電子源及其陰極杯制造技術

本發(fā)明專利技術的一個實施例涉及一種包括用于保持電子發(fā)射體（２１）的容置部的陰極杯（２０），其中陰極杯至少在面向電子發(fā)射體（２１）的區(qū)域設置有包括多個空腔（２３）的表面。另外，本發(fā)明專利技術還提供了一種包括陰極杯（２０）的電子源和Ｘ射線系統(tǒng)。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種陰極杯以及具有陰極杯的電子源和X射線系統(tǒng)。
技術介紹
電子源使用于不同的應用中，例如像X射線斷層攝影(CT)和心臟血管(CV)系統(tǒng)的X射線系統(tǒng)。這些電子源通常包括熱離子發(fā)射體，其在達到一定溫度時會發(fā)射電子。形成這些熱離子發(fā)射體的絲狀體必定要由具有高熔點的金屬例如鎢、鑭或它們的合金制成。這些熱離子發(fā)射體通常固定在主要用作電子-光學聚焦元件的陰極杯上。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術的一個目的是提供一種改進的陰極杯、一種電子源和一種X射線系統(tǒng)。該目的通過根據(jù)獨立權利要求所述的陰極杯來實現(xiàn)。圖1示出了一種電子源。這種電子源包括具有凹部的陰極杯10，電子發(fā)射體11固定地保持在凹部中。電子發(fā)射體11形成為具有蛇形紋的發(fā)射區(qū)域12的平板。一旦對電子發(fā)射體11施加電壓，發(fā)射區(qū)域12就發(fā)射電子。為了發(fā)射這種電子，在暴露時間內(nèi)，發(fā)射區(qū)域12的溫度會達到2000°C以上。這種高溫帶來的結(jié)果是，電子發(fā)射體11的材料會蒸發(fā)并且沉積在電子發(fā)射體11周圍的冷表面上。圖2示出了具有沉積材料的圖1中的電子源。由于發(fā)射區(qū)域12的高溫而蒸發(fā)的材料在陰極杯的表面上直接與發(fā)射區(qū)域12面對面地形成薄膜13。圖3示出了沉積材料的分離。由于不同的應用，陰極杯10的溫度會變化。如果陰極杯10和電子發(fā)射體11采用不同的材料，由于熱膨脹系數(shù)的不同，會產(chǎn)生熱機械應力。所形成的剪應力可能超過粘附力，這導致薄膜13從陰極杯10的表面分離14。這種分離通常開始于薄膜I3的邊緣。根據(jù)薄膜13內(nèi)部的溫度和密度分布，存在薄膜13朝向電子發(fā)射體 11彎曲并與其接觸的風險。這種接觸會改變電流的電路徑且因此會導致電子發(fā)射體11的熱電性能的巨大改變，這會導致電子源的故障。本專利技術的專利技術人認識到通過改變薄膜相對于陰極杯10的粘附性能來避免這種分離是有利的。根據(jù)本專利技術的一個實施例，提供一種包括用于保持電子發(fā)射體的容置部的陰極杯，其中陰極杯至少在面向電子發(fā)射體的區(qū)域設置有包括多個空腔的表面。由不同的熱膨脹系數(shù)引起的破裂效應的主要原因是在薄膜端部的剪應力集中以及其在陰極杯表面上的粘附力太低。薄膜破裂的外觀以及其可能對電子源性能造成的負面影響可以通過該提及的實施例來克服，因為該實施例中面向電子發(fā)射體的表面的粘附能力得到增強。根據(jù)進一步的實施例，空腔形成在陰極杯的材料中。這樣設置的優(yōu)點是可以無需太費力就可容易地形成空腔。根據(jù)另一實施例，空腔形成在至少部分覆蓋陰極杯的覆蓋層中。在該實施例中，陰極杯表面可以被覆蓋層覆蓋，且之后空腔形成在覆蓋層中，或用已經(jīng)包括了呈覆蓋層的結(jié)構(gòu)或紋理的形式的空腔的覆蓋層來覆蓋陰極杯表面。根據(jù)另一實施例，空腔通過激光鉆孔制成。這種制造方法的優(yōu)點在于不會產(chǎn)生可能會形成應力集中區(qū)域的尖銳邊緣，裂縫可能會從該應力集中區(qū)域開始產(chǎn)生。可選擇的，空腔通過銑削制成。另一可選擇的，空腔通過沉入腐蝕(s ink eroding)而制成。根據(jù)另一實施例，空腔形成為凹陷部，凹陷部的邊界互相接觸。這種設置的優(yōu)點在于能夠最佳地利用該區(qū)域來提供空腔。根據(jù)進一步的實施例，容置部包括電子發(fā)射體被布置在其中的凹部和用于固定電子發(fā)射體的插口。通過提供具有凹部的電子發(fā)射體，陰極杯可以用作電子光學聚焦元件。根據(jù)進一步的實施例，空腔設置在插口之間。這個區(qū)域是陰極杯最接近發(fā)射電子的部分的那部分，因此有利的是將空腔設置在該區(qū)域。另外，本專利技術提供了一種包括根據(jù)上述實施例之一所述的陰極杯的電子源和X射線系統(tǒng)。這些裝置具有上述相同的優(yōu)點。這種陰極杯有益地適用于需要具有高發(fā)射電流的熱離子發(fā)射體的任何領域。通過參考下文描述的實施例，本專利技術的這些和其他方面將得到更加清除的闡釋。