扁平發(fā)射極的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種扁平發(fā)射極，包括在施加加熱電壓的情況下發(fā)射電子的發(fā)射平面(2)、具有第一支撐桿(5)的第一末端區(qū)(3)、和具有第二支撐桿(6)的第二末端區(qū)(4)，其特征在于，至少第一支撐桿(5)具有沿縱向延伸的變細(xì)的部分(5a)并且與第一末端區(qū)(3)材料相連地連接，或者第二支撐桿(6)具有沿縱向延伸的變細(xì)的部分(6a)并且與第二末端區(qū)(4)材料相連地連接。這種扁平發(fā)射極設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單并且在同時(shí)具有較長壽命的情況下具有大的電子發(fā)射能力。
【專利說明】扁平發(fā)射極

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種扁平發(fā)射極。
[0002] 這種扁平發(fā)射極用作電子源并且設(shè)置在X射線管的陰極內(nèi)。由扁平發(fā)射極產(chǎn)生的 電子朝陽極（靶子）的方向加速。在電子命中陽極時(shí)電子被制動(dòng)，由此產(chǎn)生X射線，該X射 線例如可以用于診斷成像，用于放射治療，用于分析方面的材料檢查或者用于安全技術(shù)的 檢查。

【背景技術(shù)】
[0003] 具有矩形發(fā)射平面的扁平發(fā)射極例如在DE2727907C2和DE102008046721A1中已 有記載。具有圓形發(fā)射平面的扁平發(fā)射極已由DE19914739C1公開。在上述扁平發(fā)射極中 發(fā)射平面和連接腳設(shè)計(jì)為一體式的并且通過彎折形成90°位置。扁平發(fā)射極的連接腳剛性 地固定在陰極頭內(nèi)。由于連接腳的一定的固有彈性造成扁平發(fā)射極的懸掛裝置具有有限的 彈性。
[0004] 此外，在US7, 693, 265B2中公開了一種扁平發(fā)射極，在它的背面上焊接剛性的桿 狀連掛腳（支撐桿）。
[0005] 此外，在US6, 801，599B1中記載了一種具有焊接的接觸桿的發(fā)射極，其中通過長 的套管在發(fā)射極固定陰極頭內(nèi)時(shí)能夠獲得一些彈性。
[0006] 上述扁平發(fā)射極分別通過電阻加熱也就是說通過通電（施加加熱電流）來加熱。
[0007] 在X射線管運(yùn)行時(shí)在尤其用鎢、鉭或者錸制成的扁平發(fā)射極上施加加熱電壓（電 阻加熱），由此加熱到直到2600°C的溫度，由此電子由于它的熱運(yùn)動(dòng)能夠克服發(fā)射極材料 的典型逸出功并且隨后作為自由電子以供使用。在它的熱發(fā)射之后電子通過約120kV的電 位向陽極加速。在電子命中陽極時(shí)在陽極的表面上產(chǎn)生X射線。
[0008] 扁平發(fā)射極在它的兩個(gè)可通過它們供給加熱電流的連接腳或者支撐桿處剛性地 固定在陰極頭內(nèi)。
[0009] 在運(yùn)行期間產(chǎn)生的溫度在扁平發(fā)射極上導(dǎo)致相對(duì)強(qiáng)的長度膨脹，這種膨脹導(dǎo)致彈 性的和/或塑性的變形，在這種情況下可能在發(fā)射極上由于熱膨脹出現(xiàn)lOOMpa到200MPa 的機(jī)械應(yīng)力。這種變形會(huì)對(duì)所發(fā)射的電子射線的幾何特征產(chǎn)生不利的影響，由此會(huì)相應(yīng)地 使在陽極上產(chǎn)生的焦斑的幾何特征和由此產(chǎn)生的圖像質(zhì)量變差。此外在X射線管的運(yùn)行期 間經(jīng)常接通、斷開加熱電流會(huì)導(dǎo)致熱離子發(fā)射極的一種持續(xù)交變的負(fù)荷，其強(qiáng)烈地縮短發(fā) 射極的壽命。
[0010] 為了避免扁平發(fā)射極的由加熱引起的長度膨脹導(dǎo)致扁平發(fā)射極以及進(jìn)而導(dǎo)致發(fā) 射平面的彈性和/或塑性變形，從DE102010039765A1已知，把扁平發(fā)射極在一個(gè)第一末端 區(qū)內(nèi)通過一個(gè)固定支架定位和在一個(gè)第二末端區(qū)內(nèi)通過一個(gè)可松開的支架限制在一個(gè)熱 的主膨脹平面上。因此通過這種結(jié)構(gòu)上花費(fèi)相對(duì)大的解決方案使扁平發(fā)射極的熱長度膨脹 不會(huì)對(duì)所發(fā)射的電子射線的幾何特征產(chǎn)生任何不利影響。


【發(fā)明內(nèi)容】
