CN102737930A - X射线辐射装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种X射线辐射装置，该X射线辐射装置包括旋转灯管X射线管和驱动装置，该旋转灯管X射线管借助于轴以可旋转的方式支承在用冷却和绝缘介质填充的辐射装置壳体中，所述驱动装置通过轴与旋转灯管X射线管耦合。按照本发明，所述辐射装置壳体气密地密封构造并且所述驱动装置包括可预先确定数量的永磁体以及与之相应的电磁铁，其中，所述永磁体布置在辐射装置壳体内部并且极性交替地环状围绕轴布置，而所述电磁铁布置在辐射装置壳体的外侧上并且可由控制和调节单元这样地控制，使得形成旋转的交变磁场。这种X射线辐射装置适于更高的转速和/或辐射装置壳体中的冷却和绝缘介质更高的压力。

Description

X射线辐射装置
技术领域
本发明涉及一种X射线辐射装置，该X射线辐射装置带有借助于轴以可旋转的方式支承在用冷却和绝缘介质填充的辐射器壳体中的旋转灯管X射线管，以及带有驱动装置，该驱动装置通过轴与旋转灯管X射线管耦合。
本发明还涉及一种用于运行带有旋转灯管X射线管的X射线辐射装置的方法。
背景技术
开头所述类型的X射线辐射装置例如由DE 102004056110A1公开。在这种X射线辐射装置中以可旋转的方式支承有具有真空壳体的旋转灯管X射线管。这种X射线辐射装置因此也被称为旋转灯管X射线辐射装置。旋转灯管X射线管包括与真空壳体固定连接的旋转阳极以及发出电子的阴极。旋转灯管X射线装置借助于没有详细描述的驱动装置驱动，该驱动装置与和旋转灯管X射线管连接的轴机械耦连。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，继续扩展一种开头所述类型的X射线辐射装置，尤其是针对于更高的转速和/或辐射装置壳体中的冷却和绝缘介质的更高的压力继续扩展。
按本发明的X射线辐射装置包括旋转灯管X射线管和驱动装置，该旋转灯管X射线管借助于轴以可旋转的方式支承在用冷却和绝缘介质填充的辐射装置壳体中，所述驱动装置通过轴与旋转灯管X射线管耦合。按照本发明，辐射装置壳体气密密封地构造并且驱动装置包括可预先确定数量的永磁体以及与之相应的电磁铁，其中，永磁体布置在辐射装置壳体内部并且它们极性交替地环状围绕轴布置，而电磁铁布置在辐射装置壳体的外侧上并且可由控制和调节单元这样地控制，使得形成旋转的交变磁场。
例如绝缘油或六氟化硫(SF6)适于作为冷却和绝缘介质。其它液体或气态的冷却和绝缘介质也可以用于冷却旋转灯管X射线管以及用于相对处于地电势的辐射装置壳体绝缘旋转灯管X射线管。
按照本发明的X射线辐射装置上设置的驱动装置由于其结构(永磁体在辐射装置壳体内部，而电磁铁在辐射装置壳体外部)形成磁耦合并且用作旋转灯管X射线管的直接驱动器，亦即没有传动机构的驱动器。
在按本发明的X射线辐射装置中用于传递扭矩的按本发明方案的优点主要在于，辐射装置壳体设计为没有轴穿过，因此可毫无问题地实现辐射装置壳体气密的封闭。
事实上还有一个优点是，通过磁耦合驱动相比传统的驱动特别能容忍角度偏差。由于安装误差可能出现的、辐射装置壳体内部的永磁体和辐射装置壳体外部的电磁铁之间小的平行错位在旋转灯管X射线管的驱动中不会导致任何问题。
由于磁耦合，可以在位于辐射装置壳体中的冷却和绝缘介质为例如超过5bar(500kPa)的高压的同时实现X射线管例如超过每分钟10000转的高转速，其中，辐射装置壳体在驱动装置区域内的不密封性由结构决定了被完全排除。
设计用于传递扭矩到X射线管上的磁耦合优选具有装有永磁体的耦合元件。例如钐-钴磁体或钕-铁-硼磁体适于作为磁体。
