DE102008020187A1 - Cathode, has flat emitter emitting electrons, and emission layer with circular cross section arranged on emitter, where material of emission layer has lower emission function than that of material of emitter - Google Patents

Cathode, has flat emitter emitting electrons, and emission layer with circular cross section arranged on emitter, where material of emission layer has lower emission function than that of material of emitter Download PDF

Info

Publication number
DE102008020187A1
DE102008020187A1 DE102008020187A DE102008020187A DE102008020187A1 DE 102008020187 A1 DE102008020187 A1 DE 102008020187A1 DE 102008020187 A DE102008020187 A DE 102008020187A DE 102008020187 A DE102008020187 A DE 102008020187A DE 102008020187 A1 DE102008020187 A1 DE 102008020187A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
emission layer
emitter
flat emitter
flat
cathode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102008020187A
Other languages
German (de)
Inventor
Eberhard Dr. Lenz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE102008020187A priority Critical patent/DE102008020187A1/en
Publication of DE102008020187A1 publication Critical patent/DE102008020187A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00—X-ray tubes
    • H01J35/02—Details
    • H01J35/04—Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
    • H01J35/06—Cathodes
    • H01J35/064—Details of the emitter, e.g. material or structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2235/00—X-ray tubes
    • H01J2235/06—Cathode assembly

Landscapes

  • Solid Thermionic Cathode (AREA)

Abstract

The cathode has a flat emitter (1) made from a material e.g. titanium diboride, silicon carbide and tantalum carbide, and thermally emitting electrons. An emission layer (3) made from a material e.g. tungsten, tantalum and titanium carbide, is arranged on the emitter, where the material of the emission layer has a lower electron emission function than that of the material of the emitter, and the emission layer has a circular cross section. The emission layer is embedded in a recess (2) of the emitter, and the tungsten is doped with lanthanum trioxide and alloyed with thorium dioxide.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kathode mit einem Flachemitter.The The invention relates to a cathode with a flat emitter.

Eine Kathode mit einem Flachemitter ist jeweils für sich z. B. in der DE 27 27 907 C2 und in der DE 199 14 739 C1 beschrieben.A cathode with a flat emitter is in each case z. B. in the DE 27 27 907 C2 and in the DE 199 14 739 C1 described.

Die aus der DE 27 27 907 C2 bekannte Kathode umfasst einen rechteckförmigen Flachemitter, der beispielsweise aus Wolfram (W), Tantal (Ta) oder Rhenium (Re) besteht und eine Schichtdicke von 0,05 mm bis 0,1 mm besitzt. Der im Walzverfahren hergestellte Flachemitter weist Einschnitte auf, die wechselweise von zwei gegenüber liegenden Seiten her und quer zur Längsrichtung angeordnet sind. Im Betrieb der Röntgenröhre wird an den Flachemitter der Kathode Heizspannung angelegt, wobei Heizströme von 5 A bis 15 A fließen und Elektronen emittiert werden, die in Richtung einer Anode beschleunigt werden. Beim Auftreffen der Elektronen auf die Anode wird in der Oberfläche der Anode Röntgenstrahlung erzeugt.The from the DE 27 27 907 C2 known cathode comprises a rectangular flat emitter, which consists for example of tungsten (W), tantalum (Ta) or rhenium (Re) and has a layer thickness of 0.05 mm to 0.1 mm. The flat emitter produced by the rolling process has recesses alternately arranged from two opposite sides and transverse to the longitudinal direction. During operation of the X-ray tube, heating voltage of 5 A to 15 A is applied to the flat emitter of the cathode, and electrons are emitted, which are accelerated in the direction of an anode. When the electrons hit the anode, X-rays are generated in the surface of the anode.

Durch Form, Länge und Anordnung der seitlichen Einschnitte lassen sich im Flachemitter gemäß der DE 27 27 907 C2 spezielle Formen der Temperaturverteilung erzielen, da die Erwärmung eines durch Stromdurchgang aufgeheizten Körpers von der Verteilung des elektrischen Widerstandes über den Strompfaden abhängt. Somit wird an Stellen, an denen der elektrisch wirksame, Blechquerschnitt des Flachemitters größer ist, weniger Hitze erzeugt als an Stellen mit einem kleineren Querschnitt (Stellen mit einem größeren elektrischen Widerstand).By shape, length and arrangement of the lateral incisions can be in the flat emitter according to the DE 27 27 907 C2 To achieve special forms of temperature distribution, since the heating of a body heated by current passage on the distribution of electrical resistance depends on the current paths. Thus, less heat is generated at locations where the electrically effective, sheet metal section of the flat emitter is larger than at locations with a smaller cross-section (places with a greater electrical resistance).

