BR112016022227A2

BR112016022227A2 - ?gerador de raio-x com colimação ajustável?

Info

Publication number: BR112016022227A2
Application number: BR112016022227-0A
Authority: BR
Inventors: Fuhua Ding; Zhiqiang Chen; Ziran Zhao; Wanlong Wu; Le Tang; Yingkang Jin; Yanjie WEN
Original assignee: Nuctech Company Limited; Tsinghua University
Priority date: 2014-06-06
Filing date: 2015-06-04
Publication date: 2021-09-08
Also published as: RU2016138396A3; BR112016022227B1; US20150371809A1; CN103997839A; PL420091A1; CN103997839B; PL2953136T3; WO2015185003A1; EP2953136A1; RU2016138396A; EP2953136B1; ES2657272T3; PL231530B1; US9779908B2; RU2659816C2

Abstract

gerador de raio-x com colimação ajustável. é descrito um gerador de raio-x de colimação modulável. o gerador de raio-x compreende uma montagem de fonte de raio-x incluindo um tubo de raio-x com um catodo e um anodo e um colimador frontal; um gerador de alta tensão usado para fornecer a alta tensão de corrente contínua entre o catodo e o anodo do tubo de raio-x, para excitar um feixe de raio-x, e arranjado em uma cavidade de extensão da caixa do tubo de raio-x; um dispositivo de modulação de colimação arranjado rotativamente sobre o lado externo do colimador frontal e usado para modular um feixe de raio-x de setor em um feixe de raio-x em forma de lápis contínuo; e um dispositivo de resfriamento capaz de ser independentemente montado no tubo de raio-x e usado para resfriar o anodo do tubo de raio-x. a montagem da fonte de raio-x, o gerador de alta tensão, o dispositivo de modulação de colimação e o dispositivo de resfriamento são integrados em uma estrutura integradora. o gerador de raio-x de colimação modulável na presente invenção é de estrutura compacta e conduz à minimização, modularização e projeto de alta eficiência do equipamento do sistema de inspeção de segurança.

Description

1 / 20 “GERADOR DE RAIO-X COM COLIMAÇÃO AJUSTÁVEL”

REFERÊNCIA CRUZADA PARA PEDIDOS RELACIONADOS

[001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido de Patente Chinesa No. 201410250942.5 depositado em 6 de junho de 2014 no Escritório de Propriedade Intelectual do Estado da China, cuja descrição inteira é aqui incorporada por referência.

FUNDAMENTOS Campo Técnico

[002] A presente divulgação refere-se ao campo técnico de geradores de raio-X e, particularmente, a um gerador de raio-X com colimação ajustável e construção monolítica, que é adotado na detecção de segurança baseada na geração de imagem de radiação de raio-X, tratamento médico e pesquisa científica, etc. Descrição da Técnica Relacionada

[003] O gerador de raio-X convencional usualmente inclui partes, tais como uma fonte de alimentação de alta tensão, um tubo de raio-X e uma unidade de resfriamento, etc. Estas partes são relativamente independentes e são conectadas por cabos e tubos. Há diversas partes intermediárias e um grande espaço é ocupado. Os feixes de raio-X emitidos, estão presentes na maioria das vezes em uma forma do tipo ventoinha e estes feixes não podem ser ajustados ou, ainda mais, o ajuste destes feixes é difícil e complicado. Especialmente, em termos de resfriamento e dissipação de calor, os meios de dissipação de calor comuns, tais como resfriamento por circulação de óleo e resfriamento por água circulante são facilmente suscetíveis a vazamento e deste modo são de aplicação inconveniente.

[004] Presentemente, aparelhos de detecção de segurança e equipamentos de tratamento médico são desenvolvidos para apresentar miniaturização, modularização e alta eficiência. No sentido de alcançar este objetivo, é desejado prover um gerador de raio-X com colimação ajustável e 14/43

2 / 20 construção monolítica.

SUMÁRIO

[005] A presente divulgação objetiva aliviar e superar pelo menos um dos problemas e defeitos existentes nas técnicas anteriores.

[006] Um objetivo da presente divulgação é prover um gerador de raio-X com colimação ajustável e construção monolítica, no sentido de satisfazer a demanda de miniaturização, modularização e alta eficiência de um aparelho de geração de imagem por radiação de raio-X.

[007] De acordo com um aspecto da presente divulgação, é provido um gerador de raio-X com colimação ajustável, compreendendo: um conjunto de fonte de raio-X, que inclui um tubo de raio-X possuindo um catodo e um anodo e um colimador frontal; um gerador de alta tensão que é disposto em uma câmara estendida de um alojamento para o tubo de raio-X e que é usado para fornecer uma alta tensão de corrente contínua entre o catodo e o anodo do tubo de raio- X, para excitar feixes de raio-X; uma unidade de ajuste de colimação, que é disposta rotativamente do lado de fora do colimador frontal e que é usada para ajustar os feixes de raio-X do tipo ventoinha em feixes de raio-X do tipo lápis; e uma unidade de resfriamento, que é montada independentemente ao tubo de raio-X e que é usada para resfriar o anodo do tubo de raio-X; em que o conjunto de fonte de raio-X, o gerador de alta tensão, a unidade de ajuste de colimação e a unidade de resfriamento são integrados como um todo.

[008] Em uma modalidade, o conjunto de fonte de raio-X pode compreender adicionalmente uma base de irradiação de calor para o anodo, cuja base é disposta de um lado do anodo do tubo de raio-X; e uma cobertura final e um tímpano, que são dispostos de um lado do catodo do tubo de raio-X 15/43

3 / 20 e que trabalha cooperativamente para prover vedação e prevenção de vazamento. Ainda mais, a base de irradiação de calor pode ter um sensor de temperatura e uma chave de temperatura embutidas nela.

