WO2005117058A1 - Röntgenröhre für hohe dosisleistungen - Google Patents

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WO2005117058A1
WO2005117058A1 PCT/EP2004/050866 EP2004050866W WO2005117058A1 WO 2005117058 A1 WO2005117058 A1 WO 2005117058A1 EP 2004050866 W EP2004050866 W EP 2004050866W WO 2005117058 A1 WO2005117058 A1 WO 2005117058A1
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ray tube
cold cathode
anode
electron
cathode
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PCT/EP2004/050866
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French (fr)
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Kurt Holm
Lars-Ola Nilsson
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Comet Holding Ag
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    • H01J35/186—Windows used as targets or X-ray converters

Definitions

  • the present invention relates to an X-ray tube and an electron gun for high dose rates with an electron (e ' ) emitting cathode, in particular for the large-area irradiation of 5 objects with various geometries and the use of the X-ray tube for sterilization, and the use of the electron gun for sterilization, for drying of ink or polymer crosslinking. It is known that X-ray and electron radiation are increasingly used in the sterilization of blood plasma, medical instruments,
  • Industrial applications also include drying ink and polymer crosslinking with electrons (e " ) in an energy range of 80-300keV.
  • the aim is to achieve the highest possible dose rate. This allows the irradiation time to be shortened considerably, which is a great advantage shorter throughput time and thus cost reduction.
  • the achievable dose rate differs between X-ray emitters and electron cartridges. In the range up to 1 MV acceleration voltage, only 1% of the electron energy is converted into X-rays to generate the X-rays. In turn, less of these are used in standard X-ray tubes for geometric reasons
  • Electrons have a low penetration depth and are therefore only suitable for the sterilization of surfaces.
  • materials can also be Inside are sterilized, such as blood plasma, while accepting the poorer efficiency.
  • the dose rate per area is determined by the distance of the object from the focal spot of the radiation source and the amount of radiation that is generated in the focal spot. This amount of radiation in turn is limited by the thermal energy that has to be dissipated by cooling the focal spot so that the material in the focal spot does not melt.
  • the specific dose rate of a conventional X-ray source is severely limited by these two factors.
  • the object to be irradiated In order to achieve a high dose rate, the object to be irradiated must come as close as possible to the radiation source. It may also be necessary that the focal spot of the radiator is as large as possible so that the specific load in the focal spot does not melt the target. With electron emitters, the object must also come as close as possible to the radiation source, otherwise the electrons will lose too much energy on the way in the air. With an optimized design of the exit window from the electron emitter, a relatively small proportion of the beam power is lost in the anode (target) and thus a considerably higher dose rate is obtained with electron irradiation than with X-ray radiation.
  • thermionic electron sources have usually been used as radiation sources.
  • the thermionic electron source can be heated either directly or indirectly and releases electrons (e " ) into the vacuum of the radiator if the annealing temperature is sufficient.
  • the heated sources can be manufactured relatively reliably, robustly and inexpensively, they suffer from some weaknesses.
  • the heating power of the cathode is usually only about 1 - 5% of the radiator power, precautions must be taken for cooling in the cathode range in the case of high-current electron sources.
  • the generator must provide the heating power at a high potential, which means a high expenditure and a susceptibility to faults. Since the thermionic electron sources have a high current density, they are not arranged in terms of area but rather rather in a punctiform manner. This makes it more difficult to evenly irradiate complicated geometries. Thermionic electron sources are operated at high temperatures at which the emitting material is already evaporating. This limits the lifespan of such sources. Because of the power supply and possibly cooling, it is difficult to build thermionic electron sources so that they are transparent to X-rays. As a result, the geometrical possibilities for irradiation are further restricted.
  • an radiation source is required which achieves a high dose rate and also enables the shape of the radiation source to be adapted to the shape of the objects to be irradiated and, in particular, a simultaneous irradiation of large quantities of these objects to be irradiated .
  • the integration of a cold cathode into the radiation device according to the invention, for example in an X-ray tube or an electron gun, is decisive for the economy of the radiation method according to the invention.
  • Electrons (e " ) are bound inside a solid by a potential barrier.
  • the potential barrier also called work function 0, is typically 4.5 eV (electron volts) for conventional tungsten filaments.
  • A is a pre-factor to adapt experimentally determined currents and sqrt 0 - is the square root of the work function 0.
  • sqrt 0 - is the square root of the work function 0.
  • Fig. 2a Field strength relationship according to the formula of Fowler and Nordheim is illustrated in Fig. 2a.
  • at the emission site is then several thousand volts per micrometer.
  • the voltage required for this is technically feasible.
  • a high density of field-increasing structures must be brought into the electrical field. Until almost 30 years ago, this was hardly possible.
  • microstructure processes have been developed, with which a density of up to 10 8 emitting microtips / cm 2 can be achieved.
  • a lithographically structured cathode is also shown schematically in FIG. 2 and usually consists of micrometer-sized metal tips, for example made of molibdene, and is known from the technology of flat screens.
  • the process of producing microtips with micrometer precision is complex and expensive. For this reason, research results in the mid-1990s on cold emission of thin carbon films at extremely low applied electrical field strengths caused a great deal of excitement. At first it was assumed that exceptionally deep work functions 0 of approx. 0.1 to a few eV were responsible for this.
  • Carbon which also has sharp structures on the surface, as described, for example, in the patents US 6087765 B1 and US 6593683 B1.
  • a carbon-containing gas mixture e.g. methane, acetylene etc.
  • an evacuated reactor vacuum recipient
  • H 2 (hydrogen), N 2 (nitrogen) etc. admixed introduced.
  • a microwave plasma is ignited or the substrate is brought to 600 ° to 900 ° Celsius.
  • a transition metal (nickel, cobalt, iron, etc.) is brought onto the substrate in the form of small clusters, ie a few nanometers to micrometers in size. Carbon nanotubes can grow on these clusters.
  • a transition metal nickel, cobalt, iron, etc.
  • Called "cathodic are” an arc discharge, at currents I of about 80A, is ignited between two graphite electrodes in a helium atmosphere. After the discharge there are nanotubes in the carbon soot that can be used after a cleaning procedure. For example, this can also be done So-called laser ablation processes are used. Laser is shot at a graphite target. There are also nanotubes in the soot. By adding transition metals to the graphite target, single-walled nanotube chips can be created. There are a number of other production processes or variants of the above-mentioned Generally, there is a limited influence on defect rates in the tube, geometry of the tube, scrap etc. has. This is due to the fact that little is known about the growth mechanisms.
  • the adhesion of the tubes is often very poor and in the electric field they can be torn away in the direction of the anode due to their charge (field-induced emitter destruction).
  • the carbon nanotubes can on the one hand ignite electrical discharges and on the other hand the emission performance deteriorates over time. Indeed it is currently
  • Emitter density (F) J f (ß) dß [cm "2 ]
  • Current density (F) I f (ß) l (ß, F) dß [Acrn 2 ]
  • l (ß, F) is the current of a single emitter in Dependence on the external electric field F and the geometric field elevation It has been shown that f (ß) of a typical cold cathode with carbon nanotubes has an exponential dependence on ß, f (ß) ⁇ exp (kß) due to the relatively small number of efficient field-increasing structures in a higher ß-range (> 400) therefore only contribute about 0.01% of all potential emitters to the current, the rest of the emitters have too low field-increasing values and therefore remain passive, since the field F ⁇ is less than 2 V / nm is, see equation 2.
  • the most efficient emitters with a percentage of 0.01% deliver current at a low (ie with a small voltage difference) applied field F, but since the number of these is so small, the total current density remains low Try that from the outside placed field F to increase, so that the less efficient emitter for Contributing electricity inevitably leads to electrical discharges or, above all, to current-induced emitter destruction of the most efficient emitters.
  • ballast resistors are known and is already used for microtips. If one or more emitters in series with a resistor, for example in the form of a resistance layer, are switched, the emission deviates from the typical Fowler Nordheim behavior. The larger the geometrically excessive field F
  • the object of the invention is therefore to overcome the disadvantages of thermionic radiation sources shown above and to provide an irradiation device with X-rays or electron beams using a high-dose radiator with low power losses Propose cathode with which objects of various geometries and in large quantities can be irradiated simultaneously.
  • an X-ray emitter is to be proposed which enables a dose rate that is several times higher than conventional X-ray emitters.
  • the percentage of energy converted into and usable in X-rays should be increased and a uniform distribution of the X-rays should be obtained with respect to the surface to be irradiated and the depth of the material.
  • an X-ray tube comprises a cathode which emits electrons (e-) into a vacuumed interior and a target designed as an anode for generating X-rays (y) of high dose rate, the cathode comprising at least one Cold cathode, based on an electron (e-) emitting material with a field-increasing structure.
  • the field-high structures can include, for example, carbon nanotubes, coral-like carbon, metal tips, silicon tips, diamond tips and / or diamond powder.
  • the field-increasing structures advantageously emit electrons (e ' ) even at room temperature.
  • the hot cathodes known as thermionic electron sources, they do not require any heating power in order to release electrons (e ' ) into the vacuum.
  • Field-increasing structures that can be integrated on the surface of the cathode cause a cold emission of electrons (e " ) by amplifying an externally applied electrical field.
  • the functioning of the cold cathodes is based on the fact that an externally applied electric field is exaggerated in the case of pointed structures, so that high electrical fields, typically in the order of 2000 to 4000 volts per micrometer, arise, for example the anode can be small or the same compared to the electron-emitting surface of the cathode Size ratio be formed.
  • One advantage of this invention is that the electron emission takes place at room temperature and thus the device for heating the emitter is omitted. There is also no cooling of the immediate surroundings of the emitters. The lifespan of the emitters should be mentioned as a further advantage. Since the emitter is operated at room temperature, there is no aging by evaporation of the emitter material.
  • the cold cathode comprises at least one carrier layer for holding the electron (e-) emitting material, the emission surface of the cold cathode being essentially defined by the shape of the carrier layer.
  • the geometry and spatial arrangement of the cold cathode and / or the emission surface of the cold cathode is determined by the shape of the carrier layer.
  • the geometry of the radiation unit can be easily adapted to the requirements of the radiation method.
  • the ratio of the area of the cold cathode to the layer depth is large.
  • the cathode is suitable for large-area irradiation devices.
  • the shape and size of the irradiation space of the X-ray tube is determined by the surface area and / or spatial arrangement of the cold cathode and / or the anode.
  • the carrier layer comprises a matrix with embedded carbon nanotubes and / or coral-like structured carbon.
  • One advantage of this embodiment is that it becomes very economical for large-area emitter devices. Carbon nanotubes are commercially available and coral-like structured carbon can be applied inexpensively over a large area. Because of its strong covalent bonds, carbon is also more resistant than metal micro-tips to ion bombardment and electrical discharges. Carbon is able to cope with large emissions.
  • the first comprises
  • Carrier layer of the cold cathode at least one substrate with ceramic material or glass.
  • the carrier material is inexpensive, malleable and suitable for vacuum.
  • the attenuation of X-rays by these materials is relatively low.
  • the carrier layer comprises at least one resistance layer and / or interconnect layer.
  • the emission current can be distributed evenly over the cathode surface. The specific power can thus be optimally distributed to the anode, and local overheating is thereby avoided.
  • the conductor track layer comprises an evaporated copper layer.
  • the copper has good electrical and heat-dissipating properties.
  • Other metals can also be used to advantage.
  • the x-ray tube is as
  • Anode high cylinder formed with a coaxial cathode high cylinder inside This variant has the advantage that e.g. the material to be irradiated can be attached to the inside of the hollow cathode cylinder (the radiation goes to the inside - reflector).
  • the x-ray tube is as
  • This variant has the advantage that, for example the material to be irradiated can be placed inside the anode hollow liner (the radiation goes inside - transmission radiator).
  • the x-ray tube is designed as an anode high cylinder with a coaxial high cathode cylinder inside.
  • This version has among other things the advantage that e.g. the material to be irradiated can be attached outside the hollow anode cylinder (the radiation goes outside - transmission radiator).
  • the x-ray tube is designed as an anode high cylinder with a coaxial high cathode cylinder outside the anode.
  • This variant has the advantage that e.g. the material to be irradiated can be attached outside the cathode hollow cylinder (the radiation goes outwards - reflectors).
  • the cross section of the cold cathode and / or anode is designed as a full circle, segment of a circle, annulus, triangle, square, polygon or any definable polygon.
  • the length of this arrangement is in principle arbitrary.
  • One advantage of this variant is that the spotlight arrangement can be assembled modularly.
  • the electron (e -) emitting material is arranged on the carrier layer at a defined distance next to one another and / or one behind the other and / or adjacent. This has advantages in terms of production technology, among other things, since the extraction grid can be built more easily in flat geometries. A large number of such radiator modules can thus be assembled into a complex geometry of the radiator arrangement.
  • the cold cathode is for
  • X-ray radiation (y) is transparent or essentially transparent.
  • An advantage of this embodiment variant is, inter alia, that a rear or transmission radiator arrangement can be built without special cooling devices for the cold cathode (apart from air convection).
  • at least one extraction grid is arranged between the cold cathode and the anode. Between cold cathode and Extraction grid, for example, an electrical insulator can be arranged.
  • One advantage of this embodiment variant is that the distance between the extraction grid and the cold emitter can be kept constant over the emission area. The local variation in the emission intensity can thus be reduced. Under certain circumstances, the use of an extraction grid can also serve as protection against ion bombardment and electrical discharges.
  • the anode has at least one coolant layer (KM), the coolant layer (KM) comprising a liquid coolant (KM) and / or a gaseous coolant (KM).
  • the coolant layer (KM) comprising a liquid coolant (KM) and / or a gaseous coolant (KM).
  • the anode can withstand a higher specific electron intensity. A higher dose rate can thus be achieved.
  • the present invention also relates to a method for sterilization and / or radiation using an X-ray tube according to the invention and to an electron gun of the same type. Variants of the present invention are described below with the aid of examples. The examples of the designs are illustrated by the following figures:
  • FIG. 1 shows an X-ray tube with a thermionic electron source according to the prior art. Electrons (e " ) are emitted by a cathode 30 and X-rays are emitted by an anode 20 through a window 301.
  • FIG. 2 shows a cathode emitting cold electrons (e " ); a lithographically structured cathode with metal tips as field-increasing structures of the prior art is shown schematically.