Die in der DE 199 14 739 C1 offenbarte Kathode umfasst einen Flachemitter, der aus gewalztem Wolfram-Blech besteht und eine kreisförmige Grundfläche aufweist. Der Flachemitter ist in spiralförmig verlaufende Leiterbahnen unterteilt, die durch mäanderförmige Einschnitte voneinander beabstandet sind.The in the DE 199 14 739 C1 disclosed cathode comprises a flat emitter, which consists of rolled tungsten sheet and has a circular base. The flat emitter is divided into spirally extending tracks, which are spaced apart by meander-shaped incisions.

Eine Erhöhung der Leistungsfähigkeit wird bei den bekannten Kathoden dadurch erreicht, dass der Flachemitter durch so genannte ”Push”-Ströme seine Elektronenemissionstemperatur besonders schnell erreicht. Durch diese hohen Heizströme kommt das Material des Flachemitters jedoch an seine Belastungsgrenze. Im Flachemitter können sich aufgrund einer fertigungstechnisch bedingten Walztextur bei einer langen und hohen thermischen Belastung Anrisse bilden, die quer zur schwächsten Fertigungsrichtung des Flachemitters verlaufen. Die Verwendung von gewalztem Wolfram-Blechen für Flachemitter stellt damit eine intrinsische Schwachstelle dar, die die Lebensdauer der Kathode negativ beeinflussen kann.A Increasing the performance is known in the art Cathodes achieved in that the flat emitter by so-called "push" currents its Electron emission temperature reached particularly fast. By These high heating currents come from the material of the flat emitter however, to its load limit. In the flat emitter can due to a production-related rolling texture a long and high thermal stress cracks form the transverse to the weakest production direction of the flat emitter run. The use of rolled tungsten sheets for Flat emitter thus represents an intrinsic weak point, the can negatively affect the life of the cathode.

Die lange und hohe thermische Belastung des Flachemitters führt auch dazu, dass Material aus dem Flachemitter abdampft, obwohl es sich bei dem Material um Wolfram handelt, dem Metall mit dem höchsten Schmelzpunkt (3.422°C). Der Flachemitter wird dadurch so dünn, dass er den bei einer Drehkolbenröhre auftretenden mechanischen Beanspruchungen, insbesondere den Fliehkräften, sowie den thermo-mechanischen Beanspruchungen nicht mehr standhalten kann. Damit sind geplante Leistungssteigerungen mit einem Flachemitter aus Wolfram, Tantal oder Rhenium nicht möglich.The long and high thermal load of the flat emitter leads also that material evaporates from the flat emitter, though it the material is tungsten, the metal with the highest Melting point (3,422 ° C). The flat emitter thus becomes so thin that he is the one occurring in a rotary tube mechanical stresses, especially centrifugal forces, and the thermo-mechanical stresses no longer withstand can. Thus are planned performance increases with a flat emitter made of tungsten, tantalum or rhenium not possible.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kathode mit einer hohen Elektronenemission und einer hohen Lebensdauer zu schaffen.task The present invention is to provide a cathode with a high To provide electron emission and a long life.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kathode gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Kathode sind jeweils Gegenstand von weiteren Ansprüchen.The The object is achieved by a cathode solved according to claim 1. Advantageous embodiments The cathode according to the invention are each the subject of further claims.

Die Kathode nach Anspruch 1 umfasst einen Flachemitter aus einem Material, das Elektronen thermisch emittiert, wobei auf dem Flachemitter zumindest eine Emissionsschicht aus einem Material angeordnet ist, das eine niedrigere Elektronenaustrittsarbeit (Φ) aufweist als das Material des Flachemitters, und wobei die Emissionsschicht einen kreisförmigen Querschnitt besitzt.The Cathode according to claim 1 comprising a flat emitter of a material, which emits electrons thermally, wherein on the flat emitter at least an emission layer of a material is arranged, which is a has lower electron work function (Φ) than that Material of the flat emitter, and wherein the emission layer has a has circular cross-section.

