DE19542439C1 - Cathode arrangement for electron tube esp. for indirectly heated electron emitter for x=ray tubes - Google Patents
Cathode arrangement for electron tube esp. for indirectly heated electron emitter for x=ray tubesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Kathodenanordnung für eine Elek tronenröhre mit einer Kathode, welche mittels einer Heizein richtung indirekt beheizt ist. Die Erfindung betrifft außer dem eine mit einer derartigen Kathodenanordnung versehene Elektronenröhre.The invention relates to a cathode arrangement for an elec tron tube with a cathode, which by means of a heater direction is indirectly heated. The invention relates except one with such a cathode arrangement Electron tube.
Bei derartigen, z. B. in der DE 87 13 042 U1 beschriebenen Ka thodenanordnungen erfolgt die Beheizung der Kathode nicht durch direkten Stromdurchgang, sondern durch die von der Heiz einrichtung ausgehende Infrarotstrahlung. Ein einigermaßen großer Anteil der von der Heizeinrichtung ausgehenden Infra rotstrahlung kann nur dann genutzt werden, wenn die Heizein richtung, z. B. eine Heizwendel, und der Elektronenemitter in einem möglichst geringen Abstand voneinander angebracht sind. Dennoch ist in der Regel eine hohe Heizleistung erforderlich, um den Elektronenemitter auf Temperaturen zu heizen, bei denen dieser ausreichend viele Elektronen emittiert.In such, e.g. B. Ka described in DE 87 13 042 U1 the cathode is not heated through direct current passage, but through that from the heater outgoing infrared radiation device. A reasonably large proportion of the infra coming from the heating device red radiation can only be used when the heater is on direction, e.g. B. a heating coil, and the electron emitter in are as close as possible to each other. Nevertheless, a high heating output is usually required to heat the electron emitter to temperatures at which it emits a sufficient number of electrons.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kathodenanord nung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß der Elek tronenemitter bereits mit einer vergleichsweise geringen Lei stung auf Temperaturen erwärmt werden kann, bei denen ausrei chend viele Elektronen emittiert werden.The invention has for its object a cathode arrangement tion of the type mentioned so that the elec Tronenemitter already with a comparatively low lei can be heated to temperatures at which sufficient many electrons are emitted.
Der Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, eine Rönt genröhre der eingangs genannten Art besonders einfach aufzu bauen.The invention is also based on the object of an X-ray Genre tube of the type mentioned particularly easy to open to build.
Nach der Erfindung wird der die Kathodenanordnung betreffende Teil der Aufgabe gelöst durch eine Kathodenanordnung für eine Elektronenröhre mit einem Elektronenemitter, der mittels einer Heizeinrichtung indirekt beheizt wird, wobei die Heizein richtung eine Infrarot-Strahlungsquelle und ein dieser Zuge ordnetes optisches Element enthält, das derart ausgebildet ist, daß es die von der Infrarot-Strahlungsquelle ausgehende Infrarotstrahlung aus einem Raumwinkel sammelt und auf den Elektronenemitter lenkt, wobei der Raumwinkel, aus dem das optische Element Infrarotstrahlung sammelt, größer als der Raumwinkel ist, aus dem bei Abwesenheit des optischen Elementes Infrarotstrahlung auf den Elektronenemitter fallen würde. Hierdurch wird ein höherer Anteil der von der Heizein richtung abgegebenen Infrarotstrahlung für die Heizung des Elektronenemitters nutzbar gemacht, so daß eine verringerte Heizleistung ausreicht, um den Elektronenemitter auf eine be stimmte Temperatur zu erwärmen. Außerdem kann, zumindest in gewissen Grenzen, der Abstand zwischen der Heizeinrichtung und der Kathode frei gewählt werden.According to the invention, the one relating to the cathode arrangement Part of the problem solved by a cathode arrangement for a Electron tube with an electron emitter, which means a heater is indirectly heated, the heater direction an infrared radiation source and one of these trains contains ordered optical element, which is formed in such a way is that it is the one emanating from the infrared radiation source Collects infrared radiation from a solid angle and onto it Electron emitter directs the solid angle from which the optical element collects infrared radiation, larger than that Solid angle is from which in the absence of the optical Elementes infrared radiation fall on the electron emitter would. As a result, a higher proportion of that from the heater direction emitted infrared radiation for heating the Harnessed electron emitters so that decreased Heating power is sufficient to be the electron emitter on a agreed to heat temperature. In addition, at least in certain limits, the distance between the heater and the cathode can be chosen freely.
Die Kathodenanordnung kann als optisches Element ein reflek tierendes und/oder ein brechendes und/oder ein beugendes Ele ment enthalten. Nach einer besonders bevorzugten Ausführungs form der Erfindung ist als optisches Element ein Reflektor vorgesehen. Geeignete Reflektoren können aus nichtmetal lischen Werkstoffen (z. B. Quarzglas) oder insbesondere hoch schmelzenden Metallen gefertigt werden. Eine weitere verbes serte Ausnutzung der von der Heizeinrichtung abgegebenen Infrarotstrahlung wird erreicht, wenn der Reflektor eine mit einem Infrarotstrahlung gut reflektierenden Material be schichtete Reflektorfläche aufweist. Als Material für die Be schichtung eignet sich insbesondere Gold, das sich durch einen sehr hohen Reflexionsgrad von 95% bis 98% im Infrarot-Bereich auszeichnet.The cathode arrangement can be a reflector as an optical element animal and / or a refractive and / or a diffractive ele ment included. According to a particularly preferred embodiment form of the invention is a reflector as an optical element intended. Suitable reflectors can be made of non-metal materials (e.g. quartz glass) or especially high melting metals are manufactured. Another verbes Complete utilization of the heating system Infrared radiation is achieved when the reflector has a a material that reflects infrared radiation well has layered reflector surface. As material for the Be Gold is particularly suitable for stratification a very high degree of reflection of 95% to 98% in the infrared range distinguished.
Wenn das optische Element einen Fokus aufweist, ist gemäß einer Variante der Erfindung vorgesehen, daß in diesem entwe der der Elektronenemitter oder die Infrarot-Strahlungsquelle angeordnet ist, um eine gute Ausnutzung der mittels der Heiz einrichtung erzeugten Infrarotstrahlung zu gewährleisten. If the optical element has a focus, according to a variant of the invention provided that in this that of the electron emitter or the infrared radiation source is arranged to make good use of the heating device to ensure infrared radiation generated.
Aus dem gleichen Grund ist es von Vorteil, wenn die Kathoden anordnung als optisches Element einen Hohlspiegel enthält.For the same reason, it is beneficial if the cathodes arrangement as an optical element contains a concave mirror.