[009] Em uma modalidade, a base de irradiação de calor apresenta uma superfície de transferência de calor para contatar com a unidade de resfriamento, de modo a ser resfriada. Ainda mais, a unidade de resfriamento pode compreender uma placa de irradiação de calor e um tubo de calor, disposto sobre a placa de irradiação, e a placa de irradiação é configurada para contatar suficientemente com a superfície de transferência de calor, através de graxa de silicone de condução térmica. Alternativamente, a unidade de resfriamento pode compreender somente um tubo de calor montado diretamente na superfície de transferência de calor da base de irradiação de calor. Em adição, a unidade de resfriamento pode também compreender aletas de irradiação de calor, que são dispostas sobre o tubo de calor, e uma ventoinha silenciosa, que é disposta acima das aletas de irradiação de calor. Preferivelmente, o tubo de calor pode estar em uma configuração em tipo U ou em uma configuração em tipo L.

[0010] Em uma modalidade, o tubo de raio-X se comunica com a câmara estendida e é preenchido com óleo isolante. Ainda mais, o gerador de alta tensão pode compreender um circuito de alta tensão anelar, um transformador de alta tensão e um transformador de filamento disposto dentro da câmara estendida, onde o circuito de alta tensão anelar, o transformador de alta tensão e o transformador de filamento estão localizados respectivamente sobre placas de resina isolante e são dispostos em lados das placas de resina isolante correspondentes, afastados do tubo de raio-X. Preferivelmente, a placa de resina isolante pode ser realizada como uma placa de resina isolante anelar apresentando uma porção vazia, através da qual o óleo isolante passa, e uma porção periférica provida de uma pluralidade de suportes de fixação projetados para fora. Em adição, o gerador de alta tensão pode compreender 16/43

4 / 20 adicionalmente um espaçador de posicionamento engaiolado, arranjado fixo dentro da câmara estendida, e as placas de resina isolante são posicionadas fixas dentro da câmara estendida, através do espaçador de posicionamento engaiolado.

[0011] Em uma modalidade, o gerador de raio-X pode compreender adicionalmente uma unidade de conjunto mecânico no qual o conjunto de fonte de raio-X, o gerador de alta tensão, a unidade de ajuste de colimação e a unidade de resfriamento são suportados.

[0012] Em uma modalidade, a unidade de ajuste de colimação pode compreender um anel de Tungstênio rotativo para fim de ajuste; e um mecanismo de acionamento para controlar a rotação do anel de Tungstênio rotativo em torno do colimador frontal, para uma varredura contínua pontual de raio-X. O mecanismo de acionamento compreende: um motor montado na unidade de conjunto mecânico; uma polia de acionamento conectada ao motor; uma polia acionada, conectada ao anel de Tungstênio rotativo; e uma correia de transmissão conectada entre a polia de acionamento e a polia acionada. Ainda mais, o mecanismo de acionamento pode adicionalmente compreender uma estrutura de tensionamento para ajustar o grau de aperto da correia de transmissão.

[0013] Em uma modalidade, o gerador de raio-X pode adicionalmente compreender uma unidade de proteção de radiação, consistindo de uma camada de proteção de radiação, do colimador frontal e do anel de Tungstênio rotativo, dispostos dentro do tubo de raio-X e da câmara estendida. Preferivelmente, o colimador frontal pode ser um colimador frontal de óxido de metal pesado.

[0014] Consequentemente, o gerador de raio-X acima mencionado compreende o gerador de alta tensão, que aplica uma tensão através de ambas extremidades do tubo de raio-X, o conjunto de fonte de raio-X que inclui o colimador frontal e a unidade de proteção de radiação, a unidade de ajuste de 17/43

5 / 20 colimação rotativa, que é usada para ajustar o raio-X, a unidade de resfriamento do tubo de calor para resfriar o anodo do tubo de raio-X, e a unidade de conjunto mecânico para prover suportes e fixações. O gerador de alta tensão é disposto dentro da câmara estendida do alojamento para o tubo de raio-X, e a unidade de resfriamento é montada independentemente. Todas as partes acima mencionadas são integradas em uma construção compacta de monolítica.

[0015] Isto é, o gerador de raio-X com colimação ajustável de acordo com modalidades da presente divulgação compreende o gerador de alta tensão, o conjunto de fonte de raio-X, a unidade de ajuste de colimação, a unidade de resfriamento e a unidade de conjunto mecânico, que são integradas como um todo. Consequentemente, este apresenta uma construção monolítica combinada, adota o resfriamento do tubo de calor e ajusta os feixes de raio-X em forma de ventoinha em feixes de raio-X do tipo lápis, contínuos, usando o colimador frontal e a unidade de ajuste de colimação rotativa, obtendo varredura pontual dinâmica sobre um objeto a ser verificado.

[0016] De acordo com as modalidades acima mencionadas, o gerador de alta tensão fornece uma alta tensão de corrente contínua entre o catodo e o anodo do tubo de raio-X, de tal modo que elétrons de alta energia gerados no catodo impactam o anodo para emitir os feixes de raio-X. O gerador de alta tensão é disposto dentro da câmara estendida do alojamento do tubo de raio- X, de tal modo que é integramente formado com o conjunto de fonte de raio- X, com óleo isolante de transformador puro preenchido dentro do alojamento.

