專利名稱：用于將材料涂抹到x射線源的陽極表面的方法和裝置、陽極以及x射線源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于將材料涂抹到X射線源陽極表面的方法和裝置。具體而言，
本發(fā)明涉及一種用于修復(fù)x射線源的陽極或用于在x射線源的表面提供表面結(jié)構(gòu)的方法和裝置。此外，本發(fā)明還涉及一種具有特定電子光學(xué)性質(zhì)的陽極以及一種包括此類陽極的x
射線源。
背景技術(shù)：
X射線源被用于諸如醫(yī)學(xué)應(yīng)用的各種應(yīng)用領(lǐng)域，在醫(yī)學(xué)應(yīng)用中例如可以使用X射線投影和相應(yīng)的x射線探測器獲得待檢查患者的二維或三維圖像。在X射線源中，經(jīng)加速
的電子束被引導(dǎo)到陽極的表面。當(dāng)撞擊陽極時，電子被減速同時發(fā)射x射線。 陽極的X射線發(fā)射表面的結(jié)構(gòu)可能對于X射線源中陽極的X射線發(fā)射性質(zhì)至關(guān)重要。 例如，一段時間之后，電子束在X射線管陽極表面上的焦點軌跡可能已經(jīng)加載熱應(yīng)力和/或機械應(yīng)力，從而使得可能在陽極表面發(fā)生損傷。此類損傷可以是可見變化，例如在焦點軌跡內(nèi)的裂紋。由于此類損傷，X射線束可能開始越來越閃爍不定，因此X射線束的強度可能會以不可預(yù)知的方式變化。 具體而言，由電子束撞擊陽極表面所引起的熱應(yīng)力可能導(dǎo)致熔化現(xiàn)象，其中，該熔化效應(yīng)可能危害真空并且可能急劇增加射線管的拱起。 目前，為了修復(fù)受損的陽極，通常通過例如研磨掉受損層來去除在陽極表面上的焦點軌跡的頂層。其中，所去除的陽極材料層的厚度與冶金缺陷的深度處于相同的級別。此去除程序可以重復(fù)進行多次。 然而，根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)修復(fù)方法，通常在陽極的整個X射線發(fā)射表面上燒蝕掉材料，而原則上僅有焦點軌跡的特定位置確實受到了損傷并且僅僅這些位置必須被修復(fù)。此外，為了使陽極表面平滑而進行的常規(guī)材料燒蝕處理只重復(fù)很少幾次，以免焦點軌跡處陽極的總厚度變得太小。此外，由于通過常規(guī)修復(fù)方法減小了陽極的厚度，因此，在每次修復(fù)處理之后，X射線源內(nèi)的電子光學(xué)器件可能必須進行調(diào)整以適應(yīng)陽極的X射線發(fā)射表面的變化位置。 因此，人們可能需要一種用于為陽極的表面提供材料、尤其是用于修復(fù)X射線管
的陽極、從而至少部分克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷的改進方法和改進裝置。 此外，用于X射線管的常規(guī)陽極通常具有平的或平坦的由單一材料構(gòu)成的X射線
發(fā)射表面。例如，常規(guī)通過將重金屬均勻噴鍍到襯底的表面來提供X射線表面。因此，陽極
沿其整個X射線發(fā)射表面具有相似的X射線發(fā)射特征。 然而，人們需要提供一種陽極以及一種用于制備此類X射線源陽極的方法或裝
置，其中，該陽極具有在沿x射線發(fā)射表面的不同位置具有多種不同x射線發(fā)射特征的x射
線發(fā)射表面。
發(fā)明內(nèi)容
可以通過根據(jù)獨立權(quán)利要求的主題滿足至少部分上述需求。本發(fā)明的有利實施例在從屬權(quán)利要求中加以描述。 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出了一種用于將材料局部涂抹到X射線源陽極表面上的方法，所述方法包括確定陽極中將要涂抹材料的表面區(qū)域；在所確定的表面區(qū)域處涂抹材料；通過在所確定的表面區(qū)域使用激光束局部照射來對所涂抹的材料進行選擇性的局部燒結(jié)；并且，任選地，熔化經(jīng)燒結(jié)的材料。 本發(fā)明的第一方面可以被視為是基于這樣的理念，即可以僅在陽極上需要新材料的必需位置處涂抹陽極材料，例如在由于持續(xù)的熱應(yīng)力和機械應(yīng)力作用而可能出現(xiàn)的表面凹腔或凹坑處涂抹陽極材料，或者在陽極表面的特定位置處涂抹陽極材料以便提供結(jié)構(gòu)化的陽極表面。為此，可以將陽極材料首先涂抹到陽極表面，隨后通過使用激光束進行局部加熱而對其熔結(jié)并由此將其粘附到表面。 根據(jù)本發(fā)明第一方面的方法的要旨可以在如下事實中加以理解，即首先確定將要涂抹材料的區(qū)域，例如陽極中表面存在例如凹腔或凹坑的受損表面區(qū)域；其次，將諸如修復(fù)材料或附加陽極材料的材料涂抹到所確定的區(qū)域處，例如涂抹到受損表面區(qū)域上或中；并且，第三，使用激光束局部燒結(jié)所涂抹的材料，隨后，任選地，使用例如高能束將其熔化。
