DE102011003943A1 - Cathode for use in X-ray tube, has emitter arranged at cathode head base, which emits electrons upon application of heating voltage, where emitter is arranged close to one of two cathode head walls of different height - Google Patents

Cathode for use in X-ray tube, has emitter arranged at cathode head base, which emits electrons upon application of heating voltage, where emitter is arranged close to one of two cathode head walls of different height Download PDF

Info

Publication number
DE102011003943A1
DE102011003943A1 DE102011003943A DE102011003943A DE102011003943A1 DE 102011003943 A1 DE102011003943 A1 DE 102011003943A1 DE 102011003943 A DE102011003943 A DE 102011003943A DE 102011003943 A DE102011003943 A DE 102011003943A DE 102011003943 A1 DE102011003943 A1 DE 102011003943A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cathode
emitter
cathode head
walls
head
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102011003943A
Other languages
German (de)
Inventor
Dr. Ferger Thomas
Dieter Matuszok
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE102011003943A priority Critical patent/DE102011003943A1/en
Publication of DE102011003943A1 publication Critical patent/DE102011003943A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00—X-ray tubes
    • H01J35/24—Tubes wherein the point of impact of the cathode ray on the anode or anticathode is movable relative to the surface thereof
    • H01J35/26—Tubes wherein the point of impact of the cathode ray on the anode or anticathode is movable relative to the surface thereof by rotation of the anode or anticathode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00—X-ray tubes
    • H01J35/02—Details
    • H01J35/04—Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
    • H01J35/06—Cathodes
    • H01J35/064—Details of the emitter, e.g. material or structure

Landscapes

  • X-Ray Techniques (AREA)

Abstract

The cathode has a cathode head (1) comprising a cathode head base (4) and two opposite cathode head walls (7, 8) of different height, and an emitter (10) i.e. flat emitter or coil emitter, arranged at the cathode head base, which emits electrons (13) upon application of heating voltage. The emitter is arranged close to one of the two cathode head walls. The cathode head base and the cathode head walls of the cathode head exhibit negative potential with respect to the emitter. A partition wall is arranged between the cathode head walls. An independent claim is also included for an X-ray tube.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kathode mit einem Kathodenkopf, der einen Kathodenkopfboden und zwei gegenüberliegende Kathodenkopfwände umfasst, wobei im Kathodenkopfboden wenigstens ein Emitter angeordnet ist, der beim Anlegen einer Heizspannung Elektronen emittiert.The invention relates to a cathode with a cathode head comprising a cathode head bottom and two opposite cathode head walls, wherein in the cathode head bottom at least one emitter is arranged, which emits electrons when applying a heating voltage.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Röntgenröhre mit einem Vakuumgehäuse, in dem eine Drehanode und eine Kathode angeordnet sind, wobei die Kathode einen Kathodenkopf umfasst, der einen Kathodenkopfboden und zwei gegenüberliegende Kathodenkopfwände aufweist, wobei im Kathodenkopfboden wenigstens ein Emitter angeordnet ist, der beim Anlegen einer Heizspannung Elektronen emittiert.The invention further relates to an X-ray tube with a vacuum housing, in which a rotary anode and a cathode are arranged, wherein the cathode comprises a cathode head having a cathode head bottom and two opposite cathode head walls, wherein in the cathode head bottom at least one emitter is arranged, when applying a heating voltage Emitted electrons.

Bekannte Kathoden weisen Wendelemitter (Glühwendel) oder Flachemitter auf und finden beispielsweise in Röntgenröhren Verwendung. Bei nicht angelegter Sperrspannung werden die emittierten Elektronen in Richtung einer Drehanode beschleunigt.Known cathodes have coil emitter (incandescent filament) or flat emitter and are used, for example, in x-ray tubes. When the reverse voltage is not applied, the emitted electrons are accelerated in the direction of a rotating anode.

Eine Kathode mit einem Wendelemitter ist beispielsweise aus der DE 199 55 845 A1 bekannt.A cathode with a helical emitter is for example from the DE 199 55 845 A1 known.

Kathoden, die Flachemitter aufweisen, sind z. B. in der DE 199 14 739 C1 und in der DE 10 2008 011 841 A1 beschrieben.Cathodes having flat emitter, z. B. in the DE 199 14 739 C1 and in the DE 10 2008 011 841 A1 described.

Beim Auftreffen der Elektronen auf das Material der Drehanode im Aufenthaltsbereich des Brennflecks wird durch die Wechselwirkung der Elektronen mit den Atomkernen des Anodenmaterials die kinetische Energie der Elektronen zu etwa 1% in Röntgenstrahlung und zu ca. 99% in Wärme umgesetzt.Upon impact of the electrons on the material of the rotary anode in the residence area of the focal spot, the interaction of the electrons with the atomic nuclei of the anode material, the kinetic energy of the electrons to about 1% in X-rays and about 99% in heat.

Der technisch geplante und konstruktiv realisierte Aufenthaltsbereich des Brennflecks, also die Stelle der Drehanode, an dem der Primärstrahl der in der Kathode erzeugten Elektronen auftrifft, bildet eine Brennbahn. Bei Drehanoden-Röntgenröhren ist die Drehanode in einem stationären Vakuumgehäuse angeordnet. Bei Drehkolben-Röntgenröhren bildet eine der beiden Stirnseiten des rotierenden Vakuumgehäuses die Drehanode.The technically planned and structurally realized residence area of the focal spot, ie the location of the rotary anode at which the primary beam of the electrons generated in the cathode impinges, forms a focal path. In rotary anode X-ray tubes, the rotary anode is arranged in a stationary vacuum housing. In rotary piston X-ray tubes, one of the two end faces of the rotating vacuum housing forms the rotary anode.

Aufgrund der Umwandlung von etwa 99% der kinetischen Energie der auf die Drehanode auftreffenden Elektronen (typisch ca. 70 keV bis maximal 140 keV) in Wärme entstehen in der Brennbahn Temperaturen von bis zu ca. 2.600°C. Diese hohe thermische Belastung ist der limitierende Faktor bei der Erzeugung von kleineren Brennflecken.Due to the conversion of about 99% of the kinetic energy of the electrons incident on the rotating anode (typically about 70 keV to a maximum of 140 keV) into heat, temperatures of up to about 2,600 ° C. are produced in the focal path. This high thermal load is the limiting factor in producing smaller focal spots.

Bei einer Drehanode wird die im Brennfleck erzeugte Wärme durch die Rotation der Drehanode auf einer Brennbahn verteilt. Durch eine Erhöhung der Bahnlänge und der Bahngeschwindigkeit kann die thermische Situation verbessert werden. Eine längere Brennbahn kann nur durch einen größeren Anodenteller erreicht werden. Eine höhere Bahngeschwindigkeit erfordert eine höhere Anodendrehzahl. Einer Vergrößerung des Anodentellers als auch einer Erhöhung der Anodendrehzahl sind konstruktionsbedingt Grenzen gesetzt.In a rotary anode, the heat generated in the focal spot is distributed by the rotation of the rotary anode on a focal track. By increasing the web length and the web speed, the thermal situation can be improved. A longer focal length can only be achieved by a larger anode plate. A higher web speed requires a higher anode speed. An enlargement of the anode plate as well as an increase in the anode speed are structurally limited.

Um die thermische Situation weiter zu verbessern, wird in der WO 2008/044196 A2 vorgeschlagen, einen asymmetrischen Brennfleck auf einer Drehanode zu erzeugen. Hierzu wird der vom Emitter erzeugte Elektronenstrahl derart moduliert, dass die Intensitätsverteilung des Elektronenstrahls in einem Brennfleck auf der Drehanode asymmetrisch ist, also ein sogenannter ”asymmetrischer Brennfleck” auf der Drehanode erzeugt wird.To further improve the thermal situation, is in the WO 2008/044196 A2 proposed to produce an asymmetrical focal spot on a rotary anode. For this purpose, the electron beam generated by the emitter is modulated in such a way that the intensity distribution of the electron beam in a focal spot on the rotary anode is asymmetrical, ie a so-called "asymmetric focal spot" is generated on the rotary anode.

Unter dem Elektronenstrahl wandert die Drehanode derart hindurch, dass der Teil des Elektronenstrahls mit der hohen Intensität zuerst auf die Brennbahn auftrifft und die Drehanode dabei stark aufheizt. Der Bereich des Elektronenstrahls mit der abfallenden Intensität hält die Temperatur des Brennflecks konstant auf dem erreichten Niveau. Die sich unter dem Brennfleck wegdrehende Brennbahn kühlt ab, sobald sie sich aus dem Brennfleck herausbewegt hat. Dadurch verbessert sich die thermische Situation der Drehanode wesentlich.Under the electron beam, the rotary anode passes through such that the part of the electron beam with the high intensity first impinges on the focal path and thereby strongly heats the rotary anode. The area of the electron beam with the decreasing intensity keeps the temperature of the focal spot constant at the level reached. The focal path rotating away below the focal spot cools down as soon as it has moved out of the focal spot. This significantly improves the thermal situation of the rotary anode.

Für die Erzeugung eines asymmetrischen Brennflecks werden in der WO 2008/044196 A2 folgende Maßnahmen vorgeschlagen:

  • – Verkippung des Emitters im Kathodenkopf,
  • – Verkippung des gesamten Kathodenkopfs,
  • – Verkippung der Gitterelektrode oder
  • – (zusätzliche) magnetische Fokussierung der emittierten Elektronen.
For the production of an asymmetric focal spot are in the WO 2008/044196 A2 proposed the following measures:
  • Tilting of the emitter in the cathode head,
  • Tilting of the entire cathode head,
  • - Tilting the grid electrode or
  • - (additional) magnetic focusing of the emitted electrons.

Die Verkippung des Emitters im Kathodenkopf ist nur mit relativ hohem Aufwand realisierbar. So ist der Einbau des Emitters in den Kathodenkopf fertigungstechnisch schwierig. Außerdem muss der Sitz des Emitters im Kathodenkopf nach dem Einbau der Kathode im Vakuumgehäuse der Röntgenröhre justiert werden, d. h. ausgerichtet auf die Drehanode. Diese Justagearbeiten sind schwierig und zeitaufwendig. Während des Betriebs kann es zu wärmebedingten Verformungen des Emitters kommen, wodurch sich die ursprüngliche Justage und damit Intensitätsverteilung des Elektronenstrahls entsprechend verschlechtert.The tilting of the emitter in the cathode head can be realized only with relatively high effort. Thus, the installation of the emitter in the cathode head manufacturing technology is difficult. In addition, the seat of the emitter must be adjusted in the cathode head after installation of the cathode in the vacuum housing of the X-ray tube, d. H. aligned with the rotary anode. These adjustment work is difficult and time consuming. During operation, heat-induced deformations of the emitter may occur, as a result of which the original adjustment and thus the intensity distribution of the electron beam will deteriorate correspondingly.

Bei der Verkippung des gesamten Kathodenkopfs ist die erzielbare Asymmetrie in der Intensitätsverteilung des Elektronenstrahls deutlich geringer ausgeprägt, so dass sich die thermische Situation für die Drehanode entsprechend weniger positiv gestaltet.When tilting the entire cathode head, the achievable asymmetry in the intensity distribution of the electron beam is significantly less pronounced, so that the thermal situation for the rotary anode designed accordingly less positive.