[0017] De acordo com as modalidades acima mencionadas, um núcleo magnético de ferrite tipo UY pode ser usado como o transformador de filamento, um núcleo magnético de ferrite do tipo R, que apresenta baixo fluxo de dispersão e indutância de perdas e alta permeabilidade magnética, pode ser usado como o transformador de alta tensão, o circuito de alta tensão é preferivelmente de disposição anular, e saída de alta tensão é obtida em um 18/43

6 / 20 modo de multiplicação de tensão de retificação multi estágio. O transformador de filamento, o transformador de alta tensão e o circuito de alta tensão são dispostos em lados das placas de resina isolante, faceando na mesma direção. Três suportes de fixação projetados para fora são providos na porção periférica de cada uma das placas de resina, e a porção central é esvaziada, de tal modo que o óleo isolante passa através dela. Uma saliência de posicionamento anelar é formada sobre um lado interno da camada avançada de proteção contra radiação. As três placas de resina isolantes anelares são localizadas em posição pelo espaçador de posicionamento engaiolado. A saída de alta tensão continua é conectada ao tubo de raio-X através de um conector. O sistema de controle é conectado através de um conector de navegação anti-óleo.

[0018] De acordo com as modalidades acima mencionadas, o conjunto de fonte de raio-X compreende o alojamento cilíndrico para o tubo de raio-X, a saliência de montagem, a base de irradiação de calor para o anodo do tubo de raio-X, a camada de proteção contra radiação, a cobertura de filtro feita de policarbonato, a cobertura final para selar o catodo, os orifícios óleo de vácuo e o tímpano, etc. A base de irradiação de calor para o anodo é usada como uma cobertura de vedação final e possui uma superfície de transferência de calor acabada e ligeiramente projetada. O anel de vedação do lado do anodo é feito de material de cobre isento de oxigênio, o que evita deformação causada por sobreaquecimento. O anel de vedação 209 é também formado com os orifícios de óleo de vácuo 210 nele, no sentido de assegurar o desempenho do óleo isolante no interior. A cobertura de filtro côncava é feita de policarbonato e é usada para restringir uma espessura de uma camada de óleo em uma porta de feixe do tubo de raio-X e ela própria possui boa penetrabilidade de raio-X, melhorando a dose efetiva de saída do raio-X. O alojamento do tubo de raio-X possui uma porta do tipo ventoinha de certo ângulo, de acordo com características de ângulo de cintilação do tubo de raio- 19/43

7 / 20 X, de tal modo que os feixes de raio-X são efetivamente gerados, uma vez que a alta tensão de corrente contínua é aplicada através de ambas extremidades do tubo de raio-X.

[0019] De acordo com as modalidades acima mencionadas, a base de irradiação de calor para o anodo é preferivelmente feita de material de cobre livre de oxigênio, que não só é de um tamanho relativamente grande no total, como também possui uma extremidade estendida lateralmente que aumenta a capacidade calorífica e a área de irradiação de calor. Em adição, esta também é usada como uma cobertura final para vedar o anodo dentro do alojamento para o tubo de raio-X.

[0020] De acordo com as modalidades acima mencionadas, a cobertura final para vedar o catodo coopera com um tímpano flexível, para criar uma câmara entre eles. Durante a operação do gerador de raio-X, o óleo isolante é expandido ao ser aquecido, e contraído ao ser resfriado, correspondentemente o tímpano será apertado a partir do lado do óleo isolante ou a partir do lado do ambiente. Aqui, uma abertura de ventilação formada na cobertura final para o catodo, é usada para atuar como um canal de liberação, de modo a obter um equilíbrio de pressão. A abertura de ventilação é formada com rosca interna e um parafuso de proteção com um orifício vazado nele é montado na abertura de ventilação. Uma vez que ocorra uma falha de vazamento de óleo, o parafuso de proteção é roscado na abertura de ventilação, de tal modo que o orifício vazado é bloqueado, evitando vazamento do óleo de isolamento. Em adição, o tímpano e a cobertura final trabalham juntos como um anel de vedação.

[0021] De acordo com as modalidades acima mencionadas, a unidade de ajuste de colimação compreende anel de Tungstênio rotativo, colimador frontal, rolamento de contato angular, polia de acionamento, polia acionada, correia de transmissão, contra-porca e servo motor. O anel de Tungstênio rotativo é formado por diversos pequenos orifícios vazados e é fixado na polia 20/43

8 / 20 acionada. O colimador frontal é fixamente vinculado ao redor da superfície externa do alojamento para o tubo de raio-X. O rolamento de contato angular é embutido na polia acionada e é apertado em torno da superfície externa do alojamento para o tubo de raio-X, enquanto é travado pela contra-porca. Sob a ação do servo motor 308, a polia acionada é acionada pela polia de acionamento e faz com que o rolamento de contato angular gire, aqui, o anel de Tungstênio é acionado para ser girado em torno do colimador frontal, obtendo varredura contínua pontual de raio-X. A unidade de ajuste de colimação mencionada é simplificada em estrutura, de baixo consumo de potência e baixo ruído, e apresenta boas características de sinal, efeito de penumbra reduzido e resolução de imagem melhorada.

[0022] De acordo com as modalidades acima mencionadas, o colimador frontal tem certa espessura e está embutido na cobertura de filtro côncava feita de policarbonato. O colimador frontal é feito de óxido metálico pesado, preferivelmente óxido de bismuto, que é facilmente usinado, apresenta característica de isolamento de alta tensão e proteção contra radiação, e também satisfaz às exigências ambientais. Outros materiais, tais como óxido de chumbo, podem ser usados. O anel de Tungstênio é equipado com reforços de guarda de ambos os lados e possui bom efeito de proteção contra radiação. A camada de proteção interna do alojamento para o tubo de raio-X, o colimador frontal e o anel de Tungstênio rotativo, constituem juntos efetivamente uma unidade de proteção contra radiação Labyrinth, evitando o vazamento de raio-X, de modo a satisfazer exigências de segurança.

