УПРАВЛЯЕМЫЙ ЭМИТИРУЮЩИЙ УЗЕЛ ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ С АВТОЭЛЕКТРОННОЙ ЭМИССИЕЙ И РЕНТГЕНОВСКАЯ ТРУБКА С ТАКИМ ЭМИТИРУЮЩИМ УЗЛОМ Российский патент 2016 года по МПК H01J21/10 

Изобретения относятся к электронной технике и рентгеновской технике, более конкретно - к автоэмиссионным приборам и источникам рентгеновского излучения, а именно к управляемому эмитирующему узлу электронных приборов и рентгеновской трубке, содержащей предлагаемый эмитирующий узел.

Известны управляемые эмитирующие узлы с автоэлектронной эмиссией, содержащие катодный электрод с автоэлектронным эмиттером и расположенный на пути эмитируемых им электронов прозрачный для них управляющий электрод. Такие эмитирующие узлы используются в составе различных электронных приборов (см., например: патент РФ №2161840, опубл. 10.01.2001 [1]; авторское свидетельство СССР №1079096, опубл. 15.07.1991 [2]; патент РФ №2231859, опубл. 27.06.2004 [3]; патент США №6553096, опубл. 22.04.2003 [4]; патент США №6850595, опубл. 01.02.2005 [5]; патент США №8300769 (опубл. 30.10.2012) [6]; патентную заявку США №2013/0336459, опубл. 19.12.2013 [7]). Первый из этих документов относится к автоэмиссионному триоду, второй и третий - к электронной пушке, а остальные - к рентгеновским трубкам. Рентгеновские трубки наряду с эмитирующим узлом содержат в общем с этим узлом вакуумированном корпусе анодный электрод, бомбардируемый эмитируемыми электронами. Возбуждаемое в результате этой бомбардировки рентгеновское излучение выводится через рентгенопрозрачное окно.

Наличие во всех этих и других приборах управляемых эмитирующих узлов с автоэлектронной эмиссией позволяет получить практически безынерционное управление током при большой плотности съема последнего с эмитирующей поверхности и малой угловой расходимости эмитируемых электронов в сочетании с отсутствием характерного для устройств с термокатодом расхода энергии на его подогрев и связанного с этим выделения тепла прибором. Благодаря таким показателям электронные приборы, содержащие управляемый эмитирующий узел с автоэлектронной эмиссией, являются весьма перспективными. В частности, в рентгеновских трубках с управляемым эмитирующим узлом возможно раздельное безынерционное управление интенсивностью и спектральным составом излучения. Такие трубки могут быть миниатюризированы до размеров, позволяющих использовать их в брахитерапии. Использованию в этой области способствует и меньший нагрев таких трубок в процессе работы.

Вместе с тем в приборах с подобными управляемыми эмитирующими узлами имеет место заметная вероятность повреждения или даже разрушения автоэлектронного эмиттера катодного электрода в результате бомбардировки его положительными ионами, образующимися в условиях технического вакуума во внутреннем пространстве электронного прибора (см., например: патент РФ №2309480, опубл. 27.10.2007 [8]; патент РФ №2474909, опубл. 10.02.2013 [9]). При наличии высокого анодного напряжения в приборе, использующем эмитирующий узел, электроны ускоряются в созданном электрическом поле и при столкновении с атомами или молекулами остаточных газов порождают в рабочем объеме положительные ионы, которые под воздействием созданного электрического поля движутся в сторону катодного электрода. Бомбардируя эмитирующую часть катодного электрода, ионы постепенно разрушают ее и изменяют эмиссионные характеристики эмитирующего материала. Особенно актуальна указанная проблема для устройств, в которых автоэлектронный эмиттер выполнен основе наноуглеродных структур. При этом актуальность ее возрастает для приборов, использующих высокие ускоряющие напряжения, к которым относятся, в первую очередь, рентгеновские трубки.