X射线辐射装置的一种优选的实施形式的特征在于，轴和驱动装置通过布置在辐射壳体内部的绝缘耦合件相互耦合，其中，驱动装置的永磁体保持在绝缘耦合件中。
在此，绝缘元件优选至少部分由塑料制成，尤其由耐高温的热塑性塑料制成，例如聚芳醚酮(PEAK)，如聚醚醚酮(PEEK)。
按照X射线辐射装置的另一种有利的设计构造，辐射装置壳体在永磁体和电磁铁的区域内具有由非磁性金属，例如铝制成的壁段。
按照一种前述构造的替代实施形式，辐射装置壳体在永磁体和电磁铁的区域内具有由纤维加强的塑料制成的壁段。这种塑料尤其在用碳纤维加强时在机械和热方面是足够稳定的。
附图说明
以下根据在附图中示意示出的实施例详细说明本发明以及其它有利的构造方案，然而本发明不限于所述的实施例。在附图中示出：
图1是按本发明的X射线辐射装置的一种实施形式；
图2是图1所示X射线辐射装置的驱动装置布置在辐射装置壳体内的部分的俯视图；
图3是图1所示X射线辐射装置的驱动装置布置在辐射装置壳体的端侧上的部分的俯视图。
具体实施方式
在图1中用1表示X射线辐射装置，该X射线辐射装置例如由开头所述类型的DE 102004056110A1公开。
X射线辐射装置1包括用绝缘油(冷却和绝缘介质)填充的辐射装置壳体2。旋转灯管X射线管3借助于轴4以可转动的方式支承在辐射装置壳体2中。
布置在真空的旋转灯管X射线管3内部的、未示出的阴极(在按图1的装置中在X射线管3的左边区域)发出电子，该电子通过施加在阴极和阳极5之间的高电压加速到希望的初始能量，并且被其飞行路线中的偏转系统6影响。旋转灯管X射线管例如以相对处于地电势的辐射装置壳体2的70kV的高压运行。
在电子在焦点的逗留区域碰到阳极5的材料时，通过电子与阳极材料的原子核的交互作用将电子的动能部分(大约1％)转化为X射线。能量的绝大部分以热量的形式从旋转灯管X射线管3排出。这借助于位于辐射装置壳体2中的绝缘油实现。
支承旋转灯管X射线管3的轴4由在所示的实施例中设计为球轴承的两个轴承7和8以可转动的方式支承。轴4还与驱动装置9耦合，因此轴4并因此旋转灯管X射线管3可被置于旋转状态。
在图1所示的X射线辐射装置1中，驱动装置9按照本发明包括可预先确定数目的永磁体10以及与之相应的电磁铁11。在此，永磁体10布置在辐射装置壳体2内部并且极性交替地环状围绕轴4布置，并因此形成驱动装置9位于内部的部分12。相反，电磁铁11布置在辐射装置壳体2的外侧，并因此形成驱动装置9位于外部的部分13。因此，驱动装置9设计为两部分式的，其中位于内部的部分12抗扭地布置在可旋转的轴4上，而位于外部的部分13与辐射装置外壳摩擦结合地连接。电磁铁11可由在图1中未示出的控制和调节单元这样控制，使得形成旋转的交变磁场。位于内部的部分12与永磁体10跟随布置在位于外部的部分13的电磁铁11的交变磁场。
在按本发明的X射线装置9在图1所示的设计构造中，驱动装置9的永磁体10保持在绝缘耦合件14中，该绝缘耦合件在辐射装置壳体2内抗扭地固定在轴4上。因此，轴4通过布置在辐射装置壳体2中的永磁体10(驱动装置9位于内部的部分12)与布置在辐射装置壳体的外部的电磁铁11(驱动装置9位于外部的部分13)磁性耦合。
绝缘耦合件12由耐高温的热塑性塑料制成，例如由聚芳醚酮(PEAK)，尤其是聚醚醚酮(PEEK)制成。其它耐高温的材料，例如陶瓷材料也适用于此。
辐射装置壳体2在永磁体10和电磁铁11的区域内具有非磁性的壁段13。壁段13例如可以由非磁性的金属或纤维加强的塑料制成。
辐射装置壳体2内的壁段13这样构造，使得既保证了所需的耐压性也保证了磁力的可传递性，并因此确保了由电磁铁11提供的扭矩从外部空间到辐射装置壳体2的内部空间的可传递性。
