EP1158562A1 - X-ray tube with a flat cathode - Google Patents
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- EP1158562A1 EP1158562A1 EP01000176A EP01000176A EP1158562A1 EP 1158562 A1 EP1158562 A1 EP 1158562A1 EP 01000176 A EP01000176 A EP 01000176A EP 01000176 A EP01000176 A EP 01000176A EP 1158562 A1 EP1158562 A1 EP 1158562A1
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Definitions
- the invention relates to an X-ray tube with an anode and with a cathode arrangement the one cathode pot for electron focusing, a flat one with openings provided electron emitter and an electrode on the of the Anode facing away from the electron emitter is arranged.
- Such X-ray tube is known from U.S. Patent 4,344,011.
- the electrode emitter is flat, flat and meandering running metal band. Between the back and forth webs of this metal band there are breakthroughs.
- the potential of the cathode pot compared to the electron emitter is variable, so that errors in the manufacturing process have no influence on the dimensions of the focal spot. If the potential at Cathode pot is positive by a certain amount than at the electron emitter Electrons from the side regions or from the back of the electron emitter reach the cathode pot and heat it up. Therefore, in one embodiment at a short distance from the electron emitter an electrode is provided, which is the back and shields the side areas of the electron emitter and their potential corresponds at least approximately to the potential of the electron emitter.
- the object of the present invention is to design an X-ray tube of the type mentioned at the outset in such a way that the characteristic of the ideal surface emitter results at least approximately.
- This object is achieved according to the invention in that the electrode is provided for connection to a potential of such magnitude which is negative in the operating state of the X-ray tube with respect to the electron emitter that the electric field strength in the space between the electrode and the electron emitter is at least 20% - preferably at least 100% - the field strength on the side of the electron emitter facing the anode.
- the invention is based on the knowledge that in the known X-ray tube electric field reaches into the openings so that the equipotential lines on the the surface of the electron emitter facing the anode is drawn into the openings become. In the area of the breakthroughs, there are therefore electron trajectories deviate from that of an ideal flat emitter and prevent the characteristic of this ideal flat emitter can be achieved.
- the fact that the electrode on the of the Back of the electron emitter facing away from the anode has a negative potential, the equipotential lines are pushed back out of the breakthroughs. With more suitable Choice of potential can be achieved that the equipotential surfaces on that of the anode facing front of the electron emitter are almost flat.
- the electron orbits then run in a straight line and perpendicular to everywhere near the electron emitter its surface.
- the electrosemitter can be located on a lower temperature, which extends its life.
- Another advantage resulting from the invention is that the location and / or size of the Control focal spots more easily.
- the electron emitter can also have a shape other than that of a meander (e.g. the shape of a spiral), but a meander is easier to manufacture.
- a meander e.g. the shape of a spiral
- By the configuration according to claim 3 becomes a better penetration of those on the back of the electron emitter Electrode reached to the front of the electron emitter. With the same The distance between the electron emitter and the electrode can be the electrical Tension between these parts can be reduced.
- a preferred embodiment is specified in claim 4. Basically there is also one other shape possible, e.g. a curved shape of the electron emitter. In this case the electrode would have to be adapted to this curvature.
- the better controllability of the location and / or the size of the focal spot can be achieved through the exploit measures specified in claim 6.
- the dimensions of the focal spot can be varied continuously.
- An x-ray device with an x-ray tube according to claim 1 is in claim 7 specified.
- the embodiment according to claim 8 causes the bias of the Electrode as a function of the tube voltage (i.e. the voltage between the anode and cathode) varies so that in the area of the electron emitter the gives optimal field course.
- the rotary anode X-ray tube shown in FIG. 1 has one in the operating state rotating anode disc 1 and a cathode arrangement 2.
- the cathode arrangement 2 is connected to the metal housing 4 of the X-ray tube via an insulator 3.
- the Anode 1 can be connected to the housing 4 via an insulator or the potential of the (grounded) housing.
- the electrons emitted from the cathode meet in a focal spot on the anode and generate X-rays there through a Window 5 can leave the X-ray tube.
- the X-ray tube shown in Fig. 1 is a rotating anode X-ray tube, as in medical examinations diagnostic examinations is used however the invention is also applicable to x-ray tubes with fixed anodes or x-ray tubes, that are used in the non-medical field.
