CN101128081A - X射线源组合件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够产生适合用于医学、爆炸物检测和其它领域的X射线的X射线源组合件。所述组合件包含其中定位有两部分套节部件(其将所述组合件的X射线管保持在其中)的外壳。所述两部分外壳界定一开口，所述管的X射线通过所述开口发射。

Description

X射线源组合件

共同待决申请案的交叉参考

在2005年3月29日申请的S.N.11,091,521中，界定了一种成像检查器械，其利用位于框架上的多个单个的成像检查装置(例如，x射线源组合件，比如x射线计算机层析成像装置)，用于将束引导到行李上，以基于所建立的标准来检测行李内的物体(例如，爆炸物)。所述器械利用传送器将行李沿着行进路径传递到器械内的检查位置，随之检查装置将x射线束引导到行李上。对束进行检测并将输出信号提供到处理和分析组合件，所述组合件分析信号并识别出符合标准的特定物体。

在2005年6月1日申请的S.N.11/141,494中，界定了一种与S.N.11,091,521中的成像检查器械类似的成像检查器械，其利用冷却结构向x射线成像装置提供冷却，以确保延长其寿命。

在2005年6月1日申请的S.N.11/141,349中，界定了一种也在某种程度上与S.N.11,091,521中的成像检查器械类似的成像检查器械，但其利用与S.N.11/141,494中界定的冷却结构不同类型的冷却结构向x射线成像装置提供冷却，以同样确保延长其寿命。

以上所有共同待决申请案转让给与本发明相同的受让人。

技术领域

本发明涉及x射线源组合件，也称为x射线产生装置。更确切地说，本发明涉及一种x射线源组合件，其包含外壳、外壳内的x射线管以及经设计以优化组合件操作的其它支撑元件。

背景技术

X射线源组合件是此项技术中已知的，且被广泛认为是用于多种应用中的非常有价值的工具，所述应用的范围从医学领域直到较新近对爆炸物的检测。举例来说，就医学领域而言，此种组合件通常用于如诊断和治疗放射学的领域。就爆炸物检测而言，此类组合件较新近适于在本发明受让人生产的检测设备内使用，所述检测设备用于在在航空公司行李传送器上移动的行李等中检测爆炸物。以上共同待决专利申请案中界定了此类设备的实例。

一般而言，如本文所界定的x射线源组合件的操作是相似的。一般而言，在电子产生、加速到高速并接着突然停止时会产生x射线或x射线辐射。通常，这个过程在x射线管内发生，所述射线管包含通常由玻璃或金属与玻璃的组合组成的抽气泡(evacuatedenvelope)。阴极结构通常位于所述泡内，用于在管被激活时产生电子。阳极结构位于与阴极结构略微隔开的位置(间隙)处，且经设计以用于接收由阴极发射的电子。在阴极与阳极之间施加电压电位，其促使从阴极结构(也称为灯丝)发射的电子形成束的细流，所述束朝阳极结构上的表面(也称为靶)加速到非常高的速度。这个阳极靶表面由具有高原子序数的难熔金属构成，使得当电子撞击所述表面时，所得的动能中至少有一部分转换成具有非常高的频率的电磁波，这些便是x射线。所得的x射线从靶表面发出，并接着被对准以穿透到物体中，所述物体例如为上述沿着传送器移动的行李。如上所述，当在爆炸物检测设备内使用时，这些x射线会穿过行李，被检测到，并接着经过分析以便确定行李内的物体的性质。

一般而言，x射线组合件中提供的输入能量的相对较小部分导致产生x射线。电子碰撞靶表面所产生的动能的大部分转换成热量，其可达到非常高的温度。所述热量被阳极吸收且不但传导到阳极组合件的其它部分，而且传导到抽气泡内的其它x射线管组件，并且还传导到将x射线管保持在其中的x射线组合件的其它部分。随着时间的过去，此热量可能损坏阳极、阳极组合件、整个组合件的其它管组件和/或其它内部零件，并且可能缩短x射线管的操作寿命和/或降低管的性能和操作效率。

