DE102019203630B3 - Flachemitter - Google Patents

Flachemitter Download PDF

Info

Publication number
DE102019203630B3
DE102019203630B3 DE102019203630.9A DE102019203630A DE102019203630B3 DE 102019203630 B3 DE102019203630 B3 DE 102019203630B3 DE 102019203630 A DE102019203630 A DE 102019203630A DE 102019203630 B3 DE102019203630 B3 DE 102019203630B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
emitter
leg
flat emitter
connection
end region
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.)
Active
Application number
DE102019203630.9A
Other languages
English (en)
Inventor
Florian Seperant
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 Healthineers Ag De
Original Assignee
Siemens Healthcare GmbH
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 Healthcare GmbH filed Critical Siemens Healthcare GmbH
Priority to DE102019203630.9A priority Critical patent/DE102019203630B3/de
Priority to US16/814,192 priority patent/US10770256B1/en
Priority to CN202010190261.XA priority patent/CN111710581B/zh
Application granted granted Critical
Publication of DE102019203630B3 publication Critical patent/DE102019203630B3/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00X-ray tubes
    • H01J35/02Details
    • H01J35/04Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
    • H01J35/06Cathodes
    • H01J35/064Details of the emitter, e.g. material or structure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J1/00Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J1/02Main electrodes
    • H01J1/13Solid thermionic cathodes
    • H01J1/15Cathodes heated directly by an electric current
    • H01J1/16Cathodes heated directly by an electric current characterised by the shape
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J1/00Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J1/02Main electrodes
    • H01J1/13Solid thermionic cathodes
    • H01J1/15Cathodes heated directly by an electric current
    • H01J1/18Supports; Vibration-damping arrangements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00X-ray tubes
    • H01J35/02Details
    • H01J35/04Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
    • H01J35/06Cathodes
    • H01J35/065Field emission, photo emission or secondary emission cathodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2235/00X-ray tubes
    • H01J2235/06Cathode assembly