toon] 本實(shí)用新型的要解決的技術(shù)問題在于，創(chuàng)造一種具有較長壽命和大的電子發(fā)射能 力的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單的扁平發(fā)射極。
[0012] 根據(jù)本實(shí)用新型上述技術(shù)問題通過一種扁平發(fā)射極得以解決。。
[0013] 所述扁平發(fā)射極，包括在旋加加熱電壓的情況下發(fā)射電子的發(fā)射平面、具有第一 支撐桿的第一末端區(qū)和具有第二支撐桿的第二末端區(qū)。根據(jù)本實(shí)用新型至少第一支撐桿或 者第二支撐桿具有沿縱向延伸的變細(xì)的部分并且與第一末端區(qū)或者與第二末端區(qū)材料相 連地連接。
[0014] 所述材料相連的連接應(yīng)該理解為這樣一種連接，其中連接伙伴-在本例中是各支 撐桿和末端區(qū)-通過原子力或者分子力緊固在一起。在本例中焊接連接和硬釬焊連接屬于 此類。材料相連的連接不能無損壞地松開（不可逆的拆卸連接）。
[0015] 通過在本實(shí)用新型的扁平發(fā)射極中至少第一支撐桿或者第二支撐桿具有一個(gè)沿 縱向延伸的變細(xì)的部分，扁平發(fā)射極的由受熱引起的長度膨脹不會(huì)導(dǎo)致扁平發(fā)射極的彈性 和/或塑性變形。也能夠可靠地防止發(fā)射極結(jié)構(gòu)中的裂縫。因此發(fā)射極的熱的長度膨脹不 會(huì)對(duì)所發(fā)射的電子射線的幾何特征起任何負(fù)面的影響。
[0016] 在一項(xiàng)特別有利的擴(kuò)展設(shè)計(jì)中，無論第一支撐桿還是第二支撐桿都分別具有一個(gè) 沿縱向延伸的變細(xì)的部分。由此再一次減小發(fā)射平面的彈性和/或塑性變形以及發(fā)射極結(jié) 構(gòu)中的裂縫形成。
[0017] 因?yàn)樵诎凑毡緦?shí)用新型的方案中以及在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中扁平發(fā)射極的由 受熱引起的長度膨脹通過兩根支撐桿的至少一根至少部分地被截獲，所以在X射線管運(yùn)行 期間加熱電流的經(jīng)常的接通和斷開僅導(dǎo)致扁平發(fā)射極的一個(gè)極為減小的機(jī)械的持續(xù)交變 的負(fù)荷，由此發(fā)射極壽命得以提高。由此使具有本實(shí)用新型的扁平發(fā)射極的X射線管具有 相應(yīng)較長的壽命。
[0018] 由于即便在高的發(fā)射溫度下發(fā)射平面的機(jī)械負(fù)荷顯著減小，該負(fù)荷能夠阻止在發(fā) 射機(jī)結(jié)構(gòu)內(nèi)形成裂縫，所以也能夠保證在一個(gè)相對(duì)長的時(shí)間段內(nèi)大的電子發(fā)射能力。
[0019] 在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)也可以設(shè)有多個(gè)第一和第二支撐桿。這樣例如可以實(shí)現(xiàn)， 第一末端區(qū)有一根或者兩根第一支撐桿以及在第二末端區(qū)內(nèi)設(shè)置一根或者兩根第二支撐 桿。
[0020] 在有關(guān)的支撐桿中該有關(guān)的支撐桿的沿縱向延伸的變細(xì)的部分能夠以簡單的方 式適應(yīng)各種應(yīng)用情況。這樣在按照本實(shí)用新型的方案中例如該變細(xì)的部分可以在第一支撐 桿中和在第二支撐桿中設(shè)計(jì)成相同的或者不同的。
[0021] 按照一項(xiàng)擴(kuò)展設(shè)計(jì)方案，第一支撐桿和第二支撐桿可以分別具有圓形的橫截面。 按照另一項(xiàng)擴(kuò)展設(shè)計(jì)方案，第一支撐桿和第二支撐桿分別具有矩形的橫截面。然而在本實(shí) 用新型的范圍內(nèi)還可以為支撐桿實(shí)施其他不同的橫截面。
[0022] 按照一種特別優(yōu)選的實(shí)施方式，第一支撐桿在第一末端區(qū)內(nèi)以及第二支撐桿在第 二末端區(qū)內(nèi)焊接。由此能夠以有利的方式一方面為兩根支撐桿和另一方面為發(fā)射平面使用 在電子發(fā)射能力、熱承載能力和彈性方面得以優(yōu)化的材料。
[0023] 根據(jù)另一種優(yōu)選的實(shí)施方式，其特征在于，第一支撐桿在第一末端區(qū)內(nèi)以及第二 支撐桿在第二末端區(qū)內(nèi)通過硬釬焊連接。在這種表示與上述焊接連接不同的變型方案中， 也能夠以有利的方式實(shí)現(xiàn)為兩根支撐桿以及為發(fā)射平面進(jìn)行優(yōu)化的材料選擇。