已使用了若干种方法来帮助减轻因存在这些高操作温度而导致的问题。举例来说，在有些x射线装置中，x射线靶或焦点轨迹位于旋转阳极圆盘的环形部分上。所述阳极又安装在支撑轴和转子组合件上，所述支撑轴和转子组合件接着可通过马达旋转。在操作期间，圆盘高速旋转，从而促使焦点轨迹连续旋转进入或离开电子束的路径，使得电子束仅与沿着焦点轨迹的任何给定点接触较短的时间段。这允许轨迹的其余部分在其用以旋转回到电子束路径中的时间期间冷却，借此减少由阳极吸收的热量的量。虽然阳极旋转减少了焦点轨迹上的焦点处存在的热量的量，但大量热量仍然传递到阳极、阳极驱动组合件以及组合件外壳内的其它组件。

另一方法是将形成抽气泡的外壳放置在第二外部金属(例如，铅)外壳内，所述第二外部金属外壳充当辐射屏蔽以防止辐射泄漏，并进而充当冷却媒介的容器，所述媒介中的一种众所周知的媒介是油(也称为介电油，因为其没有导电特性)。此项技术中已知使用此种油并通过泵使其在内部抽气外壳的外部表面上循环。当热量从x射线管组件(阳极、阳极驱动组合件(如果使用的话)等)处散发时，所述热量辐射到抽气外壳的外部表面，并接着至少部分被冷却液流体吸收。经过加热的冷却液流体接着传递到某种形式的热交换装置(例如，辐射表面)，以允许移除大部分热量。接着，通过泵将所述流体再次往回循环并通过外部外壳，且重复所述处理。油也可充当电绝缘体，并减小抽气外壳与外部外壳之间出现电弧的可能性。因此，至关重要的是，油要在x射线组合件内适当地循环。

有些已知的x射线源已经无需使用外部外壳和油作为冷却液/介电媒介。举例来说，有些解决方案利用强制风从抽气外壳及其组件中移除热量。然而，这些方法因多种原因而并不完全令人满意。举例来说，已知的利用强制风作为冷却媒介的x射线产生装置适于高压x射线应用；这类应用通常在阳极与阴极之间利用150kv或更高的操作电位。高操作电压导致操作温度较高，而为了确保通过空气对流来移除充分的热量，这些x射线管通常装备有形成在抽气泡外部表面上的散热片或沟道以增强热量移除。不难理解，对额外结构的这种需要会增加制造复杂性，并且涉及对组合件的额外物理空间要求。

与x射线组合件特别是以相对较高的电压(例如，150kv以上的电压)操作的组合件相关的另一顾虑是，阳极与阴极结构之间可能会出现不可接受的弧。此种弧当然可能破坏x射线管的内部组件，并导致对整个系统的其它损坏。X射线管具有高内部真空，且因此，内部金属零件可能会在管不被使用时污染真空。一般来说，此种污染会在管的正常操作期间复合。然而，如果并未进行成功复合，那么所述污染可能会导致被称为“微弧”或甚至大弧的效应。在大多数情况下，微弧只是导致管的所检测的数据出现异常，且将随着管的继续操作而自愈。然而，大弧每当出现时便将进一步污染真空。管在运行给定的时间段(取决于弧损坏的程度)后将被除气，从而其可被返回以进行全面养护。然而，如果损坏较大，那么管将需要更换。在常规的管设计中，用电源来检测弧，如果出现过度电流则表明存在弧。

以下文献中描述了各种x射线组合件的实例。

在美国专利3,473,028中，描述了一种相对较小的射线照相检验器械，其包含具有介电材料构成的壁的外壳、固定到外壳壁的内部表面上的导电衬套以及流入和流出构件，所述流入和流出构件与外壳的内腔室连通，以允许绝缘、介电媒介自由地循环进入和离开所述腔室。

在美国专利4,079,217中，描述了一种用于改进金属波纹管的寿命的器械，所述金属波纹管用于其中具有可移动元件的密封装置中，例如用于真空继电器和断路器中。金属波纹管的旋圈中的一轴向长度中填充有硅树脂介电凝胶，所述轴向长度包含邻近波纹管的可移动末端的若干此种旋圈，据说借此可在邻近可移动末端的波纹管部分中减弱轴向机械振动并防止应力过度增长。

