DE202018001615U1

DE202018001615U1 - flat emitter

Info

Publication number: DE202018001615U1
Application number: DE202018001615.2U
Authority: DE
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2018-03-27
Filing date: 2018-03-27
Publication date: 2018-04-24
Anticipated expiration: 2028-03-28
Also published as: CN210123713U

Abstract

Flachemitter (1) gebildet aus einem mit einem ersten und zweiten Ende ausgebildeten mittleren Abschnitt (2) sowie einem am ersten Ende ausgeprägten ersten und an seinem zweiten Ende ausgeprägten zweiten Anschlusselement (3, 4), dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Abschnitt (2) streifenförmig ausgebildet ist.Flat emitter (1) formed from a central portion (2) formed with a first and second end and a second terminal element (3, 4), which is formed at the first end and has a pronounced second end, characterized in that the middle portion (2) is formed strip-shaped.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ausgestaltung eines Flachemitters, bei dem bei Anlegen einer Heizspannung, Elektronen emittiert werden.The invention relates to an embodiment of a flat emitter in which electrons are emitted when a heating voltage is applied.

Ein derartiger Flachemitter ist in einer Röntgenröhre als Elektronenquelle vorgesehen. Die vom Flachemitter abgegebenen Elektronen werden in Richtung Röntgenröhrenteller bzw. Anode der Röntgenröhre durch Anlegen von elektrischen Feldern zum einen beschleunigt und zum anderen fokussiert. Beim Aufprall der Elektronen auf die Anode werden diese abgebremst, wobei eine Röntgenstrahlung entsteht, die beispielsweise zur diagnostischen Bildgebung, zur therapeutischen Bestrahlung, zur analytischen Materialuntersuchung oder zur sicherheitstechnischen Überprüfung nutzbar ist.Such a flat emitter is provided in an X-ray tube as an electron source. The electrons emitted by the flat emitter are accelerated in the direction of the X-ray tube plate or anode of the X-ray tube by applying electric fields on the one hand and focused on the other. Upon impact of the electrons on the anode they are slowed down, whereby an X-ray radiation is produced, which is useful, for example, for diagnostic imaging, for therapeutic irradiation, for analytical material analysis or for safety testing.

Ein Flachemitter ist beispielsweise aus der DE 27 27 907 C2 bekannt. Dieser Flachemitter weist einen mäanderförmig verlaufenden elektrisch beheizbaren Emitter der auch als Glühkörper oder Kathode bezeichnet werden kann auf. Dieser Glühkörper kann beispielsweise aus Wolfram u.a. mit Rhenium dotiert bestehen und beispielsweise eine Schichtdicke von 0,05 mm bis 0,3 mm aufweisen. Die Mäanderform des Flachemitters wird beispielsweise abwechselnd durch versetzte Einschnitte in parallel verlaufende Kanten eines länglich ausgebildeten Flachemitters erwirkt. Die Länge eines Einschnittes kann dabei jeweils mindestens die Hälfte der Breite des Flachemitters erreichen. In Betrieb der Röntgenröhre liegt an der Kathode eine Heizspannung an, wobei Heizströme von mehreren Amper fließen können und dadurch thermisch induzierte Elektronen von der Kathode freigesetzt werden. Diese freigesetzten Elektronen sind mittels einer als Röntgenröhrenspannung bezeichneten Beschleunigungsspannung innerhalb eines elektrischen Feldes in Richtung Anode bzw. Röntgenröhrenteller beschleunigbar.A flat emitter is for example from the DE 27 27 907 C2 known. This flat emitter has a meandering electrically heatable emitter which can also be referred to as an incandescent body or cathode. This incandescent body may consist, for example, of tungsten doped with rhenium and, for example, have a layer thickness of 0.05 mm to 0.3 mm. The meandering shape of the flat emitter is obtained, for example, alternately by staggered cuts in parallel edges of an elongated flat emitter. The length of an incision can in each case reach at least half the width of the flat emitter. During operation of the x-ray tube, a heating voltage is applied to the cathode, wherein heating currents of several amperes can flow, thereby releasing thermally induced electrons from the cathode. These released electrons can be accelerated in the direction of the anode or X-ray tube plate by means of an acceleration voltage called an X-ray tube voltage within an electric field.