Bei der Kathode gemäß Anspruch 1 dient der Flachemitter, der z. B. aus Wolfram (W), Tantal (Ta) oder Rhenium (Re) besteht, im Wesentlichen als Träger für die aufgebrachte Emissionsschicht, deren Material eine niedrigere Elektronenaustrittsarbeit aufweist als das Material des Flachemitters. Bei Verwendung der üblichen Materialien (z. B. W, Ta, Re) für den Flachemitter (Träger für die eine bessere Elektronenemission aufweisende Emissionsschicht) sind beim Einbau des Flachemitters in die erfindungsgemäße Kathode keine Änderungen gegenüber den bisherigen Montageschritten erforderlich, da nach wie vor eine gute Schweißbarkeit der Stromzuführungsbeinchen des Flachemitters gegeben ist.at the cathode according to claim 1 serves the flat emitter, the z. Tungsten (W), tantalum (Ta) or rhenium (Re), essentially as a carrier for the applied Emission layer whose material has a lower electron work function has as the material of the flat emitter. When using the usual Materials (eg W, Ta, Re) for the flat emitter (carrier for the better electron-emitting emission layer) are in the installation of the flat emitter in the inventive Cathode no changes over the previous ones Assembly steps required, as still a good weldability the Stromzuführungsbeinchen the flat emitter is given.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme, auf den Flachemitter zumindest teilweise eine Emissionsschicht aufzubringen, die eine niedrigere Elektronenaustrittsarbeit aufweist als der Flachemitter, ist ohne eine Temperaturerhöhung, die die Lebensdauer des Flachemitters beeinflusst, eine deutlich höhere Elektronenemission realisierbar. Damit sind Röntgenröhren mit der erfindungsgemäßen Kathode auch für außermedizinische Einsatzbereiche einsetzbar. In der Regel kann die Betriebstemperatur des Flachemitters sogar abgesenkt werden und man erhält dann immer noch eine Elektronenemission wie bei einem Flachemitter aus Wolfram, Tantal oder Rhenium. Damit wird eine signifikante Leistungssteigerung, bei gleichzeitiger Gewährleistung einer hohen oder sogar längeren Lebensdauer erzielt.The inventive measure, at least partially apply an emission layer on the flat emitter, which has a lower electron work function than the flat emitter, a significantly higher electron emission can be realized without a temperature increase, which affects the life of the flat emitter. Thus, x-ray tubes with the cathode according to the invention can also be used for non-medical applications. As a rule, the operating temperature of the flat emitter can even be lowered, and one then still obtains an electron emission, as with a flat emitter of tungsten, tantalum or rhenium. This will add a significant increase in performance at the same time ensuring a long or even longer service life.

Da bei der Kathode nach Anspruch 1 der Flachemitter als Träger für die Emissionsschicht dient, muss der Flachemitter nicht notwendigerweise aus Wolfram, Tantal oder Rhenium bestehen, sondern kann auch aus einem Material bestehen, das eine höhere Elektronenaustrittsarbeit und damit eine geringe Elektronenemission aufweist. Besteht der Flachemitter jedoch aus Wolfram, Tantal oder Rhenium, dann ist auch bei beschädigter Emissionsschicht durch eine Erhöhung des den Flachemitters speisenden Heizstromes noch eine ausreichend hohe Elektronenemission realisierbar.There in the cathode according to claim 1, the flat emitter as a carrier does not need the flat emitter for the emission layer necessarily consist of tungsten, tantalum or rhenium, but can also consist of a material that has a higher electron work function and thus has a low electron emission. Is that the However, flat emitter of tungsten, tantalum or rhenium, then too if the emission layer is damaged by an increase of the flat emitter feeding heating current still sufficient high electron emission feasible.

Bei der erfindungsgemäßen Kathode können durch die Wahl eines geeigneten Materials für die Emissionsschicht temperaturbedingte Abdampfungseffekte sowie mechanische und thermomechanische Belastungen entsprechend reduziert werden. Damit sind keine Änderungen an der Geometrie des Flachemitters, die Abdampfungseffekte und (thermo-)mechanische Belastungen berücksichtigen, notwendig. Darüber hinaus muss die Steuerungselektronik für zukünftig gewünschte Dosismodulationen nicht mehr so hohe elektrische Heizströme schalten, wie dies bei Kathoden gemäß dem Stand der Technik der Fall ist. Dies vereinfacht den konstruktiven Aufwand für die der Kathode zugeordnete Leistungselektronik.at the cathode of the invention can by the choice of a suitable material for the emission layer Temperature-related evaporation effects as well as mechanical and thermomechanical Loads are reduced accordingly. There are no changes on the geometry of the flat emitter, the evaporation effects and (thermo) mechanical Consider loads, necessary. About that In addition, the control electronics for future desired dose modulation no longer so high electrical Switch heating currents, as in cathodes according to the The state of the art is the case. This simplifies the constructive Expenditure for the power electronics associated with the cathode.