Названная выше проблема характерна и для наиболее близких к предлагаемым изобретениям технических решений, известных из патентной заявки [7], относящихся к управляемому эмитирующему узлу, входящему в состав рентгеновской трубки, и самой этой трубке.

Эмитирующий узел по заявке [7] содержит катодный электрод с автоэлектронной эмитирующей частью и управляющий электрод. Последний выполнен плоским и имеет отверстие, расположенное напротив автоэлектронной эмитирующей части катодного электрода. Управляющий электрод объединен с фокусирующим электродом в виде цилиндра, ориентированного в сторону, противоположную катодному электроду. Для фокусирующего электрода в [7] предлагаются варианты выполнения в виде боковой поверхности кругового или эллиптического цилиндра, призмы и т.п. Рентгеновская трубка по патентной заявке [7] содержит указанный управляемый эмитирующий узел и анодный электрод, размещенные в вакуумированном корпусе, выполненном с возможностью выведения рентгеновского излучения, возбуждаемого в анодном электроде при бомбардировке его эмитируемыми электронами.

В патентах [8] и [9] для решения названной выше проблемы предлагаются более устойчивый к бомбардировке ионами материал автоэлектронного эмиттера и технология его получения, а также способ изготовления эмиттера из такого материала.

В противоположность этому, технические решения по обоим предлагаемым изобретениям направлены на устранение самой причины, вызывающей разрушение эмиттера в автоэмиссионных приборах, в том числе в рентгеновской трубке, вследствие ионной бомбардировки, а именно на достижение технического результата, заключающегося в снижении интенсивности ионной бомбардировки.

В дальнейшем при рассмотрении частных случаев выполнения и примеров использования предлагаемых изобретений могут быть названы и другие виды технического результата, достигаемые наряду с указанным выше.

Управляемый эмитирующий узел, являющийся предметом первого предлагаемого изобретения, как и наиболее близкий к нему известный, содержит катодный электрод с автоэлектронной эмитирующей частью и управляющий электрод, имеющий плоскую часть с отверстием, расположенным напротив автоэлектронной эмитирующей части катодного электрода.

Для достижения названного выше технического результата в предлагаемом управляемом эмитирующем узле, в отличие наиболее близкого к нему известного, в управляющем электроде вокруг указанного отверстия выполнен кольцеобразный выступ, имеющий плавные изгибы и плавное сопряжение с указанной плоской частью и ориентированный в сторону, противоположную катодному электроду.

Рентгеновская трубка, являющаяся предметом второго предлагаемого изобретения, как и наиболее близкая к ней известная, содержит управляемый эмитирующий узел и анодный электрод, размещенные в вакуумированном корпусе, выполненном с возможностью выведения рентгеновского излучения, возбуждаемого в анодном электроде при бомбардировке его эмитируемыми электронами. При этом управляемый эмитирующий узел содержит катодный электрод с автоэлектронной эмитирующей частью и управляющий электрод, имеющий плоскую часть с отверстием, расположенным напротив автоэлектронной эмитирующей части катодного электрода.

Для достижения названного выше технического результата в предлагаемой рентгеновской трубке, в отличие от наиболее близкой к ней известной, в управляющем электроде вокруг указанного отверстия выполнен кольцеобразный выступ, имеющий плавные изгибы и плавное сопряжение с указанной плоской частью и ориентированный в сторону, противоположную катодному электроду.

В обоих предлагаемых устройствах благодаря наличию у управляющего электрода кольцеобразного выступа вокруг отверстия, через которое осуществляется вывод пучка эмитированных электронов, изменяется направление силовых линий электрического поля и возникают латеральные составляющие этого поля. Для электронов такие латеральные составляющие электрического поля приводят к появлению сил, направленных к оси электронного пучка, то есть способствуют его фокусировке. Для положительных же ионов латеральные составляющие электрического поля, наоборот, приводят к отклонению ионов от указанной оси, то есть к дефокусировке потока ионов. Это, в свою очередь, уменьшает ионный поток, бомбардирующий эмитирующую часть катодного электрода.