在美国专利4,127,776中，描述了一种用于牙科射线照相的常规x射线管和屏蔽组合件。所述常规组合件具有x射线管，其附着在末端开口的圆柱形屏蔽内，使得管的焦点相对于提供于屏蔽中的小开口而居中。通过试错方法实现此管屏蔽组合件在x射线产生器内的定位。改进之处包含内部有螺纹的管状部件，所述部件从屏蔽向外延伸，并且围绕屏蔽的小开口同心地延伸。所述有螺纹的管状部件由设置在x射线产生器的出射端口开口内的过滤元件接纳。由于在管状部件与出射端口开口之间提供紧密尺寸间隙，所以当过滤元件与管状部件啮合时，管状部件可自动在x射线产生器内的x射线管和屏蔽中自我定心。

在美国专利4,355,410中，描述了一种封围的、独立的、空气冷却的工业x射线机器，其外壳也是气体到气体热交换器。X射线管和电力变压器的圆柱形金属外壳经过加工以提供许多个窄的径向沟槽，所述径向沟槽的内表面和外表面上均具有居间窄叶片。外部覆盖着薄壁圆柱形封套，以提供多个纵向通路。内部管状套筒为x射线管提供支撑，并且适于在内部沟槽内部紧密配合，以便在内部表面上提供多个纵向通路。外壳用端板封闭和密封，且内部填充有所选的具有所选气压的热传递和绝缘气体。内部风扇促使气体在x射线管上循环，并循环回到内部纵向通路，并到达风扇。外部风扇使得室内空气循环通过外部纵向通路。

在美国专利4,841,557中，描述了一种其中具有产热组件的x辐射器，所述产热组件封围在外壳中，外壳内所述组件周围填充有绝缘流体。循环泵与外壳内部成流体连通，且具有相应的端口，流体通过所述端口循环并在端口之间通过泵，以便辅助从组件中散热。所述泵可集成在外壳内，或者附接到外壳外部，只有其端口与外壳内部连通。所述泵可以是具有流体传送元件(例如，船推进器)的鼠笼式感应马达，所述流体传送元件与转子形成一单元并与定子一起布置在保护外壳中。

在美国专利4,884,292中，描述了一种x射线管，其大体上包括抽气管泡，所述抽气管泡主要由金属造成并且具有第一和第二端壁以及圆柱形侧壁，从而将旋转的阳极封围起来，使其靶表面面向第二端壁。传热套筒从第一端壁延伸经过阳极以从阳极接收热量，并将热量传递到端壁以进行消散。套筒末端的传热十字板进一步封围阳极以接收并传递热量。管泡安装在圆柱形管外壳内，第一端壁与带有散热片的安装板接触以进行散热。管泡表面保持充分的冷却以便涂覆一层铅，借此使管紧致。阳极和阴极电馈送件通过第二端壁。电馈送件具有上面涂有铅的角状终端。

在美国专利5,086,449中，描述了一种x射线管，其中油循环通过热交换器以降低其温度。更具体来说，在阴极终端组合件周围的喇叭状部分的最上部分中的吸入管末端附近，界定至少一个热冷却液流体接收孔口。流体中的气泡被汲取到吸入管孔口中，所述气泡可能被x射线管外壳内部的电场电离，从而导致x射线管电流的不规则性和相应的x射线管输出的不规则性。除泡器在冷却的冷却液流体返回到x射线管的阳极喇叭状部分之前从所述冷却液流体中移除气泡。或者，可通过热交换器和泵的作用使气泡被再吸收、溶解或均匀化。冷却液流体经过x射线管的中央部分，吸收热量且返回到阴极喇叭状部分。

在美国专利5,357,555中，描述了一种用于操作具有x射线辐射器的x射线装备的方法，所述x射线辐射器包括位于填充有电绝缘液体的外壳中的x射线管。借此，将所述电绝缘液体以一定的时间间隔进行除气，以防止因所产生的x射线辐射导致电绝缘液体分解而产生的气体削弱x射线辐射器的高电压强度。

