本申請通常涉及x射線源。

背景技術(shù)：

X射線源具有許多用途，諸如例如，成像、x射線晶體學(xué)、靜電耗散、靜電沉淀以及x射線熒光。

由于x射線源的高成本，限制了一些用途。降低x射線源同時(shí)維持它們的功能是有益的。

對于一些應(yīng)用，窄光束的x射線是被期望的。然而，對于其它應(yīng)用，需要寬角度光束以發(fā)出覆蓋大區(qū)域的x射線。

X射線管可以為易碎的，但是，有時(shí)被用在艱苦的環(huán)境中，因此保護(hù)x射線源免受由于其它裝置的撞擊的損壞或免受化學(xué)腐蝕很重要。制造更堅(jiān)固的x射線源將有益的。

一種易碎的x射線管部件為x射線穿過其透射的x射線窗。如果將保護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)置在窗之前或窗周圍，尤其對于低能量x射線源，那么選擇用于具有高x射線透射率以避免過量的x射線衰減的保護(hù)結(jié)構(gòu)的材料很重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

已經(jīng)認(rèn)識到這將有益的：(1)降低x射線的成本同時(shí)維持它們的功能，(2)提供更堅(jiān)固的x射線源，和/或(3)提供具有寬角度光束的x射線的x射線源。本發(fā)明旨在滿足這些需求的x射線源和使用這樣的x射線源的方法的各種實(shí)施例。每個(gè)實(shí)施例或方法滿足這些需求中的一個(gè)、一些或全部。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述x射線源可以包含具有尖端的陰極和/或指向陽極的延長片狀物。在所述尖端或所述片狀物與所述陽極之間可以存在間隙。

在另一個(gè)實(shí)施例中，所述x射線源可以包括具有形成中空環(huán)的環(huán)形形狀的窗。陽極的半球形狀的凸部分可以延伸到所述環(huán)形形狀的中空部中。

附圖說明

圖1為依照本發(fā)明的實(shí)施例的具有帶有尖端9的陰極11的端窗(end-window)透射目標(biāo)x射線源10的示意性截面?zhèn)纫晥D。

圖2為依照本發(fā)明的實(shí)施例的具有帶有尖端9的陰極11的側(cè)窗(side-window)x射線源20的示意性截面?zhèn)纫晥D。

圖3為依照本發(fā)明的實(shí)施例的包括具有尖端9的陰極12和具有突出32的陽極14的側(cè)窗x射線源30的示意性截面?zhèn)纫晥D。

圖4為依照本發(fā)明的實(shí)施例的具有帶有尖端9的陰極11的側(cè)窗x射線源40的示意性截面?zhèn)纫晥D。

圖5為依照本發(fā)明的實(shí)施例的端窗透射目標(biāo)x射線源50的示意性截面?zhèn)纫晥D，其包含具有帶有面對帶有尖端9的陰極11的凹部分的中空碗形狀窗16。

圖6為依照本發(fā)明的實(shí)施例的包含具有環(huán)形形狀66的窗16和包含半球形狀64的陽極14的側(cè)窗x射線源60的示意性透視截面?zhèn)纫晥D。

圖7a和7b為依照本發(fā)明的實(shí)施例的類似于在圖6中示出的至少部分的側(cè)窗x射線源60的示意性截面?zhèn)纫晥D，但是其進(jìn)一步包括插入到半球形狀64的凹狀中空部的支撐71。

圖8為依照本發(fā)明的實(shí)施例的制造系統(tǒng)80的示意性截面?zhèn)纫晥D，其包括被用作用于提升平板顯示83遠(yuǎn)離臺84的升降銷82的至少一部分的x射線源85。

圖9為依照本發(fā)明的實(shí)施例的制造系統(tǒng)90的示意性截面?zhèn)纫晥D，其包括在升降銷82內(nèi)設(shè)置的x射線源95，該升降銷被用于提升平板顯示83遠(yuǎn)離臺84。

圖10為依照本發(fā)明的實(shí)施例的使用至少一種x射線光源102以降低在平板顯示83的頂側(cè)面83_t上的靜電荷的方法100的示意性透視圖。

圖11為依照本發(fā)明的實(shí)施例的x射線源110的示意性縱向截面圖側(cè)視圖，其中陰極112包括相對于從陰極112延伸到目標(biāo)材料15的軸116基本上橫向117定向的延長片狀物113。

圖12為依照本發(fā)明的實(shí)施例的沿在圖11中的線12-12獲取的圖11的x射線源110的示意性橫向截面?zhèn)纫晥D。

圖13為使用x射線源131以在流體86中電離顆粒的方法130的示意性側(cè)視圖。依照本發(fā)明的實(shí)施例，離子可以降低或耗散在部件132上的電荷，或離子可以在部件132上沉淀析出電荷。

圖14為依照本發(fā)明的實(shí)施例的包含具有環(huán)形形狀66的窗和具有半球形狀64的陽極14的側(cè)窗x射線源140的示意性透視截面?zhèn)纫晥D。