因此，可以僅在陽極表面的局部區(qū)域涂抹材料，即在陽極例如受損或?qū)⒁獦?gòu)建結(jié)構(gòu)的區(qū)域涂抹材料。與磨損掉整個陽極表面隨后更換整個陽極表面層(例如通過化學(xué)蒸汽沉積，CVD)相比，僅讓受損凹坑或凹腔必須填充修復(fù)材料可以節(jié)省修復(fù)材料。由于諸如像鎢、錸或鉬之類的重金屬的修復(fù)材料非常昂貴，因此可以通過應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明第一方面的方法節(jié)約成本。 此外，通過僅為受損凹坑填充修復(fù)材料、燒結(jié)并隨后將其熔化，可以重建陽極的原始表面。因此，在修復(fù)陽極之后，可以將其安置于原始的X射線源中而不需要例如重新校準(zhǔn)X射線源及其電子光學(xué)器件。 此外，使用根據(jù)第一方面的方法，可以制備具有結(jié)構(gòu)化表面的陽極。通過將陽極材料局部涂抹到陽極表面，可以在陽極表面形成例如不同高度的隆起，由此局部影響陽極的電子光學(xué)屬性?；蛘撸梢栽陉枠O表面的不同位置涂抹不同的陽極材料，以便影響從各自的陽極表面區(qū)域發(fā)射出的X射線輻射。 在下文中，將詳細(xì)說明根據(jù)以上第一方面的方法的可能特性、優(yōu)點以及實施例。
用于X射線源的陽極可能至少在其被安裝到X射線源中后受制于電子束的表面(本文也稱之為X射線發(fā)射表面)處包括諸如鎢、錸或鉬的重金屬。例如，陽極可以是在其圓周邊沿具有X射線發(fā)射表面的圓盤。例如，盤狀陽極的圓周表面可以以一定的角度傾斜，從而使得來自陰極的電子束可以撞擊到該X射線發(fā)射表面上，進而使得電子束的方向與所產(chǎn)生的X射線束的方向可以基本上彼此垂直。此類盤狀陽極可以在X射線管運行期間旋轉(zhuǎn)，從而使得電子撞擊到陽極表面上的位置(本文也稱之為焦點軌跡)沿所述陽極的圓形圓周移動。 對于為什么必須將陽極材料涂抹或沉積到陽極表面可能有不同的原因。例如，在X射線源持續(xù)運行后陽極的發(fā)射表面可能由于在其表面內(nèi)形成凹坑或凹槽而受到損傷。這些損傷可以用例如未損傷的陽極表面區(qū)域作為參考來加以檢測。 在已經(jīng)檢測到一個或若干個或所有的受損表面區(qū)域后，可以將修復(fù)材料涂抹到一些或每個所檢測到的區(qū)域上或中。其中，可以將修復(fù)材料涂抹到整個陽極表面或其中一部分上，或者選擇性地僅將修復(fù)材料涂抹到所檢測到的受損表面區(qū)域上/中。正如下面將要進一步描述的，可以以多種不同的方式執(zhí)行涂抹材料的過程。 然后可以通過所謂選擇性激光燒結(jié)(SLS)工藝對所涂抹的材料進行局部燒結(jié)。其
中，可以通過使用高能激光束進行照射來局部燒結(jié)陽極材料的顆粒。為此目的所使用的典
型激光器可以是脈沖激光源或持續(xù)性激光源，例如C02激光器和準(zhǔn)分子激光器。 選擇性激光燒結(jié)(SLS)可以被定義為附加的快速制造或修復(fù)技術(shù)，其涉及使用高
功率激光器將塑料粉末、金屬粉末或陶瓷粉末的小顆粒一起熔化成團代表例如所期望的三
維物體的一團。為了進行制造，激光器可以通過掃描例如從粉末基底(bed)表面上將要(例
如根據(jù)CAD文件)制造部分的3D數(shù)字描述中產(chǎn)生的橫截面，來選擇性地熔化粉末狀的材
料。在掃描了每個橫截面之后，粉末基底被降低一層的厚度，在頂部涂抹一層新的材料并且
重復(fù)該過程直到完成所期望的部分。 相比于其他方法，可以處理相對大范圍的粉末材料。商用材料包括聚合物、金屬
(鎢、鉬等)。該物理工藝可以是完全熔化、部分熔化、液相燒結(jié)，并且可以依靠密度達到
100 %的材料實現(xiàn)，并且材料屬性與那些來自常規(guī)制造方法的材料相當(dāng)。 根據(jù)本發(fā)明的實施例，在選擇性燒結(jié)步驟之后，通過例如應(yīng)用諸如電子束或高能
激光束的高能束來熔化經(jīng)燒結(jié)的材料。該熔化步驟可以用于增加預(yù)燒結(jié)材料的密度。其中，
預(yù)燒結(jié)材料可以被完全液化或部分液化。隨后，液化后的材料重新凝固從而在陽極表面優(yōu)
