發(fā)射特點可調(diào)節(jié)以及磁性操控和聚焦的具有平面發(fā)射器的x射線管的制作方法
【專利摘要】一種電子發(fā)射器，包括：多個細長橫檔，其從平面中的第一發(fā)射器端到第二發(fā)射器端端與端相連在一起以形成平面圖案；多個角部，其中，每個細長橫檔通過具有角部頂點和相對的角部最低點的角部連接到另一細長橫檔；多個細長橫檔中的相鄰非連接的細長橫檔之間的第一間隙，其中，第一間隙從第一發(fā)射器端向中間橫檔延伸；多個細長橫檔中的相鄰非連接的細長橫檔之間的第二間隙，其中，第二間隙從第二發(fā)射器端向中間橫檔延伸，其中，第一間隙與第二間隙不相交；和一個或多個切口，其在角部頂點和角部最低點之間的一個或多個角部處、或在角部最低點處的多個角部中的一個或多個角部處。
【專利說明】發(fā)射特點可調(diào)節(jié)從及磁性操控和聚焦的具有平面發(fā)射器的X 射線管
【背景技術(shù)】
[0001] X射線管用于多種工業(yè)和醫(yī)療應(yīng)用。例如，X射線管用于醫(yī)學診斷檢查、治療性放射 學、半導(dǎo)體制造和材料分析。不管如何應(yīng)用，大多數(shù)X射線管W類似的方式操作。通過對陰極 施加電流W使通過熱電子發(fā)射從陰極發(fā)射電子而在X射線管中產(chǎn)生屬于高頻電磁福射的X 射線。電子朝向陽極加速，然后撞擊到陽極上。陰極和陽極之間的距離通常被稱為投射長度 (throw 1 ength)。當電子撞擊到陽極上時，電子可W與陽極碰撞，W產(chǎn)生X射線。其中電子與 其碰撞的陽極上的區(qū)域通常被稱為焦斑。
[0002] X射線可W通過可能在電子與陽極的碰撞期間發(fā)生的至少兩個機構(gòu)來產(chǎn)生。第一 X 射線產(chǎn)生機構(gòu)被稱為X射線巧光或特點X射線生成。當與陽極的材料碰撞的電子的能量足W 將陽極的軌道電子敲出內(nèi)部電子殼層時，出現(xiàn)X射線巧光。外部電子殼層中的陽極的其它電 子填補留在內(nèi)部電子殼層的空缺。作為從外部電子殼層到內(nèi)部電子殼層移動的陽極的電子 的結(jié)果，產(chǎn)生特定頻率的X射線。第二X射線產(chǎn)生機構(gòu)被稱為執(zhí)致福射(Bremsstr址lung)。在 執(zhí)致福射中，當通過陽極的核子偏轉(zhuǎn)時，從陰極發(fā)射的電子減速。減速的電子失去動能，從 而產(chǎn)生X射線。在執(zhí)致福射中產(chǎn)生的X射線具有頻譜。然后，通過執(zhí)致福射或X射線巧光產(chǎn)生 的X射線可W離開X射線管W用于上文所提及的應(yīng)用中的一個或多個應(yīng)用。
[0003] 在某些應(yīng)用中，可能有益于延長X射線管的投射長度。投射長度是從陰極電子發(fā)射 器到陽極表面的距離。例如，長投射長度可能導(dǎo)致反離子轟擊降低和陽極材料蒸發(fā)回到陰 極上。盡管投射長度長的X射線管可W在某些應(yīng)用中有益，但是長投射長度也可能存在困 難。例如，因為投射長度被延長，所W朝向陽極加速通過投射長度的電子往往變得在陽極上 產(chǎn)生不可接受的焦斑的更少層流。還受影響的是根據(jù)大小、形狀和/或位置朝向陽極祀正確 聚焦和/或定位電子束，從而再次產(chǎn)生很不理想的焦斑的能力。當焦斑不可接受時，可能難 于產(chǎn)生有用的X射線圖像。
[0004] 本文中所要求保護的主題不限于解決任何缺點或僅在諸如上文所描述的那些的 環(huán)境中操作的實施例。相反，提供該【背景技術(shù)】僅用來說明其中可W實踐本文中所描述的一 些實施例的一個示例性技術(shù)領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 所公開的實施例通過經(jīng)由改善的電子發(fā)射特點提高X射線圖像質(zhì)量和/或通過提 供陽極祀上的焦斑大小和位置的改善控制來解決運些問題和其它問題。運有助于增加空間 分辨率或減少所得圖像的偽影。
[0006] 在一個實施例中，電子發(fā)射器可W包括多個細長橫檔，其從平面中的第一發(fā)射器 端到第二發(fā)射器端端與端相連在一起W形成平面圖案，每個細長橫檔具有橫檔寬度尺寸； 多個角部，其中，每個細長橫檔通過多個角部的一個角部連接到另一細長橫檔，每個角部在 多個細長橫檔中的連接的細長橫檔之間具有角部頂點和相對的角部最低點；多個細長橫檔 中的相鄰非連接的細長橫檔之間的第一間隙，其中，第一間隙從第一發(fā)射器端向中間橫檔 延伸；多個細長橫檔中的相鄰非連接的細長橫檔之間的第二間隙，其中，第二間隙從第二發(fā) 射器端向中間橫檔延伸，其中，第一間隙與第二間隙不相交;和一個或多個切口，其在角部 頂點和角部最低點之間的一個或多個角部處、或在角部最低點處的多個角部中的一個或多 個角部處。
[0007] 在一個實施例中，一種設(shè)計電子發(fā)射器的方法可W包括:確定來自電子發(fā)射器的 電子發(fā)射的所期望的橫截面輪廓(profile),其中，電子發(fā)射器的參數(shù)可W被輸入到計算機 中；確定用于發(fā)射所期望的橫截面輪廓的電子發(fā)射器的所期望的溫度輪廓;和通過產(chǎn)生所 期望的溫度輪廓的電子發(fā)射器來確定用于所限定的電流的所期望的發(fā)射器尺寸，其可W通 過根據(jù)由用戶輸入的指令在計算機上運行的模擬來確定。發(fā)射器尺寸可W包括每個橫檔寬 度尺寸、每個第一間隙段尺寸、每個第二間隙段尺寸和每個幅材(web)尺寸。電子發(fā)射器可 W包括:多個細長橫檔，其在角部端與端相連在一起，每個角部具有角部頂點和相對的角部 最低點，每個細長橫檔具有橫檔寬度尺寸;從第一發(fā)射器端到中間橫檔的相鄰非連接的細 長橫檔之間的第一間隙，該第一間隙包括多個第一間隙段，每個第一間隙段具有第一間隙 段寬度;從第二發(fā)射器端到中間橫檔的相鄰非連接的細長橫檔之間的第二間隙，第二間隙 包括多個第二間隙段，每個第二間隙段具有第二間隙段寬度;和角部頂點和角部最低點之 間的每個角部的一個或多個本體部分一起限定用于每個角部的幅材尺寸。
[0008] 在一個實施例中，一種制造電子發(fā)射器的方法可W包括:獲得電子發(fā)射器材料片； 獲得電子發(fā)射器圖案;和將電子發(fā)射器圖案激光切割成電子發(fā)射器材料。電子發(fā)射器圖案 可W包括:多個細長橫檔，其從平面中的第一發(fā)射器端到第二發(fā)射器端端與端相連在一起 W形成平面圖案，每個細長橫檔具有橫檔寬度尺寸；多個角部，其中，每個細長橫檔通過多 個角部中的一個角部被連接到另一細長橫檔，每個角部在多個細長橫檔的連接的細長橫檔 之間具有角部頂點和相對的角部最低點；多個細長橫檔的相鄰非連接的細長橫檔之間的第 一間隙，其中，第一間隙從第一發(fā)射器端向中間橫檔延伸；多個細長橫檔的相鄰非連接的細 長橫檔之間的第二間隙，其中，第二間隙從第二發(fā)射器端向中間橫檔延伸，其中，第一間隙 與第二間隙不相交;和一個或多個切口，其在角部頂點和角部最低點之間的一個或多個角 部、或在角部最低點處的多個角部中的一個或多個角部處。在一方面中，該方法還可W包 括:確定電子發(fā)射器圖案產(chǎn)生用于所限定的電流的所期望的溫度輪廓。
[0009] 某些實施例包括被實現(xiàn)為設(shè)置在X射線管的電子束路徑中的兩個磁性四極 (qua化upole)的磁性系統(tǒng)。該四極被配置成在垂直于射束路徑的兩個方向上聚焦，并且在 垂直于射束路徑的兩個方向上操控射束。運兩個四極形成磁性透鏡(有時被稱為"雙峰"）， 并且當射束穿過四極透鏡時，聚焦就完成了。操控通過偏移四極的相應(yīng)對中的線圈電流，同 時維持在四極的磁場中產(chǎn)生整體偏移的聚焦線圈電流來完成。通過適當?shù)木€圈對通電進行 射束操控，并且可W在一個軸線或軸線組合上來實現(xiàn)。在一個示例中，一個四極用來在第一 方向上聚焦并且第二四極在第二方向上聚焦，W及在兩個方向上操控。兩個四極一起形成 四極透鏡。
[0010] 某些實施例包括磁性系統(tǒng)，其被實現(xiàn)為設(shè)置在X射線管的電子束路徑中的兩個磁 性四極和兩個偶極(dipole)。兩個磁性四極被配置成在垂直于射束路徑的兩個方向上聚焦 電子束。兩個偶極并置(在四極忍中的其中一個四極忍上），W在垂直于射束路徑的兩個方 向上操控射束。兩個四極形成磁性透鏡(有時被稱為"雙峰"），并且當射束穿過四極透鏡時， 聚焦就完成了。操控由被纏繞在忍的突部(極）中的其中一個上的線圈產(chǎn)生的兩個偶極來完 成，同時四極線圈（纏繞在相同的突部/極上)維持在磁場中產(chǎn)生整體偏移的聚焦線圈電流。 通過適當?shù)木€圈對通電進行射束操控，并且可W在一個軸線或軸線組合上來實現(xiàn)。在一個 實施例中，一個四極用來在第一方向上聚焦，并且具有兩個偶極的第二四極在第二方向上 聚焦W及在兩個方向上操控。兩個四極一起形成四極透鏡。
[0011] 在又一實施例中，電子源W平坦發(fā)射器的形式提供用于產(chǎn)生電子。發(fā)射器具有設(shè) 計特征可W被調(diào)節(jié)W產(chǎn)生所期望的電子分布W形成主要為層流的射束的相對較大的發(fā)射 區(qū)域。發(fā)射器表面上的發(fā)射不均勻或均質(zhì);它被調(diào)節(jié)W滿足給定應(yīng)用的需求。當射束從陰極 向陽極流動時，射束的電子密度在傳送期間顯著叉開(spread)射束。通過更高功率要求產(chǎn) 生的增加的射束電流水平在傳送期間加劇射束的叉開。在所公開的實施例中，為了實現(xiàn)所 需的焦斑大小，當射束從陰極傳送到陽極時，它通過兩個四極聚焦。運還提供了從單個發(fā)射 器產(chǎn)生多個大小;可W想象，大小也可能在檢查期間改變。發(fā)射器的平坦幾何形狀的發(fā)射器 區(qū)域增加允許產(chǎn)生層流流動的足W滿足功率要求的電子。為了解決在兩個尺寸上操控射束 W便提供所期望的成像增強的要求，一對偶極用來在所期望的時間將射束偏轉(zhuǎn)到所期望的 位置。為每個方向提供一個偶極集。
[0012] 總之，所提出的實施例提供作為電子源的發(fā)射能力可調(diào)節(jié)的平坦發(fā)射器。實施例 還利用兩個四極來將兩個尺寸上的射束聚焦成多個大小。進一步地，兩個偶極將射束操控 到用于增強成像性能的位置。
[0013] 前面的
【發(fā)明內(nèi)容】
僅是說明性的并非旨在W任何方式進行限制。除了說明性方面、 實施例和上文所描述的特征之外，另一方面、實施例和特征將通過參照附圖和W下具體實 施方式變得清楚。
【附圖說明】
[0014] 本公開內(nèi)容的前述和W下信息W及其它特征將從結(jié)合附圖的W下描述和所附的 權(quán)利要求變得更充分地顯而易見。應(yīng)當理解，運些附圖根據(jù)本公開內(nèi)容僅描繪幾個實施例， 因此不應(yīng)被認為是對其范圍的限制，本公開內(nèi)容通過使用附圖用附加特征和細節(jié)來進行描 述。
[0015] 圖IA是其中可W實施本文中所描述的一個或多個實施例的示例X射線管的透視 圖。
[0016] 圖IB是圖IA的X射線管的側(cè)視圖。
[0017] 圖IC是圖IA的X射線管的橫截面圖。
[0018] 圖ID示出了陽極忍四極的實施例。
[0019] 圖化示出了陰極忍四極的實施例。
[0020] 圖2A是示例X射線管的實施例的內(nèi)部部件的透視圖。
[0021 ]圖2B是陰極頭和平面電子發(fā)射器的實施例的透視圖。
[0022] 圖2C是示出了圖2B的平面電子發(fā)射器的電性引線的陰極頭的內(nèi)部區(qū)域的實施例 的透視圖。
[0023] 圖3A是聯(lián)接到電性引線的平面電子發(fā)射器的實施例的透視圖。
[0024] 圖3B是用于平面電子發(fā)射器的圖案的實施例的平面圖。
[0025] 圖3C是平面電子發(fā)射器的橫檔的橫截面輪廓的實施例的橫截面圖。
[0026] 圖4是用于標識圖案的某些位置用于設(shè)計優(yōu)化的平面電子發(fā)射器的圖案的實施例 的平面圖。
[0027] 圖5A至圖5B是用于不同最高溫度的平面電子發(fā)射器的實施例的溫度輪廓的平面 圖。
[0028] 圖6A至圖6B是平面電子發(fā)射器中的切口部分的實施例的平面圖。
[0029] 圖7A至圖7B是四極磁體系統(tǒng)的實施例的平面圖。
[0030] 圖8是示出了磁性控制的一個實施例的功能框圖。
[0031 ]圖9A至圖9B是四極磁體系統(tǒng)的一個實施例的平面圖。
[0032] 圖11是示出了用于磁體控制的過程控制的一個實施例的流程圖。
[0033] 圖12A至圖12C是示出了由四極和偶極產(chǎn)生的磁場的示例的示意圖。
【具體實施方式】
[0034] 在W下【具體實施方式】中，參照形成其一部分的附圖。在附圖中，相似符號通常標識 相似部件，除非上下文另外指示。在【具體實施方式】、附圖和權(quán)利要求書中描述的說明性實施 例并不意味著是限制性的。可W利用其它實施例，并且可W做出其它改變，而不脫離本文中 所呈現(xiàn)的主題的精神或范圍。應(yīng)當容易理解，可W W多種不同配置來排列、替換、組合、分離 和設(shè)計如本文中一般所描述的并且附圖中所圖示的本公開的各方面，所有運些在本文中都 明確地進行了設(shè)想。
[0035] I.示例性X射線管的總體概述
[0036] 本技術(shù)的實施例設(shè)及具有其中布置陰極和陽極的真空外殼的類型的X射線管。陰 極包括電子發(fā)射器，其發(fā)射基本上垂直于發(fā)射器面的電子束形式的電子，并且電子因陰極 與陽極之間的電壓差而被加速，從而撞擊被稱為焦斑的電子區(qū)域中的陽極上的祀表面。實 施例還可W包括電子束聚焦和/或操控部件，其被配置成通過W下各項操縱電子束：（1)偏 轉(zhuǎn)或操控電子束，從而更改陽極祀上的焦斑的位置;和/或(2)聚焦電子束，W便更改焦斑的 尺寸。不同的實施例利用運種聚焦和/或操控部件的不同配置，諸如磁體系統(tǒng)，包括經(jīng)由電 流在其中流動的線圈元件形成為四極和/或偶極并且設(shè)置在由合適材料構(gòu)成的載體/輛上 的電磁體的組合。