- FIG. 2 shows the cathode arrangement in a cross section.
- You recognize one Cathode pot 201 which is provided with a die 202, which the focusing of the Serves electron beam.
- FIG. 3 which clearly shows this slot, is located in the Slit a flat, flat electron emitter 203
- the front side that is that of Anode 1 facing side
- the Electron emitter has the shape of a meander, the individual webs of which are perpendicular to the 3 - and thus extend in the longitudinal direction of the slot 204.
- the Breakthroughs between adjacent webs have a dimension of approx. 0.1 mm, while the width of the webs (that is the dimension in the vertical direction in the Plane) is approx. 0.2 mm.
- the webs 203 can also be perpendicular to The longitudinal direction of the web 204 runs - similar to US Pat. No. 4,344,011 then make yourself easier.
- the electron emitter 203 is by an im Operating condition heated by electrical current flowing through it, so that it Can emit electrons.
- Fig. 4 provides a highly simplified, schematic block diagram of a X-ray device with the X-ray tube according to the invention Output of a first rectifier 91 connected to a DC voltage in the range supplies between 40 and 125 kV.
- a second rectifier 92 at its positive Output connection of the electron emitter 203 and at its negative output connection Electrode 205 are connected, provides the negative bias voltage of a few kV the electrode 205 opposite the electron emitter 203.
- a heating current source which The electron emitter heats up so that electrons can be emitted from it Not shown for the sake of simplicity.
- the negative bias of the electrode 205 against the electron emitter 203 is now chosen so that on the front of the electron emitter - also in the Area of the breakthroughs between the webs - an approximately flat course of the Equipotential surfaces results.
- the X-ray generator feeding the X-ray tube 100 can also have a different structure to have. It is essential that it is an (additional) DC voltage source for generation contains a DC voltage between electron emitter 203 and electrode 205, which is preferably proportional to the high voltage between the anode and cathode changes. (This condition is very simplified by the circuit shown in FIG. 4 with the primary winding 81 connected to an inverter Transformer 8, on the secondary windings 82 and 83, the rectifiers 91, 92 connected, only fulfilled with restrictions.)
- the electrical field at the back of the Electron emitters be stronger than the front. How much stronger it has to be depends on the thickness of the webs (these are horizontal in the plane of Fig. 3) running dimensions), their width and their mutual distance.
- One way to pass through the electrical generated by electrode 205 To improve the field on the front of the electron emitter is that Bevel the side surfaces of the individual webs of the electron emitter so that they are taper towards the electrode 203 or the openings widen towards the electrode.
- FIGS. 5a to d The effect of the invention compared to other embodiments of a Electrode arrangement results from FIGS. 5a to d.
- the representation in these figures is distorted in such a way that the scale for the vertical dimensions is awake is as large as the scale for the horizontal dimensions
- Electron emitter 5a shows the electron trajectories in the case of a helically wound wire 203 'as Electron emitter (its cross section is elliptical due to the distorted representation appears). The course of the electron orbits depends on at which point of the Electron emitters which leak electrons. Despite focusing (not shown in detail) the electrons therefore meet in a comparatively large cross-section.
- Fig. 5b are compared to the conditions for an ideal area emitter. All Electron orbits start perpendicular to the surface of the emitter until they are below the Hit the effect of a focusing field in a focal spot of minimal size.
- 5c shows the conditions in a real meandering electron emitter.
- the electron paths are curved, which despite the focusing leads to an enlargement of the focal spot (compared to the ideal surface emitter) leads.
- the focal spot is significantly smaller than one helically wound electron emitter.
- FIG. 5d shows the situation with the cathode arrangement according to the invention with a negatively biased electrode on the back of the meandering electron emitter.
- the electrons are initially perpendicular to the electron emitter accelerating paths in order to then be focused in the focal spot.
- the Ratios are not quite as favorable as in Fig. 5b, but significantly better than in flat, meandering emitter without the electrode (Fig. 5c).
- the slot is with Provide protrusions 206 which are the edges of the electrode, the dimensions of which are larger than that of the electron emitter.