選產(chǎn)生光滑的表面。 可以在將材料涂抹并燒結(jié)到每個分別預(yù)確定的表面區(qū)域上/中之后直接執(zhí)行該熔化步驟，或者，所有預(yù)確定的或受損的表面區(qū)域可以首先覆蓋或填充預(yù)燒結(jié)到表面區(qū)域上的材料，然后使整個陽極經(jīng)過適當(dāng)?shù)娜刍襟E。為此，可以將陽極放置到諸如例如高溫熔爐的分離裝置中，或者更優(yōu)選地，放置到用于例如通過諸如電子束或高能激光束的高能束局部熔化預(yù)燒結(jié)材料的裝置中。例如，可以在實際的X射線管內(nèi)執(zhí)行該熔化步驟，其中，增加通常用于產(chǎn)生X射線束的電子束的能量以便有足夠的能量來局部熔化預(yù)燒結(jié)的材料。
特別的，假設(shè)進行選擇性激光燒結(jié)所使用的激光器的激光功率高到足以實現(xiàn)密度大致為100%的材料，包括與其邊界材料的整合，并且如果將新的重材料涂抹至其位置所使用的光學(xué)器件的精度很高，則不需要熔化步驟。然后可以使用SLS激光器直接熔化所涂抹的材料。 根據(jù)本發(fā)明的實施例，修復(fù)材料以含有小顆粒的流體形式涂抹。在本文中，流體可以被定義為能夠流動或被噴涂的材料。此類流體可以作為粉末或作為其中小顆粒分散于溶液中的乳劑或漿料提供。可以調(diào)整顆粒的大小從而使得受損陽極表面中的典型凹坑可以基本上完全填充修復(fù)材料。典型的顆粒大小在介于大約100nm到2iim之間的范圍。所述顆粒可以包括類似于原始陽極表面的材料，例如像鎢、錸、鉬的重金屬或其混合物或合金。
所述流體可以以多種不同的方式涂抹到陽極表面。例如，所述流體可以局部地噴淋或印刷到陽極表面上?；蛘?，可以通過首先將所述流體涂抹、例如噴淋到預(yù)確定的表面區(qū)域上，然后使用例如橡膠滾軸分布這些流體，進而將所述流體涂抹到所述表面區(qū)域上。通過使用此類橡膠滾軸，可以將確定受損表面區(qū)域以及涂抹修復(fù)材料的步驟或多或少地組合為 一個單一步驟，因為橡膠滾軸可以自動地將流體推到陽極表面的損傷凹坑內(nèi)，同時鏟除或 擦拭掉在陽極表面上多余的修復(fù)材料。所述修復(fù)材料可以被噴淋、印刷或噴涂到受損的陽 極表面，然后通過使用橡膠滾軸分布修復(fù)材料，受損表面區(qū)域的凹坑優(yōu)選地填充修復(fù)材料。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，通過光學(xué)檢測受損表面區(qū)域來執(zhí)行對將要涂抹材料的 區(qū)域的確定。為此，將來自諸如激光器或LED的光源的光指向待處置或修復(fù)的陽極表面?？?以將光聚焦成小的斑點。該斑點可以沿所述陽極表面進行掃描。根據(jù)從所述陽極表面反射 的光，可以檢測出受損表面區(qū)域中凹坑的位置、形狀和/或體積。為了檢測凹坑的深度，可 以布置光源和陽極表面以便形成類似于干涉儀的布置。 通過光學(xué)檢測受損表面區(qū)域，可以可靠且精確地檢測出陽極表面中的凹坑或凹 槽，而不會機械接觸所述表面，進而避免了任何污染。 此外，根據(jù)實施例，可以使用與用于進行選擇性激光燒結(jié)相同的激光束來檢測受 損表面區(qū)域。因此，可以減少必需的光源數(shù)量?？梢栽诩す馄骱完枠O表面之間提供附加的 光學(xué)器件。 根據(jù)另一實施例，可以確定受損表面區(qū)域中一個凹坑的體積或所有凹坑組合的體 積，優(yōu)選在涂抹修復(fù)材料之前進行確定。知道了此體積，就可以確定修復(fù)材料的所需用量。
根據(jù)另一實施例，可以依照在先前檢測步驟中檢測到的局部凹坑的體積來局部涂 抹修復(fù)材料。知道受損表面區(qū)域中凹坑的體積，可以將大致對應(yīng)量或稍微過量的修復(fù)材料 涂抹到凹坑內(nèi)。因此，涂抹足量但不過量的修復(fù)材料使得不要浪費昂貴的修復(fù)材料。
根據(jù)另一實施例，按照將材料涂抹到所確定的表面區(qū)域上或中、隨后對所涂抹的 材料進行選擇性熔結(jié)的順序，重復(fù)若干次。因此，在陽極表面上一層接著一層地涂抹多層材 料。例如，首先可以將一薄層厚度為幾微米的修復(fù)材料(層厚依賴于所使用的材料以及其 中平均的顆粒大小)涂抹到受損表面，隨后將其燒結(jié)，然后可以涂抹并燒結(jié)下一層修復(fù)材 料，直到重建所述陽極的原始表面。因此，甚至是陽極表面中較深的凹坑也能夠填充經(jīng)燒結(jié) 的修復(fù)材料。例如，在使用平均材料顆粒大小為1 P m的材料時，層厚可能大約高其3倍。
