以耐离子轰击配置的电子发射结构制造技术

公开了一种X射线发射器装置的电子发射结构设计，其被配置成便于X射线频谱下的辐射，并且还涉及防止冷阴极因高电压施加下的离子轰击而损坏。通过该发射结构发射的电子束被聚焦，并且被朝着电子阳极靶的电场加速，该电子阳极靶能够操作以将电子束吸引至关联焦斑，其中，所生成的离子沿着与和该电子阳极靶的表面并行的电场垂直的迹线加速。更具体地说，本发明专利技术涉及借助于设置被发射器区包围或者设置在发射器区之间的非发射器区，来实现一种鲁棒的冷阴极，以避免高电压施加下的粒子轰击损坏。该系统还被配置成提供校准靶阳极或阶状靶阳极，以进一步减少离子轰击损坏。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
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。
技术介绍
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。
技术实现思路
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...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.27 US 61/909,387;2014.06.18 US 62/013,5671.一种电子发射结构，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。
2.根据权利要求1所述的电子发射结构，其中，所述屏蔽部构成所述聚焦电极的一部
分。
3.根据权利要求1和2中的任一项所述的电子发射结构，其中，所述电子源是纳米
Spindt发射器。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的电子发射结构，所述电子发射结构还包括电绝
缘基板。
5.根据权利要求4所述的电子发射结构，其中，所述基板由陶瓷材料制成。
6.根据权利要求4和5中的任一项所述的电子发射结构，所述电子发射结构还包括发射
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。
7.根据权利要求6所述的电子发射结构，所述基板包括与每一个所述控制触点相对应
的控制通孔，其中，每一个通孔的顶端设置在所述屏蔽部下。
8.根据权利要求7所述的电子发射结构，其中，所述发射器芯片包括多个通孔，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。
9.根据权利要求7所述的电子发射结构，所述电子发射结构还包括多个外部导体，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。
10.根据权利要求6到9中的任一项所述的电子发射结构，所述基板包括一个或更多个
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。
11.根据权利要求4到10中的任一项所述的电子发射结构，其中，所述基板还被配置成，
使所述聚焦电极与所述基板的底表面电连通。
12.一种图像获取装置，该图像获取装置包括根据前述权利要求中的任一项所述的电
子发射结构。
13.一种X射线发射装置，该X射线发射装置包括根据权利要求1到11中的任一项所述的
电子发射结构。
14.一种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；以及
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；
其中，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：监物秀宪，桝谷均，饭田耕一，
申请(专利权)人：纳欧克斯影像有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB