CN221529864U - 一种工业用半球形金属玻璃x射线管 - Google Patents

Abstract

本申请涉及X射线管技术领域，具体公开一种工业用半球形金属玻璃X射线管。该X射线管包括灯丝、引线、绝缘柱、阴极罩、绝缘环、外罩和阳极件。绝缘柱连接于阴极罩。灯丝的两端各连接一根引线。灯丝安装在阴极罩之中。绝缘环无缝围绕在绝缘柱的周侧。绝缘环具有从邻近绝缘柱向远离绝缘柱呈厚度持续减小的结构。外罩隔空罩在阴极罩之外，并且无缝包裹绝缘环。阳极件无缝连接在外罩上。灯丝首先在高压的作用下点亮加热，产生自由移动的电子，绝缘环阻止电子逃逸，提升抗击穿性能，阴极罩让自由移动的电子在狭小空间内集聚，最终通过阴极罩底端的槽口射出并撞击阳极靶而产生X射线辐射，减少电子碰到外罩内壁的概率，提升发射X射线的效率。

Description

一种工业用半球形金属玻璃X射线管

技术领域

本申请涉及X射线管技术领域，更具体地说，涉及一种工业用半球形金属玻璃X射线管。

背景技术

X射线管是一种利用高速电子撞击金属靶面产生X射线的电子器件。X射线管在医学上用于诊断和治疗，在工业技术方面用于材料的无损检测、结构分析、光谱分析和底片曝光等。

早期的X射线管为一种单一型玻璃X射线管，由于体积大、易碎、穿透力差、耐电气击穿能力弱等原因逐渐退出了历史舞台。目前常用的X射线管为一种波纹陶瓷X射线管，其特点是体积小、抗震能力强，但随着工业的发展，其存在着抗电气击穿能力弱、寿命短、发射X射线效率低等问题愈发凸显，越来越不能满足现代工业的使用需求。

实用新型内容

鉴于相关的波纹陶瓷X射线管存在着抗电气击穿能力弱、寿命短、发射X射线效率低等问题，本申请提出一种抗击穿、寿命长、发射X射线效率高的X射线管，并采用如下技术方案。

一种工业用半球形金属玻璃X射线管，所述X射线管包括灯丝、引线、绝缘柱、阴极罩、绝缘环、外罩和阳极件。所述绝缘柱连接于所述阴极罩。所述灯丝的两端各连接一根所述引线。所述灯丝安装在所述阴极罩之中。所述阴极罩远离所述绝缘柱的一端具有一槽口。所述引线穿过所述绝缘柱。所述绝缘环无缝围绕在所述绝缘柱的周侧。所述绝缘环具有从邻近所述绝缘柱向远离所述绝缘柱呈厚度持续减小的结构。所述外罩隔空罩在所述阴极罩之外，并且无缝包裹所述绝缘环。所述阳极件具有一通道、阳极靶和X射线窗口。所述阳极靶安装在所述通道之中。所述阳极件无缝连接在所述外罩上，使得所述通道连通所述外罩的内部空间，并使得所述阳极靶、所述通道、所述槽口和所述灯丝处于同一直线上。所述阳极靶同时倾斜的朝向所述灯丝和所述X射线窗口。

通过采用上述技术方案，在一定范围内，所述绝缘环越邻近所述绝缘柱越厚，而越靠近绝缘柱处的电子发射越强，该设计使得该X射线管的抗击穿能力增强。该X射线管运转时，灯丝首先在高压的作用下点亮加热，产生自由移动的电子，阴极罩让自由移动的电子在狭小空间内集聚，最终通过阴极罩底端的槽口射出并撞击阳极靶而产生X射线辐射，该阴极罩可以减少电子碰到外罩内壁的概率，增强辐射，提升发射X射线的效率。所述阳极靶、所述通道、所述槽口和所述灯丝处于同一直线上，也可减少电子碰撞的概率，提升发射X射线的效率。由于此种形状的所述绝缘环的耐击穿作用，使其能有效保护外罩等部件，提升了X射线管的使用寿命。

作为该工业用半球形金属玻璃X射线管的一种改进，所述绝缘环的内周面为倾斜面，使得所述绝缘环和所述绝缘柱形成倾斜角度的连接。所述绝缘环的外周面为倾斜面，使得所述绝缘环和所述外罩形成倾斜角度的连接。

通过采用上述技术方案，绝缘环和绝缘柱，以及绝缘环和外罩之间的无缝连接一般通过焊接来实现，若焊接面积过大，则会增加产生贯穿性焊缝的风险。该倾斜面的设计，降低了焊接面积，可以使得焊接面可控、密实，基本不产生焊缝。

作为该工业用半球形金属玻璃X射线管的一种改进，所述绝缘环的内端面为倾斜环面。所述内端面具有凸起的第一环形伞裙。

通过采用上述技术方案，由于阳极件和外罩连接，并且阴极罩和阳极件之间具有电势差，因而容易将外罩和阴极罩之间的绝缘环电极化，在绝缘环的内端面设置第一环形伞裙，提升爬电阻力，减少电子逃逸。

作为该工业用半球形金属玻璃X射线管的一种改进，所述绝缘环的外端面为平环面，所述外端面具有凸起的第二环形伞裙。所述绝缘环的内周面邻近所述外端面的一侧无缝连接所述绝缘柱。所述第二环形伞裙相比于所述第一环形伞裙更为靠近所述绝缘柱。

通过采用上述技术方案，在所述绝缘环的外端面设置第二环形伞裙，可以提升爬电阻力，减少电子逃逸。由于所述绝缘环的内周面邻近所述外端面的一侧无缝连接所述绝缘柱，并且所述绝缘环的内端面为倾斜环面，故所述绝缘环的内周面邻近所述内端面的一侧远离所述绝缘柱，将第二环形伞裙设置的更为靠近所述绝缘柱，使其可以在电子逃逸的较为初始的位置即进行阻击，降低漏电作用，提升X射线管的安全性。

作为该工业用半球形金属玻璃X射线管的一种改进，所述外罩包括环形的可伐件和半球形的管壳。所述可伐件的材质为金属。所述管壳包括半球形的金属壳和陶瓷层。所述陶瓷层铺满所述金属壳的内壁。所述可伐件的一圆圈端和所述金属壳的圆圈端无缝相接。所述管壳隔空罩在所述阴极罩之外，所述可伐件无缝包裹所述绝缘环。

通过采用上述技术方案，通过金属的可伐件和绝缘环进行无缝连接，阻止电子逃逸，而涂布有陶瓷层的管壳包裹在槽口之外，可以反射电子，共同减少漏电，提升辐射效率，提升安全性。

作为该工业用半球形金属玻璃X射线管的一种改进，所述绝缘柱远离所述阴极罩的一端穿出所述绝缘环。所述引线从所述绝缘柱远离所述阴极罩的一端无缝穿出。

通过采用上述技术方案，两根引线之间保持绝缘，引线可以连接外部电源来点亮灯丝并发射电子。

作为该工业用半球形金属玻璃X射线管的一种改进，所述X射线管还包括抽真空管。所述抽真空管从所述绝缘柱远离所述阴极罩的一端贯穿至所述阴极罩之中。

通过采用上述技术方案，利用所述抽真空管抽真空后，可以基本消除管内空气对电子的碰撞降能效应。

作为该工业用半球形金属玻璃X射线管的一种改进，所述阳极靶为倾斜平面形。所述X射线窗口使用金属片进行封闭。所述阳极靶倾斜45°朝向所述灯丝，并倾斜45°朝向所述X射线窗口。

通过采用上述技术方案，灯丝发出的电子束直射穿过通道后射在阳极靶上，入射角45°，发生同角度的45°辐射至X射线窗口，该过程的能量损失少。金属片封闭X射线窗口，可以保持X射线管内部真空状态，并且X射线可以穿透该金属片。

作为该工业用半球形金属玻璃X射线管的一种改进，所述阳极靶为锥面形。所述X射线窗口为环形窗口，所述X射线窗口使用金属片进行封闭。所述阳极靶倾斜45°朝向所述灯丝，并倾斜45°朝向所述X射线窗口。