Landscapes
- X-Ray Techniques (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Röntgenröhre mit einer Anode und mit einer Kathodenanordnung die einen Kathodentopf zur Elektronenfokussierung, einen flachen, mit Durchbrüchen versehenen Elektronenemitter und eine Elektrode aufweist, die auf der von der Anode abgewandten Seite des Elektronenemitters angeordnet ist. Eine solche Röntgenröhre ist aus der US-PS 4 344 011 bekannt. Bei einer der dort angegebenen Ausführungsformen ist der Elektrodenemitter ein ebenes, flaches und mäanderförmig verlaufendes Metallband. Zwischen den hin- und hergehenden Stegen dieses Metallbandes sind also Durchbrüche vorhanden.The invention relates to an X-ray tube with an anode and with a cathode arrangement the one cathode pot for electron focusing, a flat one with openings provided electron emitter and an electrode on the of the Anode facing away from the electron emitter is arranged. Such X-ray tube is known from U.S. Patent 4,344,011. At one of the specified there In embodiments, the electrode emitter is flat, flat and meandering running metal band. Between the back and forth webs of this metal band there are breakthroughs.
Bei der bekannten Röntgenröhre ist vorgesehen, dass das Potential des Kathodentopfes gegenüber dem Elektronenemitter variabel ist, so dass Fehler beim Fertigungsprozess keinen Einfluss auf die Abmessungen des Brennflecks haben. Wenn das Potential am Kathodentopf um einen bestimmten Betrag positiver ist als am Elektronenemitter, können Elektronen aus den seitlichen Regionen oder aus der Rückseite des Elektronenemitters auf den Kathodentopf gelangen und diesen aufheizen. Deshalb ist bei einer Ausführungsform in geringem Abstand von dem Elektronenemitter eine Elektiode vorgesehen, die die Rückseite und die seitlichen Bereiche des Elektronenemitters abschirmt und deren Potential zumindest annähernd dem Potential des Elektronenemitters entspricht.In the known X-ray tube, it is provided that the potential of the cathode pot compared to the electron emitter is variable, so that errors in the manufacturing process have no influence on the dimensions of the focal spot. If the potential at Cathode pot is positive by a certain amount than at the electron emitter Electrons from the side regions or from the back of the electron emitter reach the cathode pot and heat it up. Therefore, in one embodiment at a short distance from the electron emitter an electrode is provided, which is the back and shields the side areas of the electron emitter and their potential corresponds at least approximately to the potential of the electron emitter.
Der Vorteil eines solchen flachen Elektronenemitters gegenüber einem Elektronenemitter aus einem helixförmig gewickelten Draht besteht darin, dass sich die Elektronenbahnen besser fokussieren lassen, so dass auf der Anode ein Brennfleck mit einer günstigeren Elektronendichteverteilung erzeugt wird. Gleichwohl reicht die erzielbare Elektronendichteverteilung im Brennfleck nicht an die eines idealen Flachemitters heran. Als idealer Flachemitter wird ein ebener Emitter mit der Dicke Null und ohne Durchbrüche bezeichnet. The advantage of such a flat electron emitter over an electron emitter a helically wound wire consists of the electron orbits let it focus better, so that a focal spot with a cheaper one on the anode Electron density distribution is generated. The achievable electron density distribution is nevertheless sufficient not in the focal spot to an ideal flat emitter. As an ideal Flat emitter is a flat emitter with zero thickness and no openings.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Röntgenröhre der eingangs genannten Art
so auszugestalten, dass sich die Charakteristik des idealen Flachemitters wenigstens
näherungsweise ergibt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Elektrode zum Anschluss an
ein im Betriebszustand der Röntgenröhre gegenüber dem Elektronenemitter negatives
Potential von solcher Größe vorgesehen ist, dass die elektrische Feldstärke im Raum
zwischen der Elektrode und dem Elektronenemitter mindestens 20% - vorzugsweise
mindestens 100% - der Feldstärke auf der der Anode zugewandten Seite des Elektronenemitters
beträgt.The object of the present invention is to design an X-ray tube of the type mentioned at the outset in such a way that the characteristic of the ideal surface emitter results at least approximately.
