JP6392746B2 - カソードフィラメント組立体 - Google Patents

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Description

本発明は、Ｘ線管用のカソード、Ｘ線管、Ｘ線撮像用のシステム、及びＸ線管用のカソードの組立方法に関する。
例えばＸ線管におけるＸ線放射の生成のために、電子を放出して電子をある表面に衝突させ、それにより、Ｘ線放射を生成するよう、フィラメントが設けられる。焦点を提供するために、フィラメントの正確な配置及びその位置決めが必要とされる。動作中のフィラメントの変更は、例えば、焦点の変更、よって、放射されるＸ線ビームの変更を招き得る。従って、組立中のフィラメントの正しい位置決めのために注意が払われる。例えば、カソードカップを組み立てる間、所要のフィラメント形状やカソードヘッドに対するフィラメントの位置も所定の精度で行われる。これは例えば手作業の調節によって達成される。米国特許第６，６０７，４１６Ｂ２号は、フィラメントをカソードヘッドに取り付けるために電極にフィラメントを設置するマンドリルを使用するための取付具を記載している。しかしながら、カソードの空洞内でのフィラメント端部の固定は、放出される電子の方向に対する最終的な位置決めを依然として要求することが示されている。更に、そもそも、フィラメントを適切に位置決めるためのカソードカップに対する取付工具の正しい整列も、注意深く観察されなければならない。
よって、位置決め精度の改良を伴う、組立ての改良及び容易化を伴う、カソードを提供する必要があり得る。
本発明の目的は独立項の主題によって解決され、更なる実施態様は従属項に含まれる。
本発明の以下に記載する特徴は、Ｘ線管用のカソード、Ｘ線管、Ｘ線撮像用のシステム、及びＸ線管用のカソードの組立方法にも当て嵌まる。
本発明の第１の特徴によれば、Ｘ線管のためのカソードが提供され、カソードは、フィラメントと、支持構造と、本体構造と、フィラメントフレーム構造とを含む。フィラメントは、電子放出方向においてアノードに向かって電子を放出するために設けられ、フィラメントは、螺旋構造を少なくとも部分的に含む。フィラメントは、本体構造に固定的に接続される支持構造によって保持される。フィラメントフレーム構造は、放出される電子の電子光学的な集束のために設けられる。フィラメントフレーム構造は、フィラメントの外側境界に近接して設けられる。フィラメントフレーム構造は、放出方向に対して直交して配置されるフレーム表面部分を含む。フィラメントフレーム構造は、支持構造によって保持される。
「電子放出方向」という用語は、フィラメントの中心部分をアノード上の焦点の中心部分と接続する線によって定められるような電子の主方向に関する。
例えば、フィラメントは完全に再結晶化される。即ち、フィラメントは完全再結晶化(total recrystallization)の状態にある。再結晶化のために、フィラメントを、例えば、オーブン又は炉内で、外部的に適用される熱に晒し得る。熱を加える一例として、フィラメントの囲込みが提供され、その構造は誘導によって加熱される。例えば、誘導構造はベル形状のキャップ又はカバーの下に設けられる。よって、完全再結晶化は、フィラメントの外側からの熱によるのではなく、むしろ内側から熱を生成するよう、カソードの２つの端部に適用される電流によってもたらされない。
例示的な実施態様によれば、フィラメントは、直線端部螺旋フィラメントであり、巻線の接続端部は、フィラメントの螺旋巻線がその回りに設けられる長手方向に整列させられる。よって、接続端部の長さの如何なる変更も回避される。
フィラメントフレーム構造は、電子のための焦点装置として提供される。フィラメントフレーム構造を放出方向に対して垂直に或いは垂直方向の＋／−１０°のような僅かに偏向した方向に配置される平坦部分として設け得る。
フィラメントフレーム構造は、第１及び第２の電気的に別個の部分に分割され、第１の部分は、第１の電気接続電位に割り当てられ、第２の部分は、第２の電気接続電位に割り当てられる。
例えば、第１の部分は、フィラメントの第１の端部に適用される電位に接続され、第２の部分は、フィラメントの他の端部で適用される電位に接続される。
例示的な実施態様によれば、フィラメントフレーム構造は、本体構造に対するフィラメントの少なくとも１つの位置決め方向のために、少なくとも１つの位置決め装置を含む。
よって、フィラメントの正しい位置決めが促進される。例えば、支持構造によるフィラメント構造の保持によって、支持構造はフィラメントフレーム構造を介して電子放出方向に対するフィラメントの位置を定める。フィラメントフレーム構造は、フィラメントの直線方向を定めるための長手溝を含み得る。フィラメントフレーム構造は、２つの方向のための位置決め装置も含み得る。
例示的な実施態様によれば、フィラメント支持構成の部分を受け入れるための適合部材(fitting members)が、支持構造及び／又はフィラメントフレーム支持体に設けられる。
フィラメントフレーム構造を取付及び組立プロセス中に設け得る。しかしながら、フィラメントフレーム構造は、少なくとも、Ｘ線管内でＸ線放射を生成する通常運転の前に除去される。
