DE102010061227A1

DE102010061227A1 - Vorrichtung zur Erzeugung von Röntgenstrahlen und Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung

Info

Publication number: DE102010061227A1
Application number: DE102010061227A
Authority: DE
Inventors: Gregory A. Wis. Steinlage; Marshall Gordon N.Y. Jones; Donald Robert Wis. Allen
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2009-12-17
Filing date: 2010-12-14
Publication date: 2011-06-22
Also published as: US20100092699A1; US20140166627A1; CN107068524A; CN102103959A; US9117624B2; US8699667B2

Abstract

Ein System zum Anbringen eines Targetspurmaterials an einem Röntgenröhrentarget enthält eine Steuereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, einen Energiestrahl in Richtung eines Röntgenröhrentargets zu lenken, und ein festes Vorratsmaterial in Richtung des Energiestrahls zu lenken, um zu bewirken, dass das feste Vorratsmaterial schmilzt und sich als eine Schmelze auf dem Röntgenröhrentarget niederschlägt.

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
Ausführungsbeispiele der Erfindung betreffen allgemein Röntgenröhren und speziell ein System zum Anbringen eines Targetspurmaterials sowie ein Herstellungsverfahren.
Röntgensysteme enthalten gewöhnlich eine Röntgenröhre, einen Detektor und eine Lageranordnung zum Lagern der Röntgenröhre und des Detektors. Im Betrieb ist zwischen der Röntgenröhre und dem Detektor ein Bildgebungstisch angeordnet, auf dem ein Objekt positioniert ist. Die Röntgenröhre emittiert gewöhnlich eine Strahlung, z. B. Röntgenstrahlen, in Richtung des Objekts. Die Strahlung durchstrahlt gewöhnlich das Objekt auf dem Bildgebungstisch und trifft auf den Detektor. Während die Strahlung das Objekt durchquert, rufen innere Strukturen des Objekts räumliche Änderungen der an dem Detektor empfangenen Strahlung hervor. Der Detektor gibt anschließend empfangene Daten aus, und das System setzt die Strahlungsänderungen in ein Bild um, das genutzt werden kann, um die innere Struktur des Objekts auszuwerten. Der Fachmann wird erkennen, dass das Objekt, ohne darauf beschränkt zu sein, ein Patient in einem medizinischen Bildgebungsverfahren oder ein Gegenstand, z. B. ein Paket in einem Röntgenscanner oder in einem Computertomographie-(CT)-Paketscanner, beinhalten kann.
Röntgenröhren enthalten eine rotierende Anodenkonstruktion, die dazu dient, die an einem Brennfleck erzeugte Wärme zu verteilen. Die Anode wird gewöhnlich mittels eines Induktionsmotors gedreht, der einen zylindrischen Rotor, der in eine freischwebende Welle eingebaut ist, die ein scheibenförmiges Anodentarget trägt, und eine Eisenstatorkonstruktion mit Kupferwicklungen aufweist, die einen längliche Hals der Röntgenröhre umgibt. Der Rotor der rotierenden Anodenanordnung wird durch den Stator angetrieben. Eine Röntgenkathode erzeugt einen fokussierten Elektronenstrahl, der über einen Vakuumspalt zwischen der Kathode und der Anode beschleunigt wird und bei seinem Einfallen auf der Anode Röntgenstrahlen erzeugt. Aufgrund der hohen Temperaturen, die entstehen, wenn der Elektronenstrahl auf das Target trifft, ist es erforderlich, die Anodenanordnung mit einer hohen Drehzahl zu drehen.
Röntgenröhren neuerer Bauart stellen zunehmend höhere Anforderungen an die Bereitstellung höherer maximaler Leistung. Eine höhere maximale Leistung führt allerdings dazu, dass in der Targetanordnung, insbesondere an der Target-”Spur” oder an dem Punkt des Auftreffens auf dem Target, höheren Scheitelpunkttemperaturen auftreten. Infolgedessen bestehen im Falle der Anwendung von Spitzenleistungen Probleme in Zusammenhang mit der Lebensdauer und Zuverlässigkeit des Targets. Solchen Effekten kann bis zu einem gewissen Maß begegnet werden, indem beispielsweise die Drehzahl des Targets erhöht wird. Allerdings beeinträchtigt dieses Vorgehen die Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit anderer Komponenten in der Röntgenröhre. Daher richten sich die Anstrengungen auf das Finden von Material- und Herstellungslösungen, um die Leistung und Zuverlässigkeit von Targetkonstruktionen in einer Röntgenröhre zu verbessern. Außerdem wird verstärkt Wert auf die Reparatur und Wiederverwendung von Röntgenröhrentargets und anderer Röntgenröhrenkomponenten gelegt. Es besteht daher ein Bedarf Röntgenröhrentargets instand zu halten, die andernfalls nicht wiederverwendbar wären.
Bekannte Beschichtungsprozesse beinhalten Plasmasprüh- und Pulverauftragsinterverfahren, beispielsweise ein lasergestütztes Near-Net-Shape-(LENS)-Verfahren. Derartige Verfahren können zwar genutzt werden, um Materialien eines Röntgenröhrentargets wirkungsvoll aufzutragen, beanspruchen allerdings große Mengen kostspieliger Materialien, beispielsweise Wolfram, Molybdän und dergleichen, und können eine Verschwendung von Werkstoff bedeuten. Darüber hinaus verwenden solche Verfahren ein Pulvermaterial, das Optionen verfügbarer Legierungen einschränken kann, und das gewöhnlich die Verwendung von Tantal und vieler Tantallegierungen aufgrund der Selbstentflammbarkeit des Pulvers ausschließt.
Daher besteht ein Bedarf nach einem Verfahren und einer Vorrichtung, um die Herstellung einer Targetspur und die Instandsetzung eines Röntgenröhrentargets zu verbessern.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Ausführungsbeispiele der Erfindung schaffen ein Verfahren und eine Vorrichtung, die die oben erwähnten Nachteile beseitigen. Die Röntgentargetspur wird hergestellt oder instand gesetzt, indem ein Laserstrahl oder eine andere Erwärmungsvorrichtung genutzt wird, um das Substrat des Targets zu erwärmen, während ein Material auf das Substrat aufgetragen wird, um die Materialien miteinander zu verschmelzen. Das Verfahren kann wiederholt ausgeführt werden, um geschichtete oder abgestufte Strukturen oder Grenzflächen zu bilden, und es kann durchgeführt werden, um komplexe Geometrien von Spur- oder Substratmaterial auf den Oberflächen des Targets herzustellen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung enthält ein System zum Anbringen eines Targetspurmaterials an einem Röntgenröhrentarget eine Steuereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, einen Energiestrahl in Richtung eines Rontgenröhrentargets zu lenken, und ein festes Vorratsmaterial in Richtung des Energiestrahls zu lenken, um zu bewirken, dass das feste Vorratsmaterial schmilzt und sich in Form einer Schmelze auf dem Röntgenröhrentarget niederschlägt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Herstellen eines Röntgenröhrentargets die Schritte: Lenken eines räumlich kohärenten elektromagnetischen Strahls in Richtung eines Bereichs eines Targetsubstrats, und Einspeisen eines festen Vorratsmaterials in Richtung des Bereichs des Targetsubstrats, um das feste Vorratsmaterial zu schmelzen und eine erste Schicht auf dem Targetsubstrat zu bilden.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Instandsetzen eines Röntgenröhrentargets die Schritte: Lenken eines Laserstrahls auf einen Bereich eines instand zu setzenden Röntgenröhrentargets, so dass der Bereich schmilzt und einen Schmelzbereich bildet; und geregeltes Einspeisen eines festen Vorratsmaterials in Richtung des Schmelzbereichs.