[0037] 所公開的實施例圖示了具有平面電子發(fā)射器結(jié)構(gòu)的電子發(fā)射器。而且，平面發(fā)射 器被設(shè)計并且配置成提供用于所發(fā)射的電子束的可調(diào)節(jié)發(fā)射特點，其導(dǎo)致能夠定制從而優(yōu) 化焦斑大小、形狀和位置用于給定的成像應(yīng)用。平面電子發(fā)射器圖案的定制可能產(chǎn)生避免 由于低于最佳焦斑而導(dǎo)致的圖像品質(zhì)問題的增強發(fā)射器配置。例如，在所設(shè)計的平面電子 發(fā)射器圖案的情況下，提高空間分辨率和降低圖像偽影是可能的。在圖IA至圖IC中示出了 X 射線管的一個示例，其具有如下文進一步所詳細討論的運些特征中的一些特征。
[0038] -般而言，本文中所描述的示例實施例設(shè)及一種具有可W基本上用于任何X射線 管(諸如例如，投射長度長的X射線管）的平面電子發(fā)射器的陰極組件。在本文中所公開的示 例實施例中的至少一些示例實施例中，與X射線管的長投射長度相關(guān)聯(lián)的困難可W通過采 用具有平面發(fā)射表面的平面電子發(fā)射器來克服。在所公開的實施例中，平面發(fā)射表面可W 由在兩個電極之間延伸的具有基本上是平坦的發(fā)射表面的連續(xù)且是切口形的平面構(gòu)件來 形成。連續(xù)平坦發(fā)射表面可W具有在由切口限定的彎頭或彎管處連接在一起的多個段。當 合適電流通過發(fā)射器時，平面發(fā)射表面發(fā)射形成電子束的電子，該電子束當通過加速區(qū)和 漂移區(qū)（例如，有或無磁性操控或聚焦)傳播W撞擊到焦斑處的陽極的祀表面上時，基本上 為層流。
[0039] 圖IA至圖IC是其中可W實施本文中所描述的一個或多個實施例的X射線管1的一 個示例的視圖。具體地，圖IA描繪了X射線管1的透視圖，并且圖IB描繪了X射線管1的側(cè)視 圖，而圖IC描繪了X射線管1的橫截面圖。在圖IA至圖IC中所圖示的X射線管1表示示例操作 環(huán)境，并不意味著限制本文中所描述的實施例。
[0040] 通常，X射線在X射線管1內(nèi)生成，其中的一些然后離開X射線管IW用于一個或多個 應(yīng)用。X射線管1可W包括真空殼體結(jié)構(gòu)2,其可W充當X射線管1的外部結(jié)構(gòu)。真空結(jié)構(gòu)2可W 包括陰極外殼4和陽極外殼6。陰極外殼4可W固定于陽極外殼6,使得內(nèi)部陰極體積3由陰極 外殼4限定并且內(nèi)部陽極體積5由陽極外殼6限定，其每個被接合W便限定真空殼體2。
[0041] 在一些實施例中，真空殼體2設(shè)置在冷卻劑(諸如液體或空氣)在其內(nèi)循環(huán)的外部 外殼（未示出）內(nèi)，W便從真空殼體2的外部表面散熱?？刹僮鞯剡B接外部熱交換器（未示 出），W便從冷卻劑中除去熱量并且在外部外殼內(nèi)再循環(huán)它。
[0042] 圖IA至圖IC中所描繪的X射線管1包括屏蔽部件(有時被稱為電子屏蔽、孔隙或電 子收集器)7,其被定位在陽極外殼6和陰極外殼4之間，W便進一步限定真空殼體2。陰極外 殼4和陽極外殼6可W各自被焊接、針焊或W其它方式機械地聯(lián)接到屏蔽7。盡管可W使用其 它配置，但是在于2011年12月16日提交的題為^-ray Tube Aperture化Ving Expansion Joints"的美國專利申請序列號 13/328861 和題為 "Shield Structure And Focal Spot Control Assembly F'or X-ray Device"的美國專利號7,289,603中進一步描述合適屏蔽實 現(xiàn)方式的示例，其內(nèi)容通過引用并入本文用于所有目的。
[0043] X射線管1還可W包括X射線透射窗口 8。在X射線管1生成的X射線中的一些X射線可 W通過窗口 8離開。窗口 8可W由被或其它合適X射線透射材料組成。
[0044] 具體參照圖1C，陰極外殼4形成被稱為陰極組件10的X射線管的一部分。陰極組件 10通常包括設(shè)及一起形成電子束的電子的生成的部件，標示為12。陰極組件10還可W包括 陰極外殼4的端16和陽極14之間的X射線管的部件。例如，陰極組件10可W包括具有電子發(fā) 射器的陰極頭15,通常標示為22,設(shè)置在陰極頭15的端處。如將進一步所描述的，在所公開 的實施例中，電子發(fā)射器22被配置為平面電子發(fā)射器。當電流被施加到電子發(fā)射器22時，電 子發(fā)射器22被配置成經(jīng)由熱電子發(fā)射發(fā)射一起形成朝向陽極祀28加速的層流電子束12的 電子。
[0045] 陰極組件10可W附加地包括加速區(qū)26,其進一步由陰極外殼4限定并且與電子發(fā) 射器22相鄰。由電子發(fā)射器22發(fā)射的電子形成電子束12,并且進入橫穿加速區(qū)26并且由于 合適電壓差而導(dǎo)致朝向陽極14加速。更具體地，根據(jù)包括在圖IA至圖IC中的任意限定的坐 標系，電子束12通過加速區(qū)26在Z方向上遠離一方向上的電子發(fā)射器22加速。
[0046] 陰極組件10可W附加地包括由陰極外殼4的頸部部分24a限定的漂移區(qū)24的至少 一部分。在運個和其它實施例中，漂移區(qū)24還可W與由屏蔽7提供的孔隙50連通，從而使由 電子發(fā)射器22發(fā)射的電子束12通過加速區(qū)26、漂移區(qū)24和孔隙50傳播，直到撞擊陽極祀表 面28為止。在漂移區(qū)24中，電子束12的加速速率可W從加速區(qū)26中的加速速率減去。如本文 中所使用的，"漂移"術(shù)語描述了通過漂移區(qū)24傳播電子束12形式的電子。
[0047] 定位在由陽極外殼6限定的陽極內(nèi)部體積5內(nèi)的是陽極14,通常標示為14。陽極14 與漂移區(qū)24的末端處的陰極組件10間隔開并且相對。通常，陽極14可W至少部分地由導(dǎo)熱 材料或基板組成，標示為60。例如，導(dǎo)電材料可W包括鶴或鋼合金。陽極基板60的背側(cè)可W 包括附加的導(dǎo)熱材料，諸如石墨襯里，通過示例運里標示為62。
[0048] 陽極14可W被配置成經(jīng)由可轉(zhuǎn)動地安裝的軸（運里標示為64)轉(zhuǎn)動，其通過球軸 承、液態(tài)金屬軸承或其它合適結(jié)構(gòu)在轉(zhuǎn)子組件上經(jīng)由電感感應(yīng)的轉(zhuǎn)動力轉(zhuǎn)動。當從電子發(fā) 射器22發(fā)射電子束12時，電子撞擊到陽極14的祀表面28上。祀表面28在轉(zhuǎn)動陽極14周圍被 成形為環(huán)。其中電子束12撞擊在祀表面28上的位置被稱為焦斑(未示出）。下文對焦斑的一 些附加細節(jié)進行討論。祀表面28可W由鶴或具有高原子（"高Z")序數(shù)類似的材料組成。具有 高原子序數(shù)的材料可W用于祀表面28, W使材料對應(yīng)地包括可W與撞擊電子相互作用來W 公知方式生成X射線的"高"電子殼層中的電子。
[0049] 在X射線管1的操作期間，陽極14和電子發(fā)射器22被連接在電路中。該電路允許在 陽極14和電子發(fā)射器22之間施加高電壓電勢。附加地，電子發(fā)射器22被連接到電源，使得電 流通過電子發(fā)射器22傳遞W使電子通過熱電子發(fā)射生成。在陽極14和電子發(fā)射器22之間施 加高電壓差使所發(fā)射的電子形成通過加速區(qū)26和漂移區(qū)24朝向祀表面28加速的電子束12。 具體地，高電壓差使電子束12通過加速區(qū)26加速，然后通過漂移區(qū)24漂移。當電子束12內(nèi)的 電子加速時，電子束12獲得動能。在撞擊祀表面2別寸，該動能中的一些動能被轉(zhuǎn)換成具有高 頻率的電磁福射，即，X射線。祀表面28相對于窗口8定向，使得X射線朝向窗口8"x射線中的 至少一些部分然后經(jīng)由窗口 8離開X射線管1。
[0050] 任選地，可W提供一個或多個電子束操縱部件?？蒞實施運樣的設(shè)備W便當它橫 穿該區(qū)24時，"操控"和/或"偏轉(zhuǎn)"電子束12,從而操縱或"切換(toggling)"祀表面28上的焦 斑的位置。附加地或可替代地，操作部件可W用來更改或"聚焦"電子束的橫截面形狀，從而 改變祀表面28上的焦斑的形狀。在所圖示的實施例中，電子束聚焦及操控通過一般標示為 100的磁性系統(tǒng)提供。
[0051] 磁性系統(tǒng)100可W包括被設(shè)置成W便對電子束施加磁力W便操控和/或聚焦射束 的四極和偶極實現(xiàn)方式的各種組合。在圖IA至圖IE和圖2A中示出磁性系統(tǒng)100的一個示例。 在該實施例中，磁性系統(tǒng)100被實現(xiàn)為設(shè)置在X射線管的電子束路徑12中的兩個磁性四極。 兩個四極被配置成(a)在垂直于射束路徑的兩個方向上聚焦，和(b)在垂直于射束路徑的兩 個方向上操控射束。運樣，兩個四極一起動作W形成磁性透鏡(有時被稱為"雙峰"），并且當 電子束通過四極"透鏡"時，聚焦和操控就完成了。"聚焦"提供了所期望的焦斑形狀和大小， 而"操控"產(chǎn)生陽極祀表面28上的焦斑的定位。每個四極用標示為104的陰極忍和標示為12 的陽極忍的核屯、段或蛋黃(yolk)實現(xiàn)。圖ID示出了陽極忍102的實施例，并且圖化示出了陰 極忍104的實施例。每個核屯、段包括W相對關(guān)系布置的四個極突部，陰極忍104上的114a， 114b和116a，116b和陽極忍102上的122a，122b和124a，124b。每個極突部包括對應(yīng)的線圈， 標示為陰極忍104上的106a，106b和108a，108b、W及陽極忍102上的112a，112b和IlOa， 110b。如將在下文進一步詳細所描述的，電流被供應(yīng)給線圈，W便提供所期望的聚焦和/或 操控效應(yīng)。
[0052] 圖IC示出了可W用于具有本文中所描述的平面電子發(fā)射器22和磁性系統(tǒng)100的X 射線管I的陰極組件10的實施例的橫截面圖。如圖所示，電子發(fā)射器22和陽極14的祀表面28 之間的投射路徑可W包括加速區(qū)26、漂移區(qū)24、和形成在屏蔽7中的孔隙50。在所圖示的實 施例中，孔隙50經(jīng)由孔隙頸部54和朝向陽極14定向的展開的電子收集表面56形成。
[0053] 圖2A示出了被布置成用于電子發(fā)射、電子束操控或聚焦、和X射線發(fā)射的X射線設(shè) 備的部件。陰極頭15被示出具有平面電子發(fā)射器22,其被定向W便朝向陽極14發(fā)射射束12 形式的電子。在圖2A中，如上文所指出的，設(shè)置在射束路徑內(nèi)的是被配置成在到達陽極14之 前聚焦或操控電子束的磁性系統(tǒng)100。
[0054] II.發(fā)射特點可調(diào)節(jié)的平面發(fā)射器的示例實施例
[0055] 圖2B圖示了具有陰極頭15的陰極組件10的一部分，陰極頭15-端具有電子發(fā)射器 22, W便朝向陽極14定向或指向（取向參見圖IC和圖2A)。陰極頭15可W包括具有被形成為 表面19中的凹部的發(fā)射器區(qū)23的頭部表面19,該凹部被配置成接收電子發(fā)射器22,其進一 步包括被配置成容納電子發(fā)射器22的第一引線27a的第一引線插座25曰、和被配置成容納電 子發(fā)射器22的第二引線27b的第二引線插座25b(第一引線27a和第二引線27b參見圖2C)。發(fā) 射區(qū)23可W具有各種配置，諸如平坦表面或被成形為接收電子發(fā)射器22的所圖示的凹部， 并且第一引線插座和第二引線插座25a-b可W是延伸到陰極頭15的本體中的導(dǎo)管。頭部表 面19還包括電子束聚焦元件11，其位于電子發(fā)射器22的相對側(cè)上。
[0056] 圖2C圖示了陰極頭15的內(nèi)部區(qū)域的實施例，其示出了平面電子發(fā)射器22的電性引 線27a，27b。如圖所示，底座21的尺寸可W設(shè)置成接收其上的陰極頭15。底座21可W包括從 底座表面21a突出的引線外殼17。引線外殼17可W包括其中形成有第一引線插座25a和第二 引線插座25b的引線外殼表面17b。第一引線插座25a容納第一引線27a，并且第二引線插座 2化容納第二引線27b。第一引線27a電性地聯(lián)接到第一腿部31曰，并且第二引線27b電性地聯(lián) 接到第二腿部31b。電性聯(lián)接可W用引線27a，27b與腿部31a，31b之間的機械聯(lián)接進行結(jié)構(gòu) 加強。機械聯(lián)接可W是通過焊接、針焊、粘接劑、機械聯(lián)接或保持第一引線27a和第二引線 27b物理地并且機械地與對應(yīng)的第一腿部31a和第二腿部3化聯(lián)接的其它聯(lián)接。第一引線27a 和第二引線2化可W典型地連接到如本領(lǐng)域中已知的陰極組件10。
[0057] 圖3A圖示了與第一引線27a和第二引線27b聯(lián)接的電子發(fā)射器22的實施例。電子發(fā) 射器22包括從第一引線27a到第二引線27b是連續(xù)的、并且形成發(fā)射器圖案30的發(fā)射器本體 29。發(fā)射器圖案30可W是二維的，W便形成平面發(fā)射器表面34,其中，發(fā)射器本體29的不同 區(qū)配合W形成平面發(fā)射器表面34。在發(fā)射器本體29的不同區(qū)之間有間隙32(例如，由構(gòu)件之 間的線圖示），其中，該間隙32可W從第一端33a到中間區(qū)33c形成第一連續(xù)間隙32曰，并且間 隙32可W從中間區(qū)33c到平面發(fā)射器表面34的第二端33b形成第二連續(xù)間隙32b。如圖所示， 平面發(fā)射器表面34的中間區(qū)33c也是電子發(fā)射器22的中間區(qū)、和發(fā)射器本體29和發(fā)射器圖 案30的中間區(qū)。然而，其它布置、配置或圖案可W被實現(xiàn)為電子發(fā)射器22, W便具有平面發(fā) 射器表面34。