This object is achieved according to the invention in that the electrode is provided for connection to a potential of such magnitude which is negative in the operating state of the X-ray tube with respect to the electron emitter that the electric field strength in the space between the electrode and the electron emitter is at least 20% - preferably at least 100% - the field strength on the side of the electron emitter facing the anode.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass bei der bekannten Röntgenröhre das elektrische Feld bis in die Durchbrüche hineingreift, so dass die Äquipotentiallinien an der der Anode zugewandten Oberfläche des Elektronenemitters in die Durchbrüche hineingezogen werden. Im Bereich der Durchbrüche ergeben sich daher Elektronenbahnen, die von denen eines idealen Flachemitters abweichen und verhindern, dass die Charakteristik dieses idealen Flachemitters erreicht werden kann. Dadurch, dass die Elektrode auf der von der Anode abgewandten Rückseite des Elektronenemitters ein negatives Potential führt, werden die Äquipotentiallinien aus den Durchbrüchen zurückgedrängt. Bei geeigneter Wahl des Potentials kann erreicht werden, dass die Äquipotentialflächen auf der der Anode zugewandten Vorderseite des Elektronenemitters nahezu eben sind. Die Elektronenbahnen verlaufen dann in der Nähe des Elektronenemitters überall geradlinig und senkrecht zu seiner Oberfläche.The invention is based on the knowledge that in the known X-ray tube electric field reaches into the openings so that the equipotential lines on the the surface of the electron emitter facing the anode is drawn into the openings become. In the area of the breakthroughs, there are therefore electron trajectories deviate from that of an ideal flat emitter and prevent the characteristic of this ideal flat emitter can be achieved. The fact that the electrode on the of the Back of the electron emitter facing away from the anode has a negative potential, the equipotential lines are pushed back out of the breakthroughs. With more suitable Choice of potential can be achieved that the equipotential surfaces on that of the anode facing front of the electron emitter are almost flat. The electron orbits then run in a straight line and perpendicular to everywhere near the electron emitter its surface.
Durch diese Maßnahmen vergrößert sich das Verhältnis zwischen der Fläche des Elektronenemitters und der Fläche des Brennflecks. Man kann also eine bestimmte Brennfleckgröße mit einem größeren Elektronenemitter erreichen. Um in dem Brennfleck eine bestimmte Elektronendichte zu erzielen, kann der Elektionenemitter auf einer niedrigeren Temperatur gehalten werden, wodurch sich seine Lebensdauer verlängert. Ein weiterer aus der Erfindung resultierender Vorteil ist, dass sich Lage und/oder Größe des Brennflecks leichter steuern lassen.These measures increase the ratio between the area of the Electron emitter and the area of the focal spot. So you can have a specific one Reach the focal spot size with a larger electron emitter. To in the focal spot To achieve a certain electron density, the electrosemitter can be located on a lower temperature, which extends its life. On Another advantage resulting from the invention is that the location and / or size of the Control focal spots more easily.
Eine bevorzugte Ausgestaltung ist in Anspruch 2 angegeben. Der Elektronenemitter kann
zwar auch eine andere Form als die eines Mäanders haben (z.B. die Form einer Spirale),
doch ist ein Mäander einfacher herzustellen. Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 3
