本發(fā)明涉及一種具有陰極頭的陰極，在該陰極頭中布置有平面發(fā)射器，該平面發(fā)射器在施加加熱電壓的情況下發(fā)射電子。

背景技術(shù)：

這種陰極例如由de102008046721b4是已知的。該已知的陰極包括陰極頭，在該陰極頭中布置有平面發(fā)射器，該平面發(fā)射器在施加加熱電壓的情況下發(fā)射電子。該平面發(fā)射器被構(gòu)造為具有兩個相互間隔的發(fā)射平面的平行式平面發(fā)射器，導(dǎo)電的截止電極(sperrelektrode)被引入到該發(fā)射平面上。該截止電極與平行式平面發(fā)射器電隔離。因此，該相互間隔的發(fā)射平面構(gòu)成兩個子發(fā)射器。在已知的平面發(fā)射器的情況下，在x射線管運(yùn)行期間施加加熱電壓，由此發(fā)射朝陽極方向加速的電子。在這些電子擊中陽極時，在陽極的表面上產(chǎn)生x射線輻射。

關(guān)于待加熱的體積和相比于螺旋式發(fā)射器，這種平面發(fā)射器具有明顯更大的利于發(fā)射的輻射面。因此，平面發(fā)射器能夠以相對于螺旋式發(fā)射器降低的工作溫度運(yùn)行，由此提高陰極的壽命。

由于更大的輻射面(發(fā)射面)，更高的平面發(fā)射器壽命面臨在通過電場截止時更高的耗費(fèi)。

在許多應(yīng)用中，尤其是在應(yīng)用脈沖式x射線輻射的情況下，需要通過在陰極頭施加負(fù)電壓進(jìn)行截止。尤其是大面積的平面發(fā)射器的更中央的區(qū)域在幾何上與產(chǎn)生截止場的、在陰極頭上的電子積累離得更遠(yuǎn)，因此僅通過更高的電子密度或者更高的場強(qiáng)就可截止。更高的場強(qiáng)又引起為避免飛弧而要遵守的更大的最小間距以及其他構(gòu)造方面的耗費(fèi)。

在由de102008046721b4已知的陰極中，截止電極具有線結(jié)構(gòu)。線結(jié)構(gòu)例如由多根線形成，這些線焊接在陶瓷絕緣體上或者以篩網(wǎng)壓制法鍍敷。由de102008046721b4的圖2中所示的陰極具有以扁線實施的截止電極，其布置在兩個發(fā)射平面之間。在此扁線從陰極頭銑削而成。通過截止電極使得為完全截止平面發(fā)射器所需要的柵極電壓保持得盡可能低，以便盡可能排除在平行式平面放射器與陰極頭之間的電壓飛狐。因此，由de102008046721b4已知的陰極已經(jīng)具有良好的截止性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的任務(wù)是，實現(xiàn)一種可良好截止的陰極，其具有經(jīng)改進(jìn)的發(fā)射特性。

該任務(wù)根據(jù)本發(fā)明由本發(fā)明所述的陰極解決。根據(jù)本發(fā)明的陰極的有利構(gòu)型分別也是本發(fā)明的主題。

根據(jù)本發(fā)明的陰極包括陰極頭，在該陰極頭中布置有平面發(fā)射器，該平面發(fā)射器在施加加熱電壓的情況下發(fā)射電子，其中該平面發(fā)射器被構(gòu)造為具有至少兩個相互間隔的發(fā)射平面的平行式平面發(fā)射器，在該至少兩個相互間隔的發(fā)射平面上引入至少一個導(dǎo)電的截止電極，該截止電極與平行式平面發(fā)射器電隔離。因此，在根據(jù)本發(fā)明的陰極中，相互間隔的發(fā)射平面形成子發(fā)射器。根據(jù)本發(fā)明該截止電極被構(gòu)造為螺旋線(drahtwendel)。這種螺旋線也被稱作螺旋形燈絲(glühwendel)，因為在傳輸加熱電流時實現(xiàn)熱致的電子發(fā)射。

