以耐离子轰击配置的电子发射结构的制作方法

文档序号:13215898阅读:237来源:国知局
技术领域本公开致力于提供一种用于X射线源的场发射器和用于包括场发射型电子源的、诸如图像获取装置或X射线发射器的这样装置的电子发射结构。具体来说,该电子发射结构被配置成易于X射线频谱下的辐射,并且还涉及用于防止冷阴极因高电压施加下的离子轰击而损坏的系统和方法。

背景技术:
典型地讲,利用与场发射型电子源阵列组合的光电层的成像装置采用无源矩阵(passivematrix)激活或有源(activematrix)矩阵激活。在某些已知有源矩阵激活方法中,特定电子源通过使用两条线路(列选择线路(例如,来自列扫描驱动器)和行选择线路(例如,来自行扫描驱动器))来激活,其中一条信号线还用作用于向所选择电子源供电的电压源。对于采用这种激活系统的场发射型电子源阵列的情况来说,选择/电压源需要处理几十伏特的电压的能力。当这种高电压在信号选择电路中使用时,因开关活动而消耗的电力变得极高,因为电力消耗的水平是电压平方的函数。而且,当信号线中的电压较大时,开关电路用于在快响应时间下操作的能力因电压波形畸变而受到不利影响。在利用有源矩阵激活的某些保持型显示装置中,电压源与这两个选择线路(列和行)分离。即,特定电子源除了通过第三电压供应线提供用于激活该电子源的电压以外,还通过激活第一信号线和第二信号线来激活。典型地讲,这两条信号线之一提供改变电压的信号,以控制电子源激活的长度,并由此控制总电子发射的水平(例如,用于控制像素显示强度)。从而,携带像素强度信号的信号线的电压可以较大,例如,15伏特,其导致高能耗和开关电路的响应时间能力劣化。而且,激活晶体管的开关时间受限于关联电容器的充电时间和充电容量。为此,这种系统不完全适于诸如逐个点(或者逐行)顺序激活的高速操作。而且,X射线是电磁辐射的形式,其通常由X射线发生器生成。X射线发生器是用于生成X射线的装置,例如,通常在射线照相术中使用以获取表示物体内部的X射线图像,使能够对人体进行成像,以供诊断或治疗医疗问题。X射线技术还可以在远离医学的领域中使用,如非破坏性测试、杀菌、荧光等。X射线管通常包括:被配置成将电子发射到真空中的阴极组件和被配置成收集电子的阳极组件以及管外壳,由此通过该管子建立已知为电子束的电流流动。高电压电源横跨阴极和阳极连接,以加速电子,在加速之后以高速撞击靶。该电子束被聚焦并撞击焦斑处的阳极靶。由此,来自阴极的电子碰撞阳极材料(如,钨、钼或铜),并且加速该阳极材料内的其它电子、离子以及原子核。所产生能量的大约1%作为X射线,通常垂直于电子束的路径发射/辐射。其余能量作为热被释放。特别指出的是,典型X射线源具有用于其发射器的灯丝型热阴极,其因经过灯丝的电流而发热。不通过灯丝发热的另一类型阴极是冷阴极,其可以被用作热阴极的替代。然而,冷阴极X射线源在高电压施加方面缺乏鲁棒性。在利用诸如X射线源的发射器的高电压施加方面,来自阳极的一些(脱(de))气体分子被离子化,并按离子束朝着发射阴极加速。该射束可以因高能量离子轰击而对发射器造成严重损坏。需要抵御高电压施加下这种离子轰击的鲁棒的冷阴极。当前的公开致力于提供这种需要。

技术实现要素:
根据目前所公开主旨的一个方面,提供了一种电子发射结构,该电子发射结构包括:·场发射型电子源的阵列和多个控制触点,所述多个控制触点被配置用于控制所述电子源;·聚焦电极,该聚焦电极被配置用于在所述阵列上方施加电压;以及·屏蔽部,该屏蔽部设置在所述控制触点上方。所述屏蔽部可以构成所述聚焦电极的一部分。所述电子源可以是纳米Spindt发射器。所述电子发射结构还可以包括电绝缘基板。所述基板可以由陶瓷材料制成。所述电子发射结构还可以包括发射器芯片,该发射器芯片安装至所述基板的面向顶部的芯片安装表面,所述阵列和所述控制触点设置在所述发射器芯片的顶侧上。所述基板可以包括与每一个所述控制触点相对应的控制通孔,其中,每一个通孔的顶端都设置在所述屏蔽部下。所述发射器芯片可以包括多个通孔,所述多个通孔被配置成,便于使每一个所述控制触点与其对应控制通孔电连通。所述电子发射结构还可以包括多个外部导体,所述多个外部导体连接在每一个所述控制触点和其对应控制通孔之间。