[0058] 發(fā)射器本體29可W具有各種配置;然而，一種配置包括當在平面發(fā)射器圖案30中 進行圖案化時形成平面電子發(fā)射器22的至少一個平坦表面41(例如，平坦側(cè)，參見圖3C)。 良P，發(fā)射器本體29是連續(xù)的并且被圖案化，使得電流從第一引線27a通過發(fā)射器圖案30中的 發(fā)射器本體29流向第二引線27b，或者反之亦然。
[0059] 在一個方面中，沒有發(fā)射器本體29的部分或區(qū)域從第一端33a至第二端33b彼此接 觸。發(fā)射器圖案30可能是曲折的，具有一個或多個彎頭、直段、彎曲段、彎管或其它特征;然 而，發(fā)射器本體29不包括接觸其本身另一區(qū)域的任何區(qū)域。在一個方面中，角部或彎管之間 的所有部分是直的，其可W避免打開窗口或打開發(fā)射器圖案30內(nèi)的相當大的尺寸的孔隙， 其中，相當大的開口可能導(dǎo)致橫向于投射路徑50的不希望的側(cè)向電子發(fā)射。因此，電流從第 一引線27a到第二引線27b只具有一條路徑，其從第一端33a到第二端33b通過發(fā)射器圖案30 中的發(fā)射器29。然而，附加引線可W在發(fā)射器圖案30的各個位置處聯(lián)接到發(fā)射器本體29, W 便調(diào)節(jié)溫度和電子發(fā)射輪廓。下文對附加引線的位置的和配置的示例進行更詳細的描述。
[0060] 電子發(fā)射器22的電流路徑的平面布局(例如，平面發(fā)射器圖案30)被創(chuàng)建W產(chǎn)生定 制加熱輪廓。定制可W鑒于一個或多個端點應(yīng)用的各種參數(shù)在設(shè)計階段期間執(zhí)行。運里，因 為電子的發(fā)射是熱電子的，所W發(fā)射可W被控制，并且通過設(shè)計發(fā)射區(qū)的加熱輪廓來匹配 電子發(fā)射器平面表面34的所期望的發(fā)射區(qū)（例如，一個或多個橫檔35,參見圖3B)。進一步 地，在設(shè)計協(xié)議期間定制溫度和發(fā)射輪廓允許對所發(fā)射的電子束的輪廓進行控制，并且可 W用來生成所期望的一個或多個焦斑。平面電子發(fā)射器22的運種配置與傳統(tǒng)螺旋纏繞線發(fā) 射器直接對比，該傳統(tǒng)螺旋纏繞線發(fā)射器沒有創(chuàng)建垂直于發(fā)射器表面的電子路徑，因此不 用于例如所謂的"長投射"應(yīng)用。附加地，圓形平坦發(fā)射器的形狀和大小限制了總發(fā)射并且 形狀不易促進為特定應(yīng)用定制斑尺寸和形狀。另一方面，諸如圖3A至圖3B所示的所提出的 平面發(fā)射器的實施例可W是可擴縮的，并且發(fā)射器形式和圖案可W被設(shè)計成適于各種形 狀，并且可W用于任何類型的X射線管，包括但不限于長投射管、短投射管和中投射管、W及 其它。磁性系統(tǒng)還可W用于任何類型的X射線管，包括但不限于長投射管、短投射管及中投 射管、W及其它。
[0061] 圖3A還示出了第一引線27a可W在發(fā)射器本體29的第一端33a處聯(lián)接到第一腿部 31曰、并且第二引線27b可W在發(fā)射器本體29的第二端33b處聯(lián)接到第二腿部3化。如圖所示， 第一腿部31a與第二腿部3化相對;然而，在一些配置中，第一腿部31a可W與第二腿部3化或 者發(fā)射器圖案30上的任何點相鄰或鄰近。
[0062] 在一個實施例中，盡管可W使用其它材料，但是電子發(fā)射器22可W包括鶴錐?？蒞 使用鶴合金和其它鶴變體。還有，發(fā)射表面可W涂覆有降低發(fā)射溫度的組合物。例如，涂層 可W是鶴、鶴合金、鍛社鶴、滲雜鶴(例如，鐘滲雜）、碳化錯混合物、領(lǐng)混合物或可W用來降 低發(fā)射溫度的其它涂層。任何已知的發(fā)射器材料或發(fā)射器涂層(諸如降低發(fā)射溫度的那些） 可W用于發(fā)射器材料或涂層。在題為乂 athode Structures for X-Ray l\ibes"的美國7, 795,792中描述了合適材料的示例，其通過具體引用W其整體并入本文中。
[0063] 圖3B示出了結(jié)合圖3A所描述的電子發(fā)射器22的平面圖。平面圖允許現(xiàn)在進行詳細 描述的電子發(fā)射器22的各種特征的清晰視圖。發(fā)射器本體29包括在角部36連接在一起W便 形成發(fā)射器圖案30的橫檔35,其中，該橫檔35是角部36之間的細長構(gòu)件、并且從第一端33a 到第二端33b在角部36處端與端(例如，35a-35o)相連。如圖3B所示，存在四個左側(cè)橫檔35a， 35e，35i，35m、四個右側(cè)橫檔35c，35g，35k，35〇、=個頂部橫檔35d，35 j，35n、=個底部橫檔 3化，35f，351和中屯、橫檔35h，其基于縱向紙面取向。然而，從中屯、橫檔3加或中屯、點到外部 橫檔、到左，右，頂部或底部的任何數(shù)目的橫檔35可W被用作是合理的。還有，中屯、橫檔35h 和所連接的橫檔35g，35i之間的發(fā)射器區(qū)35p，35q可W是所考慮的橫檔35或迷你橫檔，其 中，運些發(fā)射器區(qū)35p，35q在幅材37之間，其產(chǎn)生左，右，頂部和底部四個橫檔。然而，電子發(fā) 射器22可W包括任何數(shù)目的橫檔，并且采用任何方位或形狀。每個角部36被示出為具有從 間隙32突出進入角部36的槽38。槽38和角部的頂點之間的角部36的本體被稱作幅材37,其 在角部36中被示為虛線。幅材37可W從最低點延伸（例如，內(nèi)側(cè)或凹部)到頂點（例如，外側(cè) 或凸部）。槽38均示出為從間隙32通過最低點朝向頂點延伸;然而，槽38可W從頂點朝向最 低點延伸。當在最低點存在槽3別寸，最低點被認為是所連接的橫檔35可能已經(jīng)出現(xiàn)沒有槽 38的交點，其導(dǎo)致最低點在槽中。因此，最低點不在角部36內(nèi)的槽38的終點處。頂點和最低 點是實際頂點和最低點，而在角部沒有任何槽或切口。如圖所示，間隙32彼此分離所有橫檔 35并且彼此分離所有角部36。運提供了從第一端33a到第二端33b由箭頭所示的單個電學路 徑。
[0064]橫檔35從第一端33a到第二端33b全部可W是相同尺寸(例如，高度和/或?qū)挾龋?、?同尺寸、或者相同和不同尺寸的任何組合。間隙32從第一端33a到中間區(qū)33c和從中間區(qū)33c 到第二端33b全部可W是相同尺寸(例如，相鄰橫檔35之間的間隙寬度尺寸）、不同尺寸、或 相同和不同尺寸的任何組合。角部36從第一端33a到第二端33b全部可W是相同配置、不同 配置或相同和不同配置的任何組合。幅材37從第一端33a到第二端33b全部可W是相同尺 寸、不同尺寸、或者相同和不同尺寸的任何組合。改變運些特征中的任一個特征、單獨或組 合的尺寸可W改變電子發(fā)射輪廓，其允許選擇性組合調(diào)節(jié)電子發(fā)射輪廓。附加地，可W改變 或優(yōu)化每個橫檔的縱向長度W便獲得所期望的溫度輪廓。
[00化]在一個示例中，外部橫檔35a，35b，35n，35〇的寬度全部可W是相同尺寸，而剩下的 橫檔全部可W是彼此不同尺寸。在一個示例中，與所有外部橫檔35曰，356,3511，35〇相鄰的間 隙32可W是相同尺寸，而剩下的間隙32全部可W是彼此不同尺寸。在一個示例中，角部36可 W具有頂點，其是光滑的和圓形的或尖銳和銳利的。在一個示例中，外部角部36處的幅材37 可W與內(nèi)部角部36處的幅材37尺寸不同。
[0066] 例如，外部橫檔35可W被制造成比中間橫檔和/或內(nèi)部橫檔35寬，從而確保電阻更 小，W便保持導(dǎo)致較低(或沒有)電子發(fā)射的溫度較低。而且，相鄰橫檔35之間的間隙32的寬 度可W被調(diào)節(jié)W補償橫檔寬度熱膨脹和橫檔長度熱膨脹、W及寬度和長度收縮。
[0067] 在一個實施例中，幅材37的寬度可W用來調(diào)節(jié)橫檔35的電阻，從而可W調(diào)節(jié)由于 通過其中的電流而導(dǎo)致的每個橫檔35的加熱和溫度。例如，在某些應(yīng)用中，可W易于加熱橫 檔35的中點，而角部36處或幅材37處的端部溫度趨向更低。調(diào)整幅材37的尺寸提供用來"調(diào) 節(jié)"電子發(fā)射器22的熱電子發(fā)射特點的控制水平。幅材37的尺寸被設(shè)置成使得橫檔35的溫 度匹配所期望的值，并且沿著每個橫檔35的長度在角部36之間更加均勻。運影響角部36的 任一側(cè)上的橫檔35,因此，幅材37可W匹配特定幅材37介于之間的橫檔35的兩個橫檔長度。 運還提供了對單個橫檔35的溫度一定的控制，W便可W創(chuàng)建可W定制或調(diào)節(jié)W滿足各種需 要或特定應(yīng)用的跨整個電子發(fā)射器22的寬度和長度的溫度輪廓。調(diào)節(jié)幅材37的尺寸可W通 過變化從間隙32延伸并且在角部36處終止的槽38的尺寸來完成。調(diào)節(jié)幅材的尺寸可W被認 為是用于調(diào)節(jié)電子發(fā)射器22的溫度和電子發(fā)射輪廓的主要設(shè)計工具。通常，幅材37的尺寸 與橫檔35的寬度可W大約相同，或在其1% ,2% ,4% ,5%或10% W內(nèi)。
[0068] 在一個實施例中，可W調(diào)整一個或多個橫檔35的寬度，W調(diào)節(jié)溫度輪廓，其又調(diào)節(jié) 電子發(fā)射輪廓;然而，運種途徑可W被認為是在實現(xiàn)特定溫度和電子發(fā)射輪廓方面的輔助 設(shè)計工具。在某些應(yīng)用中，橫檔35的寬度的修改可能對溫度輪廓沒有強大影響，并且可能趨 向于加熱或冷卻橫檔35的整個長度。然而，運種途徑可W用來抑制電子發(fā)射器22的外部橫 檔35a，35b，35n上的發(fā)射。將外部橫檔35日，356,3511，3恥的尺寸設(shè)置為更大或具有更大的尺 寸可W避免來自外部橫檔35a，35b，35n，3?的發(fā)射，其中，來自運些外部橫檔35a，35b，35n， 35〇的發(fā)射可W創(chuàng)建表現(xiàn)為翼和/或焦斑中的雙峰化的不期望的X射線。另一方面，將中間橫 檔或內(nèi)部橫檔W及中屯、橫檔的尺寸設(shè)置為相對較小可W增強來自運些橫檔35的發(fā)射。如 此，將一個或多個橫檔35的尺寸設(shè)置為小于一個或多個其它橫檔35可W導(dǎo)致與較大的橫檔 相比具有增強的電子發(fā)射的較小橫檔。因此，任何一個或多個橫檔35(連接或分離）的尺寸 可W被設(shè)置成更小W增加電子發(fā)射，或尺寸被設(shè)置成更大W抑制電子發(fā)射。
[0069] 在某些實施例中，電子發(fā)射器22可W配置有不同尺寸的橫檔35、間隙32和/或幅材 27W限制或抑制來自發(fā)射器的某些橫檔35的電子發(fā)射，使得電子W不同速率從發(fā)射器的不 同區(qū)域發(fā)射。例如，由于鄰近電子發(fā)射器22的周邊的其它結(jié)構(gòu)，其可能導(dǎo)致所發(fā)射的電子具 有不希望的軌跡，所W外部橫檔35的尺寸與內(nèi)部橫檔35或中屯、橫檔3化相比較可W更大(例 如，更寬），其導(dǎo)致外部橫檔35的溫度較低，從而從外部橫檔35發(fā)射相對較少的電子。橫檔 35、間隙32和/或幅材27的不同尺寸參數(shù)可W用來從物理上較大的電子發(fā)射器22獲得較小 的電子發(fā)射區(qū)域。例如，只有中屯、橫檔35h和相鄰的內(nèi)部橫檔35可W通過調(diào)節(jié)不同尺寸參數(shù) 顯著地從電子發(fā)射器35發(fā)射電子?？商娲?，中屯、橫檔3化和/或最內(nèi)橫檔35的尺寸可W被 設(shè)置成比運些橫檔35和外部橫檔35之間的橫檔35更厚，W創(chuàng)建空屯、電子束。均可W通過調(diào) 節(jié)平面電子發(fā)射器22的橫檔、幅材和間隙的尺寸參數(shù)提供不同數(shù)目的發(fā)射輪廓中的任一 個，包括非均勻或非均質(zhì)輪廓。
[0070] 盡管通常在圖3B中所示出的平面尺寸中考慮了橫檔35、間隙32和/或幅材27的尺 寸，但是正交尺寸(例如，進入或離開圖3B的紙面的高度)也可能被調(diào)節(jié)。還有，被調(diào)節(jié)的橫 檔35、間隙32和/或幅材27的尺寸可W是寬度或高度W使橫截面面積被調(diào)節(jié)。另一方面，可 W設(shè)置高度，其中，寬度被調(diào)節(jié)W使平面發(fā)射器表面34被調(diào)節(jié)用于電子發(fā)射。
[0071] 在一個實施例中，其它位置中的橫檔35的相對冷卻可W通過根據(jù)需要使運些橫檔 35相對較大W修改發(fā)射輪廓和/或創(chuàng)建其它焦斑或多個焦斑進行。例如，如上所述，電子發(fā) 射器22的中屯、橫檔3化或最內(nèi)橫檔(例如，35f，35g，35i，35 j，任選地，35p，35q)的相對冷卻 (例如，溫度相對降低)可W通過使運些橫檔與中間橫檔(例如，35c，35d，35e，3^，351，35m) 相比較具有較大尺寸（例如，更寬）來創(chuàng)建空屯、束用于某些應(yīng)用進行。外部橫檔（例如，35a， 35b，35n，35o)可W比中間橫檔35大，W使外部橫檔35基本上不發(fā)射電子。還有，如果中屯、橫 檔3加和中間橫檔35比最內(nèi)橫檔35小，則可W生成呈面素電子發(fā)射輪廓的斑。如果中屯、橫檔 35和任選地最內(nèi)橫檔比中間和外部橫檔小，則電子發(fā)射可W集中到電子發(fā)射器22的中屯、。 因此，不同橫檔35的尺寸可W單獨定制，或與幅材37的尺寸一起定制，用于調(diào)節(jié)溫度和電子 發(fā)射輪廓。
