JP5200103B2 - 熱イオン電子エミッタ及びそれを含むｘ線源 - Google Patents

Description

本発明は熱イオン放射により電子を放射する熱イオン電子エミッタと、かかる熱イオン電子エミッタを含むＸ線源とに関する。

Ｘ線源に関して言えば、ハイエンドのＣＴ（コンピュータ断層撮影）やＣＶ（心臓血管）画像化では、将来、パワーすなわち管電流が高く、（特に、パルス変調の場合）管電流に関して応答時間が短く、フォーカススポットが小さいものが求められる。これは将来の検出器システムの需要に対応している。

フォーカススポットを小さくしてパワーを大きくする鍵は、高度な電子光学技術を用いることであるかも知れない。しかし、同じく重要なことは、電子源自体と、電子の開始条件（starting conditions）とである。Ｘ線管用の熱イオン電子エミッタでは、金属表面を加熱して１−２Ａの電子放射電流を得ることが重要である。管内におけるこのくらいの電子電流が最先端の医療アプリケーションでは必要である。今日、ハイエンドのＸ線管では、薄く平坦なエミッタを直接的または間接的に加熱して用いている。

図１ａと図１ｂはそれぞれ、形状が方形または円形である、従来の直接加熱型薄型平坦エミッタの一例を示している。平坦な電子放射面１０３，２０３は、電気的経路を画成し、必要な高電気抵抗を得るように構成されている。薄型エミッタフィルムを接続点１０５，２０５において端子１０７，２０７に固定している。放射面を熱イオン電子放射温度まで加熱する加熱電流を発生するため、端子１０７，２０７を通して、放射面に外部電圧を印加する。

図２から分かるように、電子エミッタ１０１は端子１０７により、カソードカップ１１１に取り付けられる。直接加熱電子エミッタの場合、端子１０７とカソードカップ１１１の間に絶縁部１１３を設け、電子エミッタに電流を供給する電気回路を作る。電子照射やレーザ照射などにより加熱する間接加熱エミッタの場合、かかる絶縁部は必要ない。

放射面１０３に対する上部カソードカップ面１１５の厳密な位置が、カソードカップの明確な電子フォーカス作用にとって重要である。しかし、電子エミッタとカソードカップを含む電子源の温度が、放射面１０３とカソードカップ面１１５の間の距離に影響する。一連のＸ線パルスによる医療検査の間に、端子１０７，２０７の温度と、カソードカップ１１１の温度変化は異なる。その結果、熱機械膨張が起き、放射面１０３と上部カソードカップ面１１５の間の相対的位置が変化する。

これを図３ａと図３ｂに示した。最初の方のパルスでは、端子１０７とカソードカップ１１１は図３ａに示す配置になる温度である。放射面１０３の位置とカソードカップ面１１５の位置が異なるので、電場１１７の等ポテンシャル線は曲がっている。この曲がりにより、放射面１０３から放射される電子ビーム１１９はフォーカスする。一連のＸ線パルスの終わりの方になると、温度分布は変わる。図３ｂでは、端子１０７が高温になり、膨張が大きい場合に生じる最終的な配置を示した。上部放射面１０３とカソードカップ面１１５の距離が縮小している。結果として、前記の場合ほど電場は大きく曲がっていない。それゆえ、電子源全体の光学作用は異なってくる。アノードにおける焦点スポットサイズとその形状は変化し、空間的分解能などの光学的品質が低下する。

言い換えると、順次的に複数のＸ線パルスを発生すると、熱的状態は変化する。それゆえ、放射面１０３の位置とカソードカップ面１１５の位置が変化し、それによりポテンシャル特性が変わり、光学的状態が異なってくる。アノードにおける電子ビームの焦点スポットは変化し、そのためにＸ線写真の光学的品質が低下する。

特許文献１には、図４に示す電子エミッタデザインが示されている。このデザインにより上記のネガティブな影響を低減できる。直接加熱方式熱イオンフラットエミッタ３０１は円形の放射面３０３を有し、この放射面３０３は電流経路３０４に分割されている。電流経路３０４はスリット３０５で分離され、端子３０７に接続されている。複数の付加セグメント３０９は、エミッタの相互接続部（interconnects）の最外周に、それぞれの狭いウェブ３１１により接続されているが、ギャップ３１３があるため相互には接続されていない。

