X-射線電子管的改良陰極結構制造技術

本申請是X-射線電子管的改良陰極結構，公開了一種設備，該設備包括：絲極，該絲極用作X射線電子管的陰極，其中該絲極的部分具有至少一被改變的特性，其中所述部分包括來自基本絲極材料的元素，該元素從所述基礎絲極材料中擴散，其中所述元素是釷以及所述基本絲極材料是含釷的鎢，或者所述元素是鈰以及所述基本絲極材料是含鈰的鎢，或者所述元素是鑭以及所述基礎絲極材料是含鑭的鎢。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術的實施方式主要涉及X-射線電子管陰極領域，并且更具體地涉及X-射線電子管陰極的電子發射結構。
技術介紹
如圖1所示，傳統的X-射線電子管的盤繞絲極具有封閉卷繞的螺旋形式，懸掛在導槽中間。線圈的縱向示意圖如圖2所示。通常，絲極線圈面向電子管的陽極，并且電場的幾何形狀趨于擴散，特別在絲極線圈附近的地方電場更低，導致電子束的擴散；并且由此減少了提供給陽極的電子束強度。如圖2所示，束流從具有對面陽極的凸曲率的陰極表面的擴散對于圓柱形絲極線圈來說是已知的幾何特性。需要注意的是，出于強調的目的，圖2中的擴散被放大。電子束的擴散增加了入射到陽極上的電子束流寬度，減少了入射到陽極上中電子束的均勻性，并且使入射到陽極上的電子束的邊緣變得模糊。
技術實現思路
將描述一種用于X-射線電子管陰極的具有表面的螺旋盤繞的圓柱形絲極的設備和方法。在一個實施方式中，相對于圓柱形絲極的表面的非選定部分，表面的選定部分具有被改變的特性。在一個實施方式中，被改變的特性是曲率。在另一個實施方式中，被改變的特性是功函數。特性改變的目的是改良入射到X-射線電子管的陽極上的電子束的精確度和強度。在一個實施方式中，可以通過磨掉或切除表面的選定部分的材料來形成曲率。在另一個實施方式中，可以通過彎曲表面的選定部分的材料來形成曲率。在一個實施方式中，圓柱形絲極的表面具有基本絲極材料，該基本絲極材料具有相關的功函數。在一個實施方式中，功函數通過在表面的選定部分上沉積材料膜層而被改變，所述表面具有基本絲極材料。在一個實施方式中，材料膜層具有比非選定部分的基本絲極材料低的功函數。在另一個實施方式中，改變功函數包括在表面的非選定部分上沉積材料膜層，所述表面具有基本絲極材料。材料膜層具有比選定部分的基本絲極材料高的功函數。可選擇地，改變功函數包括在表面的選定部分沉積第一材料膜層，以及在表面的非選定部分上沉積第二材料膜層。第一材料膜層具有比非選定部分的第二材料膜層低的功函數。通過附圖以及下述的詳細描述，本實施方式的其它特點和優點將顯而易見。附圖說明本實施方式將通過示例性的方式進行說明，并不局限于附圖中的圖示。圖1示出了 X-射線電子管的傳統的螺旋形式的盤繞絲極。圖2示出了圖1所示盤繞絲極的縱向示意圖。圖3示出了包括陰極和陽極的X-射線電子管的一個實施方式。圖4a示出了圓柱形絲極線圈的一個實施方式的縱向示意圖，該圓柱形絲極線圈的表面的選定部分有凹曲率。圖4b示出了用于將在選定部分中的表面的凸曲率改變為基本上平的或凹的曲率的方法的一個實施方式。圖5a示出了圓柱形絲極線圈的另一個實施方式的縱向示意圖，該實施方式在表面的選定部分上有凹曲率。圖5b示出了用于將在選定部分中的表面的凸曲率改變為基本上平的或凹的曲率的方法的另一個實施方式。圖6顯示了示出了關于表面選定部分的發射表面曲率半徑的相對束流寬度。圖7a示出了顯示表面的選定部分和非選定部分的邊界的圓柱形絲極線圈的一個實施方式的縱向示意圖。圖7b示出了在圓柱形絲極線圈的表面的選定部分上沉積材料的一個實施方式的縱向示意圖。圖7c示出了在圓柱形絲極線圈的表面的非選定部分上沉積材料的另一個實施方式的縱向示意圖。圖7d示出了在圓柱形絲極線圈的表面的選定部分和非選定部分兩者上都沉積材料的另一個實施方式的縱向示意圖。