[0072] 在另一實施例中，沿著一個或多個橫檔35的長度的可變寬度可W提供調(diào)節(jié)后的溫 度和發(fā)射輪廓。然而，運樣的橫檔35尺寸設(shè)置應(yīng)當鑒于跨間隙32的相鄰橫檔35進行定制，W 避免橫檔35之間的較大的間隙，其中，較大的間隙32又可W創(chuàng)建具有非平行路徑的更多的 邊緣發(fā)射電子32,其是不利的。
[0073] 在一個實施例中，理想的是按照發(fā)射器本體材料的熱膨脹系數(shù)設(shè)置間隙32的尺寸 W使間隙32總是存在于相鄰橫檔35之間，同時冷卻并且同時充分加熱。運從第一端33a到第 ^維持單個電流路徑。
[0074]鑒于發(fā)射器圖案30及其尺寸的設(shè)計優(yōu)化，W下尺寸可W被認為是可W通過本文中 所描述的設(shè)計方案進行設(shè)計的示例尺寸。每個橫檔35的高度（例如，材料厚度）可W是約 0.004"或約0.004"至0.006"或約0.002"至0.010"。橫檔35的寬度可W是約0.0200"或約 0.0200"至0.0250"或約0.0100"至0.0350"。橫檔35的寬度可W與橫檔長度和橫檔厚度一起 確定，W使每個橫檔被設(shè)計成匹配發(fā)射器電源的可用電流。橫檔35的長度可W是約0.045" 至0.260"或約0.030"至0.350"或約0.030"至0.500"，其中，橫檔35的長度的尺寸可W根據(jù) 發(fā)射區(qū)域和所得發(fā)射足跡進行設(shè)置。間隙32的寬度可W是約0.0024"至0.0031"或約0.002" 至0.004"或約0.001"至0.006"，其中，間隙32的寬度可W取決于維持間隙所需的熱膨脹補 償，W使相鄰的橫檔35不接觸。幅材37的尺寸可W是約0.0200"至0.0215"或約0.0200"至 0.0250"或約0.0100"至0.0350"，其尺寸可W與橫檔35的寬度和所期望的加熱輪廓相聯(lián)系。 尺寸設(shè)置完成的發(fā)射器22的結(jié)果是，對于給定的加熱電流、所期望的發(fā)射電流(mA)、焦斑大 小和允許足跡，可W修改橫檔35、幅材37和間隙32的尺寸W設(shè)計創(chuàng)建特定應(yīng)用所需的層流 電子束的發(fā)射器22。
[00巧]附加地，圖3B示出了五個不同編號框:31，1?13，1?45，1?80和1?92，其從由橫檔35上的 正方形所示出的第一端33a(例如，區(qū)Rl巧Ij第二端33b(例如，區(qū)R92)與發(fā)射器本體29的92個 分立區(qū)相對應(yīng)。在通過電流而通電時，分析運些區(qū)中的每個區(qū)的溫度，其數(shù)據(jù)在圖5A和圖5B W及下文的表1和表2中進行示出并且描述。
[0076] 圖3C圖示了橫檔35的各種橫截面輪廓40a-40h，其中，每個橫截面輪廓具有平坦發(fā) 射表面41。如此，電子優(yōu)先從平坦發(fā)射表面41發(fā)射，使得橫檔35的所有平坦發(fā)射表面41配合 W形成平面發(fā)射表面34。然而，圓形發(fā)射表面(未示出）可W在一些實例中用于形成平面發(fā) 射表面34。
[0077] 在其它實施例中，其它一般形狀和/或其它切割圖案可W被設(shè)計成實現(xiàn)電子發(fā)射 器所期望的發(fā)射輪廓。各種其它配置、形狀和圖案可W按照本文中所描述的電子發(fā)射器的 實施例來確定。
[0078] 還有，可W制作其它附件用于縮短電流路徑或例如從同一場創(chuàng)建相鄰發(fā)射器。在 一個示例中，附件可W是可W或不可W被聯(lián)接到附加電性引線的附加腿部。附件可W處在 從區(qū)Rl到區(qū)R92(見圖3B)的任何區(qū)。當聯(lián)接到電性引線時，附件可W限定新的電子路徑W導(dǎo) 致一些區(qū)具有電流而其它區(qū)沒有電流，其導(dǎo)致非均質(zhì)溫度和發(fā)射輪廓。然后，附件的位置可 W提供自定義電子路徑，從而自定義發(fā)射器圖案。盡管未示出，但是可W提供附加腿部(例 如，導(dǎo)電的或非導(dǎo)電的）用于在給定應(yīng)用需要時支撐電子發(fā)射器。腿部可W附接在端部、邊 緣、中屯、、或者沿著發(fā)射器的橫檔的其它位置、或任何其它位置。當是非導(dǎo)電的時，腿部可W 附接到任何區(qū)域，并且提供支撐W保持發(fā)射器22具有平面發(fā)射器表面34。當是導(dǎo)電的時，腿 部可W附接到任何區(qū)域W提供支撐W保持發(fā)射器22具有平面表面34,并且限定電子流動路 徑來自定義溫度和發(fā)射輪廓。
[0079] 在一個實施例中，橫檔35中的一些橫檔之間的間隙32的尺寸可W被設(shè)置成在冷卻 時的實際間隙32,但隨后一旦熱膨脹發(fā)生，間隙32就收縮，W使相鄰橫檔35彼此接觸W創(chuàng)建 新電流路徑。運可W做到使有效尺寸在低溫下要小，但隨后在較高溫度下增加，W使在熱膨 脹時接觸的橫檔35可W提供降低局部溫度的有效的較大的橫檔35。在加熱時關(guān)閉的運種可 變間隙32的尺寸可W被設(shè)計成使得電子發(fā)射器在完全操作時具有一定溫度和電子發(fā)射輪 廓。例如，外部橫檔35之間的間隙32可W在加熱時關(guān)閉，使得外部橫檔35比中屯、橫檔35發(fā)射 顯著更少的電子。
[0080] 在一個實施例中，可W進行電子發(fā)射器22的設(shè)計，使得可W定制發(fā)射器22的加熱 輪廓W滿足任何所期望的溫度和發(fā)射輪廓。還有，可W設(shè)計跨任何橫檔35、幅材37或間隙32 的每個方向，使得可W定制整個平面發(fā)射表面的溫度輪廓W產(chǎn)生總體期望電子發(fā)射輪廓。 可W在發(fā)射器上的所需區(qū)中抑制電子發(fā)射，W滿足給定應(yīng)用的需要。中空射束、正方形或矩 形射束W及特定電子強度發(fā)射分布可W被創(chuàng)建W滿足給定的成像需求。調(diào)制傳遞函數(shù) (MT巧響應(yīng)還可W匹配用于所期望的應(yīng)用，其可W用射束聚焦設(shè)備來確定。
[0081] 在一個實施例中，用于電子發(fā)射器22的布局的設(shè)計可W縮放，W增加發(fā)射區(qū)域來 促進更高功率成像應(yīng)用或匹配用于特定應(yīng)用的功率電平。即，選擇與其它橫檔35相比較相 對較小的橫檔35, W確定哪些橫檔35將優(yōu)先地發(fā)射電子。在一些實例中，大量橫檔35的尺寸 可W較小，W增加來自運些橫檔35的發(fā)射，從而增加發(fā)射流的大小。
[0082] 在一個實施例中，用來在加熱和電子發(fā)射中維持平面發(fā)射器圖案30的電子發(fā)射器 22的設(shè)計可W獲得所圖示的發(fā)射器圖案34。發(fā)射器30的平面性質(zhì)產(chǎn)生基本上垂直于發(fā)射表 面的電子路徑。維持在發(fā)射器圖案30中沒有窗口或孔隙的相對較小的間隙32可W減少邊緣 或垂直電子發(fā)射。
[0083] 在一個實施例中，發(fā)射器圖案30可W如所圖示的W便具有結(jié)構(gòu)設(shè)計，使得發(fā)射器 22自支撐在發(fā)射區(qū)（例如，中屯、區(qū)），從而消除了對附加支撐結(jié)構(gòu)的需求。圖3B的發(fā)射器圖案 已經(jīng)被確立為自支撐而在高溫和電子發(fā)射下無顯著卷曲、彎曲或翅曲。
[0084] 在一個實施例中，發(fā)射器圖案30可W被設(shè)計成使得發(fā)射器22的外部部分不發(fā)射電 子(例如，或者不是顯著數(shù)目），從而減少任何聚焦結(jié)構(gòu)對發(fā)射器的邊緣處的電場的影響。通 常，聚焦結(jié)構(gòu)（例如，射束聚焦設(shè)備12)包括發(fā)射途徑或投射路徑50的外周長周圍的（多個） 場整形部件(例如，磁性）。運種配置和來自外部橫檔35的發(fā)射的減少提高了電子束的行為， 從而使之作為整體更加層流化。
[0085] 在一個方面中，可W調(diào)制、設(shè)計或優(yōu)化橫檔25、間隙32和幅材37的尺寸，使得非均 質(zhì)發(fā)射電子（即，發(fā)射器的不同區(qū)域可W比其它區(qū)域發(fā)射更高數(shù)目的電子）。發(fā)射器圖案30 的形狀和尺寸被設(shè)置成在一個或多個選擇位置處具有特定電阻率，其導(dǎo)致在不同溫度下加 熱發(fā)射器22的不同部分，從而具有不同的發(fā)射輪廓。
[0086] 在一個實施例中，本文中所描述的平面發(fā)射器可W在X射線管中用來從陰極向陽 極發(fā)射電子束。當電流穿過時，平面發(fā)射器的配置從第一端向第二端并且跨過整個平面發(fā) 射器表面產(chǎn)生非均質(zhì)溫度輪廓。非均質(zhì)溫度輪廓是具有橫檔、幅材和間隙尺寸的平面發(fā)射 器圖案的結(jié)果。附加地，本文中所提供的平面發(fā)射器的描述描述了能夠調(diào)節(jié)發(fā)射器W獲得 不同的溫度輪廓。用于電流的平面發(fā)射器的非均質(zhì)溫度輪廓產(chǎn)生具有不同溫度的發(fā)射器的 不同區(qū)，其產(chǎn)生發(fā)射非均質(zhì)電子束輪廓的平面發(fā)射器。非均質(zhì)電子束分布是非均質(zhì)溫度輪 廓的結(jié)果，其中，不同溫度區(qū)具有不同電子發(fā)射。定制溫度分布的能力允許定制非均質(zhì)電子 束輪廓，諸如通過選擇性地設(shè)置不同特征的尺寸使得當運轉(zhuǎn)時某些區(qū)變得比其它區(qū)溫度更 高。因為發(fā)射是熱電子的，所W不同溫度的不同區(qū)產(chǎn)生不同電子發(fā)射，從而產(chǎn)生非均質(zhì)電子 束。運個原理還通過具有發(fā)射溫度高的若干個區(qū)和發(fā)射溫度低的其它區(qū)允許一個、兩個或 更多個焦斑，或其它區(qū)域可能無法通過熱電子發(fā)射發(fā)射電子。在某些區(qū)中，不能發(fā)射電子或 與其它區(qū)相比較發(fā)射相對較少的電子。因此，在單個電子發(fā)射器的操作期間，某些區(qū)可W具 有增強電子發(fā)射并且其它區(qū)可W具有抑制電子發(fā)射W有助于非均質(zhì)電子束輪廓。
[0087] 平面發(fā)射器可W非均質(zhì)地從橫向能量分量減小的發(fā)射器的基本上是平面的表面 發(fā)射電子束形式的電子。
[0088] 發(fā)射器圖案可W通過變化不同橫檔、幅材和間隙的尺寸W運樣的方式進行設(shè)計， W使發(fā)射器的一些區(qū)（例如，在一個示例中，外側(cè)區(qū)或外部橫檔)不發(fā)射電子或與其它區(qū)域 相比較發(fā)射顯著少量的電子。運減少聚焦元件（參見圖2B)對發(fā)射器的邊緣處電場的影響。 聚焦元件是繞發(fā)射器的外周長放置的場整形部件，但是當發(fā)射器的外側(cè)橫檔不發(fā)射電子或 與其它區(qū)（諸如中間區(qū)）相比較發(fā)射基本上更少的電子時，其聚焦效應(yīng)已經(jīng)得W降低。在任 何情況下，定制非均質(zhì)溫度輪廓W調(diào)節(jié)非均質(zhì)電子發(fā)射輪廓可W改善非均質(zhì)電子束的行為 W作為整體變得更加層流化。
[0089] 在一個實施例中，一種從電子發(fā)射器非均質(zhì)發(fā)射電子的方法可W包括:提供具有 由多個細長橫檔形成的平面發(fā)射器表面的根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射器;和在垂直方 向上從平面發(fā)射器表面發(fā)射非均質(zhì)電子束。
[0090] 圖4示出了具有圖3A至圖3B的發(fā)射器圖案30的電子發(fā)射器22。選擇發(fā)射器22的選 擇區(qū)用于尺寸優(yōu)化。應(yīng)當注意，一個區(qū)相對于一個端的尺寸從另一端在對應(yīng)區(qū)域中被加倍， 其由多個位置處的名稱W-I，W-2，W-3，W-4和W-5所示出，其中，不同名稱的尺寸不同，相同名 稱的尺寸相同。
[0091] 如圖4的示例發(fā)射器22所示，特征的距離如下：從A到B是0.0224英寸；從A到C是 0.0447英寸;從A到D是0.0681英寸;從A到E是0.1445英寸;從A到F是0.1679英寸;從A到G是 0.1902英寸;從A到H是0.2126英寸;從AA到AB是0.0231英寸;從AA到AC是0.0455英寸;從AA 到AD是0.0679英寸;從AA到AE是0.0912英寸;從AA到AF是0.1132英寸;從AA到AG是0.1366英 寸;從AA到AH是0.159英寸;和AA到AI是0.1813英寸。間隙Gl是0.0031英寸；間隙G2是0.0024 英寸;和間隙63,64,65,66,67和68均是0.0024英寸。橫檔的尺寸可^基于上述尺寸來計算。 還有，幅材W-I是0.0236英寸并且其對應(yīng)槽38是0.0016英寸;幅材W-2是0.0215英寸并且其 對應(yīng)槽38是0.0016英寸;幅材W-3是0.0205英寸并且其對應(yīng)槽38是0.0016英寸;幅材W-4是 0.0204英寸并且對應(yīng)槽38各自是0.0016英寸;幅材W-5是0.02英寸，其對應(yīng)槽38是0.0016英 寸。還有，腿部31a，3化可W是0.346英寸。從W上尺寸，可W確定發(fā)射器圖案30。還有，可W 一起或單獨調(diào)制本文中所描述的尺寸的任一個1% ,2% ,5%，或10%或更多。
[0092] 圖5A圖示了最高溫度(Tmax)為2250攝氏度的圖4的發(fā)射器的發(fā)射器溫度輪廓，電 流為7.75A，電壓為8.74V并且輸入功率是67.7W。從區(qū)Rl到區(qū)R92(參見圖3B，區(qū)域名稱)的特 定區(qū)域的攝氏溫度示于表1。
[0093] 表 1
[0094]


[0097]