wird ein besserer Durchgriff der an der Rückseite des Elektronenemitters befindlichen
Elektrode auf die Vorderseite des Elektronenemitters erreicht. Bei gleichbleibendem
Abstand zwischen Elektronenemitter und Elektrode kann dadurch die elektrische
Spannung zwischen diesen Teilen verringert werden.A preferred embodiment is specified in
Eine bevorzugte Ausgestaltung ist in Anspruch 4 angegeben. Grundsätzlich ist auch eine
andere Form möglich, z.B. eine gekrümmte Form des Elektronenemitters. In diesem Fall
müsste die Elektrode an diese Krümmung angepasst sein.A preferred embodiment is specified in
Bei der im Anspruch 5 angegebenen Lags des Elektronenemitters können Elektronenemitter
und Kathodentopf dasselbe Potential führen.In the Lags of the electron emitter specified in
Die bessere Steuebarkeit der Lage und/oder der Größe des Brennflecks lässt sich durch die
in Anspruch 6 angegebenen Maßnahmen ausnutzen. Durch Variation der Ströme in der
Quadrupoleinheit können die Abmessungen des Brennflecks stufenlos variiert werden.The better controllability of the location and / or the size of the focal spot can be achieved through the
exploit measures specified in
Ein Röntgeneinrichtung mit einer Röntgenröhre nach Anspruch 1 ist im Anspruch 7
angegeben. Die Ausgestaltung nach Anspruch 8 bewirkt dabei, dass die Vorspannung der
Elektrode in Abhängigkeit von der Röhrenspannung (d. h. der Spannung zwischen Anode
und Kathode) so variiert wind, dass sich im Bereich des Elektronenemitters stets der
optimale Feldverlauf ergibt.An x-ray device with an x-ray tube according to
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine Röntgenröhre, bei der die Erfindung anwendbar ist, in schematischer Darstellung,
- Fig. 2
- die Kathodenanordnung einer solchen Röhre,
- Fig. 3
- eine vergrößerte Darstellung eines Teils dieser Anordnung,
- Fig 4
- ein Blockschaltbild einer Röntgeneinrichtung mit einer erfindungsgemäßen Röntgenröhre und
- Fig. 5a bis b
- die Elektronenbahnen verschiedener Elektronenemitter
- Fig. 1
- an X-ray tube, in which the invention is applicable, in a schematic representation,
- Fig. 2
- the cathode arrangement of such a tube,
- Fig. 3
- an enlarged view of part of this arrangement,
- Fig. 4
- a block diagram of an X-ray device with an X-ray tube according to the invention and
- 5a to b
- the electron trajectories of various electron emitters
Die in Fig 1 dargestellte Drehanoden-Röntgenröhre besitzt eine im Betriebszustand
rotierende Anodenscheibe 1 und eine Kathodenanordnung 2. Die Kathodenanordnung 2
ist über einen Isolator 3 mit dem Metallgehäuse 4 der Röntgenröhre verbunden. Auch die
Anode 1 kann über einen Isolator mit dem Gehäuse 4 verbunden sein oder das Potential
des (geerdeten) Gehäuses führen. Die aus der Kathode emittierten Elektronen treffen in
einem Brennfleck auf die Anode auf und erzeugen dort Röntgenstrahlung, die durch ein
Fenster 5 die Röntgenröhre verlassen kann.The rotary anode X-ray tube shown in FIG. 1 has one in the operating state
rotating
Die in Fig. 1 dargestellte Röntgenröhre ist eine Drehanoden-Röntgenröhre, wie sie bei medizirusch diagnostischen Untersuchungen verwendet wird Die Erfindung ist jedoch auch bei Röntgenröhren mit feststehenden Anoden bzw. bei Röntgenröhren anwendbar, die im nicht medizinischen Bereich verwendet werden.The X-ray tube shown in Fig. 1 is a rotating anode X-ray tube, as in medical examinations diagnostic examinations is used however the invention is also applicable to x-ray tubes with fixed anodes or x-ray tubes, that are used in the non-medical field.
