DE102017124277A1

DE102017124277A1 - Röntgenröhre zur verbesserung der elektronenfokussierung

Info

Publication number: DE102017124277A1
Application number: DE102017124277.5A
Authority: DE
Inventors: Donghoon Lee; Sang Hyo Kim; Eun Min Kim; Sangbong Seo; Dong Gil Jung; Sihwan Heo; Dongkyu SEOL
Original assignee: Sunje Hi Tek Co Ltd
Current assignee: Sunje Hi Tek Co Ltd
Priority date: 2017-07-12
Filing date: 2017-10-18
Publication date: 2019-01-17
Anticipated expiration: 2037-10-19
Also published as: US10734188B2; US20190019647A1; DE102017124277B4; WO2019013381A1; JP2019021606A; KR20190007169A; JP6420444B1; KR101966794B1

Abstract

Es wird eine Röntgenröhre zur Verbesserung der Elektronenfokussierung offenbart, die erlaubt, dass Thermoelektronen, die von einem Filament emittiert werden, ein Target eines Röntgenbestrahlungsfensters effizient erreichen. Um dies zu erreichen, umfasst die Röntgenröhre: einen thermionischen Emitter (100), der dazu ausgelegt ist, durch Anlegen einer negativen Hochspannung Thermoelektronen zu emittieren; eine fokussierende Röhre (200), die dazu ausgelegt ist, die vom thermionischen Emitter emittierten Thermoelektronen zu fokussieren; ein Röntgenbestrahlungsfenster (300), das dazu ausgelegt ist, durch die Thermoelektronen, die auf ein auf dem Röntgenbestrahlungsfenster verteiltes Target geschossen werden, um die Röntgenstrahlen zu generieren, nachdem die Thermoelektronen durch die fokussierende Röhre hindurchgegangen sind, Röntgenstrahlen nach außen abzustrahlen; ein Röhrenteil (400), das sowohl den thermionischen Emitter als auch die fokussierende Röhre umfasst; und ein Gehäuse (500), das das Röhrenteil umgibt, wobei die fokussierende Röhre und das Gehäuse dazu ausgelegt sind, das gleiche Potential aufzuweisen, so dass Bewegungsrichtungen der Thermoelektronen auf das Röntgenbestrahlungsfenster gerichtet sind.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldung 10-2017-0088209 , eingereicht am 12. Juli 2017, deren gesamte Inhalte durch diese Bezugnahme hier für alle Zwecke aufgenommen werden.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Röntgenröhre zur Verbesserung der Elektronenfokussierung. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Röntgenröhre zur Verbesserung der Elektronenfokussierung, wobei die Röntgenröhre erlaubt, dass Thermoelektronen, die von einem Filament emittiert werden, ein Target eines Röntgenbestrahlungsfensters effizient erreichen.
Beschreibung der verwandten Technik
Im Allgemeinen verwendet eine Röntgenröhre eine zylindrische fokussierende Röhre, so dass Thermoelektronen, die von einem Filament emittiert werden, sich effizient zu einem Röntgenbestrahlungsfenster (oder einem Röntgenstrahlenemitter) bewegen. Trotz der fokussierenden Röhre ist die Effizienz, mit der sich die vom Filament emittierten Thermoelektronen zum Target bewegen, gering. Ferner werden aufgrund der Thermoelektronen, die das Target treffen, die gasförmigen Verunreinigungen vom Target gelöst (getrennt) und mit positiven Ionen aufgeladen, während sie mit anderen Thermoelektronen kollidieren, und die kationischen Verunreinigungen haften am Filament an (eine negative Hochspannung), das innerhalb der fokussierenden Röhre angeordnet ist, was die Lebensdauer des Filaments verkürzt.
Das vorher Genannte soll lediglich das Verständnis des Hintergrunds der vorliegenden Erfindung fördern und soll nicht bedeuten, dass die vorliegende Erfindung in den Geltungsbereich der verwandten Technik fällt, die Fachleuten bereits bekannt ist.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Dementsprechend wurde die vorliegende Erfindung in Anbetracht der oben genannten, beim Stand der Technik auftretenden Probleme gemacht, und die vorliegende Erfindung soll eine Röntgenröhre vorschlagen, die mit einer oberen fokussierenden Röhre und einer unteren fokussierenden Röhre bereitgestellt wird und so ausgelegt ist, dass ein Gehäuse und die untere fokussierende Röhre das gleiche Potential aufweisen, wodurch sich Thermoelektronen, die von einem Filament emittiert werden, effizient zu einem Target bewegen können, und wodurch es möglich ist, die Rate zu reduzieren, mit der Verunreinigungen am Filament anhaften.
Die von der vorliegenden Erfindung dargestellten Ziele sind nicht auf die oben erwähnten Ziele beschränkt, und andere Ziele, die nicht erwähnt sind, können von Fachleuten anhand der folgenden Beschreibung klar verstanden werden.