例示的な実施態様によれば、フィラメントフレーム構造及び／又は支持構造は、フィラメントの取付中に提供される直線フィラメント取付ピンの２つの端部を受け入れるための受容部を含み、ピンは、フィラメントの正しい配置のために、フィラメントのコイルの開口内に挿入可能である。
更なる例示的な実施態様によれば、本体構造はカソードカップとして提供される。カソードカップは非導電性セラミックから作製されるセラミック製のカソードカップとして提供される。カソードカップの表面の一部が金属塗膜を備える。
「非導電性」という用語は、電気的に絶縁されていることを意味する。金属塗膜を金属化表面とも呼ぶ。金属塗膜は導電目的のために並びに鑞接目的のために設けられる。例えば、カソードカップは酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）で作製される。硝酸アルミニウム（ＡｌＮ）からもカソードを作製し得る。
例示的な実施態様によれば、カソードカップは平坦な前側を備え、フィラメントは平坦な前側に配置される。
本発明の第２の特徴によれば、Ｘ線管が提供され、Ｘ線管は、カソードと、アノードとを含む。カソードは、上述の実施例の１つに従ったカソードとして提供される。
本発明の第３の特徴によれば、Ｘ線撮像のためのシステムが提供され、システムは、Ｘ線源と、Ｘ線検出器と、処理ユニットとを含む。処理ユニットは、関心の物体のＸ線画像データを提供するために、Ｘ線源及びＸ線検出器を制御するよう構成される。Ｘ線源は、上記で記載し且つ議論したようなＸ線管を備える。
Ｘ線システムは、医療用撮像システム（イメージングシステム）であり得る。
更なる実施例によれば、検査装置が、例えば、手荷物又は輸送品の走査及びスクリーニングのための或いは材料及び構造検査目的のためのＸ線システムとして提供される。
本発明の第４の特徴によれば、Ｘ線管のためのカソードの組立のための方法が提供され、方法は、以下のステップ、即ち、
ａ）フィラメントを提供するステップと、
ｂ）フィラメントフレーム構造に対してフィラメントを整列させるステップと、
ｃ）フィラメントをフィラメントフレーム構造に接続するステップと、
ｄ）支持構造を本体構造に接続するステップと、
ｅ）支持構造の上にフィラメントフレーム構造を配置するステップと、
ｆ）フィラメントフレーム構造及びフィラメントを支持構造に接続するステップとを含み、
フィラメントは、電子放出方向においてアノードに向かって電子を放出するよう構成され、フィラメントは、螺旋構造を少なくとも部分的に含み、
フィラメントフレーム構造は、放出される電子の電子光学的な集束のために構成され、フィラメントフレーム構造は、フィラメントの外側境界に近接して設けられ、フィラメントフレーム構造は、放出方向に対して直交して配置されるフレーム表面部分を含む。
例えば、セラミック製のカソードヘッドの場合には、支持構造に接続されることに加えて或いは代えて、フィラメントフレーム構造を本体構造に接続し得る。
本体構造への支持構造の接続を、上述のステップａ）乃至ｃ）のうちの１つの前であるが、ステップｅ）の後にもたらし得る。
例示的な実施態様によれば、支持ガイドが組立のために提供され、前記ステップは、
ａ１）支持ガイドの上にフィラメントを提供するステップ、及び
ｂ１）フィラメントフレーム構造に対して支持ガイドを整列させるステップとして提供され、
支持ガイドは、ｉ）フィラメントがフィラメントフレーム構造に接続された後に、或いはｉｉ）フィラメントフレーム構造が支持構造に接続された後に、移動させられる。
更なる例示的な実施態様によれば、ステップａ）に続き、ステップｅ）の配置の前に、外部熱を提供することによって、フィラメントの完全再結晶化がもたらされる。例えば、熱はフィラメントの２つの端部に電流を提供することによって生成されず、むしろ、例えば、オーブン又は炉内で、外側から生成される。
本発明の特徴によれば、フィラメント及びフィラメントフレーム構造の両方を支持構造に固定することによって、電子放出方向に対するそれぞれの部分の正しい整列が容易化される。更に、本体構造に次に取り付けられ或いは固定的に接続される支持構造を設けることの故に、それぞれの部分、即ち、フィラメント及びフィラメントフレーム構造のための容易化された固定手続きのための接続可能性が提供される。よって、本体構造への支持構造の固定的な接続を別個にもたらすことができ、特に本体構造への固定は整列における偏向を引き起こし得ることを記さなければならない。しかしながら、実施例によれば、フィラメントは支持構造と接続され、本体構造に対して直接的に接続されないので、フィラメント自体の整列は支持構造の「不整列」の補償を可能にする。例えば、高さ偏向(deviation)の場合には、即ち、支持構造が本体構造内に十分に遠く挿入されない場合には、支持構造の高さの正しい整列を達成するために、幾分簡単な方法において支持構造を機械加工し得る。フィラメントを支持構造に接続する目的のために、フィラメントを支持構造の上に配置するとき、本体構造に対するそれぞれの整列が容易化される。
更なる特徴によれば、電子光学的な操縦（案内）のために設けられるフィラメントフレーム構造は、フィラメントの正しい位置決めのためにも適用可能である。例えば、フィラメントはフィラメントフレーム構造によって一時的に保持され、よって、フィラメントフレーム構造はいわば保持装置として作用し、組立中のフィラメントの取扱いを容易化する。更なる実施例によれば、組立中にフィラメント自体が安定化され、それは取付ステップ中のフィラメントの取扱いのための要求を減少させる。更に、カソードの本体構造に対するフィラメントの正しい整列及び正しい位置決めのために、フィラメントのための取付支持構成も用い得る。