Fig 2 zeigt die Kathodenanordnung in einem Querschnitt. Man erkennt einen
Kathodentopf 201, der mit einem Gesenk 202 versehen ist, das der Fokussierung des
Elektronenstrahls dient. Am Boden in der Mitte des Gesenkes befindet sich ein Schlitz
204, dessen Längsrichtung radial zur Rotationsachse der Anodenscheibe 1 verläuft.2 shows the cathode arrangement in a cross section. You recognize one
Cathode
Wie Fig 3, die diesen Schlitz vergrößert darstellt, deutlich zeigt, befindet sich in dem
Schlitz ein flacher, ebener Elektronenemitter 203, dessen Vorderseite (das ist die der
Anode 1 zugewandte Seite) mit dem Boden des Gesenks in einer Ebene liegt. Der
Elektronenemitter hat die Form eines Mäanders, dessen einzelne Stege senkrecht zur
Zeichenebene der Fig. 3 - und damit in Längsrichtung des Schlitzes 204 verlaufen. Die
Durchbrüche zwischen benachbarten Stegen haben eine Abmessung von ca. 0,1 mm,
während die Breite der Stege (das ist die Abmessung in der senkechten Richtung in der
Zeichenebene) ca. 0,2 mm beträgt. - Die Stege 203 können aber auch senkrecht zur
Längsrichtung des Steges 204 verlaufen - ähnlich wie bei der US-PS 4 344 011. Sie lassen
sich dann leichter herstellen. Der Elektronenemitter 203 wird durch einen im
Betriebszustand durch ihn hindurch fließenden elektrischen Strom aufgeheizt, sodass er
Elektronen emittieren kann.As FIG. 3, which clearly shows this slot, is located in the
Slit a flat,
Das im Betriebszustand erzeugte Feld zwischen Anode und Kathode greift in das Gesenk
202 und in die Durchbrüche zwischen den Stegen hinein. Ohne Kompensation würden
die Äquipotentialflächen also in die Durchbrüche zwischen den Stegen des Elektronenemitters
203 hineingemgen, was zu den eingangs erläuterten negativen Konsequenzen
führen würde. Um diese zu vermeiden, ist in dem Schlitz auf der Rückseite des
Elektronenemitters 203 eine Elektrode 205 angeordnet, die ein gegenüber dem
Elektronenemitter 203 negatives Potential führt.The field between the anode and cathode generated in the operating state engages in the
Fig. 4 stellt ein stark vereinfachtes, schematisches Blockschaltbild einer
Röntgeneinrichtung mit der erfindungsgemäßen Röntgenröhre dar. Diese ist an den
Ausgang eines ersten Gleichrichters 91 angeschlossen, der eine Gleichspannung im Bereich
zwischen 40 und 125 kV liefert. Eine zweiter Gleichrichter 92, an dessen positiven
Ausgangsanschluss der Elektronemitter 203 und an dessen negativen Ausgangsanschluss die
Elektrode 205 angeschlossen sind, liefert die einige kV betragende negative Vorspannung
der Elektrode 205 gegenüber dem Elektronenemitter 203. Eine Heizstromquelle die den
Elektronenemitter aufheizt, sodass daraus Elektronen emittiert werden können, ist der
Einfachheit halber nicht dargestellt.Fig. 4 provides a highly simplified, schematic block diagram of a
X-ray device with the X-ray tube according to the invention
Output of a
Die negative Vorspannung der Elektrode 205 gegenüber dem Elektronenemitter 203 ist
nun so gewählt, dass sich auf der Vorderseite des Elektronenemitters - und zwar auch im
Bereich der Durchbrüche zwischen den Stegen - ein annähernd ebener Verlauf der
Äquipotentialflächen ergibt.The negative bias of the
Der die Röntgenröhre 100 speisende Röntgengenerator kann auch einen anderen Aufbau
haben. Wesentlich ist, dass er eine (zusätzliche) Gleichspannungsquelle zur Erzeugung
einer Gleichspannung zwischen Elektronenemitter 203 und Elektrode 205 enthält, die sich
vorzugsweise proportional entsprechend der Hochspannung zwischen Anode und Kathode
ändert. (Diese Bedingung wird von der in Fig. 4 stark vereinfacht dargestellten Schaltung
mit dem mit seiner Primärwicklung 81 an einen Wechselrichter angeschlossenen
Transformator 8, an dessen Sekundärwicklungen 82 und 83 die Gleichrichter 91, 92
angeschlossen sind, nur mit Einschränkungen erfüllt.)The X-ray generator feeding the
Da der Elektronenemitter den Durchgriff des zwischen ihm und der Elektrode bestehenden
elektrischen Feldes behindert, muss das elektrische Feld an der Rückseite des
Elektronenemitters stärker sein als an der Vorderseite. Um wie viel es stärker sein muss,
hängt von der Dicke der Stege (das sind die in der Zeichenebene von Fig. 3 horizontal
verlaufenden Abmessungen), von ihrer Breite und von ihrem gegenseitigen Abstand ab.
Eine Möglichkeit, um den Durchgriff des von der Elektrode 205 erzeugten elektrischen
Feldes auf die Vorderseite des Elektronenemitters zu verbessern, besteht darin, die
Seitenflächen der einzelnen Stege des Elektronenemitters abzuschrägen, so dass diese sich
zur Elektrode 203 hin verjüngen bzw. die Durchbrüche sich zur Elektrode hin erweitern.Because the electron emitter penetrates the existing between it and the electrode
electrical field, the electrical field at the back of the
Electron emitters be stronger than the front. How much stronger it has to be
depends on the thickness of the webs (these are horizontal in the plane of Fig. 3)
running dimensions), their width and their mutual distance.