  • FIG. 3 shows a cross section of an embodiment of an x-ray tube according to the invention in a hollow cylindrical shape, in particular the cross section through the hollow cylindrical cold cathode anode arrangement and the radiation chamber, likewise formed, is shown schematically.
  • a uniform 4 ⁇ r gamma radiation can be achieved inside the cathode hollow cylinder 31.
  • the material to be irradiated can be attached inside the anode hollow cylinder 31. This guarantees a uniform radiation of the object from all sides, which would otherwise hardly be possible.
  • FIG. 4 shows the cross section of a cold cathode with carbon nanotubes with an extraction grid in a so-called triode configuration of the electrodes.
  • 5a shows the cross section of a transmission radiator arrangement in variable electrode geometry with a modular composition
  • a large number of such transmission radiator arrangements can advantageously be assembled in a modular manner.
  • the extent of the transmission radiator arrangement can be freely selected in the longitudinal direction, perpendicular to the paper plane.
  • 5b shows the cross section of a transmission radiator arrangement according to FIG. 5a, with a special case of the dimensioning of the cold cathodes and anode radii, the cathode and anode being arranged in parallel or essentially in parallel.
  • Fig. ⁇ a shows the cross section of a reflector arrangement in variable electrode geometry with modular cold cathodes as Elektro ⁇ en sources in a partial circle segment.
  • the carrier layer of the cathode and the cold cathode are essentially transparent to X-rays.
  • the extent of the reflector arrangement can be freely selected in the longitudinal direction, perpendicular to the paper plane.
  • FIG. 6b shows the cross section of a retroreflective arrangement according to FIG. 6a, with a special case of dimensioning the cold cathodes and anode radii, the cathode and anode being arranged in parallel or essentially in parallel.
  • Fig. 7 shows an electron transmission emitter with a modular
  • FIG. 1 schematically shows an architecture of such a conventional X-ray tube 10 of the prior art.
  • Electrons e " are accelerated by an electron emitter, ie a cathode 30, usually a hot tungsten filament, emitted by a high voltage applied to a target s, X-rays y being emitted by the target, ie the anode 20, through a window 301.
  • the x-ray radiation y passes through a window 301 into the outside space and is used for radiation purposes.
  • FIG. 2 schematically shows a known lithographically structured cold cathode 22 from the prior art.
  • a conductor track layer 2020 is evaporated onto an inexpensive carrier 201, for example a ceramic substrate, and a resistance layer 203 is also applied to this.
  • Metal tips 70a made of molybdenum are applied to the resistance layer 203 as field-increasing structures 70, also called (electron) emitters.
  • the metal tips 70a are spaced apart by insulators 60 arranged laterally adjacent to one another. Spaced apart in height, ie upwards from the resistance layer 203, a gate 80, also called a grid, is positively applied to the surface of the insulators 60.
  • An electric field F (not shown) is applied between the metal tips 70a and the gate 80, which in the function of an extraction grid consists of a metallic material.
  • Gate 80 is electrically (insulated) and spatially separated from both resistive layer 203 and metal tips 70a and typically has an opening of a few micrometers.
  • FIG. 3 shows in cross section the diagram of an X-ray tube 11 which, in a preferred embodiment, is made up of a hollow cylindrical cold cathode 21 and a hollow cylindrical array 31 which are arranged coaxially to one another.
  • the common center axis of both hollow cylinders runs, as can be seen in the cross section of FIG. 3, through the common center point MP.
  • the cold cathode 21 of the x-ray tube 11 is shown in cross-section on an outer full circle with the radius r1 with respect to the center MP.
  • the cold cathode surface as drawn out and shown enlarged in the diagram of section A, has a matrix with embedded carbon nanotubes 71a as field-increasing structures. Electrons (e " ) are emitted from the carbon nanotubes into the vacuumized interior 40 of the X-ray tube 11 already at room temperature as a result of an external electric field F (not shown). These electrons (e " ) thus strike the target on the anode side in an accelerated manner 31 and are known to cause the emission of X-rays ( ⁇ ).
  • the x-ray radiation ( ⁇ ) is emitted on all sides due to the arrangement of the anode 31 with a smaller radius r2 with respect to the center MP in a radiation chamber 90, which is likewise hollow cylindrical.
  • a transmission radiator with a diode configuration of the electrodes 21, 31 is formed in the illustration shown in FIG. 3.
  • the full high voltage between the cold electron (e ") is located on emissive cathode 21 and the anode 31, in contrast to the other arrangement, no extraction grid is arranged here.
  • the carrier material (not shown) of the cold cathode 21 consists, for example, of an inexpensive ceramic substrate, which already closes off the X-ray tube 11 to the outside from the outside
  • the carrier substrate is optionally metallized on the outside with a further layer or comprises a further housing wall, not shown, made of metal or a polymeric material.
  • a further layer or comprises a further housing wall, not shown, made of metal or a polymeric material As shown in Fig. 3, when using cold electron (e " ) emitting cathodes 21 is only cooling the anode surface necessary. The cooling can be carried out with a liquid or gaseous coolant KM, such as water, oil or air.
  • the schematically illustrated coolant has a radius r3 (r3 smaller than r2) starting from the center MP of the common center axis of the anode 31 and cold cathode 21 5, encloses together with the anode 31 the likewise hollow-cylindrical radiation chamber 90.
  • material for the anode 31 is known to use a metal with a high atomic number, for example tungsten.
  • Fig. 4 shows in schematic cross section the arrangement of a cold cathode 23 with extraction grid 80; the anode associated with the emitter arrangement is not shown.
  • a carrier material 201 e.g. a cost
  • a layer with conductor tracks 202 is first evaporated.
  • the conductor track layer 202 serves to control the individual field-increasing structures 71 on the surface of the cathode 23.
  • a resistance layer 203 is arranged in series with the field-increasing structures 71.
  • This resistance layer 203 serves, according to the third solution already described above, to improve the current density and emitter density as a Baiast resistance.
  • the layers 201, 202, 203 are essentially transparent to X-rays and also resistant to the radiation. That means liability, or electrical
  • the emitter destruction due to the lack of liability was a further problem of the emitter recognized on the cathode surface.
  • the emitter can be destroyed more by current and field-induced destruction than by ion bombardment or electrical discharges.
  • the lack of adhesion of the emitter can have an adverse effect on the long-term stability of the emitter performance.
  • measures must be taken to keep the long-term stability of the radiator power constant; this is done by increasing the extraction voltage as a function of time.
  • an arrangement of the electrodes in a triode configuration as shown in the diagram in FIG. 4, is particularly advantageous.
  • the extraction voltage (not shown) is applied between the gate 80 and the cold cathode 23 and is typically 10 to 10000 volts depending on the geometry of the field-increasing structures 71 and the distance between the cathode surface and the gate 80; the latter indicated by arrow d.
  • the field-increasing structures 71 are less exposed to ion bombardment and, above all, less to the possible high-voltage electrical discharges.
  • the spatial and electrical separation of the gate 80 from the surface of the cold cathode 23 is associated with additional effort and thus also with additional costs.
  • the electrical / spatial separation takes place with an insulator 60, the height or thickness of which corresponds to the distance (arrow d) from the gate 80 to the surface of the cold cathode 23.
  • the insulators / placeholders 60 for example like the cold cathode 23 itself, can also be flat and have the shape of a perforated glass or ceramic plate, for example.
  • Each placeholder 60 thus consists, for example, of a glass rod, which is inexpensive, in particular if the cold cathode is formed over a large area.
  • gate 80 also called extraction grid
  • a metal can be evaporated onto the end face of insulators 60 facing away from the cathode surface.
  • a metal grid with variable hole spacing indicated by arrow c in the cross section of FIG.
  • gate 60 can also be used as gate 60.
  • great value must be placed on the geometry of the gate 80 (arrows a - d).
  • the arrows b and c already mentioned define the perforation pattern or the lattice web opening of the insulator 60
  • arrow d determines the distance from the cathode surface to the gate 80
  • arrow a defines the distance between two insulators 60.
  • the grid web width (arrow b) must be as small as possible and the grid web opening (arrow c) should be as large as possible. While the grid web opening (arrow c) cannot be dimensioned arbitrarily large, since otherwise the externally applied electrical field F (not shown) at the emitter location becomes too small, the grid web width (arrow b) must be dimensioned sufficiently large so that the grid-shaped Gate 80 is not deformed too much due to the electrostatic attraction. For the latter reason, it can furthermore be advantageous if a separate placeholder / insulator 60 is arranged below each grid web 80a. As a result, the distance between two insulators (arrow a) is the same as the grating bar opening (arrow c).
  • the following value ranges can be assumed, for example: (i) distance between two insulators (arrow a) 0.01 to 2 mm; (ii) grid web width (arrow b) 0.01 to 0.2 mm; (iii) grid web opening (arrow c) 0.01 to 0.3 mm; (iv) Distance of the cathode surface to the gate (arrow d) 0.01 to 2 mm.
  • a typical extraction voltage of several thousand volts must be used. This significantly increases the power losses at gate 80.
  • FIG. 5a shows a transmission radiator arrangement with a modular cold cathode 24 consisting of several cold cathodes. denmodulen 25 and an Andede 32 in an arbitrarily definable circle segment for use according to the invention in an X-ray tube.
  • a plurality of cold cathode modules 25 are arranged on the outer pitch circle section with the outer radius r1 essentially at the same distance.
  • the cold cathode modules 25 have on their surface field-increasing structures (not shown), which at room temperature already release electrons (e " ) into the vacuumized interior 40 of the X-ray tube.
  • the cold cathode modules 25 can be equipped according to the variant in FIG. 4. The electrons (e " ) meet
  • anode-side target 32 accelerates onto an anode-side target 32.
  • this will cause x-ray radiation ( ⁇ ) from target 32, e.g. emitted into the radiation room 90.
  • the anode-side target 32 is also arranged on a pitch circle section, but with a smaller radius r2 with respect to the center point MP.
  • anode-side target 32 form a circular ring section, which, besides the radii r1 and r2, can be variably defined by the lateral limitation and thus by the legs of the angle ⁇ drawn in broken lines.
  • the angle ⁇ is dimensioned at 360 °, an omnidirectional transmission radiator arrangement is produced analogously to FIG. 3, the corresponding
  • the angle of between 0 and 360 ° can be defined in the arrangement of cold cathode modules 25 and the anode 32 according to FIG. 5a, and the radii r1 or r2 in any case
  • the difference between the outer cold cathode radius r1 and the inner target radius r2 is the acceleration distance of the electrons e " and thus the one to be vacuumized, for example
  • r3 (with r3 chosen smaller than r1 and r2) is schematic with a wider radius indicated a layer with coolant KM.
  • 5b also shows a transmission radiator arrangement with a modular cold cathode 24.
  • the modular cold cathode 24 and the anode-side target 32 with coolant layer KM are parallel or essentially parallel arranged to each other.
  • emitter devices of several devices X-ray tubes, electron cartridges
  • four emitters each with an angle of 90 ° or only two emitters with a high radius of curvature r or a combination of the aforementioned emitter arrangements can be put together.
  • These radiator arrangements can be constructed either according to the diode configuration already described in FIG. 3, ie without an extraction grid, or according to FIG. 4 in a triode configuration, ie with an extraction grid.
  • the individual cold cathode modules 24 are put together without any space-increasing structures applied to their surface over their entire surface, this also results in an essentially full-surface emission surface of the assembled cold cathode modules 25.
  • the cold cathode modules 25 are assembled with any definable lateral, front and rear sections, as shown in FIG. 5a and 5b is indicated in cross section in the manner of pearl strings, network-like structures of the surface of the modular cold cathodes 25 arise, which can be defined as desired, the mesh structure depends on the shape of the individual cold cathodes 25 used or the cold cathode modules 24 that can be put together and their arrangement.
  • anode-side target is also possible analogous to the modular design of the cold cathode 24, but for cost reasons, as shown in FIGS. 3, 5a, 5b, the anode is formed in one piece, which is the case, for example, when used in X-ray tubes with a hollow cylindrical design of the cold cathode and anode or in the electron emitter with an essentially plane-parallel arrangement of the cold cathode and anode is easy to implement in terms of production technology.
  • 6a shows, analogous to FIG. 5a, an arrangement of a modular cold cathode 24 and anode, likewise in an arbitrarily definable partial circle segment. In contrast to FIG.
  • FIG. 6a a rear reflector arrangement is constructed in FIG. 6a, a material which is transparent to X-ray radiation ( ⁇ ) being used for the modular cold cathode 24 and the individual cold cathode modules 25 pointing to an inner circular ring with the radius r1 (towards the radiation chamber 90
  • ⁇ X-ray radiation
  • the anode 32 with the cooling layer KM with the radius r3 is arranged on an outer circular ring with the radius r2.
  • the radius r1 is smaller than the radius r2 and this in turn is dimensioned smaller than the radius r3.
  • the modular cold cathode 24 When using such an arrangement, for example in an X-ray tube, the modular cold cathode 24 emits electrons e ′′ at room temperature, which are accelerated in the vacuum-sealed interior 40 and hit the target 32, thereby again causing X-ray radiation ( ⁇ ) from the anode-side target 32 into the Irradiation room 90 is emitted.
  • the X-ray radiation ( ⁇ ) passes through the cathode material which is transparent to X-ray radiation ( ⁇ ) on the cold cathode side into the irradiation room 90, which in this arrangement is enclosed by the cold cathode 24.
  • Fig. 7 shows schematically an electron transmission radiator 12 with a modular cold cathode 24, in an arrangement analogous to Fig. 5b, for the use of the electron gun 12. In an electron gun, therefore, the anode-side material is permeable to electron beams, which is indicated in Fig. 7.
  • anode foil with a supporting grid is to be used in particular.
  • the supporting grid webs 33a are visible in Fig. 7.
  • the thickness of the anode film 33 is typically 3 - 200 ⁇ m.
  • the combination of the anode foil 33 with a support grid absorbs a portion of the incident electrons (e " ), in particular the support grid itself.
  • the above-mentioned proposed surface radiators and omnidirectional radiator arrangements or transmission and retroreflector arrangements as well as the conventional radiator arrangement in X-ray radiography can be constructed with a modular cold cathode and a correspondingly arranged anode. All of the methods mentioned above are suitable for applying the field-increasing structures to the surface of the cold cathode, which essentially represents the emission surface for the electrons.
  • the modular assembly of individual cold cathode elements and of radiator segments constructed from them is particularly suitable for the large-scale formation of flat and curved emission surfaces or irradiation surfaces.
