EP-4428810-B1 - METHOD FOR ESTIMATING A COMPONENT QUALITY OF AN ELECTRON EMITTER

Inventors

• Selmaier, Andreas
• TEIXEIRA, BRIAN
• Tschentscher, Malte
• KAPOOR, Ankur
• SINGH, VIVEK
• HOLCH, FLORIAN
• Lühring, Patrick
• WIESSNER, Michael

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20230308

Claims (13)

1. Computer-implemented method for assessing a component quality of an electron emitter, which is part of a cathode facility, wherein the cathode facility comprises a cathode head and the electron emitter inserted in the cathode head, wherein the electron emitter is, in particular, a flat emitter, with the following steps: - receiving an electron emitter image dataset, wherein items of image information of the electron emitter image dataset at least partially map the electron emitter inserted in the cathode head, - receiving an electron emitter geometry model from a memory unit, - transforming the received electron emitter geometry model to the items of image information of the electron emitter image dataset, wherein an item of electron emitter geometry information of the electron emitter is calculated as an output parameter of the transformation, - ascertaining a degree of similarity of the inserted electron emitter with at least one further electron emitter by using the electron emitter geometry information, - assessing the component quality as a function of the ascertained degree of similarity with the at least one further electron emitter.
2. Method according to claim 1, wherein a single electron emitter image dataset is received and the component quality of the electron emitter is assessed by means of the single electron emitter image dataset of the electron emitter.
3. Method according to one of the preceding claims, wherein the electron emitter geometry model is annotated with a large number of measuring points describing the electron emitter geometry.
4. Method according to one of the preceding claims, wherein transforming takes place while minimising a complex correlation factor.
5. Method according to one of the preceding claims, wherein the electron emitter geometry information describes a spatial shift of at least one measuring point and/or a relative distance between two measuring points.
6. Method according to one of the preceding claims, wherein ascertaining the degree of similarity comprises inputting the electron emitter geometry information into a AI model trained by means of a machine learning method and providing the degree of similarity at an output of the AI model.
7. Method according to claim 6, wherein by means of the AI model, the input electron emitter geometry information is dimensionally reduced and the degree of similarity is ascertained by means of the dimensionally reduced electron emitter geometry information.
8. Method according to one of claims 6 or 7, wherein by means of the AI model, a first category with electron emitter geometries with an artifact is distanced from a second category with electron emitter geometries without artifact and wherein the degree of similarity is ascertained by means of an allocation of the electron emitter geometry information to the first category or the second category.
9. Method according to one of the preceding claims, wherein the assessed component quality of the electron emitter is stored in a memory unit.
10. Computer-implemented method for providing a trained AI model for use for a computer-implemented method according to one of the preceding claims, comprising the following steps: - receiving performance data, obtained in the field, of further electron emitters as input data, - applying a neural network, which comprises an encoder and a decoder, to the input data, wherein an output vector is calculated, wherein the encoder maps a first number of input values to a second number of output values, and wherein the decoder maps a second number of input values to a first number of output values, wherein the second number is smaller than the first number, - adapting a parameter of the neural network on the basis of a comparison of the output vector with the input data, - outputting the decoder as a trained AI model.
11. Method according to claim 10, wherein items of electron emitter geometry information of the further electron emitters are additionally received as input data.
12. AI model for use for a method according to one of claims 1 to 9, wherein the AI model is generated according to one of claims 10 or 11.
13. Computer program product, which can be loaded directly into a memory of a computing unit, with program code means in order to carry out a method according to one of claims 1 to 11 when the computer program product is executed in the computing unit.