所述基板可以包括一个或更多个通孔,所述一个或更多个通孔被配置成,便于使所述发射器芯片的底表面与所述基板的底表面电连通。所述基板可以被配置成,使所述聚焦电极与所述基板的底表面电连通。根据目前所公开主旨的另一方面,提供了一种图像获取装置,该图像获取装置包括如上所述电子发射结构。根据目前所公开主旨的另一方面,提供了一种X射线发射装置,该X射线发射装置包括如上所述电子发射结构。根据目前所公开主旨的另一方面,提供了一种X射线发射器装置,该X射线发射器装置包括:·电子阳极靶,该电子阳极靶生成与该电子阳极靶的表面相邻的电场;和·冷阴极电子源,该冷阴极电子源具有至少一个电子发射区,所述至少一个电子发射区被配置成朝着所述电子阳极靶发射电子;所述X射线发射器装置还包括:·至少一个离子轰击区,所述至少一个离子轰击区沿着与和所述电子阳极靶的所述表面相邻的电场垂直的线设置;所述至少一个离子轰击区与所述冷阴极电子源的所述电子发射区不同。所述X射线发射器装置还包括聚焦结构,该聚焦结构被配置成,朝着所述电子阳极靶引导所述电子,以使所述电子按一角度撞击电子焦斑。在适当时候,所述X射线发射器装置的所述至少一个离子轰击区沿着与所述电子阳极靶的所述表面垂直的线设置在所述电子焦斑处。在适当时候,所述X射线发射器装置的所述至少一个离子轰击区具有大于所述电子焦斑的尺寸。所述X射线发射器装置的所述至少一个离子轰击区可以涂覆有元素材料。所述元素材料可以从包括纯金属和碳的组中选择。所述X射线发射器装置的所述至少一个离子轰击区可以包括中央区域,该中央区域被所述冷阴极电子源的所述电子发射区包围。所述X射线发射器装置的所述非发射器区设定在所述冷阴极电子源的所述发射区的结构之间。所述X射线发射器装置的所述电绝缘发射器基板还包括发射器芯片,该发射器芯片安装至所述电绝缘发射器基板的面向顶部的芯片安装表面。所述X射线发射器装置的所述电子阳极靶包括角状电子阳极靶,该角状电子阳极靶被配置成形成相对于所述电子发射源的一角度。在合适的情况下,所述电子角状阳极还可以包括用于形成阶状电子阳极的台阶。所述X射线发射器的所述聚焦结构能够操作以将所述电子引导至靠近所述台阶的焦斑。所述X射线发射器装置的所述角状电子阳极靶的所述角度可以被选择成,使得所述离子轰击区处于所述冷阴极电子源的发射器区之外。所述X射线发射器装置的所述电子发射区可以包括多个场发射型电子源。所述X射线发射器装置的所述场发射型电子源可以是Spindt型电子源。所述X射线发射器装置还包括耐受层,该耐受层位于所述场发射型电子源和所述阴极之间。所述X射线发射器装置的所述基板可以基于硅或者基于碳化硅。附图说明为了更好理解本发明并且为了示出其可以怎样在实际中执行,下面,完全通过非限制例,针对附图进行说明。利用下面对附图的详细的具体说明,强调的是,所示出的详情仅仅是举例和出于对本发明优选实施方式的例示性讨论的目的,并且为提供相信什么内容最有用,并且容易理解对本发明的原理和概念性方面的描述而呈现。在这点上,与基本理解本发明所需相比,没有尝试更详细地示出本发明的结构性细节,参照附图的描述使本领域技术人员明白本发明的几种形式可以怎样在实际中具体实施。在附图中:图1是根据目前所公开主旨的装置的示意图;图2A和图2B是图1所示的图像获取装置的电子发射结构的示例的侧截面图;图3是图2A和图2B所示的电子发射结构的发射器芯片的俯视图;图4A是图2A和图2B所示的电子发射结构的基板的芯片安装表面的一部分的平面图;图4B是该基板的底表面的一部分的平面图;图5A是根据目前所公开主旨的反射型装置的示例的示意图;图5B是根据目前所公开主旨的透射型装置的示例的示意图;图6A是耐轰击冷阴极X射线发射器装置的实施方式的示意图;图6B是当电子束朝着阳极靶加速并且从该靶释放的金属蒸汽被部分离子化时,X射线发射器装置的电子发射阴极与阳极靶之间的离子压力分布的示意性表示图;图7表示具有被发射区包围的非发射离子收集区的X射线发射器的电子发射阴极的第一实施方式的俯视图和截面;图8A是具有被发射区包围的方形非发射离子收集区的方形发射器配置的俯视图平面;图8B是具有设置在两个发射区之间的矩形非发射离子收集区的矩形发射器配置的俯视平面图;图8C是具有被圆形发射区包围的圆形非发射离子收集区的圆形发射器配置的俯视平面图;图9例示了包括角状靶阳极的耐轰击冷阴极X射