在美国专利5,802,140中，描述了一种具备单式真空罩壳的x射线产生器械，其具有旋转的阳极靶和阴极组合件，用于产生x射线，所述x射线通过x射线窗透射。阴极组合件通过真空罩壳顶壁中的开口而放置在真空罩壳内，并且包括完全覆盖此开口的圆盘。单式真空罩壳与圆盘形成辐射屏蔽。为了增加单式真空罩壳的热容量并将x射线产生器械安装到台架中，进一步包括安装台，所述安装台可耦合到或包围单式真空罩壳。X射线窗放置在安装台内。可利用窗转接件来进行x射线窗安装。

在美国专利6,254,272中，描述了据说可延长x射线管寿命的方法和器械，所述x射线管含有“插入物”以产生x射线。所述插入物收纳在外壳中，其中在所述外壳中绝缘流体在所述插入物周围循环，以提供热和电绝缘。此专利包含用于从绝缘油中除水的方法和器械。一个实施例包含处理器，所述处理器含有用于将水以蒸汽形式从油中移除的聚结元件。其它实施例包含用于使外壳内部干燥的方法和装置。另一实施例包含含有处理器的套件，所述处理器具有用于从绝缘油中除水的聚结元件。

在美国专利6,487,273中，描述了一种射线照相器械，其利用单个一体式外壳来为阳极和阴极组合件提供抽气泡。所述一体式外壳据说可提供充分的辐射阻挡和传热特征，从而无需额外的外部外壳。一体式外壳通过空气来冷却，且因此不利用任何冷却剂。此外，一体式外壳用罐封材料绝缘，所述材料使一体式外壳及其组件电绝缘，且还限制在操作期间从外壳发出的噪音量。在替代实施例中，据说可通过使用设置在管内部的所选区域中的罐封材料来实现增强的热和电绝缘特性。罐封材料与通过管组合件的优化气流协作，以有效并连续地从中移除热量。

在美国专利6,494,618中，描述了用于在产生x射线辐射的装置中改进辐射衰减的装置。该专利揭示了一种高电压插座，所述插座适于容纳高电压连接器以向x射线管供电，且所述插座由介电材料与x射线衰减材料(例如，衰减x射线的金属化合物)的混合物形成。碰撞在高电压插座上的原本会穿过未屏蔽插座的x射线辐射被x射线衰减材料吸收或分散，而无需额外的x射线屏蔽。还揭示了一种x射线外壳组合件，其包含适于容纳x射线管的x射线外壳以及高电压插座，其中所述高电压插座和(视情况而定)x射线外壳中的一部分由介电材料与x射线衰减材料的混合物形成。

在印刷出版的第US2002/0020547A1号专利申请案中，描述了一种高电压产生器，其经过均衡以实现特别低的重量与高输出功率的结合，并且显著地适合用于旋转x射线系统，例如使用计算机的层析成像器械。为此，所述高电压产生器具备混合绝缘，其尽可能由高电阻泡沫和绝缘液体形成。所述泡沫经过成形和布置以便在要求热量排放或电力强度强于仅靠高电阻泡沫可保证的量的区域中形成沟道，绝缘液体可通过所述沟道流动。

在印刷出版的第US2002/0196905A1号专利申请案中，据说可通过用过滤构件从冷却液流体中过滤金属颗粒和其它分解产物而延长x射线管的使用寿命，所述过滤构件永久地包含在闭环冷却流体回路中，所述回路还包含泵构件和热交换构件。

在印刷出版的第US2005/0232395A1号专利申请案中，描述一种用于高电压装置(包含x射线管)中的介电连接器。所述连接器包括介电材料，且在附接到x射线管之前预成形。连接器的预成形在其中产生第一腔部分，所述第一腔部分的形状与管表面的相应区段一致。还界定第二腔部分用于接纳高电压插座。一旦附接到管，第一腔部分便接纳相应的管区段。将高电压插座接纳到第二腔部分中，且使其与管表面上界定的插座电连接。所述插座使经过电极的高电压信号能够与管内设置的阳极或阴极连接。连接器的预成形使连接器在附接到管之前能够进行测试和修理，从而节约资源、时间和成本。