圖15為依照本發(fā)明的實(shí)施例的包含圍繞x射線管225的至少部分的(圖18)的殼215的x射線源210的示意性透視圖。

圖16為依照本發(fā)明的實(shí)施例的沿在圖15中的線16-16獲取的圖15(未示出電源)的x射線源210的示意性截面橫向端部視圖。

圖17為依照本發(fā)明的實(shí)施例的用于x射線源的帽218的示意性透視圖。

圖18為依照本發(fā)明的實(shí)施例的沿在圖15中的線18-18獲取的圖15的x射線源的示意性截面縱向側(cè)視圖。

圖19為依照本發(fā)明的實(shí)施例的在圖18中的x射線源210的示意性截面縱向側(cè)視圖，但是其沒有電源219或帽218。

圖20為依照本發(fā)明的實(shí)施例的類似于x射線源210但是具有圓頂形狀陽極262的x射線源260的示意性截面縱向側(cè)視圖。

圖21為依照本發(fā)明的實(shí)施例的類似于x射線源260但是具有被設(shè)置在圓頂形狀陽極262內(nèi)的電子發(fā)射器224的x射線源270的示意性截面縱向側(cè)視圖。

具體實(shí)施方式

定義

如此處所使用，術(shù)語“半球形狀”是指包括彎曲近似半個(gè)球的部分的形狀，但沒必要具有全部點(diǎn)與中心等距的形狀。半球形狀可以為中空或?qū)嵭?，如一些球?yàn)橹锌?例如網(wǎng)球)而一些球?yàn)閷?shí)心(例如棒球)。整體形狀可以為“半球形狀”或除了“半球形狀”部分，可以存在具有(例如匹配半球形狀、立方體形狀等的)形狀的另一部分。

如此處所使用，術(shù)語“碗形狀”是指包括凸部分(向外凸出但沒必要一定是圓形的)和凹部分(向內(nèi)延伸但沒必要一定是圓形的)的形狀。例如，“碗形狀”結(jié)構(gòu)可以具有三角形、方形或圓形截面輪廓。

如此處所使用，術(shù)語“尖端”是指諸如在匕首、針或圓珠筆的端部上的錐形端。

如此處所使用，“真空”或“基本上真空”是指諸如典型地被用于x射線管的真空。

如在圖1-6中所示，示出包括具有內(nèi)腔17的外殼4的x射線源10、20、30、40、50以及60。可以將陽極14和陰極11附著到外殼4上。陽極14和陰極11可以導(dǎo)電。陽極14和陰極11可以為彼此遠(yuǎn)離分隔，并且可以為彼此電氣隔絕。陰極11和陽極14可以為通過電氣絕緣、固體材料13和/或通過腔17彼此電氣絕緣。陰極11可以具有在腔17內(nèi)設(shè)置的并且指向陽極14的尖端9。在尖端9與陽極14之間可以存在間隙G。

電源8可以被電氣連接到陽極14和陰極11。在一個(gè)實(shí)施例中，電源8可以在陽極14與陰極11之間提供電壓的脈沖。這些脈沖可以具有足夠高的幅度以在陰極11與陽極14之間產(chǎn)生周期性弧。在弧中的電子18在陽極14上的撞擊可以引起從x發(fā)射源的x射線19的向外發(fā)射。在弧的時(shí)刻，在一方面，在陽極14與陰極11之間的電壓差值的實(shí)例包括1千伏與20千伏之間，或在另一方面，在陽極14與陰極11之間的電壓差值的實(shí)例包括10千伏與200千伏之間。例如，可以通過感應(yīng)線圈產(chǎn)生電壓的周期性脈沖。

間隙G的大小、陰極11的尖端9的角度A₁以及陰極11的直徑D，在陰極11開始逐漸變細(xì)朝向尖端9的位置，可以被修改用于期望的電場梯度和發(fā)生弧的期望的電壓。例如，尖端9的內(nèi)角A₁在一方面可以小于90°，其在另一方面在60°與90°之間，或其在另一方面在30°與65°之間。在一方面，陰極11的直徑D可以小于0.5毫米。在另一方面，間隙G可以在3-5毫米之間。在一個(gè)實(shí)施例中，尖端9可以具有銳利的角度，并且間隙G可以被改變用于僅在弧之前的至少500volts/mil的尖端9處的電壓梯度。

導(dǎo)電窗16可以被與陽極14關(guān)聯(lián)并且可以被連接到陽極14。窗16可以被電氣連接到陽極14。窗16基本上可以透射x射線19。窗16可以包括在2015年1月15日提交的美國專利申請序列號14/597955中描述的x射線窗的一些或全部的特性(例如，低偏轉(zhuǎn)、高x射線透射率、低可見度以及紅外光透射率)，通過全面引用并入到此處。窗16可以形成外殼4的至少部分的壁，并且可以將至少部分的腔17與外殼4的外部分隔開。