通过采用上述技术方案，该结构能接纳多个方向的入射光，射出多个方向的X射线，该结构的阳极靶和环形窗口使得能量传播和转化的损失更少。

综上所述，本申请的工业用半球形金属玻璃X射线管具有如下有益效果：在一定范围内，所述绝缘环越邻近所述绝缘柱处越厚，而越靠近绝缘柱处的电子发射越强，该设计使得该X射线管的抗击穿能力较强。该X射线管运转时，灯丝首先在高压的作用下点亮加热，产生自由移动的电子，阴极罩让自由移动的电子在狭小空间内集聚，最终通过阴极罩底端的槽口射出并撞击阳极靶而产生X射线辐射，该阴极罩可以减少电子碰到外罩内壁的概率，增强辐射，提升发射X射线的效率。所述阳极靶、所述通道、所述槽口和所述灯丝处于同一直线上，也可减少电子碰撞的概率，提升发射X射线的效率。由于此种形状的所述绝缘环的抗击穿作用，使其能有效保护外罩等部件，提升了X射线管的使用寿命。

附图说明

图1为一种工业用半球形金属玻璃X射线管的剖视图。

图2为图1的工业用半球形金属玻璃X射线管之中的绝缘环的剖视图。

图3为另一种工业用半球形金属玻璃X射线管的剖视图。

附图标记：灯丝1、引线2、绝缘柱3、阴极罩4、绝缘环5、外罩6、阳极件7、槽口401、通道71、阳极靶72、X射线窗口73、金属片74、内周面501、外周面502、内端面503、最厚位置504、第一环形伞裙505、外端面506、第二环形伞裙507、可伐件61、管壳62、金属壳621、陶瓷层622、抽真空管8。

具体实施方式

以下结合附图具体说明本申请的工业用半球形金属玻璃X射线管及其制备方法的实施方式。

如图1，一种工业用半球形金属玻璃X射线管，所述X射线管包括灯丝1、引线2、绝缘柱3、阴极罩4、绝缘环5、外罩6和阳极件7。

所述绝缘柱3连接于所述阴极罩4。绝缘柱3的材质可以为石英或者玻璃。阴极罩4的材质可以为金属，如铜。

所述灯丝1的两端各连接一根所述引线2。灯丝1的材质可以为钨等。所述灯丝1安装在所述阴极罩4之中。所述阴极罩4远离所述绝缘柱3的一端具有一槽口401，该槽口401可以是一个圆形开口。所述引线2可以朝远离所述槽口401的方向穿出所述绝缘柱3。

所述绝缘环5的材质可以为石英或者玻璃。所述绝缘环5无缝焊接在所述绝缘柱3的周侧。所述绝缘环5具有从邻近所述绝缘柱3向远离所述绝缘柱3的方向呈厚度持续减小的结构。

绝缘柱3和绝缘环5可以为实体结构。阴极罩4和外罩6为空心结构。

所述外罩6隔空罩在所述阴极罩4之外，并且延伸至无缝包裹所述绝缘环5。外罩6可以为外层金属、内层陶瓷的半球形罩体。

所述阳极件7具有一通道71、阳极靶72和X射线窗口73。所述阳极靶72安装在所述通道71之中。阳极件7的主体可以为铜棒，铜棒内开设该通道71，通道71尽头为倾斜面，阳极靶72设置在该倾斜面上，倾斜面朝向X射线窗口73。X射线窗口73可以进行封闭，例如用金属片进行封闭。

所述阳极件7和外罩6之间形成阳极可伐焊接口，使得阳极件7无缝焊接在所述外罩6上，同时使得所述通道71连通所述外罩6的内部空间，并使得所述阳极靶72、所述通道71、所述槽口401和所述灯丝1处于同一直线上。所述阳极靶72同时倾斜的朝向所述灯丝1和所述X射线窗口73，可以是45°倾斜。

