專利名稱：管、尤其電子管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改進的管、尤其電子管，以及涉及一種改進的、用于 控制管的電極和/或加熱以及用于確定管使用壽命的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
眾所周知，電子管、尤其真空電子管使用壽命有限。 一個影響使用壽 命的重要因素是陰極的發(fā)射功能。在管運行中由于直接或間接加熱陰極， 通過電子發(fā)射材料的持續(xù)揮發(fā)，惡化了陰極的發(fā)射功能。這種惡化可例如 用燈絲揮發(fā)率或鋇揮發(fā)率(鋇蒸發(fā)率)表述。尤其對于應(yīng)在高可靠性的系統(tǒng)(例如在醫(yī)療技術(shù)儀器)中使用的那些 管，關(guān)心的是能準(zhǔn)確預(yù)報使用壽命的終止，以及必要時通過有目的控制來 延長使用壽命。在這里揮發(fā)率的確定起特別重要的作用，因為除了陰極發(fā) 射功能惡化外還出現(xiàn)不希望的二次效應(yīng)，例如由于揮發(fā)物質(zhì)的沉積降低了 耐壓強度。為了確定揮發(fā)率還必需確定陰極的溫度。公開文件EP0339714A1建議， 測量與溫度有關(guān)的物理量值，當(dāng)此值與基準(zhǔn)值比較后顯示， 一個直線形的 陰極其溫度超過極限值時，應(yīng)終止功率脈沖。作為可考慮的物理量在 EP0339714A1中列舉如下陰極燈絲的拉應(yīng)力、陰極燈絲的長度、發(fā)射的 電磁射線譜和強度、單位時間發(fā)射的電子數(shù)及其速度分布、以及陰極燈絲 的電阻。在公開文件DE19956391A1中建議，根據(jù)電阻確定熒光管的陰極溫度， 以及JP09245712A為了避免燒斷陰極燈絲建議，監(jiān)測陰極上的電壓降以及 相應(yīng)地調(diào)整控制電壓。在這些方案中存在的疑難問題是，陰極燈絲溫度的確定只是通過迂回 的方式測量另一個物理量間接進行的。在這種情況下，如在每次測量時那 樣，產(chǎn)生各次測量的某種不準(zhǔn)確度。此外還會出現(xiàn)模擬的不確定性，例如 根據(jù)含有小的相對誤差確定的陰極燈絲電阻，也只能帶有誤差地推斷其溫度。單單由于管有加工誤差便已經(jīng)導(dǎo)致這一結(jié)果，所述加工誤差例如涉及 陰極燈絲的直徑或長度。此外，在間接加熱陰極時出現(xiàn)，首先根據(jù)電阻測量確定燈絲的溫度，然后(含有誤差地)做出假定，陰極溫度是一致的或 已偏離實驗確定的值。此外，環(huán)境影響和老化現(xiàn)象也對于間接確定溫度的精度造成負面的作用。專利文件US4708677建議，處于熱凈化室內(nèi)的半導(dǎo)體晶片溫度從外部 (通過一個在室壁中的窗口 )借助高溫計進行測量。然而這種配置對于電 子管看來是不適用的，因為要將外部高溫計在相應(yīng)的儀器中準(zhǔn)確對準(zhǔn)陰極 已經(jīng)難以實現(xiàn)，而且除此之外也難以使這種儀器有緊湊的結(jié)構(gòu)形式。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種改進的管、尤其電子管，以及 提供一種改進的、用于控制管的電極和/或加熱以及用于確定電子管使用壽 命的系統(tǒng)。上述技術(shù)問題通過一種管、尤其電子管得以解決，它包括一個真空或 充氣區(qū)，其中布設(shè)一個或多個電極以及用于測量其中一個電極溫度的測量裝置。按照本發(fā)明 一種有利的擴展設(shè)計，在管的真空或充氣區(qū)內(nèi)所設(shè)的電極 溫度測量裝置包括一個測高溫的傳感器。為了避免傳感器的工作能力因電極揮發(fā)物質(zhì)的沉積而受損害，可以規(guī) 定，用蓋板保護傳感器或裝在傳感器前面的光學(xué)元件，該蓋板可以電子或 機電式打開和/關(guān)閉。此外，本發(fā)明還涉及一種包括這種管的系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有一個包括用 于檢測電極溫度測量值的檢測裝置的控制器。按照這種系統(tǒng)的一項擴展設(shè)計，可采用一個控制器，它通過連續(xù)評估 電極溫度和供給電子管的加熱功率，來識別管的當(dāng)前使用壽命，并向操作 者和/或維修中心發(fā)出信號。按照另一項附加或供選擇的擴展設(shè)計，可采用一個控制器，它連續(xù)評 估電極溫度，以及具有用于控制電極和/或電極加熱器的控制裝置，其中， 將電極和/或電極加熱器控制為，使電極溫度等于額定值。本發(fā)明的優(yōu)點可認(rèn)為是，可以用比較低的費用精確地確定電子管的電4極溫度。從而一方面可以準(zhǔn)確預(yù)報管的使用壽命；以及另一方面通過監(jiān)測 電極溫度和相應(yīng)地控制電極和/或電極加熱器，可以將電極溫度準(zhǔn)確保持在