[0024] 按照另一個(gè)有利的擴(kuò)展設(shè)計(jì)，以在制造技術(shù)有利的方式一體式地設(shè)計(jì)所述發(fā)射平 面、第一支撐桿和第二支撐桿。
[0025] 在按照本實(shí)用新型的扁平發(fā)射極中能夠?qū)崿F(xiàn)，單獨(dú)地饋入加熱電流。在這種情況 下第一支撐桿和第二支撐桿僅具有機(jī)械的功能。然而按照根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，還可以將 第一支撐桿設(shè)計(jì)為導(dǎo)電觸頭和/或?qū)⒌诙螚U設(shè)計(jì)為導(dǎo)電觸頭。由此第一支撐桿和/或 第二支撐桿除了機(jī)械功能（固定在陰極中）外還承擔(dān)電氣功能（饋入加熱電流）。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026] 下面根據(jù)附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的一個(gè)示意性表示的實(shí)施例，然而不限于該實(shí) 施例。附圖中：
[0027] 圖1表示從下方觀察的根據(jù)一種實(shí)施方式的扁平發(fā)射極的仰視圖，以及
[0028] 圖2表示圖1所示的扁平發(fā)射極的支撐桿的細(xì)節(jié)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0029] 圖1中用附圖標(biāo)記1表示的扁平發(fā)射極包括一個(gè)矩形結(jié)構(gòu)的發(fā)射平面2,它在施加 加熱電壓的情況下發(fā)射電子。
[0030] 發(fā)射平面2具有切口 2a和2b，它們交替地從兩個(gè)相對(duì)置例向內(nèi)和垂直于長度方向 以及彼此平行地設(shè)置。為了實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，發(fā)射平面2不是一定要設(shè)計(jì)成矩形。相反，例 如橢圓形或者圓形的發(fā)射平面也是適宜的，那時(shí)它們例如具有蛇曲形的切口。
[0031] 扁平發(fā)射極1的發(fā)射平面2的一側(cè)具有一個(gè)第一末端區(qū)3和在它的另一側(cè)具有一 個(gè)第二末端區(qū)4。
[0032] 在第一末端區(qū)3內(nèi)設(shè)置第一支撐桿5,在第二末端區(qū)4內(nèi)設(shè)置第二支撐桿6。在所 示實(shí)施例中支撐桿5和6在第一末端區(qū)3內(nèi)或者在第二末端區(qū)4內(nèi)例如借助焊接連接（例 如激光焊接）固定。代替焊接連接，第一支撐桿5和第二支撐桿6也可以借助硬釬焊與第一 末端區(qū)3或者與第二末端區(qū)4連接。為此適宜的釬焊技術(shù)例如是激光釬焊、MSG釬焊（金屬 一保護(hù)氣體）、WSG釬焊（鎢-保護(hù)氣體）和電子射線釬焊。無論在材料相連的焊接連接的 情況下還是在材料相連的硬釬焊連接的情況下都必須要關(guān)注所產(chǎn)生連接的足夠的耐溫性。
[0033] 如從圖2所見，根據(jù)本實(shí)用新型的第一支撐桿5具有一個(gè)沿縱向延伸的變細(xì)的部 分5a。與第一支撐桿5相同構(gòu)造的第二支撐桿6同樣具有一個(gè)沿縱向延伸的變細(xì)的部分 6a。在兩種情況下都由此在變細(xì)的部分5a或者6a上方形成一個(gè)頭部5b或者6b和在變細(xì) 的部分7或者8下方形成一個(gè)腳部5c或者6c。
[0034] 第一末端區(qū)3和第一支撐桿5之間的材料相連的連接(焊接連接、硬釬焊連接）通 過頭部5a進(jìn)行。類似地，第二支撐桿6通過頭部6a與第二末端區(qū)4連接。
[0035] 第一支撐桿5的腳部5c和第二支撐桿6的腳部6c分別用于將扁平發(fā)射極1固定 在陰極內(nèi)。
[0036] 在圖示的實(shí)施例中，第一支撐桿5和第二支撐桿6除機(jī)械的功能（在陰極內(nèi)固定） 外還承擔(dān)電氣功能（饋送加熱電流）。
[0037] 通過變細(xì)的部分5a和6a使支撐桿5和6的彈性常數(shù)分別減小。變細(xì)的部分5a 和6a不限于圖2中所示的方案。相反在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)也可以實(shí)現(xiàn)變細(xì)的部分5a和 6a的其他不同的擴(kuò)展設(shè)計(jì)。作為優(yōu)選的實(shí)施方式也可以使用多個(gè)相同或者不同構(gòu)造的變細(xì) 的部分。