Je nach Form und Länge der Einschnitte des in DE 27 27 907 C2 gezeigten und beschriebenen Flachemitters lassen sich ein elektrischer auf dem Röntgenröhrenteller der Röntgenröhre und je nach Neigung bzw. Abstrahlung vom Röntgenröhrenteller ein optischer Brennfleck bestimmbarer Größe erzeugen. Der in der Mammographie zu verwendende optische Brennfleck soll gemäß IEC60336, einer Richtlinie für technische Qualitätssicherung in der Mammographie, der Kategorie 0,1 entsprechen. Der unter dieser Kategorie verwendete optische Brennfleck sollte demnach eine Fläche von 150µm × 150µm nicht überschreiten. Flachemitter der beschriebenen Ausprägung sind momentan nicht in der Mammographie einsetzbar, da deren optischer Brennfleck nicht die aus der angesprochenen Richtlinie festgelegte Vorgabe erfüllt.Depending on the shape and length of the incisions of in DE 27 27 907 C2 Flat emitter shown and described can be an electrical generated on the X-ray tube plate of the X-ray tube and depending on the inclination or radiation from the X-ray tube plate an optical focal spot determinable size. The optical focal spot to be used in mammography should conform to the category 0.1 according to IEC60336, a guideline for technical quality assurance in mammography. The optical focal spot used in this category should therefore not exceed an area of 150 μm × 150 μm. Flat emitter of the described expression are currently not used in mammography, since the optical focal spot does not meet the specified from the aforementioned directive specification.

Die in der Mammographie geforderten Eckwerte für einen optischen Brennfleck könnten mit einer als Wendelemitter ausgebildeten Kathode erreicht werden. Der Wendelemitter bringt jedoch den Nachteil einer limitierten Elektronenemission mit sich. Von Nachteil ist ebenso, dass beim Wendelemitter bei einer vergleichsweisen Beschleunigungsspannung wie beim Flachemitter eine inhomogenere Elektronenverteilung innerhalb des optischen Brennflecks sich ausbildet.The required values for an optical focal spot in mammography could be achieved with a cathode designed as a helical emitter. However, the helical emitter brings the disadvantage of a limited electron emission with it. It is also disadvantageous that in the case of the helical emitter, a more inhomogeneous electron distribution within the optical focal spot is formed at a comparatively high acceleration voltage as in the case of the flat emitter.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Flachemitter derart auszubilden, dass ein optischer Brennfleck mit einer annähernd homogenen Elektronenverteilung innerhalb einer begrenzten Fläche entsteht.The invention has for its object to form a flat emitter such that an optical focal spot with an approximately homogeneous electron distribution within a limited area is formed.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Flachemitter gemäß dem Schutzanspruch 1 gelöst.The object is achieved by a flat emitter according to the protection claim 1 solved.

Dieser Flachemitter, weist einen mit einem ersten und zweiten Ende ausgebildeten Streifen der auch als rechteckförmig ausgebildeter mittlerer Abschnitt beschreibbar ist auf, wobei an seinem ersten Ende ein erstes und an seinem zweiten Ende ein zweites Anschlusselement ausgebildet ist.This flat emitter has a strip formed with a first and a second end which can also be described as a rectangular shaped middle section, wherein a first connection element is formed at its first end and a second connection element at its second end.

Der Flachemitter weist eine ebene flächige Ausprägung auf. Ein durch Elektronenemission entstehendes Magnetfeld weist im Gegensatz zu einer mäanderförmigen Ausprägung nur noch in eine Richtung. Zusätzlich entfällt die Wechselwirkung entgegengesetzter stromabhängiger Magnetfelder. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass die aus dem Emitter austretenden Elektronen in die gleiche Richtung abgelenkt sowie die Ausdehnung eines daraus entstehenden optischen Brennflecks, entsprechend der Richtlinie IEC 60336, begrenzt ist.The flat emitter has a flat surface form. A magnetic field resulting from electron emission, in contrast to a meander-shaped expression only in one direction. In addition, the interaction of opposite current-dependent magnetic fields is eliminated. This has the advantage that the electrons emitted from the emitter are deflected in the same direction and the extent of a resulting optical focal spot, according to the directive IEC 60336, limited.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Flachemitters sind jeweils Gegenstand von weiteren Schutzansprüchen.Advantageous embodiments of the flat emitter according to the invention are the subject of further claims.

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass ein optischer Brennfleck mit einer homogenen Elektronenverteilung ausgebildet ist.The invention has the advantage that an optical focal spot is formed with a homogeneous electron distribution.

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass ein optischer Brennfleck gemäß der Richtlinie für Mammographiesysteme IEC60336 der Kategorie 0,1 ausbildbar ist.The invention has the advantage that an optical focal spot according to the guideline for mammography systems IEC60336 category 0.1 can be formed.