根據(jù)另一實施例，通過局部應(yīng)用諸如電子束或高能激光束的高能束來熔化經(jīng)燒結(jié) 的材料。雖然預(yù)燒結(jié)的修復(fù)材料可能在其中仍然具有小的凹腔并且因此沒有最佳的密度， 但是在熔化后修復(fù)材料將充分凝固而沒有凹腔并且具有理想的密度。為了僅僅局部熔化預(yù) 燒結(jié)的修復(fù)材料，可以將聚焦的電子束或光束應(yīng)用于陽極表面中已經(jīng)預(yù)先填充了修復(fù)材料 的各受損區(qū)域。當(dāng)所述束具有足夠高的能量時，修復(fù)材料將局部熔化、流動并填充其中殘留 的凹腔，然后重新凝固。 任選地，在熔化了修復(fù)材料之后，所修復(fù)陽極的表面可以例如通過拋光進行表面 加工。因此，可以使所修復(fù)的陽極表面具有所限定的高度，從而使得其精確匹配原始新陽極 的高度。 根據(jù)另一實施例，可以在陽極表面的不同位置涂抹并局部燒結(jié)不同的材料。如此， 可以制備具有包括不同X射線發(fā)射材料的不同區(qū)域的陽極。例如，一些表面區(qū)域可能包括 鎢而其他區(qū)域可能包括錸。當(dāng)例如盤狀陽極在運行期間旋轉(zhuǎn)時，這些不同區(qū)域?qū)⑦B續(xù)經(jīng)受 電子束的撞擊。因此，有時X射線從鎢表面發(fā)射，而在其他時候，錸表面發(fā)射X射線。由于 這些不同的材料發(fā)射不同能譜的X射線，因此所發(fā)射的X射線能譜可以隨時間而不同。使
7用例如能夠區(qū)別不同X射線能譜的X射線探測器，能夠從X射線投影中導(dǎo)出附加的信息。
根據(jù)另一實施例，在陽極表面的不同位置以不同的量涂抹并局部燒結(jié)材料，從而 得到浮雕結(jié)構(gòu)(relief structured)的陽極表面。此類浮雕結(jié)構(gòu)的陽極可能沒有平整的發(fā) 射表面但卻可以具有陽極材料突出X射線發(fā)射表面的預(yù)確定的結(jié)構(gòu)。由于此類結(jié)構(gòu)，陽極 表面的電子光學(xué)性質(zhì)和/或X射線光學(xué)性質(zhì)可以局部不同。因此，例如當(dāng)具有這樣非平整X 射線發(fā)射表面的盤狀陽極在X射線管運行期間旋轉(zhuǎn)時，可以獲得具有時變聚焦性質(zhì)的X射 線束。 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種將材料局部涂抹到X射線源的陽極上的裝
置，所述裝置包括用于固定陽極的固定器；適于將材料涂抹到陽極表面的預(yù)確定的區(qū)域的
涂抹機構(gòu)；以及適于局部燒結(jié)所涂抹的材料的激光器。 所述裝置可以適于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的如上第一方面的方法。 固定器、涂抹機構(gòu)以及激光器所有這些都可以被包含在一個單一腔室內(nèi)。然后可 以將待制備或修復(fù)的陽極帶進該腔室內(nèi)，并且可以將其安裝到固定器上。可以預(yù)先確定將 要涂抹陽極材料的位置。例如，可以使用諸如光學(xué)檢測器的檢測器檢測陽極表面上的損傷 并且可以使用涂抹機構(gòu)將修復(fù)材料涂抹到這些損傷上/中。隨后，可以使用激光器局部燒 結(jié)修復(fù)材料，其中可以將激光器的焦斑指向在受損表面區(qū)域中所涂抹的修復(fù)材料上。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述裝置還包括適于局部熔化經(jīng)燒結(jié)的材料的高能束源。 該高能束源可以包括例如提供能夠聚焦到預(yù)燒結(jié)的材料上的加速電子束的電子束源?？梢?在同一腔室內(nèi)提供所述高能束源作為所述裝置的其他部件?；蛘?，可以提供包含所述高能 束源的第二腔室，從而使得將所述陽極首先插入第一腔室內(nèi)并在該第一腔室內(nèi)對其進行處 置以涂抹并預(yù)燒結(jié)修復(fù)材料，然后將所述陽極傳送至第二腔室以局部使用高能束源熔化預(yù) 燒結(jié)的修復(fù)材料。或者，所述兩個腔室可以在兩個分離設(shè)備中提供。 根據(jù)另一實施例，固定器適于使陽極繞中央旋轉(zhuǎn)軸進行旋轉(zhuǎn)。例如如果盤狀陽極 要進行修復(fù)，則可以調(diào)整固定器從而使得陽極可以繞盤的中間軸旋轉(zhuǎn)。當(dāng)使用固定器旋轉(zhuǎn) 陽極時，在陽極盤的圓周處所提供的X射線發(fā)射表面可以沿圓周線進行360。旋轉(zhuǎn)，從而使 得X射線發(fā)射表面上的每個點都可以受到涂抹機構(gòu)、激光器和光學(xué)檢測器的作用，其中涂 抹機構(gòu)、激光器和光學(xué)檢測器全部都被安裝在相對于陽極圓周線的固定位置。