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CN105006415A - 一种新型x射线管旋转阳极装置 - Google Patents

一种新型x射线管旋转阳极装置 Download PDF

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CN105006415A CN201510506691.7A CN201510506691A CN105006415A CN 105006415 A CN105006415 A CN 105006415A CN 201510506691 A CN201510506691 A CN 201510506691A CN 105006415 A CN105006415 A CN 105006415A
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Abstract

本发明公开一种新型X射线管旋转阳极装置，由靶盘(1)、绝缘瓷盘(2)、绝缘瓷套管(3)、阳级引线(4)、绝缘盘外侧阳极壳体部分(5)、叶轮盖(6)、导流罩(7)、绝缘瓷片(8)和阳极滑环(9)组成；所述靶盘(1)通过阳级引线(4)阳极滑环(9)与高压电源的阳极连接；同时阳极靶盘(1)通过绝缘瓷盘(2)与阳极壳体部分(5)形成紧密连接，使靶盘(1)的热量能通过绝缘瓷盘(2)及阳极壳体部分(5)直接传导到X射线管外面；靶盘(1)、绝缘瓷盘(2)和阳极防反跳罩(5c)形成防反跳罩结构。本发明可以把旋转阳极靶面真空侧的热量通过热传导直接带到X射线管外侧的高压绝缘油中，提高X射线管的散热效率。