Vielfältige weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nach dem Lesen der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen offensichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsbeispiele, die gegenwärtig für eine Verwirklichung der Erfindung in Betracht gezogen werden.
In den Zeichnungen zeigt:
1 ein Blockschaltbild eines Bildgebungssystems, das Vorteile aus der Verwendung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ziehen kann;
2 eine Querschnittsansicht einer Röntgenröhre, die in Verbindung mit dem in 1 veranschaulichten System verwendet werden kann, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3 ein Flussdiagramm eines Herstellungs- oder Instandsetzungsverfahrens eines Targets gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
4 eine Querschnittsansicht eines Röntgenröhrentargets gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
5 eine anschauliche Ansicht eines CT-Systems für den Einsatz in einem nicht invasiven Paket-/Gepäck-Inspektionssystem.
6 ein Verfahren zur Herstellung eines neuen Targets und zur Reparatur eines vorhandenen Targets, gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung.
7 ein System zum Anbringen eines festen Vorratsmaterials an einem Röntgenröhrentarget gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
1 zeigt in einem Blockschaltbild ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bildgebungssystems 10, das dazu eingerichtet ist, sowohl originale Bilddaten zu erfassen als auch die Bilddaten für eine Wiedergabe und/oder Analyse zu verarbeiten. Dem Fachmann wird einleuchten, dass die vorliegende Erfindung auf zahlreiche medizinische Bildgebungssysteme anwendbar ist, die eine Röntgenröhre verwenden, z. B. auf CT-Systeme, Röntgensysteme, vaskuläre Systeme und Mammographiesysteme. Auch andere Bildgebungssysteme, beispielsweise Computertomographiesysteme und digitale Radiographiesysteme, ziehen Vorteile aus der vorliegenden Erfindung. Die folgende Erörterung des Röntgensystems 10 ist lediglich ein Beispiel einer solchen Verwirklichung und ist mit Blick auf die Ausführungsart nicht beschränkend.
Wie in 1 gezeigt, enthält das Röntgensystem 10 eine Röntgenstrahlenquelle 12 die dazu eingerichtet ist, ein Röntgenstrahlenbündel 14 durch ein Objekt 16 hindurch zu projizieren. Das Objekt 16 kann eine Person, Gepäckstücke, oder andere zu scannende Objekte beinhalten. Die Röntgenstrahlenquelle 12 kann eine herkömmliche Röntgenröhre sein, die Röntgenstrahlen mit einem Spektrum von Energien erzeugt, die gewöhnlich im Bereich von 30 keV bis 200 keV liegen. Die Röntgenstrahlen 14 durchqueren das Objekt 16 und treffen, nachdem sie durch das Objekt geschwächt sind, auf einen Detektor 18. Jede Detektorzelle in dem Detektor 18 erzeugt ein elektrisches Signal, das die Intensität eines auftreffenden Röntgenstrahls und folglich den bei der Durchquerung des Objekts 16 geschwächten Strahl kennzeichnet. In einem Ausführungsbeispiel ist der Detektor 18 ein auf Szintillation basierender Detektor; allerdings kommt auch in Betracht, auf Direktkonvertierung basierende Detektoren (z. B. CZT-Detektoren, usw.) zu verwenden.
Ein Prozessor 20 nimmt die Signale von dem Detektor 18 auf und erzeugt ein Bild, das dem zu scannenden Objekt 16 entspricht. Ein Computer 22 steht mit dem Prozessor 20 in Datenaustausch, um es einer Bedienperson mittels der Bedienungskonsole 24 zu ermöglichen, die Abtastparameter zu steuern und das erzeugte Bild zu beobachten. D. h., die Bedienungskonsole 24 beinhaltet eine beliebige Bedienerschnittstelle, beispielsweise eine Tastatur, Maus, sprachgesteuerte Steuereinrichtung, oder eine beliebige sonstige Eingabevorrichtung, die es einer Bedienperson erlaubt, das Röntgensystem 10 zu steuern und das rekonstruierte Bild oder sonstige von dem Computer 22 auf einer Anzeigeeinheit 26 ausgegebene Daten zu betrachten. Darüber hinaus erlaubt die Konsole 24 einer Bedienperson, das erzeugte Bild in einer Speichervorrichtung 28 zu speichern, die auf Festplatten, Disketten, Compact-Disks (CDs), usw. basiert. Der Bediener kann die Konsole 24 auch nutzen, um Steuerbefehle und Anweisungen an den Computer 22 auszugeben, die dazu dienen, eine Quellensteuereinrichtung 30 zu steuern, die Leistungs- und Zeittaktsignale an die Röntgenstrahlenquelle 12 ausgibt.
Weiter wird die vorliegende Erfindung anhand der Verwendung in einer Röntgenröhre beschrieben. Allerdings ist einem Fachmann außerdem klar, dass die vorliegende Erfindung gleichermaßen für sonstige Systeme anwendbar ist, die den Betrieb eines Targets erfordern, das für die Erzeugung von Röntgenstrahlen genutzt wird, wobei maximale Anforderungen an die Leistung hohe Scheitelpunkttemperaturen fördern.
2 veranschaulicht eine Querschnittsansicht einer Röntgenröhre 12, die Vorteile aus der Verwendung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ziehen kann. Die Röntgenröhre 12 weist ein Gehäuse 50 mit einem darin ausgebildeten Strahlungsemissionsdurchlass 52 auf. Das Gehäuse 50 umschließt ein Vakuum 54 und enthält eine Anode 56, eine Lageranordnung 58, eine Kathode 60 und einen Rotor 62. Röntgenstrahlen 14 entstehen, wenn Elektronen, die eine hohe Geschwindigkeit aufweisen, plötzlich verlangsamt werden, wenn sie von der Kathode 60 zu der Anode 56 über eine dazwischen vorhandene Potentialdifferenz von beispielsweise sechzigtausend Volt, oder im Falle von CT-Anwendungen darüberliegend, gelenkt werden. Die Elektronen treffen bei dem Brennpunkt 61 auf eine Materialschicht oder Targetspur 86 auf, und es strahlen davon Röntgenstrahlen 14 aus. Der Punkt des Auftreffens wird in der Industrie gewöhnlich als der Brennfleck bezeichnet, der eine kreisförmige Region oder Spur auf der Oberfläche der Targetspur 86 bildet und nach dem Betrieb der Röntgenröhre 12 auf der Targetoberfläche ohne weiteres sichtbar ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die Targetspur 86 mehrere Schichten 92, 93, 94 aufweisen, die gemäß dem offenbarten Verfahren aufgetragen sind. Die Röntgenstrahlen 15 strahlen durch den Strahlungsemissionsdurchlass 52 hindurch in Richtung einer Detektormatrix, z. B. des Detektors 18 von 1. Um eine auf die Elektronen zurückzuführende Überhitzung der Anode 56 zu vermeiden, wird die Anode 56 mit einer hohen Drehzahl im Bereich von beispielsweise 90–250 Hz um eine Achse 64 gedreht.