図５ａと図５ｂから分かるように、図４に示したデザインの結果、端子３０７の熱膨張により、電子放射する内側の放射面３０３と、突出したセグメント３０９を有する冷たい外側のエミッタパーツとが同様に動く。すなわち、両パーツの上面は常に平面内にある。電子放射に関して、このデザインは、電位線３１７が曲がった領域と、電子放射領域３０３とを幾何学的に分離するものである。したがって、曲がったポテンシャル線における変化は、Ｘ線源の光学的特性にはもはや大きな影響を及ぼさない。

しかし、実際に利用してみたところ、特許文献１に記載された電子エミッタデザインは、放射する電子ビームの分布と均質性に関して問題がある。

電子放射特性を改善し、電子放射の均質性を改善し、及び／または温度依存性を低減した、熱イオン電子エミッタ及びそれを含むＸ線源が必要である。

ドイツ特許出願公開第１０１３５９９５Ａ１号

この必要性は独立項に記載した主題により満たすことができる。本発明の有利な実施形態を従属項に記載した。

本発明の一態様によると、提案の熱イオン電子エミッタは、加熱可能な平坦な放射面を含む内側部分と、放射面を実質的に取り囲む囲み面を含む外側部分と、前記放射面を熱イオン電子放射温度に加熱する加熱手段とを有する。ここで、前記外側部分は前記放射面から離れた接続領域で前記内側部分に機械的に接続される。さらに、前記囲み面は前記接続領域から離れた絶縁領域で前記放射面から熱的に絶縁されている。

本発明の発明者は、特許文献１に開示され図４に示された熱イオン電子エミッタと同様の熱イオン電子エミッタにおいては、電子放射面３０３に直接取り付けられた付加突出セグメント３０９が、電流で加熱されないが放射によりエネルギーを出すため、ヒートシンクのような作用をすることを発見した。そのため、実際の放射面内の直接加熱される電流経路内の温度は、付加される突出セグメントにより大きく影響を受ける。例えば、ウェブ３１１に隣接する領域では、放射面３０３の温度は局所的に低下する。したがって、電子放射特性が大きく影響され、これにより焦点スポットの強度分布とＸ線システムの光学品質とに大きなネガティブな変化を生じる。例えば、実現可能で機械的に安定なエミッタを設計するためには、Ｔ＝２２００℃の熱イオン電子放射において、局所的な温度変化はΔＴ＝１００℃の範囲になる。この影響を無くす一アプローチは、放射面３０３と外部セグメント３０９の間の熱伝導を減らすために、小さいウェブ３１１の幅を小さくすることである。しかし、このようにウェブサイズを小さくすると、ＣＴガントリーの遠心力などの外力に対して、外部セグメント３０９と放射面３０３の間の機械的な接続が不安定になる。また、温度分布と電子放射特性への影響は、放射、熱容量、熱伝導の温度依存性のために、温度に依存する。このように、Ｘ線システムでは、医療アプリケーションに応じて放射電流を変更する場合、この複雑な影響を考慮しなければならない。さらに、エミッタの放射面３０３の中または近くに何らかのスリットがあれば、高電圧場が変形してしまい、焦点スポットサイズが大きくなってしまう。要するに、電子放射領域内の温度分布の乱れと、放射面に近いスリットによる影響は不都合であるが、本発明により少なくともその一部は解消できる。

本発明の第１の態様は、動作中に積極的に加熱されない、内側エミッタ部分の実際に加熱されるか加熱可能な平坦な放射面を取り囲む外側エミッタ部分を設けるというアイデアに基づくと考えられる。ここで、外側エミッタ部分は加熱可能な放射面から離れた内側エミッタ部分に機械的に接続され、そのために実質的には動作中でも熱い放射面と熱的に直接接触していない。

