DE2261454A1

DE2261454A1 - LEAF-SHAPED CATHODE, IN PARTICULAR FOR A FIELD EMISSION X-RAY TUBE

Info

Publication number: DE2261454A1
Application number: DE19722261454
Authority: DE
Inventors: Ralph C Ayres; W Leslie Rogers
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1971-12-22
Filing date: 1972-12-15
Publication date: 1973-06-28
Also published as: US3735187A; FR2164607B1; JPS4871987A; FR2164607A1

Description

PatentanwaltPatent attorney

K σ r I \. Γ r ο s eK σ r I \. Γ r ο s e

vI/No - 4838-A . München-Pullach, 15. Dezember 1972vI / No - 4838-A. Munich-Pullach, December 15, 1972

THE BENDIX CORPORATION, Executive Offices, Bendix Center, Southfield, Michigan, 48075, Michigan, USATHE BENDIX CORPORATION, Executive Offices, Bendix Center, Southfield, Michigan, 48075, Michigan, USA

Blattförmige Kathode, insbesondere für eine Feldemissions-Röntgenstrah!röhre Sheet-shaped cathode, especially for a field emission X-ray tube

Die Erfindung betrifft eine verbesserte blattförmige Kathode, insbesondere für eine Feldemissions-Röntgenstrahlröhre.The invention relates to an improved sheet cathode, particularly for a field emission x-ray tube.

Feldemissions-Röntgenstrahlröhren, die manchmal auch KaLtkathoden-Röntgenstrahlröhren genannt werden-, sind seit dem Jahre 1920 bekannt. Eine .Feldemissions-Röntgenstrahlröhre enthält eine Anode und eine Kathode, die in einem evakuierten KbLben angeordnet sind. Der Anode wird ein hoher elektrischer Spannungsimpuls zugeführt, um eine große Po tentialdi. f f eri.ni zwischen der Anode und der Kathode zu erzeugen, Diese Po tent LaI-differenz bewirkt, daß Elektronen von der Kathode abfließen und auf die Anode schlagen. Die auf die Anode schlagenden Elektronen bewirken, daß diene Anode Röntgenstrahlen aussendet. Die Anzahl der Röntgenstrahlen, die vorgesehen wird, oder mit anderen Worten die Ausgangsgröße der Röntgenstrahlröhre wird durch die Anzahl der Elektronen bestimmt, die von der Kathode abfließen, um auf die Anode zu treffen. Die Elektronen werden jedoch ein-Field emission x-ray tubes that sometimes too Cold cathode X-ray tubes have been around since then Known in 1920. Contains a field emission x-ray tube an anode and a cathode, which are arranged in an evacuated KbLben. The anode becomes a high electrical Voltage pulse fed to a large potentialdi. f f eri.ni between the anode and the cathode, this potential LaI difference causes electrons to flow away from the cathode and hit the anode. The electrons hitting the anode cause their anode to emit X-rays. The number of x-rays that will be provided or with others Words the output of the x-ray tube is determined by the number of electrons that flow from the cathode, to hit the anode. However, the electrons are

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fächer von einer scharfen Kante oder einer Spitze emittiert als von einer ebenen Fläche. Der Elektronenfluß, der durch eine bestimmte Potentialdifferenz erzeugt wird, nimmt rr.it der Schärfe der elektronenemittierenden Kante oder Spitze zu.fan emitted from a sharp edge or point than from a flat surface. The flow of electrons, which is generated by a certain potential difference, decreases rr.with the sharpness towards the electron-emitting edge or tip.