Um das Ziel der vorliegenden Erfindung zu erreichen, wird eine Röntgenröhre zur Verbesserung der Elektronenfokussierung bereitgestellt, wobei die Röntgenröhre umfasst: einen thermionischen Emitter, der dazu ausgelegt ist, durch Anlegen einer negativen Hochspannung Thermoelektronen zu emittieren; eine fokussierende Röhre, die dazu ausgelegt ist, die vom thermionischen Emitter emittierten Thermoelektronen zu fokussieren; ein Röntgenbestrahlungsfenster, das dazu ausgelegt ist, durch die Thermoelektronen, die auf ein auf dem Röntgenbestrahlungsfenster verteiltes Target geschossen werden, um die Röntgenstrahlen zu generieren, nachdem die Thermoelektronen durch die fokussierende Röhre hindurchgegangen sind, Röntgenstrahlen nach außen abzustrahlen; ein Röhrenteil, das sowohl den thermionischen Emitter als auch die fokussierende Röhre umfasst; und ein Gehäuse, das das Röhrenteil umgibt, wobei die fokussierende Röhre und das Gehäuse dazu ausgelegt sind, das gleiche Potential aufzuweisen, so dass Bewegungsrichtungen der Thermoelektronen auf das Röntgenbestrahlungsfenster gerichtet sind.
Ferner kann der thermionische Emitter ein Filament und mehrere Schaftstifte umfassen, die die negative Hochspannung an das Filament anlegen; die fokussierende Röhre kann eine erste fokussierende Röhre, die das Filament umgibt und die vom Filament emittierten Thermoelektronen ein erstes Mal fokussiert, und eine zweite fokussierende Röhre umfassen, die die von der ersten fokussierenden Röhre emittierten Thermoelektronen ein zweites Mal fokussiert, indem sie der ersten fokussierenden Röhre zugewandt angeordnet ist; und die fokussierende Röhre und das Gehäuse können dazu ausgelegt sein, das gleiche Potential aufzuweisen, so dass die Bewegungsrichtungen der Thermoelektronen von der ersten fokussierenden Röhre zur zweiten fokussierenden Röhre gerichtet sind.
Die Röntgenröhre kann ferner umfassen: ein Substrat, das mit einem ersten, zweiten und dritten Anschluss versehen ist und an einem Ende des Gehäuses angeordnet ist; und ein Verbindungsteil, das elektrisch mit irgendeinem der Anschlüsse des Substrats verbunden ist, wobei der erste und zweite Anschluss elektrisch jeweils mit den mehreren Schaftstiften verbunden sind und der dritte Anschluss elektrisch mit dem Verbindungsteil verbunden ist und der erste und zweite Schaftstift der mehreren Schaftstifte und das Verbindungsteil ein gleiches Potential aufweisen.
Ferner kann dem ersten Schaftstift und dem Verbindungsteil eine negative Hochspannung zugeführt werden, um zu bewirken, dass die Thermoelektronen auf das Target geschossen werden, und dem zweiten Schaftstift kann eine negative Hochspannung zugeführt werden, um zu erlauben, dass das Filament die Thermoelektronen emittiert.
Ferner können das Verbindungsteil, die erste fokussierende Röhre und das Gehäuse elektrisch miteinander verbunden sein, wodurch mit der negativen Hochspannung das gleiche Potential generiert wird.
Ferner können das Gehäuse, die erste fokussierende Röhre und das Verbindungsteil aus einem leitfähigen Material hergestellt sein.
Ferner kann das Gehäuse aus einem Messingmaterial hergestellt sein, sowohl die erste fokussierende Röhre als auch die zweite fokussierende Röhre können aus einem SUS-Material oder einem Kovar-Material hergestellt sein, und das Verbindungsteil kann aus einem Kovar-Material hergestellt sein.
Die Röntgenröhre kann ferner umfassen: einen Getter, der unter dem Filament angeordnet ist, um ein Vakuum innerhalb des Röhrenteils aufrechtzuerhalten, wobei die mehreren Schaftstifte dort hindurchdringen; und ein Spindelteil, das unter dem Getter angeordnet ist, wobei die mehreren Schaftstifte dort hindurchdringen.
Ferner kann das Gehäuse eine vorbestimmte Länge aufweisen, so dass die erste fokussierende Röhre innerhalb des Gehäuses platziert ist und die zweite fokussierende Röhre außerhalb des Gehäuses platziert ist.
Ferner können das Röhrenteil und das Spindelteil aus einem keramischen Material hergestellt sein.
Ferner können sich die erste fokussierende Röhre und die zweite fokussierende Röhre in Längsrichtung erstrecken, so dass sie einander zugewandt sind, während sie in einem vorbestimmten Abstand im Röhrenteil voneinander beabstandet sind, und sowohl die erste fokussierende Röhre als auch die zweite fokussierende Röhre können mit einer Öffnung an einer Endspitze davon versehen sein, um Thermoelektronen zu emittieren oder zu empfangen.