Landscapes

  • Solid Thermionic Cathode (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Flachemitter, umfassend eine Emitterfläche (2), die beim Anlegen einer Heizspannung Elektronen emittiert, und einen ersten Endbereich (3), der wenigstens ein erstes Anschlussbein (7) aufweist, sowie einen zweiten Endbereich (4), der wenigstens ein zweites Anschlussbein (8) aufweist. Erfindungsgemäß ist wenigstens ein Anschlussbein (7, 8) als bandförmiges Anschlussbein (7, 8) ausgebildet und um einen vorgebbaren Winkel in einer Längsachse verdreht. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung sind das erste Anschlussbein (7) und das zweite Anschlussbein (8) als bandförmige Anschlussbeine (7, 8) ausgebildet und jeweils um einen vorgebbaren Winkel in einer Längsachse verdreht. Man erhält dadurch einen konstruktiv einfach aufgebauten Flachemitter mit einer längeren Lebensdauer und einer hohen Elektronenemission.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Flachemitter.
  • Ein derartiger Flachemitter dient als Elektronenquelle und ist in einer Kathode einer Röntgenröhre angeordnet. Die vom Flachemitter durch Widerstandsheizung, d.h. durch Bestromung (Beaufschlagung mit Heizstrom), erzeugten Elektronen werden in Richtung einer Anode (Target) beschleunigt. Beim Aufprall der Elektronen auf der Anode werden diese abgebremst, wobei Röntgenstrahlung entsteht, die beispielsweise zur diagnostischen Bildgebung, zur therapeutischen Bestrahlung, zur analytischen Materialuntersuchung oder zur sicherheitstechnischen Überprüfung nutzbar ist.
  • Im Betrieb der Röntgenröhre wird an den Flachemitter, der vorzugsweise aus Wolfram, Tantal oder Rhenium besteht, eine Heizspannung angelegt (Widerstandsheizung) und dadurch auf Temperaturen bis zu 2.600 °C aufgeheizt, wodurch Elektronen aufgrund ihrer thermischen Bewegung die charakteristische Austrittsarbeit des Emittermaterials überwinden können und dann als freie Elektronen zur Verfügung stehen. Nach ihrer thermischen Emission werden die Elektronen durch ein elektrisches Potential von ca. 120 kV auf eine Anode beschleunigt. Beim Auftreffen der Elektronen auf die Anode wird in der Oberfläche der Anode Röntgenstrahlung erzeugt.
  • Der Flachemitter ist jeweils an den beiden Anschlussbeinen über die der Heizstrom zuführbar ist, starr im Kathodenkopf gehaltert.
  • Die während des Betriebs auftretenden Temperaturen führen beim Flachemitter zu relativ starken Längenausdehnungen, die zu elastischen und/oder plastischen Verformungen aufgrund von Spannungen führen, wobei am Emitter aufgrund der thermischen Ausdehnung mechanische Spannungen von 100 MPa bis 200 MPa auftreten können. Plastische Verformungen können negative Einflüsse auf die Geometrie des emittierten Elektronenstrahls haben, wodurch sich die Geometrie des auf der Anode erzeugten Brennflecks und daraus resultierend die Bildqualität entsprechend verschlechtern kann. Darüber hinaus führt das ständige Ein- und Ausschalten des Heizstroms während des Betriebs der Röntgenröhre zu einer Dauerwechselbelastung des thermionischen Emitters, die die Lebensdauer des Emitters drastisch reduziert.
  • Flachemitter mit einer rechteckigen Emitterfläche sind z.B. in der DE 27 27 907 C2 und der DE 10 2008 046 721 B4 beschrieben. Ein Flachemitter mit einer kreisförmigen Emitterfläche ist aus der DE 199 14 739 C1 bekannt. Bei den genannten Flachemittern sind die Emitterflächen jeweils über zwei bandförmige Anschlussbeine in einem Kathodenkopf elektrisch kontaktiert. Die Emitterfläche und die beiden bandförmigen Anschlussbeine sind bei den vorgenannten Flachemittern einstückig ausgebildet und über einen Abbug in eine 90°-Position gebracht und starr im Kathodenkopf befestigt. Aufgrund einer gewissen Eigenelastizität der Anschlussbeine ist eine begrenzte Elastizität der Aufhängung des Flachemitters gegeben. Allerdings besteht die Gefahr, dass beim Einbau des Flachemitters die bandförmigen Anschlussbeine verdreht werden. Bei einem Flachemitter mit einer rechteckigen Emitterfläche liegen dann die bandförmigen Anschlussbeine längs zur Ausdehnungsrichtung des Emitters. Dadurch verschlechtert sich die Steifigkeit der bandförmigen Anschlussbeine.
  • Weiterhin ist in der US 7,693,265 B2 ein Flachemitter offenbart, auf dessen Rückseite starre stabförmige Anschlussbeine (Stützstäbe) angeschweißt sind.
  • Ferner ist in der US 6,801,599 B1 ein Emitter mit angeschweißten Kontaktstäben beschrieben, bei dem durch lange Hülsen etwas Flexibilität bei der Befestigung des Emitters im Kathodenkopf erzielt werden kann.
  • In der US 9,530,603 B1 ist ein Flachemitter beschrieben, der vier Heizbeine umfasst. Zwei der vier Heizbeine sind dabei gerade ausgeformt. Die beiden anderen Heizbeine sind mehrfach gefaltet und weisen eine Zick-Zack-Form auf. Dabei sind die jeweils gleich ausgeformten Heizbeine über Kreuz gegenüberliegend angeordnet.
  • Aus der US 2014 / 0 239 799 A1 ist ein weiterer Flachemitter bekannt, der eine rechteckige Emitterfläche umfasst, die beim Anlegen einer Heizspannung Elektronen emittiert. Der Flachemitter weist an einer Seite der Emitterfläche einen ersten Endbereich und seiner anderen Seite einen zweiten Endbereich auf. Im ersten Endbereich ist ein erstes Anschlussbein und im zweiten Endbereich ist ein zweites Anschlussbein angeordnet. Beide Anschlussbeine des Flachemitters weisen eine zylindrische Geometrie auf, sind also stabförmig ausgebildet und mittels jeweils einer stoffschlüssigen Verbindung (Schweiß- oder Lötverbindung) auf der Rückseite des Flachemitters befestigt. Die Anschlussbeine bilden damit Stützstäbe für die Emitterfläche des Flachemitters. Aufgrund der zylindrischen Geometrie sind die Anschlussbeine einfach zu fertigen und beim Einbau invariant bezüglich einer Verdrehung um die Zylinderachse. Der Nachteil der zylindrischen Geometrie ist eine hohe Steifigkeit (Federsteifigkeit und Torsionssteifigkeit) der Anbindung im Fokuskopf. Bei einer zu hohen Steifigkeit entsteht aufgrund der Längenausdehung des Flachemitters eine zu große rücktreibende Kraft der Anbindungen, die zu einer Schädigung des Flachemitters führen kann.
