热电子发射极、制备其的方法和包括其的Ｘ射线源技术

提出了一种热电子发射极（１），其包括发射极部分（２），该发射极部分（２）具有基本上平的电子发射表面（３）和与其毗连的边界表面（５）。为了更好的吸收由外力引起的主应力载荷（Ｌ），为发射极部分提供具有细长交错晶粒的晶粒结构的各向异性多晶材料，该细长交错晶粒的纵向方向（Ｇ）的取向基本上垂直于在正常工作情况下发生的主应力载荷的方向（Ｌ）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于通过热发射来发射电子的热电子发射极、 一种用于制备这种热电子发射极的方法以及一种包括这种热电子发射极的x射线源。
技术介绍
关于X射线源的高端CT(计算机断层摄影)和CV(心血管)成像未来要求更高的功率/管电流、关于管电流的响应时间(尤其是在期望进行脉冲调制时)更短以及与未来探测器系统要求相应的更小焦斑。 在更小焦斑中达到更高功率的一个关键可以通过使用复杂的电子光学理念(electron-optical conc印t)给出。但同样重要的是电子源本身和电子的启动条件。对于X射线管的热电子发射极而言，加热金属表面以达到l-2A的电子发射电流是必要的。X射线管中的这些电子电流对于现有技术的医疗应用是必须的。对于当今的高端X射线管而言，通常使用直接或间接加热式扁平发射极。 图la示出了常规的具有矩形轮廓的直接加热式扁平发射极101的例子。平的电子发射表面103构造有窄缝109以限定电通路并获得所需要的高电阻。将薄发射极膜在连接点105处固定至端子107，外部电压能够通过该端子107而施加至所构造的发射表面，以便引入加热电流将发射表面加热至热电子发射的温度，例如高于2000°C。 由于该发射极构思的100-200 ii m的小厚度和因其平坦而具有足够的光学质量，因此该发射极构思的热响应时间小。在当今现有技术X射线管中能够实现该设计构思的各种变体。 图lb示出了常规的具有圆形轮廓的直接加热式扁平发射极201的另一个例子。平的电子发射表面203构造有圆形弯曲的窄缝209以限定电通路。通过连接点205而连接到其上的端子207，外部电压能够施加至发射表面以引入加热电流。 图2示出了在图la中所示的发射极1的示意性顶视图。在发射表面3中形成狭缝9(其宽度在图2中被放大示出)，使得得到具有传导通路11的迂回弯曲状结构。 为了达到例如在X射线管中应用电子发射极所需的电子发射水平，上面参照图la、图lb和图2描述的具有迂回弯曲状结构的发射表面的发射极可以通过施加电流而在其发射表面中加热到2400°C。与实际电子发射表面毗连的边界表面5也被加热，但这里所达到的温度比用于热电子发射的温度低。在高温下，发射极结构的机械稳定性和刚度显著降低。 由于其惯性，电子发射极可能经历大于30g的加速度，该加速度例如是由在CT机架上的发射极的旋转导致的。作为施加这种外部载荷的结果，迂回弯曲状结构可以以这样的方式发生形变即，发射极部分区域中的狭缝9、109、209的宽度增加，并且更重要的是，在其他部分区域中的狭缝9、109、209的宽度减小。 不管所施加的外部载荷的方向如何，通常在图3b的局部放大视图中所示意性示出的迂回弯曲状发射极结构的高曲率区域13中达到机械应力的最大值。在图中，可以以平3行于电子发射极表面的任意方向施加外力F，而在区域13的主机械应力载荷L通常取自沿着如图中所描绘的X轴线的方向。 高温度和机械应力的结合可以导致发射极结构的蠕变变形，尤其是在主载荷区域13中的蠕变变形。在这样的区域中在X方向上的蠕变变形能够导致形成迂回弯曲状发射极结构的传导通路11的杆件12过早的接触，并且随后可能导致短路。这可以恶化发射极的电子发射特性，进而可能縮短电子发射极的寿命。 人们需要一种改进的热电子发射极和包括该发射极的X射线源以及用于制备热电子发射极的方法，其中，电子发射特性得到改善和/或这样的电子发射极特性随时间的稳定性得到增加和/或电子发射极的寿命得到增加。
技术实现思路
这一需要可以通过根据独立权利要求之一的主题得以满足。从属权利要求描述了本专利技术的有利实施例。 根据本专利技术的第一方面，提出一种热电子发射极，其包括带有基本上平的电子发射表面和与该电子发射表面毗连的边界表面的发射极部分。该热电子发射极还包括用于将发射表面加热至进行热电子发射的温度的加热布置。该发射极部分包括具有细长交错晶粒的晶体结构的各向异性多晶材料，其中所述细长交错晶粒的尺寸在纵向方向比在横向方向大。晶粒的纵向方向垂直于发射极正常工作期间发生主应力载荷的方向。 本专利技术的第一方面可以认为是基于提供一种热电子发射极的想法，其中该热电子发射极通过使用各向异性多晶材料能够在通常发生主载荷的方向上实现增加的机械稳定性。这种增加的机械稳定性能够通过将多晶材料的细长交错晶粒的纵轴在基本上垂直于主应力载荷的方向上进行取向来实现。 下面，将详细解释根据该第一方面的热电子发射极的可能特征和优点。 