本発明の更なる特徴によれば、フィラメントフレーム構造の形態の部分的に一体化されるツーリング（工具）が提供され、より少ない段階間(inter-phases)をもたらし、それは取付手続きを容易化し、それによって、例えば、完全に再結晶化されるフィラメントの場合におけるより一層少ない変形の故にも、より高い精度も達成し得る。よって、組立手続き中により少ない努力がもたらされる。例えば、手作業による調節は不要である。完全に再結晶化されるフィラメントの場合には、更なる閃光(flashing)は不要である。「閃光」という用語は、フィラメントを所定の短い時間期間に亘って白熱させるための高電流の適用を指す。よって、閃光はフィラメントを安定化させるという目的を伴う熱処理をもたらす。完全に再結晶化されるフィラメントは、寿命に亘る塑性変形の減少、及び故障型の減少による寿命分布の改良を有する。
更なる特徴によれば、フィラメントフレーム構造は、部品点数及び組立ステップの減少を伴うセラミック構造の簡素化も可能にする。簡素化されるセラミック構造は、例えば、カソードの熱性能の向上のための潜在性を有する。
更なる特徴によれば、組立中に調節のための可塑性は不要である。従って、より短い素子及びより直接的な接続を用いた安定性の増大及びより少ない熱ドリフト(thermal drift)による潜在的により高いカソードの熱的及び機械的装填可能性(loadability)を伴って、フィラメントの支持体を、例えば、カソードに直接的に鑞接し得る。
更なる特徴によれば、フィラメントフレーム構造は支持構造によって保持され、フィラメント自体は支持構造に接続されるので、フィラメントフレーム構造はフィラメントと共に移動し、熱ドリフト効果を有意に削減する。
本発明のこれらの及び他の特徴は、以下に記載する実施態様を参照して明らかになり且つ解明されるであろう。
以下の図面を参照して、本発明の例示的な実施態様を以下に記載する。
本発明に従ったＸ線管のためのカソードの長手方向の伸長を示す実施例を概略的に示す側面図である。 本発明に従ったＸ線管のためのカソードの長手方向の伸長を示す実施例を概略的に示す頂面図である。 本発明に従ったカソードの更なる実施例の一部を示す斜視図である。 本発明に従ったカソードの更なる実施例の一部を示す頂面図である。 本発明に従ったＸ線管のためのカソードの更なる実施例の一部を示す頂面図である。 本発明に従ったカソードの更なる実施例を示す斜視図である。 本発明に従ったカソードの更なる実施例の支持構造及びフィラメントを示す側面図である。 本発明に従ったカソードの更なる実施例の支持構造を示す更なる側面図である。 本発明に従ったカソードの更なる実施例のフィラメントフレーム構造を長手方向において示す更なる側面図である。 本発明に従ったカソードの更なる実施例のフレーム構造を示す斜視図である。 本発明に従ったフィラメントフレーム構造に対するフィラメントの実施例を示す斜視図である。 本発明に従ったフィラメントフレーム構造の更なる実施例を示す斜視図である。 本発明に従ったフィラメントフレーム構造の更なる実施例を示す頂面図である。 本発明に従ったＸ線管のためのカソードの実施例を示す斜視図である。 取付手続き後の更なる状態において図８のカソードを示す斜視図である。 Ｘ線管のためのカソードの更なる実施例を示す斜視図である。 本発明に従ったＸ線管の実施例を示す断面図である。 本発明に従ったＸ線撮像用のシステムのための医療用撮像システムの実施例を示す斜視図である。 本発明に従ったＸ線撮像用のシステムのための、例えば、手荷物品の走査及びスクリーニングのための検査装置を示す概略図である。 本発明に従った方法の基本ステップを示すフローチャートである。 本発明に従った方法の更なる実施例を示すフローチャートである。
図１Ａは、Ｘ線管のためのカソード１０の側面図又は立面図を示している。カソード１０は、フィラメント１２と、支持構造１４と、本体構造１６と、フィラメントフレーム構造１８とを含む。例えば、支持構造１４は、第１の取付ボルト２０と、第２の取付ボルト２２とを含む。
フィラメント１２は、電子放出方向２４においてアノード（図示せず）に向かって電子を放出するよう設けられる。フィラメント１２は、少なくとも部分的に、螺旋構造を含む。フィラメント１２は、本体構造１６に固定的に接続される支持構造１４によって保持される。フィラメントフレーム構造１８は、放出される電子の電子光学的な集束のために設けられる。フィラメントフレーム構造１８は、図１Ａのカソード１０を頂面図において示す図１Ｂにも示される、フィラメント１２の外側境界に近接して設けられる。フィラメントフレーム構造１８は、放出方向２４に対して垂直に配置されるフレーム表面部分２８及び３０を含む。フィラメントフレーム構造１８は、支持構造１４によって保持される。
図１Ａには、電源３４への支持構造１４の接続部３２が概略的に示されている。例えば、本体構造１６を通じて延びる取付ボルト２０，２２は、フィラメント１２が配置される側とは反対の側にそれぞれの接続部を有し得る。電源は、フィラメント１２に電位をもたらす（更には示さない）。