圖7e示出了用于相對于表面的非選定部分改變選定部分的功函數的方法的一個實施方式。圖7f示出了在盤繞絲極的表面上沉積材料的方法的一個實施方式。圖7g示出了用于轉化/碳化盤繞絲極的表面的材料的方法的一個實施方式。圖7h示出了用于轉化/碳化和擴散盤繞絲極的表面的材料的方法的一個實施方式。圖8示出了顯示在X-射線電子管中從陰極的被均勻碳化的絲極線圈發射到陽極的電子束的示例性實施方式的示意圖。圖9示出了在X-射線電子管中從陰極的被選擇性碳化的絲極線圈發射到陽極的電子束的示例性實施方式的示意圖。圖10示出了圖9所示的從被選擇性碳化的絲極線圈發射到陽極的電子束的特寫圖。具體實施例方式在下面的描述中，諸如特殊材料、處理參數、處理步驟等等的許多的特殊的細節被列出，以便于提供對本專利技術的徹底了解。本領域的技術人員公知這些細節不需要逐一地遵從以實行所主張的實施方式。在其它的實例中，已知的處理步驟、材料等等沒有被列出，以便于不使本專利技術模糊。這里使用的術語“功函數(work function)”指將電子從金屬的表面移走所需的最小量的能量。陰極將被描述。陰極被用于X-射線電子管中以發射電子，這些電子被加速到與陽極碰撞時產生X-射線所需要的高能量。陰極可以是如這里描述的可被卷繞為螺旋形的圓柱形絲極。圓柱形絲極是電導體，通常是具有表面的金屬絲。表面的作用是提供電子束。表面可以具有選定部分和非選定部分。如下面將詳細描述的，表面的選定部分有一個特性，它可以相對于表面的非選定部分而被改變。在典型的卷繞絲極中的凸曲率導致電子束的擴散，并且由此減少了提供給陽極的電子束強度。在一個實施方式中，卷繞絲極的凸曲率可以在卷繞絲極的頂部表面上被改變為基本上平的或凹的曲率，以為卷繞絲極電子發射表面提供較好幾何結構，減少電子束的擴散并且增加提供給陽極的電子束強度。通過在其輪廓上具有曲率的表面，陰極線圈可以被制作成使得與電子發射表面相切的外圍(envelope)具有凹輪廓，在此處類似于一維皮爾斯(pierce)陰極的幾何結構，從而使電子集中到陽極上。例如，可以通過磨掉、切除或彎曲表面選定部分中的表面輪廓來形成曲率?？蛇x擇地，本領域的技術人員已知的其它的方法可以被用來沿著表面的選定部分形成需要的曲率。在另一個實施方式中，可以在絲極表面的明確選定區域上改變功函數，例如，通過沉積材料以改變至少一個選定部分上的功函數，或者忽略選定區域并且在非選定區域沉積材料，或者在選定部分和非選定部分的兩者上沉積具有不同功函數的材料。這可以通過將表面從基本絲極材料轉化為不同混合物的操作來實現。一個這種操作的實例被實施在鎢絲金屬線上以碳化選定區域中的可控深度的表面層，以減少其上的功函數。其它表面修改操作也可以被使用，以減少或增加功函數，或相反地改變絲極的限定區域的表面的特性。本領域的技術人員已知的方法可以被用來改變表面的選定部分和非選定部分之間的功函數差異，允許表面的選定部分比表面的非選定部分具有更低的功函數。陰極結構的選定部分的幾何限定可以被設計為通過增加來自于具有減少的功函數區域的電子通量來提高電子束的集中。通過較小的源區域，可以使得電子束的寬度更小且束邊界更加銳化，允許在陽極上的覆蓋區(footprint)具有縮減的區域和更加銳化的邊界限定。在不反對較小的電子束覆蓋區的情況下，電子束強度可以較高，并且總的X-射線產量可以被保持。一般地，X-射線圖像輪廓通過X-射線源點的尺寸來確定。增加電子束強度和/或減少電子束寬度，會導致入射到陽極的電子束覆蓋區的寬度減小、均勻度提高、并且包括更清晰的邊界。通過增大束流強度和/或減少電子束寬度，包括這里描述的絲極的X-射線電子管可以產生更清晰的、更不模糊的X-射線圖像。