取決于應(yīng)用，腔可以具有高真空、低真空或可以處于或接近大氣壓強(qiáng)。在腔17中的高真空的一個(gè)益處為從陰極11發(fā)射電子18沒有或最低限度地被氣體阻礙而朝向在陽極14或窗16的目標(biāo)材料15。真空x射線管可以更有效的，并且可以具有很少的輸出變化。在另一方面，真空x射線管可以具有基本上更高制造成本。

一些應(yīng)用可能不需要真空x射線管的使用的高效率，并且可以使用具有相對更高內(nèi)部壓力的更低成本x射線管。脈沖的電源8可以提供足夠的電壓用于從陰極11到陽極14的電子18的脈沖。

此處描述的x射線源可以為真空的，或可以具有在腔17中設(shè)置的氣體。在腔17中的氣體，在一方面可以具有至少0.0001托的壓強(qiáng)，或在另一方面具有在1托與900托之間的壓強(qiáng)。氣體可以包含低原子序數(shù)的元素(例如，Z<11)，諸如例如氮或氦。氣體可以包含至少85％的氦。由于其相對低成本、高熱電導(dǎo)率、低原子序數(shù)以及因?yàn)樗嵌栊缘?，氦為有益的。為了制造的簡化，氣體可以為空氣或可以包含空氣。腔17可以為全密封以維持在腔17中的氣體的期望壓強(qiáng)和類型。降低的真空需求可以允許x射線源為更堅(jiān)固，因?yàn)檩p微泄露或放氣對性能具有微不足道的影響。

如在圖1-2和6中所示，陰極11可以沿外殼4的縱向軸6對準(zhǔn)。在x射線源10、20或60圍繞縱向軸6的旋轉(zhuǎn)的360°弧5的任何位置處的截面視圖可以示出陰極的尖端9。因此，陰極11的尖端9可以具有基本上橫向于外殼4的縱向軸6的圓形截面。

在圖1和5中的x射線源10和50為端窗透射目標(biāo)類型的x射線源。陰極11的尖端9和窗16都可以與外殼4的縱向軸6的相對準(zhǔn)。被配置為響應(yīng)于來自陰極11的撞擊電子而發(fā)射x射線19的目標(biāo)材料可以被設(shè)置在窗16上。

在圖2-4和6中的x射線源20、30、40以及60為側(cè)窗類型的x射線源。窗16被設(shè)置在外殼4的橫向側(cè)面。目標(biāo)材料15可以被設(shè)置在陽極14上，并且可以被位成接收來自陰極11的撞擊電子18并且發(fā)射x射線19朝向窗16的位置。X射線19可以從陽極14行進(jìn)穿過腔17到窗16。在這些不同的側(cè)窗和透射目標(biāo)設(shè)計(jì)中的選擇可以被基于x射線源的x射線流輸出的期望形狀、成本以及整體使用。

如在圖2中的x射線源20上所示，陽極14可以包括具有相對于縱向軸6的銳角A₂的傾斜區(qū)域?？梢詫⒛繕?biāo)材料15設(shè)置在陽極14的傾斜區(qū)域上。如在圖4中的x射線源40上所示，陽極14不必具有相對于縱向軸6的銳角。陽極14可以相對于縱向軸6基本上垂直。相對于縱向軸6而言陽極14是垂直還是銳角A₂的選擇依賴于x射線19發(fā)射的可制造性、成本以及期望形狀。

對于x射線19從點(diǎn)光源發(fā)射的的成像應(yīng)用是有益的。x射線從點(diǎn)光源而不是從陽極14的寬表面的發(fā)射，可以通過從陽極14的表面31延伸的突出物32而完成(見圖3)?？梢詫⑼怀鑫?2設(shè)置在傾斜區(qū)域處。突出物32可以面對陰極11的尖端9。出物32為小的是有益的，以便從點(diǎn)源發(fā)射x射線。因此，在突出物32的遠(yuǎn)端的曲率半徑R可以小于0.5毫米。曲率半徑R與從陽極14的表面31到突出物32的遠(yuǎn)端的距離H之間的關(guān)系可以影響x射線發(fā)射。從陽極14的面31到突出物32的遠(yuǎn)端的距離H可以大于曲率半徑R的兩倍。在一個(gè)實(shí)施例中，陽極14的面31基本上可以為平坦的，除了提供單個(gè)點(diǎn)光源的突出物32。實(shí)驗(yàn)已經(jīng)示出具有陰極11的直徑D的x射線的良好聚焦，在陰極11開始逐漸變細(xì)朝向尖端9的位置處，該直徑D小于0.75倍的在突出物32的遠(yuǎn)端處的曲率半徑R。突出物32可以被通過在金屬中壓制淺窩、通過焊接小突起或棒到陽極14上，或其它適于的方法而制成。

如在圖5中的x射線源50上所示，窗16可以具有帶有面對腔17的凹部分的中空碗狀物56。窗16可以覆蓋外殼4的一端。碗狀物56的凹部分可以包括被配置為響應(yīng)于來自陰極11的撞擊電子18而發(fā)射x射線19的目標(biāo)材料15。整個(gè)凹部分可以被目標(biāo)材料15涂敷。碗狀物56本身可以由目標(biāo)材料制成，或目標(biāo)材料可以被涂敷在碗狀物56的內(nèi)部、凹部分。目標(biāo)材料可以為或可以包含鎢。碗狀物56可有由鎢、碳纖維復(fù)合物和/或石墨制成或可以包含鎢、碳纖維復(fù)合物和/或石墨。該設(shè)計(jì)的優(yōu)勢為來自x射線源50的x射線19的半球形狀(寬角度)發(fā)射。

