具有应力补偿特征的扁平发射器制造技术

用于在x射线管内使用的扁平发射器由电子发射材料形成，该电子发射材料包括一个或更多个应力补偿特征，该应力补偿特征能够降低归因于热膨胀和/或离心加速力的扁平发射器中的总应力。用于降低扁平发射器中的总应力的发射器的特征直接地形成于发射器上，形成于用于发射器的支撑结构上且连接至发射器，或其组合。

【技术实现步骤摘要】
具有应力补偿特征的扁平发射器专利技术背景本专利技术大体上涉及x射线管，且更具体地，涉及用于在对发射器施加热膨胀和高离心力应力的x射线管中利用的发射器的结构。x射线系统可以包括x射线管、检测器以及用于x射线管和检测器的支撑结构。在操作中，对象定位于其上的成像台可以位于x射线管与检测器之间。x射线管典型地向对象发射辐射（诸如，x射线）。辐射穿过成像台上的对象，并且冲击检测器。随着辐射穿过对象，对象的内部结构造成在检测器处接收的辐射的空间变化。检测器然后发射所接收的数据，并且，系统将辐射变化转化为图像，该图像可以用来评估对象的内部结构。对象可以包括（但不限于）医学成像规程中的患者和如例如x射线扫描仪或计算机断层摄影（CT）包扫描仪中的包中的无生命的对象。目前可利用的医用x射线管典型地包括阴极组合件，其上具有发射器。阴极组合件被取向为面向x射线管阳极（或目标），其典型地是平面金属或复合结构。阴极与阳极之间的x射线管内的空间被抽空。发射器起到以高加速度释放电子的电子源的作用。一些释放的电子可以撞击目标阳极。电子与目标阳极的碰撞产生x射线，该x射线可以用于各种各样的医疗设备（诸如，计算机断层摄影（CT）成像系统、x射线扫描仪等）中。在热离子阴极系统中，包括发射器，所述发射器可以被诱导来通过热离子效应（即，响应于被加热）而释放电子。该发射器通常是平面发射器（或‘扁平发射器’），该平面发射器定位于阴极上，其中平面定位成与阳极正交，诸如，在美国专利号8，831，178中公开的那个平面发射器，为了所有的目的，将其全部通过引用合并于本文中。在‘178专利中，具有矩形发射区的扁平发射器以非常薄的材料形成，该材料具有附接至其的电极，与由缠绕（圆柱形或非圆柱形）丝形成的发射器相比，其能够显著地没那么昂贵地制造，并且，当与卷绕丝式发射器相比时，可以具有不严格的放置容限。典型的扁平发射器以电子发射材料（诸如，钨）形成，其具有扁平电子发射表面，该表面被具有多个互连的槽划分，以创建单个曲折的载流路径（包括多个隔开但互连的带状部）或多个平行的载流路径（其当被加热至高于某一温度时，生成电子）。直接地从阴极通过扁平发射器而应用电流，以在发射器中产生热，并且导致发射器表面达到足够高以产生电子发射的温度（典型地，高于2000℃）。典型的扁平发射器不能在组合的长发射长度、高发射温度以及高加速力的状态下操作。具体地，扁平发射表面的长发射长度和高加速度使应力增大至超过在高发射温度下在发射器材料中可利用的强度。当使x射线管围绕正被成像的对象旋转时，对发射器施加的离心力能够超过30G。此外，扁平发射器在高于2000℃的温度操作，以产生必要的电子发射，以用于实现对象的x射线图像的令人满意的分辨率。在这些极端温度，形成发射器的材料的性质（诸如，蠕变阻力和屈服强度）从室温值大大地降低。由于发射器的热膨胀超过较低温度子结构的热膨胀，因而发射器操作所在的高操作温度还引起热应变。对于在高温操作的长的扁平发射器（其中，对发射器施加高离心加速力），高离心力、热应变以及降低的材料性质的组合导致发射器在离心力的方向上变形，这能够造成划分发射表面的槽封闭，以致于相邻的带状部得以彼此接触。封闭槽造成电短路，从而降低发射区的温度，且影响发射器的发射剖面。作为结果，期望的是，开发用于使用x射线管的扁平发射器的结构和方法，该扁平发射器被设计为适应高离心力、热应变以及形成发射器的材料的降低的材料性质，因而使在发射器的使用寿命的期间使用时的发射器的任何结构变更或变形最小化。
技术实现思路