Die Verkippung der Gitterelektrode ist hinsichtlich der fertigungstechnischen Realisierbarkeit vergleichbar mit der Verkippung des Emitters im Kathodenkopf. Auch in diesem Fall kann es zu wärmebedingten Verformungen kommen, wodurch sich die ursprüngliche Justage des Gitters und damit Intensitätsverteilung des Elektronenstrahls entsprechend verschlechtert.The tilting of the grid electrode is comparable in terms of manufacturing feasibility with the tilting of the emitter in the cathode head. In this case too, heat-induced deformations can occur, as a result of which the original adjustment of the grating and thus the intensity distribution of the electron beam are correspondingly worsened.

Eine (zusätzliche) magnetische Fokussierung des vom Emitter erzeugten Elektronenstrahls ist bei den meisten Röntgenröhren nicht möglich, da diese Art der Fokussierung des Elektronenstrahls konstruktiv aufwendig ist und der vorhandene Bauraum hierfür nicht ausreicht.An (additional) magnetic focusing of the electron beam generated by the emitter is not possible with most X-ray tubes, since this type of focusing of the electron beam is structurally complex and the available space is not sufficient for this purpose.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kathode zu schaffen, die einen konstruktiv einfachen Aufbau aufweist und den Aufbau einer Röntgenröhre mit einer höheren Lebensdauer ermöglicht.Object of the present invention is to provide a cathode having a structurally simple structure and allows the construction of an X-ray tube with a longer life.

Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Röntgenröhre zu schaffen, die eine höhere Lebensdauer aufweist.Furthermore, it is an object of the present invention to provide an X-ray tube having a longer life.

Die Aufgabe wird bei einer Kathode erfindungsgemäß durch eine Kathode gemäß Anspruch 1 gelöst. Hinsichtlich einer Röntgenröhre wird die Aufgabe durch eine Röntgenröhre gemäß Anspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Kathode bzw. der erfindungsgemäßen Röntgenröhre sind jeweils Gegenstand von weiteren Ansprüchen.The object is achieved in a cathode according to the invention by a cathode according to claim 1. With regard to an X-ray tube, the object is achieved by an X-ray tube according to claim 7. Advantageous embodiments of the cathode according to the invention or the X-ray tube according to the invention are the subject of further claims.

Die erfindungsgemäße Kathode nach Anspruch 1 umfasst einen Kathodenkopf, der einen Kathodenkopfboden und zwei gegenüberliegende Kathodenkopfwände aufweist, wobei im Kathodenkopfboden wenigstens ein Emitter angeordnet ist, der beim Anlegen einer Heizspannung Elektronen emittiert. Erfindungsgemäß ist wenigstens ein Emitter näher an einem der beiden Kathodenkopfwände angeordnet und/oder die Kathodenkopfwände weisen eine unterschiedliche Höhe auf.The cathode according to the invention according to claim 1 comprises a cathode head having a cathode head bottom and two opposite cathode head walls, wherein in the cathode head bottom at least one emitter is arranged, which emits electrons when applying a heating voltage. According to the invention, at least one emitter is arranged closer to one of the two cathode head walls and / or the cathode head walls have a different height.

Bei der Kathode gemäß Anspruch 1 ist der Emitter außermittig zur Breite des Kathodenkopfbodens angeordnet. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene asymmetrische Anordnung des Emitters im Kathodenkopf ist im Vergleich zu den in der WO 2008/044196 A2 vorgeschlagenen Maßnahmen konstruktiv wesentlich einfacher realisierbar. Der konstruktiv einfache Aufbau der erfindungsgemäßen Kathode führt zu einer entsprechend längeren Lebensdauer der Kathode und damit zu einer entsprechend längeren Betriebsdauer einer damit ausgestatteten Röntgenröhre.In the cathode according to claim 1, the emitter is arranged off-center to the width of the cathode head bottom. The inventively proposed asymmetric arrangement of the emitter in the cathode head is compared to those in the WO 2008/044196 A2 proposed measures constructively much easier to realize. The structurally simple construction of the cathode according to the invention leads to a correspondingly longer service life of the cathode and thus to a correspondingly longer service life of an X-ray tube equipped therewith.

Im Gegensatz zu der in der WO 2008/044196 A2 beschriebenen Lösung kann die Erfindung auch bei den bekannten Röntgenröhren realisiert werden, da lediglich der Kathodenkopf ausgetauscht werden muss. Eine Verkippung der Kathodenkopfs ist nicht erforderlich.Unlike in the WO 2008/044196 A2 described solution, the invention can also be realized in the known X-ray tubes, since only the cathode head must be replaced. Tilting of the cathode head is not required.

Durch die asymmetrische Anordnung des Emitters im Kathodenkopf der erfindungsgemäßen Kathode wird durch eine einfache elektrostatische Fokussierung ein in seiner Intensität asymmetrischer Brennfleck auf der Drehanode erzeugt.As a result of the asymmetrical arrangement of the emitter in the cathode head of the cathode according to the invention, a focal point which is asymmetrical in intensity is produced on the rotary anode by simple electrostatic focusing.