这里，热电子发射极可以被解释为具有这样的电子发射极表面，该电子发射表面在工作期间被加热布置加热至进行热电子发射的例如高于200(TC的非常高的温度，使得发射表面中的电子具有能够从发射表面逃逸出的高动力学能量。然后，所释放的电子能够在电场中加速并且能够被引导(例如)到阳极上，以产生X射线。 发射表面基本上是平的，这意味着在发射表面内基本上没有弯曲或突出，弯曲或突出可能会干扰或偏置在电子发射极和阳极之间施加的电势。然而，发射表面可以例如借助于狭缝或间隙等进行构造以限定预确定电阻的传导通路。通过将外部电压施加至这些传导通路上的端部端子，可以在用于加热发射表面的传导通路内引入电流。 在热电子发射极的发射极部分，热电子发射极还包括至少一个与实际电子发射表面毗连的边界表面。在工作期间，该边界表面通常较少加热或不充分加热并且保持在基本上低于进行热电子发射的温度。例如，由于与本身温度高于200(TC的电子发射表面进行热交换，边界表面可能具有低于200(TC的温度。边界表面例如用于将发射极部分固定至阴极罩或用于将端子附接至发射极部分，通过该端子能够将外部电压能够施加至发射极部分以引入加热电流。 用于加热发射极表面的加热布置可以以不同方式实现。在所谓的直接加热热电子发射极中，加热布置能够被集成到电子发射极的发射极部分中。如前所述，可以将端子设置在发射极部分上，而可以将电子发射表面，任选地还有边界表面的部分构造成具有电传导通路，使得流经这些通路的电流加热发射表面。然后发射表面的实际温度和电子发射特性尤其取决于所施加的外部电压、电子发射表面的材料特征和电子发射表面的几何结构。 或者，在所谓的间接加热的电子发射极中，可以提供外部加热布置。例如，来自辅助电子源的经加速的电子可以被引导到电子发射极的发射表面上，以便通过电子轰击对发射表面加热。或者，可以将诸如激光的强光源引导到发射表面上以通过光吸收对发射表面加热。 发射极部分所使用的材料，尤其是用于电子发射表面的材料，或者任选地也用于边界表面的材料，可以是适于进行热电子发射的高温的任意各向异性多晶材料。这里，多晶材料的宏观各向异性特征是由大多数细长晶粒基本上在公共纵向方向上进行取向的晶体结构产生的。由于这种各向异性结构，多晶材料的机械特性在不同方向可能不同。例如，与在基本上垂直于纵向方向上对该材料施加外力相比，当在纵向方向上对该材料施加外力时，材料在高温下的蠕变基本上是不同的。 本专利技术的专利技术人已经发现，当由各向异性多晶材料限定的纵向方向的取向基本上垂直于发射极工作期间通常发生主应力载荷的方向时，能够提供有利的电子发射极。本领域技术人员在设计用于热电子发射极的任选在例如平的电子发射表面上包括狭缝或间隙的发射极部分时，通常知道在发射极正常工作期间主应力载荷在哪本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热电子发射极（１），包括：发射极部分（２），其包括基本上平的电子发射表面（３）和与所述电子发射表面毗连的边界表面（５）；加热布置，其用于将所述发射表面加热至进行热电子发射的温度；其中，所述发射极部分包括具有细长交错晶粒（１７）的晶体结构的各向异性多晶材料，所述细长交错晶粒（１７）的尺寸在纵向方向（Ｇ）比在横向方向大；其中，所述纵向方向的取向基本上垂直于所述发射器正常工作期间发生主应力载荷的方向（Ｌ）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2007-7-24 07113058.7一种热电子发射极(1)，包括发射极部分(2)，其包括基本上平的电子发射表面(3)和与所述电子发射表面毗连的边界表面(5)；加热布置，其用于将所述发射表面加热至进行热电子发射的温度；其中，所述发射极部分包括具有细长交错晶粒(17)的晶体结构的各向异性多晶材料，所述细长交错晶粒(17)的尺寸在纵向方向(G)比在横向方向大；其中，所述纵向方向的取向基本上垂直于所述发射器正常工作期间发生主应力载荷的方向(L)。2. 根据权利要求1所述的热电子发射极，其中，在所述电子发射表面以及所述边界表 面这两个区域中，所述晶粒的所述纵向方向的取向基本上垂直于所述发射极正常工作期间 发生主应力载荷的方向。3. 根据权利要求1或2所述的热电子发射极，其中，在所述电子发射表面(3)上提供狭 缝(9)，以便以迂回弯曲形式限定传导通路(ll)，其中，所述迂回弯曲形式包括高曲率的局 部区域(13)以及与其毗连的低曲率的局域区域(15)，并且其中，所述晶粒的所述纵向方向 的取向垂直于在所述高曲率的局部区域中所述迂回弯曲形式的纵向方向。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：Z泰尔莱茨卡，S胡特曼，B希尔克，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]