扁平发射极的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种扁平发射极，包括在施加加热电压的情况下发射电子的发射平面(2)、具有第一支撑杆(5)的第一末端区(3)、和具有第二支撑杆(6)的第二末端区(4)，其特征在于，至少第一支撑杆(5)具有沿纵向延伸的变细的部分(5a)并且与第一末端区(3)材料相连地连接，或者第二支撑杆(6)具有沿纵向延伸的变细的部分(6a)并且与第二末端区(4)材料相连地连接。这种扁平发射极设计结构简单并且在同时具有较长寿命的情况下具有大的电子发射能力。
【专利说明】扁平发射极
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种扁平发射极。
[0002] 这种扁平发射极用作电子源并且设置在X射线管的阴极内。由扁平发射极产生的 电子朝阳极（靶子）的方向加速。在电子命中阳极时电子被制动，由此产生X射线，该X射 线例如可以用于诊断成像，用于放射治疗，用于分析方面的材料检查或者用于安全技术的 检查。
【背景技术】
[0003] 具有矩形发射平面的扁平发射极例如在DE2727907C2和DE102008046721A1中已 有记载。具有圆形发射平面的扁平发射极已由DE19914739C1公开。在上述扁平发射极中 发射平面和连接脚设计为一体式的并且通过弯折形成90°位置。扁平发射极的连接脚刚性 地固定在阴极头内。由于连接脚的一定的固有弹性造成扁平发射极的悬挂装置具有有限的 弹性。
[0004] 此外，在US7, 693, 265B2中公开了一种扁平发射极，在它的背面上焊接刚性的杆 状连挂脚（支撑杆）。
[0005] 此外，在US6, 801，599B1中记载了一种具有焊接的接触杆的发射极，其中通过长 的套管在发射极固定阴极头内时能够获得一些弹性。
[0006] 上述扁平发射极分别通过电阻加热也就是说通过通电（施加加热电流）来加热。
[0007] 在X射线管运行时在尤其用钨、钽或者铼制成的扁平发射极上施加加热电压（电 阻加热），由此加热到直到2600°C的温度，由此电子由于它的热运动能够克服发射极材料 的典型逸出功并且随后作为自由电子以供使用。在它的热发射之后电子通过约120kV的电 位向阳极加速。在电子命中阳极时在阳极的表面上产生X射线。
[0008] 扁平发射极在它的两个可通过它们供给加热电流的连接脚或者支撑杆处刚性地 固定在阴极头内。
[0009] 在运行期间产生的温度在扁平发射极上导致相对强的长度膨胀，这种膨胀导致弹 性的和/或塑性的变形，在这种情况下可能在发射极上由于热膨胀出现lOOMpa到200MPa 的机械应力。这种变形会对所发射的电子射线的几何特征产生不利的影响，由此会相应地 使在阳极上产生的焦斑的几何特征和由此产生的图像质量变差。此外在X射线管的运行期 间经常接通、断开加热电流会导致热离子发射极的一种持续交变的负荷，其强烈地缩短发 射极的寿命。
[0010] 为了避免扁平发射极的由加热引起的长度膨胀导致扁平发射极以及进而导致发 射平面的弹性和/或塑性变形，从DE102010039765A1已知，把扁平发射极在一个第一末端 区内通过一个固定支架定位和在一个第二末端区内通过一个可松开的支架限制在一个热 的主膨胀平面上。因此通过这种结构上花费相对大的解决方案使扁平发射极的热长度膨胀 不会对所发射的电子射线的几何特征产生任何不利影响。
【发明内容】
toon] 本实用新型的要解决的技术问题在于，创造一种具有较长寿命和大的电子发射能 力的设计结构简单的扁平发射极。
[0012] 根据本实用新型上述技术问题通过一种扁平发射极得以解决。。
[0013] 所述扁平发射极，包括在旋加加热电压的情况下发射电子的发射平面、具有第一 支撑杆的第一末端区和具有第二支撑杆的第二末端区。根据本实用新型至少第一支撑杆或 者第二支撑杆具有沿纵向延伸的变细的部分并且与第一末端区或者与第二末端区材料相 连地连接。
[0014] 所述材料相连的连接应该理解为这样一种连接，其中连接伙伴-在本例中是各支 撑杆和末端区-通过原子力或者分子力紧固在一起。在本例中焊接连接和硬钎焊连接属于 此类。材料相连的连接不能无损坏地松开（不可逆的拆卸连接）。