Unter den zu einem Elektronenstrahl fokussierten Elektronen wandert die Drehanode derart hindurch, dass der Teil des Elektronenstrahls mit der hohen Intensität zuerst auf die Brennbahn auftrifft und die Drehanode dabei stark aufheizt. Der Bereich des Elektronenstrahls mit der abfallenden Intensität hält die Temperatur des Brennflecks konstant auf dem erreichten Niveau. Die sich unter dem Brennfleck wegdrehende Brennbahn kühlt ab, sobald sie sich aus dem Brennfleck herausbewegt hat. Dadurch verbessern sich die thermische Situation und damit die Lebensdauer der Drehanode wesentlich. Die erfindungsgemäße Kathode ermöglicht somit den Aufbau einer Röntgenröhre mit einer wesentlich längeren Lebensdauer.Among the electrons focused to an electron beam, the rotary anode passes through such that the part of the electron beam with the high intensity first impinges on the focal path and thereby strongly heats the rotary anode. The area of the electron beam with the decreasing intensity keeps the temperature of the focal spot constant at the level reached. The focal path rotating away below the focal spot cools down as soon as it has moved out of the focal spot. This significantly improves the thermal situation and thus the life of the rotary anode. The cathode according to the invention thus allows the construction of an X-ray tube with a much longer life.

Die erfindungsgemäße Lösung ist sowohl bei Drehanoden-Röntgenröhren als auch bei Drehkolben-Röntgenröhren, einsetzbar und ist für Wendelemitter (Glühwendel) sowie für Flachemitter geeignet.The solution according to the invention can be used both in rotary anode X-ray tubes and in rotary piston X-ray tubes, and is suitable for coil emitter (incandescent filament) as well as flat emitter.

Die erfindungsgemäße Röntgenröhre nach Anspruch 7 weist ein Vakuumgehäuse auf, in dem eine Drehanode und eine Kathode angeordnet sind, wobei die Kathode einen Kathodenkopf umfasst, der einen Kathodenkopfboden und zwei gegenüberliegende Kathodenkopfwände aufweist, wobei im Kathodenkopfboden wenigstens ein Emitter angeordnet ist, der beim Anlegen einer Heizspannung Elektronen emittiert. Erfindungsgemäß ist wenigstens ein Emitter näher an einem der beiden Kathodenkopfwände angeordnet und/oder die Kathodenkopfwände weisen eine unterschiedliche Höhe auf.The X-ray tube according to the invention has a vacuum housing, in which a rotary anode and a cathode are arranged, wherein the cathode comprises a cathode head having a cathode head bottom and two opposite cathode head walls, wherein in the cathode head bottom at least one emitter is arranged, the upon application of a Heating voltage emitted electrons. According to the invention, at least one emitter is arranged closer to one of the two cathode head walls and / or the cathode head walls have a different height.

Die Röntgenröhre gemäß Anspruch 7 umfasst eine Kathode, bei der der Emitter außermittig zur Breite des Kathodenkopfbodens angeordnet ist. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene asymmetrische Anordnung des Emitters im Kathodenkopf ist im Vergleich zu den in der WO 2008/044196 A2 vorgeschlagenen Maßnahmen konstruktiv wesentlich einfacher realisierbar.The x-ray tube according to claim 7 comprises a cathode, wherein the emitter is arranged off-center to the width of the cathode head bottom. The inventively proposed asymmetric arrangement of the emitter in the cathode head is compared to those in the WO 2008/044196 A2 proposed measures constructively much easier to realize.

Bei der erfindungsgemäßen Röntgenröhre wird durch die asymmetrische Anordnung des Emitters im Kathodenkopf durch eine einfache elektrostatische Fokussierung ein in seiner Intensität asymmetrischer Brennfleck auf der Drehanode erzeugt.In the X-ray tube according to the invention by the asymmetric arrangement of the emitter in the cathode head by a simple electrostatic focusing produces an intensity-asymmetrical focal spot on the rotating anode.

Unter den zu einem Elektronenstrahl fokussierten Elektronen wandert die Drehanode derart hindurch, dass der Teil des Elektronenstrahls mit der hohen Intensität zuerst auf die Brennbahn auftrifft und die Drehanode dabei stark aufheizt. Der Bereich des Elektronenstrahls mit der abfallenden Intensität hält die Temperatur des Brennflecks konstant auf dem erreichten Niveau. Die sich unter dem Brennfleck wegdrehende Brennbahn kühlt ab, sobald sie sich aus dem Brennfleck herausbewegt hat. Dadurch verbessert sich die thermische Situation der Drehanode deutlich, wodurch sich ihre Lebensdauer wesentlich erhöht.Among the electrons focused to an electron beam, the rotary anode passes through such that the part of the electron beam with the high intensity first impinges on the focal path and thereby strongly heats the rotary anode. The area of the electron beam with the decreasing intensity keeps the temperature of the focal spot constant at the level reached. The focal path rotating away below the focal spot cools down as soon as it has moved out of the focal spot. This significantly improves the thermal situation of the rotary anode, which significantly increases its service life.

Der konstruktiv einfache Aufbau der erfindungsgemäßen Kathode führt zu einer entsprechend längeren Lebensdauer der Kathode. Zusammen mit der verbesserten thermischen Situation der Drehanode, die zu einer erhöhten Lebensdauer der Drehanode führt, wird die Betriebsdauer der erfindungsgemäßen Röntgenröhre entsprechend verlängert.The structurally simple construction of the cathode according to the invention leads to a correspondingly longer service life of the cathode. Together with the improved thermal situation of the rotary anode, which leads to an increased life of the rotating anode, the operating life of the X-ray tube according to the invention is extended accordingly.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Kathode ist der Kathodenkopf derart ausgeführt, dass der Kathodenkopfboden und die Kathodenkopfwände gegenüber dem Emitter ein negativeres Potential aufweisen. Durch das Anlegen eines negativeren Potentials an den Kathodenkopf wird die bereits konstruktiv erzielte asymmetrische Fokussierung der vom Emitter emittierten Elektronen nochmals verbessert.According to an advantageous embodiment of the cathode of the cathode head is designed such that the cathode head bottom and the cathode head walls relative to the emitter have a more negative potential. By applying a more negative potential to the cathode head, the already constructively achieved asymmetric focusing of the emitter emitted electrons is further improved.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Kathode ist der Kathodenkopfboden des Kathodenkopfs stufig ausgebildet. Man erhält dadurch weitere Freiheitsgrade zur Optimierung der Intensität des Elektronenstrahls, so dass die Asymmetrie des Brennflecks auf der Drehanode auf einfache Weise entsprechend den Anforderungen angepasst werden kann.In a further advantageous embodiment of the cathode of the cathode head bottom of the cathode head is formed stepwise. This gives further degrees of freedom for optimizing the intensity of the electron beam, so that the asymmetry of the focal spot on the rotary anode can be adapted in a simple manner according to the requirements.