[009引圖5B圖示了最高溫度(Tmax)為2350攝氏度的圖4的發(fā)射器的發(fā)射器溫度輪廓，電 流為8.25A，電壓為9.7V并且輸入功率是80W。從區(qū)Rl到區(qū)R92(參見圖3B，區(qū)域名稱）的特定 區(qū)域的攝氏溫度示于表2。
[0099]表 2


[0103]
[0104] 圖6A示出了在幅材37位置處具有切口 60的角部36。切口 60改變了幅材37的相對尺 寸，其可W按照與角部相鄰的橫檔35進行調(diào)節(jié)。運些切口 60的尺寸可W用于電阻匹配和調(diào) 審IJ，其中，切口60的大小或其放置或其數(shù)目（例如，幅材37處的一個、兩個、或=個或更多個 切口）可W用來調(diào)節(jié)橫檔35的電阻率。
[0105] 圖6B示出了具有頂點槽62和切口 60的角部30，并且示出了具有各種形狀和尺寸的 各種切口 60的橫檔35。橫檔的切口和角部處的切口可W變化。切口的尺寸可W是均勻的;然 而，它們還可W是非均勻的。間隙處的切口還到間隙可W具有非均勻開口。橫檔還可W包括 順著橫檔的長度的長錐形切去部分。因此，所圖示的切口可W相對于橫檔具有任何尺寸。
[0106] 在一個實施例中，電子發(fā)射器可W包括:多個細長橫檔，其從平面中的第一發(fā)射器 端到第二發(fā)射器端端與端相連在一起W形成平面圖案，每個細長橫檔具有橫檔寬度尺寸； 多個角部，其中，每個細長橫檔通過多個角部的一個角部連接到另一細長橫檔，每個角部在 多個細長橫檔中的連接的細長橫檔之間具有角部頂點和相對的角部最低點；多個細長橫檔 中的相鄰非連接的細長橫檔之間的第一間隙，其中，第一間隙從第一發(fā)射器端向中間橫檔 延伸；多個細長橫檔中的相鄰非連接的細長橫檔之間的第二間隙，其中，第二間隙從第二發(fā) 射器端向中間橫檔延伸，其中，第一間隙與第二間隙不相交;和一個或多個切口，其在角部 頂點和角部最低點之間的一個或多個角部處、或在角部最低點處的多個角部中的一個或多 個角部處。
[0107] 在一個實施例中，角部頂點和角部最低點之間的每個角部的一個或多個本體部分 (不包括一個或多個切口）一起限定角部頂點和角部最低點之間的幅材尺寸，其中，幅材尺 寸在角部處的連接的細長橫檔的橫檔寬度尺寸10% W內(nèi)。
[0108] 在一個實施例中，從第一端到中間橫檔，第一間隙具有多個第一間隙段，每個第一 間隙段具有間隙段寬度，每個間隙段寬度具有當發(fā)射器在非發(fā)射溫度下并且在電子發(fā)射溫 度下時維持第一間隙的尺寸，并且其中，從第二端到中間橫檔，第二間隙具有多個第二間隙 段，每個第二間隙段具有間隙段寬度，每個間隙段寬度具有當發(fā)射器在非發(fā)射溫度下并且 在電子發(fā)射溫度下時維持第二間隙的尺寸。
[0109] 在一個實施例中，第一間隙從第一橫檔到中間橫檔可W是順時針或逆時針，并且 第二間隙從中間橫檔到第二端是逆時針或順時針的，W便與第一間隙的取向相反。
[0110] 在一個實施例中，多個細長橫檔中的第一部分具有第一橫檔寬度尺寸，并且多個 細長橫檔中的第二部分具有至少一個不同的第二橫檔尺寸。
[0111] 在一個實施例中，第一間隙段中的兩個或更多個第一間隙段具有不同的間隙段寬 度尺寸，并且第二間隙段中的兩個或更多個第二間隙段具有不同的間隙段寬度尺寸。
[0112] 在一個實施例中，來自第一發(fā)射器端的第一橫檔和第二橫檔具有第一橫檔寬度尺 寸，并且從第二橫檔到中間橫檔的其它橫檔具有與第一橫檔寬度尺寸不同的至少一個橫檔 寬度尺寸。還有，來自第二發(fā)射器端的最終和倒數(shù)第二個橫檔具有第一橫檔寬度尺寸，并且 從倒數(shù)第二橫檔到中間橫檔的其它橫檔具有與第一橫檔寬度尺寸不同的至少一個橫檔寬 度尺寸。
[0113] 在一個實施例中，多個細長橫檔中的每個細長橫檔具有平坦表面，其與平坦表面 一起形成平面圖案的形式的平面發(fā)射表面。
[0114] 在一個實施例中，第一細長腿部可W聯(lián)接到第一端處的第一細長橫檔，并且第二 細長腿部可W聯(lián)接到第二端處的最后的細長橫檔。還有，第一細長腿部和第二細長腿部可 W相對于平面發(fā)射表面成一角度。
[0115] 在一個實施例中，本技術(shù)可W包括用來設(shè)計平面發(fā)射器圖案的設(shè)計協(xié)議，該設(shè)計 包括用于發(fā)射器圖案的特定尺寸。該設(shè)計可W包括圖3B所示的特定發(fā)射器圖案30。設(shè)計協(xié) 議可W包括:確定所期望的溫度輪廓或所期望的發(fā)射輪廓，并且確定用于特定橫檔、幅材和 間隙的尺寸W實現(xiàn)所期望的輪廓。運些確定可W由輸入到計算系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)并且基于輸入 在計算機上模擬溫度輪廓的用戶來執(zhí)行?？蒞基于由用戶輸入到計算機中的數(shù)據(jù)在計算機 上執(zhí)行尺寸的設(shè)計，諸如CAD程序。然后可W在計算機上模擬設(shè)計，W確定模擬是否產(chǎn)生所 期望的溫度輪廓?？蒞基于由用戶輸入到計算機中的指令進行。由計算機獲得的模擬溫度 輪廓可W指示電子發(fā)射輪廓，其允許計算機CAD設(shè)計和溫度模擬。一旦可W由用戶在計算機 上設(shè)計和模擬所期望的溫度輪廓，實際的電子發(fā)射器就可W被制造并且測試用于實際的溫 度輪廓和/或電子發(fā)射輪廓。一旦被測試，用于實際發(fā)射器的數(shù)據(jù)然后就可W由用戶輸入到 計算機中，并且用來在另一臺計算機CAD模型中調(diào)制橫檔、幅材和/或間隙的尺寸，然后可W 在計算機上模擬新發(fā)射器設(shè)計，然后進行制造并且測試?；诘接嬎銠C中的用戶輸入由用 戶操作的CAD設(shè)計可W包括:確定每個橫檔的橫檔尺寸;確定每個幅材的幅材尺寸;并且確 定每個間隙的間隙尺寸。運里，運些不同特征中的一個或多個特征可W具有相同尺寸，并且 相同特征中的一個或多個特征可W具有不同尺寸。也就是說，一些橫檔可W具有相同尺寸 并且一些可W具有不同尺寸，一些間隙可W具有相同尺寸并且一些可W具有不同尺寸，一 些幅材可W具有相同尺寸并且一些可W具有不同尺寸。
[0116] -種設(shè)計方法的示例可W包括W下用來設(shè)計平面發(fā)射器的設(shè)計協(xié)議的步驟。運些 步驟中的任一步驟可W由輸入到計算機中的數(shù)據(jù)并且輸入指令到計算機中W使計算機執(zhí) 行運算計算和模擬的用戶來實施。在第一步驟中，確定用于X射線的特定應(yīng)用。被確定的特 定應(yīng)用可W導(dǎo)致特定X射線發(fā)射器圖案或焦斑形狀或焦斑數(shù)目被標識。如此，基于特定應(yīng)用 確定所期望的發(fā)射輪廓。在第二步驟中，可W確定用于發(fā)射器圖案的初始圖案形狀。運里， 圖案形狀可W是本文中所圖示的發(fā)射器圖案，其包括W90度角連接在一起W從第一端開始 并且在第二端結(jié)束的若干個橫檔，其中，每個角部可W具有幅材。在第=步驟中，所期望的 發(fā)射輪廓可W匹配或重疊在發(fā)射器圖案上，使得待被配置成用于電子發(fā)射的橫檔與發(fā)射輪 廓相匹配并且使得待被配置成發(fā)射減少或沒有發(fā)射的橫檔可W與在發(fā)射輪廓中沒有發(fā)射 的區(qū)域相匹配。在第四步驟中，可W標識用來發(fā)射用于發(fā)射輪廓的電子的橫檔，并且可W表 示不用來發(fā)射大量電子的橫檔。運產(chǎn)生了用于發(fā)射器圖案的尺寸一般指南。在第五步驟中， 可W確定橫檔中的每個橫檔的長度和寬度尺寸W將發(fā)射器圖案與發(fā)射輪廓相匹配。在第六 步驟中，可W確定橫檔之間的每個間隙的間隙尺寸，其尺寸可W鑒于熱膨脹系數(shù)進行確定， W使當冷卻的同時并且充分加熱并且發(fā)射電子的同時，存在間隙。在第屯步驟中，具有橫檔 和間隙尺寸的發(fā)射器圖案可W重疊或者W其它方式與所期望的發(fā)射輪廓相比較，并且可W 進行任何調(diào)整，使得發(fā)射器圖案能夠發(fā)射發(fā)射輪廓。在第八步驟中，幅材尺寸可W被確定W 與橫檔寬度相對應(yīng)W便獲得橫檔溫度值。幅材尺寸通常被調(diào)整至約為橫檔寬度的尺寸，諸 如1% ,2%之內(nèi)，或至多5%或至多10%。基于來自運些步驟的結(jié)果，平面發(fā)射器輪廓可W在 計算機上的計算機輔助設(shè)計程序上設(shè)計成具有對應(yīng)尺寸。具有尺寸的平面發(fā)射器圖案可W 作為數(shù)據(jù)保存在計算機的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)上的數(shù)據(jù)庫中。然而，運些步驟中的任一步驟可能 是可選的。
[0117] -旦被設(shè)計，具有尺寸的平面發(fā)射器圖案可W在計算機上通過模擬協(xié)議進行處 理。運樣的處理可W由輸入?yún)?shù)并且輸入到計算機中的用戶來實施。模擬協(xié)議可W是設(shè)計 方法的一部分。模擬可W基于具有可W輸入到計算機中的一個或多個電流輪廓的平面發(fā)射 器圖案模擬橫檔的每個橫檔的溫度。也就是說，通過平面發(fā)射器的電流可W用可W變化的 各種參數(shù)進行模擬。因此，平面發(fā)射器圖案可W用一個或多個電流分布進行模擬，W確定整 個發(fā)射器、每個橫檔和區(qū)（例如，參見圖3B和表1和表2)的溫度輪廓。用于整個發(fā)射器、每個 橫檔和/或區(qū)域的溫度輪廓可W作為數(shù)據(jù)保存在計算機上的數(shù)據(jù)庫中。
[0118] -旦從模擬確定了用于發(fā)射器的一個或多個溫度輪廓，就可W基于來自用戶的輸 入在計算機上執(zhí)行迭代協(xié)議，W使幅材中的任一幅材的尺寸、橫檔寬度和/或間隙尺寸中的 任一個可W W-種方式進行調(diào)制，W使迭代發(fā)射器圖案有可能提供與所期望的溫度輪廓相 匹配的溫度輪廓。迭代協(xié)議可W包括設(shè)計協(xié)議和模擬協(xié)議，該迭代協(xié)議可W使用計算機由 用戶重復(fù)，直至發(fā)射器圖案提供了合適的溫度輪廓為止。
[0119] 一旦模擬發(fā)射器圖案W提供合適的溫度輪廓，就可W制作物理平面電子發(fā)射器W 包括發(fā)射器圖案和用于幅材的適當尺寸、橫檔寬度和/或間隙。制作可W是制造方法的一部 分。通常，具有適當厚度(例如，高度)的平坦材料片可W被激光切割成具有用于幅材的適當 尺寸、橫檔寬度和間隙的發(fā)射器圖案。
[0120] 一旦已經(jīng)制造出物理發(fā)射器，它就可W用一個或多個電流測試，W便確定用于每 個溫度的溫度輪廓。被測量的實際溫度輪廓可W標識用于整個發(fā)射器、每個橫檔和/或區(qū)的 溫度。用于一個或多個電流輪廓的整個發(fā)射器、每個橫檔和/或區(qū)的實際溫度輪廓可W基于 由用戶獲得的并且作為數(shù)據(jù)保存在計算機上的數(shù)據(jù)庫中的指令輸入到計算機中。該溫度數(shù) 據(jù)可W與發(fā)射器圖案和尺寸數(shù)據(jù)聯(lián)系，W使當需要對應(yīng)的溫度輪廓時，發(fā)射器圖案和尺寸 可W被回想起來。也就是說，用戶可W輸入指令到計算機中，W便從數(shù)據(jù)庫中獲得發(fā)射器圖 案和尺寸數(shù)據(jù)。因此，數(shù)據(jù)庫可W包括與用于一個或多個電流輪廓的溫度輪廓聯(lián)系的多個 發(fā)射器圖案和尺寸設(shè)計。運樣就可W由用戶基于用戶到計算機中的輸入選擇溫度輪廓，然 后從數(shù)據(jù)庫中獲得該溫度輪廓的發(fā)射器圖案和尺寸并且提供給用戶。
[0121] 數(shù)據(jù)庫可W作為溫度輪廓和對應(yīng)的發(fā)射器圖案和尺寸的存儲庫。運樣就可W設(shè)計 用于溫度輪廓的某個發(fā)射器圖案從具有已知溫度輪廓的發(fā)射器圖案設(shè)計開始，然后參數(shù)可 W W朝向所期望的溫度輪廓迭代的方式變化。如果所期望的溫度輪廓已經(jīng)被確定，那么對 應(yīng)的發(fā)射器圖案和尺寸可W由用戶從數(shù)據(jù)庫中選擇。
[0122] 在一個實施例中，一種制造平面電子發(fā)射器的方法可W包括:獲得設(shè)計圖案，其可 W是計算機設(shè)計和模擬的;獲得材料片;和將發(fā)射器圖案激光切割成片。腿部然后可W從平 面發(fā)射器圖案彎曲。在一個示例中，一旦圖案的形狀已經(jīng)制成，那么它可W重結(jié)晶并且設(shè) 置。
[0123] 在一個實施例中，一種設(shè)計電子發(fā)射器的方法可W包括:確定來自電子發(fā)射器的 電子發(fā)射的所期望的橫截面輪廓，其中，電子發(fā)射器的參數(shù)可W被輸入到計算機中；確定發(fā) 射所期望的橫截面輪廓的電子發(fā)射器的所期望的溫度輪廓;并且通過產(chǎn)生所期望的溫度輪 廓的電子發(fā)射器確定所限定的電流的所期望的發(fā)射器尺寸，其可W根據(jù)由用戶輸入的指令 在計算機上運行的模擬來確定。發(fā)射器尺寸可W包括:每個橫檔寬度尺寸、每個第一間隙段 尺寸、每個第二間隙段尺寸和每個幅材尺寸。電子發(fā)射器可W包括:多個細長橫檔，其在角 部處端與端相連在一起，每個角部具有角部頂點和相對的角部最低點，每個細長橫檔具有 橫檔寬度尺寸;從第一發(fā)射器端到中間橫檔的相鄰非連接的細長橫檔之間的第一間隙，第 一間隙包括多個第一間隙段，每個具有第一間隙段寬度;從第二發(fā)射器端到中間橫檔的相 鄰非連接的細長橫檔之間的第二間隙，第二間隙包括多個第二間隙段，每個具有第二間隙 段寬度;和角部頂點和角部最低點之間的每個角部的一個或多個本體部分一起限定每個角 部的幅材尺寸。
[0124] 在一個實施例中，該方法可W包括:通過用戶將電子發(fā)射器的發(fā)射器圖案輸入到 計算機中，發(fā)射器圖案包括發(fā)射器尺寸;基于來自用戶的輸入，針對所限定的電流，在計算 機上模擬發(fā)射器圖案的溫度輪廓;并且確定發(fā)射器圖案是否具有所限定的電流所需的溫度 輪廓。