  • Um zu vermeiden, dass thermisch bedingte Längenausdehnungen des Flachemitters zu einer elastischen und/oder plastischen Verformung des Flachemitters und damit der Emitterfläche führen, ist aus der DE 10 2010 039 765 A1 bekannt, einen Flachemitter in einem ersten Endbereich über ein Festlager zu positionieren und in einem zweiten Endbereich über ein Loslager auf eine thermische Hauptausdehnungsebene einzuschränken. Bei dieser konstruktiv relativ aufwändigen Lösung üben thermische Längenausdehnungen des Flachemitters somit keine negativen Einflüsse auf die Geometrie des emittierten Elektronenstrahls aus.
  • In der DE 100 12 203 C1 wird eine weitere Möglichkeit offenbart, mit welcher die Wärmeausdehnung des Flachemitters kompensiert werden kann. Dafür werden die Emitterbeine mittels Kompensationsmittel verbunden, die aus einem stromleitenden Material bestehen. Bei einem Aufheizen des Emitters heizen sich diese Kompensationsmittel mit auf und reduzieren so die Spannungen durch die Wärmeausdehnung auf den Emitter. Außerdem wird eine Ausführungsform angeführt, bei der alternativ oder zusätzlich zu den Kompensationsmitteln die Emitterbeine ein elastisches Glied umfassen, welches eine hohe Steifigkeit gegen laterale Verschiebung und Kippung und eine geringe Steifigkeit gegen axiale Verschiebung aufweist. Dadurch können die Emitterbeine der Wärmeausdehnung folgen.
  • In der EP 3 413 331 A1 wird eine weitere Alternative zur Kompensation der Wärmeausdehnung eines Flachemitters offenbart. Dafür wird am Flachemitter ein Abschnitt zur Kompensation der Wärmeausdehnung ausgebildet, bzw. ein solcher Abschnitt mit dem Flachemitter verbunden.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen konstruktiv einfach aufgebauten Flachemitter mit einer längeren Lebensdauer und einer hohen Elektronenemission zu schaffen.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Flachemitter gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Flachemitters sind jeweils Gegenstand von weiteren Ansprüchen.
  • Der Flachemitter nach Anspruch 1 umfasst eine Emitterfläche, die beim Anlegen einer Heizspannung Elektronen emittiert, und einen ersten Endbereich, der wenigstens ein erstes Anschlussbein aufweist, sowie einen zweiten Endbereich, der wenigstens ein zweites Anschlussbein aufweist. Erfindungsgemäß ist wenigstens ein Anschlussbein als bandförmiges Anschlussbein ausgebildet und um einen vorgebbaren Torsionswinkel in einer Längsachse verdreht. Durch eine derartige Verdrehung (Torsion) des bandförmigen Anschlussbeins erhält man ein tordiertes Anschlussbein.
  • Vorzugsweise sind gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform nach Anspruch 2 sowohl das erste Anschlussbein als auch das zweite Anschlussbein als bandförmige Anschlussbeine ausgebildet und jeweils um einen vorgebbaren Winkel in einer Längsachse verdreht.
  • Unter dem Begriff „bandförmig“ ist für das Anschlussbein des Flachemitters ein rechteckiger Querschnitt zu verstehen mit in Längsrichtung und in Querrichtung deutlich größeren Dimensionen als die Materialdicke.
  • Aufgrund der bandförmigen Ausbildung des Anschlussbeins bzw. der Anschlussbeine ist bei den aus dem Stand der Technik bekannten Flachemittern sowohl die Federsteifigkeit als auch die Torsionssteifigkeit signifikant geringer. Wird das bandförmige Anschlussbein beim Einbau des Flachemitters verdreht und liegt dann längs zur Ausdehnungsrichtung des Flachemitters, verschlechtert sich die Steifigkeit des bandförmigen Anschlussbeins.
  • Durch die erfindungsgemäße Lösung, nämlich das Anschlussbein entlang seiner Längsachse um einen vorgebbaren Winkel zu verdrehen, wird eine ungewollte Verdrehung, die zu einer Verschlechterung der Steifigkeit führen kann, zuverlässig verhindert. Die Steifigkeit des tordierten Anschlussbeins bzw. der tordierten Anschlussbeine ist robust gegenüber einer Drehung des Flachemitters beim Einbau in den Fokuskopf. Durch die Realisierung der erfindungsgemäßen Maßnahmen erhält man bei einem derartigen Flachemitter somit eine höhere Lebensdauer bei gleichzeitig konstant hoher Elektronenemission.
  • Bei der erfindungsgemäßen Lösung sowie bei der bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 2 werden die thermisch bedingten Längenausdehnungen des Flachemitters über wenigstens eines der beiden Anschlussbeine zumindest teilweise aufgefangen. Die Spannungen, die aus der Längenausdehnung resultieren, werden somit durch eine weniger steife Anbindung reduziert. Dadurch führt das ständige Ein- und Ausschalten des Heizstroms während des Betriebs der Röntgenröhre nur zu einer reduzierten mechanischen Dauerwechselbelastung des Flachemitters bzw. der Emitterfläche, wodurch die Emitter-Lebensdauer erhöht wird. Eine Röntgenröhre mit einem derartigen Flachemitter besitzt damit eine entsprechend höhere Lebensdauer.
  • Aufgrund der auch bei hoher Emittertemperatur deutlich reduzierten mechanischen Belastung der Emitterfläche, die eine Rissbildung in der Emitterstruktur verhindert, kann auch eine hohe Elektronenemission über einen relativ langen Zeitraum gewährleistet werden.