以上的工业用半球形金属玻璃X射线管，在一定范围内，所述绝缘环5越邻近所述绝缘柱3处越厚，而越靠近绝缘柱3处的电子发射越强，该设计使得该X射线管的抗击穿能力较强。该X射线管运转时，灯丝1首先在高压的作用下点亮加热，产生自由移动的电子，阴极罩4让自由移动的电子在狭小空间内集聚，最终通过阴极罩4底端的槽口401射出并撞击阳极靶72而产生X射线辐射，该阴极罩4可以减少电子碰到外罩6内壁的概率，增强辐射，提升发射X射线的效率。所述阳极靶72、所述通道71、所述槽口401和所述灯丝1处于同一直线上，也可减少电子碰撞的概率，提升发射X射线的效率。由于此种形状的所述绝缘环5的耐击穿作用，使其能有效保护外罩6等部件，提升了X射线管的使用寿命。

绝缘环5和绝缘柱3的材质均可以为石英或者玻璃等绝缘材质。外罩6和绝缘环5接触的部分采用金属材质。绝缘环和绝缘柱3，以及绝缘环和外罩之间的无缝连接一般通过焊接来实现，若焊接面积过大，则会增加产生贯穿性焊缝的风险，不利于无缝连接。如图2，为了便于绝缘环5和绝缘柱3，以及绝缘环5和外罩6之间的无缝连接，可以设置所述绝缘环5的内周面501为倾斜面，使得所述绝缘环5和所述绝缘柱3形成倾斜角度的连接。所述绝缘环5的外周面502为倾斜面，使得所述绝缘环5和所述外罩6形成倾斜角度的连接。该内外侧均为倾斜面的设计，降低了焊接面积，可以使得焊接面可控、密实，基本不产生焊缝。焊接可采用银焊的方式，如使用银片熔融在焊接处，形成无缝连接。

由于灯丝是以类似球形的各个方向发射电子的，为了降低爬电效应，可以设置所述绝缘环5的内端面503为倾斜环面，内端面503最靠近绝缘柱3的位置为所述绝缘环5的最厚位置504。所述内端面503具有凸起的第一环形伞裙505。所述绝缘环5的外端面506为平环面，所述外端面506具有凸起的第二环形伞裙507。所述第二环形伞裙507相比于所述第一环形伞裙505更为靠近所述绝缘柱3。由于阳极件7和外罩6连接，并且阴极罩4和阳极件7之间具有电势差，因而容易将外罩6和阴极罩4之间的绝缘环5电极化，在绝缘环5的两端面设置环形伞裙，提升爬电阻力减少电子逃逸。由于邻近所述绝缘柱3处的电子能量更高，所述绝缘环5越邻近所述绝缘柱3处较厚，可以给电子将能，阻止电子逃逸，将第一环形伞裙505设置的更为远离灯丝1一些，可以在外环处进一步阻击流出的电子，提升阻击效率。而外端面506为平环面，将第二环形伞裙507设置的更为靠近所述阴极罩4，使其可以在电子逃逸的较为初始的位置即进行阻止，提升X射线管的安全性。

外罩6的一种可选结构为，所述外罩6包括环形的可伐件61和半球形的管壳62。所述可伐件61的材质为金属。所述管壳62包括半球形的金属壳621和陶瓷层622。该陶瓷层622的材质可以是氧化铝。所述陶瓷层622铺满所述金属壳621的内壁。所述可伐件61的一圆圈端和所述金属壳621的圆圈端无缝相接，例如是坡口焊接。所述管壳62隔空罩在所述阴极罩4之外，所述可伐件61无缝包裹所述绝缘环5。通过金属的可伐件61和绝缘环5进行无缝连接，阻止电子逃逸，而涂布有陶瓷层622的管壳62包裹在槽口401之外，可以反射电子，共同减少漏电，提升辐射效率，提升安全性。

阴极罩4的一种可选结构为，该阴极罩4可以为平切掉一部分残球形，则切口位置形成圆形的槽口401。所述绝缘柱3远离所述阴极罩4的一端伸出所述绝缘环5。两根引线2从所述绝缘柱3远离所述阴极罩4的一端无缝穿出，两根引线2之间保持绝缘，引线2可以连接外部电源来点亮灯丝并发射电子。

该X射线管还可以包括抽真空管8。抽真空管8的材质可以为金属，例如铜。所述阴极罩4的材质为金属，如铜等。所述抽真空管6从所述绝缘柱3远离所述阴极罩4的一端无缝贯穿至所述阴极罩4之中。所述两根引线2无缝穿出所述绝缘柱3。引线2可连接至高压电源，利用所述抽真空管抽真空后，可以基本消除管内空气对电子的碰撞降能效应。