Целесообразно выполнение в предлагаемом управляемом эмитирующем узле, в том числе в составе предлагаемой рентгеновской трубки, эмитирующей части катодного электрода в виде подложки с нанесенной на нее углеродной пленкой, образованной нерегулярно расположенными углеродными микро- и наноребрами и (или) микро- и нанонитями, ориентированными перпендикулярно поверхности подложки. Такая эмитирующая часть обладает хорошими эмиссионными характеристиками и увеличенной стойкостью в электрических полях с высокой напряженностью (см. патент РФ №2194328, опубл. 20.03.2000 [10]). В качестве материала для эмитирующей части катодного электрода может быть использован также материал по патенту [8], обладающий более высокой устойчивостью к ионной бомбардировке, поскольку, несмотря существенное снижение ее интенсивности, она не исключается полностью. Указанный материал представляет собой композиционную наноалмазографитовую пленку, содержащую наноалмазные кристаллиты с размерами, меньшими толщины обедненного слоя в полупроводниковой структуре алмазных кристаллитов.

Край отверстия в плоской части управляющего электрода как в предлагаемом эмитирующем узле, так и в предлагаемой рентгеновской трубке, использующей такой узел, может быть скруглен. Данная мера направлена на уменьшение вероятности электрических пробоев, причиной которых может быть возникновение эмиссии из отрывающихся от автоэлектронного эмиттера способных к самостоятельной эмиссии частиц, неизбежно оседающих на кромке отверстия управляющего электрода. Пробой может вызываться также отрывом от управляющего электрода указанных осевших на нем частиц эмитирующего материала. Наличие указанного скругления препятствует образованию на кромке отверстия участков с повышенной напряженностью электрического поля и тем самым - возникновению упомянутой паразитной эмиссии и отрыву от управляющего электрода осевших на нем частиц.

Рентгеновская трубка может быть выполнена как с прострельным анодом, размещенным перед рентгенопрозрачным окном в более удаленном от управляющего электрода торце корпуса, так и с отражательным анодным электродом для получения возможности формирования пучка рентгеновского излучения, направленного вперед по продольной оси трубки или вбок через рентгенопрозрачное окно, выполненное в боковой стенке корпуса. В последнем случае для формирования пучка излучения, распространяющегося во все стороны вокруг продольной оси трубки, анодный электрод выполнен конусообразным с вершиной конуса, обращенной к управляющему электроду, а рентгенопрозрачное окно выполнено в виде пояса в боковой стенке корпуса.

Изобретения поясняются чертежами, на которых в качестве примеров схематически представлены:

- на фиг. 1 - выполнение предлагаемого управляемого эмитирующего узла и использование его в составе триода;

- на фиг. 2 - выполнение предлагаемого управляемого эмитирующего узла и использование его в составе электронной пушки;

- на фиг. 3-5 - выполнение предлагаемой рентгеновской трубки, содержащей предлагаемый управляемый эмитирующий узел, в различных частных случаях.

К предлагаемому управляемому эмитирующему узлу относятся позиции 1-4, 10, 11, 20 на фиг. 1; 21-24, 30, 31, 40 на фиг. 2; 41-44, 50, 51, 60 на фиг. 3; 61-64, 70, 71, 80 на фиг. 4 и 81-84, 90, 91, 100 на фиг. 5.