該螺旋線(螺旋形燈絲)能夠例如具有圓形橫截面的線結(jié)構(gòu)或者具有矩形橫截面的線結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，也可實現(xiàn)具有其他橫截面的線結(jié)構(gòu)。在此，螺旋形燈絲的橫截面不需要是恒定的，而是也可以變化。

通過在本發(fā)明中限定的將平面發(fā)射器分成至少兩個發(fā)射平面，產(chǎn)生多個并聯(lián)連接的子發(fā)射器，其例如具有大約1mm至大約2mm的寬度并且可以在低截止電壓下柵極截止。

通過根據(jù)本發(fā)明的措施，即，將平面發(fā)射器構(gòu)造為具有至少兩個相互間隔的發(fā)射平面的平行式平面發(fā)射器并且在該平面發(fā)射器上引入與平面發(fā)射器電隔離的至少一個導(dǎo)電的截止電極，將消除差的或者僅通過更高的截止電壓才可實現(xiàn)的截止性的缺點(diǎn)。通過減小截止電壓，一方面不需要對發(fā)電機(jī)和傳輸線纜提出過高的要求，另一方面可靠地避免了高壓飛狐。因此，根據(jù)本發(fā)明所述的陰極也可以用于需要快速截止電子發(fā)射的應(yīng)用。盡管具有快速截止性，但是根據(jù)本發(fā)明的陰極也具有高的使用壽命以及經(jīng)改進(jìn)的發(fā)射特性。

因此，在根據(jù)本發(fā)明的陰極中不需要更高的場強(qiáng)來快速截止平面發(fā)射器，為避免飛弧該更高的場強(qiáng)需要更大的要遵守的最小間距以及其他附加的結(jié)構(gòu)措施。

在本發(fā)明的范圍內(nèi)，截止電極(螺旋線)能夠例如處于陰極頭電勢，即與聚焦頭電連接。然而，這不是必須的。相反地也可以是，截止電極(螺旋線)不僅與平面發(fā)射器而且與陰極頭電隔離，并且因此處于與陰極頭不同的電勢。

根據(jù)陰極的一種有利構(gòu)型，截止電極(螺旋線，螺旋形燈絲)通過至少一個電端子可以接通加熱電壓。因此，螺旋線能夠獨(dú)立于平面發(fā)射器的加熱電壓接通和切斷并且因此用作附加的電子發(fā)射器。因此，例如在平行式平面發(fā)射器部分或全部失靈時，該螺旋線能夠至少部分地承擔(dān)平行式平面發(fā)射器的功能，并且通過這種方式確保緊急運(yùn)行。此外，在這種陰極的情況下能夠在正常運(yùn)行時接通螺旋線，以便例如在具有高電功率(高的管電流)的工作點(diǎn)處保護(hù)平面發(fā)射器，因此提高其使用壽命。

根據(jù)本發(fā)明的陰極的一種尤其有利的實施方式的特征在于，平行式平面發(fā)射器的發(fā)射平面被構(gòu)造為整體的構(gòu)件。為了制造平行式平面發(fā)射器，例如通過激光從金屬片結(jié)構(gòu)中切削。通過這種方式制造的平行式平面發(fā)射器具有至少兩個分離的發(fā)射平面(子發(fā)射器)以及兩個連接管腳(與發(fā)射平面的數(shù)量無關(guān))。這種平面發(fā)射器能夠在制造技術(shù)上與已知的發(fā)射器一樣易于加工并構(gòu)建在陰極頭中。

然而，對于特定的應(yīng)用情況也可能有利的是，將平行式平面發(fā)射器的發(fā)射平面構(gòu)造為分離的構(gòu)件。在這種情況下，每個發(fā)射平面(子發(fā)射器)均具有兩個連接管腳，從而其能夠單獨(dú)地控制發(fā)射平面。

附圖說明

以下根據(jù)附圖進(jìn)一步闡述本發(fā)明的實施例，該實施例是示意性的，而不是限制性的。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的陰極的實施方式中存在的平行式平面發(fā)射器的透視圖。