Dieser ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfin dung wenigstens annähernd elliptisch ausgebildet. Es besteht dann die Möglichkeit, in dem einen Fokus des Hohlspiegels den Elektronenemitter und in dem anderen Fokus des Hohlspiegels die Infrarot-Strahlungsquelle anzuordnen, so daß sich eine besonders gute Ausnutzung der mittels der Heizeinrichtung er zeugten Infrarotstrahlung erzielen läßt. Handelt es sich bei dem Elektronenemitter bzw. der zu beheizenden Fläche des Elektronenemitters um ein längliches Gebilde, ist vorgesehen, daß der Hohlspiegel als vorzugsweise elliptisches Prismatoid ausgebildet ist. Handelt es sich bei dem Elektronenemitter bzw. der zu beheizenden Fläche des Elektronenemitters dagegen um ein kreisförmiges oder quadratisches Gebilde, so ist eine rotationssymmetrischer Reflektor, insbesondere in Gestalt eines Ellipsoids, vorgesehen.According to a preferred embodiment, this is the invention dung at least approximately elliptical. It exists then the possibility of focusing on the concave mirror Electron emitter and in the other focus of the concave mirror arrange the infrared radiation source so that there is a particularly good exploitation of the means of the heater witnessed infrared radiation can achieve. It is the electron emitter or the surface to be heated Electron emitter around an elongated structure, is provided that the concave mirror as a preferably elliptical prismatoid is trained. Is it the electron emitter or the surface of the electron emitter to be heated around a circular or square structure, so is one rotationally symmetrical reflector, especially in shape an ellipsoid.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Er findung weist die Heizeinrichtung als Infrarot-Strahlungs quelle einen in einem eine Halogenfüllung enthaltenden Schutzgehäuse aufgenommenen, durch elektrischen Stromdurch gang beheizbaren Glühdraht, beispielsweise in Wendelform, auf. Auf diese Weise läßt sich eine hohe Lebensdauer der In frarot-Strahlungsquelle bzw. des Glühdrahtes erreichen. Zu gleich wird verhindert, daß von dem Glühdraht abdampfende Partikel die optischen Eigenschaften des optischen Elementes nachteilig beeinflussen z. B. im Falle der Verwendung eines Reflektors durch Be lagbildung dessen Reflexionseigenschaften. Das Schutzgehäuse der Infrarot-Strahlungsquelle ist aus einem schwer schmelzenden Material, insbesondere Quarz glas, gebildet, das für Infrarotstrahlung transparent ist. Der Glühdraht der Infrarot-Strahlungsquelle ist ebenfalls aus einem schwer-schmelzenden Material, beispielsweise Wolfram, gebildet. According to a particularly advantageous embodiment of the Er invention shows the heating device as infrared radiation swell one in a containing a halogen filling Protective housing, by electrical current through heatable glow wire, for example in the form of a spiral, on. In this way, a long service life of the In reach the infrared radiation source or the filament. To it is immediately prevented from evaporating from the filament Particles adversely affect the optical properties of the optical element e.g. B. in the case of using a reflector by Be formation of its reflection properties. The protective housing of the infrared radiation source is made of a hard-melting material, especially quartz glass, formed, which is transparent to infrared radiation. The filament of the infrared radiation source is also off a heavy-melting material, such as tungsten, educated.
Die erfindungsgemäße Kathodenanordnung kann problemlos so ausgebildet werden, daß zwischen dem Glühdraht und dem Elek tronenemitter Potentialtrennung vorliegt. Dies kann im Ver gleich zu Elektronenröhren mit herkömmlichen Kathodenanord nungen mit indirekt beheiztem Elektronenemitter bei der Inte gration einer Elektronenröhre mit einer erfindungsgemäßen Ka thodenanordnung in eine elektronische bzw. elektrische Schal tung einen wesentlichen Vorteil darstellen, da sich zusätzli che Freiheiten bei der Schaltungskonzeption eröffnen.The cathode arrangement according to the invention can easily do so be formed that between the filament and the elec Tronenemitter isolation is present. This can be seen in Ver equal to electron tubes with conventional cathode arrangement with indirectly heated electron emitter at the Inte gration of an electron tube with a Ka invention method arrangement in an electronic or electrical scarf a significant advantage because additional open freedom in circuit design.
Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung ist vorgesehen, daß der Elektronenemitter und zumindest das optische Element oder die Infrarot-Strahlungsquelle der Heizeinrichtung derart relativ zueinander verstellbar sind, daß je nach Stellung des Elektronenemitters, des optischen Elementes und der Infrarot-Strahlungsquelle relativ zueinander von unterschiedlichen Be reichen des Elektronenemitters Elektronen ausgehen. Es wird also sozusagen ein "dynamischer Elektronenemitter" reali siert, in dem ein von der Infrarot-Strahlungsquelle der vor zugsweise ein fokussierendes optisches Element enthaltenden Heizeinrichtung ausgehender Infrarotstrahl über die Emissi onsfläche des Elektronenemitters oder dessen Rückseite ge führt wird und somit, je nach Fokussierungswirkung, ein "heißer Punkt" oder ein "heißer Strich" als emittierendes Flächenelement auf der Emissionsfläche des Elektronenemitters bewegt wird. Entsprechend leistungsfähige Infrarot-Strah lungsquellen und optische Elemente zur Erzeugung entsprechend kleiner Brennflecken auf dem Elektronenemitter lassen sich ebenso realisieren wie eine genügend kleine thermische Zeit konstante des Elektronenemitters. Je nach Anwendungsfall kann es zweckmäßig sein, nur das optische Element, nur die Infra rot-Strahlungsquelle, beide oder auch die gesamte Heizein richtung in die Relativbewegung einzubeziehen. According to a further variant of the invention, that the electron emitter and at least the optical element or the infrared radiation source of the heating device in this way are adjustable relative to each other that depending on the position of the Electron emitter, the optical element and the infrared radiation source relative to each other from different Be range of the electron emitter electrons run out. It will a "dynamic electron emitter" reali, so to speak siert in the one from the infrared radiation source of the front preferably containing a focusing optical element Heating device outgoing infrared beam over the Emissi onsfläche of the electron emitter or its back ge is introduced and thus, depending on the focusing effect "hot spot" or a "hot line" as emitting Area element on the emission surface of the electron emitter is moved. Correspondingly powerful infrared beam Sources and optical elements for generation accordingly small focal spots on the electron emitter as well as realizing a sufficiently small thermal time constant of the electron emitter. Depending on the application, can it should be useful only the optical element, only the infra red radiation source, both or the entire heater direction in the relative movement.