Description

Die Erfindung betrifft ein Computer-implementiertes Verfahren zum Abschätzen einer Bauteilgüte eines Elektronenemitters, ein Computer-implementiertes Verfahren zum Trainieren eines maschinellen Lernverfahrens zum Abschätzen einer Bauteilgüte eines Elektronenemitters, ein zugehöriges KI-Modell und ein zugehöriges Computerprogrammprodukt. Ein Elektronenemitter wird herkömmlicherweise in einer Röntgenröhre eingesetzt. Mittels des Elektronenemitters werden freie Elektronen generiert, welche beispielsweise auf eine Anode hin beschleunigt werden können. Die Elektronenemitter kommen in unterschiedlicher Ausführung vor. Die Elektronenemitter können typischerweise in zwei Kategorien eingeteilt werden, in thermionische Emitter und kalte Emitter. Bei der thermionischen Emission von Elektronen wird der Elektronenemitter zumindest teilweise aufgeheizt bis Elektronen aus dem erhitzten Emitterbereich austreten. Ein herkömmlicher thermionischer Emitter ist beispielsweise ein Wendelemitter. Eine Alternative dazu bildet der Flachemitter. Ein herkömmlicher Flachemitter besteht typischerweise aus einem Emitterblech. Das Emitterblech ist üblicherweise mit Einschnitten strukturiert. Ein kalter Emitter ist beispielsweise ein Feldeffektemitter und weist typischerweise eine Vielzahl an Emitternadeln auf. Aus den Spitzen der Emitternadeln kann durch Anlegung einer Gatespannung unter Anwendung des Feldeffekts ein Elektronenstrom extrahiert werden. In Folge der thermischen Belastung bei der Elektronenemission können Verformungen insbesondere bei thermionischen Elektronenemitter auftreten. Diese Verformungen sind beispielsweise eine C-Verformung, eine S-Verformung oder eine andersförmige Verformung. Eine außerordentliche Verformung ist insbesondere ein Artefakt in der Geometrie des Elektronenemitters, welches eine Bauteilgüte negativ beeinflussen und somit ein qualitätskritischer Parameter sein kann. Idealerweise ist die Elektronenemittergeometrie artefaktfrei. Die Bauteilgüte kann insbesondere mit einer Bauteillebensdauer korrelieren. Um die Bauteilgüte abschätzen zu können, ist insbesondere eine Verknüpfung der Elektronenemittergeometrie des Elektronenemitters mit im Feld erzielten Leistungsdaten vergleichbarer Elektronenemitter nötig. Dafür muss typischerweise die Elektronenemittergeometrie umfassend parametrisiert werden. Die Elektronenemittergeometrie beschreibt insbesondere eine Positionierung des in einen Kathodenkopf eingesetzten Elektronenemitters. Die Parametrisierung erfolgt beispielsweise mithilfe einer Messmaschine und/oder erfordert insbesondere eine aufwändige Automatisierung, was in der Regel erhöhte Messzeiten unter atmosphärischem Druck mit sich bringt. Dabei sind Verweilzeiten unter atmosphärischem Druck für Vakuumkomponenten, wie Elektronenemitter es sind, kritisch zu bewerten. Die Abschätzung der Bauteilgüte ist komplex und übersteigt regelmäßig den von einem Nutzer des Elektronenemitters erfassbaren Informationsumfang. Die Komplexität dieser Abschätzung basiert insbesondere darauf, dass Varianzen im Mikrometerbereich berücksichtigt werden müssen und/oder eine starke Abhängigkeit von der spezifischen Nutzung des Elektronenemitters vorliegen kann. Für eine effektive und/oder standardisierte Erfassung der Elektronenemittergeometrie und/oder für eine effiziente Abschätzung der Bauteilgüte, insbesondere mit Blick auf eine Verformung und/oder Fehlpositionierung des Elektronenemitters, fehlt aktuell ein adäquates Werkzeug. Die üblicherweise allein punktuell stattfindende Vermessung des Elektronenemitters ist regelmäßig dazu nicht ausreichend. Denn insbesondere die Messpunkteauswahl wird maßgeblich durch bereits bekannte Verformungen bestimmt. Hingegen bleiben bisher unbekannte Verformungen potenziell unentdeckt. Die Erfassung der Elektronenemittergeometrie basiert herkömmlicherweise auf der Erfassung einer definierten Serie von Messpunkten. Üblicherweise beschränkt sich die Erfassung der Elektronenemittergeometrie auf solche Messpunkte, die den Emitteraußenspalt charakterisieren. Alternativ oder zusätzlich wird eine Höhe des in den Kathodenkopf eingesetzten Elektronenemitters relativ zum Kathodenkopf punktuell gemessen. Regelmäßig wird eine Positionierung relativ zum Mittelsteg nicht betrachtet. Typischerweise können aus den Messpunkten dazwischen liegende Distanzen errechnet werden. Die Erfassung der Elektronenemittergeometrie erfolgt üblicherweise mittels eines manuellen Messprozesses insbesondere in einem Fertigungsumfeld. Um dabei den manuellen Erfassungsaufwand gering zu halten, wird regelmäßig lediglich eine geringe Anzahl von Messpunkten erfasst. Die darauf basierenden Messergebnisse können somit nur einen groben Indikator über die Elektronenemittergeometrie liefern. Insbesondere liefern die herkömmlichen Messergebnisse keine umfassende Parametrisierung des Elektronenemitters. Regelmäßig können daher die verschiedenen Typen an Verformungen an, insbesondere thermionischen, Elektronenemittern damit nicht präzise abg