通過這里描述的改變圓柱形絲極表面的選定部分的特性來的限定絲極的電子發射區域的其它優點在于電子束強度可以被增加，并且在沒有附加的聚焦電極的情況下，陽極的束流覆蓋區的輪廓和尺寸可以被改善，所述本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種設備，該設備包括：絲極，該絲極用作X射線電子管的陰極，其中該絲極的部分具有至少一被改變的特性，其中所述部分包括來自基本絲極材料的元素，該元素從所述基礎絲極材料中擴散，其中所述元素是釷以及所述基本絲極材料是含釷的鎢，或者所述元素是鈰以及所述基本絲極材料是含鈰的鎢，或者所述元素是鑭以及所述基礎絲極材料是含鑭的鎢。

【技術特征摘要】
2006.02.08 US 11/350,9751.一種設備，該設備包括: 絲極，該絲極用作X射線電子管的陰極，其中該絲極的部分具有至少一被改變的特性，其中所述部分包括來自基本絲極材料的元素，該元素從所述基礎絲極材料中擴散，其中所述元素是娃以及所述基本絲極材料是含娃的鶴，或者所述元素是鋪以及所述基本絲極材料是含鈰的鎢，或者所述元素是鑭以及所述基礎絲極材料是含鑭的鎢。2.根據權利要求1所述的設備，其中所述被改變的特性為功函數，且其中相比于未被改變特性的部分，所述被改變特性的部分的功函數較低。3.根據權利要求1所述的設備，其中所述絲極的未被改變特性的部分包括基本絲極材料以及位于該基本絲極材料上的第一材料膜層，且所述絲極的被改變特性的部分包括所述基本絲極材料以及位于該基本絲極材料上的第二材料膜層，所述第二材料膜層具有比所述第一材料膜層低的功函數。4.根據權利要求2所述的設備，其中所述絲極的被改變特性的部分包括第一轉化材料，該第一轉化材料由基本絲 極材料轉化而來。5.根據權利要求4所述的設備，其中所述第一轉化材料包括滲碳材料。6.根據權利要求1所述的設備，該設備進一步包括: 陽極，該陽極用于接收發射自所述絲極的表面的電子； 電子束，該電子束入射到所述陽極上，其中該電子束基本上從電子發射陰極表面的選定部分向所述陽極發射。7.一種設備，該設備包括: X射線電子管的陰極絲極，其中該絲極的部分的功函數被降低，其中該陰極包括第一材料和基本絲極材料，其中所述部分包括來自基本絲極材料的元素，該元素從所述基礎絲極材料中擴散，其中所述元素是釷以及所述基本絲極材料是含釷的鎢，或者所述元素是鈰以及所述基本絲極材料是含鈰的鎢，或者所述元素是鑭以及所述基礎絲極材料是含鑭的鎢。8.根據權利要求7所述的設備，其中所述第一材料從所述基本絲極材料轉化而來，且其中所述第一材料為含釷的碳化二鎢，且所述基本絲極材料為含釷鎢。9.根據權利要求7所述的設備，該設備進一步包括: 陽極，該陽極用于接收發射自所述絲極的電子； 電子束，該電子束入射到所述陽極上，其中該電子束基本上從電子發射陰極表面的選定部分向所述陽極發射。10.一種設備，該設備包括: X射線電子管的陰極絲極，該陰極絲極具有表面，其中相比于該表面的多個非選定部分，該表面的多個選定部分至少具有較低的功函數，其中所述非選定部分包括基本絲極材料，且所述選定部分包括滲碳基本絲極材料，其中所述選定部分包括來自基本絲極材料的元素，該元素從所述基礎絲極材料中擴散，其中所述元素是釷以及所述基本絲極材料是含娃的鶴，或者所述元素是鋪以及所述基本絲極材料是含鋪的鶴，或者所述元素是鑭以及所述基礎絲極材料是含鑭的鎢。11.一種設備，該設備包括: X射線電子管的陰極，該陰極包括絲極，該絲極具有外表面，其中相比于該外表面的非選定部分，該外表面的選定部分具有至少一被改變的特性，且該至少一被改變的特性包括該表面的選定部分的第一功函數，該第一功函數低于所述非選定部分的第二功函數，其中所述選定部分包括來自基本絲極材料的元素，該元素從所述基礎...

【專利技術屬性】
技術研發人員：J·T·阿諾德，S·班迪，G·維爾舒皮，
申請(專利權)人：瓦里安醫療系統有限公司，
類型：發明
國別省市：