CN104332376B - 装有水冷阳极装置的金属陶瓷x射线管 - Google Patents

Abstract

一种装有水冷阳极装置的金属陶瓷X射线管，在金属陶瓷X射线管内装有水冷阳极装置，水冷阳极装置密封连接在金属陶瓷管壳的底座上，在金属陶瓷管壳的顶部设有连接环，阴极聚焦装置与连接环氩弧焊连接，定位环与金属陶瓷管壳密封连接，尾罩与定位环连接，阳极罩与水冷阳极装置密封连接。在金属陶瓷X射线管装有水冷阳极装置替代现有金属陶瓷X射线管中的风冷阳极结构设计，使阳极耗散功率扩大一倍，冷却效果提高，克服了传统的1∶1工作的局限，实现了携带式工业X射线装置中可以连续工作的方式，通过对阴极聚焦装置的变换调节，可以组成不同焦点不同功率的金属陶瓷X射线管。

Description

装有水冷阳极装置的金属陶瓷X射线管

技术领域

本发明涉及一种X射线管，尤其涉及一种气绝缘式工业X射线机装置中用的装有水冷阳极装置的金属陶瓷X射线管。

背景技术

射线的产生常见的方式有二种，一种是高速电子撞击金属产生，另一种是放射性同位素从原子核中发出。前者发出X射线，这一公知方法用于X射线装置中产生X射线。通常携带式X射线机的工作是间隙式的，即工作与休息比为1∶1模式，这主要取决于工作现场的探伤，追求体积小，重量轻，携带方便。使用金属陶瓷结构的X射线管无一例外地采用SF6气绝缘和风冷阳极结构，阳极接地，通电、休止1∶1模式，确实是一种技术进步，进入21世纪，自动化生产的趋势越来越强大，原有的1∶1工作模式虽然市场仍有需求，但由于风冷阳极结构的热传导方式是在阳极主体的外围组合装配冷却散热体，再由冷却介质自然冷却或由风机鼓风冷却，达到生热与冷却曲线的平衡，即工作∶休息=1∶1，超越这一工作模式将带来负面的影响，X射线管因过热而损坏，风冷阳极结构散热不够充分，对于连续工作的需求显然不能满足。因而本发明提出一种将新型的水冷阳极装置安装到金属陶瓷X射线管中来解决存在的问题。目前尚没有装有水冷阳极装置的金属陶瓷X射线管的报道。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种能适应连续工作的携带式X射线机用的装有水冷阳极装置的金属陶瓷X射线管。

解决上述技术问题所采取的技术措施是：

一种装有水冷阳极装置的金属陶瓷X射线管，包括金属陶瓷管壳和阴极聚焦装置，其特征在于:在金属陶瓷X射线管内装有水冷阳极装置1，水冷阳极装置1密封连接在金属陶瓷管壳4的底座3上，在金属陶瓷管壳4的顶部设有连接环6，阴极聚焦装置5与连接环6氩弧焊连接，定位环7与金属陶瓷管壳4密封连接，尾罩8通过螺钉与定位环7连接，阳极罩2与水冷阳极装置1密封连接；

水冷阳极装置1由冷却器12、阳极靶14、阳极主体15、阳极帽18和法兰19构成，其中：冷却器12设置在阳极靶14和阳极主体15的底部并分别与阳极靶14和阳极主体15密封连接，阳极靶14与阳极主体15密封连接，阳极主体15与阳极帽18钎焊连接后在阳极主体15上形成竖直冷却水道16，在阳极帽18上形成环状冷却水道17，冷却器12的两端分别设有进水口11和出水口13，阳极帽18通过法兰19与金属陶瓷管壳4连接，法兰19与阳极罩2钎焊连接；冷却器12由冷却体22、进水连接孔21、出水连接孔23和喷水管24构成：进水连接孔21设置在冷却体22的左侧，出水连接孔23设置在冷却体22的右侧，喷水管24设置在冷却体22的上端；进水口11、出水口13、竖直冷却水道16、环形冷却水道17、进水连接孔21、出水连接孔23及喷水管24之间相通；

阴极聚焦装置5由发射电子灯丝52、阴极头53、瓷柱54、外引加热电极钼杆55、聚焦部件阴极帽51、阴极套56及阴极支架57构成，其中：瓷柱54与外引加热电极钼杆55及阴极头53之间为金属陶瓷密封连接，发射电子灯丝52与阴极头53密封连接，阴极头53与聚焦部件阴极帽51点焊连接，阴极头53与阴极支架57点焊连接，阴极套56点焊在阴极头53上。