如在圖6、7a以及7b中的x射線源60上所示，窗16可以包括形成作為外殼4的一部分的環(huán)的環(huán)形形狀66。環(huán)形形狀66可以形成外殼4的整個(gè)管部分，因此，外殼可以由環(huán)形形狀66、陽極14以及陰極11形成。陽極14可以包括具有延伸進(jìn)入腔17并延伸到窗16的環(huán)形形狀66的中空的凸部分的半球形狀64。凸部分可以包括被配置為響應(yīng)于來自陰極11的撞擊電子18而發(fā)射x射線19的目標(biāo)材料15。目標(biāo)材料15可以為或可以包含鎢。

陽極14的半球形狀可以由諸如例如難熔金屬、鎢、金屬碳化物、金屬硼化物、金屬碳氮化合物和/或貴金屬的各種材料制成，或可以包含諸如例如難熔金屬、鎢、金屬碳化物、金屬硼化物、金屬碳氮化合物和/或貴金屬的各種材料。陽極14的半球形狀64可以具有像半個(gè)網(wǎng)球的相對凸部分的中空凹部分(見圖6、7a以及7b)或可以為像半個(gè)棒球的實(shí)心實(shí)心(見圖14)。

窗16的環(huán)形形狀66可以由諸如例如碳纖維復(fù)合物、石墨、塑料、玻璃、鈹和/或碳化硼的各種材料制成，或可以包含諸如例如碳纖維復(fù)合物、石墨、塑料、玻璃、鈹和/或碳化硼的各種材料。使用基于碳材料的優(yōu)勢包括低原子序數(shù)和高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。包含環(huán)形形狀66的窗16的優(yōu)勢為圍繞縱向軸6的x射線19的360°環(huán)狀(寬角度)發(fā)射。對于一些應(yīng)用，如在圖5中所示的x射線19的半球形狀發(fā)射為優(yōu)選的，但是在其它應(yīng)用中，x射線的360°環(huán)狀發(fā)射為優(yōu)選的。

如在圖7a和7b中所示，陽極14的半球形狀64可以為中空(例如碗形狀)?？梢酝ㄟ^窗16的環(huán)形形狀66支撐陽極14。半球形狀64可以包括延伸進(jìn)入腔17中的凸部分。凸部分可以延伸進(jìn)入窗16的環(huán)形形狀66的中空。半球形狀64可以包括相對凸部分的凹狀中空部。電氣絕緣支撐71可以被插入到半球形狀64的凹狀中空部中并且可以具有基本上與凹狀中空部匹配的形狀。支撐71可以為實(shí)心并且可以包括半球形狀。支撐71可以包括或可以為聚合物，諸如例如聚醚醚酮(PEEK)。x射線源60連同支撐71可以被用于提升裝置。

支撐71的部分可以延伸出半球形狀64的凹狀中空部。支撐可以具有背離陽極14的基本上平坦部分72。平坦部分72可以被配置為抵靠裝置(例如，平板顯示器83)。

如在圖7b中所示，支撐71可以包括外部分、唇狀物、延伸部分或其至少部分延伸在窗16的環(huán)形形狀66之上的屏蔽物71_s。屏蔽物71_s可以延伸到或在環(huán)形形狀66的外邊緣66_e之上。屏蔽物71_s可以電氣絕緣窗16與裝置(例如，平板顯示器83)，因此，幫助避免在16與裝置之間的電弧。

如在圖8-9中所示，諸如上文描述的那些，x射線源85和95可以被用作用于制造平坦顯示器83的制造系統(tǒng)80和90的部分。在制造期間，在平板顯示器83的底側(cè)83_b上存在潛在有害的靜電電荷?？焖凫o電放電可以損壞平板顯示器83的底側(cè)83_b。有害的靜電放電隨升降銷82提升平板顯示器83遠(yuǎn)離臺84而典型地發(fā)生。升降銷82典型地被可移動地設(shè)置在臺84的孔中。制動器81可以施加力到每個(gè)升降銷82，并且升降銷82可以施加力到平坦顯示器83。因此，多個(gè)升降銷82一起工作可以提升平板顯示器83遠(yuǎn)離支撐臺84。由于臺84的材料不同于平板顯示器83的材料，可以在臺84與平板顯示器83之間發(fā)生電壓差。這些兩種材料中的一種比另一種可以具有對于電子的更強(qiáng)的吸引力。