期望值(額定值)。這是有利的，因為例如對于速調(diào)管超過890。C的額定表 面溫度僅50K，便會導(dǎo)致鋇揮發(fā)率不希望的加倍。


下面借助兩個圖詳細說明本發(fā)明。其中
圖1表示一種具體的按照本發(fā)明設(shè)計的電子管的電子發(fā)射區(qū)；以及 圖2表示使用于圖1所示電子管中的用于溫度檢測的高溫計傳感器。
具體實施例方式
圖l表示速調(diào)管IOO的電子發(fā)射(Gun)區(qū)。速調(diào)管是一種電子管，它 利用電子的渡越時間產(chǎn)生或放大高頻信號。用介電的耐溫材料、例如陶瓷 或玻璃制成的外殼120圍繞真空區(qū)110，其中安裝一個有陰極表面140的陰 極，該陰極用加熱器130加熱。一個溫度測量裝置150伸入到真空區(qū)110 中，在這里它包括一個帶蓋板170和電接頭180的傳感器160。此外，圖中 還表示了電子管100的陽極190。
圖2更詳細地示出了溫度測量裝置150。它被管外殼120圍繞并由傳感 器160組成，按照選4奪可以為傳感器配設(shè)光學(xué)元件162，例如透鏡，以達到 更好地聚焦在要檢測的區(qū)域上。
為防止揮發(fā)的電子發(fā)射陰極材料沉積在光學(xué)傳感器160或透鏡162冷 的表面上，按照優(yōu)選的實施例采用一個所謂的中央蓋板170，以保護光學(xué)傳 感器160或透鏡162的表面。中央蓋板170由多層曲線形鋼片組成，它們 可繞固定的支點從光徑轉(zhuǎn)開。由照相機技術(shù)中可以已知這種中央蓋板170, 以及可以低的價格大批量提供使用。蓋板(也稱快門)在非測量階段保護 傳感器鏡片162。為了測量溫度，處于真空中的快門從外部通過介質(zhì)間隙 164 (在管的真空與環(huán)境壓力之間用玻璃或陶瓷制成的屏障)電磁式操縱和 打開。在完成測量后重新關(guān)閉快門170。
帶孔的圓盤也適合作為蓋板170，在操縱時將其旋轉(zhuǎn)并釋放通向傳感器 160的光徑。
對蓋板170的控制機電式進行，在這里必要的電能通過電接頭184提供。在另一些接頭182上提供由傳感器160產(chǎn)生的信號。
在具有按照本發(fā)明的電子管100的系統(tǒng)工作時，為了確定管100內(nèi)的 揮發(fā)率，使用集成的光學(xué)測量裝置150，借助它實施周期性的對陰極或陽極 的表面溫度測量(例如在X射線管中很關(guān)注陽極溫度)。通過直接測量真實 的表面溫度，可以極為有效地實現(xiàn)加熱控制。
按照一種實施例，傳感器160是光敏半導(dǎo)體。用光電二極管可以在可 見光譜范圍內(nèi)高溫測量大約從70(TC起的溫度。高溫計是一些包括傳感器 160和計算裝置(未示出)的單元。高溫計用于非接觸式測量在-50。C與+4000 。C溫度之間的溫度。高溫測溫計的接收波長范圍大多取決于所采用的光敏 接收器硅光電二極管的最小接收波長例如約l.lnm。 一個溫度為3000K 的物體在這里有其輻射極大值，但溫度從大約70(TC起便已經(jīng)可以測量。速 調(diào)管、磁控管、閘流管和加速器處于89(TC至1050°C，取決于所采用的陰 極類型(氧化或浸漬)。X射線管鴒燈絲的表面溫度約為2000°C。
本發(fā)明一方面可以在使集成的光學(xué)測量裝置高成本最小化的同時，實 現(xiàn)可靠的使用壽命預(yù)報?？梢宰R別緩慢地逐漸顯露的損壞，因為在供給恒 定加熱功率時達到的溫度逐漸降低。將計算裝置綜合在總系統(tǒng)的主控制器 內(nèi)，允許在系統(tǒng)發(fā)生故障并造成寶貴的停用時間前，取消維修服務(wù)申報(所 謂預(yù)測性維護)。借助如此確定的揮發(fā)率和在陰;f及內(nèi)/人一開始可供^^用的鋇 的量，可以計算出飛弧概率。
另一方面本發(fā)明可以實現(xiàn)有目的地延長電子管100的4吏用壽命。借助 準(zhǔn)確測量表面溫度，可以確定陰極的狀態(tài)(在當(dāng)前供給的加熱功率情況下 的電子發(fā)射)，并由此導(dǎo)出準(zhǔn)確的加熱器調(diào)整。準(zhǔn)確調(diào)整加熱器的結(jié)果是顯 著延長管的使用壽命。