[0125] 在一個實施例中，該方法可W包括：（a)由用戶在計算機中改變發(fā)射器尺寸的一個 或多個尺寸，W獲得具有迭代發(fā)射器尺寸的迭代發(fā)射器圖案;和(b)基于來自用戶的輸入， 對于所限定的電流，在計算機上模擬迭代發(fā)射器圖案的溫度輪廓，和(C)確定迭代發(fā)射器圖 案是否具有用于所限定的電流的所需的溫度輪廓，如果沒有，則重復(fù)(a)至(C)。
[0126] 在一個實施例中，該方法可W包括:設(shè)置幅材橫檔尺寸W與發(fā)射器圖案相對應(yīng);和 變化幅材尺寸W獲得所期望的溫度輪廓。運些動作可W基于由用戶到計算機中的輸入用計 算機來執(zhí)行。
[0127] 在一個實施例中，該方法可W包括:設(shè)置幅材橫檔尺寸W與發(fā)射器圖案相對應(yīng);變 化幅材尺寸W獲得與所希望的溫度輪廓不同的第一溫度輪廓;和在變化幅材尺寸之前，變 化橫檔寬度尺寸W獲得與所希望的溫度輪廓。運些動作可W由用戶到計算機中的輸入用計 算機來執(zhí)行。
[0128] 在一個實施例中，該方法可W包括:設(shè)置用于每個橫檔寬度尺寸、每個第一間隙段 尺寸和每個第二間隙段尺寸的發(fā)射器尺寸；和變化每個幅材尺寸W獲得所期望的溫度輪 廓。運些動作可W由用戶到計算機中的輸入用計算機來執(zhí)行。
[0129] 在一個實施例中，該方法可W包括:獲得與所期望的溫度輪廓相對應(yīng)的模擬溫度 輪廓；制造產(chǎn)生模擬溫度輪廓的具有發(fā)射器圖案的物理電子發(fā)射器;使用所限定的電流測 試物理電子發(fā)射器;和測量物理電子發(fā)射器的溫度輪廓。
[0130] 在一個實施例中，當物理電子發(fā)射器的溫度輪廓與所期望的溫度輪廓相匹配時， 物理電子發(fā)射器在X射線管中實施?？商娲?，當物理電子發(fā)射器的溫度輪廓與所期望的溫 度輪廓不匹配時，該方法還包括：（a)改變發(fā)射器尺寸的一個或多個發(fā)射器尺寸W獲得具有 迭代發(fā)射器尺寸的迭代發(fā)射器圖案;和(b)對于所限定的電流，在計算機上模擬迭代發(fā)射器 圖案的溫度輪廓;和(C)確定迭代發(fā)射器圖案是否具有用于所限定的電流的所期望的溫度 輪廓，如果沒有，則重復(fù)(a)至(C)。改變和模擬可W基于由用戶到計算機中的輸入。
[0131] 在一個實施例中，該方法可W包括:獲得所期望的溫度輪廓的多個溫度點，并且通 過用戶將其數(shù)據(jù)錄入到計算機系統(tǒng)中；對于所限定的電流，在計算機上模擬發(fā)射器圖案的 溫度輪廓W獲得模擬溫度輪廓的多個模擬溫度點，其可W基于由用戶到計算機中的輸入執(zhí) 行;比較多個溫度點與多個模擬溫度點;和當多個溫度點與多個模擬溫度點基本上匹配時， 選擇發(fā)射器圖案。
[0132] 在一個實施例中，一種制造電子發(fā)射器的方法可W包括:獲得電子發(fā)射器材料片； 獲得電子發(fā)射器圖案;和將電子發(fā)射器圖案激光切割成電子發(fā)射器材料。電子發(fā)射器圖案 可W包括多個細長橫檔端，其在平面中從第一發(fā)射器端到第二發(fā)射器端端與端相連在一起 W形成平面圖案，每個細長橫檔具有橫檔寬度尺寸；多個角部，其中，每個細長橫檔通過多 個角部中的其中一個角部被連接到另一細長橫檔，每個角部在多個細長橫檔的連接的細長 橫檔之間具有角部頂點和相對的角部最低點；多個細長橫檔的相鄰非連接的細長橫檔之間 的第一間隙，其中，第一間隙從第一發(fā)射器端向中間橫檔延伸;多個細長橫檔的相鄰非連接 的細長橫檔之間的第二間隙，其中，第二間隙從第二發(fā)射器端向中間橫檔延伸，其中，第一 間隙與第二間隙不相交;和一個或多個切口，其在角部頂點和角部最低點之間的多個角部 中的一個或多個角部處、或在角部最低點處的多個角部中的一個或多個角部處。在一方面 中，該方法還可W包括:確定電子發(fā)射器圖案產(chǎn)生用于所限定的電流的所期望的溫度輪廓。
[0133] 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，對于本文中所公開的運個和其它過程和方法，在過程 和方法中執(zhí)行的功能可W W不同的順序?qū)嵤?。更進一步地，所概述的步驟和操作僅作為示 例提供，并且一些步驟和操作可W是可選的、被組合成更少的步驟和操作、或在不脫離所公 開的實施例的本質(zhì)的情況下被擴展成附加的步驟和操作。
[0134] 本公開不限于本申請中所描述的具體實施例，運些實施例旨在作為各方面的說 明。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的是，在不脫離其精神和范圍的情況下可W做出 許多修改和變型。除了本文中所列舉的方法和裝置之外，根據(jù)前面描述，本公開的范圍內(nèi)功 能上等同的方法和裝置對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。運樣的修改和變型旨在落 入所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。本發(fā)明僅受所附權(quán)利要求，連同運些權(quán)利要求有權(quán)要求的等 同物的全部范圍限制。應(yīng)當理解，本公開內(nèi)容不限于特定方法、試劑、化合物、組合物或生物 系統(tǒng)，運些當然可W有所不同。應(yīng)當理解，本文中所使用的術(shù)語僅出于描述具體實施例的目 的，并且不旨在限制。
[0135] 關(guān)于本文中基本上任何復(fù)數(shù)和/或單數(shù)術(shù)語的使用，當適合于上下文和/或應(yīng)用 時，本領(lǐng)域技術(shù)人員可W將復(fù)數(shù)解釋為單數(shù)和/或?qū)螖?shù)解釋為復(fù)數(shù)。為清楚起見，可W在 本文中對各種單數(shù)/復(fù)數(shù)置換進行清楚地闡述。
[0136] 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，一般來說，本文中所使用的術(shù)語，特別是在所附權(quán)利要 求(例如，所附權(quán)利要求的主體部分）中所使用的術(shù)語通常是"開放式"術(shù)語(例如，術(shù)語"包 括（including)"應(yīng)當被理解為"包括但不限于"、術(shù)語"具有"應(yīng)當被理解為"至少具有"、術(shù) 語"包括（includes)"應(yīng)當被理解為"包括但不限于"，等等）。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)當理解， 如果所引入的權(quán)利要求敘述物的具體數(shù)字是有意圖的，那么在權(quán)利要求中將會明確地敘述 運個意圖，在沒有運種敘述時，則沒有運種意圖。例如，為了幫助理解，所附權(quán)利要求可W包 含介紹性短語"至少一個"和"一個或多個'的使用W引入權(quán)利要求敘述物。然而，運些短語 的使用不應(yīng)當被解釋為暗示，通過不定冠詞"一(a)"或"一個(an)"引入權(quán)利要求敘述物是 將包含該所引用的權(quán)利要求敘述物的任何特定權(quán)利要求限于僅包含一個運樣的敘述物的 實施例，甚至當同一權(quán)利要求包括介紹性短語"一個或多個"或"至少一個"和諸如"一"或 "一個"的不定冠詞時也是如此(例如，"一"和/或"一個"應(yīng)當被解釋為表示"至少一個"或 "一個或多個"）；對于用于引入權(quán)利要求敘述物的定冠詞的使用來說，同樣如此。另外，即使 明確敘述了所引入的權(quán)利要求敘述物的具體數(shù)字，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認識到，運樣的敘 述物應(yīng)當被解釋為是指至少是所敘述的數(shù)字(例如，在沒有其它修飾語的情況下，"兩個敘 述物"的純粹敘述是指至少兩個敘述物、或兩個或更多個敘述物）。更進一步地，在那些使用 類似于"A，B和C等中的至少一個"的習語的示例中，通常運樣的結(jié)構(gòu)意指本領(lǐng)域技術(shù)人員所 理解的該習語的意思(例如，"具有A，B和C中的至少一個的系統(tǒng)"包括但不限于僅有A、僅有 B、僅有C、有A和B、有A和C、有B和C、和/或有A，B和C等的系統(tǒng)）。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)當理解， 無論是在說明書、權(quán)利要求還是在附圖中，給出兩個或更多個備選項的實際上任何轉(zhuǎn)折詞 和/或短語應(yīng)當被理解為預(yù)期到包括運些項中的一個、運些項中的任意一個或兩個項的可 能性。例如，短語"A或護應(yīng)當被理解為包括"A"或"B"或"A和護運幾種可能。
[0137] 另外，在按照Markush組描述本公開的特征或方面的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認 識到，進而也是按照Markush組的任何個別成員或成員的亞組來描述本公開。
[0138] 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，出于任何和所有目的，諸如在提供書面描述方面，本文 中所公開的所有范圍也涵蓋其任何及所有可能的子范圍和子范圍的組合。所列出的任何范 圍可W簡易地被認為是充分描述該范圍并且使該范圍能夠分解為至少相等的二等分、=等 分、四等分、五等分、十等分等。作為非限制性示例，可W將本文所討論的每個范圍容易地分 解為=分之一、中=分之一和上=分之一等。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)當理解，諸如"高達"，"至 少"等所有語言包括所敘述的數(shù)目并且是指如上文所描述的隨后分解為子范圍的范圍。最 后，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，范圍包括每個個別成員。因此，例如，具有1-3個單元的群組 是指具有1個、2個或3個單元的群組。相似地，具有1-5個單元的群組是指具有1個、2個、3個、 4個或5個單元的群組，等等。
[0139] III.經(jīng)由兩個四極提供電子束聚焦和兩軸射束操控的磁性系統(tǒng)的示例實施例
[0140] 如上文所指出的，某些實施例包括電子束操縱部件，其允許操控和/或聚焦電子 束，W便控制陽極祀上的焦斑的位置和/或大小和形狀。在一個實施例中，該操縱通過被實 現(xiàn)為設(shè)置在電子束路徑中的兩個磁性四極的磁性系統(tǒng)來提供。例如，在一個實施例中，兩個 四極用來提供操控和聚焦電子束。在運種途徑中，聚焦磁場可能由兩個四極（陽極側(cè)四極和 陰極側(cè)四極)提供并且操控磁場的電子束可能由四極(例如，陽極側(cè)四極）中的一個提供?？?替代地，一個方向可W用一個四極進行操控磁場，并且另一方向可W用另一四極進行操控 磁場。運樣，射束聚焦和操控組合可W只使用四極來提供。運個特定途徑消除了對忍/輛上 的附加線圈的需求W創(chuàng)建例如磁性偶極來操控射束-每個運動方向兩個線圈。
[0141] 在該背景下，結(jié)合圖IA至圖化和圖2A(具體地參照磁性系統(tǒng)100)所示的實施例，進 一步參照圖7A和圖7B。圖7A示出了被配置為四極(陰極側(cè)磁性四極103)的陰極忍104的實施 例，并且圖7B示出了還配置為四極（陽極側(cè)磁性四極103)的陽極忍102的實施例。如先前所 描述的，在該示例中，每個忍段包括W相對關(guān)系布置的四個極突部，陰極忍104上的114a， 114b和116a，116b，W及陽極忍102上的122a，122b和124a，124b。每個極突部包括對應(yīng)的線 圈，標示為陰極忍104上的106a，106b和108曰，108b，W及陽極忍102上的112曰，112b和IlOa， 110b。盡管被圖示為具有基本上為圓形的形狀，但是應(yīng)當理解，忍(或輛)部分102,104中的 每個可W配置有不同形狀，諸如正方形取向。
[0142] 兩個磁性四極101,103充當透鏡，并且可W相對于彼此平行進行布置，并且垂直于 由電子束12所限定的光學軸線。四極一起偏轉(zhuǎn)加速后的電子，使得電子束12W提供具有所 期望的形狀和大小的焦斑的方式進行聚焦。每個四極透鏡產(chǎn)生具有梯度的磁場，其中，磁場 強度在磁場內(nèi)不同。梯度使得磁性四極場聚焦在第一方向上聚焦電子束并且在垂直于第一 方向的第二方向上散焦電子束。兩個四極可W被布置成使得它們各自的磁場梯度相對于彼 此轉(zhuǎn)動約90°。當電子束穿過四極時，它被聚焦到具有所需比例的長寬比的細長斑。如此，兩 個四極透鏡的磁場可W相對于光學軸線或相對于穿過光學軸線的平面具有對稱性。
[0143] 除了提供四極效應(yīng)之外，在所圖示的實施例中，四極中的其中一個四極還配置成 提供偶極透鏡效應(yīng)，并且采用不需要附加的偶極線圈的方式。如將要進一步描述的，該偶極 效應(yīng)通過W預(yù)先確定的次序?qū)μ囟ㄈ踢x擇性地供應(yīng)偏移電流從而提供偶極效應(yīng)和四極效 應(yīng)來完成。該偶極磁效應(yīng)提供了均質(zhì)磁場，優(yōu)選地，垂直于電子束的光學軸線進行布置，其 運樣可W用來選擇性地偏轉(zhuǎn)電子，W便"操控"電子束和因此陽極祀上的焦斑的位置。
[0144] 繼續(xù)參照附圖，雙磁性四極(通常標示為100)包括陽極側(cè)磁性四極(通常標示為 101)和第二陰極側(cè)磁性四極(通常標示為103)，它們?nèi)缦惹八枋龅囊黄鸨淮笾露ㄎ辉陉?極和祀陽極之間并且設(shè)置在頸部部分24a周圍。陽極側(cè)四極101進一步被配置成提供偶極透 鏡效應(yīng)，其使焦斑能夠在x/z方向上移位，即，垂直于與X射線設(shè)備的電子束12相對應(yīng)的光學 軸線的平面。在示例實施例中，陰極側(cè)磁性四極103在長度方向上聚焦，并且在寬度方向上 散焦焦斑。然后，電子束通過W下陽極側(cè)磁性四極101在寬度方向上被聚焦并且在長度方向 上被散焦?？傊?，兩個順序布置的磁性四極在焦斑的兩個方向上確保了凈聚焦效應(yīng)。進一步 地，陽極側(cè)四極101提供偶極透鏡效應(yīng)W在x/z方向上移位焦斑。