Alternativ oder zusätzlich ist zwischen den beiden Kathodenkopfwänden des Kathodenkopfs eine Trennwand angeordnet. Auch durch diese Maßnahme ist eine Optimierung des Profils des Brennflecks auf der Drehanode realisierbar.Alternatively or additionally, a partition wall is arranged between the two cathode head walls of the cathode head. Also by this measure, an optimization of the profile of the focal spot on the rotary anode can be realized.

Nachfolgend werden drei schematisch dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Es zeigen:Hereinafter, three schematically illustrated embodiments of the invention will be explained with reference to the drawing, but without being limited thereto. Show it:

1 einen Kathodenkopf einer ersten Ausführungsform einer Kathode, 1 a cathode head of a first embodiment of a cathode,

2 einen Kathodenkopf einer zweiten Ausführungsform einer Kathode und 2 a cathode head of a second embodiment of a cathode and

3 einen Kathodenkopf einer dritten Ausführungsform einer Kathode. 3 a cathode head of a third embodiment of a cathode.

In 1 ist eine erste Ausführungsform einer Kathode mit einem Kathodenkopf 1 dargestellt. Der Kathodenkopf 1 umfasst einen Kathodenkopfboden 4 und zwei gegenüberliegende Kathodenkopfwände 7 und 8. Im Kathodenkopfboden 4 ist zwischen beiden Kathodenkopfwänden 7 und 8 ein Emitter 10 angeordnet, der im dargestellten Ausführungsbeispiel als Flachemitter ausgeführt ist. Bei der in 1 dargestellten Kathode ist der Emitter 10 näher an der Kathodenkopfwand 7 und damit weiter entfernt von der Kathodenkopfwand 8 angeordnet. Die vom Emitter emittierten Elektronen 13 werden auf bekannte Weise zu einem Elektronenstrahl fokussiert und auf eine in 1 nicht dargestellte 1 Drehanode beschleunigt.In 1 is a first embodiment of a cathode with a cathode head 1 shown. The cathode head 1 includes a cathode head bottom 4 and two opposite cathode head walls 7 and 8th , In the cathode head floor 4 is between both cathode head walls 7 and 8th an emitter 10 arranged, which is designed in the illustrated embodiment as a flat emitter. At the in 1 The illustrated cathode is the emitter 10 closer to the cathode head wall 7 and thus further away from the cathode head wall 8th arranged. The electrons emitted by the emitter 13 be focused in a known manner to an electron beam and on a in 1 not shown 1 rotary anode accelerated.

Durch die asymmetrische Anordnung des Emitters 10 im Kathodenkopf 1 der erfindungsgemäßen Kathode wird ein in seiner Intensität asymmetrischer Brennfleck auf der Drehanode erzeugt (sogenanntes asymmetrisches Brennfleckprofil).Due to the asymmetrical arrangement of the emitter 10 in the cathode head 1 The cathode according to the invention is produced in its intensity asymmetric focal spot on the rotary anode (so-called asymmetric focal spot profile).

Unter dem Elektronenstrahl wandert die Drehanode derart hindurch, dass der Teil des Elektronenstrahls mit der hohen Intensität zuerst auf die Brennbahn auftrifft und die Drehanode dabei stark aufheizt. Der Bereich des Elektronenstrahls mit der abfallenden Intensität hält die Temperatur des Brennflecks konstant auf dem erreichten Niveau. Die sich unter dem Brennfleck wegdrehende Brennbahn kühlt ab, sobald sie sich aus dem Brennfleck herausbewegt hat. Dadurch verbessern sich die thermische Situation und damit die Lebensdauer der Drehanode wesentlich. Die erfindungsgemäße Kathode ermöglicht somit den Aufbau einer Röntgenröhre mit einer wesentlich längeren Lebensdauer.Under the electron beam, the rotary anode passes through such that the part of the electron beam with the high intensity first impinges on the focal path and thereby strongly heats the rotary anode. The area of the electron beam with the decreasing intensity keeps the temperature of the focal spot constant at the level reached. The focal path rotating away below the focal spot cools down as soon as it has moved out of the focal spot. This significantly improves the thermal situation and thus the life of the rotary anode. The cathode according to the invention thus allows the construction of an X-ray tube with a much longer life.

In 2 ist eine zweite Ausführungsform einer Kathode mit einem Kathodenkopf 2 dargestellt. Der Kathodenkopf 2 umfasst einen Kathodenkopfboden 5 und zwei gegenüberliegende Kathodenkopfwände 7 und 8. Im Kathodenkopfboden 5 ist zwischen beiden Kathodenkopfwänden 7 und 8 ein als Parallelemitter ausgebildeter Emitter 11 angeordnet. Auch bei dieser Ausgestaltung der Kathode ist der Emitter 11 (Parallelemitter) näher an der Kathodenkopfwand 7 und damit weiter entfernt von der Kathodenkopfwand 8 angeordnet. Die vom Parallelemitter 11 emittierten Elektronen 13 werden auf bekannte Weise zu einem Elektronenstrahl fokussiert und in Richtung auf eine in 2 nicht dargestellte Drehanode beschleunigt.In 2 is a second embodiment of a cathode with a cathode head 2 shown. The cathode head 2 includes a cathode head bottom 5 and two opposite cathode head walls 7 and 8th , In the cathode head floor 5 is between both cathode head walls 7 and 8th a trained as a parallel emitter emitter 11 arranged. Also in this embodiment of the cathode is the emitter 11 (Parallel emitter) closer to the cathode head wall 7 and thus further away from the cathode head wall 8th arranged. The from the parallel emitter 11 emitted electrons 13 are focused in a known manner to an electron beam and towards an in 2 not shown rotary anode accelerated.