  • Im Rahmen der Erfindung können auch mehrere erste und zweite bandförmige Anschlussbeine vorgesehen sein. So ist es beispielsweise möglich, dass der erste Endbereich ein oder zwei erste Anschlussbeine aufweist und im zweiten Endbereich ein oder zwei zweite Anschlussbeine angeordnet sind.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung nach Anspruch 3 ist wenigstens ein bandförmiges Anschlussbein über ein Anschlusselement stoffschlüssig mit dem Endbereich des Flachemitters verbunden.
  • Bei einer ebenfalls vorteilhaften Ausführungsform gemäß Anspruch 4 ist wenigstens ein bandförmiges Anschlussbein über ein Anschlusselement elektrisch leitend in einer Kathode einer Röntgenröhre kontaktiert.
  • Bei einer besonders bevorzugten und deshalb vorteilhaften Ausführungsform gemäß Anspruch 5 sind die Maßnahmen gemäß den Ansprüchen 3 und 4 miteinander kombiniert. Bei dieser Ausgestaltung ist also wenigstens ein bandförmiges Anschlussbein über ein erstes Anschlusselement stoffschlüssig mit dem Endbereich des Flachemitters verbunden und über ein zweites Anschlusselement elektrisch leitend in einer Kathode einer Röntgenröhre kontaktiert.
  • Gemäß einer fertigungstechnisch vorteilhaften Ausgestaltung nach Anspruch 6 sind die Anschlusselemente zylinderförmig ausgebildet. Der Querschnitt der zylinderförmigen Anschlusselemente ist hierbei entsprechend den konstruktiven Gegebenheiten wählbar. So sind beispielsweise rechteckige, dreieckige, ovale oder runde Querschnitte realisierbar. Nach derzeitiger Kenntnis stellt ein runder Querschnitt die bevorzugte Variante dar.
  • Obwohl im Rahmen der Erfindung bereits bei der Realisierung der Torsion bei wenigstens einem bandförmigen Anschlussbein Vorteile erzielt werden, sind vorzugsweise alle Anschlussbeine als bandförmige und um je einen vorgebbaren Torsionswinkel in der Längsachse verdrehte Anschlussbeine ausgeführt.
  • Die bandförmigen Anschlussbeine sind beispielsweise gemäß Anspruch 7 um einen Torsionswinkel von 180° oder gemäß Anspruch 8 um einen Torsionswinkel von 360° in der Längsachse verdreht (tordiert). Damit sind die tordierten Anschlussbeine des Flachemitters im Bereich der Kontaktierung im Kathodenkopf parallel zueinander angeordnet. Darüber hinaus verlaufen bei einer rechteckförmigen Emitterfläche die Enden der tordierten Anschlussbeine parallel zu den Querkanten der Emitterfläche. Abhängig von den konstruktiven Gegebenheiten können im Rahmen der Erfindung auch andere Torsionswinkel, z.B. 270°, vorteilhaft sein. Darüber hinaus müssen die Torsionswinkel für die Anschlussbeine nicht notwendigerweise gleich groß sein. So ist es auch möglich, für die bandförmigen Anschlussbeine eines Flachemitters unterschiedliche Torsionswinkel vorzusehen.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung nach Anspruch 9 ist in fertigungstechnisch vorteilhafter Weise wenigstens ein Anschlussbein (das erste Anschlussbein und/oder das zweite Anschlussbein) einstückig mit einem Endbereich verbunden.
  • Alternativ zu einer einstückigen Ausführung kann gemäß Anspruch 10 wenigstens ein Anschlussbein (das erste Anschlussbein und/oder das zweite Anschlussbein) stoffschlüssig mit einem Endbereich verbunden sein.
  • Bevorzugte stoffschlüssige Verbindungen zwischen Endbereich und Anschlussbein sind z.B. Verbindungen durch Schweißen oder Hartlöten.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform gemäß Anspruch 11 sind das erste Anschlussbein im ersten Endbereich und das zweite Anschlussbein im zweiten Endbereich angeschweißt. Dadurch können in vorteilhafter Weise für die beiden Anschlussbeine einerseits und für die Emitterfläche andererseits Materialien verwendet werden, die im Hinblick auf Elektronenemission, thermische Belastbarkeit und Elastizität optimiert sind.
  • Eine ebenfalls bevorzugte Ausführungsform gemäß Anspruch 12 ist dadurch gekennzeichnet, dass das erste Anschlussbein im ersten Endbereich und das zweite Anschlussbein im zweiten Endbereich durch Hartlöten miteinander verbunden sind. Auch bei dieser Ausgestaltung, die eine Alternative zu einer Schweißverbindung gemäß Anspruch 11 darstellt, ist in vorteilhafter Weise eine optimale Materialauswahl für das jeweilige Anschlussbein sowie für die Emitterfläche möglich.
  • Nachfolgend wird ein schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Es zeigen:
    • 1 einen Flachemitter gemäß dem Stand der Technik in einer Perspektivdarstellung und
    • 2 einen Flachemitter gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einer Perspektivdarstellung.
  • Ein in 1 mit 1 bezeichneter Flachemitter umfasst eine rechteckig ausgebildete Emitterfläche 2, die beim Anlegen einer Heizspannung Elektronen emittiert.
  • Die Emitterfläche 2 weist Einschnitte 2a und 2b auf, die wechselweise von zwei gegenüberliegenden Seiten her und quer zur Längsrichtung sowie parallel zueinander angeordnet sind.
  • Der Flachemitter 1 weist an einer ersten Stirnseite der Emitterfläche 2 einen ersten Endbereich 3 und an einer zweiten Stirnseite einen zweiten Endbereich 4 auf.
  • Im ersten Endbereich 3 ist ein erstes Anschlussbein 5 und im zweiten Endbereich 4 ist ein zweites Anschlussbein 6 angeordnet.
  • Sowohl das erste Anschlussbein 5 als auch das zweite Anschlussbein 6 weisen einen kreiszylindrischen Querschnitt auf, sind also jeweils rundstabförmig ausgebildet und mittels jeweils einer stoffschlüssigen Verbindung (Schweiß- oder Lötverbindung) auf der Rückseite des Flachemitters 1 befestigt. Die Anschlussbeine 5 und 6 bilden damit Stützstäbe für die Emitterfläche 2 des Flachemitters 1. Aufgrund der zylindrischen Geometrie sind die Stützstäbe (Anschlussbeine) 5, 6 zwar einfach zu fertigen und beim Einbau invariant bezüglich einer Verdrehung um die Zylinderachse. Der Nachteil der zylindrischen Geometrie ist jedoch eine hohe Steifigkeit (Federsteifigkeit und Torsionssteifigkeit) der Anbindung in einem Fokuskopf. Da die Anbindung eines Flachemitters in einem Fokuskopf bekannt ist, ist diese in 1 nicht dargestellt.