Eine blattförmige Kathode in einer praktisch anwendbaren Röntgenstrahlröhre muß eine extrem scharfe Kante aufweisen, von welcher Elektronen emittiert werden, um eine annehmbare große Röntgenstrah!ausgangsgröße vorzusehen. Die elektronenemittierende Kante von Kathodenblättern, die bei den meisten Ausführungen verwendet werden, muß einen Krümmungsradius zwischen 2,5 χ 10 und 2,5 χ 10 mrn aufweisen. Kathodenblätter, die Kanten mit dem erforderlichen Grad an Schärfe aufweisen, wurden dadurch hergestellt, indem man den Kanten der Blätter einen konischen Verlauf gab, so daß sie Rasiermesserblättern ähneln. Der erforderliche Krümmungsradius ist jedoch so klein, daß es sehr schwierig wird, den Konus des Kathodenblattes zu steuern und diesem genau eine bestimmte Schärfe zu geben. Es ist auch schwierig, ein Ergebnis, welches man einmal erreicht hat, zu verdoppeln und eine große Anzahl von unterschiedlichen Kathodenblättern mit genau dem gleichen Konus vorzusehen, so dafh die elektronenemittierenden Kanten dieser Blätter genau die gleiche Schärfe aufweisen. Da die Schärfe der elektronenerni tt ierenden Kante des Kathodenblattes die Neigung dieses Blattes bestimmt, Elektronen zu emittieren, ist es sehr schwierig, eine große Anzahl von konischen Blättern herzustellen, welche die gleichen Betriebseigenschaften aufweisen.A sheet cathode in a practical X-ray tube must have an extremely sharp edge from which electrons are emitted in order to provide an acceptably large X-ray output. The electron-emitting edge of cathode sheets, which are used in most designs, must have a radius of curvature between 2.5 10 and 2.5 10 mm. Cathode blades having edges with the required degree of sharpness have been made by tapering the edges of the blades so that they resemble razor blades. However, the required radius of curvature is so small that it becomes very difficult to control the cone of the cathode sheet and to give it a precise definition. It is also difficult to double a result once achieved and to have a large number of different cathode sheets with exactly the same cone so that the electron emitting edges of these sheets have exactly the same sharpness. Since the sharpness of the electron-niching edge of the cathode sheet determines the tendency of this sheet to emit electrons, it is very difficult to produce a large number of conical blades which have the same operating characteristics.

Darüber hinaus arbeiten Fe Ldemi.ssions-Röntgens trahlröhren auf so hohen Spannungen, daß ein Teil der Kathode verdampft, v/enn ein Spannungsimpuls der Röhre zugeführt wird, um Röntgenstrahlen zu erzeugen. Das Verdampfen einer koniscn gestiLtreten Rlattkathode macht dieses Blatt stumpf, und es worden dadurch die Betriebseigenschaften der Rßntgenstrahlrnhre verändert. Die nützliche Lebensdauer einer solchen Röhre ist begrenzt, da das Blatt so schnell stumpf wird, daß die Röhre keine zufriedenstellende Röntgenstrahl-Ausgangsgröße mehr vorsehen kann.In addition, Fe Ldemi.ssions x-ray tubes work on voltages so high that a portion of the cathode will evaporate when a voltage pulse is applied to the tube to deliver X-rays produce. The evaporation of a conical shaped cathode makes this sheet dull, thereby reducing its operating properties the X-ray tube changed. The useful The life of such a tube is limited because the sheet becomes dull so quickly that the tube is not a satisfactory one X-ray output can provide more.

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BADBATH

" ³ " 2261 A 54" ³ " 2261 A 54

Die vorliegende Erfindung betrefft nun ein Kathodenblatt mit einer Schicht, welche so dünn ist, daß keine Forderung mehr danach besteht, daß das Blatt zur Kante hin konisch verläuft, um dadurch eine elektronenemittierende Kante vorzusehen, die ausreichend scharf ist, daß die Elektronen unmittelbar von dieser Schicht emittiert werden. Die_Dicke dieser elektronenemittierenden Schicht kann von Ausführungsform zu AusführungsformThe present invention now relates to a cathode sheet a layer which is so thin that there is no longer any need for the sheet to be tapered towards the edge thereby providing an electron-emitting edge that is sufficient what is sharp is that the electrons are emitted directly from this layer. The_thickness of this electron-emitting Layer can vary from embodiment to embodiment

-3 schwanken, sie-liegt jedoch allgemein zwischen 2,5 χ 10 und 2,5 χ 10 mm. Die Dicke der elektronenemittierenden Schicht ist an-jeder Stelle dieser Schicht gleich, so daß sich die Schärfe der elektronenemitiierexiden Kante nicht verändert, wenn das Fiatt während des Betriebes der Röntgenstrahlröhre verdanroft. Das Kathodenblatt nach der vorliegenden Erfindung besitzt daher eine relativ lange Lebensdauer. Darüber hinaus führt dieses Blatt zu relativ einheitlichen Betriebseigenschaiten während dieser Lebensdauer.-3 vary, but it is generally between 2.5 χ 10 and 2.5 10 mm. The thickness of the electron-emissive layer is the same at every point of this layer, so that the sharpness of the electron-emitting edge does not change when that Fiatt lost during the operation of the X-ray tube. The cathode sheet according to the present invention therefore has a relatively long life. In addition, this sheet leads to relatively uniform operating characteristics during this lifetime.

