DE10211947A1

DE10211947A1 - Thermionischer Emitter mit Mitteln zur Magnetfeldkompensation

Info

Publication number: DE10211947A1
Application number: DE10211947A
Authority: DE
Inventors: Joerg Freudenberger; Erich Hell; Detlef Mattern; Peter Schardt; Markus Schild
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2002-03-18
Filing date: 2002-03-18
Publication date: 2003-10-16

Abstract

Es wird ein thermionischer Emitter (1, 6, 8), insbesondere für den Einsatz in Röntgenröhren, vorgestellt, der entweder direkt oder indirekt beheizt über einen Strom führenden Leiter von einem Heizstrom (I¶H¶) durchflossen wird. Um das vom Heizstrom erzeugte Magnetfeld zu kompensieren, wird erfindungsgemäß gegensinnig zum Heizstrom (I¶H¶) ein Kompensationsstrom (I¶K¶) geführt, der ein entgegengesetzt gerichtetes Magnetfeld erzeugt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen thermionischen Emitter entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Thermionische Emitter, wie sie beispielsweise bei Röntgenröhren und insbesondere bei Röntgenröhren in CT-Anlagen eingesetzt sind, werden in der Regel direkt geheizt, d. h. der Heizstrom fließt direkt durch den Emitter. Alternativ ist auch eine indirekte Beheizung des Emitters durch einen benachbart angeordneten, Strom durchflossenen Leiter möglich. In beiden Fällen erzeugt der Heizstrom ein Magnetfeld, welches sich sowohl im Nahbereich des Emitters als auch im Fernfeld negativ auswirkt.
Wenn Gleichstrom durch den Emitter fließt und die am Emitter emittierten Elektronen beschleunigt werden, erfahren sie durch das Magnetfeld eine gewisse Ablenkung (hervorgerufen durch die so genannte Lorenzkraft), die zu einer unerwünschten Geometrieänderung des Elektronenstrahls (Ablenkung und Verzerrung) führt. Wird als Heizstrom Wechselstrom eingesetzt, so wird der Querschnitt des emittierten und beschleunigten Elektronenstrahls in Flussrichtung des Heizstromes verbreitert wodurch sich Änderungen im Brennfleck einstellen, welche insbesondere bei rotierenden Systemen, wie bei Drehkolbenröhren, zu zeitlich veränderten Brennflecken und damit zu Bildartefakten führen können.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen anzugeben, mit denen sich insbesondere die angeführten Nachteile vermeiden lassen.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, das sich durch den Heizstrom aufbauende, störende Magnetfeld weitgehend zu kompensieren, in dem man in symmetrischen benachbarten Strukturen des Emitters ein dem Heizstrom entsprechenden Kompensationsstrom gegensinnig führt wodurch ein entgegengesetzt wirkendes Magnetfeld erzeugt wird welches das vom Heizstrom erzeugte Magnetfeld weitgehend kompensiert. Dieses Kompensationsmagnetfeld kann auf verschiedene Weise erzeugt werden.

Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführung sind in unmittelbarer Nähe des Emitters ein oder mehrere Strom führende Elemente vorgesehen, durch die ein Kompensationsstrom in gleicher oder annähernd gleicher Größe als der Heizstrom, aber in entgegengesetzter Richtung geleitet wird. Die Elemente können in einer einfachsten Ausprägung ein oder mehrere, unmittelbar unterhalb oder oberhalb des Emitters angeordnete, Strom führende Leiter sein. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das den Kompensationsstrom führende Element die gleiche, vorzugsweise die identische Struktur, aufweist wie der Emitter selbst.

Bei Flachemittern mit besonderen Strukturen, beispielsweise mit mäanderförmigen Strukturen, ist es vorteilhaft, unmittelbar benachbart des Emitters ein Strom führendes Element mit identischer Struktur vorzusehen und durch das Element einen entgegengesetzt laufenden Kompensationsstrom zu leiten.

Bei einem wendelförmig ausgebildeten Emitter ist es vorteilhaft, eine bifilare Wicklung vorzusehen die mit einem dem Heizstrom entsprechendem Strom in entgegengesetzter Richtung durchflossen wird.

Das den Kompensationsstrom führende Element kann in Ebene des Emitters unmittelbar neben diesem oder auch in einer Ebene darunter in engem Abstand zum Emitter angeordnet sein. Auch eine Anordnung oberhalb des Emitters ist denkbar, wenn dabei die Elektronenemission nicht beeinträchtigt wird.

Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine erste Ausführung eines thermionischen Flachemitters in einer Draufsicht,
Fig. 2 eine vereinfachte Darstellung einer Variante zu Fig. 1 mit zwei getrennten Stromquellen,
Fig. 3 eine weitere Variante in einer Reihenschaltung,
Fig. 4 eine andere Ausführung eines Emitters in der in Fig. 3 gezeigten Reihenschaltung,
Fig. 5 eine Variante zu der in Fig. 4 gezeigten Anordnung, und
Fig. 6 einen Emitter mit einer wendelförmigen Wicklung.
Die Fig. 1 zeigt in einer Draufsicht einen thermionischen Flachemitter 1, wie er typischerweise bei Röntgenröhren mit Drehanoden in CT-Anlagen eingesetzt wird. Der Flachemitter 1 hat eine mäanderförmig ausgebildete Emissionsfläche 2 und enthält erste Anschlüsse +3, -3, über die aus einer nicht dargestellten Hochspannungsquelle der Heizstrom I_H zugeführt wird. Diametral dazu sind zweite Anschlüsse +4, -4 vorgesehen, über die ein Kompensationsstrom I_K gleicher Größe wie der Heizstrom I_H, jedoch entgegengesetzt gerichtet, zugeführt wird. Der Kompensationsstrom I_K erzeugt ein Magnetfeld gleicher Größe wie der Heizstrom, jedoch entgegenwirkend, wodurch sich die Magnetfelder weitgehend aufheben. Die eingangs geschilderte Ablenkung des Elektronenstrahls durch die Lorenzkraft lässt sich so weitgehend minimieren.
Die Größe des Heizstromes kann in bekannter Weise gemessen und danach der Kompensationsstrom bestimmt werden.
Die Fig. 2 zeigt eine Version, bei der parallel zur Emissionsfläche 2 des Emitters in sehr engem Abstand (etwa 100 µm) ein in der Struktur des Emitters identisches Kompensationselement 5 angeordnet ist, welches von einer separaten Versorgungsquelle aus gespeist wird. Die Einspeisung des Kompensationsstromes I_K erfolgt so, dass der Strom in entgegengesetzter Richtung zum Heizstrom I_H fließt (siehe Pfeile).
Eine solche Anordnung erweist sich als besonders vorteilhaft bei einer Emitterstruktur, wie sie beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung 100 29 235.4 beschrieben ist.
Die aufgezeigte Anordnung von Emitter und Kompensationselement hat den weiteren Vorteil, dass man bezüglich der Festlegung des Kompensationsstromes unabhängig von der Größe des Heizstromes ist.
Bei bestimmten Anwendungsfällen ist es denkbar, die entstehenden Magnetfelder zu messen oder zu errechnen und danach den Kompensationsstrom festzulegen. Dabei kann sich auch ergeben, den der Kompensationsstrom größer (oder auch kleiner) zu bemessen als den Heizstrom.
Die Fig. 3 zeigt eine Anordnung, bei der das Kompensationselement 5 in Reihe zur Emissionsfläche 2 des Emitters 1 geschaltet ist. Der Kompensationsstrom ist hier der Heizstrom der entgegengesetzt gerichtet durch das Kompensationselement 5 geleitet wird.
Die Fig. 4 zeigt eine Anordnung entsprechend der Fig. 3, bei der aber der Emitter 6 eine andere Struktur aufweist wie in Fig. 1. Emitter 6 und Kompensationselement 7 sind in verschiedenen Ebenen dicht übereinander angeordnet.
Die Fig. 5 zeigt eine Anordnung, bei der Emitter 6 und Kompensationselement 7 in gleicher Ebene liegen.
Bei beiden Ausführungen sind Emitter und Kompensationselement in Reihe geschaltet, d. h., der Kompensationsstrom entspricht jeweils dem Heizstrom.
Die Fig. 6 zeigt eine Version mit einer bifilaren Wicklung, bei der ein wendelförmiger Emitter 8 und ein ebenfalls wendelförmiges Kompensationselement 9 vorgesehen sind. Der dem Heizstrom entsprechende Kompensationsstrom wird auch hier, wie durch die Pfeile angedeutet, nach Durchgang durch den Emitter in entgegengesetzter Richtung durch das Kompensationselement geleitet.

Claims

1. Thermionischer Emitter (1, 6, 8), insbesondere für den Einsatz in Röntgenröhren, der direkt oder indirekt über einen Strom führenden Leiter beheizt von einem Heizstrom (I_H) durchflossen wird und dadurch ein Magnetfeld erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass gegensinnig zum Heizstrom (I_H) ein Kompensationsstrom (I_K) geführt ist, der ein entgegengesetzt gerichtetes Magnetfeld erzeugt, welches das vom Heizstrom (I_H) erzeugte Magnetfeld weitgehend kompensiert.

2. Thermionischer Emitter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompensationsstrom (I_K) gleich, vorzugsweise identisch, dem Heizstrom (I_H) ist.

3. Thermionischer Emitter nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in unmittelbarer Nähe des Emitters (1, 6, 8) ein oder mehrere Strom führende Elemente (5, 7, 9) vorgesehen sind, durch die ein Kompensationsstrom (I_K) gleicher oder annähernd gleicher Größe wie der Heizstrom (I_H), aber in entgegengesetzter Richtung, geleitet wird.

4. Thermionischer Emitter nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Flachemitter (6) unmittelbar benachbart dem Emitter ein den Kompensationsstrom (I_K) führendes Element (7) mit identischer Struktur wie der Flachemitter (6) vorgesehen ist.

5. Thermionischer Emitter nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das den Kompensationsstrom (I_K) führende Element (7) in Ebene des Emitters (6) unmittelbar neben diesem angeordnet ist.

6. Thermionischer Emitter nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das den Kompensationsstrom (I_K) führende Element (7) in einer Ebene unterhalb oder oberhalb des Emitters (6) angeordnet ist.

7. Thermionischer Emitter nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem wendelförmig ausgebildeten Emitter (8) das Kompensationselement (9) als bifilare Wicklung ausgebildet ist die mit einem dem Heizstrom (I_H) entsprechenden Kompensationsstrom (I_K) in entgegengesetzter Richtung durchflossen wird.