例えば、（２０００℃以上になることもある）熱イオン電子放射温度まで加熱手段により加熱される放射面と、囲み面を含む加熱されない外側部分との間に、中間領域を介在させることができる。この中間領域は熱バリアまたは熱絶縁体として機能して、内側部分の放射面と、外側部分の囲み面との間の熱交換を防止する。しかし、熱的接触がないこととは別に、内側部分と外側部分との間に電気的な接触があり、放射面と囲み面は電位が同じになる。

本発明の第１の態様による熱イオン電子エミッタの要旨は、放射面は加熱手段で加熱され、一方外側部分は加熱手段では加熱されない時に、放射面内の温度分布に実質的に影響がないように、包囲面を含む外側部分を、放射面を含む内側部分に機械的に接続することである。したがって、本発明の第１の態様による電子エミッタの加熱される放射面内の温度分布は、付加的な外側部分がない従来の熱イオン電子エミッタの、ジオメトリが同じである、加熱される放射面の温度分布と実質的に等しい。

以下、第１の態様による熱イオン電子エミッタの特徴と利点を詳細に説明する。

ここで、熱イオン電子エミッタは、動作中、加熱手段により、例えば熱イオン電子放射が起きる２０００℃以上の非常に高温に加熱される電子放射面を有しているものとする。放射面の電子は運動エネルギーが大きくなり放射面から放射される。解放された電子は電場で加速され、Ｘ線を発生させるためにアノードに向けられる。

内側部分の放射面は一般的に平坦である。これは、電子エミッタとアノードとの間に印加する電位を乱したり変えたりする曲がりや出っ張りが放射面内にはないことを意味する。しかし、放射面は所定の電気抵抗を有する導電経路を画成するように構成される。これらの導電経路の端子に外部電圧を印加することにより、導電経路内に電流を誘起して、放射面を加熱できる。

外側部分の包囲面は放射面全体を実質的に取り囲んでいる。例えば、方形または円形の放射面の横方向の周りに、リング状の面として包囲面を形成することもできる。電流が外側部分を流れないようにするため、１ｍｍ以下、好ましくは４００μｍより小さいオーダーのギャップで、包囲面を中断してもよい。かかるギャップにより、電流が外側部分を流れることを防止できる。一方、ギャップのサイズは小さいので、電子エミッタとアノードとの間の電位には実質的な影響はなく、また包囲面の熱的特性に実質的な影響はない。

放射面を加熱する加熱手段はいろいろな方法で実施できる。いわゆる直接加熱型熱イオン電子エミッタでは、加熱手段は電子エミッタの内側部分に組み込まれている。前述の通り、内側部分に端子を設け、導電経路を有するように内側部分を構成して、その経路を流れる電流が放射面を加熱するようにしてもよい。あるいは、いわゆる間接加熱型電子エミッタでは、外部の加熱手段を設ける。例えば、電子衝突により電子エミッタを加熱するために、補助電子源からの電子を加速して電子エミッタの放射面に導く。あるいは、レーザなどの強力な光源を放射面に向け、光吸収により放射面を加熱する。

外側部分を内側部分に機械的に接続する接続領域は、放射面から十分離れていて、外側の面と熱い放射面との間に熱的接触が実質的にないようにしなければならない。加熱される放射面と加熱されない外側部分の包囲面との間の実際の距離は、例えば内側部分、外側部分、及び／または接続領域の材料の熱的特性に応じて選択できる。実際には、熱的分離のためには、外側部分と放射面との間の距離は数ミリメートル以下で十分である。

動作中に包囲面の熱い放射面に対するネガティブな熱的影響を防止するため、包囲面を放射面からできるだけ熱的に絶縁しなければならない。このため、外側部分を内側部分と接続する接続領域から離れた絶縁領域において、包囲面を放射面から絶縁しなければならない。言い換えると、包囲面は放射面の近くにあり、放射面を取り囲んでいなければならないが、熱い放射面と冷たい包囲面との間に大きな熱的接触（避けられない熱輻射による接触は除く）があってはならない。

本発明の一実施形態によると、包囲面は、絶縁領域において、放射面からギャップだけ横方向に離れている。このギャップは熱的絶縁の機能を果たす。例えば、このギャップの幅は、１ｍｍより小さくてもよく、好ましくは０．４ｍｍより小さく、より好ましくは０．２ｍｍより小さくてもよい。ギャップが小さいほど電場が乱れない。好ましくは、電場の変化及び／または熱的特性の非均一性を抑えるために、ギャップの幅は長さ方向で一定である。