Ferner kann das Verbindungsteil gekoppelt sein, um das Spindelteil zu stützen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, die wie oben beschrieben ausgelegt ist, können sich die Thermoelektronen, die vom Filament emittiert werden, effizient zum Target bewegen, weil die obere fokussierende Röhre unter dem Röntgenbestrahlungsfenster angeordnet ist und sowohl das Gehäuse als auch die untere fokussierende Röhre das gleiche Potential aufweisen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es ferner möglich, die Rate, mit der Verunreinigungen am Filament anhaften, zu reduzieren, weil eine negative Hochspannung im Gehäuse aufrechterhalten wird.
Figurenliste
Die oben genannten und andere Ziele, Merkmale und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung im Zusammenhang mit den zugehörigen Zeichnungen klarer zu verstehen sein, wobei:

1 eine Schnittansicht zeigt, die eine Röntgenröhre gemäß der Erfindung zeigt;
2 eine Ansicht ist, die den ersten, zweiten und dritten Anschluss eines Substrats der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 eine Ansicht ist, die Bewegungsrichtungen von Elektronen zeigt, die von einer unteren fokussierenden Röhre zu einer oberen fokussierenden Röhre gerichtet sind, wenn das gleiche Potential in einem Gehäuse und der unteren fokussierenden Röhre der vorliegenden Erfindung aufrechterhalten wird;
4 eine Ansicht ist, die Bewegungsrichtungen von Elektronen zeigt, die von der unteren fokussierenden Röhre zu der oberen fokussierenden Röhre gerichtet sind, wenn das Gehäuse der vorliegenden Erfindung nicht bereitgestellt ist; und
5 eine Schnittansicht zeigt, die eine Modifikation der Röntgenröhre gemäß der Erfindung zeigt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Um das Verständnis der Erfindung zu fördern, werden hier nachstehend bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es versteht sich, dass die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in eine Vielzahl von Ausführungsformen geändert werden kann und dass der Schutzbereich und der Gedanke der vorliegenden Erfindung nicht durch die hier nachstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt werden. Ferner können in der folgenden Beschreibung der vorliegenden Erfindung ausführliche Beschreibungen bekannter Funktionen und Komponenten, die hier eingebunden sind, weggelassen sein, und auf die Beschreibung dieser weggelassenen Komponenten (Verfahren) und Funktionen kann im Schutzbereich der technischen Idee der vorliegenden Erfindung ausreichend Bezug genommen werden.
Wie in der 1 gezeigt wird, umfasst eine Röntgenröhre zur Verbesserung der Elektronenfokussierung gemäß der Erfindung in etwa einen thermionischen Emitter 100, eine fokussierende Röhre 200, ein Röntgenbestrahlungsfenster 300, ein Röhrenteil 400, ein Gehäuse 500, ein Verbindungsteil 600 (oder einen Verbindungsdraht), einen Getter 700, ein Spindelteil 800, ein Substrat 900 und eine Auslassröhre 1000. Eine Röntgenröhre 10 zur Verbesserung der Elektronenfokussierung gemäß der Erfindung wird hier nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Der thermionische Emitter 100 umfasst mehrere Schaftstifte 110 (oder einen Metalldraht) und ein Filament 120. Die mehreren Schaftstifte 110 werden von einem ersten Schaftstift 111 und einem zweiten Schaftstift 112 gebildet und sind bevorzugt aus einem Fe-Ni-Legierungsmaterial oder Kovar-Material hergestellt. Um die Röntgenröhre 10 zu betreiben, wird am ersten Schaftstift 111 eine negative Hochspannung (oder eine negative AC-Hochspannung, hier nachstehend als „negative Hochspannung“ bezeichnet) angelegt, die von einem Hochspannung generierenden Teil (nicht dargestellt) ausgegeben wird, um zu bewirken, dass die Thermoelektronen auf ein Target geschossen werden (ungefähr wird ein Wert von -1 kV bis -60 kV angelegt), und an den zweiten Schaftstift 112 wird eine negative Hochspannung angelegt, so dass die Thermoelektronen vom Filament emittiert werden. Es wird bevorzugt, dass die dem ersten und zweiten Schaftstift 111 und 112 zugeführte negative Hochspannung das gleiche Potential aufweist und sich als Wechselspannung in der Frequenz oder der Phase etwas voneinander unterscheidet. Dementsprechend wird dem ersten und dem zweiten Schaftstift 111 und 112 die negative AC-Hochspannung einzeln zugeführt, die vom Hochspannung generierenden Teil zugeführt wird (der Hochspannung generierende Teil generiert eine negative DC-Hochspannung und wandelt sie dann zurück in eine negative AC-Hochspannung). Das Massepotential (oder Erdpotential) wird in einem Anodenkörper 1100 oder Mantel (nicht dargestellt) generiert. Wie in der 1 gezeigt wird, sind der erste und der zweite Schaftstift 111 und 112 elektrisch mit dem ersten und zweiten Anschluss 910 und 920 des Substrats 900 verbunden, gehen sequentiell durch das Spindelteil 800 und den Getter 700 hindurch, der auf dem unteren Abschnitt des Röhrenteils 400 basiert, und sind elektrisch mit dem Filament verbunden. Der erste und der zweite Schaftstift 111 und 112 sind voneinander mit einem vorbestimmten Abstand beabstandet und gehen durch Mittelbereiche des Spindelteils 800 und des Getters 700 hindurch. Hier wird bevorzugt, dass das Spindelteil 800 und der Getter 700 in einer zylindrischen Form ausgebildet sind, die im Gehäuse 500 bereitzustellen ist.