Aufgrund des kreisförmigen Querschnittes der Emissionsschicht ist der Bereich der hohen Elektronenemission scharfkantig begrenzt. Dadurch kann man die Brennfleckgröße auf der Anode verkleinern und den Brennfleck scharf begrenzen.by virtue of of the circular cross section of the emission layer the area of high electron emission is sharply edged. This allows you to change the focal spot size on the anode zoom out and sharply narrow the focal spot.

Vorzugsweise weist die Emissionsschicht einen Durchmesser von circa 5 mm und/oder eine Schichtdicke von ca. 50 μm auf.Preferably the emission layer has a diameter of about 5 mm and / or a layer thickness of about 50 microns.

In vorteilhafter Weise besteht die Emissionsschicht aus einem Bulk-Material (z. B. rund-geschmiedeter Draht) und kann entweder in einer Vertiefung des Flachemitters eingebettet oder auf einer planen Oberfläche des Flachemitters angeordnet sein.In Advantageously, the emission layer consists of a bulk material (eg round-forged wire) and can either be in a recess flat emitter embedded or on a flat surface be arranged of the flat emitter.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kathode ist dadurch gekennzeichnet, dass die auf den Flachemitter angeordnete Emissionsschicht aus Wolfram (W) besteht, das mit Lanthanoxid (La2O3) dotiert ist. Lanthanoxid besitzt eine sehr geringe Elektronenaustrittsarbeit (Φ) von nur ca. 1 eV(ΦW = 5 eV, ΦTa = 4 eV, ΦRe = 4 eV). Damit liegt die Betriebstemperatur des Flachemitters für eine Elektronenemission im bisherigen Umfang um ca. 1.000 K niedriger. Die beschriebenen Abdampfungseffekte gehen damit gegen Null. Die mechanischen und die thermo-mechanischen Belastungen sind gegenüber Flachemittern nach dem Stand der Technik um mehr als 50% reduziert. Da die zu schaltenden elektrische Heizströme deutlich geringer sind, kann die der Kathode zugeordnete Leistungselektronik entsprechend kleiner dimensioniert werden.A particularly advantageous embodiment of the cathode according to the invention is characterized in that the emission layer arranged on the flat emitter consists of tungsten (W) which is doped with lanthanum oxide (La 2 O 3 ). Lanthanum oxide has a very low electron work function (Φ) of only about 1 eV (Φ W = 5 eV, Φ Ta = 4 eV, Φ Re = 4 eV). Thus, the operating temperature of the flat emitter for electron emission is lower by about 1,000 K to the previous extent. The described Abdampfungseffekte go so close to zero. The mechanical and thermo-mechanical loads are reduced by more than 50% compared to flat emitters according to the prior art. Since the electrical heating currents to be switched are significantly lower, the power electronics associated with the cathode can be dimensioned correspondingly smaller.

Die Emissionsschicht kann beispielsweise als Halbzeug vorgefertigt sein und dann mittels eines HIP-Verfahrens (Heiß-Isostatisch Pressen), evtl. unter Verwendung eines Haftmittels (Tantal oder ein anderes Refraktärmetall), mit dem Flachemitter verbunden werden.The Emission layer can be prefabricated, for example, as a semi-finished product and then by means of a HIP process (hot isostatic Pressing), possibly with the use of an adhesive (tantalum or another refractory metal) connected to the flat emitter become.

Alternativ kann die Verbindung zwischen der Emissionsschicht (Halbzeug) und dem Flachemitter durch Hochtemperaturlöten erfolgen. Hierfür geeignete Lote enthalten als Bestandteile Zirconium (Zr), Vanadium und Zirconium (VZr) oder Titan (Ti).alternative can the connection between the emission layer (semi-finished) and the flat emitter by high temperature soldering done. Therefor suitable solders contain as components zirconium (Zr), vanadium and zirconium (VZr) or titanium (Ti).