  • radiator This makes it possible to build up any desired geometries of the irradiation room and to arrange a radiator around any geometry of an irradiation object; high-dose radiators can be arranged in a large area and in a definable manner in the surface or in the room.
  • the cold cathode in addition to a high dose rate, can be produced economically, in particular when the field-increasing structures are applied over the entire area, the cold cathode has in particular low thermal losses and requires no additional cooling due to its emission at room temperature, by using either for X-rays transparent cathode material or cathode material not transparent to X-rays is possible to form a retroreflector or a transmission radiator.
  • the anode is designed so that all incident electrons are absorbed and used to generate X-rays, and in the second case, the anode is made out specifies that the electrons essentially penetrate the anode and can be used directly for irradiation.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Röntgenröhre (11) mit einer Kathode, die in einen vakuumisierten Innenraum (40) Elektronen (e-) emittiert, und mit einem als Anode ausgebildeten Target (31, 32) zur Erzeugung von Röntgenstrahlung (y) hoher Dosis, wobei die Kathode mindestens eine Kaltkathode (21, 22, 23), basierend auf einem Elektronen (e-)-emittlerenden Material mit feldüberhöhender Struktur (70) umfasst. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Röntgenröhre (11) mit einer Kaltkathode (21, 22, 23), die mindestens eine Trägerschicht (201) zum Halten des Elektronen (e-)-emittierenden Materials umfasst, wobei die Emissionsfläche der Kaltkathode (21,22,23) durch die Form der Trägerschicht (201) definiert ist.

Description

Röntgenröhre für hohe Dosisleistungen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Röntgenröhre und eine Elektronenkanone für hohe Dosisleistungen mit einer Elektronen (e') emittierenden Kathode, insbesondere zur grossflächigen Bestrahlung von 5 Objekten mit diverser Geometrie und der Verwendung der Röntgenröhre zur Sterilisation, sowie die Verwendung der Elektronenkanone zur Sterilisation, zum Trocknen von Tinte bzw. Polymer-Crosslinking. Es ist bekannt, Röntgen- und Elektronenbestrahlung zunehmend bei der Sterilisation von Blutplasma, medizinischen Instrumenten,
10 Verpackungsmaterial für Nahrung und Medizin, Lebensmitteln, wie z.B. Gemüse, usw. einzusetzen. Dies geschieht vorteilhaft mit Röntgen- oder Elektronen-Strahlen, da Isotope als Strahlungsquellen gefährlich und schwierig zu handhaben sind, und da alternative, z.B. chemische Sterilisationsverfahren, entweder unwirtschaftlich oder aus gesetzlichen Gründen nicht verwendbar
15 sind. Industrielle Anwendungen schliessen auch das Trocknen von Tinte und Polymer-Crosslinking mit Elektronen (e") in einem Energiebereich von 80 - 300keV ein. In sämtlichen Anwendungen strebt man eine möglichst hohe Dosis-Leistung an. Damit kann die Bestrahluπgszeit wesentlich verkürzt werden, was eine kürzere Durchlaufzeit und damit Kostensenkung bedeutet.
20 Grundsätzlich unterscheidet sich die erreichbare Dosisleistung zwischen Röπtgenstrahlerπ und Elektroπenkaπonen. Im Bereich bis 1 MV Beschleuniguπgsspannung wird zur Erzeugung der Röntgenstrahlen nur 1% der Elektronenenergie in Röntgenstrahlung umgewandelt. Davon wiederum werden in Standardröntgenröhren aus geometrischen Gründen weniger als
25 10% zur Bestrahlung genutzt. Daraus resultiert ein sehr kleiner Wirkungsgrad bei der Umsetzung der elektrischen Leistung in Dosisleistung. Beim Einsatz von Elektronenkaπonen dagegen kann man davon ausgehen, dass mindestens 50% der Elektronenenrgie auch zur Sterilisation genutzt werden kann. Etwa 50% der Energie gehen im Austrittsfenster verloren. Röntgenröhren und
30 Elektroπenkanoneπ unterscheiden sich auch in ihrer Anwendung. Elektronen haben eine geringe Eindringtiefe und eignen sich daher nur zur Sterilisation von Oberflächen. Mit Röπtgenstrahlen können dagegen Materialien auch im Inneren sterilisiert werden, wie z.B. Blutplasma, unter Inkaufnahme des schlechteren Wirkungsgrades. Für die Bestrahlung mit Röntgenstrahleπ wird die Dosis-Leistung pro Fläche durch den Abstand des Objektes vom Brennfleck der Strahlquelle und von der Strahlungsmenge, die im Brennfleck erzeugt wird, bestimmt. Diese Strahlungsmenge ihrerseits ist begrenzt durch die thermische Energie, welche durch Kühlung des Brennflecks abgeführt werden muss, damit das Material im Brennfleck nicht schmilzt. Durch diese beiden Faktoren wird die spezifische Dosisleistung eines herkömmlichen Röntgenstrahlers stark begrenzt. Um eine hohe Dosisleistung zu erzielen muss also das zu bestrahlende Objekt möglichst nahe an die Bestrahlungsquelle gelangen. Es kann ferner erforderlich sein, dass der Brennfleck des Strahlers möglichst gross ist, damit die spezifische Belastung im Brennfleck nicht das Target zum Schmelzen bringt. Bei Elektronenstrahlern muss ebenfalls das Objekt möglichst nahe an die Strahlungsquelle gelangen, da ansonsten die Elektronen auf der Wegstrecke in der Luft zu viel Energie verlieren. Bei einem optimierten Design des Austrittsfensters vom Elektronen-Strahler geht ein relativ geringer Anteil der Strahlleistuπg in der Anode (Target) verloren und somit erhält man eine erheblich grössere Dosisleistung mit Elektronenbestrahluπg als mit Röntgenbestrahlung.
Als Strahlungsquellen werden bisher üblicherweise thermionische Elektronenquellen eingesetzt. Die thermionische Elektronenquelle kann entweder direkt oder indirekt geheizt werden und gibt bei ausreichender Glühtem- peratur Elektronen (e") in das Vakuum des Strahlers ab. Obwohl die geheizten Quellen relativ zuverlässig, robust und günstig hergestellt werden können, leiden sie unter einigen Schwächen.
Obwohl die Heizleistung der Kathode in der Regel nur etwa 1 - 5% der Strahlerleistung beträgt, sind bei Hochstromelektronenquellen doch Vorkehrungen für die Kühlung im Kathodeπbereich zu treffen. Ausserdem muss der Generator die Heizleistung auf hohem Potential zur Verfügung stellen, was einen hohen Aufwand und eine Anfälligkeit gegen Störungen bedeutet. Da die thermionischen Elektronenquellen eine hohe Stromdichte aufweisen, können sie nicht flächeπmässig sondern nur eher punktförmig angeordnet werden. Dadurch ist es schwieriger, auch komplizierte Geometrien gleichmässig zu bestrahlen. Thermionische Elektronenquellen werden bei hohen Temperaturen betrieben, bei denen das emittierende Material bereits verdampft. Dadurch ist die Lebensdauer solcher Quellen begrenzt. Wegen der Stromzuführungen und evt. Kühlung ist es schwierig, thermionische Elektronenquellen so zu bauen, dass sie für Röntgenstrahlen transparent sind. Dadurch sind die geometrischen Möglichkeiten bei der Bestrahlung weiter eingeschränkt.
Bei vielen Anwendungen von Röntgenstrahlungsquellen, beispielsweise zur Sterilisation, wird eine Bestrahlungsquelle benötigt, die eine hohe Dosisleistung erzielt und auch eine Anpassung der Form der Strahlungsquelle an die Form der jeweils zu bestrahlenden Objekte und insbesondere auch eine gleichzeitige Bestrahlung von grossen Mengen dieser zu bestrahlenden Objekte ermöglicht. Entscheidend für die Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemässen Bestrahlungsverfahrens ist die Integration einer Kaltkathode in die erfϊndungsgemässe Bestrahlungsvorrichtung, zum Beispiel in eine Röntgenröhre oder eine Elektronenkanone.
Im Folgenden soll die Funktionsweise von Kaltkathoden näher beschrieben werden. Elektronen (e") sind im Inneren eines Festkörpers durch eine Potentialbarriere gebunden. Die Potentialbarriere, auch Austrittsarbeit 0 genannt, liegt typischerweise bei 4.5 eV (Elektronenvolt) für herkömmliche Glühwendel aus Wolfram. Bei thermionischer Elektronenemission aus der Glühwendel der Kathode erhalten die Elektronen (e") ausreichend Energie, um die Potentialbarriere gegen das Vakuum zu überwinden. Die somit erreichbare Stromdichte J der Thermoemission beträgt J=aT2exρ(-0/kT)
nach der sog. Richardsonschen Formel; dabei ist a die Richardson-Konstante, T die Temperatur und K die Bolzmann-Konstante.
Aus der Richardsonschen Formel folgt, dass eine Absenkung der Austrittsarbeit 0 die Thermoemission begünstigt und deswegen wird versucht, mit anderen Emittermaterialen wie Tantal, BaO, Thorium etc. zu arbeiten. Durch die tiefere Austrittsarbeit 0 kann bei tieferen Temperaturen und demzufolge mit niedrigeren Abdampfraten und längerer Lebensdauer der Heisskathoden gearbeitet werden. Trotzdem hat die Thermoemission aufgrund der hohen Temperaturen T, die benötigt werden (>1000° Kelvin) einen hohen Heizleistungsbedarf und damit hohen Energieverbrauch. In den herkömmlichen Anwendungen der Röntgenröhre mit einem kleinen Filament ist das problemlos möglich. Die Spaπnungsgeneratoren können mit Stromstärken von 5A bei 8V angelegter Spannung über das Filament die benötige Leistung nachliefern. Sobald mehr als drei Filamente in Reihe geschaltet werden, ist derzeit eine obere Leistungsgrenze der Generatoren erreicht. Im Gegensatz zur Thermoemission wird bei Kaltemission die
Potential barriere durch ein von aussen angelegtes elektrisches Feld F deformiert, und nimmt in erster Nährung eine trianguläre Form der Höhe 0 mit der Dicke x=0/eFι an, e ist dabei die Ladung des Elektrons (e") und Fι ist das lokale elektrische Feld am Emissions-Ort. Wenn die Barriere ausreichend dünn wird, d.h. wenn 0/eFι ≤ 2 nm, können die Elektronen (e") durch die Barriere tunneln und ins Vakuum gelangen; dies wird als Kaltemission oder auch Feldemission bezeichnet. Es werden lokal am Emissions-Ort sehr grosse Feldstärken Fι in der Grössenordnung von 2 - 4000 V/μm benötigt, um eine Elektronenemission zu bewirken. Der Strom von einem Kalt-Emitter lässt sich näheruπgsweise mit einer vereinfachten Formel von Fowler und Nordheim 1928 ausdrücken: l= (1.5e-6 A (F|)2 / 0) exp(1O.4/sqrt(0)) exp(-6.44e7 01 5 /F,)
A ist dabei ein Vorfaktor, um experimentell ermittelte Ströme anzupassen und sqrt 0 - ist die Quadratwurzel aus der Austrittsarbeit 0. Der typischerweise sehr steile Verlauf der Kennlinie der Strom-
Feldstärke-Beziehung nach der Formel von Fowler und Nordheim ist in Fig. 2a illustriert. Die lokal überhöhte Feldstärke F| am Emmissionsort, beträgt dann mehrere Tausend Volt pro Mikrometer. Solche hohen elektrischen Felder Fι werden durch geometrische Feldüberhöhung ß erzielt. Wenn ein elektrisch leitfähiger Gegenstand mit hohem Längen- zu Breiten-Verhältnis ß in ein elektrisches Feld F gebracht wird, wird aufgrund der geometrisch bedingten Ladungsverschiebung im Gegenstand eine elektrische Feld Überhöhung an der Spitze stattfinden. Wenn dieser Gegenstand dabei die Höhe h und den Krümmungsradius r hat, ergibt sich näherungsweise ß=h/r. In erster Näherung lässt sich dann das stark überhöhte elektrische Feld Fι durch folgende Gleichung ausdrücken F,= ßF wobei F das von aussen angelegte elektrische Feld ist. Wenn beispielsweise die feldüberhöhenden Strukturen Abmessungen von h=1000 nm und r=1 nm aufweisen (dies ist z.B. bei erfiπdungsgemässer Verwendung von Kohlenstoff- Nanoröhrchen als feldüberhöhende Strukturen möglich) erhält man eine elektrische Feldüberhöhung Fι und damit Kaltemission von Elektronen bei einer angelegten Spannung, die das von aussen angelegte Feld F verursacht, wobei typischerweise das von aussen angelegte Feld F einige Volt pro Mikrometer und die elektrische Feldüberhöhung Fι einige Volt pro Nanometer beträgt. Die hierzu notwendige Spannung ist durchaus technisch realisierbar. Um eine ausreichend hohe Stromdichte bei einer Kaltkathode zu erreichen, muss eine hohe Dichte von feldüberhöhenden Strukturen in das elektrische Feld hineingebracht werden. Bis vor knapp 30 Jahren war dies kaum möglich. In den letzten Jahrzehnten wurden allerdings verschiedene Mikrostrukturverfahreπ entwickelt, womit man eine Dichte von bis zu 108 emittierenden Mikrospitzen/cm2 erreichen kann. Eine solche lithographisch strukturierte Kathode ist schematisch auch in Fig. 2 dargestellt und besteht üblicherweise aus mikrometergrossen Metall-Spitzen, z.B. aus Molibdän und ist aus der Technik der Flachbildschirme bekannt. Das Verfahren, Mikrospitzeπ mit Mikrometer-Präzision herzustellen, ist aufwändig und teuer. Aus diesem Grund haben Mitte der 90er Jahre die Forschungsergebnisse über Kaltemission von dünnen Kohlenstofffilmen bei extrem tiefen angelegten elektrischen Feldstärken für grosse Aufregung gesorgt. Zunächst wurde vermutet, dass exzeptionell tiefe Austrittsarbeiten 0 von ca. 0,1 bis einige eV dafür verantwortlich waren. Heute ist es mit wenigen Ausnahmen wissenschaftlich allgemein akzeptiert, dass diese Kohleπstofffilme effizient Elektronen abgeben können, nicht weil die Austrittsarbeit 0 tief ist, sondern weil auch sie feldüberhöhende Strukturen aufweisen. Diese Strukturen können sich entweder auf der Oberfläche oder innerhalb in einer Matrix umgeben von isolierenden sp3-Phasen befinden. Als sp3 wird die kovalente starke Bindung in einem elektrisch isolierenden Diamanten bezeichnet. Beispielsweise können in Gashase gewachse dünne Kohleπstofffilme mikrometergrosse, graphitartige sp2-Phaseπ an den Korngrenzen zwischen isolierendem diamantartigem sp3-Kohlenstoff aufweisen. Da das angelegte elektrische Feld in diese Matrix hineindringen kann, wirken die graphitischen sρ2-Phasen als feldüberhöhende Strukturen. Zur Verwendung feldüberhöhender Strukturen eignen sich Kohlenstoff-Nanoröhrchen, wie z.B. in der Patentschrift US 5726524 B1 beschrieben, aber auch andere Kohlenstoff- Typen sind kommerziell attraktiv, wie beispielsweise korallenartiger