Das Filament 120 ist im Mittelbereich des Röhrenteils 400 und in Längsrichtung vom unteren Ende des Röhrenteils 400 zu dessen oberem Teil angeordnet (wobei die Richtung des Röntgenbestrahlungsfensters als die obere Richtung und die Richtung des Substrats als die untere Richtung in der 1 definiert wird). Das für das Filament verwendete Metallmaterial kann W (Wolfram), eine Legierung aus W und Re (Rhenium), eine Legierung aus W und ThO₂ (Thoriumdioxid) oder dergleichen sein. Unter Berücksichtigung der Haltbarkeit des Filaments und der Thermoelektronenemissionseffizienz ist zu bevorzugen, dass andere Materialien verwendet werden (einschließlich in der vorliegenden Erfindung nicht beschriebene Materialien), abhängig von der Umgebung der Verwendung.
Die fokussierende Röhre 200 ist so ausgelegt, dass auf Basis einer Längsrichtung des Röhrenteils 400 eine erste fokussierende Röhre 210 (eine untere fokussierende Röhre) am unteren Abschnitt angeordnet ist und eine zweite fokussierende Röhre 220 (eine obere fokussierende Röhre) am oberen Abschnitt angeordnet ist. Die fokussierende Röhre 200 ist aus einem leitfähigen Metallmaterial hergestellt (zum Beispiel einem SUS-Material) und ist bevorzugt in einer zylindrischen Form ausgebildet. Die erste fokussierende Röhre 210 ist an dem unteren Abschnitt des Röhrenteils 400 zur Aufnahme des Filaments 120 darin angeordnet. Dadurch fokussiert die erste fokussierende Röhre 210 vom Filament 120 emittierte Thermoelektronen ein erstes Mal. Die zweite fokussierende Röhre 220 ist unter dem Röntgenbestrahlungsfenster 300 am oberen Abschnitt des Röhrenteils 400 bereitgestellt, um der ersten fokussierenden Röhre 210 zu entsprechen, und fokussiert die von der ersten fokussierenden Röhre 210 emittierten Thermoelektronen ein zweites Mal. Die erste und zweite fokussierende Röhre 210 und 220 werden innerhalb des Röhrenteils 400 bereitgestellt und sind voneinander in einem vorbestimmten Abstand in der Längsrichtung beabstandet angeordnet. Der Abstand kann unter Berücksichtigung der Längen des Röhrenteils 400 und des Gehäuses 500 und der Thermoelektronenfokussierungseffizienz bestimmt werden. Die Länge in Längsrichtung der zweiten fokussierenden Röhre 220 kann länger als die Länge der ersten fokussierenden Röhre 210 sein, und eine Breite (oder ein Durchmesser) davon kann der gleiche oder kleiner als der der ersten fokussierenden Röhre sein. Endspitzen der ersten und zweiten fokussierenden Röhre 210 und 220 sind mit Öffnungen 211 bzw. 221 versehen, um Thermoelektronen zu emittieren oder zu empfangen. Es wird bevorzugt, dass ein Durchmesser der Öffnung 211 der ersten fokussierenden Röhre größer als der der Öffnung 221 der ersten fokussierenden Röhre ist.
Ein erster Körper 212a, der in einem ersten Bereich der ersten fokussierenden Röhre 210 angeordnet ist, ist so angeordnet, dass er das Filament 120 umgibt, und ist an einem Ende der Öffnung 211 ausgebildet. Ein zweiter Körper 212b, der in einem zweiten Bereich der ersten fokussierenden Röhre 2 angeordnet ist, ist so angeordnet, dass der Getter 700 und das Spindelteil 800 darin angeordnet sind. Ferner ist ein hinteres Ende des zweiten Körpers 212b so angeordnet, dass es in Kontakt mit einer oberen Oberfläche des Substrats 900 steht. Unterdessen ist ein Hinterendenabschnitt des zweiten Körpers 212b so angeordnet, dass er elektrisch mit der Innenwand des Gehäuses 500 und dem Verbindungsteil 600 verbunden ist. Dementsprechend, wie hier nachstehend beschrieben wird, können das Gehäuse 500, die erste fokussierende Röhre 210 und das Verbindungsteil 600 auf dem gleichen Potential gehalten werden.