В электронном приборе, являющемся триодом (фиг. 1), управляемый эмитирующий узел содержит катодный электрод 1 с эмитирующей частью 2 и управляющий электрод 20. Последний имеет плоскую часть с отверстием 3 в ней, расположенным напротив автоэлектронной эмитирующей части 2 катодного электрода 1. Вокруг отверстия 3 выполнен кольцеобразный выступ 4. Последний имеет плавные изгибы и плавное сопряжение с плоской частью электрода, имеющей упомянутое отверстие 3. Выступ 4 ориентирован в сторону, противоположную катодному электроду 1. Наличие в управляющем электроде 20 отверстия 3 обеспечивает его прозрачность для эмитируемых электронов. Отверстие 3 имеет скругленный край. Устройство по фиг. 1 содержит также анодный электрод 8, значительно более удаленный от управляющего электрода 20, чем катодный электрод 1. Катодный 1 и управляющий 20 электроды управляемого эмитирующего узла вместе с анодным электродом 8 заключены в вакуумированный корпус 9 и имеют внешние выводы 10, 11, 12 соответственно. При подаче на управляющий электрод 20 напряжения положительной полярности относительно катодного электрода 1 в промежутке: эмитирующая часть 2 катодного электрода - управляющий электрод 20 возникает электрическое поле. Если поданное напряжение таково, что напряженность возникающего поля превышает пороговую, начинается автоэлектронная эмиссия. Эмитированные электроны ускоряются полем, созданным в указанном промежутке, проходят через отверстие 3 управляющего электрода 20 и продолжают движение в направлении анодного электрода 8, получая при этом дополнительное ускорение.

В зависимости от соотношения свойств материала эмитирующей части эмиттера и расстояний между электродами, а также от напряжения между ними устройство может работать в режиме регулируемого усиления или ключа. В последнем случае управляющий электрод 20 выполняет только вытягивающую функцию, обеспечивая лишь возможность эмиссии и проникновения электронов в промежуток между управляющим 20 и анодным 8 электродами, а в первом случае способен выполнять модулирующую роль, т.е. плавно влиять на величину анодного тока в зависимости от управляющего напряжения.

На фиг. 2 показано использование предлагаемого управляемого эмитирующего узла в составе электронной пушки. Элементами управляемого эмитирующего узла электронной пушки являются катодный электрод 21, его эмитирующая часть 22 и управляющий электрод 40, имеющий выполнение, аналогичное электроду 20 в описанном выше устройстве по фиг. 1, т.е. с плоской частью, имеющей отверстие 23, расположенное напротив автоэлектронной эмитирующей части 22 катодного электрода 21, и окружающим это отверстие кольцеобразным выступом 24, имеющим плавные изгибы и плавное сопряжение с плоской частью, в которой выполнено упомянутое отверстие 23. Выступ 24 ориентирован в сторону, противоположную катодному электроду, т.е. в сторону анодного электрода 28. Край отверстия 3 скруглен. Перечисленные элементы управляемого эмитирующего узла вместе с анодным электродом 28 заключены в общий корпус 29. Последний имеет отверстие 34 в правом по чертежу торце, более удаленном от управляющего электрода 40. Анодный электрод 28 выполнен в виде диска с центральным отверстием 33. Электроды 21, 40, 28 имеют внешние выводы соответственно 30, 31, 32.

При работе электронной пушки электроны, эмитируемые катодным электродом, движутся в направлении к анодному электроду через отверстие 23 управляющего электрода и выводятся из устройства через отверстие 33 в анодном электроде 28 и отверстие 34 в торце корпуса 29 преимущественно в направлении, показанном стрелкой е. Устройство используется в условиях технического вакуума внутри корпуса 29 и в окружающем его пространстве.

Фигуры 3-5 относятся к предлагаемой рентгеновской трубке, использующей предлагаемый управляемый эмитирующий узел.