本发明的积极效果：本发明中的金属陶瓷X射线管装有水冷阳极装置替代现有金属陶瓷X射线管中的风冷阳极结构设计，在阳极帽上形成的环状冷却水道，确保了阳极受热面与冷却水界面的热交换效率的提高，阳极主体上形成的竖直冷却水道增大了阳极整体的冷却面积，保证了阳极主体工作温度低于150℃的温度限定，使X射线管在工作中不放气，真空度不下降，工作稳定，阳极耗散功率扩大一倍，冷却效果提高，工作时间可以增长，具备连续工作的特征。X射线管安装水冷阳极装置可以连续工作，使间隙工作的模式扩展为连续工作方式，X射线管的可靠性寿命与指标同步提高。通过不同阳极靶和灯丝的设计，可以衍生出不同焦点，不同功率参数的装有水冷阳极装置的金属陶瓷X射线管，克服了传统的X射线装置1∶1工作的局限，实现了携带式工业X射线装置可以连续工作的方式，与移动式X射线机相比，具有组件少，重量轻，携带方便等优势。通过对阴极聚焦装置的变换调节，可以组成不同焦点不同功率的金属陶瓷结构X射线管，至少可以在300kV和350kV的X射线管上得到应用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的剖视图；

图3是本发明中水冷阳极装置的结构示意图；

图4是水冷阳极装置中的冷却器的结构示意图；

图5是水冷阳极装置中的阳极靶为定向结构的示意图；

图6是水冷阳极装置中的阳极靶为锥靶结构的示意图；

图7是本发明中阴极聚焦装置的结构示意图；

图8是阴极聚焦装置中的发射电子灯丝为线灯丝的结构示意图；

图9是阴极聚焦装置中的发射电子灯丝为圆灯丝的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细说明。

一种装有水冷阳极装置的金属陶瓷X射线管，如图1和图2所示，包括金属陶瓷管壳和阴极聚焦装置，在金属陶瓷X射线管内装有水冷阳极装置1，水冷阳极装置1密封连接在金属陶瓷管壳4的底座3上，在金属陶瓷管壳4的顶部设有连接环6，阴极聚焦装置5与连接环6氩弧焊连接，定位环7与金属陶瓷管壳4密封连接，尾罩8通过螺钉与定位环7连接，阳极罩2与水冷阳极装置1密封连接。

图3是本发明中水冷阳极装置的结构示意图，图4是水冷阳极装置中的冷却器的结构示意图。水冷阳极装置1由冷却器12、阳极靶14、阳极主体15、阳极帽18和法兰19构成，其中：冷却器12设置在阳极靶14和阳极主体15的底部并分别与阳极靶14和阳极主体15密封连接，阳极靶14与阳极主体15密封连接，阳极主体15与阳极帽18钎焊连接后在阳极主体15上形成竖直冷却水道16，在阳极帽18上形成环状冷却水道17，冷却器12的两端分别设有进水口11和出水口13，阳极帽18通过法兰19与金属陶瓷管壳4连接，法兰19与阳极罩2钎焊连接；冷却器12由冷却体22、进水连接孔21、出水连接孔23和喷水管24构成：进水连接孔21设置在冷却体22的左侧，出水连接孔23设置在冷却体22的右侧，喷水管24设置在冷却体22的上端；进水口11、出水口13、竖直冷却水道16、环形冷却水道17、进水连接孔21、出水连接孔23及喷水管24之间相通。

图5和图6为两种不同射线输出的优选实施例，其中：图5是水冷阳极装置中的阳极靶为定向结构的示意图，图6是水冷阳极装置中的阳极靶为锥靶结构的示意图。定向阳极靶为一个斜面，发出的射线由靶面反射出一定的角度出去，只在某一方向上存在射线。而锥靶阳极靶的靶面是一个圆锥面，射线是周向的，360度都有射线。通过对阳极靶14结构的方式变换和射线输出的人工限制，兼顾了射线防护安全和有用射线之间的统一，达到更好利用射线的目的。

图7为本发明中阴极聚焦装置的结构示意图。阴极聚焦装置5由发射电子灯丝52、阴极头53、瓷柱54、外引加热电极钼杆55、聚焦部件阴极帽51、阴极套56及阴极支架57构成，其中：瓷柱54与外引加热电极钼杆55及阴极头53之间为金属陶瓷密封连接，发射电子灯丝52与阴极头53密封连接，阴极头53与聚焦部件阴极帽51点焊连接，阴极头53与阴极支架57点焊连接，阴极套56点焊在阴极头53上。