更なる実施例によれば、フィラメント１２は、直線端部螺旋フィラメント３２であり、巻線の接続端部３４は、フィラメント１２の螺旋巻線がその回りに設けられる長手方向と整列させられる。
図１Ａ及び１Ｂは、フィラメントを直線端部螺旋フィラメントとして示しているが、図１Ａ及び１Ｂのフィラメントは、異なって配置される端部、即ち、図示されるような直線端部螺旋フィラメントとは別の形態における端部も備え得る。
図２Ａに斜視図において示され、そして、図２Ｂに頂面図において示されるように、フィラメントフレーム構造１８は、図２Ｂに両方向矢印で示されるように、本体構造１６に対するフィラメント１２の少なくとも１つの位置決め方向３８のために、少なくとも１つの位置決め装置３６を含み得る。一例として、表面部分の１つの部分、例えば、部分２８の内側に小さい鎖(leash)が設けられ、よって、フィラメント１２を適切に位置付けるためにフレーム部分の当接片又は停止片をもたらす。例えば、フィラメント１２が支持構造１４に固定的に接続されるや否や、突出する鎖は取り除かれ或いは曲げられて離される。
図３に頂面図において示されるように、図３に両方向矢印で示されるような、本体構造１６に対するフィラメント１２の第２の位置決め方向４２のための少なくとも第２の位置決め装置４０を設け得る。例えば、表面部分の１つの部分、例えば、部分２８の内側にセグメントが設けられ、フィラメント１２の適切な整列のための当接表面をもたらす。２つの小さいバー４４で示されるように、支持構造１４へのフィラメント１２の固定後、第２の位置決め装置を取り除き得る、即ち、切り取り得るか或いは曲げて離し得る。
もちろん、他の位置決め手段、即ち、既述の方向の１つにおける他の形態の当接表面も設け得るし、或いは、フィラメント１２の整列のためにそれぞれの当接表面又は静止表面をもたらすために、更なる方向における、例えば、第２の方向４２に対して垂直であり且つフィラメント１２の長手方向に対して垂直である方向における、他の形態の当接表面も設け得る。換言すれば、位置決め装置は、少なくとも１つの方向における、例えば、フィラメントの直線方向における、フィラメントのコイル巻線に当接するための、機械的ストッパをもたらす。
図４に示されるように、更なる実施態様によれば、図４に２つの破線４８で示されるような、フィラメント支持構成の部分を受け入れるための適合部材４６(fitting members)が、支持構造１４に設けられる。例えば、（図６等に示される）直線フィラメント取付ピン５０を組立のために設け且つ後に除去し得るよう、適合部材４６は、取付ボルト２０又は２２を通じる貫通孔として設けられる。
（更に図示しない）更なる実施例によれば、フィラメント支持構成の部分を受け入れるためのそれぞれの適合部材４６は、支持構造１４でフィラメント支持構成の部分を受け入れるための適合部材の代替として或いは追加として、フィラメントフレーム支持体に設けられる。
例えば、図４に関連して示されるように、支持構造１４は、直線フィラメント取付ピン５０の２つの端部を受け入れるために、図５Ａ及び５Ｂにも示されるような受容部５２(reception)を含み、直線フィラメント取付ピン５０は、フィラメント１２の取付中に設けられ、直線フィラメント取付ピン５０は、フィラメント１２の正しい配置のために、そして、フィラメント１２を保持し且つ支持するためにも、フィラメント１２のコイル開口内に挿入可能である。
図５Ａは、受容部５２の貫通孔を備える取付ボルト２０と、フィラメント１２とを示している。更に、破線５４はフィラメント１２の長手方向を示している。その上更に、フィラメントフレーム構造１８のみを示している。
更に、取付ボルト２０の内側には、第１の静止突起５６が設けられ、第１の静止突起５６は、取付ボルト２０に向かって見る、図５Ａの図に対して垂直な図を示す、図５Ｂにも示されている。突起５６は、受容部５２の貫通孔と整合するよう適合させられる丸い内表面５８を備える。よって、フィラメント１２を取り付けるときには、突起５６で静止させられるように、直線フィラメント取付ピン５０の形態の支持体を上から挿入し得る。フィラメントの端部３４を取付ボルト２０に固定した後、（図５Ａに示されていない）直線フィラメント取付ピン５０を、フィラメントの固定及び最終組立の受容部５２を通じて、例えば、左側に引き出し得る。
図５Ｃに示されるように、フィラメントフレーム構造１８も、取付ピン５０を受け入れるための受容部６０を備え得る。よって、フィラメント１２を支持するために取付ピン５０を設け、取付ピン５０をフレーム構造上に置くことが可能である。よって、組立のために、フィラメントフレーム構造１８は取付工具として作用する。フィラメント１２が適切に整列させられるよう、取付ピン５０をフィラメント１２及びフィラメントフレーム構造１８と共に位置付け得る。
例えば、図５Ｄに示すように、屈曲部分６２によってフィラメントフレーム構造１８の受取り受容部６０を提供し得る。更に、フィラメントフレーム構造１８が支持構造１４に接続され、取付ピン５０が取り外されるや否や、フィラメントフレーム構造１８のそれぞれの部分を取り外し得る。例えば、破線６４で示すように、屈曲部分６２をフィラメントフレーム構造１８の他の部分に接続する小さい鎖を切断し得る。
（図示しない）更なる実施例によれば、ピンは異なる形状を備えても良く、その結果、例えば、ピンのための直線及び線形の素子の代わりに、湾曲フィラメントをもたらす。