Außerdem ist gemäß einer Variante der Erfindung vorgesehen, daß die Kathodenanordnung mehrere Elektronenemitter aufweist und die Elektronenemitter und zumindest das optische Element oder die Infrarot-Strahlungsquelle der Heizeinrichtung rela tiv zueinander derart verstellbar sind, daß je nach Stellung der Elektronenemitter, des optischen Elementes und der Infra rot-Strahlungsquelle relativ zueinander die von der Infrarot-Strahlungsquelle ausgehende Infrarotstrahlung aufeinander folgend unterschiedliche Elektronenemitter beaufschlagt. Es besteht also die Möglichkeit, die einzelnen Elektronenemitter einer sogenannten Multikathodenanordnung der Reihe nach zu beheizen und somit zur Elektronenemission zu aktivieren. Auch hier kann es je nach Anwendungsfall zweckmäßig sein, nur das optische Element, nur die Infrarot-Strahlungsquelle, beide oder auch die gesamte Heizeinrichtung in die Relativbewegung einzubeziehen.In addition, according to a variant of the invention, that the cathode arrangement has a plurality of electron emitters and the electron emitters and at least the optical element or the infrared radiation source of the heating device rela tiv are mutually adjustable so that depending on the position the electron emitter, the optical element and the infra red radiation source relative to each other that from the infrared radiation source outgoing infrared radiation on each other subsequently applied to different electron emitters. It So there is the possibility of the individual electron emitters a so-called multi-cathode arrangement in order heat and thus activate the electron emission. Also depending on the application, it can only be useful here optical element, only the infrared radiation source, both or the entire heating device in the relative movement to involve.
Der eine Elektronenröhre betreffende Teil der Aufgabe wird nach der Erfindung gelöst durch eine Elektronenröhre mit einem Vakuumgehäuse und einer Kathodenanordnung der vorste hend beschriebenen Art, bei der der/die Elektronenemitter in nerhalb und die Infrarot-Strahlungsquelle außerhalb des Vaku umgehäuses angeordnet und durch einen für Infrarote Strahlung transparenten Wandbereich des Vakuumgehäuses voneinander ge trennt sind. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungs form der Erfindung handelt es sich bei der Elektronenröhre um eine Röntgenröhre.The part of the task concerning an electron tube becomes solved according to the invention by using an electron tube a vacuum housing and a cathode arrangement of the first described type in which the electron emitter (s) in inside and the infrared radiation source outside the vacuum arranged around and by one for infrared radiation transparent wall area of the vacuum housing from each other ge are separate. According to a particularly preferred embodiment form of the invention is the electron tube around an x-ray tube.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Zusammenhang mit Röntgenröhren in den beigefügten Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:Embodiments of the invention are related to X-ray tubes shown in the accompanying drawings. It demonstrate:
Fig. 1 in grob schematischer Darstellung einen Längsschnitt durch eine Röntgenröhre mit einer erfindungsgemäßen Kathodenanordnung gemäß der Linie I-I in Fig. 2, Fig. 1 in highly schematic representation of a longitudinal section through an X-ray tube according to the invention with a cathode assembly according to the line II in Fig. 2,
Fig. 2 in zu der Fig. 1 analogen Darstellung einen Längs schnitt gemäß der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 2 in manner analogous to that of FIG. 1 is a longitudinal view along line II-II 1 cut according to Fig.
Fig. 3 die erfindungsgemäße Kathodenanordnung einer Röntgen röhre in schematischer, perspektivischer Darstellung, Fig. 3, the cathode assembly according to the invention an X-ray tube in a schematic, perspective view,
Fig. 4 in perspektivischer Darstellung die Variante eines Details der Kathodenanordnung gemäß Fig. 3, Fig. 4 is a perspective view of the variant of a detail of the cathode assembly of FIG. 3,
Fig. 5 und 6 in schematischer Darstellung Längsschnitte durch mit einer erfindungsgemäßen Kathodenan ordnung versehene Röntgenröhren, FIGS. 5 and 6 in a schematic representation of longitudinal sections through with an inventive Kathodenan regulatory provided x-ray tubes,
Fig. 7 in zu der Fig. 1 analogen Darstellung eine Variante einer mit einer erfindungsgemäßen Kathodenanordnung versehenen Röntgenröhre, Fig. 7 in manner analogous to the Fig. 1 representation of a variant of a cathode assembly according to the invention provided with an X-ray tube,
Fig. 8 einen teilweisen Längsschnitt durch eine mit einer erfindungsgemäßen Kathodenanordnung versehener Ring anoden-Röntgenröhre gemäß der Linie VIII-VIII in Fig. 9, Fig. 8 shows a partial longitudinal section through a cathode assembly according to the invention provided with a ring anode X-ray tube according to the line VIII-VIII in Fig. 9
Fig. 9 einen teilweisen Schnitt gemäß der Linie IX-IX in Fig. 8, Fig. 9 shows a partial section according to line IX-IX in Fig. 8,
Fig. 10 in grob schematischer Darstellung eine Meßanordnung zur Untersuchung des der erfindungsgemäßen Kathoden anordnung zugrundeliegenden Funktionsprinzips, und Fig. 10 in a rough schematic representation of a measuring arrangement for examining the functional principle underlying the cathode arrangement according to the invention, and
Fig. 11 und 12 mit der Meßanordnung gemäß Fig. 10 gewonnene Meßergebnisse darstellende Diagramme, und zwar Fig. 11 die Brennflecktemperatur in Ab hängigkeit von der Heizleistung und Fig. 12 für zwei unterschiedliche maximale Brenn flecktemperaturen die den Brennfleck umgeben den Isothermen. FIGS. 11 and 12 with the sensor assembly of Fig. 10 measurement results obtained illustrative diagrams specifically Fig. 11, the focal spot temperature in Ab dependence 12 for two different maximum focal spot temperatures of the heating power and FIG. Surrounding the focal spot the isotherms.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Röntgenröhre weist eine mit einem strichliert angedeuteten Vakuumgehäuse 1 verbundene Festanode 2 auf. In dem Vakuumgehäuse 1 ist eine erfindungs gemäße Kathodenanordnung aufgenommen, die dazu dient, einen strichliert angedeuteten Elektronenstrahl E zu erzeugen, der zur Erzeugung von Röntgenstrahlung auf die Auftrefffläche 3 der Festanode 2 auftrifft.The X-ray tube shown in FIGS . 1 and 2 has a fixed anode 2 connected to a vacuum housing 1 indicated by a broken line. In the vacuum housing 1 , a cathode arrangement according to the invention is accommodated, which serves to generate an electron beam E, indicated by dashed lines, which impinges on the impingement surface 3 of the fixed anode 2 for generating X-rays.