Bei dem noch zu beschreibenden Ausführunpsbeispiol wird diese Schicht aus Wolfram hergestellt. Die elektronenenittierende V/o 1 f rams chi cht ist so dünn, daß sie nicht selbsttragend ist oder über eine Fläche eine Strukturfestigkeit aufweist, die.gleich der Fläche eines typischen Kathodenblattes für eine Teldemissions-Röntgenstrahlröhre ist, wenn diese dünne Schicht nicht.abgestützt wird. Die dünne elektronenemittierende Schicht ist daher an eine zweite Schicht gebunden und wird durch diese abgestützt, welche Schicht aus Kupfer bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel besteht. Die Kupferäbstützschicht weist einen Abstand von der Kante der dünnen Wolframschicht auf, von welcher Elektronen emittiert werden, und es wird daher die Schärfe dieser elektronenemittierehden Kante nicht vermindert.In the implementation example to be described this will be Layer made of tungsten. The electron emitting V / o 1 f rams chi cht is so thin that it is not self-supporting or Has structural strength over an area equal to the area of a typical cathode sheet for a telemission x-ray tube is when this thin layer is not supported. The thin electron-emitting layer is therefore to a and is supported by the second layer, which layer consists of copper in the embodiment shown. The copper support layer is spaced from the edge of the thin tungsten layer from which electrons are emitted, and therefore the sharpness of this electron-emitting edge is not reduced.

Da kein Bedarf danach bestellt , daß die elektronenemittierende Schicht des Kathodenblattes nach der Erfindung konisch gestaltet ist, läßt sich dieses Blatt mit Hilfe pines unmittelbar Steuer- baren Prozesses herstellen, wobei eine große Anzahl von Kai hodenblättern mit genau den gleichen Abmaßen vorgesehen werden kann. Dieses Verfahren umfaßt die Schaffung einer Schichtstruktur mitSince no need ordered that the electron-emitting Layer of the cathode sheet according to the invention designed conically is, this leaf can be produced with the help of pines directly controllable process, with a large number of cali testicle leaves can be provided with exactly the same dimensions. This method involves creating a layered structure with

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einer dünnen Schicht, die an eine Abstützschicht gebunden ist. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Schichtstruktur oder -konstruktion dadurch hergestellt, indem man auf eine Kupferschicht eine Schicht aus Wolfram Aufdampft. Alle Abschnitte der elektronenemittierenden und Abstützschicht, die sich Über die Umrisse der elektronenemittierenden und Abstützschicht des gewünschten Kathodenblattes hinaus erstrecken, werden zur Herstellung dieses Blattes entfernt. Dieses Entfernen unerwünschter Abschnitte umfaßt das Entfernen aller Abschnitte der Abstützschicht innerhalb eines bestimmten Abstandes zu einer Kante der elektronenemittierenden Schicht, so daß die Abstützschicht die effektive Schärfe dieser Kante nicht nachteilig beeinflußt. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel werden unerwünschte Abschnitte der Schichten dadurch beseitigt, indem man zuerst jede Seite der Schichtstruktur mit einem Schutzüberzug überzieht, welcher durch einen Prozeß nicht beeinflußt wird, wie beispielsweise durch einen Elektro-Ätzprozeß, um unerwünschtes Material zu entfernen. Jede Schichtstruktur oder -konstruktion wird dann mit einer Maske abgedeckt, die eine Fläche entsprechend einem Umriß bedeckt, welchen die abgedeckte Schicht entsprechend der fertiggestellten Blattkathode aufweist. Der Schutzüberzug wird dann von allen Abschnitten der Schichtkonstruktion, die nicht durch eine Maske abgedeckt sind, entfernt. Der freigelegte Abschnitt von jeder Schicht wird dann durch einen Elektro-Ätzprozeß entfernt, durch welchen die andere Schicht nicht beeinflußt wird, so daß kein Abschnitt von irgendeiner Schicht unbeabsichtigt entfernt wird.a thin layer bonded to a support layer. In the embodiment shown, the layer structure or construction produced by vapor deposition of a layer of tungsten on a copper layer. All sections the electron-emitting and support layer, which extends over the outlines of the electron-emitting and support layer of the desired cathode sheet extend out, are removed to manufacture this sheet. This removal is undesirable Sections involves removing all sections of the backing layer within a specified distance from an edge of the electron-emitting layer, so that the support layer does not adversely affect the effective sharpness of this edge. at In the embodiment shown, unwanted portions of the layers are eliminated by first cutting each side of the Layer structure covered with a protective coating, which is not influenced by a process, such as an electro-etching process to remove unwanted material. Each layer structure or construction is then combined with a Mask covered, which covers an area according to an outline, which the covered layer according to the finished Has sheet cathode. The protective cover is then removed from any sections of the layered construction that are not through a mask are covered, removed. The exposed portion of each layer is then electro-etched which does not affect the other layer so that no portion of any layer is inadvertently removed Will get removed.