[0023] De acordo com as modalidades acima mencionadas, a unidade de resfriamento adota irradiação de calor via tubo de calor e consiste de tubos de calor, placas de travamento fixas, substrato termo condutor, aletas de irradiação de calor e ventoinha silenciosa. No sentido de evitar ablação do alvo devido a sobreaquecimento do anodo do tubo de raio-X, é usado o tubo de calor, que é um condutor de calor eficiente que transfere calor por meio de 21/43

9 / 20 evaporação e condensação de líquido dentro de tubo de vácuo plenamente fechado. Geralmente, este tem uma configuração em tipo L. A extremidade de evaporação do tubo de calor é fixada pelo substrato termo condutor e é configurada para contatar suficientemente com a superfície de transferência de calor ligeiramente projetada da base de irradiação de calor, enquanto a extremidade de condensação é soldada com uma pluralidade de camadas de aletas de irradiação de calor de grande tamanho. A ventoinha silenciosa, juntamente com a ventoinha de sucção, montada acima da unidade de proteção de radiação, extrai o ar quente e suga o ar frio, o que forma um canal de ar suave, deste modo retirando o calor gerado no anodo, rápida e efetivamente. Isto é, a unidade de resfriamento consistindo de tubos de calor é de estrutura inteligente, baixo custo, operação estável, manutenção fácil e apresenta baixo consumo de potência, pontos de falha reduzidos e um efeito novo e praticável.

[0024] Alternativamente, os tubos de calor podem ser diretamente fixados à base de irradiação de calor para o anodo.

[0025] De acordo com as modalidades acima mencionadas, a unidade de montagem mecânica é provida para integrar estas unidades funcionais acima mencionadas juntas em uma construção monolítica. A unidade de montagem mecânica compreende montagem fixa, unidade de proteção de radiação externa, estrutura para o motor, parafuso de aperto, luva de expansão, etc. A montagem de fixação é usada para reunir o alojamento para o tubo de raio-X e seus componentes periféricos e é provida externamente com a unidade de proteção de radiação, obtendo a modularização. A unidade de montagem mecânica é processada com boa tecnologia e precisão de processamento, no sentido de assegurar boas características de sinal dos feixes de raio-X ajustados e efeito agregado.

[0026] Em adição, o gerador de raio-X de acordo com as modalidades pode compreender adicionalmente chave de temperatura do tipo mini e sensor 22/43

10 / 20 de temperatura embutido na base de irradiação de calor para o anodo, módulo de controle de circuito inversor, interface de controle eletricamente relacionada, chave de proximidade, etc.

[0027] Consequentemente, o gerador de raio-X de acordo com as modalidades tem as seguintes vantagens. Primeiramente, o gerador de alta tensão é incorporado no interior do alojamento para o tubo de raio-X e, o gerador de alta tensão, o conjunto de fonte de raio-X, a unidade de ajuste de colimação e a unidade de resfriamento são integrados como uma construção compacta e monolítica, facilitando a miniaturização, modularização e alta eficiência dos aparelhos de detecção de segurança de raio-X e alcançando um desenho l novo e praticável. Em segundo lugar, os feixes de raio-X são ajustáveis para feixes de raio-X do tipo lápis contínuos para varredura dinâmica, obtendo boas características de sinal e pequeno efeito de penumbra e resolução de imagem melhorada. Em terceiro lugar, a unidade de resfriamento consiste de tubos de calor que são montados independentemente, trabalham em cooperação com o projeto efetivo do canal de ar, obtendo uma configuração limpa e estável, e redução de falhas do sistema.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0028] Os acima e outros recursos da presente divulgação tornar-se-ão mais aparentes descrevendo em detalhe modalidades exemplificadoras destes, com referência aos desenhos anexos, nos quais: Figura 1 é uma vista frontal de um gerador de raio-X com colimação ajustável, de acordo com uma modalidade da presente divulgação; Figura 2 é uma vista observada ao longo de uma direção A na Figura 1; Figura 3 é uma vista em corte ao longo da linha B-B na Figura 1; Figura 4 é uma vista de disposição de uma categoria no gerador de raio-X mostrado na Figura 1; 23/43

11 / 20 Figura 5 é uma vista esquemática de um espaçador de posicionamento do gerador de raio-X mostrado na Figura 1; Figura 6 é uma vista esquemática de uma unidade de proteção contra radiação Labyrinth do gerador de raio-X mostrado na Figura 1; Figura 7 é uma vista esquemática de uma superfície de transferência de calor do gerador de raio-X mostrado na Figura 1; e Figura 8 é um diagrama esquemático de uma fonte de alta tensão do gerador de raio-X mostrado na Figura 1.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES

[0029] Modalidades exemplificadoras da presente divulgação serão descritas a seguir em detalhe, com referência aos desenhos anexos, em que os numerais de referência iguais referem-se aos elementos iguais. A presente divulgação pode, entretanto, ser realizada de muitas formas diferentes e não deveria ser interpretada como sendo limitada à modalidade aqui estabelecida; em vez disso, estas modalidades são providas de tal modo que a presente divulgação será minuciosa e completa, e transmitirá plenamente o conceito da descrição aos versados na técnica.

[0030] Na descrição detalhada a seguir, para fins de explanação, numerosos detalhes específicos são estabelecidos no sentido de prover um entendimento minucioso das modalidades descritas. Será aparente, entretanto, que uma ou mais modalidades podem ser praticadas sem estes detalhes específicos. Em outros casos, estruturas e dispositivos bem conhecidos são mostrados esquematicamente em ordem, para simplificar o desenho.

[0031] Figura 1 mostra uma estrutura global de um gerador de raio-X com colimação ajustável de acordo com uma modalidade da presente divulgação. O gerador de raio-X compreende principalmente uma montagem de fonte de raio-X 200, uma unidade de ajuste de colimação 300, uma polia de acionamento 304, uma polia acionada 305, uma correia de transmissão 306, um servo motor 308, uma unidade de resfriamento 400, uma montagem 24/43

12 / 20 de fixação 501, e uma base de navegação anti-óleo 107.