Kohlenstoff, der ebenfalls scharfe Strukturen auf der Oberfläche aufweist, wie z.B. in den Patentschriften US 6087765 B1 und US 6593683 B1 beschrieben. Um die Kohlenstoffstrukturen herzustellen, sind die üblichen Verfahren des Standes der Technik vorstellbar. Z.B. kann bei Abscheidung aus der Gasphase (Chemical Vapor Deposition - CVD) eine kohlenstoffhaltige Gasmischung (beispielsweise Methan, Acethylen etc.) in einem evakuierten Reaktor (Vakuum-Rezipient), oft mit H2 (Wasserstoff), N2 (Stickstoff) etc. beigemischt, hineingeleitet werden. Darauf wird entweder ein Mikrowellenplasma gezündet oder das Substrat auf 600° bis 900° Celsius gebracht. In beiden Fällen, abhängig von Depositionsparametern, wachsen unterschiedliche Kohlenstoff-Strukturen auf dem Substrat auf. Oft wird auch katalytisches Wachstum verwendet. Dabei wird ein Übergangsmetall (Nickel, Cobald, Eisen etc.) in Form von kleinen, d.h. einige Naπometer bis Mikrometer grossen Klustem auf das Substrat gebracht. Auf diesen Klustern können Kohlenstoff-Nanoröhrchen wachsen. Bei der Methode, im englischen
Sprachgebrauch mit „Cathodic Are" bezeichnet, wird eine Bogenentladung, bei Stromstärken I von ca. 80A, zwischen zwei Graphitelektroden in einer Heliumatmosphäre gezündet. Nach der Entladung befinden sich im Kohlenstoffruss Nanoröhrcheπ, die nach einer Reinigungsprozedur verwendet werden können. Es kann z.B. auch das sog. Laserablations-Verfahren verwendet werden. Dabei wird mit Laser auf ein Graphittarget geschossen. Im Russ befinden sich ebenfalls Nanoröhrchen. Durch Beimischung von Übergangsmetallen in dem Graphittarget können eiπwandige Nanoröhrcheπ geschafft werden. Es gibt eine Reihe von anderen Herstellverfahren oder Varianten von den oben erwähnten. Allgemein gilt, dass man einen begrenzten Einfluss auf Defektraten im Röhrchen, Geometrie der Röhrchen, Ausschuss usw. hat. Dies hängt damit zusammen, dass man von den Wachstumsmechanismen bisher eigentlich wenig versteht. Ein wichtiger Grund weshalb erfindungsgemäss insbesondere die Verwendung von Kohlenstoff-Nanotubes und anderem spezifisch strukturiertem Kohlenstoff und dessen Modifikationen als Kaltemitter attraktiv ist, ist das Potential zur günstigen grossflächigen Kathodendisposition. Es gibt aber auch andere Gründe, weshalb die Verwendung von Kohlenstoff interessant ist. Aufgrund der starken kovalenten Bindungen im Kohlenstoff sind Kaltemitter aus Kohlenstoff weniger empfindlich gegen Zerstörung als beispielsweise aufgedampfte Molybdän-Spitzen oder geätzte Silizium-Spitzen. Die Atome migrieren nicht im Hochspannungsfeld und haben weniger die Tendenz zu explodieren, so wie beispielsweise Metallspitzen. Es kann gesagt werden, dass momentan die Herstellungsverfahren für Kohlenstoff-Nanoröhrchen als Elektroneπemitter noch nicht 100%ig ausgereift sind. Oft ist die Haftung der Röhrchen, beispielsweise bei katalytisch aufgewachsenen Röhrchen, sehr schlecht und im elektrischen Feld können diese aufgrund ihrer Ladung in Richtung der Anode weggerissen werden (feldinduzierte Emitterzerstörung). Die Kohlenstoff-Nanoröhrchen können so einerseits elektrische Entladungen zünden und anderseits wird mit der Zeit die Emissionsperformance schlechter. In der Tat ist momentan die
Langzeitstabilität der Röhrchen unbefriedigend und es wird stetig daraufhin gearbeitet, die Haftung zu verbessern. Ein anderes Problem beim Einsatz von kohlenstoffbasierenden Kaltemittern betrifft die beschränkte Emissionsstromdichte von einer grossen Anzahl parallel emittierender Kohlenstoff-Strukturen einer ebenen Fläche. Eigentlich gibt es durchschnittlich typischerweise mehr als 10° potentielle Emitter pro cm2 einer typischen Nanoröhrchen-Dünnfilmschicht. Ein gut kontaktiert.es Nanoröhrchen sollte problemlos einen Strom bis 10 μA transportieren können (theoretisch sogar bis in den mA-Bereich). Das macht also Stromdichten von 103 A/cm2 oder mehr aus. Trotzdem zeigen die experimentellen Werte, dass Stromdichteπ von 1 bis 100 mA/cm2 und Emitterdichten von 104 bis 105 Emittern pro cm2, für elektrische Feldstärken F um etwa 5-10V/μm erreicht werden (für höhere Feldstärken F beginnen nachteilig zwischen Anode-Kathode elektrische Entladungen). Hierfür gibt es im wesentlichen zwei Erklärungen. Zum einen ist eine sehr hohe Dichte von Strukturen nachteilig für die Feldüberhöhung. Mit sehr kurzem Emitter-Emitter-Abstand geschieht eine elektrostatische Abschirmung, was zu einer Absenkung des geometrisch überhöhten Feldes Fι führt. Zum anderen weist ein typischer Kaltemitter-Film mit Kohlenstoff-
Nanoröhrchen, eine stochastische Verteilung von feldüberhöhenden Strukturen auf. Das führt in allen experimentell untersuchten Fällen zu einer räumlich stochastischen Verteilung ß(x,y) der feldüberhöhendeπ Strukturen auf einer Kaltkathode-Oberfläche. Demzufolge kann eine statistische ß-Verteilung wie folgt definiert werden f(ß)=dn/dß wobei dn die Anzahl der feldüberhöhenden Strukturen pro Fläche in einem kleinen Intervall ß bis (ß+dß) ist. f(ß) ist ein Mass der Güte, oder die Effizienz einer Kaltkathode und gibt eine quantitative Beschreibung der Emitter- und Stromdichte über
Emitterdichte(F)= J f(ß) dß [cm"2] Stromdichte(F)= I f(ß) l(ß,F) dß [Acrn 2] l(ß,F) ist der Strom eines einzelnen Emitters in Abhängigkeit vom aussen angelegten elektrischen Feld F und der geometrischen Feldüberhöhung. Es wurde gezeigt, dass f(ß) einer typischen Kaltkathode mit Kohlenstoff-Nanoröhrchen eine exponentielle Abhängigkeit von ß, f(ß)~exp(kß) aufweist. Aufgrund der relativ geringen Anzahl von effizient feldüberhöhenden Strukturen in einem höheren ß-Bereich (>400) trägt demzufolge nur etwa einen Anteil von 0.01% aller potentiellen Emitter zum Strom bei. Der Rest der Emitter hat zu tiefe Feldüberhöhungswerte und bleibt daher passiv, da das Feld Fι kleiner als 2 V/nm ist, siehe Gleichung 2. Die mit einem Prozentanteil von 0.01 % effizientesten Emitter liefern zwar Strom bei einem tiefen (d.h. mit geringer Spannungsdifferenz) angelegten Feld F, aber da die Anzahl von diesen so gering ist, bleibt die Gesamtstromdichte gering. Ein Versuch, das von aussen angelegte Feld F zu erhöhen, damit auch die weniger effizienten Emitter zum Strom beitragen, führt unfehlbar zu elektrischen Entladungen bzw. vor allem zur strominduzierten Emitterzerstörung der effizientesten Emitter.
Im Stand der Technik sind grundsätzlich drei Lösungsansätze bekannt, die Strom- und Emitterdichte zu verbessern. Als erstes wird durch kontrolliertes Wachstum versucht, den Emitter-Emitter-Abstand bzw. die Emittergeometrie (Höhe-Krümmuπgsradius-Verhältnis) zu kontrollieren. Dieser Lösungsansatz ist als sog. „Selbstorganisation" der feldüberhöhendeπ Strukturen bekannt. Hierdurch kann man die zwschen den Emittern auftretende elektrostatische Abschirmung weitestgehend ausschalten bzw. reduzieren. Das geometrisch überhöhte elektrische Feld Fι steigt somit an. Als zweites wird durch kontrolliertes Wachstum versucht, f(ß) zu kontrollieren und zu manipulieren. Das exponentielle Verhalten von f(ß) einer typischen Kohlenstoff-Kaltkathode, scheint zwar intrinsisch zu sein, aber indem man die Steigung der Gerade von f(ß) stark erhöht, bringt man eine grössere Anzahl Emitter in einen hohen ß-Bereich. Somit werden diese Emitter auch zum Erhöhen der Stromdichte beitragen. Als dritter Lösungsansatz ist der Einsatz von Ballastwiderständen bekannt und wird bereits für Mikrospitzen verwendet. Wenn ein oder mehrere Emitter in Serie mit einem Widerstand, z.B. in Form einer Widerstandsschicht, geschaltet werden, weicht die Emission von dem typischen Fowler-Nordheim Verhalten ab. Je grösser das geometrisch überhöhte Feld F| wird, um so mehr weicht der Strom von der F-N-Kennlinie, ab.
Dieser Effekt wird ausgenutzt, um den Strom der effizientesten Emitter zu unterdrücken. Das klingt paradox, aber dadurch wird eine stromin- duzierte Emitterzerstörung der stärksten Emitter verhindert und das von aussen angelegte elektrische Feld F kann somit erhöht werden. In das dadurch erhöhte elektrische Feld Fι können somit auch Emitter mit geringerem ß zur Stromdichte, siehe Gleichung 5, beitragen. Da diese, aufgrund des exponentiellen Verhaltens von f(ß), in sehr grossen Mengen vorkommen, steigt die Gesamtstromdichte der Kathode an.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die oben aufgezeigten Nachteile thermionischer Strahlungsquellen zu überwinden und eine Bestrahlungsvorrichtung mit Röntgen- oder Elektronenstrahlen unter Verwendung eines Hoch-Dosis-Strahlers mit geringen Leistungsverlusten der Kathode, vorzuschlagen, mit dem Objekte diverser Geometrie und in grossen Mengen gleichzeitig bestrahlt werden können. Insbesondere soll ein Röntgenstrahier vorgeschlagen werden, der eine mehrfach höhere Dosisleistung ermöglicht als konventionelle Röntgenstrahier. Ebenso soll der Prozentsatz an in Röntgen-Strahlen konvertierter und und nutzbarer Energie erhöht werden und eine gleichförmige Verteilung der Röntgen-Strahlen bezüglich der zu bestrahlenden Oberfläche und der Tiefe des Materials erhalten werden. Ferner soll die vorgeschlagene Vorrichtung auch eine kostengünstige Bestrahlung, insbesondere zur Sterilisation verschiedener Objekte und das Trocknen von Tinte und Polymer-Crosslinking, insbesondere im industriellen Massstab, ermöglichen. Gemäss der vorliegenden Erfindung werden diese Ziele insbesondere durch die Elemente der unabhängigen Ansprüche erreicht. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen gehen ausserdem aus den abhängigen Ansprü- chen sowie aus der Beschreibung hervor. Insbesondere werden diese Ziele durch die Erfindung dadurch erreicht, dass eine Röntgenröhre eine Kathode, die in einen vakuumisierten Innenraum Elektronen (e-) emittiert, und ein als Anode ausgebildetes Target zur Erzeugung von Röntgenstrahlung (y) hoher Dosisleistung umfasst, wobei die Kathode mindestens eine Kaltkathode, basierend auf einem Elektronen (e- )-emittierenden Material mit feldüberhöhender Struktur umfasst. Die feldüberhöheπden Strukturen können z.B. Kohlenstoff-Nanotubes, korallenartiger Kohlenstoff, Metallspitzen, Silicium-Spitzen, Diamantspitzen und/oder Diamaπtpulver umfassen. Mit Vorteil emittieren die feldüberhöhenden Strukturen Elektronen (e') schon bei Raumtemperatur. Im Gegensatz zu den als thermioπische Elektronenquellen bekannten Heisskathoden benötigen sie keine Heizleistung, um Elektronen (e') in das Vakuum abzugeben . Auf der Oberfläche der Kathode iπtegrierbare feldüberhöhende Strukturen bewirken durch Verstärkung eines von aussen angelegten elektrischen Feldes eine Kaltemission von Elektronen (e"). Die Funktionsweise der Kaltkathoden beruht darauf, dass ein von aussen angelegtes elektrisches Feld an spitz ausgebildeten Strukturen überhöht wird, so dass hohe elektrische Felder, typischerweise z.B. in der Grössenordnung von 2000 - 4000 Volt pro Mikrometer, entstehen. Die Anode kann im Vergleich zur Elektronen- emittierenden Fläche der Kathode z.B. klein oder in gleichem Grössenverhältπis ausgebildet sein. Ein Vorteil dieser Erfindung ist es u.a., dass die Elektronenemission bei Raumtemperatur erfolgt und somit die Vorrichtung zur Heizung des Emitters entfällt. Weiter entfällt die Kühlung der unmittelbaren Umgebung der Emitter. Als weiterer Vorteil soll die Lebensdauer der Emitter erwähnt werden. Da der Emitter bei Raumtemperatur betrieben wird, findet keine Alterung durch Abdampfen des Emittermaterials statt. Wegen der Stromzuführungen und evt. Kühlung ist es schwierig, thermionische Elektroπenquellen so zu bauen, dass sie für Röntgenstrahleπ transparent sind. Dadurch sind die geometrischen Möglichkeiten bei der Bestrahlung weiter eingeschränkt. Röntgenröhren mit für Röntgenstrahlung transparenten
Kathoden und/oder Anoden sind deshalb im Stand der Technik nicht oder nur schwer herzustellen. In einer Ausführungsvariante umfasst die Kaltkathode mindestens eine Trägerschicht zum Halten des Elektronen (e-)-emittierenden Materials, wobei die Emissionsfläche der Kaltkathode im wesentlichen durch die Form der Trägerschicht definiert ist. Ein Vorteil dieser Ausführungsvariante ist u.a., dass fast beliebige geometrische Anordnungen realisiert werden können. In einer anderen Ausführungsvariante ist Geometrie und Raumanordung der Kaltkathode und/oder der Emissionsfläche der Kaltkathode durch die Formgebung der Trägerschicht bestimmt. Ein Vorteil dieser Ausführuπgsvariante ist u.a., dass die Geometrie der Bestrahlungseinheit einfach den Anforderungen des Bestrahlungsverfahren angepasst werden kann.