Die Dicke einer Schicht wie z.B. Wolfram, welches auf eine Abstützschicht aus einem Material wie Kupfer aufgedampft wird, kann genau gesteuert werden. Der zuvor beschriebene Prozeß kann daher dazu verwendet werden, eine große Anzahl von Kathodenblättern herzustellen, bei welchen die elektronenemittierenden Schichten genau die gleiche Dicke Weise aufweisen und bei welchen die Kanten dieser Schichten genau den gleichen Krümmungsradius aufweisen. Die verschiedenen Kathodenblätter weisen daher identische Betriebseigenschaften auf.The thickness of a layer such as tungsten, which is vapor deposited on a support layer made of a material such as copper, can be precisely controlled. The process described above can therefore be used to produce a large number of cathode sheets produce in which the electron-emitting layers have exactly the same thickness and at which the edges of these layers have exactly the same radius of curvature. The different cathode sheets show therefore have identical operating characteristics.

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"Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung. Es zeigt:"Further advantages and details of the invention emerge from the description of exemplary embodiments which now follows referring to the drawing. It shows:

Figur 1 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform des Kathodenblattes nach der Erfindung; Figure 1 is a perspective view of an embodiment of the cathode sheet according to the invention;

Figur 2 eine schematische Teilansicht des Röntgenstrahlen aussendenden Endes der Röntgenstrahlröhre, die ein Kathodenblatt gemäß Figur 1 enthält;Figure 2 is a partial schematic view of the x-ray emitting end of the x-ray tube which includes a cathode sheet according to Figure 1 contains;

Figur 3 eine perspektivische Darstellung einer zweischichtigen Lamellenkonstruktion, aus welcher das Kathodenblatt von Figur 1 hergestellt werden kann;Figure 3 is a perspective view of a two-layer Lamella construction from which the cathode sheet of Figure 1 can be made;

Figur 4 eine Endansicht der Lamellenkonstruktion von Figur 3, wobei Masken, die die gewünschten Formen der verschiedenen Schichten des Kathodenblattes, welches geformt werden soll, Abschnitte auf gegenüberliegenden Seiten dieser Konstruktion abdecken; Figure 4 is an end view of the lamellar structure of Figure 3; being masks showing the desired shapes of the various layers of the cathode sheet to be formed Cover sections on opposite sides of this construction;

Figur 5 eine Draufsicht auf eine abgedeckte Lamellenkonstruktion gemäß Figur 4, und zwar von der Linie 5-5 aus betrachtet;FIG. 5 is a plan view of a covered lamellar structure according to FIG. 4, viewed from the line 5-5;

Figur 6 eine Draufsicht auf eine abgedeckte Lamellenkonstruktion gemäß Figur 4, und zwar gesehen von der Linie 6-6 aus; undFigure 6 is a plan view of a covered lamella construction according to Figure 4, viewed from the line 6-6; and

Figur 7 eine schematische Darstellung des Gerätes, welches dazu verwendet werden kann, um unerwünschte Abschnitte der Struktur von Figur 3.zu entfernen, und zwar durch Elektro-Ätzverfahren, um dadurch das Kathodenblatt gemäß Figur 1 herzustellen .Figure 7 is a schematic representation of the device which can be used to remove unwanted portions of the Structure of Figure 3 to be removed by electro-etching process, in order to thereby produce the cathode sheet according to FIG.