На фиг. 3 показана трубка с прострельным анодом 48. Включенный в состав этой рентгеновской трубки управляемый эмитирующий узел содержит катодный электрод 41, его эмитирующую часть 42 и управляющий электрод 60, имеющий выполнение, аналогичное электродам 20 и 40 в описанных выше устройствах по фиг. 1 и фиг. 2, т.е. с плоской частью, имеющей отверстие 43, расположенное напротив автоэлектронной эмитирующей части 42 катодного электрода 41, и окружающим это отверстие кольцеобразным выступом 44, имеющим плавные изгибы и плавное сопряжение с плоской частью, в которой выполнено упомянутое отверстие 43 со скругленным краем. Выступ 44 ориентирован в сторону, противоположную катодному электроду, т.е. в сторону анодного электрода 48. Последний представляет собой тонкую мишень, выполненную из материала, обладающего требуемыми свойствами характеристического излучения. Перечисленные элементы управляемого эмитирующего узла вместе с анодным электродом 48 заключены в вакуумированный корпус 49 и имеют внешние выводы 50, 51, 52 соответственно. Электроны, вышедшие из отверстия 43 управляющего электрода 60, ускоряются в поле между этим электродом и анодным электродом 48 и бомбардируют последний, возбуждая в нем рентгеновское излучение. Это излучение выводится через рентгенопрозрачное окно 53 в верхнем по чертежу торце корпуса 49 преимущественно в направлении, показанном стрелкой R. Окно 53 может быть либо просто торцевой частью корпуса, если его материал является рентгенопрозрачным (например, стеклянным; при этом в частном случае для уменьшения ослабления излучения торец корпуса может быть выполнен более тонким, чем остальные части корпуса), либо выполнено из более прозрачного, чем прочие части корпуса, материала, например из бериллия.

На фиг. 4 показана рентгеновская трубка с отражательным анодом 68. К управляемому эмитирующему узлу относятся позиции: 61 - катодный электрод, 62 - его эмитирующая часть, 80 - управляющий электрод, имеющий выполнение, аналогичное электродам 20, 40, 60 в предыдущих случаях, иллюстрируемых фиг. 1-3. Этот электрод имеет плоскую часть с отверстием 63, расположенным напротив автоэлектронной эмитирующей части 62 катодного электрода 61, и окружающим это отверстие кольцеобразным выступом 64, имеющим плавные изгибы и плавное сопряжение с плоской частью, в которой выполнено упомянутое отверстие 63. Выступ 64 ориентирован в сторону, противоположную катодному электроду, т.е. в сторону анодного электрода 68. Перечисленные элементы управляемого эмитирующего узла вместе с анодным электродом 68 заключены в вакуумированный корпус 69. Электроды 61, 80, 68 имеют внешние выводы соответственно 70, 71, 72.

Плоский анодный электрод 68 расположен наклонно по отношению к продольной (вертикальной по чертежу) оси корпуса 69 и выполнен либо непосредственно из материала, обладающего требуемыми свойствами характеристического излучения, либо в виде мишени из такого материала, нанесенной на другой проводящий материал, образующий тело анодного электрода. Излучение выводится через рентгенопрозрачное окно 73 в боковой стенке корпуса 69 преимущественно в направлении, показанном стрелкой R. Окно 73 может быть либо просто частью корпуса, расположенной напротив обращенной к управляющему электроду стороны анодного электрода, если материал корпуса является рентгенопрозрачным (например, стеклянным; в частном случае для уменьшения ослабления излучения корпус в указанной части может быть выполнен более тонким, чем в других частях), либо выполнено из более прозрачного, чем прочие части корпуса, материала, например из бериллия.

На фиг. 5 показана рентгеновская трубка с конусообразным отражательным анодом 88. К управляемому эмитирующему узлу относятся позиции: 81 - катодный электрод, 82 - его эмитирующая часть, 100 - управляющий электрод, имеющий выполнение, аналогичное электродам 20, 40, 60, 80 в предыдущих случаях, иллюстрируемых фиг. 1-4. Он имеет плоскую часть с отверстием 83, расположенным напротив автоэлектронной эмитирующей части 82 катодного электрода 81, и окружающим это отверстие кольцеобразным выступом 84, имеющим плавные изгибы и плавное сопряжение с плоской частью, в которой выполнено упомянутое отверстие 83. Кольцеобразный выступ 84 ориентирован в сторону, противоположную катодному электроду, т.е. в сторону анодного электрода 88.