Ein Target 310 ist auf dem Röntgenbestrahlungsfenster 300 verteilt, wobei die in der zweiten fokussierenden Röhre 220 ein zweites Mal fokussierten Thermoelektronen darauf geschossen werden, Röntgenstrahlen (bevorzugt weiche Röntgenstrahlen) durch den Beschuss der Thermoelektronen gegen das Target generiert werden, und die Röntgenstrahlen durch das Röntgenbestrahlungsfenster 300 nach außen abgestrahlt werden. Wie in der 1 gezeigt wird, ist die zweite fokussierende Röhre 220 mit dem oberen Ende des Röhrenteils 400 gekoppelt, und das Röntgenbestrahlungsfenster 300 ist mit der zweiten fokussierenden Röhre 220 gekoppelt. Das Röntgenbestrahlungsfenster 300 wird aus dem Target aus Be- (Beryllium-) und Wolfram-Metall gebildet.
Das Röhrenteil 400 ist aus nicht leitfähigem Keramikmaterial hergestellt und hat eine hohle zylindrische Form. Im Röhrenteil 400 werden das Filament 120 und die erste und zweite fokussierende Röhre 210 und 220 bereitgestellt. Das Röhrenteil 400 hat eine zylindrische Form und weist eine vorbestimmte Länge und einen Durchmesser in der Längsrichtung auf. Der Durchmesser des Röhrenteils 400 ist so bestimmt, dass das Filament 120 und die erste und zweite fokussierende Röhre 210 und 220 innerhalb des Röhrenteils platziert sind, während sie voneinander in einem Abstand beabstandet sind. Weil das Röhrenteil 400 aus einem Keramikmaterial hergestellt ist, ist seine Festigkeit größer als die eines konventionellen aus einem Glasmaterial.
Das Gehäuse 500 ist aus Messingmaterial hergestellt und hat eine zylindrische Form, wobei das Röhrenteil 400 darin angeordnet ist. Allerdings weist das Gehäuse 500 andere Durchmesser in der Längsrichtung auf, wie in der 1 gezeigt wird. Mit anderen Worten: Es wird bevorzugt, dass ein Durchmesser w1 vom Substrat 900 ungefähr bis zum Getter 700 (dem ersten Bereich) kleiner als ein Durchmesser w2 eines Bereichs über dem Getter 700 (dem zweiten Bereich) ist. Dementsprechend ist das Gehäuse 500 so ausgebildet, dass es eine Stufe aufweist (wobei der erste Bereich und der zweite Bereich so ausgebildet sind, dass sie unterschiedliche Durchmesser aufweisen). Ferner wird bevorzugt, dass das Gehäuse 500 eine Länge aufweist, die erlaubt, dass das Substrat 900 und die erste fokussierende Röhre 210, die am unteren Ende des Gehäuses 500 bereitgestellt sind, darin aufgenommen werden. Es ist noch bevorzugter, eine längere Länge vorzusehen als die Länge, die erlaubt, dass das Substrat 900 und die erste fokussierende Röhre 210 darin aufgenommen werden. Wie in der 1 gezeigt wird, ist dadurch die Länge des Gehäuses 500 bevorzugt so ausgebildet, dass sie eine Länge hat, die etwas kürzer als die ungefähre Mittellänge des Röhrenteils 400 ist. Mit anderen Worten: Es wird bevorzugt, dass die Länge des Gehäuses 500 so ausgebildet ist, dass sie 30 bis 50 % der Länge des Röhrenteils 400 innerhalb des Gehäuses aufnimmt. Das Röhrenteil 400 ist im Gehäuse 500 angeordnet, während er vom Gehäuse mit einem vorbestimmten Abstand beabstandet ist.
Wie in den 1 und 2 gezeigt wird, ist das Verbindungsteil 600 (der Verbindungsdraht) elektrisch mit einem dritten Anschluss 930 des Substrats 900 verbunden. Der dritte Anschluss 930 weist das gleiche Potential wie der erste Anschluss 910 auf und wird an eine negative Hochspannung angelegt. Dementsprechend wird dem Verbindungsteil 600 die negative Hochspannung zugeführt. Ferner ist das Verbindungsteil 600 elektrisch mit der unteren Innenwand der ersten fokussierenden Röhre 210 verbunden, und die untere Außenwand der ersten fokussierenden Röhre 210 ist elektrisch mit der unteren Innenwand des Gehäuses 500 verbunden. Wenn die negative Hochspannung am Verbindungsteil 600 angelegt wird, wird dementsprechend die gleiche negative Hochspannung an der ersten fokussierenden Röhre 210 und dem Gehäuse 500 angelegt, das gleiche Potential wird generiert. Das Verbindungsteil 600 ist in der Längsrichtung angeordnet, indem es durch den dritten Anschluss 930 des Substrats 900 hindurchgeht, und ist unter dem Spindelteil 800 angeordnet. Das Verbindungsteil 600 kann gekoppelt sein, um das Spindelteil 800 zu stützen, und ist bevorzugt aus Kovar-Material eines leitfähigen Materials hergestellt.