线发射器装置的第二实施方式;图10A是角状阳极的例示图;图10B是阶状阳极的例示图;图11是射束着陆模拟配置的例示图;图12A表示该系统的可能的发射器芯片;图12B是呈现示出在利用1mm直径的电子束焦斑尺寸的不同阳极-阴极距离上的离子着陆模拟的模拟结果的图形;图13A和图13B例示了针对不同阳极表面角度的选定电子束模拟;图14A是针对各种电子阳极角的射束着陆模拟结果的示意性呈现;图14B是呈现针对利用1mm直径的电子束焦斑尺寸的各种阳极-阴极距离的射束着陆模拟结果的图形;图15A和图15B例示了角状阳极与阶状阳极之间的离子轨迹差异;图16A和图16B例示了角状电子阳极与阶状电子阳极之间的离子着陆斑点差异;以及图17是呈现示出利用具有台阶的角状阳极和没有台阶的角状阳极的离子着陆斑点的移位的模拟结果的图形。具体实施方式电子发射结构:如图1示意性地例示,提供了一种装置,该装置总体上被指示为10。该装置10包括:构成发射器的冷阴极的电子发射结构12,和构成发射器的阳极的电子接收结构14。电子发射结构12被配置用于朝着电子接收结构14发射电子束,其接着生成预定频谱的辐射,如下所述。该装置例如可以是X射线发射器、图像获取装置等。如图2A和2B所示,电子发射结构12包括将场发射型电子源22的阵列20安装至其的发射器芯片18。将包括部分设置在发射器芯片18上并且形成有开孔28的伸出部(overhang)26的聚焦电极24设置在电子发射结构12上。具体来说,该伸出部26设置在发射器芯片18的边缘区30上方,而开孔28设置在场发射型电子源22的阵列20上方。电子发射结构12和聚焦电极24安装在电绝缘基板32上。电子源22可以是适于例如通过量子力学隧道效应(quantummechanicaltunneling)而选择性地生成电子束的任何部件。合适电子源22的非限制例包括:纳米Spindt发射器、碳纳米管型电子源、金属-绝缘体-金属型电子源、金属-绝缘体-半导体型电子源。另选的是,该阵列可以包括不同类型电子源的组合。基板32可以由提供电绝缘的任何合适材料制成。例如,其可以由陶瓷制成。为了向发射器芯片18供电,基板32设置有一个或更多个芯片通孔34,其使基板32的面向顶部的芯片安装表面36与其底表面38电连通。(在本公开中,术语“上”、“顶”、“下”、“底”,以及类似术语针对参照附图所示的取向来使用。)将导电触点板40设置在底表面38处。由此,可以通过利用该触点板40和芯片通孔34连接至发射器芯片,而使用电源来向发射器芯片18提供所需电力。如图3示意性地例示,发射器芯片18包括:沿其一侧的多个行控制触点42,和沿其相邻侧的列控制触点44。控制触点42、44设置在发射器芯片18的边缘区30内,并且由此被聚焦电极24的伸出部26遮蔽。它们限定了布置场发射型电子源22的网格。每一个电子源22通过激活两个其相应行控制触点42和列控制触点44来控制。例如,在22a处指示的电子源22可以通过激活在42a处指示的行控制触点和在44a指示的列控制触点来控制。如图4A所示,基板32的芯片安装表面36设置有:与发射器芯片18的行控制触点42相对应的、多个行控制焊盘46(例如,按一条线设置);和与发射器芯片的列控制触点44相对应的、多个列控制焊盘48(例如,按与该行控制焊盘线大致垂直的线设置)。回到图2A和2B,每一个控制焊盘46、48通过控制通孔50(图2A和2B中所示)电连接至基板32的底表面38(图4B中所示)。每一个控制通孔50在其顶端处的控制焊盘46、48之间与其底端处的发射器驱动焊盘52之间延伸,该发射器驱动焊盘52被配置用于连接至控制器(未例示),如被配置用于引导发射器芯片18的操作的驱动电路或其它类似装置。回到图2A和2B,位于发射器芯片18顶侧上的行控制触点42和列控制触点44分别连接至行控制焊盘46和列控制触点48。根据一个示例,如图2A所示,每一个触点42、44可以经由外部导体54电连接至其相应控制焊盘46、48。导体54可以是导线、固体引线、或者任何其它合适连接部件。根据另一示例,如图2B所示,发射器芯片18可以设置有与每一个控制触点42、44相关联的硅通孔(TSV)54。与每一个控制触点42、44相关联的TSV54皆连接至相应控制焊盘46、48。