Description

一种新型X射线管旋转阳极装置
技术领域
本发明涉及X射线管装置，尤其是一种新型X射线管旋转阳极装置。
背景技术
X射线管工作时，首先在阴极灯丝上通过一定的电流，把阴极灯丝加热到2000K温度，使阴极灯丝的电子容易逃逸，同时在阴极灯丝和阳极靶面之间施加100KV-200KV的高压，使阴极灯丝电子快速地飞向阳极靶面，与阳极靶面发生碰撞，在碰撞的过程中，电子束约98%的能量转化成热能，只有2%的能量转化成X射线光子，然后从阳极靶辐射出同时形成X射线束。
今天，对于高功率X射线源的最重要的功率制约因素之一是它们的阳极材料的融化温度。同时，为了提高成像质量，缩小X射线焦点尺寸对于成像系统的高空间分辨率是必需的。但是这导致在电子束碰击在阳极靶面上的焦斑上产生很高的能量密度。因此，高功率X射线源的阳极承担着极高的热负荷，尤其在焦斑( 大约几平方毫米范围内的区域)之内，如果不采取特殊的热量管理措施和合理的散热机制，这将会导致X射线管的损坏。
因此有效的散热成为当前的高功率X射线源的发展所面临的最大挑战，同时也是缩小高功率X射线源体积的瓶颈。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种新型X射线管旋转阳极装置，能让电子束高速撞击旋转阳极靶面而产生的热量快速地散发，极大地提高了旋转阳极的散热效率及瞬间功率承载能力。能使设计出来的X射线管具的高功率，体积小。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：
一种新型X射线管旋转阳极装置，由靶盘、绝缘瓷盘、绝缘瓷套管、阳级引线、绝缘瓷盘外侧阳极壳体部分、叶轮盖、导流罩、绝缘瓷片和阳极滑环组成。
所述阳极壳体部分包含叶轮结构、阳极轴杆、阳极防反跳罩。
所述叶轮盖位于叶轮结构的上方并覆盖叶轮结构。
所述靶盘通过阳级引线和阳极滑环与高压电源的阳极连接，同时通过绝缘瓷盘、绝缘瓷套管、绝缘瓷片使阳极靶盘与阳极壳体部分形成绝缘。
同时阳极靶盘通过绝缘瓷盘与阳极壳体部分形成紧密连接，使靶盘的热量能通过绝缘瓷盘及阳极壳体部分直接传导到X射线管外面。
靶盘、绝缘瓷盘和阳极防反跳罩形成防反跳罩结构。该结构能有效防止电子束反弹后二次撞击阳极靶盘，形成次焦点。
阳极靶盘与阳极壳体部分在阳极转子的带动下高速旋转，阳极壳体的叶轮机构及与叶轮机构固定的叶轮盖也随之高速转动。
旋转阳极装置外侧的高压绝缘油在叶轮结构及叶轮盖的作用下，可从旋转阳极装置的中心部位快速地往阳极靶盘外侧流动并在导流罩的引流下，快速地从旋转阳极装置表面流过，能迅速带走靶面产生的热量，使旋转阳极装置表面的温度快速地降到常温。
所述靶盘钨钼合金组成的一个圆型靶盘。
所述靶盘一侧是高真空腔体，另一侧通过一个绝缘瓷盘、靶面壳体与高压绝缘油接触。
阳极靶盘与绝缘瓷盘、绝缘瓷套管、阳级引线、绝缘瓷盘外侧阳极壳体部分之间通过钎焊剂焊接使它们紧密地结合形成一体结构。
阳极轴杆与绝缘瓷片、绝缘瓷片与阳极滑环之间的接缝处也采用钎焊剂焊接。
所述钎焊处位于阳极轴杆、绝缘瓷片和阳极滑环之间。
本发明的有益效果是
旋转阳极装置在工作时，阳极靶面的一侧直接与高压绝缘油接触，可以把旋转阳极靶面真空侧的热量通过热传导直接带到X射线管外侧的高压绝缘油中，提高X射线管的散热效率。
附图说明
下面结合附图对本发明进行进一步说明。
图1是本发明剖视结构图。
图2是本发明展开图。
图3是本发明立体图。
具体实施方式
为了让发明的上述目的、特征及优点能更加明显易懂，下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1或图2所示，一种新型X射线管旋转阳极装置，由靶盘(1)、绝缘瓷盘(2)、绝缘瓷套管(3)、阳级引线(4)、绝缘盘外侧阳极壳体部分(5)（含叶轮结构(5a)、阳极轴杆(5b)、阳极防反跳罩(5c)）、叶轮结构(5a)上面固定的叶轮盖(6)、导流罩(7)、绝缘瓷片(8)和阳极滑环(9)组成。
所述靶盘(1)钨钼合金组成的一个圆型靶盘。所述靶盘(1)一侧是高真空腔体，另一侧通过一个绝缘瓷盘、靶面壳体与高压绝缘油接触。
直接与高压绝缘油接触的靶面壳体具有叶轮状沟脊，旋转阳极装置高速旋转中，可以使靶盘中心侧的高压绝缘油流向靶盘外侧，加速靶盘热量散发。
如图2所示，阳极靶盘(1)与绝缘瓷盘(2)、绝缘瓷套管(3)、阳级引线(4)、绝缘盘外侧阳极壳体部分(5)、绝缘瓷片(8)、阳极滑环(9)形成一个紧密的结构。
靶盘(1)通过阳级引线(4)阳极滑环(9)与高压电源的阳极连接，同时通过绝缘瓷盘(2)、绝缘瓷套管(3)、绝缘瓷片(8)使阳极靶盘(1)与阳极壳体部分(5)形成绝缘。
同时阳极靶盘(1)通过绝缘瓷盘(2)与阳极壳体部分(5)形成紧密连接，使靶盘(1)的热量能通过绝缘瓷盘(2)及阳极壳体部分(5)直接传导到X射线管外面。
靶盘(1)、绝缘瓷盘(2)和阳极防反跳罩(5c)形成防反跳罩结构。该结构能有效防止电子束反弹后二次撞击阳极靶盘，形成次焦点。
阳极靶盘(1)与绝缘瓷盘(2)、绝缘瓷套管(3)、阳级引线(4)、绝缘盘外侧阳极壳体部分(5)之间通过钎焊剂焊接使它们紧密地结合形成一体结构。
阳极轴杆(5b)与绝缘瓷片(8)、绝缘瓷片(8)与阳极滑环(9)之间的接缝处也采用钎焊剂焊接，以保证旋转阳极装置的密封性，同时使旋转阳极装置的密封钎焊位于阳极装置的低温区，提高了阳极装置寿命。
所述钎焊处位于阳极轴杆(5b)、绝缘瓷片(8)和阳极滑环(9)之间，为阳极靶面工作的低温区。阳极靶面的其他部位为一体化结构，没有任何焊接及钎焊的结构，能有效地防止焊接及钎焊的结构反复高温后，气密性下降，造成球管内部的真空腔体被坏，从而大大提高了球管的使用寿命。
本装置在工作时，阳极靶盘(1)与阳极壳体部分(5)在阳极转子的带动下高速旋转，阳极壳体的叶轮机构(5a)及与叶轮机构(5a)固定的叶轮盖(6)也随之高速转动。旋转阳极装置外侧的高压绝缘油在叶轮结构(5a)及叶轮盖(6)的作用下，可从旋转阳极装置的中心部位快速地往阳极靶盘(1)外侧流动（图1中箭头所示为流动方向）并在导流罩(7)的引流下，快速地从旋转阳极装置表面流过。能迅速带走靶面产生的热量，使旋转阳极装置表面的温度快速地降到常温。
图2是本发明结构展开图，如何可见组成该装置的各个组成部分。
图3是本发明结构组装后的立体图。
综上所述，本发明具有以下优势：
1、本旋转阳极靶盘与外侧的壳体经陶瓷绝缘，工作时，外侧的壳体可以地线连接，形成防反跳罩结构。电子束高速撞击阳极靶盘，部分反弹的电子可以被接地的壳体吸收，防止电子束反弹后二次撞击阳极靶盘，形成次焦点，影响X线射的成像质量。
2、本旋转阳极与高压绝缘油接触的一侧具有叶轮状沟脊，可以扩大靶面与高压绝缘油的接触面积，缩小热量在靶面中的传导距离，提高提高X射线管的散热效率。
3、本旋转阳极高速旋转时，可以使靶盘中心侧的高压绝缘油流向靶盘外侧，使X射线管外面的高压绝缘油流动，快速带走热量，提高提高X射线管的散热效率。
4、本旋转阳极的壳体只在旋转阳极轴杆的末端与绝缘瓷片和阳极滑环钎焊，旋转阳极轴杆的末端为旋转阳极工作的低温区，在旋转阳极工作的高温区，均为一体化结构，没有任何焊接及钎焊的结构，能有效地防止焊接及钎焊的结构反复高温后，气密性下降，造成球管内部的真空腔体被坏。从而大大提高了球管的使用寿命。
本领域的技术人员可以对本发明进行各种改型和改变。因此，本发明覆盖了落入所附的权利要求书及其等同物的范围内的各种改型和改变。