从下文可了解，本发明对使用x射线管并将x射线管定位在外壳内的已知x射线源组合件提出改进。本发明用于增强对x射线管和组合件的其它内部零件的冷却，同时还确保用有效的手段将x射线管电耦合到x射线管被供电所通过的必要的电连接。此外，本发明提供用于检测x射线管的阳极与阴极结构之间的不合需要的弧从而告知组合件操作员组合件可能受到的损害或破坏的构件。从以下详细描述内容中将容易辨别出本发明的额外特征。

相信具有这些所需特征及其它通过以下教示可辨别的特征的x射线源组合件将提出此项技术中的重大进步。

发明内容

因此，本发明的主要目的是增强x射线源组合件技术。

本发明的另一目的是提供一种x射线源组合件，其用于增强对组合件的冷却、容易检测组合件的阳极与阴极元件之间的不合需要的弧，并增强x射线管与向组合件提供电力的电连接的连接性。

本发明的又一目的是提供一种可以最终消费者可接受的成本制造的x射线源组合件。

根据本发明的一个方面，提供一种x射线源组合件，其包括：外壳；x射线管，所述x射线管包含其中具有阳极的第一端部和其中具有阴极的第二端部，此x射线管适于在x射线源组合件操作期间发射x射线；以及套节部件，其位于所述外壳内并且包含第一部分和第二部分，所述第一部分和/或所述第二部分在其中界定开口，所述x射线管当在x射线源组合件操作期间发射x射线时位于套节部件内，这些x射线穿过所界定的开口。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的x射线源组合件的端视图；

图2是部分地以横截面展示图1的x射线源组合件的侧视图，其是沿着图1中线2-2截取的；

图3也是部分地以横截面展示图1的x射线源组合件的侧视图，其是沿着图1中线3-3截取的；

图4是根据本发明一个实施例的套节部件、套节底座和x射线管布置的分解透视图；

图5是展示为邻近冷却油管的图4的x射线管和套节底座的分解透视图，所述冷却油管也形成根据本发明一个实施例的x射线源组合件的一部分；

图6是图5的结构的局部分解透视图，其是从相对端截取的；以及

图7是以横截面说明根据本发明一个实施例的弧检测器的放大多倍的局部视图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，连同其其它和另外的目的、优点及能力，结合上述图式参看以下揭示内容和所附权利要求书。应了解，各图中将使用相似标号来指示相似元件。

本文使用的术语“x射线管”是指发射出x射线辐射的灯，其包含具有端部(通常是相对的)的玻璃泡，其中一个端部具有阳极结构且另一末端具有阴极结构。以上文献中的各个文献中描述了此类x射线管的实例。

本文使用的术语“x射线源组合件”是指经设计以在其中容纳x射线管的结构，且其用于提供连接构件以便将x射线管电耦合到合适的电源，使得所述管可按照期望起作用，并且还用于在组合件操作期间冷却x射线管。以上文献中的各个文献中描述了此类组合件的实例。

本文使用的术语“套节部件”是指经设计以具有位于其中的x射线管使得所述管可通过x射线源组合件的连接构件而电耦合到电源的套节结构。

图1中，展示了根据本发明一个实施例的x射线源组合件11。组合件11包含外部外壳13和两个电力电缆端口15和17，后者经设计以收纳高电压电力电缆19(图3中展示了一个电力电缆)，所述高电压电力电缆经设计以向位于组合件内的组合件的x射线管21(图2和图3)提供电力。从图3中可以看到，电缆19在“香蕉形”插头23和“香蕉形”安装插头柱25组合件中终止，所述插头和插头柱组合件又电耦合到导体板27。板27又通过导体螺栓29电耦合到x射线管21，所述导体螺栓29如图所示拧入管21的末端中。从图1中可进一步看到，组合件11进一步包含大体为环形的端板31，其恰好在两个电力电缆端口15和17下方固定到外部外壳13上。同样如图1所示，组合件11进一步包含末端连接器33，其相对于组合件的中心轴以某一角度向上突起(当如图2和图3中从侧面观看时)。连接器33经设计以提供与本发明的各个内部元件的电耦合，所述内部元件将在下文中更详细界定。图1还说明了控制模块35，其位于外部外壳13的顶上并固定到外部外壳13。在图2和图3中也可看到控制模块35，其邻近提升块37，所述提升块也固定到外部外壳上。所述提升块的作用是提供提升点以便安装和拆除组合件。最后，图1中说明的组合件11展示为包含安装凸缘38和至少两个定位销40(同样见图2和3)，用于将组合件11安装在合适的结构内，例如安装在上述待决申请案S.N.11,091,521中界定的结构内。