X射線19可以通過在平板顯示器83與臺84之間的流體86(例如空氣)中形成離子而平滑地或逐漸地驅(qū)散靜電電荷，而不是快速地、有害地靜電放電。離子可以平滑地并逐漸地降低在平板顯示器83上的靜電電荷。然而，在平板顯示器83與臺84之間地整個(gè)區(qū)域發(fā)射x射線19是困難的。本發(fā)明的實(shí)施例包括關(guān)聯(lián)x射線源85或95與升降銷82，諸如上文描述的那些。X射線源85或95可以使用升降銷82為可移動的。X射線源85或95可以在平板顯示器83與臺84之間發(fā)射x射線19，而平板顯示器83被提升遠(yuǎn)離臺84和/或在其之后。因?yàn)樯典N82可以被分布在各種位置，將x射線源85或95與升降銷82關(guān)聯(lián)可以提供x射線19的有效發(fā)射進(jìn)入到在平板顯示83與臺84之間的大部分或全部區(qū)域。

如在圖8中制造系統(tǒng)80上所示，x射線源85可以為整個(gè)升降銷82或可以為升降銷82的垂直部分。因此，x射線源85連同其它支撐結(jié)構(gòu)可以形成升降銷82的垂直部分。此處描述的任何x射線源可以被使用，但是x射線源60和140尤其地適用。支撐71可以被配置為面對平板顯示器83。

如在圖9中制造系統(tǒng)90上所示，x射線源95可以被設(shè)置在升降銷82的電氣絕緣區(qū)域內(nèi)。此處描述的任何x射線源可以被使用，但是x射線源60或140尤其地適用。升降銷82可以被通過材料的厚度或在升降銷82中的孔而配置，并且x射線源95可以被設(shè)置在某個(gè)位置，該位置允許x射線19從x射線源95的側(cè)面穿過出升降銷82且在平板顯示83與臺84之間。

如在圖11和12中所示，x射線源110可以包含外殼4，其包括具有附著到外殼4的陽極14和陰極11的內(nèi)腔17。陰極111和陽極14可以為電氣導(dǎo)電。陰極111和陽極14可以為彼此遠(yuǎn)離分隔，并且可以為彼此電氣隔絕。外殼4的軸116可以從陰極111延伸到在陽極14或窗16上設(shè)置的目標(biāo)材料15。軸116可以基本上垂直于窗16的面。目標(biāo)材料15可以被配置為響應(yīng)于來自陰極111的撞擊電子18而發(fā)射x射線19。陰極111的遠(yuǎn)端自由端可以具有相對于外殼4的軸116而基本上橫向取向的延長片狀物113。延長片狀物113可以被設(shè)置在腔17內(nèi)，并且可以被定向或指向陽極14，在片113與陽極14之間有間隙G。電氣導(dǎo)電窗16可以與陽極14關(guān)聯(lián)并且可以被電氣連接到陽極14。窗16基本上可以透射x射線19。窗16可以形成外殼4的至少部分的壁。窗16可以將至少部分的腔17與外殼4的外部分隔開。在圖11和12中示出端窗透射目標(biāo)x射線源110，但是陰極111的延長片狀物113也可以被用于側(cè)窗x射線源。

具有陰極111的延長片狀物113的x射線源110可以有益于x射線19的延長線或幕的發(fā)射，以便覆蓋大區(qū)域，諸如例如在平板顯示器83的制造期間的平板顯示器83的頂側(cè)面83_t。片113，在一方面可以具有至少10厘米的長度，在另一方面可以具有至少20厘米的長度，或在另一方面可以具有至少80厘米的長度。

在圖14中示出x射線源140，包括具有內(nèi)腔17的外殼4。內(nèi)腔17可以為真空的。可以將陽極14和電子發(fā)射器224(例如燈絲)附著到外殼4。陽極14和電子發(fā)射器224可以彼此間隔開，并且可以為彼此絕緣。陽極14和電子發(fā)射器224可以為導(dǎo)電的。

窗16可以形成作為外殼4的一部分的中空環(huán)。窗16可以為導(dǎo)電的，可以包括環(huán)形形狀66，并且基本上可以透射x射線19。窗16可以將至少部分的腔17與外殼4的外部分隔開。在一個(gè)實(shí)施例中，窗16可以包含鎢、碳纖維復(fù)合物和/或石墨。

陽極14可以包括半球形狀64，其具有延伸到腔17并延伸到環(huán)形形狀66的中空的凸部分。電子發(fā)射器224可以朝向陽極14發(fā)射電子18。陽極14的凸部分可以包括被配置為響應(yīng)于來自電子發(fā)射器224的撞擊電子18而發(fā)射x射線19的目標(biāo)材料15。在一個(gè)實(shí)施例中，x射線源140可以從x射線源140向外以360°圓145發(fā)射x射線19。

在圖15和18中示出包括x射線管225和電源219的x射線源210。圖16&19示出x射線源210的其它視圖。圖20&21分別示出x射線源260和270，其類似于x射線源210，但是具有圓頂形狀陽極262。電源219沒有被在圖20-21中示出，但是其可以被與在其中示出的x射線源260和270一起使用。圖17示出用于x射線源210、260或270的可選的帽218。