如图1，阳极靶72的一种可选结构为，所述阳极靶72为倾斜平面形。所述X射线窗口73可以使用金属片（未示出）进行封闭。所述阳极靶72倾斜45°朝向所述灯丝1，并倾斜45°朝向所述X射线窗口73。灯丝1发出的电子束直射穿过通道71后射在阳极靶72上，入射角45°，发生同角度的45°辐射至X射线窗口73，该过程的能量损失少。金属片封闭X射线窗口，可以保持X射线管内部为真空状态，并且X射线可以穿透该金属片。

如图3，阳极靶72的另一种可选结构为，所述阳极靶72为锥面形。所述X射线窗口73为环形窗口，所述X射线窗口73可以使用金属片74进行封闭。所述阳极靶72倾斜45°朝向所述灯丝1，并倾斜45°朝向所述X射线窗口73。该结构能接纳多个方向的入射光，辐射出多个方向的X射线，X射线束呈环形，能承接多个方向的入射光，该结构的阳极靶72使得能量传播和转化的损失更少。

阳极件7的主体材质可以是铜，例如为一铜管，具有通道71。阳极靶72的材料可以是钨、铼和铜等，阳极靶72可以采用金属片焊接在通道71中，也可以是在通道71中所镀的一层金属膜。

工业用半球形金属玻璃X射线管的一种制备方法为：

将所述两根引线2连接所述灯丝1的两端；

将所述两根引线2和所述抽真空管8置入熔融的所述绝缘柱3之中，每根引线2的两端和所述抽真空管8的两端露在所述绝缘柱3之外，所述灯丝1露在所述绝缘柱3之外；将所述阴极罩4套在所述灯丝1之外并无缝连接熔融的所述绝缘柱3；将所述绝缘柱3冷却成型；

将所述绝缘环5无缝焊接在所述绝缘柱3的周侧；

所述金属壳621预留用于焊接所述阳极件7的焊接口；将所述陶瓷层622涂满所述金属壳621的内壁；

将所述阳极件7焊接在所述金属壳621的焊接口上，形成无缝连接；

将所述可伐件61的一圆圈端和所述金属壳621的圆圈端无缝焊接在一起；

将所述可伐件61无缝焊接在所述绝缘环5的周侧，并使得所述通道71朝向所述槽口401。

以上制备方法，将引线2、灯丝1、抽真空管8、绝缘柱3和阴极罩4熔合组成一体，并和绝缘环进行结合，将外罩6、阳极件7熔合组成一体，外罩6隔空套住阴极罩4并无缝焊接于绝缘环5之外，即绝缘环5设置在阴极罩4和外罩6之间，绝缘环5有效阻隔了阴极端至外罩6发射的电子，制备的X射线管具有优秀的抗击穿性能。

使用该X射线管时，可以将灯丝1连接高压电源，阳极件7接地，由于阳极件7、外罩6连接在一起，阳极件7和外罩6可以看成是接地的，阴极罩4为高压区，周围的绝缘环5会电极化，通过设立具有双面环形伞裙沟槽以及靠近高压区部位越厚的绝缘环来提升爬电阻力，该绝缘环5不易被击穿，有效保护用电安全。灯丝1通电后被点亮并发热，产生自由移动的电子，阴极罩4让自由移动的电子在狭小空间内集聚，减少电子和外罩6内壁的碰撞，最终通过阴极罩4底端的槽口401射出而撞击在阳极靶72上，少碰撞和强定向增强了X射线辐射。本实施方式的X射线管是一种抗击穿、寿命长、发射X射线效率高的X射线管，具有良好的应用前景。

以上仅是本申请的一些实施例，本申请的保护范围并不局限于上述实施例，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请创意设计前提下的若干改进和润饰，也应落入本申请的保护范围。

Claims (9)