Durch die asymmetrische Anordnung des Parallelemitters 11 im Kathodenkopf 2 der erfindungsgemäßen Kathode wird wiederum ein in seiner Intensität asymmetrischer Brennfleck auf der Drehanode erzeugt (sogenanntes asymmetrisches Brennfleckprofil), wodurch die bei der Kathode gemäß 1 genannten Vorteile erzielt werden.Due to the asymmetrical arrangement of the parallel emitter 11 in the cathode head 2 The cathode according to the invention, in turn, produces an intensity-asymmetrical focal spot on the rotary anode (so-called asymmetric focal point) Focal spot profile), whereby the cathode according to 1 advantages are achieved.

Anstelle eines Parallelemitters 11 können bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 auch zwei einzelne Emitter verwendet werden.Instead of a parallel emitter 11 can in the embodiment according to 2 Also, two single emitters are used.

Weiterhin ist es im Rahmen der Erfindung möglich, zwischen den beiden Kathodenkopfwänden 7 und 8 eine Trennwand 9 anzuordnen, die nicht notwendigerweise die gleiche Höhe aufweisen muss wie die Kathodenkopfwände 7 und 8. Die Trennwand 9 ist in 2 gestrichelt dargestellt.Furthermore, it is possible within the scope of the invention, between the two cathode head walls 7 and 8th a partition 9 to be arranged, which need not necessarily have the same height as the cathode head walls 7 and 8th , The partition 9 is in 2 shown in dashed lines.

In 3 ist eine dritte Ausführungsform einer Kathode mit einem Kathodenkopf 3 dargestellt. Der Kathodenkopf 3 umfasst einen Kathodenkopfboden 6 und zwei gegenüberliegende Kathodenkopfwände 7 und 8. Im Kathodenkopfboden 6 ist zwischen beiden Kathodenkopfwänden 7 und 8 wiederum ein als Parallelemitter ausgebildeter Emitter 12 angeordnet. Auch bei dieser Ausgestaltung der Kathode ist der Emitter 12 (Parallelemitter) näher an der Kathodenkopfwand 7 und damit weiter entfernt von der Kathodenkopfwand 8 angeordnet. Die vom Parallelemitter 12 emittierten Elektronen 13 werden auf bekannte Weise zu einem Elektronenstrahl fokussiert und in Richtung auf eine in 3 nicht dargestellte Drehanode beschleunigt.In 3 is a third embodiment of a cathode with a cathode head 3 shown. The cathode head 3 includes a cathode head bottom 6 and two opposite cathode head walls 7 and 8th , In the cathode head floor 6 is between both cathode head walls 7 and 8th again a trained as a parallel emitter emitter 12 arranged. Also in this embodiment of the cathode is the emitter 12 (Parallel emitter) closer to the cathode head wall 7 and thus further away from the cathode head wall 8th arranged. The from the parallel emitter 12 emitted electrons 13 are focused in a known manner to an electron beam and towards an in 3 not shown rotary anode accelerated.

Durch die asymmetrische Anordnung des Parallelemitters 12 im Kathodenkopf 2 der erfindungsgemäßen Kathode wird ein in seiner Intensität asymmetrischer Brennfleck auf der Drehanode erzeugt (sogenanntes asymmetrisches Brennfleckprofil), wodurch die bei der Kathode gemäß 1 genannten Vorteile erzielt werden.Due to the asymmetrical arrangement of the parallel emitter 12 in the cathode head 2 the cathode according to the invention is produced in its intensity asymmetric focal spot on the rotary anode (so-called asymmetric focal spot profile), whereby the cathode according to 1 advantages are achieved.

Im Gegensatz zu den Ausgestaltungen gemäß 1 und 2 ist der Kathodenkopfboden 6 des Kathodenkopfs 3 nicht eben, sondern stufig ausgebildet. Die Höhe und die Tiefe der einzelnen Stufen kann hierbei entsprechend den Anforderungen variiert werden. Man erhält dadurch weitere Freiheitsgrade zur Optimierung der Intensität des Elektronenstrahls, so dass die Asymmetrie des Brennflecks auf der Drehanode entsprechend angepasst werden kann.In contrast to the embodiments according to 1 and 2 is the cathode head bottom 6 of the cathode head 3 not exactly, but trained in stages. The height and the depth of the individual stages can be varied according to the requirements. This gives further degrees of freedom for optimizing the intensity of the electron beam, so that the asymmetry of the focal spot on the rotary anode can be adjusted accordingly.

Bei den 1 bis 3 gezeigten Kathodenköpfen 1, 2 und 3 ist jeweils wenigstens ein Emitter 10 bzw. 11 bzw. 12 näher an einem der beiden Kathodenkopfwände 7 und 8 angeordnet. Alternativ oder zusätzlich können die Kathodenkopfwände 7 und 8 eine unterschiedliche Höhe aufweisen. Diese Variante ist in den 1 bis 3 jedoch nicht dargestellt.Both 1 to 3 shown cathode heads 1 . 2 and 3 each is at least one emitter 10 respectively. 11 respectively. 12 closer to one of the two cathode head walls 7 and 8th arranged. Alternatively or additionally, the cathode head walls 7 and 8th have a different height. This variant is in the 1 to 3 but not shown.