上述示例确保发射器驱动焊盘52与控制触点42、44之间的电气路径完全被聚焦电极24的伸出部26遮蔽。该聚焦电极24被配置成校正从电子源22发射的电子的轨迹,同时最小化按非希望轨迹发射的电子的损耗。因此,其被配置成,横跨由此限定的开孔28施加聚焦电压,电子源22所发射的电子经由该开孔28到达电子接收结构14。由此,被配置用于连接至控制器的聚焦焊盘56设置在基板32的底表面38上。设置聚焦通孔58,其电连接聚焦电极24与聚焦焊盘56。该聚焦电极24由导电材料制成,使其能够在开孔28处施加聚焦电压。根据修改例(未例示),聚焦电极24的底表面60和面向开孔的表面62彼此电接触,并且其向上面向的表面64和向下面向的表面66中的至少一个或两个包括电绝缘材料。电子接收结构14可以根据任何合适设计来设置。例如,如图1所示,其可以包括:面板68、阳极70、以及向下面向的辐射源72,如在X射线发射器情况下的金属靶,或者在图像获取装置情况下的光电导体。如本领域所已知的。应当清楚,在不脱离目前所公开主旨的范围的情况下,在此参照附图描述的装置10可以包括任何合适电子接收结构(加以必要修正)。例如,如图5A所示,装置10可以是反射型。根据该示例,电子接收结构14包括面向在电子发射结构12与输出孔径76之间的角状表面74。当从电子发射结构12发射的电子束碰撞电子接收结构14时,生成通过组成辐射源72所确定的预定频谱辐射,例如,X射线。该角状表面74相对于电子发射结构12和输出孔径76的部署被选择成,使得该辐射经由输出孔径退出。根据另一示例,如图5B所示,该装置10是透射型。根据该示例,电子接收结构14大致垂直于电子发射结构12据以发射电子的方向来设置。根据该示例,电子接收结构14的辐射源72远离电子发射结构12面向。在从电子发射结构12发射的电子束撞击电子接收结构14时,生成通过组成辐射源72所确定的预定频谱辐射,例如,X射线。根据目前所公开主旨,聚焦电极24用作针对控制触点42、44和它们针对发射器驱动焊盘52的相应连接的屏蔽部。这特别有用,例如,在利用诸如X射线源的发射器的高电压施加中,其中,在其操作(例如,用于创建真空)之前的老化过程可以导致可以对发射器芯片造成损坏的放电。尽管前述参照附图的描述致力于用于图像获取装置或X射线发射器的电子发射结构,但本领域技术人员应当马上认识到其在其它应用方面的用途(加以必要修正)。在此限定的结构可以易于使用冷阴极技术,例如,用于生成X射线场。目前所公开主旨所属于领域的技术人员应当容易地清楚,在不脱离本公开范围的情况下,可以进行许多改变、变型以及修改(加以必要修正)。本公开的其它方面涉及可操作以发射至少一个电子束的电子发射结构,其中,该电子束被聚焦,并且通过电场朝着电子阳极靶上的焦斑加速。该电子发射结构可以被配置成避免针对冷阴极基板的离子轰击损坏。因此,冷阴极可以具有独特的电子发射区和非发射区。X射线源的发射器(如冷阴极)可操作以朝着电子阳极靶发射电子束。当在靶处碰撞时,高电流的电子(针对医学X射线来说,30mA-500mA)可以导致将靶加热直至2000摄氏度,因此,X射线从电子阳极靶发射。这种电子阳极靶可以例如根据钨或钼等来制作。由于涉及高温和低压,因而靶的材料可以在电子的焦斑周围蒸发。沿与电子阳极靶相邻的电子束路径的蒸发金属原子,可以容易地通过高能量电子离子化。电子阳极靶与阴极之间的高电压(其大约为30kV至150kV)可以导致特别是在与带正电的电子阳极靶相邻的、出现离子化的区域中的强电场。因此,在与电子阳极靶相邻的区域中生成的金属负离子可以沿着垂直于本地电场的线,加速远离电子阳极靶,该线通常平行于电子阳极靶的表面。被加速离子形成沿着与和电子阳极靶相邻的电场垂直的迹线引导的离子束。当冷阴极沿该离子束的迹线设置时,其易受离子轰击损坏。当前公开介绍了冷阴极X射线发射器的实施方式,其被配置成,通过将离子束偏离易损的坏冷阴极,并且朝着专用且独特的离子收集区以使不损坏微结构,来防止离子在高电压真空下轰击冷阴极。这种设计对于在医学X射线源中应用冷阴极来说至关重要。当前公开的各个方面包括:具有独特发射区和非发射区的分段阴极、角状电子阳极靶、阶状电子阳极靶等,其可操作以进一步引导离子迹线远离冷阴极的发射区,以便缩减离子轰击的损坏。