さらに別の実施形態によると、加熱手段は、放射面に対して反対の位置にある、内側部分に配置された２つのエミッタ端子であって、エミッタ端子に電圧を印加することにより放射面に加熱電流を生じるエミッタ端子を有する。この実施形態では、放射面は直接加熱される。エミッタ端子が電子エミッタの内側部分に接触する場所は、加熱可能放射面の側端を画成する。放射損失、導電損失、及び対流損失により、これらの側端は加熱された放射面のうち最も冷たい領域である。したがって、これらの端の近くで、加熱されない外側部分を内側部分と機械的に接続するとよい。

さらに別の一実施形態では、外側部分はエミッタ端子に対して放射面と反対の接続領域で内側部分に機械的に接続される。言い換えると、直接加熱型電子エミッタでは、２つのエミッタ端子間の領域は加熱可能な放射面として機能し、放射面の外側の反対領域は、外側部分を内側部分に機械的に接続する接続領域として機能する。

本発明のさらに別の一実施形態では、加熱手段は放射面に向けられたレーザビーム源または電子ビーム源を含む。この実施形態では、レーザビームの光吸収または電子照射により、放射面を間接的に加熱できる。ビームの形状とサイズにより実際に加熱される放射面が画成される。したがって、レーザビームまたは電子ビームの特性が分かっていれば、動作中に内側部分のどの領域が加熱されるか、そしてどの部分が比較的冷たいままか判断して、外側部分を内側部分の加熱されない領域に機械的に接続できる。

電子エミッタのさらに別の一実施形態では、内側部分と外側部分は、例えば金属、金属合金、金属サンドイッチ複合材などの同一材料から一体構成される。適当な材料としては、例えば、タングステン、タンタル、タングステン・レニウム合金などがある。同じ基板から一体的に内側部分と外側部分を形成することにより、電子エミッタの生産性と機械的安定性が同時に向上する。さらに、電子エミッタ全体が導電性材料から形成されるので、内側部分と外側部分は電気的に接続されている。さらに、同じ材料であると、電子エミッタのすべての部分の膨張率が同じになり、高温環境において有利である。

電子エミッタのさらに別の一実施形態では、内側部分と外側部分は別々のデバイスとして構成され、外側部分は放射面から離れた内側部分に取り付けられる。例えば、内側部分は、第１の高温耐熱材料で作られ、中央にあり動作時に加熱される放射面と、加熱されない境界領域とを有する。外側部分は、必ずしも高温耐熱ではない材料よりなり、内側部分の境界領域に取り付けることができる。

さらに別の一実施形態では、内側部分の放射面と外側部分の包囲面を同じ面内に配置する。かかる構成では、例えば単純な平坦なフィルムまたはシート基板から電子エミッタを作成し、包囲面を、加熱可能な放射面から小さなスリットまたはギャップだけ離す。スリットやギャップは、例えばレーザやワイヤエロージョン（wire erosion）により作成できる。かかるシートの厚さは、例えば数百マイクロメートルの範囲である。この実施形態による電子エミッタは、放射面と包囲面を含む完全に平坦な面を有するので、放射面と、離れたところにあるアノードとの間に歪みのない電場を作るには有利である。

さらに別の一実施形態では、包囲面が延在する範囲は、放射面の平面内に留まらない。例えば、包囲面は、放射面に横方向につながって、放射面にする隣接する領域にあり、そこから曲がって放射面平面の外に出る。あるいは、包囲面を含む外側部分は、包囲面が放射面平面と平行な平面内に延在するように、例えば内側部分の境界領域の上に取り付けられる。包囲面のジオメトリをこのように異ならせることにより、電子エミッタの電子光作用を異ならせることができる。