[0038] 圖2中表示的第一或者第二支撐桿5或者6各具有圓形的橫截面。然而在本實(shí)用 新型的范圍內(nèi)對(duì)于支撐桿5和6而言也可以實(shí)現(xiàn)其他不同的橫截面，例如η邊形（矩形、正 方形、三角形）或者橢圓形。如果需要，也可以為特定的機(jī)械和/或加熱情況實(shí)施其幾何形 狀變化的橫截面，例如從圓形到橢圓的變化。
[0039] 因?yàn)橹螚U5和6具有減小的彈性常數(shù)，所以與粗壯的不變的支撐桿相比，它們?cè)?膨脹的扁平發(fā)射極1上施加很小的負(fù)荷，以致被加熱的扁平發(fā)射極1在它由受熱引起膨脹 的情況下具有一定的運(yùn)動(dòng)間隙。由此顯著降低發(fā)射極結(jié)構(gòu)中能夠縮短扁平發(fā)射極1的壽命 的裂縫。
[0040] 雖然通過優(yōu)選的實(shí)施例詳細(xì)圖示和說明了本實(shí)用新型，但是本實(shí)用新型并不限于 所示出的實(shí)施例。相反，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以從中導(dǎo)出按照本實(shí)用新型的技術(shù)方案的其 他變型方案，也都不脫離本實(shí)用新型的思想。
[0041] 如從所示出的實(shí)施例的說明中可以看出，本實(shí)用新型的技術(shù)方案相對(duì)于迄今已知 的方案而言，提供了一種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單、在相同長的壽命的情況下具有大的電子發(fā)射能力 的扁平發(fā)射極。
【權(quán)利要求】
1. 一種扁平發(fā)射極，包括在施加加熱電壓的情況下發(fā)射電子的發(fā)射平面（2)、具有第 一支撐桿（5)的第一末端區(qū)（3)、和具有第二支撐桿（6)的第二末端區(qū)（4)，其特征在于，至 少第一支撐桿（5)具有沿縱向延伸的變細(xì)的部分（5a)并且與第一末端區(qū)（3)材料相連地 連接，或者第二支撐桿（6)具有沿縱向延伸的變細(xì)的部分（6a)并且與第二末端區(qū)（4)材料 腥連地連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的扁平發(fā)射極，其特征在于，第一支撐桿（5)和第二支撐桿（6) 分別具有沿縱向延伸的變細(xì)的部分（5a、6a)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的扁平發(fā)射極，其特征在于，第一支撐桿（5)和第二支撐桿（6) 分別具有圓形的橫截面。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的扁平發(fā)射極，其特征在于，第一支撐桿（5)和第二支撐桿（6) 分別具有矩形的橫截面。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的扁平發(fā)射極，其特征在于，第一支撐桿（5)在第一末端區(qū)（3) 內(nèi)以及第二支撐桿（6)在第二末端區(qū)（4)內(nèi)焊接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的扁平發(fā)射極，其特征在于，第一支撐桿（5)在第一末端區(qū)（3) 內(nèi)以及第二支撐桿（6)在第二末端區(qū)（4)內(nèi)通過硬釬焊連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的扁平發(fā)射極，其特征在于，所述發(fā)射平面（2)、第一支撐桿（5) 和第二支撐桿（6)設(shè)計(jì)成一體式的。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的扁平發(fā)射極，其特征在于，第一支撐桿（5)設(shè)計(jì)為導(dǎo)電的觸 頭。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的扁平發(fā)射極，其特征在于，第二支撐桿（6)設(shè)計(jì)為導(dǎo)電的觸 頭。
【文檔編號(hào)】H01J35/06GK203839339SQ201420212568
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年2月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月25日
【發(fā)明者】J·弗羅伊登伯格, J·福爾斯特, F·格思萊恩, G·拉波塔, G·羅里克, M·索伊弗特 申請(qǐng)人:西門子公司