具體實施方式

在圖1中，以附圖標(biāo)記1表示平行式平面發(fā)射器，其包括兩個相互間隔的發(fā)射平面2和3(子發(fā)射器)并在正面分別具有在附圖中未示出的連接管腳。發(fā)射平面2和3實施為矩形的并且例如由鎢制成的0.1mm厚的金屬片構(gòu)成，其具有1.45mm乘10mm的側(cè)面長度。發(fā)射平面2和3分別具有槽2a、2b、3a和3b，它們交替地從兩個對置的側(cè)面伸出并且垂直于縱向布置。

發(fā)射平面2和3被構(gòu)造為整體的構(gòu)件，從而當(dāng)在連接管腳上施加加熱電壓時發(fā)射平面2和3因此處于相同的電勢且熱發(fā)射電子。

平面發(fā)射器1在制造技術(shù)上能夠如已知的平面發(fā)射器一樣易于加工。因此，能夠例如以激光從金屬片上切下發(fā)射平面2和3的結(jié)構(gòu)并且設(shè)置槽2a、2b、3a和3b。

平面發(fā)射器1被嵌入陰極頭6中。由于其尺寸(與已知的平面發(fā)射器相同的寬度、長度和連接管腳的形狀)，平面發(fā)射器1能夠毫無問題地替代已知的平面發(fā)射器。

在所示的陰極頭4中，在兩個相鄰的發(fā)射平面2和3之間恰好以電絕緣的方式布置有一個截止電極5。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，也能夠在相鄰的發(fā)射平面2和3之間布置多于一個的截止電極。

根據(jù)本發(fā)明，截止電極5被構(gòu)造為螺旋線(螺旋形燈絲)并且布置在兩個相互間隔的發(fā)射平面2和3之間，使得在發(fā)射平面2和3與螺旋線5(截止電極)之間形成間隙6。此外，螺旋線5通過在附圖中不可見的絕緣裝置(例如由al2o3制成)與平行式平面發(fā)射器1電隔離。因此，該電絕緣地布置的螺旋線5通過四周間隙與兩個發(fā)射平面2和3間隔，從而在陰極運(yùn)行時不會出現(xiàn)短路。

當(dāng)陰極頭4接觸截止電極5時，截止電壓例如可以施加在陰極頭4上。如果截止電極5相對于陰極頭4以電絕緣的方式布置，則截止電壓直接施加在截止電極5上。

在施加加熱電壓時，熱發(fā)射電子(未示出)，這些電子朝未示出的陽極的方向加速，該陽極例如處于ua＝+80kv的陽極電勢。

平行式平面發(fā)射器1處于例如-80kv的陰極電勢uk。

如果截止電極5相對于陰極頭4以電絕緣的方式布置，則截止電極5(螺旋線、螺旋形燈絲)能夠接通截止電壓us，該截止電壓相比陰極電勢uk＝-80kv是負(fù)的。如果截止電極5接通截止電壓us，則可靠地避免帶負(fù)電荷的電子從平行式平面發(fā)射器1發(fā)射出來。在所示的實施例中，us＝-85kv。

如果切斷截止電壓(us＝uk+0kv，即us＝-80kv)，則這些電子能夠不受阻礙地朝陽極的方向運(yùn)動。因此，截止電極5能夠在兩個電勢等級、即-80kv和-85kv之間切換。

在所示實施例中，通過所選擇的陰極頭4的幾何形狀實現(xiàn)從發(fā)射平面2和3發(fā)射的電子所需要的聚焦，為清晰起見在該附圖中未完全示出該陰極頭。

上述的電壓值應(yīng)當(dāng)僅僅理解為示例。對專業(yè)人員來說，其他電壓值也可以毫無問題地實現(xiàn)。

因此，根據(jù)本發(fā)明的陰極尤其良好地適合于希望或需要相比螺旋式發(fā)射器來說可快速截止電子發(fā)射的應(yīng)用(例如在借助脈沖式x射線輻射的應(yīng)用中)。此外，根據(jù)本發(fā)明的陰極在同時具有更高的平行式平面發(fā)射器1的使用壽命下，還具有經(jīng)改進(jìn)的發(fā)射特性，由此實現(xiàn)陰極的更長的使用壽命。