[0032] Partes de núcleo incluindo a montagem de fonte de raio-X 200, a unidade de ajuste de colimação 300 e a unidade de resfriamento 400, etc., são combinadas como uma construção monolítica e são integradas em um alojamento 201 para o tubo de raio-X. O movimento de rotação da unidade de ajuste de colimação 300 é acionado pelo servo motor 308 através da polia de acionamento 304, da correia de transmissão 306 e da polia acionada 305. A montagem de fixação 501 é usada para montar o alojamento 201 para o tubo de raio-X, o servo motor 308 e outros componentes nele e é formada com orifícios de montagem correspondentes. Sistemicamente, funções de controle elétricas e automáticas são alcançadas através da base de navegação anti-óleo

107.

[0033] De acordo com uma modalidade, referindo-se às Figuras 1-3, o gerador de raio-X com colimação ajustável compreende a montagem de fonte de raio-X 200, a unidade de ajuste de colimação 300, um gerador de alta tensão 100 e uma unidade de resfriamento 400, a unidade de ajuste de colimação 300 e a unidade de resfriamento 400 são integradas como um todo. Especificamente, a montagem de fonte de raio-X 200 inclui um tubo de raio- X possuindo um catodo e um anodo e um colimador frontal 302. O gerador de alta tensão 100 é disposto em uma câmara estendida do alojamento 201 para o tubo de raio-X e é para fornecimento com uma alta tensão de corrente contínua entre o catodo e o anodo do tubo de raio-X, para excitar feixes de raio-X. A unidade de ajuste de colimação 300 é rotativamente disposta fora do colimador frontal 302 e é usada para ajustar feixes de raio-X do tipo ventoinha para feixes de raio-X do tipo lápis contínuos. A unidade de resfriamento é independentemente montada no tubo de raio-X e é usada para resfriamento do anodo do tubo de raio-X.

[0034] Referindo-se às Figuras 1-2, o colimador frontal 302 é preferivelmente constituído de óxido de bismuto e tem uma função de 25/43

13 / 20 isolamento de alta tensão e uma função de proteção contra radiação. Este é de baixo custo, leve e fácil de ser fabricado, e também satisfaz às exigências ambientais. O colimador frontal 302 é fixado ao lado externo do colimador frontal 302 por um aro de arco.

[0035] Referindo-se à Figura 3, a montagem de fonte de raio-X compreende adicionalmente uma base de irradiação de calor 204 para o anodo, cuja base é disposta em um lado do anodo do tubo de raio-X, e uma cobertura de extremidade 207 e um tímpano 208, que são dispostos em um lado do catodo do tubo de raio-X e que trabalham cooperativamente para prover vedação e prevenção de vazamento. Quando o tubo de raio-X 203 emite os feixes continuamente, a temperatura do óleo isolante aumenta e o volume deste suporta uma certa quantidade de expansão. Inversamente, quando a temperatura abaixa, o tímpano 208 é pressionado de fora para dentro sob a ação da pressão atmosférica. O tímpano 208 é fixado sobre o interior do catodo e é simultaneamente atuado como um anel de vedação.

[0036] De forma ótima, a base de irradiação de calor 204 para o anodo pode ser embutida com um sensor de temperatura 601 e uma chave de temperatura 602. Referindo-se à Figura 7, a base de irradiação de calor 204 para o anodo do tubo de raio-X é embutida com o sensor de temperatura 601 que é usado para monitorar, em tempo real, uma temperatura de trabalho do tubo de raio-X 203, e a chave de temperatura 602 é capaz de prover prontamente um sinal de falha, uma vez que a temperatura vai além de um limite permissível, para proteção de segurança dos aparelhos.

[0037] Referindo-se às Figuras 1-3, o gerador de raio-X pode compreender adicionalmente a unidade de resfriamento 400, que é montada independentemente no tubo de raio-X e que é usada para resfriar o anodo do tubo de raio-X. Especificamente, a base de irradiação de calor 204 possui uma superfície de transferência de calor 211 para contatar com a unidade de resfriamento 400, no sentido do resfriamento. A unidade de resfriamento pode 26/43

14 / 20 compreender uma placa de irradiação de calor 405 e tubos de calor 401, dispostos sobre a placa de irradiação de calor 405, e a placa de irradiação de calor 405 contata suficientemente com a superfície de transferência de calor 211 da base de irradiação de calor 204, via graxa de silicone de condução térmica. Alternativamente, a unidade de resfriamento 400 pode compreender somente os tubos de calor 401 diretamente apertados e fixados à superfície de transferência de calor 211 da base de irradiação de calor 204. Em adição, a unidade de resfriamento 400 pode compreender adicionalmente aletas de irradiação de calor 402 que são dispostas nos tubos de calor 401 e uma ventoinha silenciosa 403 que é disposta acima das aletas de irradiação de calor 402. Preferivelmente, o tubo de calor 401 pode ser em uma configuração tipo U ou em uma configuração tipo L.

[0038] Referindo-se às Figuras 1 e 3, a unidade de resfriamento 400 é usada para extrair o calor do anodo do tubo de raio-X 203 e inclui a base de irradiação de calor 204 para o anodo, os tubos de calor 401, as aletas de irradiação de calor 402, a ventoinha silenciosa 403 e a placa de irradiação de calor 405. Os tubos de calor 401 são independentes um do outro, e cada um possui sua força determinada e é preferivelmente curvado em uma configuração tipo U. Vários tubos de calor do tipo U são montados na placa de irradiação de calor 405. As aletas de irradiação de calor 402 são soldadas em torno dos tubos de calor 401, no sentido de aumentar a área de irradiação de calor. A ventoinha silenciosa 403 é fixada por encaixe por pressão. A estrutura acima mencionada é totalmente montada sobre a base de irradiação de calor 204 do tubo de raio-X.