Der Flachemitter, auf den die Emissionsschicht aufgebracht ist, muss nicht notwendigerweise aus Wolfram (W), Tantal (Ta) oder Rhenium (Re) bestehen. Im Rahmen bevorzugter Ausgestaltungen kann der Flachemitter auch aus Titandiborid (TiB2), Siliziumcarbid (SiC) oder Tantalcarbid bestehen.The flat emitter to which the emission layer is applied does not necessarily consist of tungsten (W), tantalum (Ta) or rhenium (Re). Within the scope of preferred embodiments, the flat emitter may also consist of titanium diboride (TiB 2 ), silicon carbide (SiC) or tantalum carbide.

Alternativ zu einer Emissionsschicht aus Wolfram, das mit Lanthanoxid dotiert ist, kann die Emissionsschicht auch aus Wolfram (W) bestehen, das mit Thoriumdioxid (ThO2) legiert ist. Bei einer derartigen Emissionsschicht kann eine eventuell nachlassende Elektronenemission durch einen elektrischen Refresh-Strom, durch den der Flachemitter kurzfristig auf ca. 2.500°C aufgeheizt wird, behoben werden. Durch die kurzzeitige Temperaturerhöhung auf ca. 2.500°C diffundiert das Thorium zur Oberfläche der Emissionsschicht. Nach dieser ”Tune-up”- Maßnahme ist erneut eine erhöhte Elektronenemission verfügbar.Alternatively to an emission layer of tungsten doped with lanthana, the emission layer may also consist of tungsten (W) alloyed with thoria (ThO 2 ). In the case of such an emission layer, a possibly decreasing electron emission can be remedied by an electrical refresh current, by means of which the flat emitter is briefly heated to approximately 2,500 ° C. Due to the short-term increase in temperature to about 2,500 ° C, the thorium diffuses to the surface of the emission layer. After this "tune-up" measure is again an increased electron emission available.

Eine weitere alternative Ausgestaltung der Kathode ist dadurch gekennzeichnet, dass die auf dem Flachemitter angeordnete Emissionsschicht aus Tantal (Ta) besteht. Schließlich hat sich auch eine Emissionsschicht aus Titancarbid (TiC) als vorteilhaft erwiesen. Sowohl Tantal als auch Titancarbid besitzen eine niedrigere Elektronenaustrittsarbeit als Wolfram.A Another alternative embodiment of the cathode is characterized in that that arranged on the flat emitter emission layer of tantalum (Ta) exists. Finally, there is also an emission layer Of titanium carbide (TiC) proved to be advantageous. Both tantalum Also titanium carbide have a lower electron work function as tungsten.

Nachfolgend sind zwei schematisch dargestellte Ausführungsbeispiele von Flachemittern erfindungsgemäßer Kathoden in der Zeichnung näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Es zeigen:following are two schematically illustrated embodiments of flat emitters cathodes according to the invention the drawing explained in more detail, but without it to be limited. Show it:

1 ein Rohteil eines Flachemitters im Bereich einer aufgebrachten Emissionsschicht gemäß einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kathode, 1 a blank of a flat emitter in the region of an applied emission layer according to a first embodiment of the invention a cathode,

2 ein Rohteil eines Flachemitters im Bereich einer aufgebrachten Emissionsschicht gemäß einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kathode. 2 a blank of a flat emitter in the region of an applied emission layer according to a second embodiment of the cathode according to the invention.

In 1 und 2 ist mit 1 jeweils ein Flachemitter bezeichnet, der beispielsweise eine Schichtdicke von ca. 100 μm aufweist. Der Flachemitter 1 besteht bei den beiden dargestellten Ausführungsbeispielen aus Wolfram (W), das mit 70 ppm Kalium (K) dotiert ist.In 1 and 2 is with 1 each denotes a flat emitter, for example, has a layer thickness of about 100 microns. The flat emitter 1 consists in the two illustrated embodiments of tungsten (W), which is doped with 70 ppm of potassium (K).

Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Rohteil des Flachemitters 1 eine Vertiefung 2 mit einem kreisförmigen Querschnitt auf. In die Vertiefung 2 ist eine Emissionsschicht 3 eingebettet. Die Vertiefung 2 kann beispielsweise mittels Laser aus dem Flachemitter 1 herausgearbeitet werden und weist einen Durchmesser von 5 mm und eine Tiefe von 50 μm auf.At the in 1 illustrated embodiment, the blank of the flat emitter 1 a depression 2 with a circular cross section. In the depression 2 is an emission layer 3 embedded. The depression 2 can for example by means of laser from the flat emitter 1 be machined and has a diameter of 5 mm and a depth of 50 microns.