在所示的情况下，这通过盘形的壁段13实现。然而，壁段例如也可以构造为罐状，以便在高机械负荷能力的同时提供大的表面。
与辐射装置壳体1的结构边缘条件有关，壁段12例如可以由铝、玻璃或纤维加强的塑料制成。壁段13的材料不是必须与壁段13外部使用的辐射装置壳体2的材料不同。
因为按本发明的方案没有用于耦连在轴上的电机(该电机在现有技术中用作驱动装置)的密封轴套管，所以X射线辐射装置1的整个辐射装置壳体2气密地封闭。因此，在按本发明的方案中省略了如轴套管所需的那种动态密封装置。因此，X射线辐射装置1既适用于X射线管3在高转速下运行，也适于辐射装置壳体2中的较高过压。
从端侧看(图2)，在驱动装置9位于内部的部分12中，永磁体20的磁北极和磁南极交替。因此，在驱动装置9始终相互间隔的部分12和13之间能有各种卡锁位置。
驱动装置9位于内侧的部分12在所述的实施例中具有16个永磁体(图2)，而位于外部的部分13包括16个电磁铁11(图3)。因此获得了八种不同的角位置。如果驱动装置9的部分12和13由于过载而滑动，则其再次卡锁在下一个卡锁位置上。
如由对在图1至图3所示的实施例的描述中可知，按本发明的X射线辐射装置1能够将用于驱动旋转灯管X射线管3所需的扭矩无接触地从驱动装置9传递到旋转灯管X射线管3上。

Claims (9)

1.一种X射线辐射装置，该X射线辐射装置包括旋转灯管X射线管(3)和驱动装置(9)，该旋转灯管X射线管借助于轴(4)以可旋转的方式支承在用冷却和绝缘介质填充的辐射装置壳体(2)中，所述驱动装置通过轴(4)与旋转灯管X射线管(3)耦合，其特征在于，所述辐射装置壳体(2)气密地密封构造并且所述驱动装置(9)包括可预先确定数量的永磁体(10)以及与之相应的电磁铁(11)，其中，所述永磁体(11)布置在辐射装置壳体(2)内部并且极性交替地环状围绕轴(4)布置，而所述电磁铁(11)布置在辐射装置壳体(2)的外侧上并且可由控制和调节单元这样地控制，使得形成旋转的交变磁场。
2.如权利要求1所述的X射线辐射装置，其特征在于，所述永磁体(10)包括钐-钴。
3.如权利要求1所述的X射线辐射装置，其特征在于，所述永磁体(10)包含钕-铁-硼。
4.如权利要求1至3之一所述的X射线辐射装置，其特征在于，所述轴(4)和所述驱动装置(9)通过布置在所述辐射壳体(2)内部的绝缘耦合件(14)相互耦合，其中，所述驱动装置(9)的永磁体(10)保持在绝缘耦合件(14)中。
5.如权利要求4所述的X射线辐射装置，其特征在于，所述绝缘耦合件(14)至少部分由塑料制成。
6.如权利要求5所述的X射线辐射装置，其特征在于，所述塑料是聚芳醚酮。
7.如权利要求1至6之一所述的X射线辐射装置，其特征在于，所述辐射装置壳体(2)在永磁体(10)和电磁铁(11)的区域内具有由非磁性金属制成的壁段(15)。
8.如权利要求1至6之一所述的X射线辐射装置，其特征在于，所述辐射装置壳体(2)在永磁体(10)和电磁铁(11)的区域内具有由纤维加强的塑料制成的壁段(15)。
9.一种用于运行X射线辐射装置(1)的方法，该X射线辐射装置包括旋转灯管X射线管(3)和驱动装置(9)，该旋转灯管X射线管借助于轴(4)以可旋转的方式支承在用冷却和绝缘介质填充的辐射装置壳体(2)中，所述驱动装置通过轴(4)与旋转灯管X射线管(3)耦合，其特征在于，将扭矩无接触地(10，11)从驱动装置(9)传递到所述旋转灯管X射线管(3)上。
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