Die Kathodenanordnung enthält zum einen einen länglichen Elektronenemitter 4 (z. B. mit den Abmessungen 2 mm * 12 mm) und zum anderen eine insgesamt mit 5 bezeichnete Heizeinrich tung, die dazu dient, den Elektronenemitter 4 auf eine zur Abgabe von Elektronen ausreichende Temperatur zu erhitzen, so daß, wenn zwischen dem Elektronenemitter 4 und der Festanode 2 die Röhrenspannung angelegt wird, der Elektronenstrahl E in der dargestellten Weise auf die Festanode 2 trifft und der Röhrenstrom fließt. Die Heizeinrichtung enthält einerseits eine insgesamt mit 6 bezeichnete Infrarot-Strahlungsquelle 6 und ein optisches Element in Form eines Reflektors 7.The cathode arrangement contains on the one hand an elongated electron emitter 4 (for example with the dimensions 2 mm * 12 mm) and on the other hand a heating device designated overall by 5, which serves to raise the electron emitter 4 to a sufficient temperature for the emission of electrons heat so that when the tube voltage is applied between the electron emitter 4 and the fixed anode 2 , the electron beam E strikes the fixed anode 2 in the manner shown and the tube current flows. The heating device on the one hand contains a designated overall by 6 infrared radiation source 6 and an optical element in the form of a reflector. 7
Im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispieles enthält die Infrarot-Strahlungsquelle einen langgestreckten Glühdraht 8, der in einem eine Halogenfüllung 9 enthaltenden Schutzgehäuse 10 aufgenommen ist, das aus einem schwer schmelzenden Mate rial, beispielsweise Quarz, gebildet ist. Die Anschlußdrähte 11a und 11b des Glühdrahtes 8, bei dem es sich beispielsweise um eine Glühwendel handeln kann, sind aus dem Schutzgehäuse 10 herausgeführt.In the case of the described embodiment, the infrared radiation source contains an elongated filament 8 , which is accommodated in a protective housing 10 containing a halogen filling 9 , which is formed from a material which is difficult to melt, for example quartz. The connecting wires 11 a and 11 b of the filament 8 , which can be, for example, a filament, are led out of the protective housing 10 .
Der Reflektor 7 hat die Form eines elliptischen Prismatoids. Er weist daher zwei linienförmige Foci F₁ und F₂ auf, die in Fig. 2 strichpunktiert angedeutet sind. Die Anordnung von Elektronenemitter 4, Infrarot-Strahlungsquelle 6 und Reflek tor 7 ist derart getroffen, daß die Mittelachse des Glühdrah tes 8 wenigstens im wesentlichen mit dem dem Reflektor 7 be nachbarten Fokus F₁ und die Längsachse des Elektronenemitters 4 wenigstens im wesentlichen mit dem von dem Reflektor 7 ent fernten Fokus F₂ zusammenfällt. The reflector 7 has the shape of an elliptical prismatoid. It therefore has two linear foci F₁ and F₂, which are indicated by dash-dotted lines in Fig. 2. The arrangement of electron emitter 4 , infrared radiation source 6 and reflector 7 is such that the central axis of the glow wire 8 at least substantially with the reflector 7 be adjacent focus F 1 and the longitudinal axis of the electron emitter 4 at least substantially with that of the Reflector 7 distant focus F₂ coincides.
Es wird so erreicht, daß die von dem Glühdraht 8 über den Raumwinkel tL (siehe Fig. 1) abgestrahlte Infrarotstrahlung zur Beheizung des Elektronenemitters 4 genutzt wird, während ohne den Reflektor 7 nur die über den vergleichsweise sehr kleinen Raumwinkel α (siehe ebenfalls Fig. 1) abgestrahlte Infrarotstrahlung genutzt werden könnte. Es reicht also im Falle der Erfindung eine wesentlich geringere Heizleistung aus, um den Elektronenemitter 4 auf Emissionstemperatur auf zuheizen.It is achieved in this way that the infrared radiation emitted by the glow wire 8 via the solid angle tL (see FIG. 1) is used to heat the electron emitter 4 , while without the reflector 7 only the relatively small solid angle α (see also FIG. 1) emitted infrared radiation could be used. In the case of the invention, it is therefore sufficient to heat the electron emitter 4 significantly to the emission temperature.
Der Reflektor 7 ist vorzugsweise aus einem hochschmelzenden, nichtmetallischen Werkstoff oder Metall gebildet. Als nicht metallischer Werkstoff eignet sich z. B. Quarzglas. Der Re flektor ist im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispieles mit einer durch die Bezugsziffer 12 symbolisierten Reflexi onsschicht versehen, die sich durch einen hohen Reflexions grad im Infrarot-Bereich auszeichnet. Die Reflexionsschicht 12 ist im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispieles aus Gold gebildet. Die Kathodenanordnung der Röntgenröhre gemäß den Fig. 1 und 2 enthält außerdem ein Fokussierungselement 13 für den von dem Elektronenemitter 4 ausgehenden Elektronen strahl E, der durch eine Blendenöffnung des Fokussierungsele mentes 13 tritt.The reflector 7 is preferably formed from a high-melting, non-metallic material or metal. As a non-metallic material z. B. quartz glass. The reflector in the case of the described embodiment is provided with a reflection layer symbolized by the reference numeral 12 , which is characterized by a high degree of reflection in the infrared range. In the case of the exemplary embodiment described, the reflection layer 12 is formed from gold. The cathode arrangement of the X-ray tube according to FIGS. 1 and 2 also contains a focusing element 13 for the electron beam emanating from the electron emitter 4 , which element 13 passes through an aperture of the Fokusierungsele element.
Wie aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich ist, ist sowohl eine zweiseitige (Fig. 3) als auch einseitige (Fig. 4) Befestigung des Elektronenemitters 4 möglich. Im Falle der Fig. 3 ist der Elektronenemitter 4 mittig zwischen zwei Spannteilen 14a und 14b eingespannt, die in nicht dargestellter Weise, erforder lichenfalls elektrisch isolierend, mit dem Vakuumgehäuse ver bunden sind.As can be seen from FIGS. 3 and 4, both-sided ( FIG. 3) and one-sided ( FIG. 4) fastening of the electron emitter 4 is possible. In the case of FIG. 3, the electron emitter 4 is clamped in the middle between two clamping parts 14 a and 14 b, which are connected in a manner not shown, if necessary electrically isolating, to the vacuum housing.
Im Falle der Fig. 4 ist der Elektronenemitter 4 einseitig mit einem Halterungsteil 15 verbunden, das ebenfalls, erforderli chenfalls elektrisch isolierend, mit dem Vakuumgehäuse ver bunden ist. Im Falle der Fig. 4 ist in strichliert angedeute ter Weise in einem der Querschnittsgestalt des Elektronen emitters angepaßten Sackloch das Halterungsteil 15 aufgenom men.In the case of Fig. 4, the electron emitter 4 is connected on one side with a holding member 15, which also, where necessary electrically insulating, ver with the vacuum housing is prevented. In the case of FIG. 4, the holding part 15 is accommodated in a manner indicated by dashed lines in a blind hole adapted to the cross-sectional shape of the electron emitter.