Die Lageranordnung 58 enthält eine zentrale Welle 66, die an dem ersten Ende 68 an dem Rotor 62 befestigt ist und an dem zweiten Ende 70 an der Anode 56 angebracht ist. Ein vorderer Innenring 72 und ein rückwärtiger Innenring 74 befinden sich in rollendem Eingriff mit mehreren vorderen Kugeln 76 bzw. mit mehreren rückwärtigen Kugeln 78. Die Lageranordnung 58 enthält ferner einen vorderen Außenring 80 und einen rückwärtigen Außenring 82, die dazu eingerichtet sind, die mehreren vorderen Kugeln 76 bzw. die mehreren rückwärtigen Kugeln 78 in rollenden Eingriff zu nehmen und zu positionieren. Die Lageranordnung 58 weist einen Grundkörper 83 auf, der durch die Röntgenröhre 12 gestützt ist. Ein (nicht gezeigter) Stator ist radial außerhalb angeordnet und treibt den Rotor 62 an, der die Anode 56 in Drehung versetzt. Wie in 2 gezeigt, kann ein Wärmespeichermedium 90, z. B. Graphit, genutzt werden, um die in der Nähe der Targetspur 63 entstehende Wärme zu vermindern und/oder zu verteilen.
Weiter mit Bezug auf 2 weist die Anode 56 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein Targetsubstrat 84 auf, an dem die Targetspur 86 angebracht ist. Die Targetspur 86 basiert gewöhnlich auf Wolfram oder auf einer Wolframlegierung, beispielsweise auf Wolfram mit einem Anteil von 3–10% Rhenium. Das Targetsubstrat 84 basiert gewöhnlich auf Molybdän oder auf einer Molybdänlegierung, beispielsweise TZM (Titan, Zirkonium und Molybdän).
Gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann die Targetspur 86, wie in 3 veranschaulicht, durch einen Laserverfestigungsverfahren 96 auf ein Basissubstrat, beispielsweise auf das Targetsubstrat 84, aufgetragen werden. In dem Verfahren 96 wird das Targetsubstrat 84 in Schritt 97 vorbereitet, beispielsweise, jedoch ohne darauf beschränkt zu sein, durch: 1) eine Wärmebehandlung, wie sie für eine Verdichtung, Spannungsentlastung und dergleichen erforderlich sein kann; 2) eine Oberflächenbehandlung, die ein Reinigen, Aufschmelzen, Aufrauen und dergleichen beinhalten kann; und/oder 3) ein Reinigen und Anbringen des Targetsubstrats 84 in einer Montagevorrichtung. In Schritt 98 werden ein oder mehrere Laserenergiestrahlen dazu eingerichtet, auf einen Bereich des Targetsubstrats 84 einzufallen, so dass ein Bereich des Targetsubstrats 84 erwärmt wird. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Erwärmung des Targetsubstrats 84 geeignet bemessen, um einen Bereich des Targetsubstrats 84 zu schmelzen. In Schritt 99 wird gewöhnlich dem erwärmten Bereich des Targetsubstrats 84 durch eine Speiseleitung gleichzeitig Pulvermaterial mit einer Rate zugeführt, die geeignet geregelt/gesteuert wird, so dass das hinzugefügte Material schmilzt und sich mit dem zugrundeliegenden Material des Targetsubstrats 84 verbindet. In Schritt 100 wird nach dem Anbringen einer Schicht ermittelt, ob eine weitere Schicht gewünscht ist, und falls dies zutrifft, wiederholt das Verfahren bei 101 die Schritte 97, 98 und 99, wobei das Pulvermaterial, das wie im Vorausgehenden beschrieben aufzutragen ist, gewechselt werden kann. Falls keine weiteren Schichten gewünscht sind, ruft das Verfahren in Schritt 102 dazu auf, bei 103 zu einem Nachbearbeitungsschritt überzugehen, in dem das Target entfernt, gereinigt und in sonstiger Weise zubereitet werden kann, um anschließend mit der Anode 56 zusammengebaut zu werden. Die Targetspur 86 kann gewöhnlich eine Dicke im zweistelligen bis dreistelligen Mikrometerbereich aufweisen.
Mit Bezugnahme auf 4 kann gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel, das das in 3 beschriebene Verfahren 96 nutzt, eine mehrschichtige Targetspur 86 an dem Targetsubstrat 84 angebracht werden. An dem Targetsubstrat 84 wird, wie im Vorausgehenden beschrieben, eine erste Schicht 92 angebracht. Anschließend wird jede folgende Schicht 93, 94 wie im Vorausgehenden beschrieben nacheinander auf der jeweils vorhergehenden Schicht 92, 93 angebracht, so dass die Schichten 92, 93 als Basissubstrate für die jeweiligen Schichten 93, 94 dienen. In einem Ausführungsbeispiel basiert die Schicht 92 auf Wolfram, die Schicht 93 auf Rhenium, und die Schicht 94 auf einer Wolfram-Rhenium-Legierung. Es ist selbstverständlich, dass die Targetspur 86 mehr oder weniger als drei Schichten aufweisen kann, oder dass die Schichten 92–94 auf Kombinationen und deren Legierungen basieren können. Weiter ist klar, dass die Schichten 92–94 unter Verwendung von Materialien aufgetragen werden können, die auf Pulvermaterialien basieren, die eine Mischung von Legierungskomponenten enthalten. Beispielsweise kann die Schicht 92 unter Verwendung eines Pulvergemisches aufgetragen werden, das 5% Rhenium enthält. Als solche kann die Schicht 92 in Form einer Legierung aufgebracht werden, die beim Auftreffen auf dem erwärmten Bereich auf dem Targetsubstrat 98 entsteht.