Claims (7)

1.一种新型X射线管旋转阳极装置，由靶盘(1)、绝缘瓷盘(2)、绝缘瓷套管(3)、阳级引线(4)、绝缘瓷盘(2)外侧阳极壳体部分(5)、叶轮盖(6)、导流罩(7)、绝缘瓷片(8)和阳极滑环(9)组成；所述阳极壳体部分(5)包含叶轮结构(5a)、阳极轴杆(5b)、阳极防反跳罩(5c)；所述叶轮盖(6)位于叶轮结构(5a)的上方并覆盖叶轮结构(5a)，其特征是：所述靶盘(1)通过阳级引线(4)阳极滑环(9)与高压电源的阳极连接，同时通过绝缘瓷盘(2)、绝缘瓷套管(3)、绝缘瓷片(8)使阳极靶盘(1)与阳极壳体部分(5)形成绝缘；同时阳极靶盘(1)通过绝缘瓷盘(2)与阳极壳体部分(5)形成紧密连接，使靶盘(1)的热量能通过绝缘瓷盘(2)及阳极壳体部分(5)直接传导到X射线管外面；靶盘(1)、绝缘瓷盘(2)和阳极防反跳罩(5c)形成防反跳罩结构。
2.根据权利要求1所述的一种新型X射线管旋转阳极装置，其特征是：所述阳极靶盘(1)与阳极壳体部分(5)在阳极转子的带动下高速旋转，阳极壳体的叶轮机构(5a)及与叶轮机构(5a)固定的叶轮盖(6)也随之高速转动。
3.根据权利要求1所述的一种新型X射线管旋转阳极装置，其特征是：所述靶盘(1)一侧是高真空腔体，另一侧通过绝缘瓷盘(2)、靶面壳体与高压绝缘油接触。
4.根据权利要求3所述的一种新型X射线管旋转阳极装置，其特征是：所述高压绝缘油在叶轮结构(5a)及叶轮盖(6)的作用下，从旋转阳极装置的中心部位快速地往阳极靶盘(1)外侧流动并在导流罩(7)的引流下，快速地从旋转阳极装置表面流过。
5.根据权利要求1所述的一种新型X射线管旋转阳极装置，其特征是：阳极靶盘(1)与绝缘瓷盘(2)、绝缘瓷套管(3)、阳级引线(4)、绝缘瓷盘外侧阳极壳体部分(5)之间通过钎焊剂焊接使它们紧密地结合形成一体结构。
6.根据权利要求1所述的一种新型X射线管旋转阳极装置，其特征是：阳极轴杆(5b)与绝缘瓷片(8)、绝缘瓷片(8)与阳极滑环(9)之间的接缝处也采用钎焊剂焊接。
7.根据权利要求6所述的一种新型X射线管旋转阳极装置，其特征是：所述钎焊处位于阳极轴杆(5b)、绝缘瓷片(8)和阳极滑环(9)之间。
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