Sowohl im Falle der Fig. 3 als auch im Falle der Fig. 4 sind die in dem Elektronenemitter 4 durch Temperaturwechsel, d. h. beim Aufheizen bzw. Abkühlen, auftretenden Spannungen gering, da der Elektronenemitter 4 entweder nur mittig (Fig. 3) oder nur an seinem Ende (Fig. 4) befestigt ist.Both in the case of FIG. 3 and in the case of FIG. 4, the voltages occurring in the electron emitter 4 due to temperature changes, ie during heating or cooling, are low, since the electron emitter 4 is either only in the center ( FIG. 3) or only on its end ( Fig. 4) is attached.
Durch die Art der Befestigung des Elektronenemitters 4 und die Wärmeleitfähigkeit der zur Befestigung des Elektronen emitters 4 dienenden Bauteile läßt sich übrigens auch die Temperaturverteilung im Elektronenemitter 4 beeinflussen. So wird beispielsweise in dem dem Halterungsteil 15 benachbarten Bereich des Elektronenemitters 4 eine relativ geringere Tem peratur vorliegen, wenn das Halterungsteil 15 aus einem Mate rial hoher Wärmeleitfähigkeit gebildet ist.By the nature of the attachment of the electron emitter 4 and the thermal conductivity of the serving for the attachment of the electron emitter 4 components incidentally, the temperature distribution in the electron emitter 4 can be influenced. For example, in the region of the electron emitter 4 which is adjacent to the holding part 15, a relatively lower temperature will be present if the holding part 15 is formed from a material having a high thermal conductivity.
In Fig. 2 ist schematisch die Spannungsversorgung der Rönt genröhre dargestellt. Aus der Fig. 2 ist ersichtlich, daß in folge der Verwendung eines Transformators 16 mit getrennten Sekundärwicklungen 17a, 17b, 17c für die Röhrenspannung Ur, die an dem Fokussierungselement 13 anliegende Spannung Uf und die an den Anschlüssen 11a und 11b des Heizelementes 6 anlie gende Heizspannung Uh der Elektronenemitter 4 und der Glüh draht 8 potentialmäßig voneinander getrennt sind.In Fig. 2, the voltage supply of the X-ray tube is shown schematically. From Fig. 2 it can be seen that in consequence of the use of a transformer 16 with separate secondary windings 17 a, 17 b, 17 c for the tube voltage U r , the voltage applied to the focusing element 13 U f and the terminals 11 a and 11 b of the heating element 6 applied heating voltage Uh the electron emitter 4 and the glow wire 8 are potentially separated from one another.
Die Fig. 5 zeigt eine Röntgenröhre, die als Drehanoden-Rönt genröhre ausgebildet ist und einen Anodenteller 18, eine feststehende erfindungsgemäße Kathodenanordnung 19 und einen Motor zum Antrieb der Drehanode aufweist. Der Motor ist als Kurzschlußläufermotor ausgebildet und weist einen drehfest mit dem Anodenteller 18 verbundenen Rotor 20 und einen im Be reich des Rotors 20 auf das Vakuumgehäuse 21 aufgesetzten Stator 22 auf. Der Anodenteller 18 und der Rotor 20 sind in an sich bekannter, nicht näher dargestellter Weise im Inneren eines Vakuumgehäuses 21, bei dem es sich um ein aus mehreren Teilen vakuumdicht zusammengefügtes Metall/Keramik-Gehäuse handelt, drehbar gelagert. FIG. 5 shows an X-ray tube, which is designed as a rotating anode X-Rönt genröhre and an anode plate 18, a stationary cathode assembly according to the invention 19, and a motor to drive the rotary anode. The motor is designed as a squirrel-cage rotor motor and has a rotor 20 connected in a rotationally fixed manner to the anode plate 18 and a stator 22 placed on the vacuum housing 21 in the region of the rotor 20 . The anode plate 18 and the rotor 20 are rotatably mounted in a conventional manner, not shown, in the interior of a vacuum housing 21 , which is a metal / ceramic housing assembled from several parts in a vacuum-tight manner.
Das Vakuumgehäuse 21 ist in seinem in Fig. 5 oberen Bereich mit einem Gehäuseansatz 21a versehen, in dem sich eine erfin dungsgemäße Kathodenanordnung 19 befindet. Im Falle des be schriebenen Ausführungsbeispiels ist der Gehäuseansatz 21a durch eine Keramikscheibe 23 vakuumdicht verschlossen.The vacuum housing 21 is provided in its upper region in FIG. 5 with a housing projection 21 a, in which a cathode arrangement 19 according to the invention is located. In the case of the exemplary embodiment described, the housing attachment 21 a is closed in a vacuum-tight manner by a ceramic disk 23 .
Der im Betrieb von der Kathodenanordnung 19 ausgehende Elek tronenstrahl E trifft auf die kegelstumpfförmige Auftreff fläche des Anodentellers 18 auf. Von der Auftreffstelle des Elektronenstrahles E geht ein Röntgenstrahlenbündel aus, von dem in der Fig. 5 nur der Zentralstrahl Z angedeutet ist. Das Nutzröntgenstrahlenbündel tritt durch ein in dem Vakuumge häuse 21 vorgesehenes Strahlenaustrittsfenster 24.The outgoing from the cathode assembly 19 electron beam E strikes the frustoconical impact surface of the anode plate 18 . An x-ray beam emanates from the point of impact of the electron beam E, of which only the central beam Z is indicated in FIG. 5. The useful X-ray beam passes through a beam exit window 24 provided in the vacuum housing 21 .
Die Kathodenanordnung 19 ist entsprechend den Fig. 1 und 2 ausgebildet, wobei der Elektronenemitter 4 mittels eines ringförmigen Keramikteiles 25 gehaltert ist, das in den Gehäuse ansatz 21a eingesetzt ist und zugleich das Fokussierungsele ment 13 trägt.The cathode assembly 19 is formed according to FIGS. 1 and 2, wherein the electron emitter 4 is held by means of an annular ceramic part 25 which is inserted in the housing approach 21 a and at the same time carries the Fokusierungsele element 13 .