因此，可以簡 單地通過旋轉(zhuǎn)陽極來制備或修復(fù)陽極的整個X射線發(fā)射表面，而不需要移動涂抹機構(gòu)、激 光器或檢測器終的任何一個。 根據(jù)另一實施例，所述裝置還包括用于檢測在陽極表面中諸如孔或凹坑的損傷的 檢測器。所述檢測器可以包括光源和適于光學(xué)檢測陽極表面中損傷的位置、體積和深度中 的至少一個的光檢測器。因此，所述裝置可以適于光學(xué)且非接觸地檢測涂抹機構(gòu)將要涂抹 材料的區(qū)域。 根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，所述涂抹機構(gòu)適于將含有小材料顆粒的流體通過噴
淋、印刷以及噴涂中的至少一種方式涂抹到陽極表面上。其中，所述涂抹機構(gòu)可以適于直接
在檢測器所檢測到的受損表面區(qū)域中選擇性地局部涂抹所述流體。此類局部涂抹的精度可
能處于幾微米到幾百微米的范圍內(nèi)。所述流體可以如粉末一樣的干或可以以含有液態(tài)粘合
劑的流體乳劑的形式提供，所述流體乳液中包括實際重金屬陽極材料的顆粒。 或者，所述涂抹機構(gòu)可以適于在整個X射線發(fā)射表面上涂抹修復(fù)材料，并且可以具有用于將修復(fù)材料分布并引導(dǎo)到陽極表面內(nèi)的凹坑或凹槽中的另外裝置。例如，可能提 供橡膠滾軸以在待修復(fù)陽極的表面上滑動，其中，所述橡膠滾軸鏟掉或分布先前涂抹的材 料，并且優(yōu)選將所述材料推到需要它的區(qū)域。 根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，所述裝置還包括用于控制激光器的激光斑點的位置、 大小以及功率中至少一個的控制器。例如，可以控制激光器使得其激光斑點沿將要構(gòu)造結(jié) 構(gòu)或修復(fù)的陽極表面的縱向或橫向方向移動，從而使得所述激光斑點沿包含例如由檢測器 檢測出的損傷的表面掃描?？梢哉{(diào)整激光斑點的功率從而使得所有在陽極表面上特定位置 所提供的所涂抹材料可以根據(jù)例如所涂抹材料層的厚度進行燒結(jié)。 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種X射線源的陽極，所述陽極包括結(jié)構(gòu)化的陽 極表面。當(dāng)陽極在X射線管內(nèi)運行時，所述結(jié)構(gòu)化的陽極表面可以是X射線發(fā)射表面?？?以使用上述方法來形成所述結(jié)構(gòu)化的陽極表面。 根據(jù)實施例，所述浮雕結(jié)構(gòu)的陽極表面可以包括浮雕結(jié)構(gòu)并且可以是非平整的， 并且可以包括凹表面和凸表面中的一個。所述表面結(jié)構(gòu)適于在所述浮雕結(jié)構(gòu)的表面遭受電 子束撞擊時提供特殊的電子光學(xué)性質(zhì)。例如，在X射線發(fā)射表面的突出側(cè)壁可以聚焦所發(fā) 射的X射線。 根據(jù)另一實施例，所述浮雕結(jié)構(gòu)的陽極表面包括對稱結(jié)構(gòu)。例如，可以關(guān)于盤狀陽 極的焦點軌跡成鏡像對稱。 根據(jù)另一實施例，結(jié)構(gòu)化的陽極表面包括包含不同的X射線發(fā)射材料的局部表面
區(qū)域。因此，根據(jù)電子束要照射哪個局部表面區(qū)域，可以發(fā)射不同特征的X射線。 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種X射線管，其包括如參考本發(fā)明先前方面所
描述的陽極。 應(yīng)當(dāng)注意到的是，本發(fā)明的實施例是參考不同的主題加以描述的。具體而言，一些 實施例是參考所述方法加以描述的而其他實施例是參考所述裝置加以描述的。然而，本領(lǐng) 域的技術(shù)人員應(yīng)能從說明書中獲知，除非另有說明，除了屬于一種主題類型的各特征的組 合外，關(guān)于不同主題的各特征之間的組合也被認(rèn)為在本申請中公開了。 本發(fā)明的上述定義的各方面和其他方面、特性以及優(yōu)點能夠從下文中將要描述的 實施例的例子中推導(dǎo)出來，并且參考這些實施例的例子加以解釋。本發(fā)明將在下文中參考 實施例的例子進行詳細(xì)描述，但本發(fā)明并不僅限于此。