电子束分布:如图6A示意性地例示,该图示出了用于诸如X射线发射器、图像获取装置等这样的耐轰击装置600A的一种可能技术配置。耐轰击装置600A包括:包括发射器的冷阴极的电子发射结构12,和包括发射器的电子阳极靶的电子接收结构14。电子发射结构12包括:基板32、冷阴极22、以及被配置用于朝着电子接收结构14发射电子束80的聚焦结构42,其接着生成预定频谱的辐射。电子发射结构12还包括诸如下图13A所示的这样的发射器芯片。电子接收结构14可以根据任何合适配置来设置。如图6A所示,电子接收结构14的一个实施方式可以包括:面板68、阳极70、以及诸如X射线发射器情况下的金属靶这样的辐射源72,如本领域所已知的。电子被引导至靶的焦斑92。汽化金属可以被离子化,形成从该焦斑发出的离子束90,并且被引导远离该靶。离子轰击可以对常规X射线发射器的常规金属灯丝阴极造成完全损坏。特别指出的是,冷阴极发射器特别易损坏并且该轰击可以严重地破坏冷阴极的微结构。为避免这种损坏,耐轰击发射器的冷阴极22可以包括电子发射区和非发射器区,如下文所述。非发射器区23可以沿从与电子阳极靶的表面垂直的焦斑延伸的线设置,以接收通过阳极与阴极之间的高电压电场加速的离子化重金属。当前公开的、应用至如下所述冷阴极并且应用至靶阳极的方面,将高电压真空下的离子束偏离易损坏的冷阴极的方向并且朝着收集区碰撞,以使不损坏微结构。由此,当前公开的实现可以易于在医学X射线源中应用冷阴极。如图6B示意性地例示,该图示出了该装置构造的电子阳极靶70与冷阴极22之间的一种可能压力分布600B。该装置配置(图6A,600A)的压力分布在冷阴极22附近的区域602B中提供低气体压力,在区域604B中增加,从而导致阳极70附近的区域606B中的更高气体压力。应注意到,该气体分子中的一些因离子轰击而离子化,并且所生成的离子被该电场背朝着发射器,沿从焦斑起的线加速。发射器可能配置线发射器装置的发射器区704包围的居中方形非发射器区706。该电子发:如图7所示,示出了针对电子发射器700的一种可能冷阴极构造的俯视图和截面,其具有被X射射器700包括:基板702(截面图)、发射器区704以及非发射器区706。该非发射器区706被配置成被发射器区704包围,以使离子轰击不出现在发射器区704上,由此防止针对其的轰击损坏。特别指出的是,非发射器区706材料例如可以由不包含氧的材料(如纯金属、碳或诸如C:H层的各种碳元素)制作,或者涂覆有该材料。而且,非发射器区706的尺寸可以大于电子焦斑的尺寸。因此,从焦斑发出的扩展离子束可以在非发射器区706内收集,而不会显著扩展到发射器区704中。在适当时候,聚焦结构42(图6A)应当设置在发射器区与可能包围发射机构的电子阳极靶之间。因此,可以将电子束从发射区起朝着焦斑聚焦,该焦斑沿与从靶至非发射器区702垂直的线对准。应当清楚,电子可以被可以引导电子的聚焦结构引导成按针对法线的一角度撞击焦斑。应当清楚,尽管仅通过示例的方式呈现了冷阴极基板的方形截面图,但各种其它配置也是可以的。这种示例在图8A-C中进一步详细说明,如下文所述。可选的是,发射器区可以由附加发射部件制成,以允许非发射器区完全围绕发射器区部件或者在发射器区部件之间放置发射器区部件。如图8A、8B以及8C所示,其是根据目前所公开主旨的可操作为X射线源的发射结构的各种冷阴极配置的示意图。这些不同设计旨在基本上减少X射线发射器装置(举例来说,如X射线管)中的电子阳极靶附近所产生的可能离子轰击损坏。图8A例示了冷阴极的矩形配置的俯视图800A,其具有方形发射区802A和方形非发射区804A。图8B例示了冷阴极的矩形配置的俯视图800B,其具有矩形发射区802B和方形非发射区804B。图8C例示了冷阴极的圆形配置的俯视图800C,其具有圆形发射区802B和圆形非发射区804A。应注意到,所述各种冷阴极基板设计(如图8A-C所述)通过示例的方式来介绍。另外或另选的是,可应用各种其它设计,提供具有恰当区尺寸的整形发射区和整形非发射区。进一步指出,诸如(图8A的)802A的尺寸这样的任何非发射区尺寸,大于被发射器区包围或者设置在发射器区之间的电子焦斑的尺寸。阶状/角状阳极:下面,对图9进行说明,其示出了耐轰击装置配置90的第二实施方式,并且指示了可能的电子束和离子束模拟。