Wie in der 2 gezeigt wird, sind der erste, zweite und dritte Anschluss 910, 920 und 930 auf dem Substrat 900 ausgebildet, und das Substrat 900 ist am unteren Ende des Gehäuses 500 bereitgestellt. Hier bedeuten die Anschlüsse Verbindungsanschlüsse, die auf einer Leiterplatte ausgebildet sind. Der erste Anschluss 910 und der zweite Anschluss 920 sind mit dem ersten und zweiten Schaftstift 111 bzw. 112 durch Hindurchstecken elektrisch verbunden. Der dritte Anschluss 930 ist mit dem Verbindungsteil 600 elektrisch verbunden. Weil der erste Anschluss 910 und der dritte Anschluss 930 durch die Potentialkontaktfläche 940 elektrisch miteinander verbunden sind, wird die negative AC-Hochspannung als das gleiche Potential zugeführt. Ferner wird die negative AC-Hochspannung dem zweiten Anschluss 920 zugeführt, während der zweite Anschluss das gleiche Potential wie der erste und dritte Anschluss 910 und 930 aufweist; und dem ersten und dritten Anschluss und dem zweiten Anschluss werden voneinander unterschiedliche negative AC-Hochspannungen (unterschiedlich in Frequenz oder Phase) zugeführt.
Der Getter 700 ist unter dem Filament 120 angeordnet, um ein Vakuum innerhalb des Röhrenteils 400 aufrechtzuerhalten.
Das Spindelteil 800 ist unter dem Getter 700 angeordnet und ist dazu angeordnet, in einen Durchmesser einer Nut eingepasst zu werden, die am unteren Endabschnitt des zweiten Körpers 212b der ersten fokussierenden Röhre 210 ausgebildet ist. Der erste und zweite Schaftstift 111 und 112 dringen durch das Spindelteil 800 und den Getter 700 hindurch und sind jeweils mit gegenüberliegenden Enden des Filaments 120 elektrisch verbunden. Weil das Spindelteil 800 aus einem Keramikmaterial hergestellt ist, sind der erste und zweite Schaftstift 111 und 112 elektrisch voneinander isoliert, und seine Festigkeit ist größer als die eines konventionellen aus einem Glasmaterial und er bricht nicht leicht. Ferner kann er kleiner als der aus einem Glasmaterial angefertigt werden. Im Fall des konventionellen Glasspindelteils ist die Spannung höher als die negative Hochspannung, und es wird somit bevorzugt, dass das Spindelteil 800 und das Röhrenteil 400 aus einem Keramikmaterial hergestellt sind.
Die Auslassröhre 1000 wird wie in der 1 zur Vakuummessung des Getters 700 bereitgestellt. Mit anderen Worten: Die Auslassröhre 1000 ist mit einer externen Ausrüstung verbunden, um den Grad des Vakuums des Getters 700 von außen zu messen und den Vakuumwert des Getters 700 anzupassen, falls nötig. Die Auslassröhre 1000 besteht bevorzugt aus Ni (Nickel) oder einem Messingmaterial.
<Zuführen von negativer Hochspannung zum Gehäuse und der ersten fokussierenden Röhre>
Unterdessen ist die vorliegende Erfindung so ausgelegt, dass, wenn eine negative Hochspannung an das Verbindungsteil 600 angelegt wird, ebenfalls eine negative Hochspannung in der ersten fokussierenden Röhre 210 und dem Gehäuse 500 durch elektrischen Kontakt oder Leitung mit dem Verbindungsteil 600 ausgebildet wird. Hier wird der ersten fokussierenden Röhre 210 die negative Hochspannung dadurch zugeführt, dass sie elektrisch mit dem Verbindungsteil 600 verbunden ist, und das Gehäuse 500 kann das gleiche Potential wie die erste fokussierende Röhre 210 durch elektrischen Kontakt oder Leitung mit dem Verbindungsteil 600 ausbilden, oder durch einzelnes Zuführen einer separaten negativen Hochspannung zum Gehäuse 500 kann das gleiche Potential wie in der ersten fokussierenden Röhre 210 ausgebildet werden (dementsprechend kann ein zusätzlicher Versorgungsanschluss elektrisch mit dem Gehäuse gekoppelt werden). Dementsprechend wird das gleiche Potential (die negative Hochspannung) in der ersten fokussierenden Röhre 210 und dem Gehäuse 500 aufrechterhalten. Die technischen Merkmale der vorliegenden Erfindung weisen die folgenden beiden Vorteile auf:
Im Allgemeinen werden aufgrund der Thermoelektronen, die im Target auftreffen, die gasförmigen Verunreinigungen vom Target gelöst (getrennt) und mit positiven Ionen aufgeladen, während sie mit anderen Thermoelektronen kollidieren, und die kationischen Verunreinigungen haften am Filament an (eine negative Hochspannung), das innerhalb der ersten fokussierenden Röhre 210 angeordnet ist, was die Lebensdauer des Filaments verkürzt. Weil dementsprechend bei der vorliegenden Erfindung eine negative Hochspannung am Gehäuse 500 aufrechterhalten wird, haften einige der kationischen Verunreinigungen an der Innenwand des Röhrenteils 400 an, das in Kontakt mit dem Gehäuse steht. Dementsprechend kann die Menge der am Filament 120 anhaftenden Verunreinigungen reduziert werden, wodurch es möglich ist, die Lebensdauer des Filaments 120 zu verbessern.