Figur 1 zeigt ein Kathodenblatt 10.für eine Feldemissions-Röntgenstrahlröhre. Das Blatt umfaßt eine sehr dünne elektronenemittierende Schicht 12, die aus einem Material wie Wolfram hergestellt ist. Die Dicke der Schicht 12 bewirkt, daß die Kante 14 dieser Schicht extrem scharf ist, so daß Elektronen unmittelbar von dieser Schicht während des Betriebes der Röntgenstrahlröhre emittiert werden. Die genauen Abmaß der Schicht 12 schwanken für unterschiedliche Ausführungsformen, diese Schicht besitzt jedoch allgemein eine Dicke zwischenFigure 1 shows a cathode sheet 10 for a field emission X-ray tube. The sheet includes a very thin electron emissive layer 12 made of a material such as tungsten is made. The thickness of the layer 12 causes the edge 14 of this layer to be extremely sharp, so that electrons are emitted directly from this layer during the operation of the X-ray tube. The exact dimensions of the Layer 12 vary for different embodiments, however, this layer generally has a thickness between

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■⁶" 226U54■ ⁶ "226U54

2,5 χ 10~ und 2,5 χ 10~ mm bei den meisten Ausführungsformen und besitzt daher eine elektronenemittierende Kante mit einem Krümmnngsdurchmesser zwischen 2,5 χ 10 und 2,5 χ 10 mm. Ein typisches Kathodenblatt kann eine elektronenemittierende Kante IU mit einer Länge von ca. 4,75 mm und mit einer Länge der Seite von ca. 12,50 mm aufweisen.2.5 10 and 2.5 10 mm for most designs and therefore has an electron-emitting edge with a curvature diameter between 2.5 10 and 2.5 10 mm. A Typical cathode sheet can have an electron-emitting edge IU with a length of about 4.75 mm and with a length of the side of approx. 12.50 mm.

Die Dicke, welche die Schicht 12 aufweisen muß, damit eine angemessen scharfe elektronenemittierende Kante 14 vorgesehen wird, ist derart, daß die Schicht nicht selbsttragend ist oder eine ausreichende strukturelle Festigkeit über eine Fläche aufweist, die so groß wie die Fläche eines typischen Kathodenblattes ist. Die Schicht 12 ist daher an eine Abstützschicht gebunden und wird von dieser abgestützt, die aus einem Material wie Kupfer hergestellt ist. Die Abstützschicht 16 stützt nur einen Teil der elektronenemittierenden Schicht 12 ab und weist einen Abstand zur elektronenemittierenden Kante IM der Schicht auf, so daß sie die effektive Schärfe dieser Kante nicht beeinfLußt oder reduziert. Bei einem typischen Ausführungsbeispiel weist die Abstützschicht 16 einen Abstand von ca. 25/100 bis 50/100 mm von eier Kante 11 auf. Die Abstützschicht 16 ist ausreichend dick, so daß das Blatt 10 in einer Feldemission«- Röntgenstrahl röhre angeordnet werden kann, und zwar unter Verwendung der üblichen Befestigungstechniken wie Punktschweißen oder Klemmverfahren. Bei einem typischen Ausführungsbeispiel weist die Abstützschicht 16 eine Dicke in der Größenordnung von einhundertmal der Dicke der elektronenemittierenden Schicht 12 auf.The thickness which layer 12 must have in order to provide a reasonably sharp electron-emitting edge 14 is such that the layer is not self-supporting or has sufficient structural strength over an area which is as large as the area of a typical cathode sheet. The layer 12 is therefore on a support layer bound and supported by this, which is made of a material such as copper. The support layer 16 only supports part of the electron-emitting layer 12 and is at a distance from the electron-emitting edge IM of the layer so that it does not affect the effective sharpness of this edge or reduced. In a typical embodiment, the support layer 16 has a distance of approximately 25/100 to 50/100 mm from edge 11. The support layer 16 is sufficient thick so that the sheet 10 can be placed in a field emission "x-ray tube using the usual fastening techniques such as spot welding or clamping method. In a typical embodiment, the support layer 16 has a thickness on the order of one hundred times the thickness of the electron emissive layer 12.