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass gegenüber einem in Wendelanordnung ausgebildeten Emitter sich eine gleichmäßigere Elektronenverteilung auf dem Röntgenröhrenteller ergibt, was eine Reduzierung bzw. Homogenisierung der thermischen Flächenbelastung auf diesem zur Folge hat. The invention has the advantage that a more uniform electron distribution on the X-ray tube dish results compared to an emitter formed in a helical arrangement, which results in a reduction or homogenization of the thermal surface load on it.

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass höhere Emissionsströme erreichbar sind.The invention has the advantage that higher emission currents can be achieved.

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass die Lebensdauer der beteiligten Komponenten verlängerbar ist, da durch die vorliegende Ausprägung des Flachemitters ein geringerer Verschleiß von diesem und den beteiligten Komponenten sich einstellen.The invention has the advantage that the life of the components involved can be extended, since the present expression of the flat emitter lesser wear of this and the components involved.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, näher erläutert.Hereinafter, an embodiment of the invention with reference to a drawing, but without being limited thereto, explained in more detail.

In der Figur ist ein Flachemitter 1 abgebildet. Dieser Flachemitter 1 weist einen ein erstes und zweites Ende aufweisenden mittleren Abschnitt 2 der auch als erster Teil oder Kathode bzw. Glühkörper oder Emissionsfläche bezeichnet werden kann und ein erstes sowie ein zweites Anschlusselement 3, 4 auf. Das erste und zweite Anschlusselement 3, 4 kann auch als zweiter Teil bezeichnet werden. Bei dem gezeigten Flachemitter 1 wird dabei das erste Ende des mittleren Abschnitts 2 mit einem ersten Ende des ersten Anschlusselementes 3 sowie einem ersten Ende des zweiten Anschlusselementes 4 mit dem zweiten Ende des mittleren Abschnitts 2 verbunden. Ein zweites Ende des ersten und zweiten Anschlusselementes 3, 4 kann jeweils als Verbindung zu weiteren Schaltungselementen beziehungsweise als Anschlusspunkt für eine Spannungsquelle dienen. Der mittlere Abschnitt 2 kann auch als Emitter bzw. Emissionsfläche des Flachemitters 1 bezeichnet werden. Der mittlere Abschnitt 2 ist in dieser Darstellung länglich ausgebildet. Das erste und zweite Ende des mittleren Abschnittes 2 befindet sich an der schmäleren Seite des länglich ausgeprägten mittleren Abschnittes 2. Das Anschlusselement 3, 4 kann um ein vielfaches breiter als die schmale Seite des mittleren Abschnittes 2 ausgebildet sein. In einer weiteren Ausgestaltung kann der Flachemitter 1 aus einem Streifen, der auch als Blechstreifen ausbildbar bzw. bezeichenbar ist, mit gleichbleibender Breite und Dicke gebildet werden. In einer weiteren Ausgestaltung kann die Dicke des Streifens im Bereich des mittleren Abschnittes 2 eine geringere Dicke als im Bereich der Anschlusselemente 3, 4 aufweisen. Denkbar ist auch, dass der Mittelteil des streifenförmig ausgebildeten Flachemitters 1 aus einem die Elektronenemission förderlichem Material ausgebildet ist. Eine Ausführungsform in der die schmale Seite des mittleren Abschnittes 2 konkav ausgeprägt ist, ist ebenfalls denkbar.In the figure is a flat emitter 1 displayed. This flat emitter 1 has a central portion having first and second ends 2 which can also be referred to as the first part or cathode or incandescent body or emission surface and a first and a second connection element 3 , 4 on. The first and second connection element 3 . 4 can also be referred to as the second part. In the flat emitter shown 1 becomes the first end of the middle section 2 with a first end of the first connection element 3 and a first end of the second connection element 4 with the second end of the middle section 2 connected. A second end of the first and second connection element 3 . 4 can each serve as a connection to other circuit elements or as a connection point for a voltage source. The middle section 2 can also be used as emitter or emission surface of the flat emitter 1 be designated. The middle section 2 is elongated in this illustration. The first and second ends of the middle section 2 are located on the narrower side of the elongate central section 2 , The connection element 3 . 4 can be many times wider than the narrow side of the middle section 2 be educated. In a further embodiment, the flat emitter 1 from a strip, which can also be formed or marked as a sheet metal strip, are formed with constant width and thickness. In a further embodiment, the thickness of the strip in the region of the central portion 2 a smaller thickness than in the area of the connecting elements 3 . 4 exhibit. It is also conceivable that the central part of the strip-shaped flat emitter 1 is formed from a material which promotes electron emission. An embodiment in which the narrow side of the middle section 2 is concave, is also conceivable.