Das Verfahren 96 kann gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung mit Blick auf das Vorausgehende abgewandelt werden, um andere Materialien zu verwenden, beispielsweise Rhodium und dessen Legierungen, Wolframlegierungen, Molybdänlegierungen, Tantallegierungen, Rheniumlegierungen und sonstige höchstschmelzende und nicht höchstschmelzende Metalle. Beispielsweise wird ein Fachmann erkennen, dass spezielle Eigenschaften der Targetspur 86 sich in Abhängigkeit von den Dicken der einzelnen auf dem Substrat 84 aufgetragenen Schichten 92–94, der Anzahl der insgesamt aufgetragenen Schichten 92–94 und der während des Verfahrens 96 in Schritt 99 getroffenen Auswahl von Materialien und deren Mischungen beeinflussen lassen. Materialeigenschaften, die durch eine geeignete Auswahl von Parametern des Verfahrens 96 beeinflusst werden können, beinhalten, jedoch ohne darauf beschränkt zu sein, das Oberflächenemissionsvermögen, den Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE, Coefficient of Thermal Expansion), die Wärmeleitfähigkeit, die Dauerfestigkeit und Rissbeständigkeit und den Elastizitätsmodul. Beispielsweise wird ein Fachmann erkennen, dass Tantal, das allgemein im Vergleich zu sonstigen Metallen einen verhältnismäßig hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten und einen verhältnismäßig kleinen Elastizitätsmodul aufweist, als eine oder mehrere Schichten aufgetragen werden kann, um den Wärmeausdehnungskoeffizienten und den Elastizitätsmodul der Targetspur 86 insgesamt zu beeinflussen. Außerdem sollen derartige Materialien nicht auf den Einsatz als Röntgenemissionsmaterialien beschränkt sein, sondern können gemäß einem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung auch als Hartlotmaterialien aufgetragen sein, beispielsweise, jedoch ohne darauf beschränken zu wollen, Zirkonium, Titan, Vanadium und Platin. Solche Materialien können auch zur Verbesserung des Oberflächenemissionsvermögens genutzt werden. Darüber hinaus wird ein Fachmann erkennen, dass die Materialschichten 92, 94, 96 auf das Targetsubstrat 84 so aufgetragen sein können, dass sie aus einer Fläche des Substrats 84 erhaben hervortreten.
Der Fachmann wird außerdem erkennen, dass in Schritt 99 des Verfahrens 96 viele Kombinationen von Materialien in Pulverform aufgetragen werden können. Beispielsweise kann ein Gradient von Materialien aufgetragen werden, um die Targetspur 86 herzustellen, indem beispielsweise die erste Schicht 92 mit einem Gehalt von 75% Wolfram und 25% Rhenium, und die zweite Schicht 93 mit einem Gehalt von 90% Wolfram und 10% Rhenium aufgetragen wird. Als solche kann die Targetspur 86 so ausgebildet werden, dass sie darin einen Gradienten oder sich ändernde Konzentration von Elementen aufweist, indem die Legierungselemente geeignet ausgewählt und von Schicht zu Schicht variiert werden.
Die durch das hier beschriebene Verfahren aufgetragenen Materialien sind nicht auf die oben erwähnten beschränkt. Der Fachmann wird erkennen, dass gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung zusätzlich zu Metallen auch Oxide aufgetragen werden können, beispielsweise, jedoch ohne darauf beschränken zu wollen, Oxide von Lanthan, Yttrium, Aluminium und Zirkonium. Außerdem können auch Karbide aufgetragen werden, beispielsweise, jedoch ohne darauf beschränken zu wollen, Karbide von Titan, Hafnium und Bor.
Das hierin beschriebene Verfahren 96 kann desgleichen an vorgefertigten Targetabdeckungsmaterialien durchgeführt werden. Demgemäß können die darauf abgeschiedenen Materialien auch Schmiedematerialien beinhalten. Darüber hinaus ermöglicht das hierin beschriebene Verfahren sowohl ein Auftragen abgestufter Strukturen von Spurmaterial als auch die Herstellung komplexer Geometrien.
Das hierin beschriebene Verfahren ist nicht auf die Herstellung neuer Röntgentargets beschränkt, sondern lässt sich auch in Zusammenhang mit einer Instandsetzung und Wiederverwendung von Targets anwenden. Targets lassen sich somit wiederverwenden, indem sie aus der Röntgenröhre ausgebaut und mittels des hierin beschriebenen Verfahrens erneuert werden. Targets deren Spurmaterial 86 nach dem Gebrauch beschädigt wurde können wiedergewonnen werden, indem die Targetspur 86 ausgetauscht oder instandgesetzt wird. Darüber hinaus können auch neue Targets, die Herstellungsdefekte, beispielsweise, jedoch ohne darauf beschränkt zu sein, Vertiefungen, Risse und Poren, aufweisen, mittels dieses Verfahrens wiederhergestellt werden. Als solcher kann der Targetvorbehandlungsschritt 97 des Verfahrens 96, jedoch ohne darauf beschränken zu wollen, einen Ausbau des Targets aus einer Anode 56 sowie eine spanabhebende Bearbeitung oder ein Schleifen der Targetspur 86 beinhalten, um das Substrat 84 vor dem Aufbringen einer ersten Schicht 92 freizulegen.
Auch hochdichte Beschichtungen können mit diesem Verfahren hergestellt werden. Spezifische Dichtheitsprobleme, wie sie beispielsweise in Zusammenhang mit einem Plasmasprühverfahren naturgemäß vorhanden sind, können mittels dieses Verfahrens zum Anbringen hochdichter Beschichtung gemildert werden, um mechanische Eigenschaften wie die Beständigkeit gegen Abplatzen und Materialermüdung zu steigern. Für einige Materialien und Materialkombinationen kann eine Nachbearbeitung, beispielsweise, jedoch ohne darauf beschränken zu wollen, ein isostatisches Heißpress-(HIP, Hot Isostatic Pressing)-Verfahren erforderlich sein.
Mit Bezugnahme auf 5 umfasst ein Paket/Gepäck-Inspizierungssystem 510 eine drehbare Gantry 512, die darin eine Öffnung 514 aufweist, durch die Pakete oder Gepäckstücke geleitet werden können. Die drehbare Gantry 512 enthält eine Röntgenstrahl-Energiequelle 516 sowie eine Detektoranordnung 518 mit Szintillatormatrices, die auf Szintillatorzellen basieren, die den in 4 oder 5 gezeigten ähneln. Außerdem ist ein Förderbandsystem 520 geschaffen, das ein Förderband 522 aufweist, das durch eine Konstruktion 524 gestützt ist, um zu scannende Pakete oder Gepäckstücke 526 automatisch und fortlaufend durch die Öffnung 514 hindurch zu transportieren. Objekte 526 werden mittels des Förderbands 522 durch die Öffnung 514 eingespeist, sodann werden Bildgebungsdaten gewonnen, und das Förderband 522 entfernt die Gepäckstücke 526 aus der Öffnung 514 in einer gesteuerten und kontinuierlichen Weise. Auf diese Weise sind Postinspizienten, Gepäckabfertigungspersonal und sonstige Sicherheitsangestellte in der Lage, den Inhalt von Gepäckstücken 526 mit Blick auf Explosivstoffe, Messer, Waffen, Schmuggelware, usw. zerstörungsfrei zu inspizieren.