Die Emissionsschicht 3 ist im Ausführungsbeispiel gemäß 1 aus einem Stangenhalbzeug aus Wolfram (W), das mit Lanthanoxid (La2O3) dotiert ist, vorgefertigt. Die Emissionsschicht 3 weist bei dem in 1 dargestellten Rohteil des Flachemitters 1 einen Durchmesser von 5 mm und eine Schichtdicke von 50 μm auf. Da die Vertiefung 2 die gleichen Abmessungen wie die als Halbzeug vorgefertigte Emissionsschicht 3 besitzt, weist der Flachemitter 1 eine plane Oberfläche 5 auf.The emission layer 3 is in the embodiment according to 1 from a semi-finished rod made of tungsten (W), which is doped with lanthanum oxide (La 2 O 3 ) prefabricated. The emission layer 3 points at the in 1 shown blank of the flat emitter 1 a diameter of 5 mm and a layer thickness of 50 microns. Because the recess 2 the same dimensions as the prefabricated as semi-finished emission layer 3 owns, points the flat emitter 1 a flat surface 5 on.

Die Verbindung zwischen der Emissionsschicht 3 (Halbzeug) und dem Rohteil des Flachemitters 1 kann beispielsweise mittels eines HIP-Verfahrens oder durch Hochtemperaturlöten erfolgen.The connection between the emission layer 3 (Semi-finished) and the blank of the flat emitter 1 can be done for example by means of a HIP process or by high-temperature soldering.

Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Emissionsschicht 4 auf einer planen Oberfläche 5 des Flachemitters 1 angeordnet.At the in 2 illustrated embodiment is an emission layer 4 on a flat surface 5 of the flat emperor 1 arranged.

Auch in diesem Fall besteht die Emissionsschicht 4 aus einem vorgefertigten Halbzeug aus Wolfram, das mit Lanthanoxid dotiert ist. Die Emissionsschicht 4 weist bei dem in 2 gezeigten Rohteil des Flachemitters 1 ebenfalls einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser von 5 mm auf. Die Schichtdicke der Emissionsschicht 4 beträgt wiederum 50 μm.Also in this case, the emission layer exists 4 from a prefabricated semifinished product of tungsten, which is doped with lanthanum oxide. The emission layer 4 points at the in 2 shown blank of the flat emitter 1 also a circular cross section with a diameter of 5 mm. The layer thickness of the emission layer 4 is again 50 microns.

Die Verbindung zwischen der Emissionsschicht 4 (Halbzeug) und dem Flachemitter 1 kann wiederum mittels eines HIP-Verfahrens oder durch Hochtemperaturlöten erfolgen.The connection between the emission layer 4 (Semi-finished) and the flat emitter 1 can in turn be done by means of a HIP process or by high temperature soldering.

Abhängig vom Anwendungsfall sind für die Emissionsschichten 3 und 4 jedoch auch andere Durchmesser und andere Schichtdicken möglich.Depending on the application case are for the emission layers 3 and 4 However, other diameters and other layer thicknesses possible.

Für die beiden in 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele können sowohl für den Flachemitter 1 als auch für die Emissionsschichten 3 und 4 andere, bereits als vorteilhaft beschriebene Materialien verwendet werden.For the two in 1 and 2 illustrated embodiments can both for the flat emitter 1 as well as for the emission layers 3 and 4 other materials already described as being advantageously used.

Aufgrund des kreisförmigen Querschnittes der Emissionsschichten 3 und 4 ist der Bereich der hohen Elektronenemission scharfkantig begrenzt. Dadurch kann man die Brennfleckgröße auf der Anode verkleinern und den Brennfleck scharf begrenzen.Due to the circular cross-section of the emission layers 3 and 4 The range of high electron emission is limited sharp-edged. This allows you to reduce the focal spot size on the anode and sharply limit the focal spot.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 2727907 C2 [0002, 0003, 0004] - DE 2727907 C2 [0002, 0003, 0004]
  • - DE 19914739 C1 [0002, 0005] - DE 19914739 C1 [0002, 0005]

Claims (12)