（同様に図示しない）更なる実施例によれば、ピンの代わりに、他の寸法(measurements)、例えば、幾つかの部分を含む支持構成も設け得る。
フレーム表面部分及びフィラメント中心線を共通の層内に配置し得る。
支持構造１４は、支持ピン、例えば、本体構造に鑞接される取付ボルトを含む。鑞接後に放電加工（ＥＤＭ）によって、支持ピン、例えば、取付ボルトを正確に機械加工し得る。
更なる実施態様によれば、支持構造を本体構造と一体的に作製しても良く、フィラメントフレーム構造は支持構造を提示する本体構造に鑞接される。
図６は、取付ピン５０及びフィラメント１２と共に、フィラメントフレーム構造１８を示している。図示のように、フィラメントフレーム構造１８は、フィラメント１２の両側に、２つの長手のフレーム表面部分６６及び６８を含む。各側に、小さい間隙７０が設けられ、よって、それぞれのフレーム表面部分を２つの小部分に分離し、側６６のために第１の小部分７２及び第２の小部分７４、側６８のために第３の小部分７６及び第４の小部分７８をもたらす。
１つの側のそれぞれの小部分は、小さいバー８０によって接続されるだけである。よって、一体形のフィラメントフレーム構造１８を提供して、取付け及び取扱い手続きを容易化することが可能である。しかしながら、それぞれの部分、即ち、フィラメント１２及びフレーム構造１８を支持構造１４（図６には示されていない）に取り付け且つ接続した後、バー８０を除去し得る。
図６はバー８０を中央部分に示すが、フレームのみを示す図７Ａにおいて斜視図で示し、図７Ｂにおいて頂面図で示すように、バー８０を側部にも設け得る。
図６は、そして、図７以降も、例えば、取り付けボルト２０，２２の外側に載るよう、外向きに曲げられた端部を備えるフィラメントフレーム構造１８を示しているのに対し、図５Ｄは、取付ピン５０のためのそれぞれの支持受容部をもたらすために、内向きに曲げられた部分を示している。しかしながら、間隙７０及びバー８０の知見は、図５Ｄの内向きに曲げられるバージョンに提供し得る。
図６は取扱い手続きのためにフィラメント１２を保持する取付ピン５０も示していることを更に記す。
図８は、支持構造１４と整列させられるフィラメントの斜視図を示している。例えば、取付ボルトは、フィラメント１２の適切な位置決めを容易化するための長手溝を備える。フィラメントフレーム構造１８を支持構造１４に接続した後、図８に示されるバー８０は除去され、それは図９に示されている。
図８は本体構造１６をある表面プロファイルを備えるカソードとして示しているのに対し、図９はフィラメント１２及びフィラメントフレーム構造１８の領域において平坦な表面を備える本体構造１６を示していることを更に記す。
図１０は、本発明の更なる実施例の断面を示している。図示されるように、フィラメント１２は支持構造１４の取付ボルト２０，２２に接続され、フィラメントフレーム構造１８も接続され、よって、支持構造１４によって保持される。更に、支持構造１４の取付ボルトは本体構造１６を通じて延びる。従って、下方部分よりも大きい直径を有する上方部分８４を備える段付き貫通孔８２が設けられる。よって、下方部分に本体構造１６への鑞接、例えば、高温はんだ付けをもたらし得るのに対し、上方部分で、取付ボルト２０，２２は本体構造１６に結合されず、その結果、独立した熱膨張が引き起こされ、よって、フィラメント１２の適切な整列を支持する。
図示されるように、同じ支持構造１４へのフィラメント１２の接続及びフィラメントフレーム構造１８の接続は、例えば、熱膨張の故に、動作中の独立した動きを可能にする。よって、電子光学的な集束に関する適切な整列が操作を通じてもたらされる。
同様に上述のように、更なる実施例によれば、カソード１０は、平坦な前側８８を有するようなカソードカップ８６を備え、フィラメント１２は、一例として図１０に示されるように、平坦な前側８８上に配置される。
平坦な前側を有するカソードカップの機能を図１乃至９に示す機能と特に組み合わせ得ることを記さなければならない。本発明の実施例によれば、フィラメント１２は、所要の直線性を達成するために、内側に完全に再結晶化される。例えば、フィラメント１２はＷ又はＢＮ等のような高温セラミックで作製される。再結晶化の間にピンを螺旋構造内に挿入して設け得る。
更に、案内ピン８０は、再結晶化プロセスが行われる間に平面内でフィラメントの直線端部を固定する溝も有し得る。
同様に支持構造に取り付けられるフィラメントと共に、フィラメントフレーム構造を支持構造に取り付けることによって、組立中に高い精度安定性がもたらされる。よって、手作業による或いは他の調節及びツーリング（工具）は不要である。更に、寿命に亘って高い焦点安定性がもたらされ、熱膨張からのドリフト効果(drift effect)はより小さい。何故ならば、両方の部分、即ち、フィラメント及びフィラメントフレーム構造は、いわば互いに共に動くからである。
更に、フィラメントフレーム構造の平坦な表面部分によって、高い赤外放射を伴う温度での放射冷却がもたらされるが、熱電子放出レベルより下である。
フィラメントフレーム構造を一体形において取り付け、例えば、電位を分離するために、組立後にレーザ切断し得る。よって、一体形又は多数部品フレームが可能である。更に、フレーム又は同等物の隔離も容易化し得る。