Mit Bezugnahme auf 6 ist gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung ein Verfahren 600 veranschaulicht, das die Herstellung eines neuen Targets und die Reparatur eines vorhandenen Targets beinhaltet. Das Verfahren 600 beginnt in Schritt 602, und in Schritt 604 wird ein Target gewonnen. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann das gewonnene Target gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung ein neues Targetsubstrat sein, das vorbereitet ist und bereit steht, um daran eine Targetspur anzubringen. In noch einem Ausführungsbeispiel kann, auch im Falle eines neuen Targets, auf dem möglicherweise bereits dessen Spur angebracht ist, entschieden werden, dass Aspekte des Targets vor dessen Einsatz eine Nachbearbeitung oder Reparatur erfordern, z. B. wenn ein Target eine Oberflächeneigenschaft (beispielsweise Ebenheit) aufweist, die den Vorgaben nicht genügt. Andererseits kann das gewonnene Target gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ein gebrauchtes Target sein, dessen Spur instandzusetzen oder wiederaufzubereiten ist. In einigen Fällen kann es im Falle eines neuen Targets oder einer Targetinstandsetzung erwünscht sein, das Target vor dem Anbringen einer Schicht oder dem Instandsetzen einer Spur spanabhebend zu bearbeiten. Somit wird, falls in Schritt 606 entschieden wird, dass das Target spanabhebend zu bearbeiten ist 608, in Schritt 610 eine Oberfläche des Targets spanabhebend bearbeitet.
Unabhängig davon, ob das Target in Schritt 610 spanabhebend bearbeitet wird oder nicht 612, wird es in Schritt 614 in einem Halter angeordnet. In Schritt 616 wird ermittelt, ob das Target vorzuerwärmen ist. Falls dies zutrifft 618, wird das Target in Schritt 620 vorgewärmt. Und unabhängig davon, ob das Target vorgewärmt wird oder nicht 622, kann dem Target in Schritt 624 Energie zugeführt werden. In Ausführungsbeispielen der Erfindung beinhaltet die dem Target in Schritt 624 zugeführte Energie einen Laserenergiestrahl oder einen räumlich kohärenten elektromagnetischen Strahl. Allerdings ist die Erfindung nicht darauf beschränkt und lässt sich in Verbindung mit jedem Erwärmungsverfahren nutzen, das eine selektive Erwärmung einer Oberfläche erlaubt, beispielsweise Induktionserwärmung, Elektronenstrahlerwärmung und fokussierte Infraroterwärmung. Obwohl zur Veranschaulichung der Erwärmung einer Oberfläche ein Laserstrahl beschrieben ist, ist es klar, dass desgleichen ein beliebiges Erwärmungsverfahren wie beschrieben im Rahmen des Schutzumfangs der Erfindung genutzt werden kann.
In Ausführungsbeispielen der Erfindung ist der Halter in einer Atmosphäre angeordnet, die die Laserplattierung und LENS-Abscheidung fördert, beispielsweise in einer Atmosphäre, die wesentliche Oberflächenreaktionen des Substrats mit in der Atmosphäre enthaltenden Bestandteilen verhindert. Ein Hochvakuum sowie Inertgase sind mit Blick auf eine Verhinderung dieser Wechselwirkungen wirkungsvoll. Reduktionsgase wie Wasserstoff oder Kohlenmonoxid sind gewöhnlich nützlich, um Oxidation zu verhindern. Wie aus dem Stand der Technik bekannt, sollte die Atmosphäre in Abhängigkeit von der Substratzusammensetzung frei von gewissen Bestandteilen sein. Beispielsweise sollte die Atmosphäre frei von Schwefel sein, um das (auch als Anlaufen bekannte) Entstehen von Silbersulfid zu vermeiden, oder frei von Stickstoff sein, um die Bildung von Titannitrid zu vermeiden.
In Ausführungsbeispielen der Erfindung ist der Halter ein verschiebbarer Halter, und das Target kann bewegt werden, während der Laserstrahl darauf gerichtet ist. In weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung wird das Target in Bezug auf den Laserstrahl in einer stationären Position gehalten, um eine einzelne Stelle instandzusetzen oder Material darauf aufzutragen. In weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung können sowohl der Laser als auch die Drahteinspeisung bewegt werden, so dass das Target entweder stationär oder beweglich sein kann, und der Laser bzw. der Zufuhrdraht kann in Bezug auf das Target bewegt werden, um eine lokal begrenzte Reparatur durchzuführen oder daran eine vollständige Schicht anzubringen.
Wenn das Target in einem Beispiel in Schritt 614 in dem Halter angeordnet ist, ist der Halter ein stationärer Halter, der festgeklemmt und in seiner Stellung gehalten werden kann, während der Laserstrahl und festes Vorratsmaterial darauf angewandt werden. In einem solchen Beispiel kann ein begrenzter Bereich behandelt oder ein Tupfen von Material auf dem Material aufgetragen werden, und das Target kann manuell neupositioniert werden, um das Material in begrenzten Bereichen des Targets aufzutragen. Wenn das Target in Schritt 614 in dem Halter angeordnet wird, ist der Halter in einem weiteren Ausführungsbeispiel ein beweglicher Halter, der verwendet werden kann, um das Target zu bewegen, während es, wie im Vorausgehenden beschrieben, dem Laser und dem festen Vorratsmaterial ausgesetzt wird. In einem Ausführungsbeispiel ist der bewegliche Halter ein Drehtisch, der genutzt werden kann, um denn Laserstrahl und festes Vorratsmaterial zu einer in Bezug auf das Target feststehenden radialen Position zu lenken, so dass eine entlang des Umfangs ausgerichtete Materialüberzugsschicht auf das Target aufgetragen werden kann.
In Schritt 626 werden gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung ein oder mehrere feste Vorratsmaterialien gegen das Target gelenkt. In Ausführungsbeispielen ist das feste Vorratsmaterial ein dünnes Drahtvorratsmaterial (mit einem Durchmesser von weniger als einem Millimeter bis zu einigen Millimetern), ein Vorratsmaterial in Form eines schmalen Streifens (mit einer Breite von wenigen Millimetern oder weniger), ein Vorratsmaterial in Form eines dicken Drahts (mit einem Durchmesser von einigen Millimetern und darüber), und dergleichen. In einem Ausführungsbeispiel ist das feste Vorratsmaterial ein Vorratsmaterial in Form eines breiten Streifens mit einer Breite von einigen Millimetern oder darüber. In Ausführungsbeispielen der Erfindung basiert das feste Vorratsmaterial auf Molybdän oder dessen Legierungen, Wolfram oder dessen Legierungen (z. B. mit Rhenium), und/oder Tantal oder dessen Legierungen. In einem Beispiel wird eine auf Wolfram, Rhenium und Tantal basierende Legierung verwendet. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das feste Vorratsmaterial oder das Drahtzufuhrmaterial optional vor dem Eintritt in den Laserstrahl in situ durch eine Heizvorrichtung auf eine Temperatur unterhalb seiner Schmelztemperatur erwärmt. Demzufolge wird in diesem Ausführungsbeispiel, nachdem das feste Vorratsmaterial bereits vorgewärmt ist, dem Target weniger Wärme für das Schmelzen des festen Vorratsmaterials zugeführt. Somit kann eine thermisch induzierte Verformung des Targets vermindert werden, wenn darauf ein Tupfen oder eine Schicht von Material angebracht wird.