Kathode mit einem Flachemitter (1) aus einem Material, das Elektronen thermisch emittiert, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Flachemitter (1) zumindest eine Emissionsschicht (3, 4) aus einem Material angeordnet ist, das eine niedrigere Elektronenaustrittsarbeit (Φ) aufweist als das Material des Flachemitters (1), wobei die Emissionsschicht (3, 4) einen kreisförmigen Querschnitt besitzt.Cathode with a flat emitter ( 1 ) of a material that emits electrons thermally, characterized in that on the flat emitter ( 1 ) at least one emission layer ( 3 . 4 ) is arranged from a material having a lower electron work function (Φ) than the material of the flat emitter ( 1 ), whereby the emission layer ( 3 . 4 ) has a circular cross-section. Kathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Emissionsschicht (3, 4) einen Durchmesser von ca. 5 mm aufweist.Cathode according to Claim 1, characterized in that the emission layer ( 3 . 4 ) has a diameter of about 5 mm. Kathode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Emissionsschicht (3, 4) eine Schichtdicke von ca. 50 μm aufweist.Cathode according to Claim 1 or 2, characterized in that the emission layer ( 3 . 4 ) has a layer thickness of about 50 microns. Kathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Emissionsschicht (3) in einer Vertiefung des Flachemitters (1) eingebettet ist.Cathode according to Claim 1, characterized in that the emission layer ( 3 ) in a depression of the flat emitter ( 1 ) is embedded. Kathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Emissionsschicht (4) auf einer planen Oberfläche des Flachemitters (1) angeordnet ist.Cathode according to Claim 1, characterized in that the emission layer ( 4 ) on a flat surface of the flat emitter ( 1 ) is arranged. Kathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Emissionsschicht (3, 4) aus Wolfram (W) besteht, das mit Lanthanoxid (La2O3) dotiert ist.Cathode according to Claim 1, characterized in that the emission layer ( 3 . 4 ) consists of tungsten (W) doped with lanthanum oxide (La 2 O 3 ). Kathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Flachemitter (1) aus Titandiborid (TiB2) besteht.Cathode according to Claim 1, characterized in that the flat emitter ( 1 ) consists of titanium diboride (TiB 2 ). Kathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Flachemitter (1) aus Siliziumcarbid (SiC) besteht.Cathode according to Claim 1, characterized in that the flat emitter ( 1 ) consists of silicon carbide (SiC). Kathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Flachemitter (1) aus Tantalcarbid (TaC) besteht.Cathode according to Claim 1, characterized in that the flat emitter ( 1 ) consists of tantalum carbide (TaC). Kathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Emissionsschicht (3, 4) aus Wolfram (W) besteht, das mit Thoriumdioxid (ThO2) legiert ist.Cathode according to Claim 1, characterized in that the emission layer ( 3 . 4 ) consists of tungsten (W) alloyed with thorium dioxide (ThO 2 ). Kathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Emissionsschicht (3, 4) aus Tantal (Ta) besteht.Cathode according to Claim 1, characterized in that the emission layer ( 3 . 4 ) consists of tantalum (Ta). Kathode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Emissionsschicht (3, 4) aus Titancarbid (TiC) besteht.Cathode according to Claim 1, characterized in that the emission layer ( 3 . 4 ) consists of titanium carbide (TiC).
DE102008020187A 2008-04-22 2008-04-22 Cathode, has flat emitter emitting electrons, and emission layer with circular cross section arranged on emitter, where material of emission layer has lower emission function than that of material of emitter Ceased DE102008020187A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008020187A DE102008020187A1 (en) 2008-04-22 2008-04-22 Cathode, has flat emitter emitting electrons, and emission layer with circular cross section arranged on emitter, where material of emission layer has lower emission function than that of material of emitter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008020187A DE102008020187A1 (en) 2008-04-22 2008-04-22 Cathode, has flat emitter emitting electrons, and emission layer with circular cross section arranged on emitter, where material of emission layer has lower emission function than that of material of emitter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102008020187A1 true DE102008020187A1 (en) 2009-10-29

Family

ID=41111633

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102008020187A Ceased DE102008020187A1 (en) 2008-04-22 2008-04-22 Cathode, has flat emitter emitting electrons, and emission layer with circular cross section arranged on emitter, where material of emission layer has lower emission function than that of material of emitter

