专利名称：管、尤其电子管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种改进的管、尤其电子管，以及涉及一种改进的、用于 控制管的电极和/或加热以及用于确定管使用寿命的系统。
背景技术：
众所周知，电子管、尤其真空电子管使用寿命有限。 一个影响使用寿 命的重要因素是阴极的发射功能。在管运行中由于直接或间接加热阴极， 通过电子发射材料的持续挥发，恶化了阴极的发射功能。这种恶化可例如 用灯丝挥发率或钡挥发率(钡蒸发率)表述。尤其对于应在高可靠性的系统(例如在医疗技术仪器)中使用的那些 管，关心的是能准确预报使用寿命的终止，以及必要时通过有目的控制来 延长使用寿命。在这里挥发率的确定起特别重要的作用，因为除了阴极发 射功能恶化外还出现不希望的二次效应，例如由于挥发物质的沉积降低了 耐压强度。为了确定挥发率还必需确定阴极的温度。公开文件EP0339714A1建议， 测量与温度有关的物理量值，当此值与基准值比较后显示， 一个直线形的 阴极其温度超过极限值时，应终止功率脉冲。作为可考虑的物理量在 EP0339714A1中列举如下阴极灯丝的拉应力、阴极灯丝的长度、发射的 电磁射线谱和强度、单位时间发射的电子数及其速度分布、以及阴极灯丝 的电阻。在公开文件DE19956391A1中建议，根据电阻确定荧光管的阴极温度， 以及JP09245712A为了避免烧断阴极灯丝建议，监测阴极上的电压降以及 相应地调整控制电压。在这些方案中存在的疑难问题是，阴极灯丝温度的确定只是通过迂回 的方式测量另一个物理量间接进行的。在这种情况下，如在每次测量时那 样，产生各次测量的某种不准确度。此外还会出现模拟的不确定性，例如 根据含有小的相对误差确定的阴极灯丝电阻，也只能带有误差地推断其温度。单单由于管有加工误差便已经导致这一结果，所述加工误差例如涉及 阴极灯丝的直径或长度。此外，在间接加热阴极时出现，首先根据电阻测量确定灯丝的温度，然后(含有误差地)做出假定，阴极温度是一致的或 已偏离实验确定的值。此外，环境影响和老化现象也对于间接确定温度的精度造成负面的作用。专利文件US4708677建议，处于热净化室内的半导体晶片温度从外部 (通过一个在室壁中的窗口 )借助高温计进行测量。然而这种配置对于电 子管看来是不适用的，因为要将外部高温计在相应的仪器中准确对准阴极 已经难以实现，而且除此之外也难以使这种仪器有紧凑的结构形式。发明内容本发明要解决的技术问题是，提供一种改进的管、尤其电子管，以及 提供一种改进的、用于控制管的电极和/或加热以及用于确定电子管使用寿 命的系统。上述技术问题通过一种管、尤其电子管得以解决，它包括一个真空或 充气区，其中布设一个或多个电极以及用于测量其中一个电极温度的测量装置。按照本发明 一种有利的扩展设计，在管的真空或充气区内所设的电极 温度测量装置包括一个测高温的传感器。为了避免传感器的工作能力因电极挥发物质的沉积而受损害，可以规 定，用盖板保护传感器或装在传感器前面的光学元件，该盖板可以电子或 机电式打开和/关闭。此外，本发明还涉及一种包括这种管的系统，该系统具有一个包括用 于检测电极温度测量值的检测装置的控制器。按照这种系统的一项扩展设计，可采用一个控制器，它通过连续评估 电极温度和供给电子管的加热功率，来识别管的当前使用寿命，并向操作 者和/或维修中心发出信号。按照另一项附加或供选择的扩展设计，可采用一个控制器，它连续评 估电极温度，以及具有用于控制电极和/或电极加热器的控制装置，其中， 将电极和/或电极加热器控制为，使电极温度等于额定值。本发明的优点可认为是，可以用比较低的费用精确地确定电子管的电4极温度。从而一方面可以准确预报管的使用寿命；以及另一方面通过监测 电极温度和相应地控制电极和/或电极加热器，可以将电极温度准确保持在
期望值(额定值)。这是有利的，因为例如对于速调管超过890。C的额定表 面温度仅50K，便会导致钡挥发率不希望的加倍。
下面借助两个图详细说明本发明。其中
图1表示一种具体的按照本发明设计的电子管的电子发射区；以及 图2表示使用于图1所示电子管中的用于温度检测的高温计传感器。
具体实施例方式
图l表示速调管IOO的电子发射(Gun)区。速调管是一种电子管，它 利用电子的渡越时间产生或放大高频信号。用介电的耐温材料、例如陶瓷 或玻璃制成的外壳120围绕真空区110，其中安装一个有阴极表面140的阴 极，该阴极用加热器130加热。一个温度测量装置150伸入到真空区110 中，在这里它包括一个带盖板170和电接头180的传感器160。此外，图中 还表示了电子管100的阳极190。
图2更详细地示出了温度测量装置150。它被管外壳120围绕并由传感 器160组成，按照选4奪可以为传感器配设光学元件162，例如透镜，以达到 更好地聚焦在要检测的区域上。
为防止挥发的电子发射阴极材料沉积在光学传感器160或透镜162冷 的表面上，按照优选的实施例采用一个所谓的中央盖板170，以保护光学传 感器160或透镜162的表面。中央盖板170由多层曲线形钢片组成，它们 可绕固定的支点从光径转开。由照相机技术中可以已知这种中央盖板170, 以及可以低的价格大批量提供使用。盖板(也称快门)在非测量阶段保护 传感器镜片162。为了测量温度，处于真空中的快门从外部通过介质间隙 164 (在管的真空与环境压力之间用玻璃或陶瓷制成的屏障)电磁式操纵和 打开。在完成测量后重新关闭快门170。