该装置配置900可应用于诸如X射线发射器、图像获取装置等的装置。第二实施方式的装置配置包括:电子发射器902,其被配置成用于经由聚焦结构906沿迹线908向角状靶阳极904发射电子束。应注意到,该角状靶阳极904生成很大程度上与角状靶904的表面平行的本地电场912。因此,离子沿垂直于该本地电场的迹线901加速,并且远离电子发射器,以使发射区基板不被击中,由此,防止可能离子轰击损坏。应注意到,用于X射线源的冷阴极电子枪可以包括将电子束朝着靶阳极焦斑引导的聚焦结构。当前公开的第二实施方式可以包括:角状靶阳极904,其被配置成,使得离子束被引导远离电子发射结构。因此,靶阳极与阴极之间的距离、以及靶角被选择成,使得离子束的撞击点911保持远离发射器区902或聚焦结构906。在此后的图中,指示了各种模拟,例示了各种角状阳极的影响和偏离离子轨迹的相关影响。特别指出的是,阳极可以被配置成按相对于发射基板平面的角度倾斜,以使所发射电子束利用用于按相对法线的角度碰撞焦斑的电子来击中角状靶阳极区上的焦斑。随着电子被加速并击中靶阳极,焦斑的温度实质增加(直至2000摄氏度),并且阳极材料可以部分蒸发。而且,一些汽化原子可以被该电子离子化。在靶阳极表面附近生成的离子具有低初速度,并且可以沿垂直于与倾斜阳极平面平行的本地电场的迹线加速,以使离子束在发射器区之外着陆。应注意到,靶阳极、冷阴极发射器以及聚焦结构之间的位置、角度以及距离,可以按防止针对发射器区的离子轰击损坏的方式来选择。如图10A和10B所示,包括角状阳极(图9中的404)的接收结构(电子阳极靶)可以是与电子发射基板表面(图9中的402)相对的角状表面。图10A示出了一种可能设计1000A,并且例示了这种角状阳极1002A,其中,该表面的角度确定(图9的)离子迹线910,其垂直于和角状靶阳极的表面相邻的本地电场,该电场很大程度上平行于阳极的角状表面。图10B示出了一种可能设计1000B,其中,该角状表面包括阶状角状表面1002B,其被配置成,具有在该角状阳极的表面内形成阶状阳极的台阶。意外发现,在模拟期间,即使利用尺寸为1mm的较小台阶,沿着阳极的角状表面的台阶也使电子靶阳极附近的电场更加不对称,造成离子沿具有更大偏转角的迹线加速,致使离子与通过没有台阶的角状阳极所偏转相比更向外移位。应当清楚,尽管仅出于例示性目的,在图10B表示了笔直面阶状表面,但若需要的话,其它实施方式(未示出)可以具有笔直的或弯曲的台阶。作为合适需求,这种台阶包括,但不限于:具有凹状表面段、凸状表面段、波状表面段、锯齿状表面段等及其组合的台阶。还应该注意,如果台阶位置靠近靶阳极焦斑定位,那么台阶位置可以对偏离离子束具有更大影响。因此,设置有阶状阳极的X射线发射器装置可以具有这样的特性,如:该阳极可以配置有至少一个台阶,该台阶可以靠近电子阳极靶焦斑定位,电子束通过聚焦结构朝着该焦斑引导,该非发射器区或聚焦结构由可以和阳极材料相同的材料(像Mo或W一样)的纯金属制作或者涂覆有该纯金属,该非发射器区或聚焦结构由诸如碳、碳纳米管(CNT),或类金刚石碳(DLC)涂层的碳材料制作或者涂覆有该碳材料。射束着陆模拟:下面,对图11进行说明,其示出了射束着陆模拟1100配置。该射束着陆模拟针对具有发射结构的装置来执行,该发射结构包括具有3mm聚焦门的冷阴极1102,该聚焦门形成朝着20mm距离处的靶阳极1104引导的电子束1110。下面参照图12A,其示出了具有安装在基板1210上的发射器芯片1212的发射器实施方式1200A。该发射器芯片1212包括按三乘三阵列设置的独特区域E11、E12、E13、E21、E22、E23、E31、E32和E33。这些区域可以对应于发射器芯片1214的行和列控制触点(未示出),发射器芯片1212的芯片安装表面可以具有3mm×3mm的尺寸。应注意到,发射器芯片包括电子发射区和独特非发射离子轰击区。该发射区例如可以包括8个周边区域E11、E12、E13、E21、E23、E31、E32和E33,而中心区域E22可以是专用非发射离子轰击区。如图12B所示,来自3mm×3mm发射区的射束着陆分布图1200B的图形用两个标绘图来表示:针对按伏特测量的聚焦电压的水平轴1220,按微米单位(垂直轴1222)标绘的射束着陆宽度1230,和按百分比(垂直轴1224)测量并标绘的射束区压缩1240。