Die Heizeinrichtung 5 und der Reflektor 7 sind in nicht näher dargestellter Weise an der Keramikscheibe 23 befestigt, durch die die Anschlußdrähte 11a und 11b der Infrarot-Strahlungs quelle 6 vakuumdicht nach außen geführt sind.The heating device 5 and the reflector 7 are fastened in a manner not shown to the ceramic disk 23 , through which the connecting wires 11 a and 11 b of the infrared radiation source 6 are led vacuum-tight to the outside.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 unterscheidet sich von dem zuvor beschriebenen dadurch, daß nicht die Keramikscheibe 23, sondern ein zwischen der Heizeinrichtung 5 und dem Elek tronenemitter 4 angeordnetes, für Infrarot-Strahlung transpa rentes Fenster 26 den Gehäuseansatz 21a und damit das Vakuum gehäuse 21 vakuumdicht verschließt. Die Keramikscheibe 23 ist in nicht näher dargestellter Weise lösbar mit dem Gehäusean satz 21a verbunden, so daß die Möglichkeit besteht, bei Be darf die Heizeinrichtung 5 austauschen zu können, ohne das Vakuumgehäuse 21 öffnen zu müssen.The embodiment of Fig. 6 differs from that described previously in that not the ceramic disk 23, but a between the heater 5 and the Elek tronenemitter 4 is arranged, for infrared radiation transpa rentes window 26 of the housing extension 21 a and the vacuum housing 21 sealed vacuum-tight. The ceramic plate 23 is in a manner not shown detachably connected to the Gehäusean set 21 a connected so that the possibility of the heater must be able to exchange 5 at loading, without having to open the vacuum housing 21st
Diesen Vorteil bietet auch die Röntgenröhre gemäß Fig. 7, die sich von der gemäß den Fig. 1 und 2 dadurch unterscheidet, daß der Elektronenemitter 4 und das Fokussierungselement 13 um 90° gedreht sind, so daß die Längsachse des Glühdrahtes 8 rechtwinklig zur Längsachse des Elektronenemitters 4 steht.This advantage also provides the X-ray tube shown in FIG. 7, which differs from that according to FIGS. 1 and 2 that the electron emitter 4 and the focusing element are rotated 90 ° 13 so that the longitudinal axis of the filament 8 at right angles to the longitudinal axis of the Electron emitter 4 stands.
Infolgedessen wird jeweils nur ein bandartiger Bereich des Elektronenemitters 4 auf Emissionstemperatur so aufgeheizt, daß der Elektronenstrahl E, so wie dies in Fig. 7 veranschaulicht ist, nur von dem entsprechenden Bereich des Elektronen emitters 4 ausgeht.As a result, only one band-like region of the electron emitter 4 is heated to emission temperature so that the electron beam E, so as this is illustrated in Fig. 7, emanating only from the corresponding region of the electron emitter 4, respectively.
Im Falle des Ausführungsbeispieles gemäß Fig. 7 ist die Heiz einrichtung 5 mittels eines Gelenks 27 um eine parallel zur Längsachse des Glühdrahtes verlaufende Achse schwenkbar ange bracht. Um die Heizeinrichtung 5 relativ zu dem Vakuumgehäuse 1 schwenken zu können, ist eine entsprechende, über eine Ge lenkstange 28 mit dem Reflektor 7 verbundene Verstelleinheit 29 vorgesehen, die über eine Steuerleitung 30 mit einer nicht dargestellten Steuereinheit in Verbindung steht. Es ist also möglich, mittels der Verstelleinheit 29 die Heizeinrichtung 5 derart zu verschwenken, daß der auf Emissionstemperatur auf geheizte Bereich des Elektronenemitters 4 längs desselben verschoben und somit auch der Auftreffpunkt des Elektronen strahles E auf der Auftrefffläche 3 der Festanode 2 verscho ben wird.In the embodiment of FIG. 7, the heating device 5 by means of a joint 27 is pivotally about an axis extending parallel to the longitudinal axis of the filament. In order to be able to pivot the heating device 5 relative to the vacuum housing 1 , a corresponding adjusting unit 29 connected to the reflector 7 via a connecting rod 28 is provided, which is connected via a control line 30 to a control unit (not shown). It is therefore possible to pivot the heating device 5 by means of the adjusting unit 29 in such a way that the region of the electron emitter 4 heated to the emission temperature is shifted along the same and thus the point of impact of the electron beam E on the surface 3 of the fixed anode 2 is shifted ben.
Je nach Anwendungsfall der Röntgenröhre kann es sich bei die ser Bewegung um eine selektive Verstellbewegung zur Realisie rung einer bestimmten Position der Auftreffstelle des Elek tronenstrahles E oder um eine oszillierende Bewegung handelnd die demnach eine oszillierende Bewegung der Auftreffstelle des Elektronenstrahles E zur Folge hat.Depending on the application of the X-ray tube, the This movement around a selective adjustment movement to realize a specific position of the point of impact of the elec electron beam E or an oscillating movement which is an oscillating movement of the impact point of the electron beam E results.
In den Fig. 8 und 9 ist eine Röntgenröhre dargestellt, die als sogenannte Ringanoden-Röntgenröhre ausgebildet ist, wie sie beispielsweise in der Computertomographie Verwendung fin det.In FIGS. 8 and 9, an X-ray tube is shown, which is designed as a so-called ring anode X-ray tube, as described for example in computed tomography det use fin.
Diese Röntgenröhre weist ein ringförmiges Vakuumgehäuse auf, dessen eine Wand durch eine ringförmige Anode 32 gebildet ist. Eine weitere Wand des Vakuumgehäuses ist durch ein ringförmiges Bauteil 33 gebildet, das die Ringanode 32 in bezug auf ein ringförmiges Tragteil 34 zentriert. Sowohl die Ringanode 32 als auch das Tragteil 34, das aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff gebildet ist, sind mit dem vorzugsweise ebenfalls aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff gebildeten Bauteil 33 vakuumdicht verbunden.This X-ray tube has an annular vacuum housing, one wall of which is formed by an annular anode 32 . Another wall of the vacuum housing is formed by an annular component 33 which centers the ring anode 32 with respect to an annular support part 34 . Both the ring anode 32 and the support part 34 , which is formed from an electrically insulating material, are connected in a vacuum-tight manner to the component 33, which is preferably likewise formed from an electrically insulating material.
Die übrigen Wandungen des Vakuumgehäuses sind durch ein ringförmiges Glasteil 35 gebildet, das einen axial ge richteten Rohrabschnitt aufweist, der vakuumdicht mit der Ringanode 32 verbunden ist, und das außerdem einen radial nach außen gerichteten Flansch aufweist, der mit dem Tragteil 34 vakuumdicht verbunden ist.The remaining walls of the vacuum housing are formed by an annular glass part 35 which has an axially directed pipe section which is connected vacuum-tight to the ring anode 32 , and which also has a radially outward-facing flange which is connected vacuum-tight to the support part 34 .