Перечисленные элементы управляемого эмитирующего узла вместе с анодным электродом 88 заключены в вакуумированный корпус 89 и имеют внешние выводы 90, 91, 92 соответственно. Конусообразный анодный электрод 88 расположен так, что ось конуса ориентирована по продольной оси корпуса 89, а вершина его обращена в сторону управляющего электрода 100. Анодный электрод 88 выполнен либо непосредственно из материала, обладающего требуемыми свойствами характеристического излучения, либо в виде мишени из такого материала, нанесенной на другой проводящий материал, образующий тело электрода. Излучение выводится через выполненное в виде пояса рентгенопрозрачное окно 93 в боковой стенке корпуса 89 преимущественно в направлениях, показанных стрелками R. К материалу окна 93 относится сказанное выше при рассмотрении трубки по фиг. 4.

В совокупности наличие рассмотренных частных случаев выполнения предлагаемой рентгеновской трубки с использованием в ее составе предлагаемого управляемого эмитирующего узла позволяет получать излучение преимущественно в выбранном направлении: пучком, направленным вперед (трубка по фиг. 3), пучком, направленным вбок в одну сторону (трубка по фиг. 4), или пучком в угле 360° вокруг продольной оси корпуса (трубка по фиг. 5), например, в зависимости от применяемой методики диагностики или тактики лечения при брахитерапии.

В любом из рассмотренных и других частных случаях выполнения предлагаемой рентгеновской трубки с предлагаемым управляемым эмитирующим узлом с автоэлектронной эмиссией можно осуществлять раздельное регулирование интенсивности излучения - изменением напряжения на управляющем электроде относительно катодного электрода и спектрального состава излучения - изменением анодного напряжения.

В предлагаемом управляемом эмитирующем узле, а также в любом электронном устройстве, использующем такой узел, включая рассмотренные выше в качестве примеров триод, электронную пушку и рентгеновские трубки, наиболее целесообразным является выполнение эмитирующей части 2, 22, 42, 62, 82 катодного электрода 1, 21, 41, 61, 81 (соответственно по фиг. 1, 2, 3, 4, 5) в виде подложки с нанесенной на нее углеродной пленкой, образованной нерегулярно расположенными углеродными микро- и наноребрами и (или) микро- и нанонитями, ориентированными перпендикулярно поверхности подложки. Это обеспечивает хорошие эмиссионные характеристики и увеличенную стойкость эмитирующей части в электрических полях с высокой напряженностью. Технология получения такой эмитирующей части описана в патенте [10].

Для изготовления эмитирующей части катодного электрода предлагаемого управляемого эмитирующего узла, в том числе предназначенного для использования в предлагаемой рентгеновской трубке, может быть применен материал по патенту [8], синтезированный по описанному в этом патенте способу в плазме микроволнового разряда паров углеводородных веществ, например этанола, и представляющий собой композиционную наноалмазографитовую пленку, содержащую наноалмазные кристаллиты с размерами не более толщины обедненного слоя в полупроводниковой структуре алмазных кристаллитов.