在本专利技术中，扁平发射器由电子发射材料形成，该电子发射材料包括一个或更多个应力补偿特征，其能够降低由于热膨胀和/或离心加速力的原因的扁平发射器中的总应力。用于降低扁平发射器中的总应力的发射器的特征直接地形成于发射器上，形成于用于发射器的支撑结构上且连接至发射器，或其组合。根据本专利技术的示范性的实施例的一个方面，发射器能够利用减轻发射器的热应力或膨胀的影响的结构形成。这些特征能够被包括在发射器的结构中或用于发射器的支撑结构上，并且适应作为由于经过发射器的电流的原因的发射器的加热（焦耳加热）的结果的发射器的膨胀。降低热应力或膨胀对发射器的影响的特征的不同的示范性的实施例包括：发射器，其中一端固定，而另一端与发射区域的外侧的不承载电流的依从的（compliant）区域附接；发射器，其中一端固定，而另一端被允许在不承载电流的加速的方向上自由地滑动；热膨胀补偿特征，被包括在发射器的一端或两端中；和/或热膨胀补偿子结构，安置于用于发射器的支撑结构上，并且发射器附接至该热膨胀补偿子结构。根据本专利技术的示范性的实施例的另一方面，发射器能够利用减轻当在使用的期间使发射器旋转时对发射器施加的离心力的影响的结构来形成。这些特征能够被包括在发射器的结构中或用于发射器的支撑结构上，并且适应作为对发射器施加的离心力的结果的发射器的膨胀。降低由于离心加速的原因的对发射器的应力的特征的不同的示范性的实施例包括：发射器的发射区域中的电隔离接触件，以对（多个）离心力反应；从发射器上的发射区域至电隔离支撑件的延伸部，以对（多个）离心力反应；和/或构成全发射区的一系列的较短的发射器。因此，在这些特征中的一个或更多个特征包括在发射器结构内和/或在阴极上的发射器与发射器支撑结构之间连接的情况下，在本专利技术的某些示范性的实施例中，特征能够起以下作用：通过避免作为作用于发射器上的热和离心力的结果而在发射器的扁平发射表面的相邻的带状部之间形成短路，同时在x射线管的要求的维修之间的更长的时间的情况下还使能CT的更长的发射区以及更高的发射速度和旋转速度，来延长x射线管的使用寿命。在本专利技术的另一示范性的实施例中，本专利技术是适应于与x射线管一起使用的发射器，发射器包括至少一个发射区域和至少一个应力补偿特征，该至少一个应力补偿特征与至少一个发射区域相邻地安置于发射器上。在本专利技术的再一示范性的实施例中，x射线管包括限定包围件的框架、安置于包围件中的阴极组合件以及与阴极组合件隔开地安置于包围件中的阳极组合件，其中，阴极组合件包括发射器支撑结构和安置于发射器支撑结构上的发射器，发射器包括至少一个发射区域和至少一个应力补偿特征，该至少一个应力补偿特征与至少一个发射区域相邻地安置于发射器上。在本专利技术的方法的示范性的实施例中，用于补偿对在x射线管中使用的发射器的热膨胀和离心力应力的方法包括以下的步骤：提供发射器，该发射器包括至少一个发射区域和至少一个应力补偿特征，该至少一个应力补偿特征与至少一个发射区域相邻地安置于发射器上；将发射器放置到安置于x射线管内的发射器支撑结构上；以及操作x射线管以从发射器的至少一个发射区域发射电子，其中操作x射线管的步骤促使发射器的至少一个发射区域达到高于2000℃的温度且经历高于20g的离心力。应当理解到，上文的简述被提供来以简化形式引入在详述中进一步描述的概念的选择。不意在识别要求保护的主题的关键或基本特征，该主题的范围由详述之后的权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决在上文或本公开的任何部分中记录的任何缺点的实现。本专利技术还提供一组技术方案，如下：1．一种适应于与x射线管一起使用的发射器，所述发射器包含：-至少一个发射区域；和-至少一个应力补本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适应于与x射线管一起使用的发射器，所述发射器包含：‑ 至少一个发射区域；和‑ 至少一个应力补偿特征，安置于与所述至少一个发射区域相邻的所述发射器上。

【技术特征摘要】
2017.06.05 US 15/6140181.一种适应于与x射线管一起使用的发射器，所述发射器包含：-至少一个发射区域；和-至少一个应力补偿特征，安置于与所述至少一个发射区域相邻的所述发射器上。2.根据权利要求1所述的发射器，其中，所述至少一个应力补偿特征是至少一个热膨胀补偿特征。3.根据权利要求2所述的发射器，其中，所述至少一个热膨胀补偿特征不承载通过所述至少一个热膨胀补偿特征的电流。4.根据权利要求3所述的发射器，其中，所述至少一个热膨胀补偿特征包括至少一个依从区域。5.根据权利要求4所述的发射器，其中，所述至少一个依从区域具有比所述至少一个发射区域的刚度更小的刚...

【专利技术属性】
技术研发人员：E兰普，E艾玛奇，A马科内，M赫伯特，M乌特施，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US