图8和图9为两种不同的电子发射形式的优选实施例，其中：图8是阴极聚焦装置中的发射电子灯丝为线灯丝的结构示意图，图9是阴极聚焦装置中的发射电子灯丝为圆灯丝的结构示意图。图8所示的线灯丝结构对应水冷阳极装置中的定向阳极靶结构，两者是一组构成定向输出射线的装有水冷阳极装置的新型金属陶瓷X射线管；图9所示的圆灯丝结构对应水冷阳极装置中的锥靶阳极靶，两者是一组构成周向输出射线的装有水冷阳极装置的新型金属陶瓷X射线管。通过不同结构的灯丝得到不同的电子发射方向，对于调整射线的产生方向有决定性作用。

本发明工作时，冷却液体由进水口11经过进水连接孔21进入冷却体22，再由喷水管24进入阳极靶14内部，对靶面位置进行冷却，之后冷却液体从阳极主体15上的竖直冷却水道16和阳极帽18上的环状冷却水道17中流转一周经出水连接孔23，最后由出水口13流出，完成对射线管的冷却。受阴阳极间极高正电位的拉动，电子高速冲击阳极靶14而被突然遏制产生X射线。电子动能几乎全部转化为热能产生于阳极靶14，此时的热量再经由阳极主体15传导出去。现有的携带式X射线管的热传导方式是在阳极主体15的外围组合装配冷却散热体，再由冷却介质自然冷却或由风机鼓风冷却，达到生热与冷却曲线的平衡，即工作∶休息=1∶1，超越这一工作模式将带来负面的影响，X射线管因过热而损坏。从图3中可以看出，在X射线管加上负载之前，强制冷却水流先行通过进水口11冷却阳极靶14受热体的底部，而后再绕行阳极主体15后经由出水口13流出，使得X射线管在工作时的阳极温度始终保持在一定的温度限额之内而不会产生升温，即使连续工作也不会升温。

本发明中，阴极聚焦装置可以衍生出不同焦点，不同功率的多种功能参数的300kV和350kV金属陶瓷结构X射线管。同一的阳极体结构，不同的阳极靶设计，满足实现了多种功能应用的300kV和350kV金属陶瓷结构X射线管的需求。如定向40度辐射角的x射线管，周向平靶X射线管，周向锥靶X射线管。整体阴阳极间电位分布均匀性合理布局，极间距离舒展，空间的加大都有利于电参数的稳定。本发明可用于多种类型的X射线管，例如：300kV和350kV小焦点X射线管或更高kV的X射线管，除应用在携带式工业X射线机装置中外，还可以用于某些功率较小的移动式X射线装置中。

Claims (1)

1.一种装有水冷阳极装置的金属陶瓷X射线管，包括金属陶瓷管壳和阴极聚焦装置，其特征在于：在金属陶瓷X射线管内装有水冷阳极装置（1），水冷阳极装置（1）密封连接在金属陶瓷管壳（4）的底座（3）上，在金属陶瓷管壳（4）的顶部设有连接环（6），阴极聚焦装置（5）与连接环（6）氩弧焊连接，定位环（7）与金属陶瓷管壳（4）密封连接，尾罩（8）通过螺钉与定位环（7）连接，阳极罩（2）与水冷阳极装置（1）密封连接；

水冷阳极装置（1）由冷却器（12）、阳极靶（14）、阳极主体（15）、阳极帽（18）和法兰（19）构成，其中：冷却器（12）设置在阳极靶（14）和阳极主体（15）的底部并分别与阳极靶（14）和阳极主体（15）密封连接，阳极靶（14）与阳极主体（15）密封连接，阳极主体（15）与阳极帽（18）钎焊连接后在阳极主体（15）上形成竖直冷却水道（16），在阳极帽（18）上形成环状冷却水道（17），冷却器（12）的两端分别设有进水口（11）和出水口（13），阳极帽（18）通过法兰（19）与金属陶瓷管壳（4）连接，法兰（19）与阳极罩（2）钎焊连接；冷却器（12）由冷却体（22）、进水连接孔（21）、出水连接孔（23）和喷水管（24）构成：进水连接孔（21）设置在冷却体（22）的左侧，出水连接孔（23）设置在冷却体（22）的右侧，喷水管（24）设置在冷却体（22）的上端；进水口（11）、出水口（13）、竖直冷却水道（16）、环形冷却水道（17）、进水连接孔（21）、出水连接孔（23）及喷水管（24）之间相通；

阴极聚焦装置（5）由发射电子灯丝（52）、阴极头（53）、瓷柱（54）、外引加热电极钼杆（55）、聚焦部件阴极帽（51）、阴极套（56）及阴极支架（57）构成，其中：瓷柱（54）与外引加热电极钼杆（55）及阴极头（53）之间为金属陶瓷密封连接，发射电子灯丝（52）与阴极头（53）密封连接，阴极头（53）与聚焦部件阴极帽（51）点焊连接，阴极头（53）与阴极支架（57）点焊连接，阴极套（56）点焊在阴极头（53）上。