[0015] 通过在本实用新型的扁平发射极中至少第一支撑杆或者第二支撑杆具有一个沿 纵向延伸的变细的部分，扁平发射极的由受热引起的长度膨胀不会导致扁平发射极的弹性 和/或塑性变形。也能够可靠地防止发射极结构中的裂缝。因此发射极的热的长度膨胀不 会对所发射的电子射线的几何特征起任何负面的影响。
[0016] 在一项特别有利的扩展设计中，无论第一支撑杆还是第二支撑杆都分别具有一个 沿纵向延伸的变细的部分。由此再一次减小发射平面的弹性和/或塑性变形以及发射极结 构中的裂缝形成。
[0017] 因为在按照本实用新型的方案中以及在一种优选的实施方式中扁平发射极的由 受热引起的长度膨胀通过两根支撑杆的至少一根至少部分地被截获，所以在X射线管运行 期间加热电流的经常的接通和断开仅导致扁平发射极的一个极为减小的机械的持续交变 的负荷，由此发射极寿命得以提高。由此使具有本实用新型的扁平发射极的X射线管具有 相应较长的寿命。
[0018] 由于即便在高的发射温度下发射平面的机械负荷显著减小，该负荷能够阻止在发 射机结构内形成裂缝，所以也能够保证在一个相对长的时间段内大的电子发射能力。
[0019] 在本实用新型的范围内也可以设有多个第一和第二支撑杆。这样例如可以实现， 第一末端区有一根或者两根第一支撑杆以及在第二末端区内设置一根或者两根第二支撑 杆。
[0020] 在有关的支撑杆中该有关的支撑杆的沿纵向延伸的变细的部分能够以简单的方 式适应各种应用情况。这样在按照本实用新型的方案中例如该变细的部分可以在第一支撑 杆中和在第二支撑杆中设计成相同的或者不同的。
[0021] 按照一项扩展设计方案，第一支撑杆和第二支撑杆可以分别具有圆形的横截面。 按照另一项扩展设计方案，第一支撑杆和第二支撑杆分别具有矩形的横截面。然而在本实 用新型的范围内还可以为支撑杆实施其他不同的横截面。
[0022] 按照一种特别优选的实施方式，第一支撑杆在第一末端区内以及第二支撑杆在第 二末端区内焊接。由此能够以有利的方式一方面为两根支撑杆和另一方面为发射平面使用 在电子发射能力、热承载能力和弹性方面得以优化的材料。
[0023] 根据另一种优选的实施方式，其特征在于，第一支撑杆在第一末端区内以及第二 支撑杆在第二末端区内通过硬钎焊连接。在这种表示与上述焊接连接不同的变型方案中， 也能够以有利的方式实现为两根支撑杆以及为发射平面进行优化的材料选择。
[0024] 按照另一个有利的扩展设计，以在制造技术有利的方式一体式地设计所述发射平 面、第一支撑杆和第二支撑杆。
[0025] 在按照本实用新型的扁平发射极中能够实现，单独地馈入加热电流。在这种情况 下第一支撑杆和第二支撑杆仅具有机械的功能。然而按照根据优选的实施方式，还可以将 第一支撑杆设计为导电触头和/或将第二支撑杆设计为导电触头。由此第一支撑杆和/或 第二支撑杆除了机械功能（固定在阴极中）外还承担电气功能（馈入加热电流）。
【专利附图】
【附图说明】
[0026] 下面根据附图详细说明本实用新型的一个示意性表示的实施例，然而不限于该实 施例。附图中：
[0027] 图1表示从下方观察的根据一种实施方式的扁平发射极的仰视图，以及
[0028] 图2表示图1所示的扁平发射极的支撑杆的细节图。
【具体实施方式】
[0029] 图1中用附图标记1表示的扁平发射极包括一个矩形结构的发射平面2,它在施加 加热电压的情况下发射电子。
[0030] 发射平面2具有切口 2a和2b，它们交替地从两个相对置例向内和垂直于长度方向 以及彼此平行地设置。为了实现本实用新型，发射平面2不是一定要设计成矩形。相反，例 如椭圆形或者圆形的发射平面也是适宜的，那时它们例如具有蛇曲形的切口。
[0031] 扁平发射极1的发射平面2的一侧具有一个第一末端区3和在它的另一侧具有一 个第二末端区4。
[0032] 在第一末端区3内设置第一支撑杆5,在第二末端区4内设置第二支撑杆6。在所 示实施例中支撑杆5和6在第一末端区3内或者在第二末端区4内例如借助焊接连接（例 如激光焊接）固定。代替焊接连接，第一支撑杆5和第二支撑杆6也可以借助硬钎焊与第一 末端区3或者与第二末端区4连接。为此适宜的钎焊技术例如是激光钎焊、MSG钎焊（金属 一保护气体）、WSG钎焊（钨-保护气体）和电子射线钎焊。无论在材料相连的焊接连接的 情况下还是在材料相连的硬钎焊连接的情况下都必须要关注所产生连接的足够的耐温性。