  • Wie aus 1 dargestellt, weist das erste Anschlussbein 5, das als Stützstab 5 ausgeführt ist, eine sich in Längsrichtung erstreckende Verjüngung 5a auf. Das zweite Anschlussbein 6, das identisch zum ersten Anschlussbein 5 wiederum als Stützstab ausgebildet ist, besitzt ebenfalls eine sich in Längsrichtung erstreckende Verjüngung 6a. In beiden Fällen entsteht dadurch oberhalb der Verjüngung 5a bzw. 6a ein Kopfteil 5b bzw. 6b und unterhalb der Verjüngung 5a bzw. 6a ein Fußteil 5c bzw. 6c. Durch die Verjüngungen 5a und 6a verringern sich jeweils die Federkonstanten der Stützstäbe 5 und 6.
  • Die stoffschlüssige Verbindung (Schweißverbindung, Hartlötverbindung) zwischen dem ersten Endbereich 3 und dem ersten Stützstab 5 erfolgt über den Kopfteil 5a. Analog dazu ist der zweite Stützstab 6 über den Kopfteil 6a mit dem zweiten Endbereich 4 verbunden.
  • Der Fußteil 5c des ersten Anschlussbeins 5 und der Fußteil 6c des zweiten Anschlussbeins 6 dienen jeweils für die Halterung des Flachemitters 1 in einer Kathode.
  • Bei dem bekannten Flachemitter übernehmen das erste Anschlussbein 5 und das zweite Anschlussbein 6 neben der mechanischen Funktion (Halterung in der Kathode) auch noch die elektrische Funktion (Zuführung des Heizstroms).
  • Trotz der Verjüngungen 5a und 6a, durch die die Federkonstanten der Stützstäbe 5 und 6 verringert werden, besteht bei dem in 1 dargestellten Flachemitter 1 die Gefahr, dass aufgrund der Steifigkeit bei starken thermischen und/oder mechanischen Belastungen über einen längeren Zeitraum eine thermomechanische Ermüdung des Materials auftreten kann. Eine derartige Materialermüdung kann zu einer irreversiblen Schädigung des Flachemitters führen.
  • Die in 2 dargestellte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Flachemitters 1 umfasst ebenfalls eine Emitterfläche 2, die beim Anlegen einer Heizspannung Elektronen emittiert.
  • Die Emitterfläche 2 weist Einschnitte 2a und 2b auf, die wechselweise von zwei gegenüberliegenden Seiten her und quer zur Längsrichtung sowie parallel zueinander angeordnet sind.
  • Der Flachemitter 1 weist an einer ersten Stirnseite der Emitterfläche 2 einen ersten Endbereich 3 und an einer zweiten Stirnseite einen zweiten Endbereich 4 auf.
  • Im ersten Endbereich 3 ist ein erstes Anschlussbein 7 und im zweiten Endbereich 4 ist ein zweites Anschlussbein 8 angeordnet.
  • Erfindungsgemäß ist wenigstens ein Anschlussbein 7 oder 8 als bandförmiges Anschlussbein 7 bzw. 8 ausgebildet und um einen vorgebbaren Torsionswinkel in einer Längsachse verdreht.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Flachemitters sind das erste Anschlussbein 7 und das zweite Anschlussbein 8 als bandförmige Anschlussbeine ausgebildet und jeweils um einen vorgebbaren Torsionswinkel in einer Längsachse verdreht.
  • Der vorgebbare Torsionswinkel beträgt beim ersten Anschlussbein 7 und beim zweiten Anschlussbein 8 jeweils 180°.
  • Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flachemitters 1 sind beide bandförmigen Anschlussbeine 7 und 8 über Anschlusselemente 71 und 81 stoffschlüssig mit dem Flachemitter 1 verbunden.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das erste bandförmige Anschlussbein 7 über ein erstes zylinderförmig ausgebildetes Anschlusselement 71 stoffschlüssig mit dem ersten Endbereich 3 des Flachemitters 1 verbunden und über ein zweites zylinderförmig ausgebildetes Anschlusselement 72 elektrisch leitend in einer nicht dargestellten Kathode einer Röntgenröhre kontaktiert.
  • Weiterhin ist bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel das zweite bandförmige Anschlussbein 8 ebenfalls über ein erstes zylinderförmig ausgebildetes Anschlusselement 81 stoffschlüssig mit dem zweiten Endbereich 4 des Flachemitters 1 verbunden und über ein zweites zylinderförmig ausgebildetes Anschlusselement 82 elektrisch leitend in einer nicht dargestellten Kathode einer Röntgenröhre kontaktiert.
  • Da die bandförmigen Anschlussbeine 7 und 8 verringerte Federkonstanten und damit geringere Steifigkeiten aufweisen, üben diese - im Gegensatz zu massiven, statischen Stützstäben - weniger Belastung auf den sich ausdehnenden Flachemitter 1 aus. Dem erhitzten Flachemitter 1 wird somit mehr Bewegungsspielraum bei seiner thermisch bedingten Ausdehnung ermöglicht. Dadurch werden Risse in der Emitterfläche 2, die die Lebensdauer des Flachemitters 1 verringern, deutlich reduziert.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben ist, so ist die Erfindung nicht durch das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel eingeschränkt. Vielmehr können vom Fachmann hieraus auch andere Varianten der erfindungsgemäßen Lösung abgeleitet werden, ohne hierbei den zugrunde liegenden Erfindungsgedanken zu verlassen.
  • So ist es z.B. möglich, bei einem Flachemitter auch mehr als zwei Anschlussbeine gemäß der Erfindung sowie deren vorteilhafte Ausgestaltungen auszuführen. Prinzipiell ist es somit möglich, auch bei bekannten Kathoden einen vorhandenen Flachemitter durch einen erfindungsgemäßen Flachemitter zu ersetzen. Auch bei größeren Flachemittern, die mehr als zwei Anschlussbeine aufweisen, können alle Anschlussbeine gemäß den offenbarten Lösungen ausgeführt werden.
  • Wie aus der Beschreibung des dargestellten Ausführungsbeispiels ersichtlich ist, bietet die erfindungsgemäße Lösung gegenüber den bisher bekannten Lösungen einen konstruktiv einfacher gestalteten Flachemitter mit einer hohen Elektronenemission bei gleichzeitig längerer Lebensdauer.