In entsprechende, im Inneren des Vakuumgehäuses befindli che Vertiefungen des Tragteils 34 ist eine Vielzahl von stabförmigen Elektronenemittern 4₁ bis 4 n eingesetzt, und zwar derart, daß die Winkelabstände zwischen benachbarten Elektronenemittern jeweils gleich sind und die Elektronen emitter 4₁ bis 4 n derart kreisförmig angeordnet sind, daß die Mittelachse dieser Anordnung gleich der Mittelachse des Va kuumgehäuses und der Ringanode 32 ist. Außerdem ist das Tragteil 34 mit einer Nut versehen, in die ein ringförmiges Fokussierungselement 36 eingesetzt ist, das für jeden der Elektronenemitter 4₁ bis 4 n eine in ihrer Gestalt der des Elektronenemitters angepaßte Durchtrittsöffnung für den von dem jeweiligen Elektronenemitter ausgehenden Elektronenstrahl aufweist. Auch die Durchtrittsöffnungen sind derart kreisför mig angeordnet, daß die Mittelachse dieser Anordnung gleich der Mittelachse des Vakuumgehäuses und der Ringanode 32 ist.In appropriate, in the interior of the vacuum housing che recesses of the support member 34 , a plurality of rod-shaped electron emitters 4 ₁ to 4 n is used, such that the angular distances between adjacent electron emitters are each the same and the electron emitter 4 ₁ to 4 n so circular are arranged that the central axis of this arrangement is equal to the central axis of the vacuum housing and the ring anode 32 . In addition, the support member 34 is provided with a groove into which an annular focusing element 36 is inserted, which for each of the electron emitters 4 1 to 4 n has a shape adapted to that of the electron emitter for the electron beam emanating from the respective electron emitter. The passage openings are arranged in such a circular manner that the central axis of this arrangement is equal to the central axis of the vacuum housing and the ring anode 32 .
Die entsprechend den Fig. 1 und 2 ausgebildete Heizeinrich tung 5 ist außerhalb des Vakuumgehäuses angeordnet und an einem Wagen 37 angebracht, der auf einer koaxial zur Mittel achse des Vakuumgehäuses und der Ringanode 32 an dem Bau teil 33 vorgesehenen ringförmigen Führung 38 mittels eines Motors 39 verfahrbar ist.The corresponding FIGS. 1 and 2 formed Heizeinrich tung 5 is arranged outside the vacuum housing and attached to a carriage 37 on a coaxially to the center of the vacuum housing and the annular anode 32 shaft portion 33 provided for the annular guide 38 on the building by means of a motor 39 is movable.
Es besteht also die Möglichkeit, durch Verstellen des Wagens 37 mit der Heizeinrichtung 5 längs des Umfangs der Führung 38 nacheinander die Elektronenemitter 4₁ bis 4 n zu beheizen, so daß sich der Auftreffpunkt des Elektronenstrahls E längs des Umfangs der Auftrefffläche 40 der Ringanode 32 in der für die Computertomographie erforderlichen Weise verlagert. Die An ordnung ist derart getroffen, daß der Glühdraht 8 auf einer Kreisbahn verstellbar ist, die um ein Maß axial gegen die kreisförmige Anordnung der Elektronenemitter 4₁ bis 4n versetzt ist, das wenigstens im wesentlichen gleich dem Abstand zwischen den beiden Foci F₁ und F₂ des Reflektors 7 ist. Die Verstellbewegung des Wagens 37, die durch eine nicht dargestellte Steuereinheit gesteuert wird, über die der Motor 39 mit einer Ansteuerleitung 41 in Verbindung steht, kann kontinuierlich aber auch schrittweise erfolgen.There is thus the possibility of heating the electron emitters 4 1 to 4 n one after the other by adjusting the carriage 37 with the heating device 5 along the circumference of the guide 38 , so that the point of incidence of the electron beam E along the circumference of the impingement surface 40 of the ring anode 32 in the way necessary for computed tomography. The order is made such that the filament 8 is adjustable on a circular path, which is offset axially by a measure against the circular arrangement of the electron emitters 4 1 to 4 n , which is at least substantially equal to the distance between the two foci F 1 and F 2 of the reflector 7 . The adjustment movement of the carriage 37 , which is controlled by a control unit (not shown) via which the motor 39 is connected to a control line 41 , can also be carried out continuously but in steps.
Die Röntgenröhre gemäß den Fig. 8 und 9 enthält eine Multika thodenanordnung, deren Elektronenemitter kreisförmig angeord net sind. Röntgenröhren mit Multikathodenanordnungen, deren Elektronenemitter anders, beispielsweise geradlinig, angeord net sind, können in zu den Fig. 8 und 9 analoger Weise aufge baut werden.The X-ray tube according to FIGS . 8 and 9 contains a multi-electrode arrangement, the electron emitters of which are arranged in a circle. X-ray tubes with multicathode arrangements, the electron emitters of which are different, for example rectilinear, are arranged in a manner analogous to FIGS . 8 and 9.
In der Fig. 10 ist eine Meßanordnung veranschaulicht, die zur Durchführung erster Versuche im Hochvakuum betrieben wurde. Die Meßanordnung enthält einen als Rotationsellipsoid mit einem Durchmesser d von 45 mm ausgebildeten Reflektor, dessen Reflektorfläche mit Gold beschichtet ist. In dem einen Brennpunkt des Reflektors 42 ist eine Flachwendel 43 angeord net, deren Breite 3 mm, deren Länge 4,8 mm und deren Dicke 1,3 mm beträgt. Relativ zu dem Reflektor ist eine 50 µm dicke Wolfram-Folie derart angeordnet, daß der zweite Brennpunkt F₂ des Reflektors auf der Wolfram-Folie 44 liegt. Die Temperatur TQP der Wolfram-Folie 44 wurde in dem zweiten Brennpunkt F₂ mittels eines Quotienten-Pyrometers mit einem Meßfleck-Durch messer von 1 mm gemessen und ist in Fig. 11 in Abhängigkeit von der der Flachwendel 43 zugeführten Heizleistung PH aufge tragen. Für Maximaltemperaturen von TQP 1400°C und 1500°C im zweiten Brennpunkt F₂ sind in Fig. 12 die Isothermen der Wolfram-Folie 44 in x- und y-Richtung dargestellt. Die Ge stalt der Isothermen weicht geringfügig von der Kreisgestalt ab, was darauf zurückzuführen ist, daß sich Breite und Länge der Flachwendel 43 geringfügig unterscheiden. Es wird davon ausgegangen, daß sich im Falle einer quadratischen Flachwen del im wesentlichen exakt kreisförmige Isothermen ergeben würden. FIG. 10 shows a measuring arrangement which was operated in a high vacuum to carry out initial tests. The measuring arrangement contains a reflector designed as an ellipsoid of revolution with a diameter d of 45 mm, the reflector surface of which is coated with gold. In one focal point of the reflector 42 is a flat helix 43 is net whose width is 3 mm, its length is 4.8 mm and its thickness is 1.3 mm. Relative to the reflector, a 50 μm thick tungsten foil is arranged such that the second focal point F₂ of the reflector lies on the tungsten foil 44 . The temperature TQP of the tungsten film 44 was measured in the second focal point F₂ by means of a quotient pyrometer with a measuring spot diameter of 1 mm and is shown in FIG. 11 depending on the heating power P H supplied to the flat coil 43 . For maximum temperatures of T QP 1400 ° C and 1500 ° C in the second focus F₂, the isotherms of the tungsten film 44 are shown in Fig. 12 in the x and y directions. The Ge stalt of the isotherms deviates slightly from the circular shape, which is due to the fact that the width and length of the flat helix 43 differ slightly. It is assumed that in the case of a square Flachwen del essentially exactly circular isotherms would result.