射束模拟配置&结果:下面,参照图13A和13B,其针对电子发射器的各种配置例示了射束模拟。具体来说,图13A示出了按16度配置的角状阳极的模拟,而图13B示出了按7度配置的角状阳极的模拟。图13A例示了针对角状阳极的射束模拟配置1300A,结果导致减少离子轰击损坏影响的离子迹线。射束模拟1300A包括发射器1302A,其向角状阳极1304A发射电子束1306A。射束模拟配置1300A的设定参数涉及16度的阳极表面角、25mm的发射器-阳极距离、以及3mm的发射器-焦点距离。该电子束1306A经由聚焦结构1308A朝着角状阳极1304A上的焦斑1305A引导,由此生成沿着垂直于与角状阳极相邻的本地电场的迹线的离子束1310A,使该离子束在离子着陆区域1314A处碰撞发射器的平面。图13B例示了针对角状阳极的另一射束模拟配置1300B,结果导致减小离子轰击损坏影响的离子迹线。该射束模拟配置1300B包括发射器1302B,其向角状阳极1304B发射电子束1306B。该射束模拟配置1300B的配置参数涉及7度的阳极表面角、50mm的发射器-阳极距离,以及3mm的发射器-焦点距离。该电子束1306B经由聚焦结构1308B朝着角状阳极1304B上的焦斑1305B引导,由此生成沿着垂直于与角状阳极相邻的本地电场的迹线的离子束1310A,使该离子束在离子着陆区域1314B处碰撞发射器的平面。应注意到,阳极表面角相对于阴极表面的每一个配置和从阴极至阳极的距离生成如下文图中所述的特征离子着陆斑点。当前公开的该实施方式的特征是,该配置参数被选择成,使得离子着陆区1314A、1314B位于电子发射区之外。如图14A所示,针对角状靶阳极的射束模拟,提供了结果概要1400A。该结果概要1400A覆盖针对各种角状靶阳极表面(从0度至20度、按5度的步长,以及按阳极与阴极之间的30mm距离)的离子着陆模拟配置,例示了该离子束远离其阴极中心着陆。该概要结果组1400A中的每一个标绘图呈现了按具体阳极角1402的离子着陆距离结果。在关联水平距离轴1416A上指示了按毫米远离冷阴极中心的距离。该概要结果组1400A提供了发射器区指示1410A、聚焦开孔指示1412A、以及离子着陆区指示1414A,其中,每一个指示均按毫米测量距发射器区1410A中心的距离。已经发现,阳极至阴极平面的角度越大,离子射束着陆区距冷阴极中心就越远。应注意到,针对阴极与阳极之间的固定距离30mm,对所呈现的概要结果组1400A进行标绘,针对每一个离子着陆测量,按不同角设置同时阳极表面角。如图14B所示,针对阴极与角状阳极之间的各种距离值呈现该离子着陆模拟结果。图14B的离子着陆模拟结果1400B涉及利用1mm直径的电子束焦斑尺寸的各种阳极-阴极距离配置。在按度测量的阳极角1410B的水平轴上,针对按毫米测量的距中心1412B的离子着陆边缘,对离子着陆模拟结果1400B的标绘图进行标绘。如图14B所示,标绘图A提供了针对阳极-阴极距离为10mm的离子着陆,标绘图B提供了针对阳极-阴极距离为20mm的离子着陆行为,而标绘图A提供了针对阳极-阴极距离为30mm的离子着陆行为。下面,参照图15A和15B,呈现了涉及阶状阳极的惊人模拟结果。模拟了具有阶状阳极(其具有可沿z轴定向的1mm台阶高度)的配置,示出了更加小台阶影响离子轨迹进一步向外移位。图15A和15B例示了平滑角状靶阳极与阶状角状靶阳极之间的离子轨迹差异。图15A表示具有电子接收结构的电子角状阳极(电子阳极靶)的X射线发射器装置1500A。该发射器装置1500A包括经由聚焦结构1508A向角状阳极1504A发射电子束1506A的发射器1502A,该聚焦结构沿着与和该阳极的表面相邻的电场垂直的迹线驱动被加速离子。图15B表示本发明的利用阶状阳极的另一方面,与图15A所示角状阳极相比,其允许附加改进设计选项。图15B表示具有电子接收结构的阶状阳极的X射线发射器装置1500B。该发射器装置1500B包括经由聚焦结构1508B向阶状阳极1504B发射电子束1506B的发射器1502B,该聚焦结构1508B沿着与和该阳极的表面平行的电场垂直的迹线驱动被加速离子。