X射線管225可以包括陰極214和陽極212。陰極214可以與陽極212電氣隔絕，并且可以通過絕緣外殼211而與陽極212分隔開。例如，電氣絕緣外殼211在一方面可以具有至少1×10¹²的電阻率，在另一方面可以具有至少7×10¹²的電阻率，或在另一方面可以具有至少1×10¹³的電阻率。

陰極214可以被配置為朝向陽極212發(fā)射電子18(例如，由于陰極214熱和在陰極214與陽極212之間的大偏置電壓差)。陽極212可以被配置為響應(yīng)于來自陰極214的撞擊電子18而發(fā)射x射線19(例如，由于陽極212的目標(biāo)材料或在陽極212上的目標(biāo)材料)從x射線管225出來。在圖中示出透射目標(biāo)x射線源210、260以及270，但是此處描述的本發(fā)明也適用于側(cè)窗類型的x射線源。

殼215可以限制至少部分的x射線管225。殼215可以被電氣耦合到陽極212，并且可以與陰極214電氣隔絕。殼215可以便利地被用作用于從陽極212去除電荷的電流路徑。如果殼215可以被用作用于電流流動遠(yuǎn)離陽極212的主要的或唯一的電流路徑，和/或遠(yuǎn)離x射線源210、260或270的傳熱的方法被限制，那么，殼215具有相對高電導(dǎo)率很重要，因?yàn)闅?15的電阻可以導(dǎo)致增加的殼215溫度，其可以導(dǎo)致x射線源210、260或270、電源219和/或周圍材料的熱損壞。例如，殼215在一方面可以具有小于0.02ohm*m的電阻率，在另一方面可以具有小于0.05ohm*m的電阻率，在另一方面可以具有小于0.15ohm*m的電阻率，或在另一方面可以具有小于0.25ohm*m的電阻率。

電源219可以提供電功率(例如，穿過電氣連接222)到電子發(fā)射器224(例如，以引起電流流動穿過燈絲來加熱燈絲)。電源219可以在電子發(fā)射器224與陽極212之間提供電壓差(例如，幾到幾十千伏)。電源可以維持陰極214處于低電壓(例如，-10kV)，而維持陽極212處于高電壓(例如，接地電壓)。用于傳遞來自陽極212的電功率的電氣連接可以穿過殼215，并且從殼215穿過電氣連接223到電源219或到單獨(dú)的地面。殼215可以便利地被用作電流路徑，從而避免額外部件所需的代價(jià)和空間。

殼215可以基本上限制陽極212。殼215可以限制(或如果殼215包括孔，則基本上限制)x射線管225的長度L₂₂₅。殼215可以具有比x射線管225的長度L₂₂₅更長的長度L₂₁₅。殼215可以具有鄰近陽極212的遠(yuǎn)端215_d和鄰近陰極214的近端215_p。x射線管225可以具有鄰近陽極212的遠(yuǎn)端225_d和鄰近陰極214的近端225_p。殼215的遠(yuǎn)端215_d可以延伸超過x射線管225的遠(yuǎn)端225_d而遠(yuǎn)離x射線管225。

可以在x射線管225的遠(yuǎn)端225_d與殼215的遠(yuǎn)端215_d之間的殼215內(nèi)設(shè)置中空區(qū)域226。該中空區(qū)域226可以提供用于x射線管225的保護(hù)區(qū)域和/或允許射線19向外延伸的區(qū)域。如果殼的遠(yuǎn)端215_d被用于壓制裝置(例如，平板顯示)并且空間被需要用于x射線19發(fā)射出在裝置與在x射線管225之間，允許x射線19向外延伸的區(qū)域?yàn)橹匾?。?15/保護(hù)區(qū)域226的這種延伸的適當(dāng)長度L_e對于x射線19的適當(dāng)?shù)姆植冀嵌瓤梢允侵匾?，并且可以根?jù)使用的應(yīng)用而變化。例如，殼215的遠(yuǎn)端215_d可以延伸超過x射線管225的遠(yuǎn)端225_d，遠(yuǎn)離x射線管225，一方面為在3與10毫米之間的距離，或另一方面為在2與20毫米之間的距離。

鞘216可以限制至少部分的殼215和陽極212。為了避免產(chǎn)生遠(yuǎn)離殼215的不良電流路徑，鞘216可以為電阻性的。例如，如果在平板顯示器的制造期間，x射線源210、260或270被用作升降銷用于提升平板顯示器遠(yuǎn)離臺，可以期望的避免殼215通過臺排放電流。因此，鞘216可以被用于避免不良的電流路徑。作為鞘216的電阻率的實(shí)例，鞘216在一方面可以具有大于100ohm*m的電阻率，在另一方面可以具有大于500ohm*m的電阻率。

鞘216的遠(yuǎn)端216_d可以延伸超過x射線管225的遠(yuǎn)端225_d而遠(yuǎn)離x射線管225(例如，在一方面為在3與10毫米之間的距離，或在另一方面為在2與20毫米之間的距離)。鞘216可以基本上圍繞殼215的長度L₂₁₅。鞘216可以具有與殼215的長度L₂₁₅相同的長度L₂₁₆。鞘216可以具有其終止于殼215的遠(yuǎn)端215_d的遠(yuǎn)端216_d和/或終止于殼215的近端215_p的近端216_p。