與同樣可能的用熱敏元件接觸式測量相比，借助按照優(yōu)選實施例的光 學(xué)傳感器160的非接觸式測量有下列優(yōu)點
-測量速度很快(取決于結(jié)構(gòu)〈lms至lO(is)
-通用的測量范圍可以很寬(例如35(TC至3500。C )
-除蓋板170機構(gòu)外不發(fā)生磨損
-沒有測量對象的溫度影響和不因有缺陷的熱接觸造成故障 -即使在高電壓或強電磁場的情況下也能夠測量
取決于本發(fā)明是否應(yīng)與調(diào)節(jié)加熱器結(jié)合或應(yīng)與預(yù)報使用壽命結(jié)合或應(yīng)使用于兩種目的，可以調(diào)整周期延續(xù)時間，亦即打開快門170并測量溫度的實施頻度。為了在調(diào)整回路內(nèi)部使用，周期延續(xù)時間在秒或更短的范圍內(nèi)，反之，對于使用壽命預(yù)報而言，周期延續(xù)時間允許在分鐘或甚至小時的范圍內(nèi)就夠了。
本發(fā)明不限于所說明的實施例。確切地說它可以應(yīng)用于所有類型的管，優(yōu)選地應(yīng)用于這些管，它們的故障，如在醫(yī)療領(lǐng)域內(nèi)，通過昂貴的總系統(tǒng)
停止運行造成高昂的費用，例如x射線管或閘流管、速調(diào)管、磁控管或加
速器類型的管。尤其是，本發(fā)明不僅可以使用于真空管也可以使用于充氣管，以及使用于那些在嚴(yán)格的意義上不稱為電子管的管，例如因為如在閘流管中那樣離子起載流子的作用。
當(dāng)然也可以設(shè)想，在一個給定的管內(nèi)總是用一個傳感裝置150監(jiān)測多個電極。原則上可以監(jiān)測所有類型的電極，關(guān)心的是它們對于管的使用壽命起決定性作用的溫度或其他方面，或應(yīng)將它們的溫度調(diào)整為額定值，亦即例如直接或間接加熱的陰極、陽極、柵極等。
權(quán)利要求
1. 一種管(100)、尤其電子管，包括真空或充氣區(qū)(110)，其中布設(shè)一個或多個電極(140、190)以及用于測量其中一個電極(140、190)溫度的測量裝置(150)。
2. 按照權(quán)利要求1所述的管(100)，其中，用于測量電極溫度的測量 裝置(150)包括測高溫的傳感器(160)。
3. 按照權(quán)利要求2所述的管(100),其中，傳感器(160)或裝在傳感 器(160)前面的光學(xué)元件(162)用蓋板(170)保護，它可以電子或機電 式打開和/關(guān)閉。
4. 一種包括按照權(quán)利要求1至3之一所述管(100)的系統(tǒng)，它具有包 括用于檢測電極溫度測量值的檢測裝置的控制器。
5. 按照權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，它的控制器通過連續(xù)評估電極溫度和 供給電子管(100)的加熱功率，來識別管(100)當(dāng)前的使用壽命，并向 操作者和/或維修中心發(fā)出信號。
6. 按照權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，它的控制器連續(xù)評估電極溫度，以及 具有用于控制電極(140、 190)和/或電極加熱器(130)的控制裝置，其中， 將電極(140、 190)和/或電極加熱器(130)控制為，使電極溫度等于額定 值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種改進的管(100)、尤其電子管，以及涉及一種改進的、用于控制管的電極和/或加熱以及用于確定管的使用壽命的系統(tǒng)。按照本發(fā)明的管(100)具有一個真空或充氣區(qū)(110)，其中布設(shè)一個或多個電極(140、190)以及用于檢測其中一個電極(140、190)溫度的測量裝置(150)。本發(fā)明的優(yōu)點可認(rèn)為是，可以用比較低的費用精確地確定管(100)的電極溫度。從而一方面可以準(zhǔn)確預(yù)報管的使用壽命；以及另一方面通過監(jiān)測電極溫度和相應(yīng)地控制電極和/或電極加熱器，可以將電極溫度準(zhǔn)確保持在期望值(額定值)。
文檔編號G05D23/19GK101504900SQ200810191049
公開日2009年8月12日 申請日期2008年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月21日
發(fā)明者奧利弗·霍耶爾曼 申請人:西門子公司