Wenn ferner eine negative Hochspannung am Verbindungsteil 600 angelegt wird, wird gleichermaßen eine negative Hochspannung am Gehäuse 500 und der ersten fokussierenden Röhre 210 angelegt, wodurch das Gehäuse 500 und die erste fokussierende Röhre 210 das gleiche Potential ausbilden. Weil das Gehäuse 500 und die erste fokussierende Röhre 210 das gleiche Potential ausbilden, wie in den 3 und 4 gezeigt wird, ist es möglich, die Rate deutlich zu erhöhen, mit der die ein erstes Mal fokussierten und von der ersten fokussierenden Röhre 210 emittierten Thermoelektronen in die zweite fokussierende Röhre 220 eintreten. Mit anderen Worten: Das Gehäuse 500 und die erste fokussierende Röhre 210 bilden das gleiche Potential aus, so dass die Bewegungsrichtungen der von der ersten fokussierenden Röhre 210 emittierten Thermoelektronen zur zweiten fokussierenden Röhre 220 gerichtet sind.
Die 3 und 4 zeigen die Bewegungsrichtungen A von Thermoelektronen, wobei die von der ersten fokussierenden Röhre 210 emittierten Thermoelektronen zur zweiten fokussierenden Röhre 220 gerichtet sind (das heißt, die gepunkteten kreisförmigen Bereiche in den 3 und 4 sind die Bereiche, in denen die erste fokussierende Röhre angeordnet ist). Hier ist zu erkennen, dass die Thermoelektronen in der 3 eher auf die zweite fokussierende Röhre 220 gerichtet sind als die in der 4. Mit anderen Worten: Die 4 zeigt, dass die von der ersten fokussierenden Röhre emittierten Thermoelektronen sich nicht zur ersten fokussierenden Röhre bewegen, sondern sich zueinander bewegen. Die Einheit der in den 3 und 4 gezeigten Koordinatenachsen (x-Achse und y-Achse) ist eine Längeneinheit, zum Beispiel [mm].
Wie in der 5 gezeigt wird, ist die zweite fokussierende Röhre 220 so ausgelegt, dass ein Teil ihrer Außenfläche eingeschnitten oder vertieft ist. Dies dient dazu, den Einfluss des Unterschieds der thermischen Expansion zwischen den beiden Metallen zu reduzieren, indem die Dicke der Hartlötverbindungsstelle dünner gemacht und die Kontaktoberfläche erweitert wird, um die Fehler des Produkts beim Anfertigen der Röntgenröhre zu reduzieren. Mit anderen Worten: Je besser die Verbindung in den 1 bis 4 ist, desto besser ist die für die Röntgenröhre erforderliche Vakuumaufrechterhaltung. Eine Störung beim korrekten Aufrechterhalten des Vakuums bewirkt Abkopplung des Hauptfilaments.
In der Beschreibung der vorliegenden Erfindung können ausführliche Beschreibungen bekannter Funktionen und Komponenten, die hier eingebunden sind, weggelassen sein, und auf die Beschreibung dieser weggelassenen Komponenten (Verfahren) und Funktionen kann im Schutzbereich der technischen Idee der vorliegenden Erfindung ausreichend Bezug genommen werden.
Die Konfiguration und die Funktionen der oben beschriebenen Komponenten sind separat zur besseren Erklärung beschrieben worden, und jede der Komponenten und Funktionen kann in andere Komponenten integriert werden oder kann weiter unterteilt werden.
Es versteht sich, dass die beispielhaften Ausführungsformen gemäß dem Konzept der vorliegenden Erfindung nicht auf die hier vorher beschriebenen Ausführungsformen beschränkt sind, sondern dass verschiedene Modifikationen, Äquivalente, Ergänzungen und Substitutionen möglich sind, ohne vom Schutzbereich und dem Gedanken der Erfindung abzuweichen. Ferner ist anzumerken, dass, wenn in der obigen Beschreibung die Funktionen von konventionellen Elementen und die ausführliche Beschreibung von Elementen, die zur vorliegenden Erfindung in Beziehung stehen, die Kernaussage der vorliegenden Erfindung unklar machen können, eine ausführliche Beschreibung dieser Elemente weggelassen wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 1020170088209 [0001]

Claims

Röntgenröhre zur Verbesserung der Elektronenfokussierung, wobei die Röntgenröhre umfasst: einen thermionischen Emitter (100), der dazu ausgelegt ist, durch Anlegen einer negativen Hochspannung Thermoelektronen zu emittieren; eine fokussierende Röhre (200), die dazu ausgelegt ist, die vom thermionischen Emitter (100) emittierten Thermoelektronen zu fokussieren; ein Röntgenbestrahlungsfenster (300), das dazu ausgelegt ist, durch die Thermoelektronen, die auf ein auf dem Röntgenbestrahlungsfenster (300) verteiltes Target geschossen werden, um die Röntgenstrahlen zu generieren, nachdem die Thermoelektronen durch die fokussierende Röhre (200) hindurchgegangen sind, Röntgenstrahlen nach außen abzustrahlen; ein Röhrenteil (400), das sowohl den thermionischen Emitter (100) als auch die fokussierende Röhre (200) umfasst; und ein Gehäuse (500), das das Röhrenteil (400) umgibt, wobei die fokussierende Röhre (200) und das Gehäuse (500) dazu ausgelegt sind, das gleiche Potential aufzuweisen, so dass Bewegungsrichtungen der Thermoelektronen auf das Röntgenbestrahlungsfenster (300) gerichtet sind.