In einer weiteren Ausführungsvariante ist das Verhältnis der Fläche der Kaltkathode zur Schichttiefe gross. Ein Vorteil dieser Ausführungsvariante ist u.a., dass die Kathode sich für grossflächige Bestrahlungsvorrichtungeπ eignet.
In einer wieder anderen Ausführungsvariante ist durch die Flächenausdehnung und/oder Raumanordnung der Kaltkathode und/oder der Anode Form und Grosse des Bestrahlungsraumes der Röntgenröhre bestimmt. Ein Vorteil dieser Ausführungsvariante ist u.a., dass das zu bestrahlende Gut von allen Seiten gleichzeitig bestrahlt werden kann. In einer Ausführungsvariante umfasst die Trägerschicht eine Matrix mit eingebetteten Kohlenstoff-Nanotubes und/oder korallenartig strukturierter Kohlenstoff. Ein Vorteil dieser Ausführungsvariaπte ist u.a., dass sie für grossflächige Strahlervorrichtungen sehr wirtschaftlich wird. Kohlenstoff Nanoröhrchen sind kommerziell erhältlich und korallenartig strukturierter Kohlenstoff lässt sich grossflächig kostengünstig auftragen. Kohlenstoff ist ausserdem, aufgrund seiner starken kovalenten Verbindungen, resistenter als Metall-Mikrospitzen gegen lonenbomardemeπt und elektrische Entladungen. Kohlenstoff ist in der Lage, grosse Emissionsströme zu verkraften. In einer anderen Ausführungsvariante umfasst die erste
Trägerschicht der Kaltkathode mindestens ein Substrat mit keramischem Werkstoff oder Glas. Ein Vorteil dieser Ausführungsvariante ist u.a., dass das Trägermaterial günstig, formbar und vakuumtauglich ist. Ausserdem ist die Abschwächung von Röntgenstrahlen durch diese Materialen relativ gering. In einer Ausführungsvariante umfasst die Trägerschicht mindestens eine Widerstandsschicht und/oder Leiterbahnschicht. Ein Vorteil dieser Ausführungsvariante ist u.a., dass der Emissionsstrom gleichmässig über die Kathodenoberfläche verteilt werden kann. Somit kann die spezifische Leistung auf die Anode optimal verteilt werden, und dadurch wird lokal Überhitzung vermieden.
In einer weiteren Ausführungsvariante umfasst die Leiterbahnschicht eine aufgedampfte Kupferschicht. Ein Vorteil dieser Ausführungsvariante ist u.a., dass das Kupfer gute elektrische und wärmeableiteπde Eigenschaften hat. Andere Metalle können ebenfalls mit Vorteil eingesetzt werden. In einer Ausführungsvariante ist die Röntgenröhre als
Anodenhohizylinder mit einem koaxialen Kathodenhohizylinder im Inneren ausgebildet. Diese Ausführungsvariante hat u.a. den Vorteil, dass z.B. das zu bestrahlende Gut im Inneren des Kathodenhohlzylinders angebracht werden kann (die Strahlung geht nach Innen - Rückstrahler). In einer anderen Ausführungsvariante ist die Röntgenröhre als
Anodenhohizylinder mit einem koaxialen Kathodenhohizylinder ausserhalb der Anode ausgebildet. Diese Ausführungsvariante hat u.a. den Vorteil, dass z.B. das zu bestrahlende Gut im Inneren des Anodenhohlylinders angebracht werden kann (die Strahlung geht nach Innen - Transmissionstrahler).
In wieder einer Ausführungsvariante ist die Röntgenröhre als Anodenhohizylinder mit einem koaxialen Kathodenhohizylinder im Inneren ausgebildet. Diese Ausführuπgsvariante hat u.a. den Vorteil, dass z.B. das zu bestrahlende Gut ausserhalb des Anodenhohlzylinders angebracht werden kann (die Strahlung geht nach Aussen - Transmissionstrahler). In einer weiteren Ausführungsvariaπte ist die Röntgenröhre als Anodenhohizylinder mit einem koaxialen Kathodenhohizylinder ausserhalb der Anode ausgebildet. Diese Ausführungsvariante hat u.a. den Vorteil, dass z.B. das zu bestrahlende Gut ausserhalb des Kathodenhohlzylinders angebracht werden kann (die Strahlung geht nach aussen - Rückstrahler). In einer anderen Ausführungsvariaπte ist der Querschnitt der Kaltkathode und/oder Anode als Vollkreis, Kreissegment, Kreisring, Dreieck, Viereck, Vieleck oder beliebig definierbarer Polygonzug ausgebildet. Die Länge dieser Anordnung ist prinizipell beliebig wählbar. Ein Vorteil dieser Ausführungsvariante ist u.a., dass die Strahleranordnung sich modular zusammenbauen lässt.
In einer Ausführungsvariante ist das Elektronen (e-)-emittierende Material auf der Trägerschicht mit definiertem Abstand nebeneinander und/oder hintereinander und/oder benachbart angeordnet. Dies hat u.a fertigungstechnische Vorteile, da das Extraktionsgitter in flache Geometrien sich einfacher bauen lässt. Somit kann ein Vielzahl solcher Strahler-Module zu einer komplexen Geometrie der Strahleranordnung zusammengebaut werden. In einer Ausführuπgsvariante ist die Kaltkathode für
Röntgenstrahlung (y) transparent oder im Wesentlichen transparent ausgebildet. Ein Vorteil dieser Ausführungsvariante ist u.a., dass eine Rückoder Transmissionstrahleranordnung ohne spezielle Kühlvorrichtungen der Kaltkathode (ausser Luftkoπvektion) erbaut werden kann. In einer Ausführuπgsvariante ist zwischen Kaltkathode und Anode wenigstens ein Extraktionsgitter angeordnet. Zwischen Kaltkathode und Extraktionsgitter kann z.B. ein elektrischer Isolator angeordnet sein. Ein Vorteil dieser Ausführungsvariante ist u.a., dass der Abstand Extraktionsgitter- Kaltemitter konstant über die Emissionfläche gehalten werden kann. Somit kann die örtliche Variation der Emissionsintensität reduziert werden. Die Verwendung eines Extraktioπsgitters kann unter Umständen auch als Schutz gegen lonenbomardement und elektrische Entladungen dienen. In einer anderen Ausführungsvariante weist die Anode mindestens eine Kühlmittelschicht (KM) auf, wobei die Kühlmittelschicht (KM) ein flüssiges Kühlmittel (KM), und/oder ein gasförmiges Kühlmittel (KM) umfasst. Ein Vorteil dieser Ausführungsvariante ist u.a., dass die Anode eine höhere spezifische Elektronenintensität ertragen kann. Somit kann eine höhere Dosisleistung erziehlt werden. An dieser Stelle soll festgehalten werden, dass sich die vorliegende Erfindung neben der erfindungsgemässen Röntgenröhre auch auf ein Verfahren zur Sterilisation und/oder Bestrahlung mittels einer erfindungsgemässen Röntgenröhre sowie auf eine ebensolche Elektronenkanone bezieht. Nachfolgend werden Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindungen anhand von Beispielen beschrieben. Die Beispiele der Ausführungen werden durch folgende Figuren illustriert:
Figur 1 zeigt eine Röntgenröhre mit thermoionischer Elektronenquelle nach dem Stand der Technik. Dabei werden Elektronen (e") von einer Kathode 30 emittiert und Röntgenstrahlen - von einer Anode 20 durch ein Fenster 301 abgestrahlt. Figur 2 zeigt eine Kaltelektronen (e") emittierende Kathode; schematisch ist eine lithographisch strukturierte Kathode mit Metallspitzen als feldüberhöhende Strukturen des Standes der Technik dargestellt.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt einer erfindungsgemässen Ausführungsform einer Röntgenröhre in hohlzylindrischer Form, insbesondere ist schematisch der Querschnitt durch die hohizylindrische Kaltkathoden-Anoden- Anordnung und den ebenfalls ausgebildeten Bestrahlungsraum dargestellt. Damit kann im Inneren des Kathodenhohlzylinders 31 eine z.B. gleichmässige 4τr-Gammastrahlung erreicht werden. Das zu bestrahlende Gut kann im Inneren des Anodenhohlzylinders 31 angebracht werden. Dies garantiert eine gleichmässige Bestrahlung des Objektes von allen Seiten, was ansonsten kaum möglich wäre.
Fig. 4 zeigt den Querschnitt einer Kaltkathode mit Kohlenstoff- Nanotubes mit Extraktionsgitter in einer sog. Triodenkonfiguration der Elektroden. Fig. 5a zeigt den Querschnitt einer Transmissionsstrahleranordnung in variabler Elektroden-Geometrie mit modular zusammengesetzten
Kaltkathoden als Elektronenquellen in einem Teilkreissegment. Um eine 4ττ- Gammastrahlung, siehe auch Fig. 3, zu erreichen, kann ein Vielzahl solcher Transmissionsstrahleranordnungen vorteilhaft modular zusammengebaut werden. Die Ausdehnung der Transmissionstrahleranordnung ist in der Längsrichtung, senkrecht zur Papierebeπe, frei wählbar. Fig. 5b zeigt den Querschnitt einer Transmissionsstrahleranordnugen nach Fig. 5a, mit einem Spezialfall der Bemessung der Kaltkathoden und Anodenradien, wobei Kathode und Anode parallel oder im Wesentlichen parallel angeordnet sind. Fig.βa zeigt den Querschnitt einer Rückstrahleranordnung in variabler Elektroden-Geometrie mit modular zusammengesetzten Kaltkathoden als Elektroπenquellen in einem Teilkreissegment. Die Trägerschicht der Kathode und die Kaltkathode sind im wesentlichen für Röntgenstrahlung transparent. Die Ausdehnung der Rückstrahleranordπung ist in der Längsrichtung, senkrecht zur Papierebeπe, frei wählbar.