One way to pass through the electrical generated by
Wenn die elektrische Feldstärke hinter dem Elektronenemitter genauso groß ist, wie die
elektrische Feldstärke vor dem Elektronenemitter, dann ist zwar eine vollständige
Kompensation der durch die Durchbrüche im Elektronenemitter hervorgerufenen
Feldverzerrungen nicht möglich, jedoch ergibt sich immer noch ein positiver Effekt. Bei
einem Wert von weniger als 20% der Feldstärke auf der Vorderseite ist die negativ vorgespannte
Elektrode 205 praktisch wirkungslos.If the electric field strength behind the electron emitter is as large as that
electric field strength in front of the electron emitter, then there is a complete one
Compensation for those caused by the breakthroughs in the electron emitter
Field distortions are not possible, but there is still a positive effect. At
a value of less than 20% of the field strength on the front is the negative biased
Die Wirkung der Erfindung im Vergleich zu anderen Ausführungsformen einer Elektrodenanordnung ergibt sich aus den Fig. 5a bis d. Die Darstellung in diesen Figuren ist dabei in der Weise verzerrt, dass der Maßstab für die vertikalen Abmessungen Wach so groß ist wie der Maßstab für die horizontalen AbmessungenThe effect of the invention compared to other embodiments of a Electrode arrangement results from FIGS. 5a to d. The representation in these figures is distorted in such a way that the scale for the vertical dimensions is awake is as large as the scale for the horizontal dimensions
Fig. 5a zeigt die Elektronenbahnen bei einem helixförmig gewickelten Draht 203' als Elektronenemitter (dessen Querschnitt wegen der verzerrten Darstellung ellipsenförmig erscheint). Der Verlauf der Elektronenbahnen hängt davon ab, an welcher Stelle des Elektronenemitters die Elektronen austreten. Trotz Fokussierung (nicht näher dargestellt) treffen sich die Elektronen daher in einem vergleichsweise großen Querschnitt. In Fig. 5b sind dem die Verhältnisse bei einem idealen Flächenemitter gegenübergestellt. Alle Elektronenbahnen starten senkrecht zur Oberfläche des Emitters, bis sie sich unter der Wirkung eines fokussierenden Feldes in einem Brennfleck minimaler Größe treffen.5a shows the electron trajectories in the case of a helically wound wire 203 'as Electron emitter (its cross section is elliptical due to the distorted representation appears). The course of the electron orbits depends on at which point of the Electron emitters which leak electrons. Despite focusing (not shown in detail) the electrons therefore meet in a comparatively large cross-section. In Fig. 5b are compared to the conditions for an ideal area emitter. All Electron orbits start perpendicular to the surface of the emitter until they are below the Hit the effect of a focusing field in a focal spot of minimal size.
Fig. 5c zeigt die Verhältnisse bei einem realen mäanderförmigen Elektronenemitter. In den Randbereichen der Stege des Elektronenemitters sind die Elektronenbahnen gekrümmt, was trotz der Fokussierung zu einer Vergrößerung des Brennflecks (im Vergleich zum idealen Flächenemitter) führt. Allerdings ist der Brennfleck deutlich kleiner als bei einem helixförmig gewickelten Elektronenemitter.5c shows the conditions in a real meandering electron emitter. In the Edge regions of the webs of the electron emitter, the electron paths are curved, which despite the focusing leads to an enlargement of the focal spot (compared to the ideal surface emitter) leads. However, the focal spot is significantly smaller than one helically wound electron emitter.
Fig 5d zeigt die Verhältnisse bei der erfindungsgemäßen Kathodenanordnung mit einer
negativ vorgespannten Elektrode auf der Rückseite des mäanderförmigen Elektronenemitters.