Figur 2 zeigt eine abgeschnittene Darstellung des strahlenemittierenden Endes der Feldemissions-Röntgenstrahlröhre 18, die vier Blätter 10 enthält, die in einem Abstand relativ zur Anode 20 dieser Röhre angeordnet sind. Die Blätter 10 werden in U-förmigen Klammern 22 gehalten, die durch Punktschweißung an die Wände der Röhre 18 befestigt sind. Die Blätter 10 sind in Lagen befestigt, die den Lagen von bekannten Kathoden mit konischen Blättern entsprechen. Die Blätter 10 arbeiten in einerFigure 2 shows a cut-off representation of the radiation-emitting End of field emission x-ray tube 18 which includes four blades 10 spaced apart relative to the Anode 20 of this tube are arranged. The sheets 10 are held in U-shaped brackets 22 which are attached by spot welding the walls of the tube 18 are fixed. The sheets 10 are in Layers attached that use the layers of known cathodes conical blades correspond. The blades 10 work in one

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Weise ähnlich derjenigen gemäß bekannten konischen Blättern, mit der Ausnahme, daß der Krümmungsradius der Kante 14 des Blattes sich nicht ändert, wenn Abschnitte der Schicht 12 während des Betriebes der RöntgenstrahIröhre verdampfen. Das Blatt 10 weist somit eine lange Betriebslebensdauer auf und besitzt relativ einheitliche Betriebseigenschaften während dieser Lebensdauer. Die Betriebseigenschaften des Blattes 10 ändern sich nicht, bis die elektronenemittierende Schicht 12 bis zurück zur Kante der Abstützschicht 16 verdampft ist.Manner similar to that according to known conical blades, with with the exception that the radius of curvature of the edge 14 of the sheet does not change as portions of the layer 12 are removed during the Evaporate during operation of the X-ray tube. The sheet 10 has thus has a long service life and has relatively uniform Operational characteristics during this lifetime. The operational characteristics of the sheet 10 do not change until the electron-emitting layer 12 has evaporated back to the edge of the support layer 16.

Das Blatt 10 kann aus einer Lamellen- oder Schichtkonstruktion wie der Konstruktion 24 gemäß Figur 3 hergestellt werden, die aus einer dünnen Schicht 26 aus Wolfram besteht, die auf eine Kupfer-Abstützschicht 2 8 aufgedampft Wurde. Schichtkonstruktionen wie die Konstruktion 24 mit Wolframschichten mit sehr einheitlicher Dicke bzw. mit genau gleicher und gewünschter Dicke sind im Handel erhältlich und können als solche gekauft werden. Das Kathodenblatt 10 wird aus der Lamellenkonstruktion hergestellt, indem man jede Seite dieser Konstruktion zunächst mit einer Schutzschicht überzieht, welche dem Elektro-Ätzverfahren widersteht, welches Kupfer und Wolfram angreift: Es kann beispielsweise ein P-Typ Photowiderstandsmaterial auf jede Seite der Schichtkonstruktion 24 aufgesprüht und aufgebracht werden. Masken 30 und 32 (Figuren 4, 5 und 6) weisen Umrisse auf, die identisch mit den Umrissen der Schichten 12 und 16 des Blattes sind, und diese Masken sind jeweils, sich gegenüberliegend, auf den Flächen der Wolfram- und Kupferschichten der Schichtkonstruktion 24 angeordnet. Die abgedeckte Schichtkonstruktion, die in Figur 4 gezeigt ist, wird dann in eine Umgebung mit Vakuum gegeben, und beide Seiten der Konstruktion werden untraviolettem Licht ausgesetzt. Das ultraviolette Licht zerstört das Photowiderstandsmaterial, welches durch die Masken 30 und 32 nicht abgedeckt ist. Die Masken 30 und 32 werden dann entfernt, und die Schichtkonstruktion 24 wird in einer Trichloräthylenlösung gewaschen, wodurch die Abschnitte des schützenden Photowiderstands -Überzuges , die dem Einfluß des ultravioletten Lichts aus- The sheet 10 can be made of a lamellar or layered construction such as the construction 24 according to Figure 3, which consists of a thin layer 26 of tungsten which has been vapor-deposited onto a copper support layer 28. Layer constructions such as the construction 24 with tungsten layers with a very uniform thickness or with exactly the same and desired Thicknesses are commercially available and can be purchased as such. The cathode sheet 10 is made of the lamellar structure made by first covering each side of this construction with a protective layer using the electro-etching process resists, which attacks copper and tungsten: for example, there can be a P-type photoresist material on each side the layer construction 24 are sprayed and applied. Masks 30 and 32 (Figures 4, 5 and 6) have outlines that are identical to the outlines of the layers 12 and 16 of the sheet, and these masks are respectively on, opposite one another the surfaces of the tungsten and copper layers of the layer structure 24 arranged. The covered layer construction that shown in Figure 4 is then placed in a vacuum environment and both sides of the construction become non-violet Exposed to light. The ultraviolet light destroys the photoresist material, which is not covered by the masks 30 and 32. The masks 30 and 32 are then removed, and the layer construction 24 is washed in a trichlorethylene solution, whereby the sections of the protective photoresistive coating that are exposed to the influence of ultraviolet light