Fig. 6b zeigt den Querschnitt einer Rückstrahlanordnung nach Fig. 6a, mit einem Spezialfall der Bemessung der Kaltkathoden und Anodenradien, wobei Kathode und Anode parallel oder im wesentlichen parallel angeordnet sind. Fig. 7 zeigt einen Elektronentransmissionsstrahler mit modularer
Kaltkathode, in einer Anordnung analog zu Fig. 5b. Figur 1 zeigt schematisch eine Architektur einer solchen konventionellen Röntgenröhre 10 des Standes der Technik. Dabei werden Elektronen e" von einem Elektronenemitter, d.h. einer Kathode 30, in der Regel einer heissen Wolframwendel, emittiert durch eine angelegte Hochspannung auf ein Target s beschleunigt, wobei Röntgenstrahlen y vom Target, d.h. der Anode 20, durch ein Fenster 301 abgestrahlt werden. D.h., beim Auftreffen der Elektronen e' auf dem Target wird im dabei entstehenden Brennfleck Röntgenstrahlung y erzeugt. Die Röntgenstrahlung y tritt durch ein Fenster 301 in den Aussenraum und wird zu Bestrahlungszwecken genutzt. Von der auf dem Target 200 erzeugten Strahlung gelangt nur ein kleiner Teil auf das zu bestrahlende Gut. Aus geometrischen Gründen wird der grösste Teil der Strahlung in der Röhre selbst absorbiert. Damit muss, je nach Grosse des Objektes, ein bestimmter Bestrahlungsabstand gewählt werden, um das Objekt vollständig zu bestrahlen. In konventionellen Anordnungen kann typischerweise nur etwa 10 % der Strah¬s lung in den Halbraum der Targetoberfläche genutzt werden. Figur 1 zeigt ein Abstrahlfenster 301 mit einer Öffnung von 50°. Figur 2 zeigt schematisch eine bekannte lithographisch strukturierte Kaltkathode 22 des Standes der Technik. Auf einen kostengünstigen Träger 201, z.B. einem keramischen Substrat, ist eine Leiterbahnschicht 2020 aufgedampft, auf dieser ist ferner eine Widerstandsschicht 203 aufgebracht. Auf der Widerstandsschicht 203 sind als feldüberhöhende Stukturen 70, auch (Elektronen)emitter genannt, Metall-Spitzen 70a aus Molybdän aufgebracht. Die Metall-Spitzen 70a sind beabstandet durch jeweils seitlich benachbart angeordnete Isolatoren 60. Beabstandet in der Höhe, d.h. von der5 Widerstandsschicht 203 nach oben, ist auf der Oberfläche der Isolatoren 60 ein Gate 80, auch Gitter genannt, formschlüssig aufgebracht. Ein elektrisches Feld F (nicht dargestellt) wird zwischen die Metall-Spitzen 70a und das Gate 80, welches in der Funktion eines Extraktionsgitters aus einem metallischen Werkstoff besteht, angelegt. Das Gate 80 ist sowohl von dero Widerstandsschicht 203 als auch den Metall-Spitzen 70a elektrisch (isoliert) und räumlich getrennt und hat eine Öffnung von typischerweise einigen Mikrometern. Die Spannungsdifferenz zwischen dem Gate 80 und den Emittern 70a beträgt typischerweise weniger als 100 Volt. Für Anwendungen beispielsweise in Flachbildschirmen müssen Gruppen (Pixels) von zehn bis5 mehreren hundert solcher Mikrospitzeπ 70a parallel angesteuert werden können. Dies ist bei Röntgenröhren nicht zwingend notwendig. Fig. 3 zeigt im Querschnitt das Schema einer Röntgenröhre 11 , die in einer bevorzugten Ausführungsform aus einer hohlzylindrischen Kaltkathode 21 und einer hohlzylindrischen Anorde 31, welche koaxial zueinander angeordnet sind, aufgebaut ist. Die gemeinsame Mittenachse beider Hohlzylinder verläuft, wie im Querschnitt der Fig. 3 sichtbar, durch den gemeinsamen Mittelpunkt MP. Auf einem äusseren Vollkreis mit dem Radius r1 bezüglich des Mittelpunktes MP ist im Querschnitt die Kaltkathode 21 der Röntgenröhre 11 dargestellt. Die Kaltkathodenoberfläche weist, wie im Schema des Ausschnittes A herausgezogen und vergrössert dargestellt, eine Matrix mit eingebetteten Kohlenstoff-Nanoröhrchen 71a als feld überhöhende Strukturen auf. Von den Kohlenstoff-Nanoröhrchen werden bereits bei Raumtemperatur in Folge eines von aussen angelegten elektrischen Feldes F (nicht dargestellt ) Elektronen (e") in den vakuumisierten Innenraum 40 der Röntgenröhre 11 abgegeben. Diese Elektronen (e") treffen somit beschleunigt auf das anodenseitige Target 31 auf und bewirken bekannterweise die Emission von Röntgenstrahlung (γ). Die Röntgenstrahlung (γ) wird aufgrund der Anordnung der Anode 31 mit kleinerem Radius r2 bezüglich des Mittelpunktes MP in einen ebenfalls hohlzylindrisch ausgebildeten Bestrahlungsraum 90 allseitig abgestrahlt. Unter Verwendung eines für Röntgenstrahlung (γ) nicht transparenten Träger-Materials für die Kaltkathode 21 wird in der gezeigten Abbildung der Fig. 3 ein Transmissionsstrahler mit einer Diodenkonfiguration der Elektroden 21, 31 gebildet. Somit liegt die volle Hochspannung zwischen der kalten Elektronen (e") emittierenden Kathode 21 und der Anode 31 an, im Gegensatz zur anderen Anordnung ist hier kein Extraktionsgitter angeordnet. Während die feldüberhöhenden Strukturen, insbesondere die Kohlenstoff- Nanoröhrchen 71 , in einer Matrix 71 a auf der Kaltkathodenoberfläche eingebettet sind, vgl. Vergrösserung A, besteht das Trägermaterial (nicht dargestellt) der Kaltkathode 21 beispielsweise aus einem preisgünstigen keramischen Substrat. Dieses die Röntgenröhre 11 nach aussen hin abschliessende Substrat bildet bereits den äusseren Abschluss des gesamten
Röntgenröhrenraumes und umschliesst sowohl den vakuumisierten Innenraum 40 als auch den Bestrahlungsraum 90 in der Art einer Doppelwand. In weiteren, nicht dargestellten Ausführungsformen ist das Trägersubstrat aussen gegebenenfalls mit einer weiteren Schicht metallisiert oder umfasst eine nicht dargestellte weitere Gehäusewandung aus Metall oder auch einem polymeren Werkstoff. Wie in Fig. 3 dargestellt, ist bei der Verwendung von kalt Elektronen (e") emittierenden Kathoden 21 nur eine Kühlung der Anodenoberfläche notwendig. Die Kühlung kann mit einem flüssigen oder gasförmigen Kühlmittel KM, wie beispielsweise Wasser, Oel oder Luft erfolgen. Der schematisch dargestellte Kühlmittel räum mit einem Radius r3 (r3 kleiner r2) vom Mittelpunkt MP der gemeinsamen Mittenachse von Anode 31 und Kaltkathode 21 5 ausgehend, umschliesst gemeinsam mit der Anode 31 den ebenfalls hohl- zylindrisch ausgebildeten Bestrahlungsraum 90. Als Material für die Anode 31 wird bekannterweise ein Metall mit hoher Ordnungszahl, z.B. Wolfram verwendet. In der Ausführung der in Fig. 3 beschriebenen Kathodenoberflächen sind die Kohlenstoff-Nanoröhrchen 71 oder auch andere verwendete feldüberhö-
10 hende Strukturen 70 dem lonenbeschuss ausgesetzt. Restgase (auch in tiefen Konzentrationen) können im Elektronenstrahl ionisiert werden. Sie können somit Energien entsprechend der voll angelegten Kathoden/Anoden-Spannung (nicht dargestellt) beim Auftreffen auf die Kaltkathode 21 erhalten. Allerdings können aufgrund der starken atomaren Bindung der Kohlenstoff-Nanoröhrchen
15 71 diese den lonenbeschuss in einem gewissen Masse aushalten. Insbesondere aus Kostengründen ist der Aufbau einer Röntgenröhre 11 mit einer Rundstrahlertransmissionsanordnung nach Fig. 3 von Kaltkathode 21 und Anode 31 interessant, denn ohne Extraktionsgitter oder Gate kann die Strahleranordnung einfach und kostengünstig hergestellt werden.
20 Insbesondere ist ein vollflächiger Auftrag der feldüberhöhenden Struktur 71 auf ein keramisches Substrat herstellungstechnisch einfach möglich.
Fig. 4 zeigt im schematischen Querschnitt die Anordnung einer Kaltkathode 23 mit Extraktionsgitter 80; die zur Strahleranordnung zugehörige Anode ist nicht dargestellt. Auf einem Trägermaterial 201 , z.B. einem kosten-
25 günstigen keramischen Substrat, ist zunächst eine Schicht mit Leiterbahnen 202 aufgedampft. Die Leiterbahnschicht 202 dient zum Ansteuern der einzelnen feldüberhöhenden Strukturen 71 an der Oberfläche der Kathode 23. Zwischen die Leiterbahnschicht 202 und die feldüberhöhende Struktur 71 ist eine Widerstandsschicht 203 in Reihe zu den feldüberhöhenden Strukturen 71 ein-
30 gebracht. Diese Widerstandsschicht 203 dient, gemäss dem bereits oben beschriebenen dritten Lösungsansatz, zur Verbesserung der Stromdichte und Emitterdichte als Baiastwiderstand. Die Schichten 201, 202, 203 sind im Wesentlichen für Röntgenstrahlung transparent und auch resistent gegen die Strahlung. Das bedeutet, dass die Haftung, beziehungsweise die elektrische
35 Eigenschaften laπgzeitstabil sind. Als weiteres Problem wurde, wie bereits erwähnt, insbesondere die Emitterzerstörung in Folge der mangelnden Haftung des Emitters auf der Kathodenoberfläche erkannt. Die Emitterzerstörung kann unter Umständen mehr durch ström- und feldinduzierte Zerstörung als durch lonenbeschuss oder elektrische Entladungen erfolgen. Jedoch kann die mangelnde Haftung des Emitters sich in einer ungenügenden Langzeitstabilität der Strahlerleistung negativ auswirken. Demzufolge sind Massnahmen zu ergreifen, die die Langzeitstabilität der Strahlerleistuπg konstant halten; dies erfolgt, indem die Extraktionsspannuπg in Abhängigkeit der Zeit erhöht wird. Um eine zeitlich variable Extraktionsspannung zu gewährleisten, ist eine Anordnung der Elektroden in Triodenkonfiguration, wie in Fig.4 im Schema dargestellt, besonder vorteilhaft. Die Extraktionsspannung (nicht dargestellt) wird zwischen dem Gate 80 und der Kaltkathode 23 angelegt und beträgt typischerweise 10 bis 10O00 Volt in Abhängigkeit von der Geometrie der feldüberhöhenden Strukturen 71 und dem Abstand zwischen Kathodenoberfläche und Gate 80; letzterer gekennzeichnet durch Pfeil d. In der in Fig. 4 gezeigten Ausführung sind die felderhöhenden Strukturen 71 weniger dem lonenbeschuss und vor allem weniger den möglichen elektrischen Hochspannungsentladungen ausgesetzt. Mit zusätzlichem Aufwand und damit auch mit zusätzlichen Kosten ist die räumliche und elektrische Trennung des Gates 80 von der Oberfläche der Kaltkathode 23 verbunden. Die elektrische/räumliche Trennung erfolgt mit einem Isolator 60, dessen Höhe bzw. Dicke dem Abstand (Pfeil d) vom Gate 80 zu der Oberfläche der Kaltkathode 23 entspricht. Die Isolatoren/Platzhalter 60 können, zum Beispiel wie die Kaltkathode 23 selbst, auch flächig ausgebildet sein und die Form beispielsweise einer perforierten Glas- oder Keramikplatte aufweisen. Jeder Platzhalter 60 besteht somit aus beispielsweise einem Glasstäbchen, was insbesondere bei grossflächiger Ausbildung der Kaltkathode preisgünstig ist. Als Gate 80 (auch Extraktionsgitter genannt) kann auf die von der Kathodenoberfläche abgewandte Stirnseite der Isolatoren 60 beispielsweise ein Metall aufgedampft sein. Ferner kann als Gate 60 auch ein Metallgitter mit variablem Lochabstand, im Querschnitt der Fig. 4 mit Pfeil c angedeutet, und mit variabler Stegbreite, im Querschnitt der Fig. 4 mit Pfeil b, angedeutet, verwendet werden. Bei der Ausführung der Triodenstrahleranordnung gemäss Fig. 4 muss grosser Wert auf die Geometrie des Gates 80 (Pfeile a - d), gelegt werden. Dabei legen die bereits erwähnten Pfeilen b und c das Perforationsmuster bzw. die Gitterstegöffnung des Isolators 60 fest, durch Pfeil d wird der Abstand der Kathodenoberfläche zum Gate 80 bestimmt und Pfeil a legt den Abstand zwischen zwei Isolatoren 60 fest. Durch die vorstehend genannten Werte der Bemessung (Pfeile a bis d) sind Leistungsverluste und die Extraktionsspannung bestimmt. Je grösser die abschirmende Fläche des Gates 80 gegen die Kathode 23 ist, wobei die Fläche für die Platzhalter/Isolatoren 60 weggerechnet wird, desto grösser werden die Verluste am Gate 80. In einem optimierten Design muss also die Gitterstegbreite (Pfeil b) möglichst klein und die Gitterstegöffnung (Pfeil c) möglichst gross bemessen sein. Während die Gitterstegöffnung (Pfeil c) nicht beliebig gross bemessen werden kann, da sonst das von aussen angelegte elektrische Feld F (nicht dargestellt) am Emitterort zu klein wird, muss die Gitterstegbreite (Pfeil b) ausrei- chend gross bemessen sein, damit das gitterförmige Gate 80 aufgrund der elektrostatischen Anziehung nicht zu stark deformiert wird. Aus letztgenanntem Grund kann es weiterhin vorteilhaft sein, wenn unterhalb eines jeden Gittersteges 80a ein separater Platzhalter/Isolator 60 angeordnet ist. Hierdurch wird der Abstand zwischen zwei Isolatoren (Pfeil a) genauso gross wie die Gitterstegöff- nung (Pfeil c). In einem ersten Design der Kaltkathode 23 nach Fig.4 kann beispielsweise von folgenden Wertebereichen ausgegangen werden: (i) Abstand zwischen zwei Isolatoren (Pfeil a) 0,01 bis 2 mm; (ii) Gitterstegbreite (Pfeil b) 0,01 bis 0,2 mm; (iii) Gitterstegöffnung (Pfeil c) 0,01 bis 0,3 mm; (iv) Abstand der Kathodenoberfläche zum Gate (Pfeil d) 0,01 bis 2 mm. Bei grossen Werten von dem Abstand der Oberfläche der Kathode 23 zum Gate 80 (Pfeil d) muss mit einer typischen Extraktionsspannung von mehreren tausend Volt gearbeitet werden. Hierdurch erhöhen sich die Leistungsverluste am Gate 80 erheblich. Bei einem Abstand des Gates 80 von der Oberfläche der Kathoden 23, der beispielsweise einige Dutzend μm beträgt, reicht allgemein elektrische Extraktionsspannung bis zu einigen hundert Volt aus, dafür ist aber das Risiko eines Kurzschlusses einer nicht lithografisch definierten Kathode relativ gross. Somit muss im Design der Kaltkathode 23 ein Kompromiss der genannten Abstände, angedeutet durch die Pfeile a, b, c und d gemacht werden. Es ist somit von weiterem Vorteil, die Kathode 23 mit einem lithografischen Verfahren herzustellen, wobei definierte Gate-, Isolator- und Emitterflächen im Mikrometerbereich verwendet werden.