本発明の第２の態様によると、上記の熱イオン電子エミッタを含むＸ線源を提供する。均質な電子放射などの熱イオン電子エミッタの有利な特性により、このＸ線源は、Ｘ線ビームの均質性、実現可能な管電流、実現可能な最小焦点スポットサイズ、及び実現可能な最小応答時間について、優れた特性を示す。本発明の電子エミッタとは別に、このＸ線源は、カソードとして機能する電子エミッタとの間に電場を作るアノードと、Ｘ線ビームを発生するターゲットとを有する。さらに、電子光学系を設けてもよい。

留意すべき点として、本発明の実施形態を、異なる主題を参照して説明する。特に、一部の実施形態を電子エミッタを参照して説明し、他の一部の実施形態をＸ線源を参照して説明する。しかし、本技術分野の当業者は、上記の説明と以下の説明から、特に断らないかぎり、一種類の主題に属する特徴の任意の組み合わせに加えて、異なる複数の主題に関係する特徴の間の任意の組み合わせも本出願で開示されていると考えられることが分かるであろう。

本発明の上記その他の態様、特徴、効果は、以下に説明する実施形態から明らかとなり、この実施形態を参照して詳しく説明される。 以下、実施形態を参照して本発明を参照するが、本発明はこれらの実施形態に限定はされない。

従来の熱イオン電子エミッタを示す図である。 従来の、電子エミッタをカソードカップに入れた構成を示す図である。 電子エミッタを支持する端子の熱膨張が異なることにより、図２の構成上の電場の変化を示す図である。 放射面を画成する電子エミッタの内側領域に取り付けられた付加的非加熱セグメントを最外周領域に有する、従来の熱イオン電子エミッタを示す図である。 図４に示した電子エミッタを支持する端子の熱膨張の状態が異なることによる電場構成の違いを示す図である。 本発明の一実施形態による方形熱イオン電子エミッタの上面図である。 本発明の一実施形態による円形熱イオン電子エミッタを示す図である。 本発明の一実施形態による、上向きに曲がった周辺面を有する熱イオン電子エミッタを示す図である。 本発明の他の一実施形態による、階段状の周辺面を有する熱イオン電子エミッタを示す図である。 本発明の他の一実施形態による、内側部分と外側部分の材料が異なる熱イオンエミッタの上面図である。 本発明の他の一実施形態による、内側部分のデバイスと外側部分のデバイスが分かれた熱イオン電子エミッタを示す図である。 本発明の他の一実施形態による、外部レーザビームにより間接的に加熱した熱イオン電子エミッタを示す図である。 本発明の一実施形態によるＸ線管を示す図である。 図面中の図示は概略である。違う図面においても、同様または同一の要素には同じ参照符号、または対応する参照符号と最初のデジットのみが異なる参照符号を付したことに留意されたい。

図６は、本発明の第１の実施形態による熱イオン電子エミッタを示す上面図である。電子エミッタ１は内側部分２と、その内側部分２を実質的に取り囲む外側部分４とを有する。内側部分２には、接続点５が設けられている。接続点５には内側部分の両側端間の領域に外部電圧を印加する端子を接続する。この中間領域は可加熱平坦放射面（heatable flat emission surface）３として機能する。

図中、放射面３には異なるハッチングを示した。濃いハッチングは、動作中に放射面を通って電流が流れた時に温度がより高くなることを示す。薄いハッチングは動作中に温度が前記ほど高くならないことを示す。２つの接続点５の間の中心では温度が最も高くなり、境界領域では温度が低いままであることが分かる。

したがって、接続点５に接続された端子と、接続点５の間の放射面とは、放射面３を熱電子放射温度まで加熱する加熱構成２０として機能する。接続点５自体は放射面の境界を画成する。両接続点５の間では、小さい導電経路で構成された放射面内に加熱電流を起こすことにより、内側部分２の表面を積極的に加熱する。この放射面の外側では、すなわち接続点５に対して放射面と反対の領域では、内側部分２は積極的に加熱されず、放射面内よりも大幅に冷たい。放射面３の外側で放射面３から離れた冷たい領域を、外側部分４を内側部分２に機械的に接続する接続領域１０として用いることができる。

