[发明专利]具有电子发射结构的装置

说明书

本申请要求2012年3月16日提交的美国临时专利申请61/611,990和2012年12月31日提交的美国临时专利申请61/747,455的优先权和利益，这些专利申请的内容和公开通过引用全部被并入本文。

技术领域

本文公开的实施方式涉及场致发射型电子源和包括该场致发射型电子源的装置，具体地说，涉及一种图像采集装置和一种x射线发射装置。

背景技术

基于替代用于视频管中的热阴极射线管电子源和具有场致发射型电子源的X射线成像装置，对更小且更薄的(扁平的)成像装置存在增长的兴趣。使用场致发射型电子源的图像采集装置的例子是在例如日本公开特许公报2000-48743(‘743公报)中所示的可见光图像采集装置和在例如日本公开特许公报2009-272289(‘289公报)中所示的X射线图像采集装置。

使用热阴极电子源的视频管，诸如在例如日本公开特许公报2007-029507(‘507公报)中所示的视频管以及包括场致发射型电子源的上述现有技术的成像装置已经典型地使用栅格电极，例如具有小开口的阵列并且具有栅格状、网状或筛状结构的薄材料，被设置在阳极和阴极之间。该栅格电极还可以被称为控制栅格或修整电极。栅格电极通常用于对来自热阴极或场致发射型电子源的电子进行加速并且发射电子束。栅格电极还可以通过仅允许从电子源正交行进的电子束通过并且阻止具有角分量的电子束来达到改进电子束的目的。

现在参照图1，图1示出了一种传统的具有场致发射型电子源15和栅格电极20的现有技术的图像采集装置，如‘743公报中所示。栅格电极20被设置在电子发射结构(包括场致发射型电子源15)和电子接收结构(包括面板3)之间，对来自场致发射型电子源15的电子束进行加速并将其定向至该电子接收结构上的预定目标区域。

包括栅格电极的成像装置具有从电子源发射出的电子束的利用效率降低的缺点。例如，当使用例如如‘507公报中所示的栅格电极时，未能穿过开口区域的电子被吸收到栅格内，并且在没有提供信号电流的情况下被丢失。另一方面，如果栅格电极开口的尺寸被加宽(以增大电子束的利用效率)，则将产生另一个问题，其中，具有角度的(非正交的)分量的电子将穿过并且击中预定目标位置外面的光电导体。因此，电子束可以击中相邻的像素，导致读出与目标像素不相同的像素，从而降低图像质量(例如，分辨率)。此外，随着栅格开口的孔径变得更宽，栅格电极的物理强度将变得更低。因此，难以组装并且维护具有大孔径的栅格。出于至少这些原因，通过改变栅格电极来缓解由栅格电极所导致的电子束的利用效率降低的能力被限制。

进一步地，栅格电极在系统在诸如视频成像、CT扫描或者荧光透视的辐照期间必须被移动的应用中能够变成微音噪声源。电子束和栅格之间的相互作用能够造成电子束的能量分散，从而改变系统特性。

最后，不论栅格开口的孔径如何，栅格电极的存在都带来了组装问题。该组装问题将在诸如扁平面板式图像采集装置的大而薄的成像装置中恶化，在该成像装置中，栅格电子必须以精准的方式在狭小的间隙内被组装，从而导致不合格产品的增多和生产成本的增大。

本公开在下文中解决了与使用场致发射型电子源的传统成像装置相关联的上述问题。

进一步地，对基于场致发射型电子源的x射线发射装置存在增长的兴趣。然而，使得这样的装置能够具有期望的功能参数是具有挑战性的。出于各种原因，对这些装置，尤其是对用于这些装置的电子发射部件的早期尝试是不充分的，例如，电子源无法发射足够通量密度的电子束，这些电子束无法被聚焦到期望的斑点尺寸上，并且电子源(进而装置本身)具有较短的寿命、较差的稳定性和较差的均匀性。

本公开在下文中解决了与基于场致发射型电子源的x射线发射装置相关联的上述问题。

发明内容

在本公开的第一个方面中，本文描述的实施方式提供了一种图像采集装置，该图像采集装置包括由至少一个分隔体间隔开的电子接收结构和电子发射结构，所述至少一个分隔体被定位成使得所述电子接收结构和所述电子发射结构之间存在内部间隙。所述电子接收结构可以包括面板、阳极和面向内部的光电导体。所述电子发射结构可以包括：(a)背板；(b)基板；(c)阴极；(d)布置成阵列的多个场致发射型电子源，其中，所述场致发射型电子源被配置为朝着所述光电导体发射电子束；以及(e)栅电极。所述内部间隙可以提供所述电子发射结构和所述电子接收结构之间的畅通空间。

在本公开的特定实施方式中，所述图像采集装置不包括栅格电极。