Fig. 5a zeigt eine Transmissionsstrahleranordnung mit einer modular zusammengesetzten Kaltkathode 24 bestehend aus mehreren Kaltkatho- denmodulen 25 und einer Anöde 32 in einem beliebig definierbaren Kreissegment zur erfindungsgemässen Verwendung in einer Röntgenröhre. Auf dem äusseren Teilkreisabschnitt mit dem äusseren Radius r1 sind, wie schematisch dargestellt, mehrere Kaltkathodenmodule 25 im wesentlichen mit gleichem 5 Abstand angeordnet. Die Kaltkathodenmodule 25 weisen auf ihrer Oberfläche feldüberhöhende Strukturen (nicht dargestellt) auf, die bei Raumtemperatur bereits Elektronen (e") in den vakuumisierten Innenraum 40 der Röntgenröhre abgeben. Alternativerweise können die Kaltkathodenmodule 25 gemäss die Ausführungsvariante in Fig. 4 bestückt sein. Die Elektronen (e") treffen
10 beschleunigt auf ein anodenseitiges Target 32 auf. Bekannterweise wird hierdurch Röntgenstrahlung (γ) vom Target 32, z.B. in den Bestrahlungsraum 90 emittiert. Das anodenseitige Target 32 ist ebenfalls auf einem Teilkreisabschnitt, jedoch bezüglich des Mittelpunktes MP mit kleinerem Radius r2 angeordnet. Die modular aufgebaute Kaltkathode 24 und das
15 anodenseitiges Target 32 bilden einen Kreisringabschnitt, wobei dieser neben den Radien r1 und r2 durch die seitliche Begrenzung und damit durch die strichliert gezeichneten Schenkel des Winkels α variabel definierbar ist. Bei einer Bemessung des Winkels α mit 360° entsteht eine Rundtransmissionsstrahleranordnung analog zur Fig. 3, wobei die entspre-
20 chende Anzahl von Kaltkathodenmodulen 25 auf dem äusseren Kreisring, ohne Abstand, anzuordnen ist. Prinzipiell kann nicht nur die Emissionsfläche der Kaltkathoden 24 modular zusammengesetzt werden, sondern es können auch mehrere Transmissionsstrahleranordnungen wie in Fig. 5a gezeigt, beispielsweise vier Teilkreissegmentanordnungen mit einem Winkel von α =
25 90° bei gleichem ausserem Kaltkathodenradius r1 und innerem Aπodenradius r2 zu einer Rundtransmissioπsstrahleranordnung analog Fig. 3 zusammengesetzt werden. Grundsätzlich ist in der Anordnung von Kaltkathodenmodulen 25 und der Anode 32 gemäss Fig. 5a der Winkel von zwischen 0 und 360° defiπierbar und die Radien r1 bzw. r2 in jedem Fall
30 grösser als Null μm zu bemessen, wobei in einer Verwendung dieser Anordnung, z.B. analog zu Fig. 3 in einer Röntgenröhre mit einer Transmissionsstrahleranordnung, die Differenz des äusseren Kaltkathodenradius r1 zum inneren Targetradius r2 die Beschleunigungsstrecke der Elektronen e" und damit den beispielsweise zu vakuumisierendeπ
35 Innenraum 40 und der Radius r2 den Bestrahlungsraum, bestimmt. Auf der Oberfläche des anodenseitigen Targets 32 zum Bestrahlungsraum 90 hin ist mit weiterem Radius r3 (wobei r3 kleiner als r1 und r2 gewählt ist) schematisch eine Schicht mit Kühlmitteln KM angedeutet. Wie bereits erwähnt, ist es bei dem Aufbau eines Transmissionsstrahlers mit Kaltkathoden vorteilhaft, dass nur anodenseitig eine Kühlung notwendig ist. In Fig. 5b ist ebenfalls eine Transmissionsstrahleranordnung mit ei- ner modular zusammengesetzten Kaltkathode 24 dargestellt. Bei einer Bemessung der Radien r1 , r2 und r3 gegen unendlich und dem Winkel cc gegen 0°, was einen Spezialfall der Bemessung nach Fig. 5a darstellt, sind die modulare Kaltkathode 24 und das anodenseitige Target 32 mit Kühlmittelschicht KM, parallel oder im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Mit dieser Anord- nung lassen sich Strahlervorrichtungen von mehreren Geräten (Röntgenröhren, Elektronenkaπonen) in Kombination realisieren. Beispielsweise können vier Strahler jeweils mit dem Winkel von 90° oder nur zwei Strahler mit hohem Krümmungsradius r bzw. einer Kombination aus den vorgenannten Strahleranordnungen zusammengestellt werden. Diese Strahleranordnungen können entweder gemäss der bereits in Fig. 3 beschriebenen Diodenkonfiguration, d.h. ohne Extraktionsgitter oder gemäss Fig. 4 in Triodenfiguratioπ, d.h. mit Extraktionsgitter aufgebaut sein. Werden die einzelnen Kaltkathodenmodule 24 mit vollflächig an ihrer Oberfläche aufgetragenen feldüberhöhendeπ Strukturen ohne Abstand zusammengesetzt, entsteht dabei ebenfalls eine im Wesentlichen vollflächige Emissionsfläche der zusammengesetzten Kaltkathodenmodule 25. Bei einem Zusammensetzen der Kaltkathodenmodule 25 mit beliebig definierbaren seitlichen, vorderen und hinteren Abschnitten, wie in Fig. 5a und 5b im Querschnitt perlenschnurartig angedeutet ist, entstehen netzartige Strukturen der Oberfläche der modularen Kaltkathoden 25, die beliebig definiert werden können, dabei hängt die Maschenstruktur von der Form der einzelnen verwendeten Kaltkathoden 25 bzw. zusammenstellbarer Kaltkathodenmodule 24 und deren Anordnung ab. Prinzipiell ist auch analog zur modularen Ausführung der Kaltkathode 24 ein modularer Aufbau des anodenseitigen Targets möglich, jedoch aus Kostengründen ist, wie in den Fig. 3, 5a, 5b gezeigt, die Anode einstückig ausgebildet, was z.B. bei der Verwendung in Röntgenröhren mit hohlzylindrischer Ausbildung von Kaltkathode und Anode bzw. im Elektronenstrahler mit im Wesentlichen planparalleler Anordnung von Kaltkathode und Anode herstellungstechnisch einfach realisierbar ist. Fig. 6a zeigt analog zur Fig. 5a eine Anordnung von einer modular aufgebauten Kaltkathode 24 und Anode, ebenfalls in einem beliebig definierbaren Teilkreissegment. Im Gegensatz zu Fig. 5a ist jedoch in Fig. 6a eine Rückstrahleranordπung aufgebaut, wobei für die modulare Kaltkathode 24 ein für Röntgenstrahlung (γ) transparentes Material verwendet wird und die einzelnen Kaltkathodenmodule 25 auf einen inneren Kreisring mit dem Radius r1 (zum Bestrahlungsraum 90 hin beispielsweise wie in einer Röntgenröhre gemäss Fig. 3 gezeigt) und auf einem äusseren Kreisriπg mit dem Radius r2 die Anode 32 mit Kühlschicht KM mit dem Radius r3 angeordnet ist. Somit ist der Radius r1 kleiner als der Radius r2 und dieser wiederum kleiner als der Radius r3 bemessen. Bei Verwendung einer derartigen Anordnung z.B. in einer Röntgenröhre werden von der modular aufgebauten Kaltkathode 24 Elektronen e" bei Raumtemperatur emittiert, die im vakuumisierten Innenraum 40 beschleunigt werden und auf das Target 32 treffen, wobei hierdurch wiederum Röntgenstrahlung (γ) vom anodenseitigen Target 32 in den Bestrahlungsraum 90 emittiert wird. Die Röntgenstrahlung (γ) gelangt durch das kaltkathodenseitig für Röntgenstrahlung (γ) transparente Kathodenmaterial in den Bestrahlungsraum 90, welcher bei dieser Anordnung von der Kaltkathode 24 umschlossen wird. Fig. 7 zeigt schematisch einen Elektronentransmissionsstrahler 12 mit modularer Kaltkathode 24, in einer Anordnung analog zu Fig. 5b, für die Verwendung des Elektronenstrahlers 12, in einer Elektronenkanone. Daher ist das anodenseitige Material durchlässig für Elektronenstrahlen ausgebildet, was in Fig. 7 angedeutet ist. Bei der Verwendung einer Elektronentransmissionsstrahleranordnung mit modular aufgebauter
Kaltkathode 24 wird auf der Seite der Anode 33 entweder durch Luftkonvektion, Wasser oder sonstige spezielle Kühlung die Verlustwärme wegtransportiert. Um die Anode 33 für Elektronen (e") transparent auszubilden, ist insbesondere eine dünne Aπodenfolie mit Stützgitter zu verwenden. In Fig. 7 sind die Stützgitterstege 33a sichtbar. Bei Energien im Bereich von 80 - 300 kV beträgt die Dicke der Anodenfolie 33 typischerweise 3 - 200 μm. Die Kombination von der Anodenfolie 33 mit einem Stützgitter absorbiert einen Teil dereinfallenden Elektronen (e"), insbesondere das Stützgitter selbst. Unter der Voraussetzung, dass die Folie wie vorstehend beschrieben ausreichend dünn ist, und das Ver- hältnis von Gitterstegbreite zu Gitteröffnung des Stützgitters ausreichend klein ist, ist der Leistungsverlust relativ gering im Transmissionsfenster und beträgt durchschnittlich weniger als 30 % der einfallenden Leistung.
Prinzipiell können die oben genannten vorgeschlagenen Flächenstrahler und Rundstrahleranordnungen bzw. Transmissions- und Rückstrahleranordnungen als auch die herkömmliche Strahleranordnung in der Röntgenradiografie mit einer modular zusammengesetzten Kaltkathode und einer entsprechend angeordneten Anode aufgebaut werden. Zum Aufbringen der feldüberhöhenden Strukturen auf die Oberfläche der Kaltkathode, welche die Emissionsfläche für die Elektronen im Wesentlich darstellt, eignen sich alle weiter oben genannten Verfahren. Das modulare Zusammensetzen einzelner Kaltkathodenelemente als auch von aus diesen aufgebauten Strahlersegmenten, eignet sich insbesondere für die grossflächige Ausbildung von ebenen und gekrümmten Emissionsflächen bzw. Bestrahluπgsflächen. Hierdurch ist der Aufbau von jedweden gewünschten Geometrien des Bestrahlungsraumes als auch der Anordnung eines Strahlers um jedwede Geometrie eines Bestrahlungsobjektes möglich, besonders grossflächig und definierbar können in der Fläche bzw. im Raum Hochdosisstrahler angeordnet werden. An dieser Stelle soll festgehalten werden, dass es vier grundsätzliche Anordnungen im Aufbau des Strahlers geben kann: 1. Kathode innen, Anode aussen, Strahlung nach innen (Rückstrahler)
2. Kathode aussen, Anode innen, Strahlung nach innen (Transmissionsstrahler)
3. Kathode innen, Anode aussen, Strahlung nach aussen Transmissionsstrahler)
4. Kathode aussen, Anode innen, Strahlung nach aussen (Rückstrahler).
Während alle Anordnungen für Röntgenstrahier möglich sind, kommen für Elektroneπkanoneπ nur die Anordnungen als Transmissionsstrahler in Frage, in der immer eine transparente Anode den Durchgang der Elektronen aus dem Vakuumraum ermöglicht. Die Vorteile der Erfindung seien nachfolgend zusammengefasst: neben einer hohen Dosisleistung kann die Kaltkathode insbesondere bei vollflächigem Auftrag der feldüberhöhenden Strukturen wirtschaftlich hergestellt werden, die Kaltkathode weist insbesondere geringe thermische Verluste auf und erfordert aufgrund ihrer Emission bei Raumtemperatur keine zusätzliche Kühlung, durch Verwendung entweder von für Röntgenstrahlen transparentem Kathodenmaterial oder nicht für Röntgenstrahlen transparentem Kathodenmaterial ist die Ausbildung eines Rückstrahlers- oder eines Transmissioπstrahlers möglich. Die Kombination der Verwendung von feldüberhöhenden Strukturen für eine Kaltkathode und eine definierte Kaltkathodengeometrie mittels spezifisch im Schichtaufbau feldüberhöhender Strukturen auf einer Trägerschicht, dem definierten Ausbilden weiterer Funktioπsschichten und insbesondere die definierte Geometrie der Kontaktflächen zwischen Trägerschicht und (e")-emittierender Schicht ermöglichen den Aufbau insbesondere einer grossflächigen bzw. modularen zusammensetzbaren Kaltkathode und bei entsprechender Ausbildung der Anode einen grossen Bestrahlungsraum frei definierbarer Form. Ebenfall ist die partielle Bestrahlung am Objekt, z.B. durch definierte Anordnung einzelner Kaltkathodenmodule, möglich. Die oben aufgeführten Vorteile gelten für einen Röntgenstrahier wie für eine Elektronenkanone. Im ersten Fall ist die Anode so ausgelegt, dass alle auftreffenden Elektronen absorbiert und zur Erzeugung von Röntgenstrahlen genutzt werden. Im zweiten Fall ist die Anode so ausgelegt, dass die Elektronen die Anode im Wesentlichen durchdringen und direkt zur Bestrahlung verwendet werden können.

Claims

Patentansprüche
1. Röntgenröhre (11) mit einer Kathode, die in einen vakuumisierten Innenraum (40) Elektronen (e-) emittiert, und einem als Anode ausgebildetem Target (31 , 32) zur Erzeugung von Röntgenstrahlung (y) hoher Dosis, dadurch gekennzeichnet, dass die Kathode mindestens eine Kaltkathode (21, 22, 23), basierend auf einem Elektronen (e-)-emittierenden Material mit feldüberhöhender Struktur (70), umfasst.
2. Röntgenröhre (11 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltkathode (21 , 22, 23) mindestens eine Trägerschicht (201 ) zum
Halten des Elektronen (e-)-emittierenden Materials umfasst, wobei die Emissionsfläche der Kaltkathode (21 , 22, 23) im Wesentlichen durch die Form der Trägerschicht (201) definiert ist.
3. Röntgenröhre (11 ) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Geometrie und Raumanordnung der Kaltkathode (21 , 22,
23) und/oder der Emissionsfläche der Kaltkathode (21 , 22, 23) durch die Formgebung der Trägerschicht bestimmt ist.
4. Röntgenröhre (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Fläche der Kaltkathode (21 , 22, 23) zur Schichttiefe gross ist.
5. Röntgenröhre (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Flächenausdehπuπg und/oder Raumanordnung der Kaltkathode (21, 22, 23) und/oder der Anode (31, 32) Form und Grosse des Bestrahlungsraumes (90) der Röntgenröhre (11) bestimmt ist.
6. Röntgenröhre (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die feldüberhöhenden Strukturen (70) Kohlenstoff- Nanotubes (71) umfassen.
7. Röntgenröhre (11) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die feldüberhöhenden Strukturen (70) korallenartigen Kohlenstoff umfassen.
8. Röntgenröhre (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die felduberhohenden Strukturen (70) Metallspitzen
(70a) umfassen.
9. Röntgenröhre (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die feldüberhöhenden Strukturen (70) Silicium-Spitzen umfassen.
10. Röntgenröhre (11 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die feldüberhöhenden Strukturen (70) Diamaπtspitzen und/oder Diamantpulver und/oder diamantähnliche Kohlenstoff-Matrizen von sp2 und sp3 gebundenem Kohlenstoff umfassen.
11. Röntgenröhre (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht eine Matrix mit eingebetteten
Kohlenstoff-Nanotubes und/oder korallenartigem Kohlenstoff umfasst.
12. Röntgenröhre (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Trägerschicht (201) der Kaltkathode (21 , 22, 23) mindestens ein Substrat mit keramischem Werkstoff umfasst.
13. Röntgenröhre (11 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht (201) mindestenes eine Widerstandsschicht (203) und/oder Leiterbahnschicht (202) umfasst.