Bei dem in den 1 bis 3 jeweils dargestellten Kathodenkopf 1 bzw. 2 bzw. 3 weisen der Kathodenkopfboden 4 und die Kathodenkopfwände 7 und 8 gegenüber dem Emitter 10 bzw. 11 bzw. 12 ein negativeres Potential auf. Durch das Anlegen eines negativeren Potentials an den Kathodenkopf 1 bzw. 2 bzw. 3 wird die bereits konstruktiv erzielte asymmetrische Fokussierung der vom Emitter 10 bzw. 11 bzw. 12 emittierten Elektronen 13 nochmals verbessert.In the in the 1 to 3 respectively shown cathode head 1 respectively. 2 respectively. 3 show the cathode head bottom 4 and the cathode head walls 7 and 8th opposite the emitter 10 respectively. 11 respectively. 12 a more negative potential. By applying a more negative potential to the cathode head 1 respectively. 2 respectively. 3 is the asymmetric focusing already achieved by the emitter 10 respectively. 11 respectively. 12 emitted electrons 13 improved again.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 19955845 A1 [0004] DE 19955845 A1 [0004]
  • DE 19914739 C1 [0005] DE 19914739 C1 [0005]
  • DE 102008011841 A1 [0005] DE 102008011841 A1 [0005]
  • WO 2008/044196 A2 [0010, 0012, 0021, 0022, 0027] WO 2008/044196 A2 [0010, 0012, 0021, 0022, 0027]

Claims (12)

Kathode mit einem Kathodenkopf (1, 2, 3), der einen Kathodenkopfboden (4, 5, 6) und zwei gegenüberliegende Kathodenkopfwände (7, 8) umfasst, wobei im Kathodenkopfboden wenigstens ein Emitter (10, 11, 12) angeordnet ist, der beim Anlegen einer Heizspannung Elektronen (13) emittiert, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Emitter (10, 11, 12) näher an einem der beiden Kathodenkopfwände (7, 8) angeordnet ist und/oder dass die Kathodenkopfwände (7, 8) eine unterschiedliche Höhe aufweisen.Cathode with a cathode head ( 1 . 2 . 3 ) having a cathode head bottom ( 4 . 5 . 6 ) and two opposite cathode head walls ( 7 . 8th ), wherein in the cathode head bottom at least one emitter ( 10 . 11 . 12 ) is arranged, which upon application of a heating voltage electrons ( 13 ), characterized in that at least one emitter ( 10 . 11 . 12 ) closer to one of the two cathode head walls ( 7 . 8th ) is arranged and / or that the cathode head walls ( 7 . 8th ) have a different height. Kathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kathodenkopfboden (4, 5, 6) und die Kathodenkopfwände (7, 8) des Kathodenkopfs (1, 2, 3) gegenüber dem Emitter (10, 11, 12) ein negativeres Potential aufweisen.Cathode according to claim 1, characterized in that the cathode head bottom ( 4 . 5 . 6 ) and the cathode head walls ( 7 . 8th ) of the cathode head ( 1 . 2 . 3 ) opposite the emitter ( 10 . 11 . 12 ) have a more negative potential. Kathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kathodenkopfboden (6) des Kathodenkopfs (3) stufig ausgebildet ist.Cathode according to claim 1, characterized in that the cathode head bottom ( 6 ) of the cathode head ( 3 ) is formed stage. Kathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Kathodenkopfwänden (7, 8) des Kathodenkopfs (2) eine Trennwand (9) angeordnet ist.Cathode according to claim 1, characterized in that between the two cathode head walls ( 7 . 8th ) of the cathode head ( 2 ) a partition wall ( 9 ) is arranged. Kathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Emitter (10, 11, 12) als Flachemitter ausgebildet ist.Cathode according to Claim 1, characterized in that the emitter ( 10 . 11 . 12 ) is designed as a flat emitter. Kathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Emitter als Wendelemitter ausgebildet ist.Cathode according to claim 1, characterized in that the emitter is formed as a helical emitter. Röntgenröhre mit einem Vakuumgehäuse, in dem eine Drehanode und eine Kathode angeordnet sind, wobei die Kathode einen Kathodenkopf umfasst, der einen Kathodenkopfboden (4, 5, 6) und zwei gegenüberliegende Kathodenkopfwände (7, 8) aufweist, wobei im Kathodenkopfboden wenigstens ein Emitter (10, 11, 12) angeordnet ist, der beim Anlegen einer Heizspannung Elektronen (13) emittiert, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Emitter (10, 11, 12) näher an einem der beiden Kathodenkopfwände (7, 8) angeordnet ist und/oder dass die Kathodenkopfwände (7, 8) eine unterschiedliche Höhe aufweisen.An X-ray tube having a vacuum housing in which a rotary anode and a cathode are arranged, wherein the cathode comprises a cathode head which has a cathode head base ( 4 . 5 . 6 ) and two opposite cathode head walls ( 7 . 8th ), wherein in the cathode head bottom at least one emitter ( 10 . 11 . 12 ) is arranged, which upon application of a heating voltage electrons ( 13 ), characterized in that at least one emitter ( 10 . 11 . 12 ) closer to one of the two cathode head walls ( 7 . 8th ) is arranged and / or that the cathode head walls ( 7 . 8th ) have a different height. Röntgenröhre nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kathodenkopfboden (4, 5, 6) und die Kathodenkopfwände (7, 8) des Kathodenkopfs gegenüber dem Emitter ein negativeres Potential aufweisen.X-ray tube according to claim 7, characterized in that the cathode head bottom ( 4 . 5 . 6 ) and the cathode head walls ( 7 . 8th ) of the cathode head with respect to the emitter have a more negative potential. Röntgenröhre nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kathodenkopfboden (6) des Kathodenkopfs (3) stufig ausgebildet ist.X-ray tube according to claim 7, characterized in that the cathode head bottom ( 6 ) of the cathode head ( 3 ) is formed stage. Röntgenröhre nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Kathodenkopfwänden (7, 8) des Kathodenkopfs eine Trennwand (3) angeordnet ist.X-ray tube according to claim 7, characterized in that between the two cathode head walls ( 7 . 8th ) of the cathode head a partition ( 3 ) is arranged. Röntgenröhre nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Emitter (10, 11, 12) als Flachemitter ausgebildet ist.X-ray tube according to claim 7, characterized in that the emitter ( 10 . 11 . 12 ) is designed as a flat emitter. Röntgenröhre nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Emitter als Wendelemitter ausgebildet ist.X-ray tube according to claim 7, characterized in that the emitter is designed as a helical emitter.
DE102011003943A 2011-02-10 2011-02-10 Cathode for use in X-ray tube, has emitter arranged at cathode head base, which emits electrons upon application of heating voltage, where emitter is arranged close to one of two cathode head walls of different height Ceased DE102011003943A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011003943A DE102011003943A1 (en) 2011-02-10 2011-02-10 Cathode for use in X-ray tube, has emitter arranged at cathode head base, which emits electrons upon application of heating voltage, where emitter is arranged close to one of two cathode head walls of different height

