402 des Brennpunktspurbereichs 312 der
Röntgenanode 306.
Es erfolgt eine elektrochemische Bearbeitung von: einer Vielzahl
von Musterformen 402 des Brennpunktspurbereichs 312 der
Röntgenanode 306,
und eine Vielzahl von Mustereigenschaften 402 des Brennpunktspurbereichs 312 der
Röntgenanode 306;
eine Vielzahl von Mustereigenschaften 402 des Brennpunktspurbereichs 312 der
zweiten Röntgenanode 306.
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Es
erfolgt eine elektrochemische Verarbeitung des Brennpunktspurbereichs 312 der
Röntgenanode, welche
ein Muster 402 der separaten relativen Flächen 404 und
Lücken 406 umfasst.
Es erfolgt eine parallele elektrochemische Bearbeitung einer Vielzahl
von separaten relativen Flächen 404 und
Lücken 406 in
einem Muster 402 des Brennpunktspurbereichs 312 der
Röntgenanode 306.
Es erfolgt eine parallele elektrochemische Bearbeitung: einer Vielzahl
von separaten relativen Flächen 404 und
Lücken 406 in
einem Muster 402 des Brennpunktspurbereichs 312 der
Röntgenanode 306;
und einer Vielzahl von separaten relativen Flächen 404 und Lücken 406 in
einem Muster 402 des Brennpunktspurbereichs 312 einer
zweiten Röntgenanode 306.
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Es
erfolgt elektrochemische Ätzung
einer Hauptform 404, die eine Hauptausdehnung 502 von
50 Mikron bis 500 Mikron zu aufweist. Es erfolgt die elektrochemische Ätzung einer
Nebenform 406, welche eine Hauptausdehnung von 3 bis 20
Mikron aufweist. Es erfolgt eine elektrochemische Ätzung eines
Plateau/Tal-Musters 402 auf den Brennpunktspurbereich 312 der
Röntgenanode.
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Es
erfolgt die Platzierung einer Schalterplattenschutzschicht 802 in
einer Elektrolytlösung,
so dass ein Muster 402 des Brennpunktspurbereichs 312 der
Röntgenanode 306 entsteht,
wobei die Lösung
einen oder mehrere der folgenden Bestandteile aufweist: Natriumhydroxid,
Flusssäure,
Flusssäure
mit Wasser, Wasserstoffperoxyd, Kaliumhydroxid, Ammoniakhydroxid,
ein beliebiges Alkalihydroxid und/oder verdünnte Salzsäure. Durch Elektrodenposition
ED erfolgt die Auftragung einer Muster-Schalterplattenschutzschicht 802 auf
den Brennpunktspurbereich 312 der Röntgenanode 306.
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In
einer beispielhaften Implementierung umfasst eine Röntgenanode 306 einen
thermischen angepassten Brennpunktspurbereich 312, auf
dem die Elektronen aus einer Röntgenkathode 308 auftreffen
sollen, um eine Röntgenstrahlungsquelle 14 zu
schaffen. Der thermisch angepasste Brennpunktspurbereich 312 umfasst
ein Muster 402 von separaten relativen Flächen 404 und
Lücken 406.
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Die
separaten relativen Flächen 404 umfasssen
relativ breite, im Wesentlichen flache Köpfe 404. Die separaten
relativen Flächen 404 umfassen
im Wesentlichen flache, kreisförmige
und/oder sechseckige Köpfe oder
Plateaus 404 mit einem Kragträger 408, der steil
von einer Basis 310 abfällt.
Das Muster 402 von separaten relativen Flächen 404 und
Lücken 406 be steht
aus einem Plateau/Tal-Muster 402. Die separaten relativen
Flächen 404 werden
von relativ steilen Übergängen 408 umgeben,
welche die Lücken 406 beschreiben.
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Die
separaten relativen Flächen 404 bestehen
aus einer Hauptausdehnung 502 von 50 Mikron bis 500 Mikron.