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"⁸" 226H54" ⁸ " 226H54

gesetzt wurden, entfernt werden. Die freigelegten Abschnitte der Schichtkonstruktion 24, das sind diejenigen Abschnitte, die nicht durch einen Photowiderstands-Überzug abgedeckt waren, werden dann durch Elektro-Ätzung entfernt.are set to be removed. The exposed portions of the layer structure 24, that is, those portions that were not covered by a photoresist coating, are then removed by electro-etching.

Figur 7 veranschaulicht das Gerät 34 zur Durchführung der Elektro-Ätzung bei der Konstruktion 24. Das Gerät 34 besteht aus einem Behälter 36 mit der Ätzlösung, einer leitenden Klammer 37 zum Festhalten der Konstruktion 24 und aus einer Kathodenplatte 38 aus rostfreiem Stahl. Schließlich ist auch eine Spannungsquelle 40 angeschlossen, um ein elektrisches Potential zwischen der Kathodenplatte 38 und der Lamellenkonstruktion 24, die geätzt werden soll, aufzubauen. Um nun die unerwünschten oder freigelegten Abschnitte der Wolframschicht 26 zu entfernen, wird die Lamellenkonstruktion 24 und die Kathodenplatte 38 in eine gewichtsmäßig dreiprozentige Natriumhydroxydlösung getaucht, die im Behälter 36 vorhanden ist. Ein positives Potential von ca. 10 Volt wird der Konstruktion 24 aufgedrückt, um eine Potentialdifferenz von ca. 10 Volt zwischen dieser Konstruktion und der Kathodenplatte 38 vorzusehen. Dieses Potential braucht nur für einen sehr kurzen Zeitintervall, wie beispielsweise 20 Sekunden, vorgesehen zu werden, um alle unerwünschten Abschnitte der Wolframschicht 26 zu entfernen.Figure 7 illustrates the device 34 for performing the electro-etch in the construction 24. The device 34 consists of a container 36 containing the etching solution, a conductive clip 37 for holding the structure 24 in place, and a cathode plate 38 made of stainless steel. Finally, a voltage source 40 is also connected in order to create an electrical potential between the cathode plate 38 and the lamellar structure 24 to be etched. To now the unwanted or to remove exposed portions of the tungsten layer 26, is the lamellar structure 24 and the cathode plate 38 are immersed in a three percent by weight sodium hydroxide solution, the is present in the container 36. A positive potential of approx. 10 volts is impressed on the construction 24 in order to achieve a Provide a potential difference of about 10 volts between this construction and the cathode plate 38. This potential needs only to be provided for a very short time interval, such as 20 seconds, to avoid any undesirable Remove portions of the tungsten layer 26.

Es wird das Stoddard-Elektro-Ätzverfahren angewendet, um die unerwünschten oder freiliegenden Abschnitte der Kupferschicht 2 8 zu entfernen. Für dieses Verfahren wird die dreiprozentige Natriumhydroxydlösung in dem Behälter 36 durch eine Lösung aus Chromsäure und schwefliger Säure, gelöst in Wasser, ersetzt. Die Lösung enthält ca. 76 5 bis 99Og Chromsäure für je 3,8 1 Wasser und einen Teil schwefliger Säure für je einen hundertsten Teil Chromsäure. Die Kathodenplatte aus rostfreiem Stahl wird durch eine Kupferkathodenplatte ersetzt. Ein positives Potential von ca. 5 Volt wird an die Konstruktion 24 angelegt, um eine Potentialdifferenz von ca. 5 Volt zwischen der Konstruktion und der Kathodenplatte 38 vorzusehen, so daß dadurch von dem Blatt 10The Stoddard electro-etch process is used to remove the unwanted or exposed portions of the copper layer 28 to remove. For this procedure, the three percent sodium hydroxide solution in container 36 is made up by a solution Chromic acid and sulphurous acid dissolved in water replaced. The solution contains approx. 76 5 to 99Og chromic acid for each 3.8 liters of water and one part sulphurous acid for every hundredth part chromic acid. The stainless steel cathode plate is through replaced a copper cathode plate. A positive potential of approximately 5 volts is applied to structure 24 to establish a potential difference of approximately 5 volts between the structure and the cathode plate 38, so that the blade 10

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die freigelegten oder unerwünschten Abschnitte der Kupferschicht 2 8 weggeätzt werden.the exposed or undesired portions of the copper layer 2 8 are etched away.