[0145] 繼續(xù)參照圖7A，示出了陰極側(cè)磁性四極103的平面圖。提供了圓形忍或輛部分(標 示為104)，其包括朝向圓形忍104中屯、的四個極突部114曰，114b，116曰，116b。在極突部中的 每個上提供線圈，如被示出為1〇6曰，106b，108a和108b。在示例實現(xiàn)方式中，忍104和極突部 由忍鐵構(gòu)造。而且，每個線圈包括60應(yīng)22軌距磁線；顯然，其它配置根據(jù)特定應(yīng)用的需要可 能是合適的。
[0146] 如圖7A還示出的，所圖示的示例包括用于向電性串聯(lián)的四個線圈（如示意性地標 示為150,150a，150b和150c)提供預(yù)先確定的電流的'聚焦電源'175。在該實施例中，所供應(yīng) 的電流基本上是恒定的，并且在每個線圈內(nèi)產(chǎn)生電流(如標示為字母'I'和對應(yīng)的箭頭），從 而又產(chǎn)生示意性地標示為160的磁場。選擇電流的幅度W便提供產(chǎn)生所期望的聚焦效應(yīng)的 所期望的磁場。
[0147] 接著，參照圖7B，其圖示了陽極側(cè)磁性四極(標示為101)的平面圖的示例。如同四 極103-樣，提供了圓形忍或輛部分(標示為102)，其包括朝向圓形忍102中屯、的四個極突部 122a，122b，124曰，124b。在極突部中的每個上提供線圈，如被示出為IlOa,IlOb，112a和 112b。與四極103-起，忍102和四極101上的突部包括低損耗鐵氧體材料，W便更好地對操 控頻率(下文所描述的）作出響應(yīng)。線圈可W利用相似軌距磁線和相似應(yīng)數(shù)比，而變型取決 于給定應(yīng)用的需求。
[0148] 如在圖7B的示例性實施例中所進一步示出的，并且與四極103相反，陽極側(cè)四極 101的線圈中的每一個包括單獨的和獨立的電源，其用于提供電流W感應(yīng)各線圈中的磁場， 每個電源標示為180(電源A)，182(電源B)，184(電源C)和186(電源D)。出于提供四極磁場的 目的，向線圈中的每個線圈提供恒定'聚焦電流'，如由與每個電源（181，183，184，186)相關(guān) 聯(lián)的示意性電路所標示的。而且，如由'I'處的電流流動方向箭頭所標示的，陽極側(cè)四極101 的聚焦電流與陰極側(cè)四極103的聚焦電流相反，W便提供互補磁場和所期望的聚焦效應(yīng)。
[0149] 如先前所討論的，四極103被進一步配置成W不需要附加偶極線圈的方式提供偶 極磁性效應(yīng)。為此，除了上文所描述的恒定聚焦電流之外，線圈中的每個線圈提供有X偏移 電流和Y偏移電流。偏移電流的持續(xù)時間處于預(yù)先確定的頻率并且相應(yīng)的偏移電流幅度被 設(shè)計成實現(xiàn)所期望的偶極場，進而實現(xiàn)電子束(和焦斑)的所得移位。因此，每個線圈獨立地 用恒定聚焦電流進行驅(qū)動，并且通過在對應(yīng)的偶極對中施加所期望的X偏移電流和Y偏移電 流W所期望的焦斑操控頻率在磁場產(chǎn)生偶極擾動。運在'X'或'y'方向（參見，例如，圖13B和 圖13C，其示出了代表性效應(yīng))上有效地移動磁場的中屯、，其由在所規(guī)定的'X'或'y'方向上 產(chǎn)生電子束的移位(和陽極祀上的焦斑的最終位置）。
[0150] 接著，參照圖8,其圖示了功能圖，該功能圖圖示了用于控制圖7A/7B的四極系統(tǒng)的 操作的磁性控制系統(tǒng)的實施例。在高水平上，圖8的磁性控制系統(tǒng)提供供應(yīng)到四極對101和 103的線圈電流的必要控制，W便(1)提供必要四極場W便實現(xiàn)焦斑的所期望的焦點；和(2) 提供必要偶極場W便實現(xiàn)焦斑的所期望的位置。如所指出的，線圈電流的控制W-種方式 完成，W便實現(xiàn)所期望的操控頻率。
[0151] 圖8的實施例包括指令處理設(shè)備176,其可W用任何適當?shù)目删幊淘O(shè)備(諸如微處 理器或微控制器、或者等效電子產(chǎn)品）實現(xiàn)。命令處理設(shè)備176控制例如獨立電源（即，提供 操作電流W產(chǎn)生磁場的對應(yīng)的線圈）中的每個獨立電源的操作，優(yōu)選地，按照存儲在非易失 性存儲器中的參數(shù)(諸如標示為命令輸入190)。例如，在示例操作方案中，存儲/限定在命令 輸入190中的參數(shù)可能包括與焦斑的聚焦和操控相關(guān)的W下參數(shù)中的一個或多個:管電流 (標識管電流的操作幅度的數(shù)值，單位為毫安）、焦斑L/S(諸如'大'或'小'焦斑大小）、啟動/ 停止同步(標識何時開啟和關(guān)閉聚焦）、管電壓(指定管操作電壓，單位為千伏）、焦斑操控圖 案(例如，指示焦斑的預(yù)定操控圖案的數(shù)值）W及數(shù)據(jù)系統(tǒng)同步（W用對應(yīng)的成像系統(tǒng)同步X 射線束圖案）。
[0152] 在示例性實現(xiàn)方式中，命令輸入190可能與查找表布置中的必要值相對應(yīng)。如上文 所描述的，聚焦電源175向陰極側(cè)磁性四極103的線圈提供AC聚焦電流。類似地，出于偶極效 應(yīng)的目的，電源4(180)、電源8(182)、電源〔(184)和電源0(186)經(jīng)由用于聚集每個線圈的聚 焦部件的AC信號和DC偏移電流向陽極側(cè)磁性四極101的對應(yīng)的線圈供應(yīng)聚焦電流。
[0153] 因此，通過一個示例，如上文所描述的，被指定為'小'的焦斑大小可能使命令處理 單元176控制聚焦電源175, W向陰極側(cè)磁性四極103的線圈（106b，108a，106a，108b)中的每 個線圈提供具有規(guī)定幅度(與'小'焦斑相對應(yīng)）的恒定聚焦電流。類似地，還可能控制電源 180(線圈IlOa)，182(線圈11化），184(線圈IlOb)和186(線圈112a)中的每個電源W向陽極 側(cè)磁性四極101的線圈中的每個線圈提供幅度與由175供應(yīng)的幅度相同的恒定聚焦(AC)電 流。再次，運可能產(chǎn)生對電子束施加聚焦力W便在陽極祀上產(chǎn)生'小'焦斑的四極磁場（參 見，例如，圖13A的磁場）。
[0154] 類似地，!^操控圖案可能在'X'或'y'方向上規(guī)定特定焦斑操控頻率和必要位移。 如上文所描述的，運可能導(dǎo)致命令處理單元176控制電源180,182,184和186中的每個電源 W向陽極側(cè)磁性四極101的對應(yīng)的線圈供應(yīng)必要X偏移和Y偏移DC電流幅度，從而產(chǎn)生所期 望的偶極操控效應(yīng)，除了射束(焦斑)聚焦之外。
[01巧]在示例實施例中，電源175,180,182,184和186中的每個電源是高速開關(guān)電源，并 且其從標示為192的主電源接收電源。磁性控制狀態(tài)接收與電源和線圈的操作有關(guān)的狀態(tài) 信息，并且可W通過命令處理單元176和/或外部監(jiān)視器控制裝置(未示出）進行監(jiān)測。
[0156] 因此，在圖7A至圖7B和圖8的實施例中，提供了經(jīng)由兩個四極提供電子束聚焦和兩 軸射束操控的磁性系統(tǒng)。盡管示出了示例實施例，但是應(yīng)當理解，可W設(shè)想其它途徑。例如， 當通過完全由陽極側(cè)磁性四極101上的線圈提供的偶極效應(yīng)提供的電子束的操控時，應(yīng)當 理解陽極忍102和陰極忍104可能由鐵氧體材料構(gòu)造，并且操控可W是忍之間的'分離'，每 個忍例如在一個'X'和'y'方向上提供偶極效應(yīng)。還可W設(shè)想其它變型。
[0157] III.經(jīng)由并置在極突部上的兩個四極和兩個偶極提供電子束聚焦和雙軸射束操 控的磁性系統(tǒng)的示例實施例
[0158] 在又一示例實施例中，提供了一種被實現(xiàn)為設(shè)置在X射線管的電子束路徑中的兩 個磁性四極和兩個偶極的磁性系統(tǒng)。與上文所描述的實施例類似，兩個磁性四極被配置成 在垂直于射束路徑的兩個方向上聚焦電子束路徑。然而，作為經(jīng)由如上文所描述的四極線 圈實現(xiàn)偶極功能的替代，并置兩個偶極(在四極忍中的一個上）W在垂直于射束路徑的兩個 方向（'X'和'y'）上操控射束。再次，兩個四極形成四極磁性透鏡(有時被稱為"雙峰"），并且 當射束穿過四極透鏡時，聚焦就完成了。操控通過由纏繞在忍的極突部中的其中一個極突 部的線圈產(chǎn)生的兩個偶極來完成，而四極線圈（纏繞在相同的突部/極上)維持聚焦線圈電 流。電子束(和焦斑的所得移位）的操控通過適當?shù)木€圈對通電進行，并且可W在一個軸線 或軸線組合上進行。在一個實施例中，一個四極用來在第一方向上聚焦并且具有兩個偶極 的第二四極在第二方向上聚焦，W及在兩個方向上操控。
[0159] 接著，參照圖9A和圖9B，它們一起示出了一個示例實施例。參照圖9A，示出了陰極 側(cè)磁性四極103'的平面圖。在該實施例中，四極是在大多數(shù)方面類似于圖7A的四極。提供了 圓形忍或輛部分（標示為104)，其包括朝向圓形忍104中屯、的四極突部114曰，114b，116曰， 116b。在極突部中的每個極突部上提供了線圈，如被示出為106a，106b，108a和108b。在示例 實現(xiàn)方式中，忍104和極突部由忍鐵構(gòu)造。而且，每個線圈包括60應(yīng)22軌距磁線；顯然，其它 配置取決于特定應(yīng)用的需要可能是合適的。
[0160] 如圖9A進一步示出的，用于向電性串聯(lián)的四個線圈（被示意性地表示為250,250曰， 25化和250c)提供預(yù)先確定的電流的'聚焦電源1'275。在該實施例中，所供應(yīng)的電流基本上 恒定的，并且在每個線圈內(nèi)產(chǎn)生如由字母'I'和對應(yīng)的箭頭所標示的電流，從而又產(chǎn)生示意 性地標示為260的磁場。選擇電流的幅度(AC) W便提供產(chǎn)生所期望的聚焦效應(yīng)的所期望的 磁場。
[0161] 接著，參照圖9B，其圖示了陽極側(cè)磁性四極(標示為101'）的平面圖的示例。如同四 極103'一樣，提供了圓形忍或輛部分(標示為102'），其包括也朝向圓形忍102中屯、的四極突 部122曰，122b，124曰，124b。在極突部中的每個極突部上提供四極線圈，如110曰，110b，112a和 11化所示。另外，一對偶極線圈并置在極突部中的每個極突部上，如111a，IUb和113a，113b 所示。
[0162] 如圖9B的示例性實施例進一步示出，四極線圈110a，110b，112a和11化中的每個四 極線圈電性串聯(lián)到'聚焦電源1'276,用于提供預(yù)先確定的聚焦電流，如251，251a，251b和 251c示意性地所示。如已經(jīng)所描述的，出于提供四極磁場的目的，向四極線圈中的每個四極 線圈提供恒定的'聚焦電流'。
[0163] 另外，陽極側(cè)四極101'的偶極線圈111a，IUb和113a，113b中的每個偶極線圈被連 接到單獨的和獨立的電源，用于提供電流W在相應(yīng)線圈中感應(yīng)磁場。電源標示為280(操控 電源A)，282(操控電源B)，284(操控電源C)和286(操控電源D)并且如由于每個電源（281， 283,285,287)相關(guān)聯(lián)的概略電路所標示的電性連接。而且，如由'I'處的電流方向箭頭所標 示的，陽極側(cè)四極101'中的聚焦電流與陰極側(cè)四極103'的聚焦電流相反，W便提供互補磁 場和所期望的聚焦效應(yīng)。
[0164] 運里，偶極對被配置成提供偶極磁性效應(yīng)，并且必要偶極效應(yīng)通過供應(yīng)提供有X偏 移電流和Y偏移電流的偶極線圈中的每個偶極線圈來提供。偏移電流的持續(xù)時間處于預(yù)先 確定的頻率并且相應(yīng)的偏移電流幅度被設(shè)計成實現(xiàn)所期望的偶極場，進而實現(xiàn)電子束(和 焦斑)的所得移位。因此，每個線圈獨立地進行驅(qū)動，四極線圈用恒定聚焦電流驅(qū)動，并且偶 極線圈對通過施加對應(yīng)的偶極對中的所期望的X偏移電流和Y偏移電流W所期望的焦斑操 控頻率用適當?shù)碾娏黩?qū)動。運在'X'或'y'方向（例如，參見圖13B和圖13C，其示出了代表性 效應(yīng))上有效地移動磁場的中屯、，其又在所規(guī)定的'X'或'y'方向上產(chǎn)生電子束的移位(和陽 極祀上的焦斑的所得位置）。
[0165] 接著，參照圖10,其圖示了功能圖，該功能圖圖示了用于控制圖9A/9B的四極/偶極 系統(tǒng)的操作的磁性控制系統(tǒng)的實施例。在高水平上，圖10的磁性控制系統(tǒng)提供供應(yīng)到四極 線圈和偶極線圈的線圈電流的必要控制，W便（1)提供必要四極場W便實現(xiàn)焦斑的所期望 的焦點；和（2)提供必要偶極場W便實現(xiàn)焦斑的所期望的位置。如所指出的，線圈電流的控 制W-種方式完成，W便實現(xiàn)所期望的操控頻率。
[0166] 與圖10的磁性控制系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的功能處理在大多數(shù)方面類似于圖8的功能處理， 除了聚焦電源1(275)和2(276)中的每個聚焦電源向四極線圈提供必要聚焦AC電流，并且操 控電源4(280)，8(282)，(：(284)和0(286)向偶極線圈提供必要操控4(：電流和幅度^提供所 期望的偶極磁性效應(yīng)，W便實現(xiàn)所需的電子束移位(焦斑運動）。