[0033] 如从图2所见，根据本实用新型的第一支撑杆5具有一个沿纵向延伸的变细的部 分5a。与第一支撑杆5相同构造的第二支撑杆6同样具有一个沿纵向延伸的变细的部分 6a。在两种情况下都由此在变细的部分5a或者6a上方形成一个头部5b或者6b和在变细 的部分7或者8下方形成一个脚部5c或者6c。
[0034] 第一末端区3和第一支撑杆5之间的材料相连的连接(焊接连接、硬钎焊连接）通 过头部5a进行。类似地，第二支撑杆6通过头部6a与第二末端区4连接。
[0035] 第一支撑杆5的脚部5c和第二支撑杆6的脚部6c分别用于将扁平发射极1固定 在阴极内。
[0036] 在图示的实施例中，第一支撑杆5和第二支撑杆6除机械的功能（在阴极内固定） 外还承担电气功能（馈送加热电流）。
[0037] 通过变细的部分5a和6a使支撑杆5和6的弹性常数分别减小。变细的部分5a 和6a不限于图2中所示的方案。相反在本实用新型的范围内也可以实现变细的部分5a和 6a的其他不同的扩展设计。作为优选的实施方式也可以使用多个相同或者不同构造的变细 的部分。
[0038] 图2中表示的第一或者第二支撑杆5或者6各具有圆形的横截面。然而在本实用 新型的范围内对于支撑杆5和6而言也可以实现其他不同的横截面，例如η边形（矩形、正 方形、三角形）或者椭圆形。如果需要，也可以为特定的机械和/或加热情况实施其几何形 状变化的横截面，例如从圆形到椭圆的变化。
[0039] 因为支撑杆5和6具有减小的弹性常数，所以与粗壮的不变的支撑杆相比，它们在 膨胀的扁平发射极1上施加很小的负荷，以致被加热的扁平发射极1在它由受热引起膨胀 的情况下具有一定的运动间隙。由此显著降低发射极结构中能够缩短扁平发射极1的寿命 的裂缝。
[0040] 虽然通过优选的实施例详细图示和说明了本实用新型，但是本实用新型并不限于 所示出的实施例。相反，本领域技术人员还可以从中导出按照本实用新型的技术方案的其 他变型方案，也都不脱离本实用新型的思想。
[0041] 如从所示出的实施例的说明中可以看出，本实用新型的技术方案相对于迄今已知 的方案而言，提供了一种设计结构简单、在相同长的寿命的情况下具有大的电子发射能力 的扁平发射极。
【权利要求】
1. 一种扁平发射极，包括在施加加热电压的情况下发射电子的发射平面（2)、具有第 一支撑杆（5)的第一末端区（3)、和具有第二支撑杆（6)的第二末端区（4)，其特征在于，至 少第一支撑杆（5)具有沿纵向延伸的变细的部分（5a)并且与第一末端区（3)材料相连地 连接，或者第二支撑杆（6)具有沿纵向延伸的变细的部分（6a)并且与第二末端区（4)材料 腥连地连接。
2. 根据权利要求1所述的扁平发射极，其特征在于，第一支撑杆（5)和第二支撑杆（6) 分别具有沿纵向延伸的变细的部分（5a、6a)。
3. 根据权利要求1所述的扁平发射极，其特征在于，第一支撑杆（5)和第二支撑杆（6) 分别具有圆形的横截面。
4. 根据权利要求1所述的扁平发射极，其特征在于，第一支撑杆（5)和第二支撑杆（6) 分别具有矩形的横截面。
5. 根据权利要求1所述的扁平发射极，其特征在于，第一支撑杆（5)在第一末端区（3) 内以及第二支撑杆（6)在第二末端区（4)内焊接。
6. 根据权利要求1所述的扁平发射极，其特征在于，第一支撑杆（5)在第一末端区（3) 内以及第二支撑杆（6)在第二末端区（4)内通过硬钎焊连接。
7. 根据权利要求1所述的扁平发射极，其特征在于，所述发射平面（2)、第一支撑杆（5) 和第二支撑杆（6)设计成一体式的。
8. 根据权利要求1所述的扁平发射极，其特征在于，第一支撑杆（5)设计为导电的触 头。
9. 根据权利要求1所述的扁平发射极，其特征在于，第二支撑杆（6)设计为导电的触 头。
【文档编号】H01J35/06GK203839339SQ201420212568
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年2月25日 优先权日:2013年2月25日
【发明者】J·弗罗伊登伯格, J·福尔斯特, F·格思莱恩, G·拉波塔, G·罗里克, M·索伊弗特 申请人:西门子公司