（更に図示しない）更なる実施例によれば、フィラメントフレーム構造をフレーム構造部分のための取付け支持体上に設けても良く、よって、組立後のレーザ切断プロセスが不要である。しかしながら、フレーム部分を取り付けるために追加的な工具が必要であろう。
更なる実施例によれば、フィラメント１２は、例えば、支持構造１４によってもたらされる、非動作状態においてプレテンションを備える。例えば、取付中、一体形の構成部品であるフィラメントフレーム構造によってプレテンションをもたらし得る。取付中のプレテンションは、例えば、動作中の加熱に起因するフィラメント、例えば、コイルの熱膨張を補償するために設けられる。プレテンションは動作中の機械的応力を最小限化するよう調節され、フィラメント１２の塑性変形及び歪みを減少させる。よって、熱機械的及び電子光学的な安定性が改良される。上述のように、フィラメントフレーム構造によって、或いは追加的な工具によっても、プレテンションを適用し得る。
図７Ａ及び７Ｂを参照すると、フィラメント溶接後、支持バー８０の制御された変形によってプレテンションを適用しても良く、湾曲バーが工具によって圧縮させられ、フレームの長手方向伸長をもたらす。次に、バーは、上述のように、電位を分離するよう、組立後にレーザ切断される。
図８、９、及び１０を参照すると、ある実施例にれば、本体構造１６はカソードカップ、例えば、カソードカップ８６として提供される。カソードカップは、非導電性セラミックで作製されるセラミック製のカソードカップとして提供される。カソードカップの表面の一部が金属塗膜を備える。
例えば、表面変化を避けるために、例えば、鑞接及び電気的目的のための表面に金属化（メタライゼーション）が設けられる。
図１１はＸ線管１００を示しており、Ｘ線管１００はカソード１１０（陰極）及びアノード１１２（陽極）を含む。カソードは上述の及び上記の実施例の１つに従ったカソードとして提供される。
例えば、Ｘ線管は、回転軸１１４で示される、回転するアノードを備える。この目的のために、駆動装置１１６が示されるのに対し、Ｘ線管ハウジング１１８の内側の部品のみが示され、外側にあるあらゆる部品、例えば、駆動手段のスキャッタ(scatter)は無視されている。更に、電子ビーム１２２をカソード１１０からアノード１１２上の焦点部分１２４に向かって偏向させるための操縦又は偏向手段装置１２０が示されている。Ｘ線ビーム１２８が更に図示していない物体に向かって放射されるよう、Ｘ線透明窓１２６が示されている。図１２ＡはＸ線管の概略的な図面であることを記さなければならない。
更に、本発明によれば、Ｘ線源２１０と、Ｘ線検出器２１２と、処理ユニット２１４とを含む、Ｘ線撮像用のシステム２００も設けられる。処理ユニット２１４は、関心の物体２１６のＸ線画像データを提供するためにＸ線源２１０及びＸ線検出器２１２を制御するよう構成される。Ｘ線源２１０は、上述の実施例に従ったＸ線管１００として提供される。
例えば、Ｘ線システムは、図１２Ａに示すような医療用撮像システム（イメージングシステム）であり得る。図示されるように、Ｘ線源２１０及びＸ線検出器２１２は所謂Ｃアーム構成２１８として提供され、関心の物体の回りでのＸ線源及びＸ線検出器の自由な配置をもたらすために、Ｃアーム構造は支持構成に可動に取り付けられる。例えば、患者テーブル並びにモニタリング装置２２２及び照明装置２２４を示し、例えば、病院内の手術室を示している。
しかしながら、本発明によれば、例えば、手荷物品２２８の走査及びスクリーニングのための、或いは材料及び構造検査のための、検査装置２２６も提供される。これは図１２ＢにＸ線撮像のためのＸ線システム２００のための更なる実施例として示されており、上述の実施例に従ったＸ線管として提供されるＸ線源を含む。図１２ＢにＸ線源を更に示さないことを記す。
図１３は、Ｘ線管用のカソードの組立のための方法３００を示しており、以下のステップを含む。第１のステップ３１０において、フィラメントを設ける。フィラメントは電子放出方向においてアノードに向かって電子を放出するよう構成され、フィラメントは少なくとも部分的に螺旋構造を有する。第２のステップ３１２において、フィラメントをフィラメントフレーム構造に対して整列させる。フィラメントフレーム構造は放出される電子の電子光学的な集束のために構成され、フィラメントフレーム構造はフィラメントの外側境界に近接して設けられ、フィラメントフレーム構造は放出方向に対して直交して配置されるフレーム表面部分を含む。第３のステップ３１４において、フィラメントをフィラメントフレーム構造に接続する。第４のステップ３１６において、支持構造を本体構造に接続する。第５のステップ３１８において、フィラメントフレーム構造を支持構造の上に配置する。第６のステップ３２０において、フィラメントフレーム構造及びフィラメントを支持構造に接続する。
第１のステップ３１０をステップａ）とも呼び、第２のステップ３１２をステップｂ）とも呼び、第３のステップ３１４をステップｃ）とも呼び、第４のステップ３１６をステップｄ）とも呼び、第５のステップ３１８をステップｅ）とも呼び、第６のステップ３２０をステップｆ）とも呼ぶ。
例えば、セラミック製のカソードヘッドの場合には、フィラメントフレーム構造を支持構造に接続することに加えて或いはその代わりに、フィラメントフレーム構造を本体構造に接続し得る。