圖1示意性地示出了包括陽極的X射線管布置； 圖2a到2d示意性地表示根據(jù)本發(fā)明實施例的方法的處理步驟； 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的裝置的側(cè)視圖； 圖4示出了在圖3中所示裝置的頂視圖； 圖5示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的具有浮雕結(jié)構(gòu)的X射線發(fā)射表面的橫截面視圖；
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的具有不同局部區(qū)域的X射線發(fā)射表面的透視圖。
應(yīng)當(dāng)注意的是，在附圖中的插圖僅僅是示意性的并且未按比例繪制。此外，在各幅 附圖中，為相似或相同的元素提供相同的附圖標(biāo)記。
具體實施例方式
圖1示出了包括盤狀陽極101和電子源105的X射線管布置。陽極101是盤狀的 并且包括諸如鴇、錸或鉬的重金屬。在其圓周邊沿113處，陽極101包括充當(dāng)X射線發(fā)射表 面115的傾斜表面，其用于在被來自電子源105的電子束107照射時發(fā)射X射線束109。在 電子束107撞擊X射線發(fā)射表面115的焦點軌跡111處，在X射線管持續(xù)運行后可能發(fā)生 裂紋或凹坑。 圖2a到2d示出了在根據(jù)本發(fā)明方法的實施例的不同處理步驟中圖1中所指示的 焦點軌跡111周圍的區(qū)域A。 如圖2a所示，可以檢測到在焦點軌跡111上所形成的凹坑121并且可以使用來自 第一激光器131的激光束133測量其深度。正如圖2a中由箭頭所指示的，激光束133或激 光器131本身可以在陽極101如圖1所指示地旋轉(zhuǎn)時沿X射線發(fā)射表面115進行橫向掃描。 因此，可以通過激光束133掃描整個X射線發(fā)射表面115上凹坑形式的損傷。
圖2b示出了在已經(jīng)向其涂抹修復(fù)材料之后的凹坑121。正如可以在區(qū)域B的放大 圖示中可以看到的，已經(jīng)將含有修復(fù)材料顆粒141的粉末涂抹到凹坑121的區(qū)域。因為提 供了過多的修復(fù)材料，所以含有顆粒141的流體稍微突出了凹坑121。 在如圖2c所示的隨后的處理步驟中，使用高能激光器151燒結(jié)顆粒141。同樣，激 光器151或激光束153可以沿陽極101的X射線發(fā)射表面115掃描，從而使得可以達到整 個X射線發(fā)射表面115。通過燒結(jié)凹坑121內(nèi)的修復(fù)材料，顆粒141彼此粘附并粘附到凹坑 121內(nèi)的表面。然而，在經(jīng)燒結(jié)的修復(fù)材料內(nèi)可能留有凹腔。 在如圖2d所示的另一處理步驟中，將源自電子源161的高能電子束163指向先前 經(jīng)燒結(jié)的修復(fù)材料。電子束163具有如此高的能量以至修復(fù)材料的重金屬顆粒都熔化了。 因此，先前存在于經(jīng)燒結(jié)的修復(fù)材料內(nèi)的凹腔將消失并且在修復(fù)材料重新凝固之后，凹坑 121優(yōu)選完全填充具有最佳密度的修復(fù)材料。由于先前已經(jīng)使用激光器131(見圖2a)測量 了凹坑121的體積，因此可以調(diào)整涂抹到凹坑121的修復(fù)材料的量，從而使得在重新凝固之 后，凹坑121可以完全填充修復(fù)材料但優(yōu)選沒有修復(fù)材料突出X射線發(fā)射表面115之上。
任選地，在最終處理步驟中，可以拋光X射線發(fā)射表面151。 圖3以側(cè)視圖和4以頂視圖示意性地示出了將材料涂抹到X射線源的陽極101的 裝置?？梢允褂闷浒仓糜诠潭ㄆ?01上的桿狀物103來固定陽極101。固定器201適于如 圖3中用箭頭所指示的那樣使陽極101繞其桿狀物103旋轉(zhuǎn)。 在陽極101的旋轉(zhuǎn)期間，在存在凹坑121的特定位置首先通過激光器113。激光束 掃描X射線發(fā)射表面115以檢測凹坑121，并優(yōu)選測量其體積。 當(dāng)進一步旋轉(zhuǎn)陽極101時，凹坑121到達用于將修復(fù)材料涂抹至X射線發(fā)射表面 115的機構(gòu)203。所述涂抹機構(gòu)203將含有修復(fù)材料顆粒的粉末噴淋到X射線發(fā)射表面115 上。 當(dāng)進一步轉(zhuǎn)動時，凹坑121的位置到達橡膠滾軸205，所述橡膠滾軸夷平并去除掉 多余的修復(fù)材料粉末。 進一步轉(zhuǎn)動，填充有修復(fù)材料顆粒141的凹坑121到達高能激光器151，在知道由 第一激光器113檢測出的凹坑121的位置的情況下，高能激光器151照射先前沉積的修復(fù) 材料粉末以便燒結(jié)所述修復(fù)材料顆粒。