然而,如所示,该阶状阳极能够沿比迹线1510A进一步远离的迹线1510B驱动被加速离子,如图10A所示。由此,因进一步缩减因离子轰击而造成的可能损坏。应注意到,引入到角状靶阳极中的台阶(制成阶状靶阳极)使阳极1504B(图15B)附近的电场更加不对称,迫使离子迹线向外移位。还令人惊讶地注意到,沿阳极表面的台阶的位置可以被配置成处于电子射束焦斑FS外侧并靠近电子射束焦斑FS,以获取离子束迹线的大偏转。下面,参照图16A和16B,与阶状阳极相比,针对角状阳极提供了离子着陆斑点迹线移开。针对该模拟的配置参数包括:10mm的阳极-阴极距离、10度的角状阳极、以及30kV的施加阳极电压。图16A表示利用(图15A的)X射线发射器装置1500A的平滑角状阳极、的离子着陆斑点1600A的模拟结果。该离子着陆斑点结果1600A指示发射器区1601A、聚焦开孔1602,以及离子着陆区1603A的位置,其朝着发射器区1601的边缘。图16B表示利用(图15B的)X射线发射器装置1000B的阶状阳极的、离子着陆斑点1600B的模拟结果。特别指出的是,该离子着陆斑点结果1600B指示离子着陆区1603B的位置,其比图16A的击中位置1603A更加远离。如图17所示,在图形1700上指示了具有和没有台阶的离子着陆移位。图形1700的数据按数据线1730呈现,作为针对每一个阳极角(以度为单位)(阳极角1710的轴),离子着陆边缘距中心(垂直轴1720)的距离(以毫米为单位)。由此,点位置1732例如指示10度的角状阳极,结果导致远离发射器区中心的1mm的点位置,而点位置1734指示利用阳极中的尺寸为1mm的台阶远离发射器区中心的3mm的偏移。在此使用的技术和科学术语应当具有和本公开所属于的领域的普通技术人员所共同理解的含义相同的含义。尽管如此,希望在根据本申请所演化的专利的寿命期间,开发希望相关系统和方法。因此,诸如计算单元、网络、显示器、存储器、服务器等这样的术语的范围旨在包括推理的所有这种新技术。术语“包括(comprise)”、“包括(comprising)”、“包含(include)”、“包含(including)”、“具有(having)”以及它们的动词变化意指“包括但不限于”,并且指示包括所列出的组件,但通常不排除其它组件。这种术语涵盖术语“由…构成”和“基本上由…构成”。短语“基本上由…构成”意指组成或方法可以包括附加成分和/或步骤,但只有在该附加成分和/或步骤实质上未改变该组成或方法的基本和新颖特征的时候。如在此使用的,单数形式“一(a)”、“一个(an)”以及“该/所述(the)”可以包括多个引用,除非上下文另外清楚地规定。例如,术语“一化合物”或者“至少一个化合物”可以包括多个化合物,包括其混合物。单词“示例性”在此被用于意指“用作示例,实例或例示”。被描述为“示例性”的任何实施方式不必解释为对于其它实施方式优选或有利,或者排除并入来自其它实施方式的特征。单词“可选地”在此被用于意指“在一些实施方式中提供,而在其它实施方式中不提供”。本公开的任何特定实施方式都可以包括多个“可选”特征,除非这种特征冲突。应当清楚,本公开的某些特征(其为清楚起见,在分离实施方式的背景下加以描述)还可以在单一实施方式中组合提供。相反的是,本公开的各个特征(其为简短起见在单一实施方式的背景下加以描述)还可以分离地或者按任何合适的子组合来提供,或者设置为适于本公开的任何其它描述实施方式。在各个实施方式的背景下描述的某些特征将不考虑那些实施方式的基本特征,除非该实施方式在没有那些要素的情况下不起作用。尽管本公开已经结合其具体示例进行了描述,但显见的是,本领域技术人员将明白许多另选例、修改例以及变型例。因此,其旨在涵盖落入本公开的精神和宽泛范围内的所有这种另选例、修改例以及变型例。在本说明书中提到的所有公报、专利以及专利申请在此通过引用它们的全部内容而并入到本说明书中,达就好像每一个单独公报、专利或专利申请通过引用而被具体且单独指示成并入于此的相同程度。另外,本申请中列举或标识的任何引用,都不应被视为准许这种引用可作为现有技术用于本公开。就章节标题使用来说,它们不应被视为必需限制的。
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