X射线管21优选为工业x射线管，且在本发明一个实施例中，是Varian MedicalSystems出售的一种产品标号为“V160-32G”的x射线管，该公司的营业地点为1678 S.Pioneer Road，Salt Lake City，Utah。然而，这并不意图限制本发明，因为其它x射线管可成功地用作本发明的一部分。简单地说，x射线管是一种用于产生特定种类的电磁辐射的装置。每一x射线管由带负电的阴极和带正电的阳极构成。与灯泡(或灯)一样，阴极中含有灯丝。向所述灯丝施加电压或电流，从而产生电子流，所述电子以接近光速的速度飞驰短距离而撞击到金属阳极中。所述碰撞会产生x射线。阴极/阳极组合件位于(玻璃灯泡的)内部铅衬外壳中，以防止在所有方向上发射辐射。在此内部外壳内形成真空，使得电子能够以可能最快的速度从阴极移动到阳极。外壳中的孔将x射线从管中引导出去。来自特定管的x射线的穿透力取决于其可处理的电压电平。以40,000伏(40Kv)运行的管可穿透一小块材料样本。举例来说，产生可穿透行李和人体的x射线需要较大的电压电平，且在x射线管21的情况下，所述电压电平为160Kv。行李检查x射线管可以较高电压操作，其中包含250和甚至300Kv。如上所述，x射线管中的总能量中只有大约0.5％转换成可使用的x射线。大约99.5％的能量变成无用的热量。

在如图2和3所示的本发明的实施例中，阴极41展示为位于管21的左端部分，而阳极43展示为位于右端部分。如所解释的，电缆19连接到阳极43(经由螺栓29)。本发明中使用的“V160-32G”x射线管包含用于阴极的钨丝且以160Kv的最大值操作。其可提供连续的至多达320瓦特，其中目标角为40度且x射线覆盖为76度。管21包含围绕阳极末端的铜罩45。管的长度约为7.3英寸且重量仅约为2英镑(1kg)。玻璃包含铍以确保低过滤，其会通过拦截二次电子而减少玻璃壁电荷以及杂散辐射。

根据本发明的教示，x射线管21保持在套节部件51内，所述套节部件由聚合材料组成(优选的聚合物为聚乙烯，且更确切地说，由ASTM D4020-01定义的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)，其提供每密耳1000伏的击穿电压)，所述聚合材料提供电绝缘且因其较高的电强度而允许使用较小直径的铅屏蔽(与经设计以在其中定位x射线管的许多已知结构相比，降低了组合件的重量)。套节部件51并不提供显著的辐射屏蔽，因为其对x射线的衰减率较低，这一点在本发明中被认为是重要的。相对于在例如行李检查机器(其中利用若干x射线组合件)的器械中使用的x射线组合件来说，重量的减轻是一个主要的考虑因素。重量较小的组合件较容易装载和卸载，并且较容易在检查机器内对准。值得注意的是，本发明的聚合物套节部件具有两部分的构造，其中一个部分(53)经设计以使x射线管21的其中具有阳极43的端部位于所述部分内，而另一部分(55)容纳x射线管21的其中具有阴极的另一端部。见图2、3和4，部分53和55以邻接定向定位于铅(Pb)屏蔽结构61内，所述屏蔽结构61用于大体上包围(且因此屏蔽)x射线管及其相关联的套节部件。屏蔽结构61包含管部件61’以及端帽63和65，且可以看到，其具有大体圆柱形的构形。除了屏蔽结构61之外，组合件11进一步包含金属圆柱形部件71，所述金属圆柱形部件71包围管部件61’的侧部。部件71优选由铝或其它可靠的导热金属制成，且经设计以实现电屏蔽和油保持性。值得注意的是，部件71还为本发明提供机械结构，因为其耦合到提升块37，而提升块又连接到铝主体中。