図６の実施形態では、熱イオン電子エミッタ１は方形であり、外側部分４と内側部分２とは単一の金属シートから製造される。放射面３を囲んでいる包囲面６を長方形舌部として設ける。この長方形舌部電子エミッタの側端（図中、左端と右端それぞれ）からその横方向中心部（lateral centre）まで伸びている。これらの舌部は接続領域１０の内側部分に接続されているが、それ自体は積極的に加熱されない。そのため、包囲面は接続点５の一方と同じポテンシャルとなり、放射面３よりも大幅に低い温度でありうるが、加熱された放射面３内の温度分布は乱さない。

電流が左側の接続点５から外側部分４を通って右側接続点に流れないようにするため、外側部分５はその中央部でギャップ１２により分離されている。このギャップの幅は例えば約０．５ｍｍである。さらに、放射面３と外側部分４の包囲面６との間の短絡と、放射面と包囲面との間の熱的な接触とを防止するため、電子エミッタに狭いスリットを形成して、放射面３を包囲面６からギャップ１４だけ部分的に分離する。

図７は、本発明の他の一実施形態による、円形ジオメトリを有する熱イオン電子エミッタ１を示す図である。本実施形態では、加熱される放射面３は円形であり、包囲面６は放射面３を円周の半分で囲んでいる。図７の斜視図から分かるように、端子７が接続点５に接続されている。半円状の包囲面６は、内側の放射面３の半径方向外側にある接続領域１０で、放射面３に機械的に接続されている。

図８と図９は、単一の金属シートから作成した熱イオン電子エミッタのさらに別の実施形態を示す図である。図８の実施形態では、包囲面６は平坦な放射面３の面から上向きに曲がっている。図９に示した実施形態では、包囲面６は階段状に形成され、包囲面６の主要部は放射面３の平面に対して平行にシフトされている。このように異なる構成の包囲面を用いることにより、一定の電子エミッタの電子光特性を実現できる。

図１０に示した実施形態では、内側部分２と外側部分４とは異なる材料でできており、図では異なるハッチングを用いて示した。かかる実施形態では、材料と、その熱伝導、熱膨張係数、電子放射率などの特性が異なる。かかる実施形態では、内側部分と外側部分とを、互いに短い距離しか離れないように、端子の同じ端の領域に接続点５で接続すると有利である。これにより、本構成を加熱した時の距離の変化を無視できる。このような設定により、放射部分の面と、それを取り囲む外側部分とが、温度変化した時に同じようにシフトするようにできる。

図１１は熱イオン電子エミッタの一実施形態を示す。この実施形態では、放射面３を含む内側部分２と、包囲面６を含む外側部分４とは別々のデバイスとして設けられている。外側部分４は接続点５に取り付けられ、内側部分２は端子７に接続される。外側部分４の包囲面６は、放射面３に対して垂直にシフトされ、放射面３と重なっている。例えば、外側部分４を形成するデバイスは、アパチャ（aperture）として機能し、放射面３のゾーンを非接触でカバーする。カバーされるこれらのゾーンは依然として電子を放射しているが、その電子は高電圧場には注入されない。

図１２は熱イオン電子エミッタの一実施形態を示す。この実施形態では、放射面は、外部レーザ源２１を含む加熱手段（２０）により間接的に加熱される。レーザ源２１からの光ビームは、アパチャ２３と、場合によって（図示しない）その他の光学手段とにより整形され、その光ビーム２５が熱イオン電子エミッタ１の内側部分の一領域を照射して、加熱放射面３として機能するようになっている。外側部分４は、照射される放射面３からギャップ１４だけ離れていて、加熱される放射面３から離れた境界領域１０のみにおいて内側部分２に接続されている。熱膨張係数が異なることによる、加熱された内側部分２と非加熱の外側部分４の伸張のしかたの違いを吸収できる。