[0167] 因此，在圖9A至圖9B和圖10的實施例中，提供了經(jīng)由兩個四極和兩個偶極提供電 子束聚焦和兩軸射束操控的磁性系統(tǒng)。盡管示出了示例實施例，但是應(yīng)當理解，可W設(shè)想其 它途徑。例如，當通過完全由形成在陽極側(cè)磁性四極101'上的兩個偶極提供的偶極效應(yīng)提 供的電子束的操控時，應(yīng)當理解陽極忍102'和陰極忍104'可能由鐵氧體材料構(gòu)造，并且操 控可W是忍之間的'分離'，每個忍具有形成在其上的偶極W例如在一個方向上提供偶極效 應(yīng)。還可W設(shè)想其它變型。
[0168] 接著，參照圖11，其圖示了用于操作在圖8或圖10中表示的磁性控制功能性的方法 的一個示例。從步驟302開始，用戶可W選擇或標識適當?shù)牟僮鲄?shù)，它們作為指令輸入被 存儲在存儲器190中。在步驟304,操作參數(shù)被轉(zhuǎn)發(fā)到管控制單元，其包括命令處理單元176。 對于每個操作參數(shù)，在步驟306，命令處理單元176對查找/校準表查詢對應(yīng)的值，例如，陰極 四極電流、陽極四極電流和偶極場偏置電流。在步驟308,線圈用相應(yīng)的電流值上電，并且向 用戶提供確認。在步驟310,用戶發(fā)起曝光和X射線成像開始。完成W后，在步驟312,轉(zhuǎn)發(fā)使 停止供電給線圈的命令。
[0169] 應(yīng)當理解，如本文中所描述的，電子束操控的各種實現(xiàn)方式可W有利地結(jié)合可調(diào) 節(jié)發(fā)射器使用，并且每個的特征彼此互補。然而，還應(yīng)當理解，無論是電子束操控或平面發(fā) 射器的各種特征不需要一起使用，并且在單獨的實現(xiàn)方式中具有適用性和功能性。
[0170] 根據(jù)前述內(nèi)容，應(yīng)當理解，出于圖示目的，本文中已經(jīng)對本公開的各種實施例進行 了描述，并且在不脫離本公開的范圍和精神的情況下可W進行各種修改。因此，本文中所公 開的各種實施例并不旨在限制，其真實范圍和精神由W下權(quán)利要求來指示。
[0171] 本文中所引用的所有參考文獻W其全部內(nèi)容通過特定引用并入本文。
【主權(quán)項】
1. 一種電子發(fā)射器，包括： 多個細長橫檔，其從平面中的第一發(fā)射器端到第二發(fā)射器端端與端相連在一起以形成 平面圖案； 多個角部，其中，每個細長橫檔通過所述多個角部的一個角部連接到另一細長橫檔，每 個角部在所述多個細長橫檔中的所述連接的細長橫檔之間具有角部頂點和相對的角部最 低點； 所述多個細長橫檔中的相鄰非連接的細長橫檔之間的第一間隙，其中，所述第一間隙 從所述第一發(fā)射器端向中間橫檔延伸； 所述多個細長橫檔中的相鄰非連接的細長橫檔之間的第二間隙，其中，所述第二間隙 從所述第二發(fā)射器端向所述中間橫檔延伸，其中，所述第一間隙與所述第二間隙不相交;和 一個或多個切口，其在所述角部頂點和所述角部最低點之間的所述多個角部中的一個 或多個所述角部處、或者在所述角部最低點處的所述多個角部中的一個或多個所述角部 處。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)射器，其中，排除所述一個或多個切口之外，所述角部頂點 和角部最低點之間的每個角部的一個或多個本體部分一起限定幅材尺寸，每個細長橫檔具 有橫檔寬度尺寸，其中，所述幅材尺寸是在所述角部處的所述連接的細長橫檔的所述橫檔 寬度尺寸的10%以內(nèi)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)射器，其中，從所述第一端到中間橫檔，所述第一間隙具有 多個第一間隙段，每個第一間隙段具有間隙段寬度，每個第一間隙段的間隙段寬度具有當 所述發(fā)射器在非發(fā)射溫度下并且在電子發(fā)射溫度下時維持所述第一間隙的尺寸，并且其 中，從所述第二端到中間橫檔，所述第二間隙具有多個第二間隙段，每個第二間隙段具有間 隙段寬度，每個第二間隙段的間隙段寬度具有當所述發(fā)射器在所述非發(fā)射溫度下并且在所 述電子發(fā)射溫度下時維持所述第二間隙的尺寸。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)射器，其中，所述第一間隙從所述第一端到所述中間橫檔是 順時針或逆時針，并且所述第二間隙從所述中間橫檔到所述第二端是逆時針或順時針以便 與所述第一間隙的取向相反。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)射器，其中，所述多個細長橫檔中的第一部分具有第一橫檔 寬度尺寸并且所述多個細長橫檔的第二部分具有不同的第二橫檔尺寸。6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)射器，其中，所述第一間隙段中的兩個或更多個第一間隙段 具有不同的間隙段寬度尺寸，并且所述第二間隙段中的兩個或更多個第二間隙段具有不同 的間隙段寬度尺寸。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)射器，其中，來自所述第一發(fā)射器端的第一橫檔和第二橫檔 具有第一橫檔寬度尺寸，并且從所述第二橫檔到所述中間橫檔的其它橫檔具有與所述第一 橫檔寬度尺寸不同的至少一個橫檔寬度尺寸，并且其中，來自所述第二發(fā)射器的最終橫檔 和倒數(shù)第二個橫檔具有所述第一橫檔寬度尺寸，并且從所述倒數(shù)第二橫檔到所述中間橫檔 的其它橫檔具有與所述第一橫檔寬度尺寸不同的至少一個橫檔寬度尺寸。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)射器，其中，具有平坦表面的所述多個細長橫檔中的每個細 長橫檔與所述平坦表面一起形成所述平面圖案形式的所述平面發(fā)射表面。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)射器，包括在所述第一端耦合到第一細長橫檔的第一細長 腿部、以及在所述第二端耦合到最終細長橫檔的第二細長腿部，所述第一細長腿部和第二 細長腿部相對于所述平面發(fā)射表面成一角度。10. -種設(shè)計電子發(fā)射器的方法，所述方法包括： 確定來自電子發(fā)射器的電子發(fā)射的所期望的橫截面輪廓，并且將所述電子發(fā)射器的參 數(shù)輸入到計算機中，所述電子發(fā)射器包括： 多個細長橫檔，其在角部端與端相連在一起，每個角部具有角部頂點和相對的角部最 低點，每個細長橫檔具有橫檔寬度尺寸； 從所述第一發(fā)射器端到中間橫檔的相鄰非連接的細長橫檔之間的第一間隙，其中，所 述第一間隙包括多個第一間隙段，每個第一間隙段具有第一間隙段寬度； 從所述第二發(fā)射器端到所述中間橫檔的相鄰非連接的細長橫檔之間的第二間隙，其 中，所述第二間隙包括多個第二間隙段，每個第二間隙段具有第二間隙段寬度;和 所述角部頂點和角部最低點之間的每個角部的一個或多個本體部分一起限定用于每 個角部的幅材尺寸； 確定發(fā)射所期望的橫截面輪廓的所述電子發(fā)射器的所期望的溫度輪廓;和 基于所述電子發(fā)射器的所述輸入?yún)?shù)使用所述計算機通過產(chǎn)生所期望的溫度輪廓的 所述電子發(fā)射器來確定用于所限定的電流的所期望的發(fā)射器尺寸，所述發(fā)射器尺寸包括： 每個橫檔寬度尺寸； 每個第一間隙段尺寸； 每個第二間隙段尺寸;和 每個幅材尺寸。11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進一步包括： 將所述電子發(fā)射器的發(fā)射器圖案輸入到所述計算機中，所述發(fā)射器圖案包括所述發(fā)射 器尺寸； 對于所限定的電流，在所述計算機上模擬所述發(fā)射器圖案的所述溫度輪廓;和 確定所述發(fā)射器圖案是否具有用于所限定的電流的所期望的溫度輪廓。12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進一步包括： (a) 在所述計算機中改變所述發(fā)射器尺寸的一個或多個發(fā)射器尺寸以獲得具有迭代發(fā) 射器尺寸的迭代發(fā)射器圖案;和 (b) 對于所限定的電流，在所述計算機上模擬所述迭代發(fā)射器圖案的所述溫度輪廓，和 (c) 確定所述迭代發(fā)射器圖案是否具有用于所限定的電流的所期望的溫度輪廓， 如果沒有，則重復(fù)(a)至(c)。13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進一步包括： 設(shè)置所述幅材橫檔尺寸以與發(fā)射器圖案相對應(yīng);和 變化所述幅材尺寸以獲得所期望的溫度輪廓。14. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進一步包括： 設(shè)置所述幅材橫檔尺寸以與發(fā)射器圖案相對應(yīng)； 變化所述幅材尺寸以獲得與所期望的溫度輪廓不同的第一溫度輪廓;和 在變化所述幅材尺寸之后，變化所述橫檔寬度尺寸以獲得所期望的溫度輪廓。15. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進一步包括： 設(shè)置用于每個橫檔寬度尺寸、每個第一間隙段尺寸和每個第二間隙段尺寸的發(fā)射器尺 寸;和 變化每個幅材尺寸以獲得所期望的溫度輪廓。16. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進一步包括： 使用所述計算機來獲得與所期望的溫度輪廓相對應(yīng)的模擬溫度輪廓； 制造產(chǎn)生所述模擬溫度輪廓的具有所述發(fā)射器圖案的物理電子發(fā)射器； 使用所限定的電流測試所述物理電子發(fā)射器;和 測量所述物理電子發(fā)射器的所述溫度輪廓。17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，進一步包括： 當所述物理電子發(fā)射器的所述溫度輪廓與所期望的溫度輪廓相匹配時，所述物理電子 發(fā)射器在X射線管中實施;或者 當所述物理電子發(fā)射器的所述溫度輪廓與所期望的溫度輪廓不匹配時，所述方法還包 括： (a) 改變所述發(fā)射器尺寸的一個或多個發(fā)射器尺寸以獲得具有迭代發(fā)射器尺寸的迭代 發(fā)射器圖案;和 (b) 對于所限定的電流，在所述計算機上模擬所述迭代發(fā)射器圖案的所述溫度輪廓;和 (c) 確定所述迭代發(fā)射器圖案是否具有用于所限定的電流的所期望的溫度輪廓， 如果沒有，則重復(fù)(a)至(c)。18. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進一步包括： 獲得所期望的溫度輪廓的多個溫度點； 對于所限定的電流，在所述計算機上模擬所述發(fā)射器圖案的所述溫度輪廓，以獲得所 述模擬溫度輪廓的多個模擬溫度點； 比較所述多個溫度點與所述多個模擬溫度點;和 當所述多個溫度點與所述多個模擬溫度點基本上匹配時，選擇所述發(fā)射器圖案。19. 一種制造電子發(fā)射器的方法，所述方法包括： 獲得電子發(fā)射材料片； 獲得電子發(fā)射器圖案;和 將所述電子發(fā)射器圖案激光切割成所述電子發(fā)射器材料，所述電子發(fā)射器圖案包括： 多個細長橫檔，其從平面中的第一發(fā)射器端到第二發(fā)射器端端與端相連在一起以形成 平面圖案； 多個角部，其中，每個細長橫檔通過所述多個角部中的一個角部被連接到另一細長橫 檔，每個角部在多個細長橫檔的所述連接的細長橫檔之間具有角部頂點和相對的角部最低 占. 所述多個細長橫檔的相鄰非連接的細長橫檔之間的第一間隙，其中，所述第一間隙從 所述第一發(fā)射器端向中間橫檔延伸； 所述多個細長橫檔的相鄰非連接的細長橫檔之間的第二間隙，其中，所述第二間隙從 所述第二發(fā)射器端向所述中間橫檔延伸，其中，所述第一間隙與所述第二間隙不相交;和 一個或多個切口，其在所述角部頂點和所述角部最低點之間的所述多個角部中的一個 或多個所述角部處、或者在所述角部最低點處的所述多個角部中的一個或多個所述角部 處。20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，進一步包括： 確定所述電子發(fā)射器圖案產(chǎn)生用于所限定的電流的所期望的溫度輪廓。21. -種從電子發(fā)射器非均質(zhì)地發(fā)射電子的方法，所述方法包括： 提供根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射器，所述電子發(fā)射器具有由所述多個細長橫檔形 成的平面發(fā)射器表面;和 在垂直方向上從所述平面發(fā)射器表面發(fā)射非均質(zhì)電子束。22. -種X射線管，包括： 陰極，其包括發(fā)射器，其中，所述發(fā)射器具有被配置成以非均質(zhì)方式發(fā)射電子束形式的 電子的基本上是平面的表面； 陽極，其被配置成接收所發(fā)射的電子； 第一磁性四極，其形成在第一磁輒上并且具有用于在第一方向上聚焦所述電子束、并 且在垂直于所述第一方向的第二方向上散焦所述電子束的磁性四極梯度； 第二磁性四極，其形成在第二磁輒上并且具有用于在所述第二方向上聚焦所述電子 束、并且在所述第一方向上散焦所述電子束的磁性四極梯度； 其中，所述第一磁性四極和第二磁性四極的組合在所述電子束的焦斑的第一方向和第 二方向上提供了凈聚焦效應(yīng);和 磁性偶極，其被配置成偏轉(zhuǎn)所述電子束，以便使所述電子束的所述焦斑移位在靶上，所 述磁性偶極被配置在所述第一磁輒上、在所述第二磁輒上、或在所述第一磁輒和第二磁輒 兩者上。
【文檔編號】H01J29/00GK105849851SQ201480070243
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2014年10月29日
【發(fā)明人】B·D·坎菲爾德, C·B·伍德曼
【申請人】瓦里安醫(yī)療系統(tǒng)公司