參考圖15、17以及18，可以將帽218設(shè)置在殼215的遠(yuǎn)端215_d處。帽218可以為電阻性的，以便避免在殼215的遠(yuǎn)端215_d處產(chǎn)生遠(yuǎn)離殼215的不良的電流路徑。例如，帽218在一方面可以具有至少5×10¹³ohm*m的電阻率，在另一方面可以具有至少1×10¹⁴ohm*m的電阻率，在另一方面可以具有至少2.5×10¹⁴ohm*m的電阻率，或在另一方面可以具有至少4.0×10¹⁴ohm*m的電阻率。

在一方面，當(dāng)在制造期間提升平板顯示器遠(yuǎn)離臺時(shí)，帽218可以被用于在殼215與平板顯示器之間提供電氣絕緣屏障。帽218可以包括或可以為聚合物，諸如例如聚醚醚酮(PEEK)。由于相對高電阻率，PEEK可以為有用的。為了該應(yīng)用，優(yōu)選地，帽218具有在帽內(nèi)形成中空的兩個(gè)開端231以允許對流熱傳遞遠(yuǎn)離x射線管225。同樣優(yōu)選地，帽218具有圍繞周長的開口232以允許改善的x射線19發(fā)射遠(yuǎn)離x射線源210、260或270。帽218可以在殼215的遠(yuǎn)端215_d之上使用法蘭插入到殼215的內(nèi)部或外部而安裝，或可以像墊圈那樣是平坦的，并且可以被使用粘合劑附著到殼215。

在另一方面，圍繞中空區(qū)域226的帽218和殼215可以由能夠保護(hù)陽極212免受腐蝕性化學(xué)物質(zhì)的材料和厚度制成。帽218可以覆蓋殼215的遠(yuǎn)端215_d，從而，圍繞在陽極212與帽218之間的中空區(qū)域226。帽可以被密封到殼215以阻止對x射線管225的化學(xué)損壞。因此，在(1)保護(hù)x射線管225不被化學(xué)損壞與(2)改善的陽極的對流冷卻加上改善的x射線19發(fā)射出帽218之間需要權(quán)衡。帽可以由包括聚合物和復(fù)合物的各種材料制成。如果帽218的電阻率不重要，那么，帽可以由碳纖維復(fù)合物制成和/或可以為整體地連接到殼215或與殼215整體形成。

用于殼215、鞘216和/或帽218的適當(dāng)選擇的材料可以允許x射線19的相對高地透射進(jìn)入在x射線源210、260或270外部的區(qū)域，其中這樣的x射線可以為有用的(例如，用于靜電耗散)。在10KeV的x射線19能量、殼215、殼215與鞘216組合，和/或帽218，在一方面可以具有大于40％的x射線透射率，在另一方面可以具有大于45％的x射線透射率，在另一方面可以具有大于50％的x射線透射率，在另一方面可以具有大于60％的x射線透射率，或在另一方面可以具有大于70％的x射線透射率。描述的x射線19能量涉及擊中目標(biāo)材料的電子18的能量、從x射線管225發(fā)出的x射線19的能量以及在陰極214與陽極212之間的偏置電壓。例如，在陰極214與陽極212之間的10kV偏置電壓可以產(chǎn)生擊中目標(biāo)的10keV電子18和從x射線管225發(fā)射的10keVx射線19。

為了允許高x射線19透射率，可以選擇低原子序數(shù)材料。例如，殼215、鞘216和/或帽218的任何或所有材料的最大原子序數(shù)，在一方面可以為8，在另一方面可以為16。由于碳的低原子序數(shù)(6)，具有相對大質(zhì)量百分比的碳的材料可以為有用的。由于它的低原子序數(shù)為4，鈹同樣為有用的，但是鈹為昂貴的且危險(xiǎn)的。

對于殼215為堅(jiān)固的或耐用以保護(hù)x射線管225不被損壞并提供足夠機(jī)械強(qiáng)度(例如，用于提升平板顯示器)可以是重要的。殼215和x射線管225可以為有助于制造和改善的強(qiáng)度的管形狀。

殼215可以基本上或完全地包括復(fù)合物材料或基本上或完全地可以由復(fù)合物材料制成。一些復(fù)合物材料可以為堅(jiān)固的并且同樣具有相對高x射線19透射率和/或相對高電導(dǎo)率。術(shù)語“復(fù)合物材料”典型地涉及由彼此顯著不同特性的至少兩種材料制成的材料，并且當(dāng)組合時(shí)，產(chǎn)生的復(fù)合物材料可以具有與各成分材料不同的特性。復(fù)合物材料典型地包括嵌在基質(zhì)中的增強(qiáng)材料。典型的基質(zhì)材料包括聚合物、雙馬來酰亞胺、無定形碳、氫化無定形碳、陶瓷、氮化硅、氮化硼、碳化硼以及氮化鋁。