在燒結(jié)所述修復(fù)材料并因此將其粘附到陽極101的表面之后，可以將陽極101從 用于涂抹修復(fù)材料的裝置上移除并且安裝到另外的裝置，或者，任選地，將其安裝到原始X 射線管中，其中將高能電子束指向X射線發(fā)射表面115。使用此類高能電子束，熔化先前燒 結(jié)的修復(fù)材料以便在經(jīng)修復(fù)的凹坑121的一側(cè)獲得最佳的密度和光滑的表面。
或者，可以將電子束源設(shè)置于用于涂抹材料的裝置的自身中，從而使得所述材料 可以在涂抹和燒結(jié)之后直接被熔化。在此類布置中，不需要移除陽極并將其安裝到用于局 部熔化程序的另外裝置中，而是能夠在適于執(zhí)行所有處理步驟的單一裝置中修復(fù)陽極。
將驅(qū)動可旋轉(zhuǎn)固定器201的電動機211、用于涂抹材料的機構(gòu)203、用于檢測凹坑 121的激光器113以及用于局部燒結(jié)所涂抹材料的激光器151，以及(任選地)電子束源 這些全部連接到控制器221，所述控制器適于基于檢測激光器113的檢測結(jié)果控制例如激 光器151的激光斑的位置、大小和功率以燒結(jié)所述材料。為清楚起見，圖4中未示出控制器 221。 在圖5中，示意性地示出了具有浮雕結(jié)構(gòu)的表面301的盤狀陽極101的橫截面。浮 雕結(jié)構(gòu)的表面301包括關(guān)于垂直于陽極傾斜圓周表面的軸S對稱的凹面結(jié)構(gòu)。由此，可以 為從該陽極表面發(fā)射的X射線獲得聚焦效應(yīng)。 圖6示出了具有結(jié)構(gòu)化表面401的盤狀陽極，該結(jié)構(gòu)化表面401具有包括不同X 射線發(fā)射材料的表面區(qū)域403、405。由于不同表面區(qū)域401、403的交替布置，因此在陽極 101繞其軸103旋轉(zhuǎn)且同時用電子束照射到陽極101的焦點軌跡111上的時候發(fā)射時變的 X射線。 為了試圖非限制性地重新概括本發(fā)明的上述實施例，可以說提出了一種用于將 材料涂抹到X射線源的陽極表面上的方法和裝置以及相應(yīng)的陽極。將用于填充X射線發(fā)射 表面115中的凹坑121的諸如修復(fù)材料的陽極材料涂抹到陽極101的表面?？梢允褂眉す?束133檢測出將要涂抹此類材料的位置。隨后使用高能激光束151局部燒結(jié)所涂抹的含有 諸如鎢、錸或鉬的陽極材料顆粒141的修復(fù)材料。然后使用高能電子束163熔化經(jīng)燒結(jié)的 材料。使用此類方法，可以局部修復(fù)陽極的受損表面。或者，為了選擇性操縱陽極101的X 射線發(fā)射特征，可以在X射線發(fā)射表面115上提供含有不同陽極材料的結(jié)構(gòu)或者具有不同 水平面的突出的結(jié)構(gòu)。 應(yīng)當(dāng)注意到的是，術(shù)語"包括"并不排除其他元素或步驟，并且"一"或"一個"并不 排除多個。同樣，結(jié)合不同實施例加以描述的各元素可以進行組合。還應(yīng)當(dāng)注意到的是，權(quán) 利要求中的附圖標(biāo)記不應(yīng)當(dāng)被解釋為對權(quán)利要求范圍的限定。
1權(quán)利要求
一種將材料局部涂抹到X射線源的陽極(101)的表面(115)上的方法，所述方法包括確定所述陽極中將要涂抹材料的表面區(qū)域；將材料涂抹到所確定的表面區(qū)域；通過在所確定的表面區(qū)域使用激光器(151)束進行局部照射來對所涂抹的材料進行選擇性局部燒結(jié)。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括熔化經(jīng)燒結(jié)的材料。
3. 如權(quán)利要求1或2之一所述的方法，其中，以包含小顆粒(141)的流體的形式涂抹所述材料。
4. 如權(quán)利要求1到3之一所述的方法，其中，所述材料選自鎢、錸和鉬中的一個。
5. 如權(quán)利要求1到4之一所述的方法，其中，確定所述陽極中將要涂抹材料的表面區(qū)域的所述步驟包括光學(xué)檢測所述陽極的受損表面區(qū)域。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其中，使用與用于進行所述選擇性燒結(jié)相同的激光束檢測所述表面區(qū)域。
7. 如權(quán)利要求5或6之一所述的方法，其中，檢測所述陽極的受損表面區(qū)域的所述步驟包括檢測所述受損區(qū)域中凹坑的體積。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其中，根據(jù)局部凹坑(121)的體積來局部涂抹材料。