しかしながら、熱膨張の場合においてフィラメントとの組み合わせにおける動きがもたらされるようにフィラメントフレーム構造が設けられるならば、有利である。
図１４に示す更なる実施例によれば、組立のために、支持ガイドを第１の準備ステップ３２２において提供する。よって、フィラメントを支持ガイド上に設けるステップ３２４をステップａ１）として提供する。更なるステップｂ１）において、フィラメントフレーム構造に対して支持ガイドを整列させる（３２６）。次に、例えば、ステップｉ）フィラメントをフィラメントフレーム構造に接続した後、又はステップｉｉ）フィラメントフレーム構造を支持構造に接続した後のような、更なるステップ３２８において、支持ガイドを除去する。これは代替的なオプションとしての２つの可能性を示す図１４中の破線３０によって示されている。
（更に図示しない）更なる実施例によれば、ステップａ）に続き、ステップｅ）の配置前に、外部熱を適用することによって、フィラメントの完全再結晶化をもたらす。例えば、ステップｃ）の前に、再結晶化をもたらし得る。
異なる主題を参照して本発明の実施態様を記載したことを記さなければならない。具体的には、一部の実施態様を方法の種類の請求項を参照して記載したが、他の実施態様を装置の種類の請求項を参照して記載した。しかしながら、当業者は、上述の及び以下の記載から、特段の断りのない限り、１つの種類の主題に属する機能の任意の組み合わせに加えて、異なる主題に関する機能の間の如何なる組み合わせも、この出願で開示されていると考えられることを知るであろう。しかしながら、全ての機能を組み合わせて、それらの機能の単純な総和よりも多くの相乗効果をもたらし得る。
本発明を図面及び前述の記載に詳細に例示し且つ記載したが、そのような例示及び記載は例示的又は例証的であると考えられるべきであり、制限的であると考えられるべきではない。本発明は開示の実施態様に限定されない。請求項の発明を実施する当業者は、図面、本開示、及び付属の請求項の研究から、開示の実施態様に対する他の変形を理解し且つ行い得る。
請求項において、「含む」という用語は他の素子又はステップを排除せず、単数形は複数形を排除しない。単一のプロセッサ又は他のユニットは、請求項中に引用される幾つかの品目の機能を充足し得る。特定の手段が相互に異なる従属項において引用されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせを有利に用い得ないことを示さない。請求項中の如何なる参照符号も範囲を限定するものと解釈されてはならない。

Claims (14)

  1. Ｘ線管のためのカソードであって、
    フィラメントと、
    支持構造と、
    本体構造と、
    フィラメントフレーム構造とを含み、
    前記フィラメントは、電子放出方向においてアノードに向かって電子を放出するために設けられ、前記フィラメントは、螺旋構造を少なくとも部分的に含み、
    前記フィラメントは、前記支持構造によって保持され、前記支持構造は、前記本体構造に固定的に接続され、
    前記フィラメントフレーム構造は、前記放出される電子の電子光学的な集束のために設けられ、前記フィラメントフレーム構造は、前記フィラメントの外側境界に近接して設けられ、前記フィラメントフレーム構造は、前記電子放出方向に対して直交して配置されるフレーム表面部分を含み、
    前記フィラメントフレーム構造は、前記支持構造によって保持され、
    前記フィラメントフレーム構造は、前記本体構造に対する前記フィラメントの少なくとも１つの位置決め方向のために、少なくとも１つの位置決め装置を含み、
    該少なくとも１つの位置決め装置は、少なくとも前記フィラメントが前記支持構造に固定的に接続されるまで前記フィラメントの一部に当接して、前記少なくとも１つの位置決め方向において前記フィラメントを前記本体構造に対して位置決めするように構成される、
    カソード。
  2. 前記フィラメントは、直線の接続端部を備える螺旋巻線を含み、該螺旋巻線の前記接続端部は、前記フィラメントの前記螺旋巻線がその回りに設けられる長手方向に整列させられる、請求項１に記載のカソード。
  3. 前記フィラメントフレーム構造は、前記本体構造に対する前記フィラメントの第２の位置決め方向のために、前記支持構造への前記フィラメントの固定後に除去されるように構成される少なくとも第２の位置決め装置を含む、請求項１又は２に記載のカソード。
  4. 前記支持構造は、前記本体構造に固定的に接続される取付ボルトを含み、
    前記支持構造は、直線フィラメント取付ピンの２つの端部を受け入れるための受容部をフィラメント支持構成として含み、前記直線フィラメント取付ピンは、前記フィラメントの取付中に提供され、前記直線フィラメント取付ピンは、前記フィラメントの正しい配置のために前記フィラメントのコイルの開口内に挿入可能であり、
    フィラメント支持構成の部分を受け入れる適合部材が、前記支持構造及び／又はフィラメントフレーム支持体に設けられ、前記適合部材は、当該カソードの組立のために前記直線フィラメント取付ピンを挿入し且つ除去し得るよう、前記取付ボルトを貫通して設けられる貫通孔として提供される、
    請求項１乃至３のうちのいずれか１項に記載のカソード。