殼215可以基本上或完全的包括碳纖維復(fù)合物材料或基本上或完全地可以由復(fù)合物材料制成?？梢酝ㄟ^相對高百分比的碳纖維來提高殼215的電導(dǎo)率。例如，殼215在一方面可以包括至少60％體積百分比的碳纖維，在另一方面可以包括至少70％體積百分比的碳纖維，或在另一方面可以包括至少90％體積百分比的碳纖維。

電氣絕緣材料217可以被設(shè)置在陰極214與殼215之間以絕緣陰極214與殼215，陰極214將典型地被維持在大的負(fù)電壓(例如負(fù)5-20kV)，殼215將典型地維持在更正性的電壓(例如接地)。電氣絕緣材料217的電阻率的實(shí)例，在一方面為大于1×10¹²ohm*m，在另一方面為大于7×10¹²ohm*m。電氣絕緣材料217具有相對高熱導(dǎo)率以便允許熱傳遞遠(yuǎn)離x射線管225是同樣有益的。例如，電氣絕緣材料217可以具有大于的熱導(dǎo)率。具有大約的熱導(dǎo)率和大約1×10¹³ohm*m的電阻率的Emerson和Cuming SYYCASE 2850為電氣絕緣材料217的一個(gè)實(shí)例。

x射線源210、260以及270可以被配置為或可以能夠耗散靜電。例如，x射線源210、260以及270可以被以相對低電壓操作和/或可以跨大角度(而非窄x射線光束)而發(fā)射x射線19。作為相對低電壓的實(shí)例，電源219可以被配置為或可以能夠在陰極214與陽極212之間提供電壓，其至少為1千伏但是不大于21千伏。如在圖15、18、20&21中所示，寬角度的x射線19發(fā)射可以被通過可以通過將陰極214的電子發(fā)射體224部分相對靠近陽極212設(shè)置來實(shí)現(xiàn)。

陽極212可以包括用于寬角度的x射線19發(fā)射的圓頂形狀262。如在圖21中所示，電子發(fā)射器224可以被設(shè)置在圓頂形狀262之內(nèi)或內(nèi)部。在一個(gè)實(shí)施例中，具有圓頂形狀262的陽極212可以由鈹制成。圓頂形狀262可以通過將材料(例如鈹)壓制或形成到圓頂形狀262中或通過獲得板材料并加工出圓頂形狀262而制成。板可以具有大約與最終圓頂厚度Th相同的厚度。板可以為單一材料(即在所有方向中的各向同性材料特征)。單一材料的使用可以避免不同層的材料的分隔。具有圓頂形狀262的陽極212可以由復(fù)合物材料制成，諸如例如碳纖維復(fù)合物，但是由于復(fù)合物材料的放氣，在x射線管225內(nèi)維持真空可能有困難。

靜電耗散的方法

由于它們的相對低成本、堅(jiān)固性和/或x射線19的寬角度光束，上文描述的x射線源可以有益于靜電耗散。靜電耗散的方法可以包含下面步驟中的一些或全部步驟。見圖8-10&13。

圖13特別地適用于步驟1-3：

1.提供上文描述的至少一種x射線源；

2.從x射線源向外發(fā)射x射線19進(jìn)入到流體86并且在流體86中電離顆粒；

3.使用在流體86中的離子以在部件132上降低靜電荷；

圖8-10特別地適用于步驟4-5：

4.結(jié)合x射線源與升降銷82，升降銷82被配置為在平板顯示器83的制造期間，將力施加到平板顯示器83以提升平板顯示83遠(yuǎn)離臺84；

5.從在平板顯示83與臺84之間的x射線源發(fā)射x射線19，同時(shí)提升或保持平板顯示器83遠(yuǎn)離臺84，并且其中，在平板顯示器83與臺84之間流體86為空氣，并且部件132為平板顯示器83；

6.在升降銷82與臺84之間引起空氣流動以提高在流體中離子到平板顯示器83的流動；

圖10&13特別地適用于步驟7-8：

7.在平板顯示器83的制造期間，將x射線源設(shè)置在平板顯示83的頂側(cè)面83_t之上；以及

8.將來自x射線源的x射線19導(dǎo)引朝向平板顯示器83的頂側(cè)面83_t，其中，在平板顯示器83之上的流體86為空氣，并且部件132為平板顯示器83。

注意在上文的步驟6中，風(fēng)扇或其它強(qiáng)制空氣源可以引起空氣的流動?？諝饬魍ǔ纳典N82的基部(更接近致動器81)朝向平板顯示器83。靜電沉淀的方法

由于它們的相對低成本、堅(jiān)固性和/或x射線19的寬角度光束，上文描述的x射線源可以有益于靜電沉淀。靜電沉淀的方法可以包含下面步驟中的一些或全部的步驟(見圖13)。

1.提供上文描述的至少一種x射線源；

2.從x射線源131向外發(fā)射x射線19進(jìn)入到流體86以在流體86中電離顆粒；以及

3.使用電氣充電表面(例如，通過將電荷提供到部件132)以沉淀出電離顆粒。