Sämtliche in der Beschreibung erwähnten und in der Zeichnung erkennbaren technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.All technical details mentioned in the description and recognizable in the drawing are essential for the invention significant.

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Claims

" ¹⁰ '226H54

Claims

(\ J Method for the production of a layered or laminated cathode sheet, in particular for a field emission X-ray tube, which sheet has a thin electron-emitting layer which protrudes from a support layer, characterized in that first a lamellar construction (24) with a thin lamella (26) , which is bonded to a support lamella (28) is produced, that then each portion of the thin lamella (26) which protrudes beyond the desired outline of the thin lamella (12) of the sheet (10) to be produced is removed; that then each section of the support lamella (2 8) is removed which protrudes beyond the desired outline of the support lamella (16) of the sheet (10) to be produced, that the removal of the section of the support lamella (2 8) the removal of any section within a certain distance range from one Edge of the thin lamella (26) encloses from to provide a thin lamella (26), in which an edge, we I directly emit electrons, to keep it at a distance from the support lamella (28).

2. The method according to claim 1, characterized in that the portions of the thin lamella (26) are removed in the following manner be: that on the thin lamella (26) a protective top coat is applied, which top coat by a first process for Removing that material from the lamellar structure (2U), which forms the thin lamella (26) remains unaffected; that then a portion of the thin lamella (26) is covered with a mask (30), the contour of which is identical to the desired contour the thin lamella (12) of the cathode sheet (10) to be manufactured; that then the protective coating of all sections of the thin Lamellae (26) not covered by the mask (30) is removed; and then with the help of the first process all of them Sections of the thin lamella (26) of the lamellar structure (24) are removed that are not covered by the protective coating are.

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3. The method according to claim 2 "characterized in that the thin lamella (26) and the support lamella (28) are made of different materials; that the first Process for removing the portions of the thin lamella (26) consists of an electro-etching process, which essentially has no influence on the material from which the support lamella is made (2 8) consists; and that the protective coating is selected so that it prevents the covered portion of the thin Lamella (26) is etched.

4. The method according to claim 3, characterized in that the portions of the support lamella (28) are removed by the following steps: that a protective coating on the support lamella (2 8) is provided, with the protective coating on the support lamella (2 8) by a second process of removing the material that forms the support lamella (28) of the lamellar structure (24) forms, remains unaffected; that a section of the support lamella (28) opposite the remaining section the thin lamella (26) is covered with a mask (32) which has an outline which is identical to the desired outline of the Is support lamella (16) of the cathode sheet (10); that then the protective coating of all sections of the support lamella (28), the are not covered by the mask (32) is removed; that the second process for removing the material from the support lamella (2 8) is used from the lamellar structure (24) remove all sections of the support lamella (28) that are not covered by the protective coating.

5. The method according to claim 4, characterized in that the second process for removing the material from which the support lamella (28) is made consists of an electro-etching process which has essentially no effect on the material from which the thin lamella (26) consists; that the protective coating, which covers part of the support lamella (28), prevents this covered portion from being etched.

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6. Layered or laminated cathode sheet for a field emission X-ray tube, for carrying out the method according to the preceding claims, characterized in that this cathode sheet has the following features and consists of the following elements: a thin electron-emitting layer or lamella (12) made of tungsten with a uniform thickness of 2.5 χ χ 10 to 2.5 10 ^-5 mm; a support lamella (16) made of copper and having a thickness on the order of one hundred times the thickness of the electron-emissive layer or lamella (12); that the electron-emitting layer or lamella (12) is bound to the support lamella (16) and is supported by it and that the electron-emitting edge (14) of the said lamella is at a distance from the support lamella (16) in the order of 25/100 to 50 / 100 mm.

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