Röntgenröhre nach Anspruch 1, wobei der thermionische Emitter (100) ein Filament und mehrere Schaftstifte umfasst, die die negative Hochspannung an das Filament anlegen, wobei die fokussierende Röhre (200) eine erste fokussierende Röhre (210), die das Filament umgibt und vom Filament emittierte Thermoelektronen ein erstes Mal fokussiert, und eine zweite fokussierende Röhre (220) umfasst, die von der ersten fokussierenden Röhre (210) emittierte Thermoelektronen ein zweites Mal fokussiert, indem sie der ersten fokussierenden Röhre (210) zugewandt angeordnet ist, und wobei die fokussierende Röhre (200) und das Gehäuse (500) dazu ausgelegt sind, das gleiche Potential aufzuweisen, so dass die Bewegungsrichtungen der Thermoelektronen von der ersten fokussierenden Röhre (210) zur zweiten fokussierenden Röhre (220) gerichtet sind.
Röntgenröhre nach Anspruch 2, die ferner umfasst: ein Substrat, das mit einem ersten, zweiten und dritten Anschluss versehen ist und das an einem Ende des Gehäuses (500) angeordnet ist; und ein Verbindungsteil, das mit irgendeinem der Anschlüsse des Substrats elektrisch verbunden ist, wobei der erste und zweite Anschluss jeweils mit den mehreren Schaftstiften elektrisch verbunden sind und der dritte Anschluss mit dem Verbindungsteil elektrisch verbunden ist und wobei der erste und zweite Schaftstift der mehreren Schaftstifte und das Verbindungsteil das gleiche Potential aufweisen.
Röntgenröhre nach Anspruch 3, wobei dem ersten Schaftstift und dem Verbindungsteil eine negative Hochspannung zugeführt wird, um zu bewirken, dass die Thermoelektronen auf das Target geschossen werden, und dem zweiten Schaftstift eine negative Hochspannung zugeführt wird, um zu erlauben, dass das Filament die Thermoelektronen emittiert.
Röntgenröhre nach Anspruch 4, wobei das Verbindungsteil, die erste fokussierende Röhre (200) und das Gehäuse (500) elektrisch miteinander verbunden sind, wodurch mit der negativen Hochspannung das gleiche Potential generiert wird.
Röntgenröhre nach Anspruch 3, wobei das Gehäuse (500), die erste fokussierende Röhre (200) und das Verbindungsteil aus einem leitfähigen Material hergestellt sind.
Röntgenröhre nach Anspruch 6, wobei das Gehäuse (500) aus einem Messingmaterial hergestellt ist und sowohl die erste fokussierende Röhre (200) als auch das Verbindungsteil aus einem Kovar-Material hergestellt sind.
Röntgenröhre nach Anspruch 4, die ferner umfasst: einen Getter, der unter dem Filament angeordnet ist, um ein Vakuum innerhalb des Röhrenteils (400) aufrechtzuerhalten, wobei die mehreren Schaftstifte dort hindurchdringen; und ein Spindelteil, das unter dem Getter angeordnet ist, wobei die mehreren Schaftstifte dort hindurchdringen.
Röntgenröhre nach Anspruch 2, wobei das Gehäuse (500) eine vorbestimmte Länge aufweist, so dass die erste fokussierende Röhre (210) innerhalb des Gehäuses (500) platziert ist und die zweite fokussierende Röhre (220) außerhalb des Gehäuses (500) platziert ist.
Röntgenröhre nach Anspruch 8, wobei das Röhrenteil (400) und das Spindelteil aus einem Keramikmaterial hergestellt sind.
Röntgenröhre nach Anspruch 2, wobei sich die erste fokussierende Röhre (210) und die zweite fokussierende Röhre (220) in Längsrichtung erstrecken, so dass sie einander zugewandt sind, während sie in einem vorbestimmten Abstand im Röhrenteil (400) voneinander beabstandet sind und sowohl die erste fokussierende Röhre (210) als auch die zweite fokussierende Röhre (220) mit einer Öffnung an einer Endspitze davon versehen sind, um Thermoelektronen zu emittieren oder zu empfangen.
Röntgenröhre nach Anspruch 8, wobei das Verbindungsteil gekoppelt ist, um das Spindelteil zu stützen.