図１３は、非同期マシンにより駆動されたロータリーアノード５１６を有するX線管５３０を示す図である。Ｘ線管５３０は、エンベロープ５１７の真空５１５中にあるカソード５１８とロータリーアノード５１６とにより構成されている。カソード５１８からロータリーアノード５１６に向けて電子が加速され、金属ターゲットとしてのロータリーアノード５１６に衝突する。金属ターゲットとの衝突により、ロータリーアノード５１６からＸ線光子５１９が放射される。ロータリーアノード５１６に衝突する電子の焦点スポットが形成されないようにするため、ロータリーアノード５１６は非同期マシンのロータ５６のシャフトに接続された回転可能なプレートである。ロータリーアノード５１６を用いることにより、焦点スポットはそのプレートの縁に沿って平均化され、その結果ロータリーアノード５１６の耐久性がよくなる。エンベロープ５１７はハウジング５１１に囲まれている。ハウジング５１１には、Ｘ線管５３０を冷却するオイル５１４が満たされており、非同期マシンのステータ５７を含む。ステータ５７は電源５１に接続されている。３層ステータ電流により回転する電磁場が発生し、それによりロータ５６とロータリーアノード５１６が回転する。非同期マシンを用いることにより、ステータの少なくとも１つの位相を測定できる。測定した電流信号をデバイス５２０で処理し、メカニカルロータの回転数とそれによるロータリーアノードの速度を計算する。このようにして、Ｘ線管５３０の動作を最適化できる。

本発明の上記の実施形態を要約すると（限定ではない）以下の通りである：本発明の核心は、平坦なエミッタ部の放射及びフォーカスに関係し、カップ本体と端子の熱膨張の違いによる影響を受ける、カソードカップの部分を、放射フラットエミッタとして同じ端子に固定されるが低い非放射温度に維持される薄い金属シートにより置き換えることと考えることができる。かかるカソードセットアップにおける温度変化により、放射部分と付加部分は同様にシフトし、電子放射と光学特性に大きく影響する両部分の相対的な位置が維持される。

「有する（comprising）」という用語は他の要素やステップを排除するものではなく、「１つの（「a」または「an」）」という冠詞は複数ある場合を排除するものではないことに留意すべきである。また、異なる実施形態に関して説明した要素を組み合わせてもよい。請求項中の参照符号は、その請求項の範囲を限定するものと解釈してはならないことにも留意すべきである。

Claims (10)

1. 加熱可能な平坦な放射面を含む内側部分と、
   放射面を実質的に取り囲む包囲面を含む外側部分と、
   前記放射面を熱イオン電子放射温度に加熱する加熱手段とを有し、
   前記外側部分は前記放射面から離れた接続領域で前記内側部分に機械的に接続され、
   前記包囲面は前記接続領域から離れた絶縁領域で前記放射面から熱的に絶縁されている、熱イオン電子エミッタ
2. 前記包囲面は前記絶縁領域の前記放射面からギャップだけ横方向に離れた、
   請求項１に記載の熱イオン電子エミッタ。
3. 前記加熱手段は、前記放射面に対して反対の位置にある、前記内側部分に配置された２つのエミッタ端子であって、前記エミッタ端子に電圧を印加することにより前記放射面に加熱電流を生じるエミッタ端子を有する、
   請求項１または２に記載の熱イオン電子エミッタ。
4. 前記外側部分はエミッタ端子に対して前記放射面と反対の接続領域で前記内側部分に機械的に接続された、
   請求項３に記載の熱イオン電子エミッタ。
5. 前記加熱手段は、前記放射面に向けられたレーザビーム源と電子ビーム源のうち一方を有する、
   請求項１または２に記載の熱イオン電子エミッタ。
6. 前記内側部分と前記外側部分は、金属、金属合金、金属サンドイッチ複合材のうち１つである同一材料から一体構成される、
   請求項１ないし５いずれか一項に記載の熱イオン電子エミッタ。
7. 前記内側部分と前記外側部分は別々のデバイスとして構成され、前記外側部分は前記放射面から離れた前記内側部分に取り付けられる、
   請求項１ないし５いずれか一項に記載の熱イオン電子エミッタ。
8. 前記放射面と前記包囲面は同一面内に配置される、
   請求項１ないし７いずれか一項に記載の熱イオン電子エミッタ。
9. 前記包囲面は前記放射面の平面でないところまで延在する、
   請求項１ないし７いずれか一項に記載の熱イオン電子エミッタ。
10. 請求項１ないし９いずれか一項に記載の熱イオン電子エミッタを含むＸ線源。

Images