可見的是，本專利技術的主旨是給保持電子發(fā)射體的陰極杯至少在面向電子發(fā)射體的區(qū)域提供具有改善了粘附性能的表面，以避免沉積的蒸發(fā)的材料的分離。附圖說明圖1示出了電子源；圖2示出了具有沉積材料的圖1中的電子源；圖3示出了沉積材料的分離；圖4示出了根據(jù)本專利技術第一實施例的電子源；圖5示出了根據(jù)本專利技術第二實施例的電子源。具體實施例方式圖4示出了根據(jù)本專利技術第一實施例的電子源。圖示的電子源包括具有圓柱形狀的陰極杯20，其中，在陰極杯20的表面?zhèn)?圖4中上側(cè))設置具有矩形橫截面區(qū)域且沿圓柱形的直徑走向的凹部。凹部的底面設置有用于保持電子發(fā)射體21的兩個插口。電子發(fā)射體21是大體呈矩形的平板，在其中心區(qū)域形成發(fā)射區(qū)域22，發(fā)射區(qū)域22通過制成具有接近電子發(fā)射體21的寬度的80%到90%的長度且交替地通向電子發(fā)射體21的一側(cè)或另一側(cè)的切口來形成蛇形紋。一旦對電子發(fā)射體21施加電壓，發(fā)射區(qū)域22發(fā)射電子。為此，蛇形紋的形狀減小了沿著電流流動路徑的橫截面面積，因此電子發(fā)射體在發(fā)射區(qū)域22的電阻增加。在電子發(fā)射體21面向陰極杯20的一側(cè)設置有插腳，插腳插入陰極杯20的插口中。 通過將插腳插入插口中使陰極杯20能夠固定地保持電子發(fā)射體21。電子發(fā)射體21由具有高熔點的金屬例如鎢、鑭或它們的合金制成。陰極杯20面向發(fā)射區(qū)域22的表面設置有通過激光鉆孔、銑削或沉入焊接來得到的空腔23。空腔23以凹陷形式形成在兩個插口之間， 它們的邊界互相接觸。盡管這是優(yōu)選的形式，空腔23還可以具有多種可能形式，例如沿著圖中的豎直方向的通孔、沉孔、樹干形狀的孔、向底部收縮的圓錐孔、圓柱形孔、凹痕、鉆孔、凹槽、裂縫等等。—旦對電子發(fā)射體21施加電壓，由于增大的電阻，發(fā)射區(qū)域22會被電流加熱到 2000°C以上的溫度。當達到這個溫度時，電子被發(fā)射，且發(fā)射體材料被蒸發(fā)。在陰極杯面向發(fā)射區(qū)域22的表面上會沉積薄膜，如參考圖2的描述。在這個過程中，陰極杯20達到幾百攝氏度的溫度。當關閉電子發(fā)射體21時，陰極杯20冷卻下來，且在沉積材料的薄膜與陰極杯20之間的接觸面內(nèi)形成剪應力。該應力的最大值位于薄膜的邊緣。根據(jù)該實施例，可以通過減小薄膜與陰極杯20之間的接觸面內(nèi)的最大剪應力來避免薄膜從陰極杯20表面的分離。這種最大剪應力的減小可以通過將在平坦表面下的單純剪應力分解為橫向(剪應力) 和垂直方向(拉應力或合力)的分量來實現(xiàn)。在該實施例中，通過構(gòu)造具有空腔23的沉積表面來實現(xiàn)，也就是說通過構(gòu)造具有上述形式的空腔的表面，改變面向發(fā)射體的陰極表面的布局來實現(xiàn)。空腔23的尺寸可以根據(jù)沉積薄膜的估測厚度來優(yōu)化，使得即使在薄膜破裂的情況下，薄膜的碎片仍會保持在空腔23中。圖5示出了根據(jù)本專利技術的第二實施例的電子源。為了避免重復，只對本實施例不同于第一實施例的方面進行描述。該實施例與第一實施例的不同在于空腔23不是直接形成在陰極杯20的材料中。而是，陰極杯20在兩個插口之間的表面也就是與發(fā)射區(qū)域22面對面的區(qū)域被覆蓋層M所覆蓋。覆蓋層M在施加到陰極杯20上之前已經(jīng)包括了具有空腔的紋理或結(jié)構(gòu)，或者覆蓋層M在施加到陰極杯20之后通過與第一實施例相關描述的處理方式在覆蓋層M上形成空腔23。盡管本專利技術已經(jīng)在附圖和前述說明中進行了詳細的示意和描述，但所述示意和描述應該被理解為例證性的或示范性的而不是限制性的，且不能有意地將本專利技術限制于所公開的實施例。術語“包括”并不排除其他元件或步驟，且“一”或“一個”并不排除多數(shù)。單個處理器或其他單元同樣可以實現(xiàn)權利要求中記載的幾項的作用。基本的事實是，在不同的從屬權利要求中記載的某些措施本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
１．一種陰極杯（２０），包括：用于保持電子發(fā)射體（２１）的容置部；其中，所述陰極杯至少在面向電子發(fā)射體（２１）的區(qū)域設置有包括多個空腔（２３）的表面。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：S·胡特曼，
申請(專利權)人：皇家飛利浦電子股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：NL