14. Röntgenröhre (11 ) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnschicht (202) eine aufgedampfte Kupferschicht umfasst.
15. Röntgenröhre (11) nach einem der Ansprüche 13 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Elektronen (e-)-emittierende Schicht der Trägerschicht und wenigstens eine Widerstandsschicht (203) in Reihe geschaltet sind.
16. Röntgenröhre (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnitts-Geometrie der Kaltkathode (21 , 22, 23) und/oder Anode als Vollkreis, Kreissegment, Kreisring, Dreieck, Viereck, Vieleck oder beliebig definierbarer Polygonzug ausgebildet ist.
17.* Röntgenröhre (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektronen (e-)-emittierende Material auf der Trägerschicht mit definiertem Abstand nebeneinander und/oder hintereinander und/oder benachbart angeordnet ist.
18. Röntgenröhre (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltkathode (21 , 22, 23, 24) für Röntgenstrahlung (y) transparent oder im Wesentlichen transparent ausgebildet ist.
19. Röntgenröhre (11 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltkathode (21 , 22, 23, 24) den vakuumisierten Innenraum (40) oder den Bestrahlungsraum (90) nach aussen abschliesst.
20. Röntgenröhre (11 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Kaltkathode (23) und Anode (31 , 32) wenigstens ein Extraktionsgitter (80) angeordnet ist.
21. Röntgenröhre (11) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Kaltkathode (23) und Extraktionsgitter (80) ein elektrischer Isolator (60) angeordnet ist.
22. Röntgenröhre (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Anode (31, 32) mindestens eine Kühl mittelschicht (KM) aufweist, wobei die Kühlmittelschicht (KM) ein flüssiges Kühlmittel (KM), und/oder ein gasförmiges Kühlmittel (KM) umfasst.
23. Verfahren zur Sterilisation und/oder zum Bestrahlen von Nahrungsmitteln und/oder Medikamenten, und/oder Blutplasma und/oder Verpackungsmaterialien und/oder Instrumenten und/oder Abtöten von Bakterien, Käfern, Ungeziefer, dadurch gekennzeichnet, dass eine Röntgenröhre (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 22 verwendet wird.
24. Elektronenkanone mit einer Elektronenstrahl eranordnung, die eine Elektronen (e-)-emittiereπde Kaltkathode (21 , 22, 23, 24) und eine Anode (33) aufweist, wobei ein hochdosierter Elektronenstrahl erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltkathode die kennzeichnenden Merkmale wenigstens eines der Ansprüche 1 bis 22 umfasst.
25. Elektronenkanone nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Anode (33) für die Elektronen (e-) durchlässig ausgebildet ist.
26. Elektronenkanone nach einem der Ansprüche 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Anode (33) eine sehr dünne Folie mit einer Dicke zwischen 6 bis 200 μm mit einem Stützgitter umfasst.
27. Elektronenkaπone nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung der Anode (33) durch Luftkonvektion, durch Wärmeleitung und/oder durch ein flüsiges Kühlmedium erfolgt.
28. Verfahren zur Bestrahlung und/oder Trocknung von Tinte oder Polymer-Crossling von Kunststoffen, dadurch gekennzeichnet, dass eine
Elektronenkanone nach einem der Ansprüche 24 bis 27 verwendet wird.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008226541A (ja) * 2007-03-09 2008-09-25 Dialight Japan Co Ltd 電界放射型電子源
JP2010501986A (ja) * 2006-08-29 2010-01-21 インフィコン ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 質量分析計
JP2011243579A (ja) * 2004-05-27 2011-12-01 Cabot Microelectronics Corp 本発明の非平行形状フィールドを有するｘ線源
KR101400253B1 (ko) * 2006-04-11 2014-05-26 다카사고네츠가쿠고오교 가부시키가이샤 제전 장치
EP2851929A1 (de) * 2013-09-18 2015-03-25 Nuctech Company Limited Röntgenstrahlenvorrichtung und CT-Vorrichtung damit
RU2551350C1 (ru) * 2014-06-18 2015-05-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радий" Электродный узел электронных приборов
EP2991094A1 (de) * 2014-09-01 2016-03-02 LightLab Sweden AB Röntgenquelle und System mit einer Röntgenquelle
DE102017008810A1 (de) * 2017-09-20 2019-03-21 Cetteen Gmbh MBFEX-Röhre

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007107211A1 (de) * 2006-03-20 2007-09-27 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung zur eigenschaftsänderung dreidimensionaler formteile mittels elektronen
JP5288839B2 (ja) * 2008-03-05 2013-09-11 国立大学法人長岡技術科学大学 軟ｘ線発生装置及び該軟ｘ線発生装置を用いた除電装置
JP2009238600A (ja) * 2008-03-27 2009-10-15 Tohken Co Ltd Ｘ線管用磁気シールド板
WO2010131209A1 (en) * 2009-05-12 2010-11-18 Koninklijke Philips Electronics N.V. X-ray source with a plurality of electron emitters
EP2588430B1 (de) * 2010-07-01 2017-03-08 Advanced Fusion Systems LLC Verfahren und system zur herbeiführung chemischer reaktionen mit röntgenstrahlen
JP5760290B2 (ja) * 2010-12-28 2015-08-05 高砂熱学工業株式会社 除電用電界放出型ｘ線発生装置
CN103219212B (zh) * 2013-05-08 2015-06-10 重庆启越涌阳微电子科技发展有限公司 石墨烯作为x射线管阴极及其x射线管
CN104470172B (zh) * 2013-09-18 2017-08-15 清华大学 X射线装置以及具有该x射线装置的ct设备
DE102013113688B3 (de) * 2013-12-09 2015-05-07 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung zum Beaufschlagen von Schüttgut mit beschleunigten Elektronen
US9865423B2 (en) * 2014-07-30 2018-01-09 General Electric Company X-ray tube cathode with shaped emitter
JP6248055B2 (ja) * 2015-01-20 2017-12-13 ノリタケ伊勢電子株式会社 真空管
DE102018111782A1 (de) 2018-05-16 2019-11-21 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung zum Erzeugen beschleunigter Elektronen
EP3751593A1 (de) * 2019-06-11 2020-12-16 Siemens Healthcare GmbH Röntgenvorrichtung und verfahren zur anwendung von röntgenstrahlung
DE102020206939B4 (de) * 2020-06-03 2022-01-20 Siemens Healthcare Gmbh Röntgenstrahler
EP3933881A1 (de) 2020-06-30 2022-01-05 VEC Imaging GmbH & Co. KG Röntgenquelle mit mehreren gittern

Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3406304A (en) * 1966-11-25 1968-10-15 Field Emission Corp Electron transmission window for pulsed field emission electron radiation tube
US3778655A (en) * 1971-05-05 1973-12-11 G Luce High velocity atomic particle beam exit window
US4333036A (en) * 1980-04-28 1982-06-01 Rpc Industries Anode foil holder for broad beam electron gun
US5729583A (en) * 1995-09-29 1998-03-17 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce Miniature x-ray source
DE19829444A1 (de) * 1998-07-01 2000-01-27 Siemens Ag Röntgenröhre und Katheter mit einer derartigen Röntgenröhre
WO2000021112A1 (fr) * 1998-10-02 2000-04-13 Commissariat A L'energie Atomique Source d'electrons comportant au moins une electrode de protection contre des emissions parasites
US20010009970A1 (en) * 1995-08-24 2001-07-26 Medtronic Ave, Inc. X-ray catheter
US20020021068A1 (en) * 1998-07-22 2002-02-21 Robert Espinosa E-m wave generation using cold electron emission
US6407492B1 (en) * 1997-01-02 2002-06-18 Advanced Electron Beams, Inc. Electron beam accelerator
US20020085674A1 (en) * 2000-12-29 2002-07-04 Price John Scott Radiography device with flat panel X-ray source
US6463123B1 (en) * 2000-11-09 2002-10-08 Steris Inc. Target for production of x-rays
US6477233B1 (en) * 1999-06-04 2002-11-05 Radi Medical Technologies Ab Miniature x-ray source
US20030052612A1 (en) * 2001-09-19 2003-03-20 Eiji Tanabe Microminiature microwave electron source
US20030062488A1 (en) * 2001-10-03 2003-04-03 Fink Richard Lee Large area electron source
US20030142790A1 (en) * 2000-10-06 2003-07-31 Zhou Otto Z. X-ray generating mechanism using electron field emission cathode
WO2003063195A1 (en) * 2002-01-22 2003-07-31 The University Of North Carolina - Chapel Hill Large-area individually addressable multi-beam x-ray system
US20040008818A1 (en) * 2000-09-07 2004-01-15 Pelle Rangsten X-ray tube electrodes
US20040028183A1 (en) * 2000-10-06 2004-02-12 Jianping Lu Method and apparatus for controlling electron beam current
US20040089820A1 (en) * 1999-11-05 2004-05-13 Imtiaz Rangwalla Particle beam processing apparatus and materials treatable using the apparatus

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07111868B2 (ja) * 1993-04-13 1995-11-29 日本電気株式会社 電界放出冷陰極素子
US5726524A (en) * 1996-05-31 1998-03-10 Minnesota Mining And Manufacturing Company Field emission device having nanostructured emitters
FR2764731A1 (fr) * 1997-06-13 1998-12-18 Commissariat Energie Atomique Tube a rayons x comportant une source d'electrons a micropointes et des moyens de focalisations magnetique
RU2161838C2 (ru) * 1997-06-24 2001-01-10 Тарис Технолоджис, Инк. Холодноэмиссионный пленочный катод и способы его получения
US6087765A (en) * 1997-12-03 2000-07-11 Motorola, Inc. Electron emissive film
US6456691B2 (en) * 2000-03-06 2002-09-24 Rigaku Corporation X-ray generator
US6333968B1 (en) * 2000-05-05 2001-12-25 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Transmission cathode for X-ray production
US6760407B2 (en) * 2002-04-17 2004-07-06 Ge Medical Global Technology Company, Llc X-ray source and method having cathode with curved emission surface
US6670629B1 (en) * 2002-09-06 2003-12-30 Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc Insulated gate field emitter array

Patent Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3406304A (en) * 1966-11-25 1968-10-15 Field Emission Corp Electron transmission window for pulsed field emission electron radiation tube
US3778655A (en) * 1971-05-05 1973-12-11 G Luce High velocity atomic particle beam exit window
US4333036A (en) * 1980-04-28 1982-06-01 Rpc Industries Anode foil holder for broad beam electron gun
US20010009970A1 (en) * 1995-08-24 2001-07-26 Medtronic Ave, Inc. X-ray catheter
US5729583A (en) * 1995-09-29 1998-03-17 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce Miniature x-ray source
US6407492B1 (en) * 1997-01-02 2002-06-18 Advanced Electron Beams, Inc. Electron beam accelerator
DE19829444A1 (de) * 1998-07-01 2000-01-27 Siemens Ag Röntgenröhre und Katheter mit einer derartigen Röntgenröhre
US20020021068A1 (en) * 1998-07-22 2002-02-21 Robert Espinosa E-m wave generation using cold electron emission
WO2000021112A1 (fr) * 1998-10-02 2000-04-13 Commissariat A L'energie Atomique Source d'electrons comportant au moins une electrode de protection contre des emissions parasites
US6477233B1 (en) * 1999-06-04 2002-11-05 Radi Medical Technologies Ab Miniature x-ray source
US20040089820A1 (en) * 1999-11-05 2004-05-13 Imtiaz Rangwalla Particle beam processing apparatus and materials treatable using the apparatus
US20040008818A1 (en) * 2000-09-07 2004-01-15 Pelle Rangsten X-ray tube electrodes
US20030142790A1 (en) * 2000-10-06 2003-07-31 Zhou Otto Z. X-ray generating mechanism using electron field emission cathode
US20040028183A1 (en) * 2000-10-06 2004-02-12 Jianping Lu Method and apparatus for controlling electron beam current
US6463123B1 (en) * 2000-11-09 2002-10-08 Steris Inc. Target for production of x-rays
US20020085674A1 (en) * 2000-12-29 2002-07-04 Price John Scott Radiography device with flat panel X-ray source
US20030052612A1 (en) * 2001-09-19 2003-03-20 Eiji Tanabe Microminiature microwave electron source
US20030062488A1 (en) * 2001-10-03 2003-04-03 Fink Richard Lee Large area electron source
WO2003063195A1 (en) * 2002-01-22 2003-07-31 The University Of North Carolina - Chapel Hill Large-area individually addressable multi-beam x-ray system

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011243579A (ja) * 2004-05-27 2011-12-01 Cabot Microelectronics Corp 本発明の非平行形状フィールドを有するｘ線源
EP1754241B1 (de) * 2004-05-27 2012-05-23 Cabot Microelectronics Corporation Röntgenquelle mit nichtparalleler geometrie
KR101400253B1 (ko) * 2006-04-11 2014-05-26 다카사고네츠가쿠고오교 가부시키가이샤 제전 장치
JP2010501986A (ja) * 2006-08-29 2010-01-21 インフィコン ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 質量分析計
JP2008226541A (ja) * 2007-03-09 2008-09-25 Dialight Japan Co Ltd 電界放射型電子源
US9734979B2 (en) 2013-09-18 2017-08-15 Nuctech Company Limited X-ray apparatus and a CT device having the same
EP2851929A1 (de) * 2013-09-18 2015-03-25 Nuctech Company Limited Röntgenstrahlenvorrichtung und CT-Vorrichtung damit
RU2652588C2 (ru) * 2013-09-18 2018-04-27 Нактек Компани Лимитед Устройство рентгеновского излучения и кт-оборудование, содержащее его
RU2551350C1 (ru) * 2014-06-18 2015-05-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радий" Электродный узел электронных приборов
EP2991094A1 (de) * 2014-09-01 2016-03-02 LightLab Sweden AB Röntgenquelle und System mit einer Röntgenquelle
WO2016034526A1 (en) * 2014-09-01 2016-03-10 Lightlab Sweden Ab X-ray source and system comprising an x-ray source
DE102017008810A1 (de) * 2017-09-20 2019-03-21 Cetteen Gmbh MBFEX-Röhre
US11183357B2 (en) 2017-09-20 2021-11-23 Cetteen Gmbh MBFEX tube

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007538359A (ja) 2007-12-27
US20080267354A1 (en) 2008-10-30
EP1747570A1 (de) 2007-01-31

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