Die Elektronen werden auf zunächst senkrecht zum Elektronenemitter
verlaufenden Bahnen beschleunigt, um danach im Brennfleck fokussiert zu werden. Die
Verhältnisse sind nicht ganz so günstig wie bei Fig 5b, jedoch deutlich besser als bei den
flachen, mäanderförmigen Emitter ohne die Elektrode (Fig. 5c). Der Schlitz ist mit
Vorsprüngen 206 versehen, die die Ränder der Elektrode, deren Abmessungen größer sind
als die des Elektronenemitters, abschirmen.5d shows the situation with the cathode arrangement according to the invention with a
negatively biased electrode on the back of the meandering electron emitter.
The electrons are initially perpendicular to the electron emitter
accelerating paths in order to then be focused in the focal spot. The
Ratios are not quite as favorable as in Fig. 5b, but significantly better than in
flat, meandering emitter without the electrode (Fig. 5c). The slot is with
Provide
Claims (8)
dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode zum Anschluss an ein im Betriebszustand der Röntgenröhre gegenüber dem Elektronenemitter negatives Potential von solcher Größe vorgesehen ist, dass die elektrische Feldstärke im Raum zwischen der Elektrode und dem Elektronenemitter mindestens 20% - vorzugsweise mindestens 100% - der Feldstärke auf der der Anode zugewandten Seite des Elektronenemitters beträgt.X-ray tube with an anode (1) and with a cathode arrangement (2), which has a cathode pot (201) for electron focusing, a flat, perforated electron emitter (203) and an electrode (205) on the side facing away from the anode the electron emitter is arranged,
characterized in that the electrode is provided for connection to a potential of such magnitude which is negative in the operating state of the X-ray tube with respect to the electron emitter that the electric field strength in the space between the electrode and the electron emitter is at least 20% - preferably at least 100% - of the field strength on the the side of the electron emitter facing the anode.
dadurch gekennzeichnet, dass der Elektronenemitter (203) die Form eines Mäanders hat.X-ray tube according to claim 1,
characterized in that the electron emitter (203) has the shape of a meander.
dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrüche einen sich zur Elektrode hin erweiternden Querschnitt haben.X-ray tube according to claim 1,
characterized in that the openings have a cross section widening towards the electrode.
dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (205) und der Elektronenemitter (203) eben sind. X-ray tube according to claim 1
characterized in that the electrode (205) and the electron emitter (203) are flat.
dadurch gekennzeichnet, dass der Elektronenemitter (203) sich in einem Schlitz (204) im Kathodentopf (201) befindet, dessen Oberkante bündig zu der der Anode zugewandten Oberfläche des Elektronenemitters (203) verläuft, und dass der Kathodentopf und der Elektronenemitter zumindest annähernd das gleiche Potential haben.X-ray tube according to claim 4
characterized in that the electron emitter (203) is located in a slot (204) in the cathode pot (201), the upper edge of which is flush with the surface of the electron emitter (203) facing the anode, and in that the cathode pot and the electron emitter are at least approximately the same Have potential.
gekennzeichnet durch eine Quadrupol-Einheit (6) zur Steuerung der Größe und/oder der Lage des auf der Anode erzeugten Brennflecks.X-ray tube according to claim 1
characterized by a quadrupole unit (6) for controlling the size and / or the position of the focal spot generated on the anode.
dadurch gekennzeichnet, dass der Röntgengenerator eine Spannungsquelle (83,92) zur Erzeugung eines gegenüber dem Elektronenemitter (203) negativen Potentials an der Elektrode(205) aufweist.X-ray device with an X-ray generator and an X-ray tube according to Claim 1,
characterized in that the x-ray generator has a voltage source (83, 92) for generating a potential at the electrode (205) which is negative compared to the electron emitter (203).
dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsquelle (83,92) so mit Hochspannungserzeuger (81,82,91) gekoppelt ist, dass die vom Hochspannungserzeuger und von der Spannungsquelle gelieferten Spannungen in einem festen, von der Spannung zwischen Anode und Kathode unabhängigen Verhältnis stehen.X-ray device according to Claim 7 with a high-voltage generator for generating a voltage between the anode and cathode in the operating state of the X-ray tube,
characterized in that the voltage source (83,92) is coupled to the high-voltage generator (81,82,91) in such a way that the voltages supplied by the high-voltage generator and by the voltage source are in a fixed relationship which is independent of the voltage between the anode and cathode.
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