Während das feste Vorratsmaterial in Schritt 626 gegen das Target gelenkt wird, kann gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung ein Tupfen oder eine Schicht von Material geschmolzen und auf dem Target ausgebildet werden. In einem Ausführungsbeispiel wird der Laser auf eine Targetfläche gerichtet, so dass das Target dadurch schmilzt. In diesem Ausführungsbeispiel wird das feste Vorratsmaterial in das geschmolzene Targetmaterial gelenkt, und das feste Vorratsmaterial schmilzt und vermischt sich seinerseits mit dem geschmolzenen Targetmaterial. In noch einem Ausführungsbeispiel wird der Laser auf das Target gelenkt, während das feste Vorratsmaterial hingegen in einen Pfad des Lasers gelenkt wird, was bewirkt, dass das feste Vorratsmaterial schmilzt und sich auf dem Target ausbildet. In noch einem weiteren Ausführungsbeispiel wird der Laser auf das Target gelenkt, und das feste Vorratsmaterial wird gleichzeitig an einer Stelle aufgetragen, an der der Laser auf das Target trifft, mit der Folge, dass sowohl das Target als auch das feste Vorratsmaterial schmelzen und sich vermischen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es in einem Fall, wo ein festes Vorratsmaterial in Form eines breiten Streifens verwendet wird, um einem Target Material hinzuzufügen, möglich, den Laserstrahl in einer Richtung abtastend zu führen, die zu einer Richtung eines Targetabschnitts quer verläuft, auf den der Laserstrahl gerichtet ist, um einen Bereich des Targets und des breiten Vorratsmaterials, das wesentlich breiter ist als der Laserstrahl, zu erhitzen und zu schmelzen. Darüber hinaus beinhalten Ausführungsbeispiele der Erfindung anstelle einer Rasterabtastung des Laserstrahls auch ein Bewegen des Targets relativ zu dem Strahl, wobei in diesem Falle ein stationärer Strahl abtastend geführt werden kann, anstatt das Target zu bewegen. In Ausführungsbeispielen kann ein gelenkig gelagerter Roboter- oder Automatenarm genutzt werden, um den Strahl relativ zu dem Target, oder das Target relativ zu dem Strahl zu bewegen. In einem abgewandelten Ausführungsbeispiel kann anstelle einer Rasterabtastung des Strahl zum Erwärmen und/oder Schmelzen eines in Form eines breiten Streifens vorliegenden festen Vorratsmaterials eine linienförmige Diodenquelle verwendet werden, um den breiten Streifen zu erwärmen. D. h., es können mehrere Wärmequellen, um z. B. eine linienförmige Diodenquelle zu bilden, genutzt werden, um ein Erhitzen und Schmelzen des breiten Streifens festen Vorratsmaterials zu bewirken.
Somit beinhalten Ausführungsbeispiele der Erfindung mehrere Techniken/Verfahren zum Anbringen eines festen Vorratsmaterials auf einer Targetfläche mittels eines Lasers, und ein Fachmann wird erkennen, dass Techniken entwickelt werden können, um die Kombination eines Laserstrahls oder anderer Erwärmungsverfahren mit einem festen Vorratsmaterial anzuwenden, um ein Material oder eine Schicht an einem Target anzubringen. Solche Techniken fallen in den Schutzbereich dieser Erfindung.
In Schritt 628 wird ermittelt, ob eine zusätzliche Schicht oder ein weiterer Tupfen von Material auf das Target aufgetragen werden soll. In diesem Fall 630 ermittelt das Verfahren 600 als Nächstes in Schritt 631, ob die Oberfläche der zusätzlichen Schicht bzw. des Tupfens spanabhebend zu bearbeiten, zu schleifen, zu säubern, spannungszuentlasten und/oder in sonstiger Weise zu bearbeiten ist. Falls dies der Fall ist 635, wird die Oberfläche des Targets in Schritt 637 spanabhebend bearbeitet und/oder gereinigt und/oder spannungsentlastet, und die Steuerung kehrt zu Schritt 624 zurück, so dass nochmals Material aufgetragen werden kann. Andernfalls 639 kehrt die Steuerung zu Schritt 624 zurück, ohne eine spanabhebende Bearbeitung, Reinigung oder mechanische Spannungsentlastung zwischen den Schichten durchzuführen. Wenn die Steuerung zu Schritt 624 zurückkehrt, wird nochmals ein Laserstrahl auf das Target gerichtet. In diesem Beispiel kann das Target von neuem in dem Halter positioniert werden, um ein Lenken des Laserstrahl auf eine weitere Stelle auf dem Target, oder auf eine andere Umfangsposition des Targets zu ermöglichen. Falls keine weitere Schicht bzw. Tupfen von Material auf dem Target 632 aufgetragen werden soll, wird als Nächstes in Schritt 634 ermittelt, ob die Oberfläche des Targets zu säubern ist, und/oder ob das Target spannungszuentlasten ist, bevor es verwendet wird. Falls dies der Fall ist 636, können Oberflächen des Targets in Schritt 638 spanabhebend bearbeitet und/oder spannungsentlastet werden, und das Verfahren 600 endet in Schritt 640. Falls keine Oberflächenreinigung gewünscht oder erforderlich ist 642, endet das Verfahren 600 in Schritt 644.
Somit lassen sich in Ausführungsbeispielen der Erfindung ein Markierungspunkt, ein Toleranzüberschreitungsbereich, ein Brennpunktspurerosionsbereich und ein Brennpunktspurrissbereich instandsetzen. Ausführungsbeispiele der Erfindung beinhalten ferner, es zu ermöglichen, ein Targetsubstrat zu staffeln und dieses mit chemischen Zusammensetzungen zu beschichten, die auf denselben oder anderen Materialien basieren. Darüber hinaus beinhalten Ausführungsbeispiele der Erfindung, den Einsatz von Schmiedematerialien für Substrate zu ermöglichen. Somit erlauben die Laserplattierung und die LENS-Abscheidung die Verwendung von festen Substratvorformlingen, was bedeutet, dass eine Alternative gegenüber dem gewöhnlichen Zusammendrücken (mit den sich daraus ergebenden Anforderungen an eine gemeinsame Verarbeitung) von Substratpulver und Schichtpulver ermöglicht ist. Durch Auftragen von Schichten auf einem festen Substrat sind zusätzliche Materialoptionen ermöglicht, die beispielsweise sowohl die stofflichen Zusammensetzungen als auch das Ausmaß von Materialverarbeitungsvorgängen betreffen. Schmiedematerial (d. h. geschmiedetes Material) bietet in bestimmten Ausprägungen wesentliche Vorteile, z. B. in Verbindung mit ODS-Mo (mittels Oxiddispersion verfestigter Molybdänlegierung), bei der ein Schmieden eine durch verfeinerte Verteilung verfestigte Mikrostruktur hervorbringt, die (unter Anderem) große Vorteile hinsichtlich der Rekristallisationstemperatur und Kriechfestigkeit aufweist.