Как уже отмечалось выше при раскрытии сущности изобретения, наличие кольцеобразного выступа 4 в управляющем электроде 20 прибора по фиг. 1 (и, аналогично, выступа 24 в управляющем электроде 40 прибора по фиг. 2, выступа 44 в управляющем электроде 60 прибора по фиг. 3, выступа 64 управляющем электроде 80 прибора по фиг. 4, выступа 84 в управляющем электроде 100 прибора по фиг. 5) приводит к изменению конфигурации электрического поля вблизи этого электрода, создаваемого находящимся под высоким напряжением анодным электродом 8 прибора фиг. 1 (и, аналогично, анодным электродом 28 прибора по фиг. 2, анодным электродом 48 прибора по фиг. 3, анодным электродом 68 прибора по фиг. 4, анодным электродом 88 прибора по фиг. 5). Это изменение имеет такой характер, что соотношение между продольной и латеральной составляющими поля изменяется, вызывая увеличение последней. Это, в свою очередь, влияет на форму траекторий заряженных частиц. На эмитируемые катодным электродом электроны оказывается фокусирующее действие, приближающее их к продольной оси устройства. Что же касается положительных ионов, которые могут возникать в неидеально вакуумированном внутреннем пространстве прибора, то на них, наоборот, действуют силы, вызывающие их движение в сторону от продольной оси прибора, благодаря чему уменьшается их проникновение в промежуток управляющий электрод - катодный электрод и, следовательно, возможность разрушающего действия на эмитирующую часть катодного электрода.

Выполнение скругленным края отверстия 3 управляющего электрода 20, фиг. 1 (и аналогично, края отверстия 23 электрода 40, фиг. 2; края отверстия 43 электрода 60, фиг. 3; края отверстия 63 электрода 80, фиг. 4; края отверстия 83 электрода 100, фиг. 5), как уже отмечалось, направлено на предотвращение электрического пробоя, который может быть вызван паразитной эмиссией и, главным образом, отрывом от управляющего электрода частиц материала эмитирующей части катодного электрода, могущих отрываться от этой части и оседать на управляющем электроде, в том числе на кромке его отверстия. Наличие скругления препятствует увеличению напряженности поля возле края отверстия до значений, достаточных для преодоления адгезии упомянутых частиц и их отрыва.

В качестве дополнительного достоинства предлагаемых устройств, содержащих выполненный описанным образом управляющий электрод, необходимо отметить технологичность конструкции этого электрода, который может быть изготовлен простой штамповкой. Способствуя обеспечению технического результата, на достижение которого направлены предлагаемые изобретения, он одновременно выполняет функции двух элементов устройства по патентной заявке [7] (управляющего и фокусирующего электродов), конструктивное объединение которых в устройстве [7] требует высокой точности.

В заключение следует заметить, что приведенное выше описание предлагаемых изобретений следует воспринимать с учетом особенностей терминологии в данной области техники. Содержащийся в электронных приборах рассматриваемого типа эмитирующий электроны электрод, выше представленный как катодный электрод с автоэлектронной эмитирующей частью, часто называют просто эмиттером или (в соответствующем контексте) просто катодом. Применяются также названия: автоэлектронный эмиттер, автоэмиттер, холодный катод, автокатод, полевой эмиттер, а для используемого в таких приборах явления эмиссии электронов - названия: автоэмиссия, автоэлектронная эмиссия, холодная эмиссия, полевая эмиссия. Управляющий электрод называют также вытягивающим электродом, вытягивающей сеткой, управляющей сеткой или просто сеткой, в том числе даже в случаях, когда конструктивное выполнение этого электрода не ассоциируется с сеткой. Управляемый эмитирующий узел в целом, являющийся объектом первого из предлагаемых изобретений и частью второго, может называться управляемым источником электронов, просто источником электронов, а также катодно-сеточным узлом.

Источники информации

1. Патент РФ №2161840, опубл. 10.01.2001.

2. Авторское свидетельство СССР №1079096, опубл. 15.07.1991.

3. Патент РФ №2231859, опубл. 27.06.2004.

4. Патент США №6553096, опубл. 22.04.2003.

5. Патент США №6850595, опубл. 01.02.2005.

6. Патент США №8300769, опубл. 30.10.2012.

7. Патентная заявка США №2013/0336459, опубл. 19.12.2013.

8. Патент РФ №2309480, опубл. 27.10.2007.

9. Патент РФ №2474909, опубл. 10.02.2013.

10. Патент РФ №2194328, опубл. 20.03.2000.