Bei der Beurteilung der Meßergebnisse gemäß Fig. 12 ist zu beachten, daß die thermischen Eigenschaften der sozusagen un endlich großen Wolfram-Folie 44 wegen der allseitigen Wärme ableitung wesentlich ungünstiger als bei realen Elektronen emittern sind. Reale Elektronenemitter weisen daher einen deutlich geringeren Heizleistungsbedarf und eine wesentlich gleichmäßigere Temperaturverteilung auf. In the assessment of the measurement results according to FIG. 12, it should be noted that the thermal properties of the, as it were, un finally large tungsten foil 44, because of the heat dissipation on all sides, are considerably less favorable than those emitted by real electrons. Real electron emitters therefore have a significantly lower heating power requirement and a much more uniform temperature distribution.
Die in den Fig. 11 und 12 dargestellten Meßergebnisse gelten für einen Abstand a von 15 mm zwischen dem Reflektor 42 und der Wolfram-Folie 44. Durch Verändern dieses Abstandes zu hö heren Werten hin läßt sich bei abnehmender Maximaltemperatur die Größe der beheizten Fläche und die Gleichmäßigkeit der Temperaturverteilung beeinflussen.The measurement results shown in FIGS . 11 and 12 apply to a distance a of 15 mm between the reflector 42 and the tungsten film 44 . By changing this distance to higher values, the size of the heated surface and the uniformity of the temperature distribution can be influenced as the maximum temperature decreases.
Als wesentliche Vorteile der erfindungsgemäßen Kathodenanord nung sind zu nennen:The main advantages of the cathode arrangement according to the invention The following are mentioned:
- a) weitgehende Freiheiten bei der konstruktiven Gestaltung des Elektronenemitters, d. h.a) Extensive freedom in the constructive design the electron emitter, d. H.
- - die zur Elektronenemission vorgesehene Fläche des Elektronenemitters kann bei beliebiger Kontur eben oder gekrümmt geformt sein,- The area of the electron emission intended Electron emitters can even with any contour or be curved,
- - es sind keine Biegekanten notwendig,- no bending edges are necessary,
- - es ist einseitige, zweiseitige oder mehrseitige Befe stigung des Elektronenemitters und damit die Beherr schung der mechanischen Spannungen im Elektronenemit ter bei Temperaturwechseln möglich,- It is one-sided, two-sided or multi-sided befe stabilization of the electron emitter and thus the master mechanical stresses in the electron possible with temperature changes,
- - die Temperaturverteilung kann durch mechanische Me thoden (z. B. Wahl der Befestigungsart) als auch durch optische Methoden (z. B. Fokussierungswirkung oder Ausrichtung des optischen Elementes) beeinflußt wer den,- The temperature distribution can be determined by mechanical measurement methods (e.g. choice of type of fastening) as well optical methods (e.g. focusing effect or Alignment of the optical element) affects who the,
- - es können auch sehr harte und/oder sehr spröde Katho denwerkstoffe wie Keramiken (z. B. LaB₆) verwendet werden, und- Katho can also be very hard and / or very brittle materials such as ceramics (e.g. LaB₆) be, and
- - es können auch Elektronenemitter verwendet werden, die ein Elektronen emittierendes Material enthalten, das als Dünn- oder Dickschicht nach einem bekannten Verfahren (Drucken, Aufdampfen, Sputtern usw.) auf einen Träger aufgebracht ist.- electron emitters can also be used, which contain an electron-emitting material that as a thin or thick layer according to a known Processes (printing, vapor deposition, sputtering, etc.) a carrier is applied.
- b) Die zur Beheizung des Elektronenemitters erzeugte Infra rot-Strahlung wird in einem großen Raumwinkel genutzt, so daß eine nur geringe Heizleistung erforderlich ist, um den Elektronenemitter auf Emissionstemperatur zu bringen, undb) The infra generated to heat the electron emitter red radiation is used in a large solid angle, so that only a low heating power is required to Bring electron emitter to emission temperature, and
- c) da sich leicht Potentialtrennung zwischen der Heizwendel, d. h. dem Glühdraht, und dem Elektronenemitter realisieren läßt, eröffnen sich neue Freiheiten bei der Gestaltung der mit der Kathodenanordnung zusammenwirkenden elektrischen bzw. elektronischen Schaltungen.c) since there is easy electrical isolation between the heating coil, d. H. the filament and the electron emitter leaves new freedoms in the design of the electrical cooperating with the cathode assembly or electronic circuits.
Im Falle der beschriebenen Ausführungsbeispiele ist als op tisches Element jeweils ein Reflektor vorgesehen; andere op tische Elemente, z. B. Linsen oder Linsenanordnungen, können ebenso verwendet werden.In the case of the described exemplary embodiments, op table element each provided a reflector; other op table elements, e.g. B. lenses or lens assemblies can also be used.
Weiter trifft im Falle der beschriebenen Ausführungsbeispiele die Infrarot-Strahlung jeweils auf die Rückseite, d. h. die von der zur Elektronenemission vorgesehenen Fläche abgewandte Seite, des Elektronenemitters auf. Es ist aber auch möglich, die Infrarot-Strahlung auf die zur Elektronenemission vorge sehene Fläche auftreffen zu lassen.Further applies in the case of the exemplary embodiments described the infrared radiation on the back, d. H. the away from the area intended for electron emission Side of the electron emitter. But it is also possible the infrared radiation is pre-selected for electron emission to see the surface.
Abschließend ist bezüglich der beschriebenen Ausführungsbeispiele zu sagen, daß es unter Umständen genügt, die parabolische Kontur des Reflektors durch eine Kreiskontur anzunähern.Finally, regarding the described exemplary embodiments to say that the parabolic Approach the contour of the reflector with a circular contour.
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