[0039] Referindo-se às Figuras 3 e 7, a superfície de transferência de calor 211 do lado externo da base de irradiação de calor 204 para o anodo é terminada. A superfície de transferência de calor 211 terminada, juntamente com uma superfície da placa de irradiação de calor 405, está limpa e não danificada e é uniformemente revestida com uma camada de graxa de silicone 27/43

15 / 20 de boa condução térmica, no sentido de assegurar que a placa de irradiação de calor 405 contata suficientemente com a superfície de transferência de calor 211 da base de irradiação de calor, via graxa de silicone de condução térmica, facilitando deste modo acelerar a irradiação de calor.

[0040] Referindo-se às Figuras 1 e 3, a ventoinha silenciosa 403 é disposta acima das aletas de irradiação de calor 402 e efetua uma sucção de ar verticalmente para cima. De acordo com o princípio de convecção térmica, o ar quente sobre e o ar frio desce, é gerado um canal de ar suave ao longo de uma seta mostrada na Figura 1. Esta configuração de irradiação de calor é montada independentemente, o que reduz pontos de falha do sistema e que é pequena e requintada, ambientalmente amistosa, estável e conveniente, e de baixo custo.

[0041] Referindo-se à Figura 3, a base de irradiação de calor 204 para o anodo do tubo de raio-X é preferivelmente constituída de material de cobre livre de oxigênio, que não só é capaz de extrair o calor rapidamente, como também é usado como uma cobertura final para vedar o anodo dentro do alojamento 201 do tubo de raio-X. Um anel de vedação 209 para a base de irradiação de calor 204 é preferivelmente constituído de material de cobre livre de oxigênio, o que evita o dano ao anel de vedação de borracha convencional devido a sobreaquecimento. O anel de vedação 209 é também formado com orifícios de óleo de vácuo 210, no sentido de assegurar o desempenho do óleo isolante no interior.

[0042] Referindo-se à Figura 3, a base de irradiação de calor 204 é de um tamanho total relativamente grande e possui uma extremidade estendida lateralmente que aumenta a capacidade calorífica e a área de irradiação de calor. Alternativamente, os tubos de calor podem ser prensados e fixados diretamente sob a base de irradiação de calor 204.

[0043] De acordo com uma modalidade, referindo-se às Figuras 1 e 3, o gerador de raio-X compreende adicionalmente o gerador de alta tensão 100, 28/43

16 / 20 que é disposto na câmara estendida do alojamento 201 para o tubo de raio-X e que é usado para fornecimento de uma alta tensão de corrente contínua entre o catodo e o anodo do tubo de raio-X, para excitar os feixes de raio-X. Conforme mostrado na Figura 3, o gerador de alta tensão 100 é distribuído dentro da câmara estendida do alojamento 201 para o tubo de raio-X. O alojamento 201 para o tubo de raio-X é fixado à montagem de fixação 501 através da saliência de montagem 202. A saída de alta tensão de corrente contínua é conectada ao catodo do tubo de raio-X 203 através de um conector de alta tensão 106.

[0044] Especificamente, o tubo de raio-X 203 é comunicado com a câmara estendida e é preenchido com óleo isolante. Referindo-se à Figura 3, o alojamento 201 para o tubo de raio-X é preenchido com óleo isolante de alta pressão. Uma abertura de ventilação 212 com rosca interna é formada no alojamento 201, e um parafuso protetor 213 com orifício vazado do tipo L é montado na abertura de ventilação. Através do orifício vazado do tipo L, o equilíbrio de pressão entre o interior do alojamento 201 e o ambiente externo é obtido. Uma vez que ocorra uma falha de vazamento de óleo, o parafuso protetor 213 é aparafusado na abertura de ventilação 212, de tal modo que o orifício vazado do tipo L é bloqueado, evitando vazamento do óleo isolante.

[0045] Referindo-se à Figura 3, uma cobertura de filtro côncava 206 é preferivelmente constituída de policarbonato e é usada para restringir uma espessura de uma camada de óleo em uma porta do feixe do tubo de raio-X 203, e ela própria apresenta boa penetrabilidade de raio-X, reforçando a dose de saída efetiva do raio-X.

[0046] Referindo-se às Figuras 3 e 4, o gerador de alta tensão 100 compreende um circuito de alta tensão anelar 101, um transformador de alta tensão 102 e um transformador de filamento 103 disposto dentro da câmara estendida. O circuito de alta tensão anelar 101, o transformador de alta tensão 102 e o transformador de filamento 103 são respectivamente localizados em 29/43

17 / 20 placas de resina isolante 104 correspondentes e são dispostos em lados das placas de resina isolante 104 correspondentes afastadas do tubo de raio-X. Preferivelmente, a placa de resina isolante 104 é realizada como uma placa de resina isolante circular apresentando uma porção vazia, através da qual o óleo isolante passa, e uma porção periférica provida de uma pluralidade de suportes de fixação projetados para fora.

[0047] Referindo-se às Figuras 3 e 4, o circuito de alta tensão anelar 101 apresenta uma disposição anelar, um núcleo magnético do tipo R é usado como o transformador de alta tensão 102, um núcleo magnético do tipo UY é usado como o transformador de filamento 103, e todos os três componentes mencionados são fixados em lados das placas de resina isolante 104 circulares faceando na mesma direção. Três suportes de fixação projetados são providos na porção periférica de cada uma das placas de resina isolante 104, e a porção central é esvaziada, de tal modo que o óleo isolante passa através dela.

[0048] Ainda mais, o gerador de alta tensão 100 compreende adicionalmente um espaçador de posicionamento engaiolado 105, arranjado fixamente dentro da câmara estendida, as placas de resina isolante 104 são fixamente posicionadas dentro da câmara estendida através do espaçador de posicionamento engaiolado 105. Referindo-se às Figuras 3 e 5, as três placas de resina isolante 104 anelares são localizadas na posição pelo espaçador de posicionamento engaiolado 105.