Изобретения относятся к электронной технике и рентгеновской технике, а именно к управляемому эмитирующему узлу, предназначенному для использования в составе электронных приборов с автоэлектронной эмиссией, и одному из таких приборов - рентгеновской трубке. Узел содержит катод 1 с автоэлектронной эмитирующей частью 2 и управляющий электрод 20, имеющий плоскую часть с отверстием 3, расположенным напротив автоэлектронной эмитирующей части 2 катода 1. Особенностью узла является то, что в управляющем электроде 20 вокруг отверстия 3 в плоской части этого электрода выполнен кольцеобразный выступ 4, имеющий плавные изгибы и плавное сопряжение с указанной плоской частью и ориентированный в сторону, противоположную катодному электроду 1. Рентгеновская трубка содержит управляемый эмитирующий узел и анод, размещенные в вакуумированном корпусе, имеющем рентгенопрозрачное выводное окно. Особенностью конструкции трубки является описанное выше выполнение управляемого эмитирующего узла. Технический результат - снижение интенсивности ионной бомбардировки эмитирующей части катодного электрода, способной привести к его разрушению. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Управляемый эмитирующий узел электронных приборов, содержащий катодный электрод с автоэлектронной эмитирующей частью и управляющий электрод, имеющий плоскую часть с отверстием, расположенным напротив автоэлектронной эмитирующей части катодного электрода, отличающийся тем, что в управляющем электроде вокруг указанного отверстия выполнен кольцеобразный выступ, имеющий плавные изгибы и плавное сопряжение с указанной плоской частью и ориентированный в сторону, противоположную катодному электроду.

2. Узел по п. 1, отличающийся тем, что край указанного отверстия в плоской части управляющего электрода скруглен.

3. Узел по п. 1 или 2, отличающийся тем, что эмитирующая часть катодного электрода выполнена в виде подложки с нанесенной на нее углеродной пленкой, образованной нерегулярно расположенными углеродными микро- и наноребрами и (или) микро- и нанонитями, ориентированными перпендикулярно поверхности подложки.

4. Рентгеновская трубка, содержащая управляемый эмитирующий узел и анодный электрод, размещенные в вакуумированном корпусе, выполненном с возможностью выведения рентгеновского излучения, возбуждаемого в анодном электроде при бомбардировке его эмитируемыми электронами, при этом управляемый эмитирующий узел содержит катодный электрод, имеющий автоэлектронную эмитирующую часть, и управляющий электрод, имеющий плоскую часть с отверстием, расположенным напротив автоэлектронной эмитирующей части катодного электрода, отличающаяся тем, что в управляющем электроде вокруг указанного отверстия выполнен кольцеобразный выступ, имеющий плавные изгибы и плавное сопряжение с указанной плоской частью и ориентированный в сторону, противоположную катодному электроду.

5. Трубка по п. 4, отличающаяся тем, что она выполнена с прострельным анодным электродом, размещенным перед рентгенопрозрачным окном в более удаленном от управляющего электрода торце корпуса.

6. Трубка по п. 4, отличающаяся тем, что она выполнена с отражательным анодным электродом и рентгенопрозрачным окном, размещенным в боковой стенке корпуса.

7. Трубка по п. 6, отличающаяся тем, что отражательный анодный электрод выполнен конусообразным с вершиной, обращенной в сторону управляющего электрода, а рентгенопрозрачное окно, размещенное в боковой стенке корпуса, выполнено в виде пояса.

8. Трубка по любому из пп. 4-7, отличающаяся тем, что край указанного отверстия в плоской части управляющего электрода скруглен.

9. Трубка по п. 8, отличающаяся тем, что эмитирующая часть катодного электрода выполнена в виде подложки с нанесенной на нее углеродной пленкой, образованной нерегулярно расположенными углеродными микро- и наноребрами и (или) микро- и нанонитями, ориентированными перпендикулярно поверхности подложки.