Der in der Figur abgebildete Flachemitter 1 ist U-förmig ausgebildet. Die beiden Schenkel des U-förmigen Flachemitters 1 bilden erste und zweite Anschlusselemente 3 und 4. Das erste und zweite Abschlusselement 3, 4 verläuft parallel. Das erste und zweite Ende des mittleren Abschnittes 2 ist abgewinkelt. Der Winkel zwischen den abgewinkelten Enden des mittleren Abschnitts 2 und dem flach bzw. eben verlaufenden Mittelteil des mittleren Abschnitts 2 beträgt in dieser Darstellung beispielsweise 90°. Die Abwinklung des ersten und zweiten Endes des mittleren Abschnitts 2 kann unter einem kleinen Biegeradius erfolgen. Die schmalen Seiten des ersten und zweiten Endes des mittleren Abschnitts 2 werden mit den breiter ausgebildeten Anschlusselement 3, 4 verbunden und somit fortgesetzt. Der seitliche Übergangsbereich an den Stoßstellen des ersten und zweiten Endes des ersten Teils 2 mit den Anschlusselementen 3, 4 kann abgerundet ausgebildet werden. Die zum ersten Teil 2 weisenden Kanten der Abschlusselemente 3 und 4 sind ebenfalls abgerundet. Der Flachemitter 1 ist vorzugsweise einstückig ausgebildet. Der einstückig ausgebildete Flachemitter 1 kann beispielsweise aus einem Metallstreifen bzw. Blechstreifen wie beispielsweise ein u.a. zum Beispiel mit Rhenium dotiertes Wolfram mit vorgebbarer Dicke gebildet werden. Bei Anlegen einer als Heizspannung bezeichneten elektrischen Spannung an den zweiten Enden des ersten und zweiten Anschlusselementes 3, 4 fließt Strom, beispielweise vom ersten Anschlusselement 3 über den mittleren Abschnitt 2 bzw. das erste Teil zum zweiten Anschlusselement 4.The flat emitter depicted in the figure 1 is U-shaped. The two legs of the U-shaped flat emitter 1 form first and second connection elements 3 and 4 , The first and second end element 3 . 4 runs parallel. The first and second ends of the middle section 2 is angled. The angle between the angled ends of the middle section 2 and the flat central part of the middle section 2 is in this illustration, for example, 90 °. The angling of the first and second ends of the middle section 2 can be done under a small bending radius. The narrow sides of the first and second ends of the middle section 2 be with the wider-formed connecting element 3 . 4 connected and thus continued. The lateral transition region at the joints of the first and second ends of the first part 2 with the connection elements 3 . 4 can be rounded. The first part 2 pointing edges of the end elements 3 and 4 are also rounded. The flat emitter 1 is preferably formed in one piece. The integrally formed flat emitter 1 For example, it can be formed from a metal strip or sheet metal strip such as, for example, tungsten doped with rhenium, for example, with a predefinable thickness. When applying an electrical voltage referred to as heating voltage at the second ends of the first and second connection element 3 . 4 current flows, for example, from the first connection element 3 over the middle section 2 or the first part to the second connection element 4 ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Flachemitterflat emitter
22: mittlere Abschnittmiddle section
33: erstes Anschlusselementfirst connection element
44: zweites Anschlusselementsecond connection element

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 2727907 C2 [0003, 0004]

Claims

Flat emitter (1) formed from a central portion (2) formed with a first and second end and a second terminal element (3, 4), which is formed at the first end and has a pronounced second end, characterized in that the middle portion (2) is formed strip-shaped.

Flat emitter (1) after Protection claim 1 , characterized in that the central portion (2) is rectangular.

Flat emitter (1) after Protection claim 1 or 2 , characterized in that the first and second connection element (3, 4) and the middle section (2) arranged therebetween is a sheet-metal strip.

Flat emitter (1) after Protection claim 3 , characterized in that the metal strip has a constant width.

Flat emitter (1) after Protection claim 3 or 4 , characterized in that the thickness of the sheet-metal strip in the region of the central portion (2) has a thickness smaller than the thickness of the first and second connecting element (3, 4).

Flat emitter (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the middle section (2) has a greater resistance than the first and / or second connection element (3, 4).

Flat emitter (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the middle section (2) has a different width and / or thickness from the connecting elements (3, 4).

Flat emitter (1) according to one of the preceding claims, characterized in that it is U-shaped.

Flat emitter (1) according to one of the preceding claims, characterized in that it is in one piece.

Flat emitter (1) according to one of the preceding claims, characterized in that it can be used in an X-ray tube used in mammography.