9. 如權(quán)利要求1到8之一所述的方法，其中，按照將材料涂抹到所確定的表面區(qū)域上、隨后對所涂抹的材料進行選擇性燒結(jié)的順序，重復(fù)若干次。
10. 如權(quán)利要求1到9之一所述的方法，其中，通過局部應(yīng)用高能束來熔化經(jīng)燒結(jié)的材料。
11. 如權(quán)利要求1到10之一所述的方法，其中，在所述陽極的所述表面的不同位置涂抹不同的材料并對其進行局部燒結(jié)。
12. 如權(quán)利要求l到ll之一所述的方法，其中，在所述陽極的所述表面的不同位置涂抹不同量的材料并對其進行局部燒結(jié)，從而得到浮雕結(jié)構(gòu)的陽極表面。
13. —種用于將材料局部涂抹到X射線源的陽極(101)上的裝置，所述裝置包括固定器(201)，其用于固定所述陽極；涂抹機構(gòu)(203)，其適于在所述陽極的表面(115)上的預(yù)定區(qū)域涂抹材料；激光器(151)，其適于局部燒結(jié)所涂抹的材料。
14. 如權(quán)利要求13所述的裝置，還包括適于局部熔化經(jīng)燒結(jié)的材料的高能束源。
15. 如權(quán)利要求14所述的裝置，其中，所述高能束源包括電子束源。
16. 如權(quán)利要求13到15之一所述的裝置，其中，所述固定器適于使所述陽極圍繞中央旋轉(zhuǎn)軸進行旋轉(zhuǎn)。
17. 如權(quán)利要求13到16之一所述的裝置，還包括用于檢測所述陽極的表面中的損傷的檢測器。
18. 如權(quán)利要求17所述的裝置，其中，所述檢測器包括光源(131)以及適于光學(xué)檢測所述陽極的表面中的損傷的位置、體積和深度中的至少一種的光檢測器。
19. 如權(quán)利要求13到18之一所述的裝置，其中，所述涂抹機構(gòu)適于將包含小材料顆粒的流體通過噴淋、印刷和噴涂中的至少一種方式涂抹到所述陽極的所述表面上。
20. 如權(quán)利要求13到19之一所述的裝置，還包括用于控制所述激光器(151)的激光斑點的位置、大小和功率中的至少一種的控制器(221)。
21. —種X射線源的陽極(101)，所述陽極包括結(jié)構(gòu)化的陽極表面(301,401)。
22. 如權(quán)利要求21所述的陽極，其中，當(dāng)所述陽極在X射線管內(nèi)運行時，所述結(jié)構(gòu)化的陽極表面(301,401)是X射線發(fā)射表面。
23. 如權(quán)利要求21或22所述的陽極，其中，所述結(jié)構(gòu)化的陽極表面(301)包括具有凹表面和凸表面中至少一個的浮雕。
24. 如權(quán)利要求21到23之一所述的陽極，其中，所述結(jié)構(gòu)化的陽極表面包括對稱結(jié)構(gòu)。
25. 如權(quán)利要求21到24之一所述的陽極，其中，所述結(jié)構(gòu)化的陽極表面(401)包括包含不同X射線發(fā)射材料的局部表面區(qū)域。
26. 如權(quán)利要求21到25之一所述的陽極，其中，使用根據(jù)權(quán)利要求1到12之一所述的方法形成所述浮雕結(jié)構(gòu)的陽極表面。
27. —種X射線管，包括根據(jù)權(quán)利要求21到26之一所述的陽極(101)。
全文摘要
提出了一種將材料涂抹到X射線源陽極表面上的方法和裝置以及相應(yīng)的陽極。將用于填充X射線發(fā)射表面(115)上的凹坑(121)的諸如修復(fù)材料的陽極材料涂抹到陽極(101)的X射線發(fā)射表面上?？梢允褂眉す馐?133)檢測出將要涂抹此類材料的位置。隨后使用高能激光束(151)對所涂抹的包括諸如鎢、錸或鉬的陽極材料顆粒(41)的修復(fù)材料進行局部燒結(jié)。然后可以使用高能電子束(163)熔化經(jīng)燒結(jié)的材料。使用此類方法，可以局部修復(fù)陽極的受損表面。或者，可以在X射線發(fā)射表面(115)上提供包括不同陽極材料的結(jié)構(gòu)或者具有不同水平面的突出的結(jié)構(gòu)，以便選擇性操縱陽極(101)的X射線發(fā)射特征。
文檔編號H01J35/08GK101779266SQ200880101991
公開日2010年7月14日 申請日期2008年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月8日
發(fā)明者G·福格特米爾, R·多沙伊德, R·皮蒂格 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司