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011003943A DE102011003943A1 (en) 2011-02-10 2011-02-10 Cathode for use in X-ray tube, has emitter arranged at cathode head base, which emits electrons upon application of heating voltage, where emitter is arranged close to one of two cathode head walls of different height

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102011003943A1 true DE102011003943A1 (en) 2012-08-16

Family

ID=46579467

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102011003943A Ceased DE102011003943A1 (en) 2011-02-10 2011-02-10 Cathode for use in X-ray tube, has emitter arranged at cathode head base, which emits electrons upon application of heating voltage, where emitter is arranged close to one of two cathode head walls of different height

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102011003943A1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2310061A1 (en) * 1973-02-28 1974-08-29 Siemens Ag ROENTINE PIPE
DE3838539A1 (en) * 1988-11-14 1990-05-17 Philips Patentverwaltung X-RAY TUBES
DE19914739C1 (en) 1999-03-31 2000-08-03 Siemens Ag Cathode with directly heated emitter
DE19955845A1 (en) 1999-11-19 2001-05-31 Siemens Ag Cathode for vacuum tube e.g. for X=ray tube
US7333592B2 (en) * 2005-04-19 2008-02-19 Rigaku Corp. X-ray tube
WO2008044196A2 (en) 2006-10-13 2008-04-17 Philips Intellectual Property & Standards Gmbh X-ray tube, x-ray system, and method for generating x-rays
DE102008011841A1 (en) 2008-02-29 2009-10-01 Siemens Aktiengesellschaft cathode

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2310061A1 (en) * 1973-02-28 1974-08-29 Siemens Ag ROENTINE PIPE
DE3838539A1 (en) * 1988-11-14 1990-05-17 Philips Patentverwaltung X-RAY TUBES
DE19914739C1 (en) 1999-03-31 2000-08-03 Siemens Ag Cathode with directly heated emitter
DE19955845A1 (en) 1999-11-19 2001-05-31 Siemens Ag Cathode for vacuum tube e.g. for X=ray tube
US7333592B2 (en) * 2005-04-19 2008-02-19 Rigaku Corp. X-ray tube
WO2008044196A2 (en) 2006-10-13 2008-04-17 Philips Intellectual Property & Standards Gmbh X-ray tube, x-ray system, and method for generating x-rays
DE102008011841A1 (en) 2008-02-29 2009-10-01 Siemens Aktiengesellschaft cathode

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60007852T2 (en) METHOD AND DEVICE FOR EXTENDING THE LIFETIME OF AN X-RAY ANODE
DE102010061229A1 (en) Apparatus for modifying the electron beam aspect ratio for X-ray generation
DE112014002318B4 (en) Graphene for use as cathode x-ray tube and x-ray tube
DE102006024435B4 (en) X-ray
DE102005043372B4 (en) X-ray
DE202013105804U1 (en) Devices for generating distributed X-rays
DE102006018633B4 (en) Surface emitter and X-ray tube with surface emitter
DE102008038569A1 (en) X-ray tube
DE19820243A1 (en) X=ray tube with variable sized X=ray focal spot and focus switching
DE102007046278A1 (en) X-ray tube with transmission anode
DE2154888A1 (en) ROENTINE PIPE
DE102008046288A1 (en) Electron beam control of an X-ray source with two or more electron beams
DE102010039926A1 (en) X-ray generator
DE102011075453A1 (en) X-ray tube and method for operating an X-ray tube
DE102013220189A1 (en) X-ray source and method for generating X-ray radiation
DE3514700A1 (en) X-ray tube
DE102011003943A1 (en) Cathode for use in X-ray tube, has emitter arranged at cathode head base, which emits electrons upon application of heating voltage, where emitter is arranged close to one of two cathode head walls of different height
DE102010022595B4 (en) X-ray tube with backscatter electron catcher
DE102014226813A1 (en) Metal beam X-ray tube
DE202021103476U1 (en) Modular cathode device with a shaft plate
DE102014112275B4 (en) X-ray tube with anode electrode
DE1200962B (en) Rotary anode tube
DE102016215375A1 (en) Thermionic emission device
DE69838476T2 (en) Electron source with photocathode and extraction grid
EP2885807B1 (en) Device having an anode for generating x-radiation

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final

Effective date: 20120809