Claims (12)

  1. Flachemitter, umfassend eine Emitterfläche (2), die beim Anlegen einer Heizspannung Elektronen emittiert, und einen ersten Endbereich (3), der wenigstens ein erstes Anschlussbein (5) aufweist, sowie einen zweiten Endbereich (4), der wenigstens ein zweites Anschlussbein (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Anschlussbein (7; 8) als bandförmiges Anschlussbein (7; 8) ausgebildet und um einen vorgebbaren Torsionswinkel in einer Längsachse verdreht ist.
  2. Flachemitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Anschlussbein (7) und das zweite Anschlussbein (8) als bandförmige Anschlussbeine (7, 8) ausgebildet sind und jeweils um einen vorgebbaren Torsionswinkel in einer Längsachse verdreht sind.
  3. Flachemitter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein bandförmiges Anschlussbein über ein Anschlusselement stoffschlüssig mit dem Endbereich des Flachemitters verbunden ist.
  4. Flachemitter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein bandförmiges Anschlussbein über ein Anschlusselement elektrisch leitend in einer Kathode einer Röntgenröhre kontaktiert ist.
  5. Flachemitter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein bandförmiges Anschlussbein über ein erstes Anschlusselement stoffschlüssig mit dem Endbereich des Flachemitters verbunden ist und über ein zweites Anschlusselement elektrisch leitend in einer Kathode einer Röntgenröhre kontaktiert ist.
  6. Flachemitter nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das die Anschlusselemente zylinderförmig ausgebildet sind.
  7. Flachemitter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgebbare Torsionswinkel 180° beträgt.
  8. Flachemitter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgebbare Torsionswinkel 360° beträgt.
  9. Flachemitter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Anschlussbein (5, 6) einstückig mit einem Endbereich (3; 4) verbunden ist.
  10. Flachemitter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Anschlussbein (5, 6) stoffschlüssig mit einem Endbereich (3; 4) verbunden ist.
  11. Flachemitter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Anschlussbein (5) im ersten Endbereich (3) und das zweite Anschlussbein (6) im zweiten Endbereich (4) angeschweißt sind.
  12. Flachemitter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Anschlussbein (5) im ersten Endbereich (3) und das zweite Anschlussbein (6) im zweiten Endbereich (4) durch Hartlöten miteinander verbunden sind.
DE102019203630.9A 2019-03-18 2019-03-18 Flachemitter Active DE102019203630B3 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019203630.9A DE102019203630B3 (de) 2019-03-18 2019-03-18 Flachemitter
US16/814,192 US10770256B1 (en) 2019-03-18 2020-03-10 Flat emitter
CN202010190261.XA CN111710581B (zh) 2019-03-18 2020-03-18 面发射器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019203630.9A DE102019203630B3 (de) 2019-03-18 2019-03-18 Flachemitter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102019203630B3 true DE102019203630B3 (de) 2020-04-02