带孔的圆盘也适合作为盖板170，在操纵时将其旋转并释放通向传感器 160的光径。
对盖板170的控制机电式进行，在这里必要的电能通过电接头184提供。在另一些接头182上提供由传感器160产生的信号。
在具有按照本发明的电子管100的系统工作时，为了确定管100内的 挥发率，使用集成的光学测量装置150，借助它实施周期性的对阴极或阳极 的表面温度测量(例如在X射线管中很关注阳极温度)。通过直接测量真实 的表面温度，可以极为有效地实现加热控制。
按照一种实施例，传感器160是光敏半导体。用光电二极管可以在可 见光谱范围内高温测量大约从70(TC起的温度。高温计是一些包括传感器 160和计算装置(未示出)的单元。高温计用于非接触式测量在-50。C与+4000 。C温度之间的温度。高温测温计的接收波长范围大多取决于所采用的光敏 接收器硅光电二极管的最小接收波长例如约l.lnm。 一个温度为3000K 的物体在这里有其辐射极大值，但温度从大约70(TC起便已经可以测量。速 调管、磁控管、闸流管和加速器处于89(TC至1050°C，取决于所采用的阴 极类型(氧化或浸渍)。X射线管鴒灯丝的表面温度约为2000°C。
本发明一方面可以在使集成的光学测量装置高成本最小化的同时，实 现可靠的使用寿命预报。可以识别緩慢地逐渐显露的损坏，因为在供给恒 定加热功率时达到的温度逐渐降低。将计算装置综合在总系统的主控制器 内，允许在系统发生故障并造成宝贵的停用时间前，取消维修服务申报(所 谓预测性维护)。借助如此确定的挥发率和在阴;f及内/人一开始可供^^用的钡 的量，可以计算出飞弧概率。
另一方面本发明可以实现有目的地延长电子管100的4吏用寿命。借助 准确测量表面温度，可以确定阴极的状态(在当前供给的加热功率情况下 的电子发射)，并由此导出准确的加热器调整。准确调整加热器的结果是显 著延长管的使用寿命。
与同样可能的用热敏元件接触式测量相比，借助按照优选实施例的光 学传感器160的非接触式测量有下列优点
-测量速度很快(取决于结构〈lms至lO(is)
-通用的测量范围可以很宽(例如35(TC至3500。C )
-除盖板170机构外不发生磨损
-没有测量对象的温度影响和不因有缺陷的热接触造成故障 -即使在高电压或强电磁场的情况下也能够测量
取决于本发明是否应与调节加热器结合或应与预报使用寿命结合或应使用于两种目的，可以调整周期延续时间，亦即打开快门170并测量温度的实施频度。为了在调整回路内部使用，周期延续时间在秒或更短的范围内，反之，对于使用寿命预报而言，周期延续时间允许在分钟或甚至小时的范围内就够了。
本发明不限于所说明的实施例。确切地说它可以应用于所有类型的管，优选地应用于这些管，它们的故障，如在医疗领域内，通过昂贵的总系统
停止运行造成高昂的费用，例如x射线管或闸流管、速调管、磁控管或加
速器类型的管。尤其是，本发明不仅可以使用于真空管也可以使用于充气管，以及使用于那些在严格的意义上不称为电子管的管，例如因为如在闸流管中那样离子起载流子的作用。
当然也可以设想，在一个给定的管内总是用一个传感装置150监测多个电极。原则上可以监测所有类型的电极，关心的是它们对于管的使用寿命起决定性作用的温度或其他方面，或应将它们的温度调整为额定值，亦即例如直接或间接加热的阴极、阳极、栅极等。
权利要求
1. 一种管(100)、尤其电子管，包括真空或充气区(110)，其中布设一个或多个电极(140、190)以及用于测量其中一个电极(140、190)温度的测量装置(150)。
2. 按照权利要求1所述的管(100)，其中，用于测量电极温度的测量 装置(150)包括测高温的传感器(160)。
3. 按照权利要求2所述的管(100),其中，传感器(160)或装在传感 器(160)前面的光学元件(162)用盖板(170)保护，它可以电子或机电 式打开和/关闭。
4. 一种包括按照权利要求1至3之一所述管(100)的系统，它具有包 括用于检测电极温度测量值的检测装置的控制器。
5. 按照权利要求4所述的系统，它的控制器通过连续评估电极温度和 供给电子管(100)的加热功率，来识别管(100)当前的使用寿命，并向 操作者和/或维修中心发出信号。
6. 按照权利要求4所述的系统，它的控制器连续评估电极温度，以及 具有用于控制电极(140、 190)和/或电极加热器(130)的控制装置，其中， 将电极(140、 190)和/或电极加热器(130)控制为，使电极温度等于额定 值。
全文摘要
本发明涉及一种改进的管(100)、尤其电子管，以及涉及一种改进的、用于控制管的电极和/或加热以及用于确定管的使用寿命的系统。按照本发明的管(100)具有一个真空或充气区(110)，其中布设一个或多个电极(140、190)以及用于检测其中一个电极(140、190)温度的测量装置(150)。本发明的优点可认为是，可以用比较低的费用精确地确定管(100)的电极温度。从而一方面可以准确预报管的使用寿命；以及另一方面通过监测电极温度和相应地控制电极和/或电极加热器，可以将电极温度准确保持在期望值(额定值)。
文档编号G05D23/19GK101504900SQ200810191049
公开日2009年8月12日 申请日期2008年12月22日 优先权日2007年12月21日
发明者奥利弗·霍耶尔曼 申请人:西门子公司