  5. 前記適合部材として、前記フィラメントフレーム構造は、前記フィラメントの取付中に提供される前記直線フィラメント取付ピンの前記２つの端部を受け入れるための受容部を含み、前記直線フィラメント取付ピンは、前記フィラメントの正しい配置のために前記フィラメントのコイルの開口内に挿入可能である、請求項４に記載のカソード。
  6. 非動作状態において、前記フィラメントは、前記支持構造によってもたらされるプレテンションを伴って配置される、請求項１乃至５のうちのいずれか１項に記載のカソード。
  7. 前記本体構造は、カソードカップとして提供され、該カソードカップは、非導電性セラミックから作製されるセラミック製のカソードカップとして提供され、該カソードカップの表面の一部が金属塗膜を備える、請求項１乃至６のうちのいずれか１項に記載のカソード。
  8. 前記カソードカップは、平坦な前側を備え、前記フィラメントは、前記平坦な前側に配置される、請求項７に記載のカソード。
  9. カソードと、
    アノードとを含み、
    前記カソードは、請求項１乃至８のうちのいずれか１項に記載のカソードとして提供される、
    Ｘ線管。
  10. Ｘ線撮像のためのシステムであって、
    Ｘ線源と、
    Ｘ線検出器と、
    処理ユニットとを含み、
    該処理ユニットは、関心の物体のＸ線画像データを提供するために、前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器を制御するよう構成され、
    前記Ｘ線源は、請求項９に記載のＸ線管として提供される、
    システム。
  11. Ｘ線管のためのカソードの組立のための方法であって、
    ａ）フィラメントを提供するステップと、
    ｂ）前記フィラメントをフィラメントフレーム構造に対して整列させるステップと、
    ｃ）前記フィラメントを前記フィラメントフレーム構造に接続するステップと、
    ｄ）支持構造を本体構造に接続するステップと、
    ｅ）前記支持構造の上に前記フィラメントフレーム構造を配置するステップ（３１８）と、
    ｆ）前記フィラメントフレーム構造及び前記フィラメントを前記支持構造に固定するステップとを含み、
    前記フィラメントは、電子放出方向においてアノードに向かって電子を放出するよう構成され、前記フィラメントは、螺旋構造を少なくとも部分的に含み、
    前記フィラメントフレーム構造は、前記放出される電子の電子光学的な集束のために構成され、前記フィラメントフレーム構造は、前記フィラメントの外側境界に近接して設けられ、前記フィラメントフレーム構造は、前記電子放出方向に対して直交して配置されるフレーム表面部分を含み、
    前記フィラメントフレーム構造は、前記本体構造に対する前記フィラメントの少なくとも１つの位置決め方向のために、少なくとも１つの位置決め装置を含み、
    該少なくとも１つの位置決め装置は、前記フィラメントの一部に当接して前記少なくとも１つの位置決め方向において前記フィラメントを前記本体構造に対して位置決めするように構成される、
    方法。
  12. 支持ガイドが前記組立のために提供され、
    前記ステップは、
    ａ１）前記支持ガイドの上に前記フィラメントを提供するステップ、及び
    ｂ１）前記支持ガイドを前記フィラメントフレーム構造に対して整列させるステップとして提供され、
    前記支持ガイドは、
    ｉ）前記フィラメントが前記フィラメントフレーム構造に接続された後に、或いは
    ｉｉ）前記フィラメントフレーム構造が前記支持構造に固定された後に、
    取り除かれる、
    請求項１１に記載の方法。
  13. 前記ステップａ）に続き、前記ステップｅ）の配置の前に、外部熱を提供することによって、前記フィラメントの完全再結晶化がもたらされる、請求項１１又は１２に記載の方法。
  14. Ｘ線管のためのカソードの組立構造であって、
    前記カソードは、
    フィラメントと、
    支持構造と、
    本体構造と、
    フィラメントフレーム構造とを含み、
    前記フィラメントは、電子放出方向においてアノードに向かって電子を放出するために設けられ、前記フィラメントは、螺旋構造を少なくとも部分的に含み、
    前記フィラメントは、前記支持構造によって保持され、前記支持構造は、前記本体構造に固定的に接続され、
    前記フィラメントフレーム構造は、前記放出される電子の電子光学的な集束のために設けられ、前記フィラメントフレーム構造は、前記フィラメントの外側境界に近接して設けられ、前記フィラメントフレーム構造は、前記電子放出方向に対して直交して配置されるフレーム表面部分を含み、
    前記フィラメントフレーム構造は、前記支持構造によって保持され、
    前記フィラメントフレーム構造は、前記本体構造に対する前記フィラメントの少なくとも１つの位置決め方向のために、前記支持構造への前記フィラメントの固定後に除去可能又は曲げ可能に構成される少なくとも１つの位置決め装置を含み、
    該少なくとも１つの位置決め装置は、前記フィラメントの一部に当接して前記少なくとも１つの位置決め方向において前記フィラメントを前記本体構造に対して位置決めするように構成される、
    組立構造。
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