7 veranschaulicht ein System oder eine Vorrichtung 700 zum Anbringen eines festen Vorratsmaterials 702 an einem Röntgenröhrentarget 704 gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung. Wie zu sehen, enthält das System 700 einen Halter 706, auf dem das Target 704 angeordnet ist. Der Halter 706 kann dazu eingerichtet sein, das Target 704 geradlinig fortzubewegen 708, oder der Halter 706 kann dazu eingerichtet sein, das Target 704 um eine Rotationsachse 712 zu drehen 710, so dass in einem radialen Abstand 716 von dem Rotationszentrum 712 eine plattierte Schicht 714 darauf aufgetragen und ausgebildet werden kann. Das System 700 weist gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung eine Fähigkeit auf, einen Laserstrahl oder einen räumlich kohärenten elektromagnetischen Strahl 718 auf eine Oberfläche 720 des Targets 704 zu lenken. Darüber hinaus versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf die Verwendung eines Laserstrahls oder eines räumlich kohärenten elektromagnetischen Strahls beschränkt ist, und dass die Oberfläche 720 des Targets 704 desgleichen mittels beliebiger Erwärmungsverfahren erwärmt werden kann, und dass der Strahl 718 beispielsweise eine Induktionserwärmung, einen Elektronenstrahl oder einen fokussierten Infrarotstrahl repräsentieren kann.
Wie mit Bezug auf das obige Verfahren 600 erwähnt, beinhalten Ausführungsbeispiele der Erfindung ein Lenken eines Lasers gegen die Targetoberfläche 720, wobei in diesem Falle das feste Vorratsmaterial 702 in geschmolzenes Targetmaterial gelenkt wird, und das feste Vorratsmaterial 702 wiederum schmilzt und sich mit dem geschmolzenen Targetmaterial vermischt. Ausführungsbeispiele beinhalten ferner ein Lenken des Laserstrahls 718 in Richtung des Targets 704, während hingegen festes Vorratsmaterial 702 in einen Pfad des Laserstrahls 718 gelenkt wird, so dass festes Vorratsmaterial 702 schmilzt und sich auf dem Target 704 ausbildet. Ein weiteres Ausführungsbeispiel beinhaltet ein Lenken des Laserstrahls 718 in Richtung des Targets 704, und ein gleichzeitiges Auftragen von festem Vorratsmaterial 702 auf eine Stelle 722, an der der Laserstrahl 718 auf das Target 704 einfällt, so dass dadurch sowohl das Target 704 als auch das feste Vorratsmaterial 702 schmelzen und sich vermischen. In dem Ausführungsbeispiel, in dem ein festes Vorratsmaterial 702 in Form eines breiten Streifens verwendet wird, um dem Target 704 Material hinzuzufügen, ist es möglich den Laserstrahl 718 in einer gegenüber der Richtung 708 quer verlaufenden Richtung 724 abtastend zu führen bzw. rasch hin und her zu bewegen, um einen Bereich des Targets 704 und des Vorratsmaterials 702 zu erhitzen und zu schmelzen, der wesentlich breiter ist als der Laserstrahl 718.
Das System 700 enthält eine Steuereinrichtung 726, die eine oder mehrere Steuerleitungen 728 aufweist, und die Steuereinrichtung 726 ist dazu eingerichtet, den Betrieb betreffende Aspekte des Systems 700 zu steuern. In erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen, die ein Vorwärmen des Targets beinhalten, enthält das System 700 eine Heizvorrichtung 730, die genutzt werden kann, um das Target 704 zu erwärmen oder vorzuwärmen. Darüber hinaus wird ein Fachmann erkennen, dass die Heizvorrichtung 730 nicht unbedingt ein Bestandteil des durch die Steuereinrichtung 726 gesteuerten Systems 700 zu sein braucht, sondern vielmehr eine Vorrichtung sein kann, die von dem System 700 vollkommen unabhängig ist und getrennt davon gesteuert sein kann. Der Fachmann wird ebenfalls erkennen, dass die Heizvorrichtung verwendet werden kann, um lediglich das Röntgenröhrentarget 704 zu erwärmen, oder genutzt werden kann, um das Röntgenröhrentarget 704 zu erwärmen, nachdem es in dem Halter 706 angeordnet ist.
Somit ist die Steuereinrichtung 726 gemäß der Erfindung und dem Verständnis des Standes der Technik beispielsweise dazu eingerichtet, (in einem Ausführungsbeispiel, das eine lineare Bewegung verwendet) eine lineare Translationsrate, einen zurückgelegten Weg, eine Zeitsteuerung, usw. des Halters 706 entlang eines linearen Pfads 708 zu steuern, und die Steuereinrichtung 726 ist (in einem Ausführungsbeispiel, das eine Drehbewegung verwendet) dazu eingerichtet, den Halter 706 mit einer gewünschten Drehzahl um eine Rotationsachse 710 zu drehen. Die Steuereinrichtung 726 ist außerdem in der Lage, sonstige Aspekte des Systems 700, beispielsweise eine Materialeinspeisungsrate 702, die Leistung und Position des Laserstrahls 718, der Heizvorrichtung 730, und dergleichen, zu steuern. Somit beinhalten Ausführungsbeispiele der Erfindung, dass das System 700 eine Steuereinrichtung 726 aufweist, die dazu dient, das Anbringen eines festen Vorratsmaterials an einer Targetfläche mittels eines Lasers zu steuern.
Ein technischer Beitrag für das offenbarte Verfahren und die Vorrichtung basiert darauf, dass ein System zum Anbringen eines Targetspurmaterials und ein Herstellungsverfahren geschaffen sind.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält ein System zum Anbringen eines Targetspurmaterials an einem Röntgenröhrentarget eine Steuereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, einen Energiestrahl in Richtung eines Röntgenröhrentargets zu lenken, und ein festes Vorratsmaterial in Richtung des Energiestrahls zu lenken, so dass das feste Vorratsmaterial schmilzt und sich als eine Schmelze auf dem Röntgenröhrentarget niederschlägt.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Herstellen eines Röntgenröhrentargets die Schritte: Lenken eines räumlich kohärenten elektromagnetischen Strahls in Richtung eines Bereichs eines Targetsubstrats; und Zufuhr eines metallischen Vorratsmaterials in Richtung des Bereichs des Targetsubstrats, um das metallische Vorratsmaterial zu schmelzen und eine erste Schicht auf dem Targetsubstrat auszubilden.
Gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Instandsetzen eines Röntgenröhrentargets die Schritte: Lenken eines Laserstrahls auf einen Bereich eines Röntgenröhrentargets, das instandzusetzen ist, so dass der Bereich veranlasst wird, zu schmelzen und einen Schmelzbereich zu bilden; und geregeltes Einspeisen eines festen Vorratsmaterials in Richtung des Schmelzbereichs.
Ausführungsbeispiele der Erfindung wurden anhand des bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben, und es ist klar, dass äquivalente, abgewandelte und modifizierte Formen neben den ausdrücklich genannten möglich sind und im Schutzumfang der beigefügten Ansprüche liegen.