Family

ID=69781273

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102019203630.9A Active DE102019203630B3 (de) 2019-03-18 2019-03-18 Flachemitter

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10770256B1 (de)
CN (1) CN111710581B (de)
DE (1) DE102019203630B3 (de)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19914739C1 (de) * 1999-03-31 2000-08-03 Siemens Ag Kathode mit direkt geheitzem Flächenemitter
DE10012203C1 (de) * 2000-03-13 2001-07-26 Siemens Ag Thermionischer Flachemitter
US6801599B1 (en) * 2001-11-20 2004-10-05 Koninklijke Philips Electronics, N.V. X-ray tube cathode cup structure for focal spot deflection
US7693265B2 (en) * 2006-05-11 2010-04-06 Koninklijke Philips Electronics N.V. Emitter design including emergency operation mode in case of emitter-damage for medical X-ray application
DE102008046721B4 (de) * 2008-09-11 2011-04-21 Siemens Aktiengesellschaft Kathode mit einem Parallel-Flachemitter
DE102010039765A1 (de) * 2010-08-25 2012-03-01 Siemens Aktiengesellschaft Kathode
US20140239799A1 (en) * 2013-02-25 2014-08-28 Siemens Aktiengesellschaft Flat emitter
US9530603B1 (en) * 2015-10-26 2016-12-27 Shimadzu Corporation Flat emitter
EP3413331A1 (de) * 2017-06-05 2018-12-12 General Electric Company Flachstrahler mit spannungskompensationsmerkmalen