从图4、5和6中看到，还使用套节底座75，其适于使x射线管21的铜罩45抵靠其而定位。底座75也优选由聚合材料制成，且更优选的是由与部分53和55相同的材料制成。底座75贴合地配合在套节部件的部分53内(同样见图2和3)，且值得注意的是，在其后壁内界定沟道77(同样见图2)，以便允许油从中通过作为对管21的冷却的一部分。底座75还具有界定的导体板27，所述导体板27固定到底座75(使用螺栓29和30，在其后表面处固定)，其中向上延伸的臂81与底座内的相应的接纳端口83对准，所述接纳端口用于容纳圆柱形管91(其收纳高电压电力电缆19(未图示))的末端。从图4中看到，管91中的每一者均穿过套节部件的部分55内的相关联的孔口93。如上文参看图3所界定，电缆19电耦合到板27(从图4、5和6中可看出为向上的臂81)并在“Y”形板的底座处汇合，且允许螺栓29从中穿过而到达x射线管21中，以与其形成末端连接。螺栓30也以类似方式提供连接。值得注意的是，底座75进一步包含油通过端口101，其容纳油管103的圆柱形开口端(同样见图2)，所述油管经设计以使冷却油从中通过，随之油将向下通过沟道77、通过底座内的环形的油端口104，且进入本发明的x射线管21的铜罩45内的多个并行的油端口105中。图2中通过方向箭头“O”部分地表示了油的这种通过过程。有效的油流动对于确保热x射线管在其操作期间得到最佳冷却是必需的，如上文所解释。通过内部泵111(图2和3)将油抽吸通过组合件11，所述内部泵111用电力驱动。与泵的电连接包含延伸到连接器33的内部布线(未图示)。根据管21所产生的热量，泵111能够以大约每分钟0.5公升(LPM)到大约1LPM的速率抽吸所要的冷却油。泵111包含叶轮113，其在一轴(未图示)上轴向旋转，且通过弧检测器板上的电路来读取来自泵的转速计输出，以确定泵是否正确操作。内部泵-叶轮组合件能够有效地冷却x射线管以便确保延长其寿命。除了泵之外，组合件11进一步包含波纹管115(图2和3)，其经设计以根据油的温度而扩张或收缩。波纹管115除了提供冷却油的容积变化外还提供测深膜片，所述测深膜片在与弧检测器板上的传声器结合使用时，使得能够检测位于外壳内但在管外部的弧。

本发明的关键特征之一是通过本发明的套节部件的两个部分53和55界定开口121(见图7)。同样见图4。可了解，来自管21的x射线正是从这个界定的开口穿过，以便起到所照期的作用(例如，穿过行李)。图7展示x射线管21的阳极43和阴极41的相对定位，以及开口121据此如何精确地对准。相对于开口121(如图示)，定位有光检测器131，其适于检测x射线管内的阳极与阴极之间的弧所发射的紫外线(UV)发射。光检测器131位于印刷电路板133上，而印刷电路板133又经由布线135(图7中仅部分展示，但可了解其沿着套节部件的部分55内的槽136(同样见图4)在邻近屏蔽结构61(管状部分)处延伸并接着穿过组合件内的适当定位的通道)电耦合到连接器33。此种附加的布线设置据认为完全在所属领域的一般技术人员的技术能力之内，且认为不必要进行进一步的描述。直接定位在光检测器131上方的是UV带通滤波器137，其用于过滤所述管的灯丝的红外波长，以借此防止光检测器过载(弧的UV波长较高)。

为了检测组合件11内(但在管外部)的弧，本发明还包含内部传声器141(图2和3)，其安装在第二印刷电路板143上，所述第二印刷电路板143如图所示固定到组合件的外侧，且因此在本发明的外壳内。传声器(弧检测器)与波纹管组合件的底部结合，其经设计以检测在x射线管外部经过并在x射线源组合件操作期间产生1KHz以上的噪音的弧。对此声音的检测可向组合件操作员指示正发生不适当的弧，因此操作员接着必须采取适当的维护措施来防止对管外壳造成永久损坏。提供定位在电路板上的内部传声器代表了本发明的另一重要方面。与板133一样，板143通过布线(未图示)耦合到连接器33，以便接收电力。此种布线的设置(与针对弧检测器131的布线设置一样)在所属领域的技术人员的能力之内，且无需进行进一步描述。