[0049] Especificamente, a unidade de ajuste de colimação 300 compreende um anel de Tungstênio rotativo 301 para fins de ajuste, e um mecanismo de acionamento para acionar uma rotação do anel de Tungstênio rotativo em torno do colimador frontal, para alcançar uma varredura contínua pontual de raio-X. O mecanismo de acionamento compreende um motor 308 montado sobre a montagem de fixação 501, uma polia de acionamento 304 conectada ao motor 308, uma polia acionada 305 conectado ao anel de Tungstênio rotativo 301 e uma correia de transmissão 306 conectada entre a 30/43

18 / 20 polia de acionamento 304 e a polia acionada 305.

[0050] Referindo-se à Figura 3, a montagem de fonte de raio-X 200 e a unidade de ajuste de colimação 300 compreendem o alojamento 201 para o tubo de raio-X, a saliência de montagem 202, um revestimento de proteção contra radiação 205, o tubo de raio-X 203 e a base de irradiação de calor 204 para o anodo, o anel de vedação 209 de cobre livre de oxigênio, a cobertura de filtro côncava 206, a cobertura final 207 e o tímpano 208 para vedação do catodo, o anel de Tungstênio rotativo 301, a polia acionada 305, uma contra- porca 307, um colimador frontal 302, um rolamento de contato angular 303 e a base de navegação anti-óleo 107.

[0051] Referindo-se às Figuras 1-3, a fonte de acionamento para rotação do anel de Tungstênio rotativo 301 é o servo motor 308 montado sobre uma estrutura de motor 503, a polia de acionamento 304 é justamente apertada em torno de um eixo de acionamento do servo motor 308 por uma luva de expansão, e, através da correia de transmissão 306, aciona a polia acionada 305 para girar, e, a polia de acionamento 304 e a polia acionada 305 satisfazem a uma certa relação de razão de acionamento.

[0052] Referindo-se às Figuras 2 e 3, o anel de Tungstênio rotativo 301 é formado de diversos pequenos orifícios vazados, se ajusta sobre o colimador frontal 302 e é fixado na polia acionada 305 por parafusos. O rolamento de contato angular 303 é ajustado em torno da superfície externa do alojamento 201 para o tubo de raio-X, é justamente fixado a uma saliência de parada e travado pela contra-porca 307. A polia acionada 305 é montada fora do rolamento de contato angular 303. O anel de Tungstênio rotativo é acionado pelo servo motor 308 para girar em torno do colimador frontal 302, obtendo varredura dinâmica do feixe de raio-X do tipo lápis. A unidade rotativa e de proteção de radiação é de estrutura inteligente, baixo consumo de potência e baixo ruído.

[0053] Referindo-se à Figura 3, o feixe de raio-X do tipo lápis 31/43

19 / 20 ajustado pelo anel de Tungstênio rotativo 301 apresenta boa característica de sinal e pequeno efeito de penumbra, facilitando a melhoria da resolução de imagem.

[0054] Em adição, o mecanismo de acionamento pode compreender adicionalmente uma estrutura de tensionamento para ajustar o grau de aperto da correia de transmissão 306. Conforme mostrado nas Figuras 1 e 2, o grau de aperto da correia de transmissão 306 pode ser ajustado pelo servo motor 308 através de mecanismos, tais como parafuso superior 504, roda de tensionamento, etc.

[0055] De acordo com uma modalidade, o gerador de raio-X pode compreender adicionalmente uma unidade de montagem mecânica 500, e a montagem de fonte de raio-X 200, o gerador de alta tensão 100, a unidade de ajuste de colimação 300 e a unidade de resfriamento 400 são suportados em uma montagem de fixação 501 da unidade de montagem mecânica 500.

[0056] De acordo com uma modalidade, o gerador de raio-X pode compreender adicionalmente uma unidade de proteção de radiação consistindo de uma camada de proteção contra radiação 205, do colimador frontal 302 e do anel de Tungstênio rotativo 301, dispostos dentro do tubo de raio-X e da câmara estendida.

[0057] Referindo-se às Figuras 3 e 5, uma saliência de posicionamento 108 é formada em forma de anel em um lado interno da camada de chumbo de proteção contra radiação 205. As três placas de resina isolante 104 anelares estão localizadas na posição pelo espaçador de posicionamento engaiolado 105.

[0058] Referindo-se às Figuras 3 e 6, o colimador frontal 302 é um colimador frontal, preferivelmente constituído de óxido de metal pesado. O colimador frontal 302 possui uma certa espessura e característica de ângulo de abertura, para restringir os feixes de raio-X dentro de uma porta do tipo ventoinha. O anel de Tungstênio rotativo 301 é equipado com abas de guarda 32/43

20 / 20 de ambos os lados e se ajusta em torno do colimador frontal 302 com um espaço livre de cerca de 1 mm entre elas. Além de passar através dos pequenos orifícios vazados no anel de Tungstênio, todos os raios-X somente passam ao longo do trajeto liberado mostrado na Figura 2. A camada de proteção interna do alojamento 201 para o tubo de raio-X, o colimador frontal 302 e o anel de Tungstênio rotativo 301 juntos, constituem efetivamente uma unidade de proteção contra radiação Labyrinth para evitar o vazamento do raio-X, para satisfazer a exigências de segurança.