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2653267A (en) * 1951-06-20 1953-09-22 High Voltage Engineering Corp Filament emission electrode and method of minimizing filament stresses therein
DE2727907A1 (de) 1977-06-21 1979-01-18 Siemens Ag Roentgenroehren-gluehkathode
JP3139909U (ja) * 2007-12-21 2008-03-06 株式会社島津製作所 X線管フィラメントの固定方法
US20090284124A1 (en) * 2008-04-22 2009-11-19 Wolfgang Kutschera Cathode composed of materials with different electron works functions
DE102008020164A1 (de) * 2008-04-22 2009-10-29 Siemens Aktiengesellschaft Kathode mit einem Flachemitter
CN109065430A (zh) * 2018-07-18 2018-12-21 麦默真空技术无锡有限公司 一种用于x射线ct管的平板灯丝

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19914739C1 (de) * 1999-03-31 2000-08-03 Siemens Ag Kathode mit direkt geheitzem Flächenemitter
DE10012203C1 (de) * 2000-03-13 2001-07-26 Siemens Ag Thermionischer Flachemitter
US6801599B1 (en) * 2001-11-20 2004-10-05 Koninklijke Philips Electronics, N.V. X-ray tube cathode cup structure for focal spot deflection
US7693265B2 (en) * 2006-05-11 2010-04-06 Koninklijke Philips Electronics N.V. Emitter design including emergency operation mode in case of emitter-damage for medical X-ray application
DE102008046721B4 (de) * 2008-09-11 2011-04-21 Siemens Aktiengesellschaft Kathode mit einem Parallel-Flachemitter
DE102010039765A1 (de) * 2010-08-25 2012-03-01 Siemens Aktiengesellschaft Kathode
US20140239799A1 (en) * 2013-02-25 2014-08-28 Siemens Aktiengesellschaft Flat emitter
US9530603B1 (en) * 2015-10-26 2016-12-27 Shimadzu Corporation Flat emitter
EP3413331A1 (de) * 2017-06-05 2018-12-12 General Electric Company Flachstrahler mit spannungskompensationsmerkmalen

Also Published As

Publication number Publication date
US10770256B1 (en) 2020-09-08
CN111710581B (zh) 2021-07-23
CN111710581A (zh) 2020-09-25
US20200303150A1 (en) 2020-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102008046721B4 (de) Kathode mit einem Parallel-Flachemitter
DE69922209T2 (de) Röntgenröhre
EP2740142B1 (de) Anode mit linearer haupterstreckungsrichtung
DE19647346B4 (de) Farbbildröhre mit unter Spannung stehender Maske und nachgiebiger Trägerrahmeneinheit
EP3685420B1 (de) Mbfex-röhre
DE10228545A1 (de) Verfahren und System zur Erzeugung eines Elektronenstrahls in Röntgenstrahl-Erzeugungsvorrichtungen
DE3641488A1 (de) Kathode mit einrichtungen zur fokussierung eines von der kathode emittierten elektronenstrahls
DE102008011841B4 (de) Kathode
DE102011075453A1 (de) Röntgenröhre und Verfahren zum Betrieb einer Röntgenröhre
DE102019203630B3 (de) Flachemitter
DE102010039765B4 (de) Kathode
DE2516464C3 (de) Kathodenstrahlröhre
DE10012203C1 (de) Thermionischer Flachemitter
DE102016215375B4 (de) Thermionische Emissionsvorrichtung
DE102015215690A1 (de) Emitteranordnung
DE69402135T2 (de) Elektronenkanone für eine Kathodenstrahlröhre
DE202021103476U1 (de) Modulare Kathodeneinrichtung mit einem Schachtblech
DE102012211281B3 (de) Kathode
DE102009042048B4 (de) Kathode
DE2907766A1 (de) Direkt geheizte kathode
DE102008062677A1 (de) Entladungslampe
DE640202C (de) Anordnung zum Schutz der Gluehkathode eines Hochspannungsgleichrichters
DE750226C (de) Anordnung zur Befestigung von Elektroden fuer Kathodenstrahlroehren
DE10358634A1 (de) Electron Tube
DE102015211235B4 (de) Emitter

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: SIEMENS HEALTHINEERS AG, DE

Free format text: FORMER OWNER: SIEMENS HEALTHCARE GMBH, MUENCHEN, DE