Die Lücken 406 weisen
eine Tiefe von 10 Mikron bis 20 Mikron auf. Die Lücken 406 haben
eine Breite von 3 Mikron bis 20 Mikron.
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In
einer beispielhaften Implementierung umfasst ein CT-System 10 eine
Röntgenstrahlungsquelle 14, einen
Detektor 18 und ein Datenerfassungssystem (DAS) 32.
Die Röntgenstrahlquelle 14 sendet
einen Röntgenstrahl 16 zu
einem anzubildenden Objekt 22 hin aus. Der Detektor 18 empfängt die
von der Röntgenstrahlungsquelle 14 ausgesendeten
Röntgenstrahlen 16.
Das Datenerfassungssystem (DES) 32 ist bedienfähig mit dem
Detektor 18 verbunden. Die Röntgenstrahlungsquelle 14 umfasst
einen thermisch angepassten Röntgenanoden-
Brennpunktspurbereich 312, auf den die Elektronen aus der
Röntgenkathode 308 auftreffen,
um einen Röntgenstrahl
zu bilden, der zu dem abzubildenden Objekt 22 hin ausgesendet
wird. Der thermisch angepasste Röntgenanoden-Brennpunktspurbereich 312 umfasst
ein Muster 402 von separaten relativen Flächen 404 und
Lücken 406.
Die separaten relativen Flächen 404 haben
eine Hauptausdehnung 502 von 50 Mikron bis 500 Mikron.
Die Lücken 406 weisen
eine Tiefe von 10 Mikron bis 20 Mikron auf. Die Lücken 406 haben
eine Breite von 3 Mikron bis 20 Mikron.
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Die
Lücken 406 bestehen
aus Rillen 406 und/oder Nuten 406, die sich zwischen
den separaten relativen Flächen 404 befinden.
Die separaten relativen Flächen 404 befinden
sich angrenzend an die relativ steilen Übergänge 408 der Rillen 406 und/oder
Nuten 406. Das Muster 402 der separaten relativen Flächen 404 und Lücken 406 besteht
aus einem Plateau/Tal-Muster 402.
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Eine
Implementierung des Systems 10 und/oder 100 umfasst
in einem Beispiel eine Vielzahl von Komponenten, wie z. B. eine
oder mehrere der folgenden Komponenten: elektronische Komponenten,
Hardware-Komponenten, chemische Komponenten und/oder Computersoftware-Komponenten.
Eine Anzahl von solchen Komponenten kann in einer Implementierung
des Systems 10 und/oder 100 kombiniert oder einzeln eingesetzt
werden. Bei einer Implementierungsform des Systems 10 und/oder 100 umfassen
die verwendeten beispielhaften Komponenten einen Satz oder eine
Serie von Computerbefehlen, die in einer beliebigen Anzahl von Programmiersprachen
geschrieben oder implementiert werden können, wie auf diesem Gebiet
fachkundigen Personen geläufig
sein wird. Eine Implementierung des Systems 10 und/oder 100 umfasst
in einem Beispiel eine beliebige (z. B. horizontale, schräge oder
vertikale) Ausrichtung, wobei die hier enthaltene Beschreibung und
die Figuren zu Beispielzwecken eine beispielhafte Ausrichtung einer
Implementierung des Systems 10 und/oder 100 illustrieren.
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Die
hier beschriebenen Arbeitsschritte stellen Beispiele dar. Bei diesen
Schritten oder Arbeitsschritten kann es Variationen geben, ohne
dass dabei eine Abweichung von der Wesensart der Erfindung erfolgt.
Zum Beispiel können
die Schritte in einer abweichenden Reihenfolge durchgeführt werden,
oder es können
Schritte hinzugefügt,
weggelassen oder modifiziert werden.
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Die
vorliegende Erfindung wurde in Bezug auf eine bevorzugte Ausführungsform
beschrieben, und es sei darauf hingewiesen, dass neben den explizit
erwähnten
auch andere Äquivalente, Alternativen
und Modifikationen innerhalb des Schutzumfangs der angehängten Patentansprüche möglich sind.
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