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102008020187A1 (en)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4577134A (en) * 1981-01-16 1986-03-18 Thomson-Csf Direct heating cathode and a process for manufacturing same
DE2727907C2 (en) 1977-06-21 1987-11-05 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen, De
GB2192751A (en) * 1986-07-14 1988-01-20 Denki Kagaku Kogyo Kk Thermionic cathode structure
DE4207220A1 (en) * 1992-03-07 1993-09-09 Philips Patentverwaltung SOLID ELEMENT FOR A THERMIONIC CATHODE
JPH0757617A (en) * 1993-08-12 1995-03-03 Ricoh Opt Ind Co Ltd Thermal electron generation source
DE19513291A1 (en) * 1995-04-07 1996-10-10 Siemens Ag X=ray tube for medical diagnosis
DE19914739C1 (en) 1999-03-31 2000-08-03 Siemens Ag Cathode with directly heated emitter
EP1063669A2 (en) * 1999-06-23 2000-12-27 Lucent Technologies Inc. Cathode with improved work function and method for making the same
DE102006024437A1 (en) * 2006-05-24 2007-11-29 Siemens Ag X-ray emitter for use in medical radiology, has cathode whose surface, which is irradiated by laser beam, is partially napped and/or porous and/or doped and/or has intermetallic connection or glass like carbon

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2727907C2 (en) 1977-06-21 1987-11-05 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen, De
US4577134A (en) * 1981-01-16 1986-03-18 Thomson-Csf Direct heating cathode and a process for manufacturing same
GB2192751A (en) * 1986-07-14 1988-01-20 Denki Kagaku Kogyo Kk Thermionic cathode structure
DE4207220A1 (en) * 1992-03-07 1993-09-09 Philips Patentverwaltung SOLID ELEMENT FOR A THERMIONIC CATHODE
JPH0757617A (en) * 1993-08-12 1995-03-03 Ricoh Opt Ind Co Ltd Thermal electron generation source
DE19513291A1 (en) * 1995-04-07 1996-10-10 Siemens Ag X=ray tube for medical diagnosis
DE19914739C1 (en) 1999-03-31 2000-08-03 Siemens Ag Cathode with directly heated emitter
EP1063669A2 (en) * 1999-06-23 2000-12-27 Lucent Technologies Inc. Cathode with improved work function and method for making the same
DE102006024437A1 (en) * 2006-05-24 2007-11-29 Siemens Ag X-ray emitter for use in medical radiology, has cathode whose surface, which is irradiated by laser beam, is partially napped and/or porous and/or doped and/or has intermetallic connection or glass like carbon

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19513291C2 (en) X-ray tube
DE1234858B (en) Incandescent cathode for electric discharge tubes
AT14991U1 (en) X-ray anode
EP0399621A1 (en) Graphite-refractory metal composite
DE112017006569T5 (en) ELECTRON SOURCE AND THIS USING ELECTRON BEAM
DE2212058A1 (en) ROTATING ANODE FOR ROSE TUBES
EP0669902B1 (en) Heavily thermally stressable component
DE1194988C2 (en) GRID ELECTRODE FOR HIGH-VACUUM ELECTRON TUBES
DE2325274C3 (en) Directly heatable cathode for an electrical discharge tube
DE1254256B (en) Cathode for an electron tube
DE2417820C3 (en) Cathode head of a rotating anode X-ray tube
DE102015215690A1 (en) emitter array
DE102008020164A1 (en) Cathode with a flat emitter
DE102008020187A1 (en) Cathode, has flat emitter emitting electrons, and emission layer with circular cross section arranged on emitter, where material of emission layer has lower emission function than that of material of emitter
DE102014211688A1 (en) flat emitter
DE202022100154U1 (en) Planar filament with directed electron beam
EP0235619B1 (en) Glow cathode for an x-ray tube
DE2400717C3 (en) X-ray tube rotating anode and process for their manufacture
DE2215784C3 (en) Directly heated cathode for electron tubes
DE102008020163A1 (en) Cathode has incandescent emitter made from material, which emits electrons thermally, where emission layer is applied partially or completely on incandescent emitter
DE3150848A1 (en) ELECTRONIC CANNON FOR GREAT BRIGHTNESS
DE102008020165A1 (en) Cathode, has emitter made of material and emitting electrons thermally, and emission layer made of material and partially applied on emitter, where material of emission layer exhibits electron work function less than material of emitter
DE102011004372A1 (en) Cathode for use as electron source in X-ray tube for e.g. diagnostic imaging, has emitter for emitting electrons on application of voltage from emitter surface, where emitter is kept at distance from cathode head by insulating element
DE2430226A1 (en) ROTATING ANODE FOR ROSE TUBES
DE102007034222A1 (en) X-ray tube i.e. field emitter-x-ray tube, has dielectric layer attached on conductive layer, and gate electrode layer arranged on dielectric layer, emitter layer attached on electrically conductive layer in region of recesses

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8131 Rejection