1.一种工业用半球形金属玻璃X射线管，其特征在于，所述X射线管包括灯丝（1）、引线（2）、绝缘柱（3）、阴极罩（4）、绝缘环（5）、外罩（6）和阳极件（7）；

所述绝缘柱（3）连接于所述阴极罩（4）；所述灯丝（1）的两端各连接一根所述引线（2）；所述灯丝（1）安装在所述阴极罩（4）之中；所述阴极罩（4）远离所述绝缘柱（3）的一端具有一槽口（401）；所述引线（2）穿过所述绝缘柱（3）；

所述绝缘环（5）无缝围绕在所述绝缘柱（3）的周侧；所述绝缘环（5）具有从邻近所述绝缘柱（3）向远离所述绝缘柱（3）呈厚度持续减小的结构；

所述外罩（6）隔空罩在所述阴极罩（4）之外，并且无缝包裹所述绝缘环（5）；

所述阳极件（7）具有一通道（71）、阳极靶（72）和X射线窗口（73）；所述阳极靶（72）安装在所述通道（71）之中；所述阳极件（7）无缝连接在所述外罩（6）上，使得所述通道（71）连通所述外罩（6）的内部空间，并使得所述阳极靶（72）、所述通道（71）、所述槽口（401）和所述灯丝（1）处于同一直线上；所述阳极靶（72）同时倾斜的朝向所述灯丝（1）和所述X射线窗口（73）。

2.根据权利要求1所述的工业用半球形金属玻璃X射线管，其特征在于，所述绝缘环（5）的内周面（501）为倾斜面，使得所述绝缘环（5）和所述绝缘柱（3）形成倾斜角度的连接；所述绝缘环（5）的外周面（502）为倾斜面，使得所述绝缘环（5）和所述外罩（6）形成倾斜角度的连接。

3.根据权利要求1或2所述的工业用半球形金属玻璃X射线管，其特征在于，所述绝缘环（5）的内端面（503）为倾斜环面；所述内端面（503）具有凸起的第一环形伞裙（505）。

4.根据权利要求3所述的工业用半球形金属玻璃X射线管，其特征在于，所述绝缘环（5）的外端面（506）为平环面，所述外端面（506）具有凸起的第二环形伞裙（507）；所述绝缘环（5）的内周面（501）邻近所述外端面（506）的一侧无缝连接所述绝缘柱（3）；所述第二环形伞裙（507）相比于所述第一环形伞裙（505）更为靠近所述绝缘柱（3）。

5.根据权利要求1所述的工业用半球形金属玻璃X射线管，其特征在于，所述外罩（6）包括环形的可伐件（61）和半球形的管壳（62）；所述可伐件（61）的材质为金属；所述管壳（62）包括半球形的金属壳（621）和陶瓷层（622）；所述陶瓷层（622）铺满所述金属壳（621）的内壁；所述可伐件（61）的一圆圈端和所述金属壳（621）的圆圈端无缝相接；所述管壳（62）隔空罩在所述阴极罩（4）之外，所述可伐件（61）无缝包裹所述绝缘环（5）。

6.根据权利要求5所述的工业用半球形金属玻璃X射线管，其特征在于，所述绝缘柱（3）远离所述阴极罩（4）的一端穿出所述绝缘环（5）；所述引线（2）从所述绝缘柱（3）远离所述阴极罩（4）的一端无缝穿出。

7.根据权利要求6所述的工业用半球形金属玻璃X射线管，其特征在于，所述X射线管还包括抽真空管（8）；所述抽真空管（8）从所述绝缘柱（3）远离所述阴极罩（4）的一端贯穿至所述阴极罩（4）之中。

8.根据权利要求1所述的工业用半球形金属玻璃X射线管，其特征在于，所述阳极靶（72）为倾斜平面形；所述X射线窗口（73）使用金属片进行封闭；所述阳极靶（72）倾斜45°朝向所述灯丝（1），并倾斜45°朝向所述X射线窗口（73）。

9.根据权利要求1所述的工业用半球形金属玻璃X射线管，其特征在于，所述阳极靶（72）为锥面形；所述X射线窗口（73）为环形窗口，所述X射线窗口（73）使用金属片（74）进行封闭；所述阳极靶（72）倾斜45°朝向所述灯丝（1），并倾斜45°朝向所述X射线窗口（73）。