[0059] Referindo-se à Figura 8, a corrente elétrica da fonte de alimentação passa através de um primeiro módulo de regulação e retificação e então é emitida através de um circuito inversor em ponte completa, para o transformador de alta tensão 102, de modo a obter um reforço da tensão inicial. Então, é inserida em um módulo de retificação dobrador de tensão 101 para obter uma pressão negativa alta. Finalmente, é aplicado sobre o catodo do tubo de raio-X 203. A corrente elétrica da fonte de alimentação passa através de um segundo módulo de regulação e retificação e então é emitida através de um circuito inversor em meia ponte para um lado primário do transformador de filamento 103, enquanto um lado secundário do transformador de filamento 103 é conectado a ambas extremidades do filamento do catodo do tubo de raio-X 203. Um módulo de inversão e controle 603 é conectado com a base de navegação 107 de tal modo que, quando uma alta tensão é aplicada através de ambas extremidades do tubo de raio-X 203, elétrons acelerados são gerados para impactar contra o alvo do anodo para gerar feixes de raio-X.

[0060] Embora diversas modalidades exemplificadoras tenham sido mostradas e descritas, será verificado pelos versados na técnica que várias alterações ou modificações podem ser feitas nestas modalidades, sem se afastar dos princípios e espírito da divulgação, cujo escopo é definido nas reivindicações e suas equivalentes.

33/43

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Gerador de raio-X com colimação ajustável, caracterizado pelo fato de que compreende: montagem de fonte de raio-X, que inclui um tubo de raio-X possuindo um catodo e um anodo e um colimador frontal; um gerador de alta tensão que é disposto em uma câmara estendida de um alojamento para o tubo de raio-X e que é usado para fornecer uma alta tensão de corrente contínua entre o catodo e o anodo do tubo de raio- X, para excitar feixes de raio-X; uma unidade de ajuste de colimação, que é disposta rotativamente do lado de fora do colimador frontal e que é usada para ajustar os feixes de raio-X do tipo ventoinha em feixes de raio-X contínuos do tipo lápis; uma unidade de resfriamento, que é montada independentemente ao tubo de raio-X e que é usada para resfriar o anodo do tubo de raio-X; em que o conjunto de fonte de raio-X, o gerador de alta tensão, a unidade de ajuste de colimação e a unidade de resfriamento são integrados como um todo.

2. Gerador de raio-X de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a montagem da fonte de raio-X compreende adicionalmente: uma base de irradiação de calor para o anodo, cuja base é disposta de um lado do anodo do tubo de raio-X; e uma cobertura final e um tímpano, que são dispostos de um lado do catodo do tubo de raio-X e que trabalham cooperativamente para prover vedação e prevenção de vazamento.

3. Gerador de raio-X de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a base de irradiação de calor possui uma 34/43 superfície de transferência de calor para contatar com a unidade de resfriamento, de modo a ser resfriada.

4. Gerador de raio-X de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a unidade de resfriamento compreende uma placa de irradiação de calor e um tubo de calor dispostos na placa de irradiação de calor, e a placa de irradiação de calor é configurada para contatar suficientemente com a superfície de transferência de calor da base de irradiação de calor, via graxa de silicone de condução térmica.

5. Gerador de raio-X de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a unidade de resfriamento compreende um tubo de calor diretamente montado na superfície de transferência de calor da base de irradiação de calor.

6. Gerador de raio-X de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que a unidade de resfriamento compreende adicionalmente: aletas de irradiação de calor, que são dispostas sobre o tubo de calor; e uma ventoinha silenciosa, que é disposta acima das aletas de irradiação de calor.

7. Gerador de raio-X de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que o tubo de calor está em uma configuração tipo U.

8. Gerador de raio-X de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a base de irradiação de calor é embutida com um sensor de temperatura e uma chave de temperatura nela.

9. Gerador de raio-X de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o tubo de raio-X se comunica com a câmara estendida e é preenchido com óleo isolante.

10. Gerador de raio-X de acordo com a reivindicação 1, 35/43 caracterizado pelo fato de que o gerador de alta tensão compreende um circuito de alta tensão anelar, um transformador de alta tensão e um transformador de filamento dispostos dentro da câmara estendida, onde o circuito de alta tensão anelar, o transformador de alta tensão e o transformador de filamento estão localizados respectivamente sobre placas de resina isolante correspondentes e são dispostos em lados das placas de resina isolante correspondentes, afastados do tubo de raio-X.

11. Gerador de raio-X de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a placa de resina isolante é realizada como uma placa de resina isolante anelar possuindo uma porção vazia, através da qual o óleo isolante passa, e uma porção periférica provida de uma pluralidade de suportes de fixação projetados para fora.

12. Gerador de raio-X de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o gerador de alta tensão compreende adicionalmente um espaçador de posicionamento engaiolado, fixamente arranjado dentro da câmara estendida, as placas de resina isolante sendo posicionadas fixamente dentro da câmara estendida, através do espaçador de posicionamento engaiolado.

13. Gerador de raio-X de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma unidade de montagem mecânica na qual a montagem da fonte de raio-X, o gerador de alta tensão, a unidade de ajuste de colimação e a unidade de resfriamento são suportados.

14. Gerador de raio-X de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a unidade de ajuste de colimação compreende: um anel de Tungstênio rotativo para fim de ajuste; e um mecanismo de acionamento para controlar a rotação do anel de Tungstênio rotativo em torno do colimador frontal, para obter uma varredura contínua pontual de raio-X, em que o mecanismo de acionamento 36/43 compreende: um motor montado na unidade de montagem mecânica; uma polia de acionamento conectada ao motor; uma polia acionada, conectada ao anel de Tungstênio rotativo; e uma correia de transmissão conectada entre a polia de acionamento e a polia acionada.

15. Gerador de raio-X de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o mecanismo de acionamento compreende adicionalmente uma estrutura de tensionamento para ajustar o grau de aperto da correia de transmissão.

16. Gerador de raio-X de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma unidade de proteção de radiação consistindo de uma camada de proteção contra radiação, o colimador frontal e o anel de Tungstênio rotativo, dispostos dentro do tubo de raio-X e da câmara estendida.

17. Gerador de raio-X de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o colimador frontal compreende um colimador frontal de óxido de metal pesado.

37/43