Ein System zum Anbringen eines Targetspurmaterials an einem Röntgenröhrentarget enthält eine Steuereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, einen Energiestrahl in Richtung eines Röntgenröhrentargets zu lenken, und ein festes Vorratsmaterial in Richtung des Energiestrahls zu lenken, um zu bewirken, dass das feste Vorratsmaterial schmilzt und sich als eine Schmelze auf dem Röntgenröhrentarget niederschlägt.
Bezugszeichenliste

10: Bildgebungssystem
12: Röntgenstrahlenquelle
14: Röntgenstrahlenbündel
16: Objekt
18: Detektor
20: Prozessor
22: Computer
24: Bedienungskonsole
26: Anzeigeeinheit
28: Speichervorrichtung
30: Quellensteuereinrichtung
50: Gehäuse
52: Strahlungsemissionsdurchlass
54: Vakuum
56: Anode
58: Lageranordnung
60: Kathode
61: Brennpunkt
62: Rotor
63: Targetspur
64: Mittellinie
66: Zentrale Welle
68: Erstes Ende
70: Zweites Ende
72: Vorderer Innenring
74: Rückwärtiger Innenring
76: Mehrere vordere Kugeln
78: Mehrere rückwärtige Kugeln
80: Vorderer Außenring
82: Rückwärtiger Außenring
83: Grundkörper
84: Targetsubstrat
86: Materialschicht oder Targetspur
90: Wärmespeichermedium (Beispiel)
92: Mehrere Schichten
93: Mehrere Schichten
94: Mehrere Schichten
96: Laserverfestigungsverfahren
97: wird vorbereitet in Schritt
98: in Schritt
99: in Schritt
100: in Schritt
101: Fortschreiten mit Schritt
102: Falls keine weiteren Schichten gewünscht sind
103: Nachbearbeitungsschritt
510: Paket/Gepäck-Inspizierungssystem
512: Drehbare Gantry
514: Öffnung
516: Röntgenstrahl-Energiequelle
518: Detektoranordnung
520: Förderbandsystem
522: Förderband
524: getragen von einer Tragkonstruktion
526: Automatisches und kontinuierliches Durchreichen von Paketen oder Gepäckstücken
600: Verfahren
602: Anfang in Schritt
604: und in Schritt
606: Entscheidungsschritt
608: Falls JA, Target ist zu bearbeiten
610: Target wird bearbeitet in Schritt
612: Falls NEIN
614: Target in Halter positionieren in Schritt
616: Entscheidungsschritt
618: Falls JA
620: dann (Vorwärmen in) Schritt
622: und falls NEIN, unabhängig von Vorwärmung
624: dann Target in Schritt
626: Schritt
628: Entscheidungsschritt
630: Falls JA
631: dann zu Entscheidungsschritt
632: Falls NEIN
634: dann zu Entscheidungsschritt
635: Falls JA
636: Falls JA
637: Target wird spanabhebend bearbeitet und/oder gereinigt und/oder spannungsentlastet in Schritt
638: Target kann spanabhebend bearbeitet und/oder spannungsentlastet werden in Schritt
639: Falls NEIN
640: Ende in Schritt
642: Falls keine Oberflächenreinigung gewünscht oder erforderlich ist
644: Ende in Schritt
700: System oder Vorrichtung
702: Festes Vorratsmaterial
704: Röntgenröhrentarget
706: Halter
708: Translationsbewegung
710: Rotationsbewegung
712: Rotationsachse
714: Plattierte Schicht
716: Radialer Abstand
718: Räumlich kohärenter elektromagnetischer Strahl
720: Oberfläche
722: Position
724: Richtung
726: Steuereinrichtung
728: die eine oder mehrere Steuerleitungen aufweist
730: Heizvorrichtung

Claims

System (700) zum Anbringen eines Targetspurmaterials (86) an einem Röntgenröhrentarget (704), wobei das System (700) eine Steuereinrichtung (726) aufweist, die dazu eingerichtet ist, einen Energiestrahl (718) auf eine Röntgenröhrentarget (704) zu lenken; und ein festes Vorratsmaterial (702) in Richtung des Energiestrahls (718) zu lenken, um zu bewirken, dass das feste Vorratsmaterial (702) schmilzt und in Form einer Schmelze (714) auf das Röntgenröhrentarget (704) aufgebracht wird.
System (700) nach Anspruch 1, wobei der Energiestrahl (718) einen Laserstrahl, einen Elektronenstrahl, einen fokussierten Infrarotstrahl und/oder Energie von einer Induktionsheizvorrichtung beinhaltet.
System (700) nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (726) dazu eingerichtet ist, einen Abschnitt des Röntgenröhrentargets (704) relativ zu dem Energiestrahl (718) in einer ersten Richtung (708) zu bewegen, während der Energiestrahl (718) auf das Röntgenröhrentarget (704) gelenkt wird, und während das feste Vorratsmaterial (702) in Richtung des Energiestrahls (718) gelenkt wird.
System (700) nach Anspruch 3, wobei die Steuereinrichtung (726) dazu eingerichtet ist, den Energiestrahl (718) in einer zweiten Richtung (724) abtastend zu führen, die quer zu der ersten Richtung (708) verläuft.
System (700) nach Anspruch 4, wobei die Steuereinrichtung (726) dazu eingerichtet ist, den Strahl (718) abtastend zu führen, indem der Energiestrahl (718) bewegt wird.
System (700) nach Anspruch 4, wobei die Steuereinrichtung (726) dazu eingerichtet ist, den Strahl (718) abtasten zu lassen, indem das Röntgenröhrentarget (704) bewegt wird.
System (700) nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (726) dazu eingerichtet ist, den Energiestrahl (718) in das Röntgenröhrentarget (704) zu lenken, um ein Röntgenröhrentargetschmelzbecken (714) zu bilden, und das feste Vorratsmaterial (702) in das Röntgenröhrentargetschmelzbecken (714) zu lenken, um ein Schmelzen des festen Vorratsmaterials (702) zu bewirken.
System (700) nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (726) dazu eingerichtet ist, festes Vorratsmaterial (702) in den Energiestrahl (718) zu lenken, um ein Schmelzen des festen Vorratsmaterials (702) zu bewirken.
System (700) nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (726) dazu eingerichtet ist, gleichzeitig den Strahl (718) in das Röntgenröhrentarget (704) zu lenken, und das feste Vorratsmaterial (702) in den Strahl (718) zu lenken, um zu bewirken, dass das feste Vorratsmaterial (702) schmilzt.
System (700) nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (726) dazu eingerichtet ist, einer Heizvorrichtung (730) Strom zuzuführen, um das Target (704) zu erwärmen, bevor der Energiestrahl (718) gegen das Target (704) gelenkt wird.
System (700) nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (726), während sie dazu eingerichtet ist, ein festes Vorratsmaterial (702) zu lenken, dazu eingerichtet ist, einen Draht, einen Streifen oder einen Stab in Richtung der örtlich geschmolzenen Stelle zu lenken.