因此，已展示并描述了一种x射线源组合件，其包含许多优于已知的此类组合件的有利特征，其中(尤其)包含提供：两部分的重量较轻的套节，其用于将x射线管保持成精确对准；内部泵，其用于使冷却油关键性地循环通过组合件，以确保对管的最佳冷却；内部传声器，其用于检测特定声级的弧；以及光检测器，其相对于由套节部件界定的开口而定位在关键位置。在本文教示的管外壳中，有两个用于弧检测的构件。具有UV带通滤波器的铅屏蔽的光检测器并入在管外壳内，以检测弧并辨别弧强度。外壳还并入有音响弧检测器，以检测位于管外部但在外壳整体的内部的弧。

虽然已经展示并描述了目前作为本发明优选实施例的实施例，但所属领域的技术人员将了解，可在不偏离所附权利要求书所界定的本发明的范围的情况下在所述实施例中作出各种变化和修改。

Claims (14)

1.一种x射线源组合件，其包括：

外壳；

x射线管，其包含其中具有阳极的第一端部和其中具有阴极的第二端部，所述x射线管适于在所述x射线源组合件操作期间发射x射线；以及

套节部件，其定位于所述外壳内且包含第一部分和第二部分，所述第一部分和/或所述第二部分在其中界定一开口，所述x射线管当在所述x射线源组合件的所述操作期间发射所述x射线时定位于所述套节部件内，所述x射线穿过所述开口。

2.根据权利要求1所述的x射线源组合件，其中所述套节部件的所述第一和第二部分由聚合材料组成。

3.根据权利要求2所述的x射线源组合件，其中所述聚合材料为聚乙烯。

4.根据权利要求1所述的x射线源组合件，其进一步包含套节底座，所述套节底座大体上定位于所述套节部件内，且适于在其中定位有所述x射线管的其中具有所述阳极的所述第一端部。

5.根据权利要求4所述的x射线源组合件，其中所述套节部件的所述第一和第二部分以及所述套节底座由聚合材料组成。

6.根据权利要求5所述的x射线源组合件，其中所述聚合材料为聚乙烯。

7.根据权利要求1所述的x射线源组合件，其进一步包含光检测器，所述光检测器定位于所述外壳内邻近所述开口处，以用于在所述x射线源组合件的所述操作期间检测所述x射线管内的弧。

8.根据权利要求1所述的x射线源组合件，其进一步包含传声器，所述传声器大体上定位于所述外壳内，以用于在所述x射线源组合件的所述操作期间记录与传出所述x射线管的弧相关联的确定等级的声音。

9.根据权利要求1所述的x射线源组合件，其进一步包含铅屏蔽结构，所述铅屏蔽结构定位于所述外壳内，所述x射线管和所述套节部件定位于所述铅屏蔽结构内。

10.根据权利要求9所述的x射线源组合件，其中所述铅屏蔽结构包含管部件以及第一和第二端帽，所述第一和第二端帽在所述管部件的相对末端处固定到所述管部件，以便大体上包围所述x射线管和所述套节部件。

11.根据权利要求1所述的x射线源组合件，其进一步包含泵，所述泵大体上定位于所述外壳内，以用于抽吸油使其通过所述外壳的选定部分，以便在所述x射线源组合件操作期间冷却所述x射线管。

12.根据权利要求11所述的x射线源组合件，其进一步包含套节底座，所述套节底座大体上定位于所述套节部件内，且适于在其中定位所述x射线管的其中具有所述阳极的所述第一端部，所述套节底座适于使由所述泵抽吸的所述油从中穿过并在所述x射线管上经过。

13.根据权利要求11所述的x射线源组合件，其中所述泵包含叶轮，所述叶轮适于在所述外壳内旋转。

14.根据权利要求11所述的x射线源组合件，其进一步包含波纹管，所述波纹管大体上定位于所述外壳内，且适于在所述油达到预定温度时扩张。

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