CN105070625A - 一种高效的x射线管装置 - Google Patents

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甘泉洲
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Abstract

本发明公开一种高效的X射线管装置，由阳极靶面（1）、真空腔体壳（2）、绝缘罩（3）、偏转电极（4a、4b）及阴极灯丝（5）组成。阳极靶面（1），真空腔体（2），绝缘罩（3）及阴极灯丝（5）形成密闭的真空腔体。偏转电极（4a、4b）以180度的角度分别固定位于绝缘罩（3）的外侧，与绝缘罩（3）外表面不接触。偏转电极（4a,4b）使阴极灯丝（5）发射出来的电子束在绝缘罩（3）内发生偏转，并撞击在阳极靶面（1）上。本发明极大地提高了X射线管的稳定性和使用寿命，提高了X射线管的曝光功率和并缩小X射线管尺寸。本发明可广泛应用于断层摄影扫描仪CT、数字X光机DR、工业断层摄影扫描仪、工业探测探伤设备及其他移动X光设备等设备。

Description

一种高效的X射线管装置
技术领域
本发明涉及到X射线管装置，尤其是一种能提高散热效率X射线管装置。
背景技术
传统的X射线管阳极散热只能采用热辐射法的方式。但由于X射线管内部为高真空状态，这使得X射线管的散热效率非常低。阳极散热的问题一直是制约X射线管向大功率小体积进一步发展的一个主要瓶颈。在X射线产生过程中，高能的电子束轰击阳极靶，这其中只有不到2%的能量转化成X射线，其余的能量都转化成热能沉积在阳极上，造成阳极迅速升温，甚至可能熔化。
为了解决这一问题，通常采用大热容的阳极材料、旋转阳极、间歇发射等技术方案来防止阳极温度升高烧熔阳极靶。
而在实际应用中，靶盘重量的增加，转速的提高，均加速了轴承的损坏。以目前市场上的X射线管设计，这是一个难以克服的障碍。
同时随着各种X射线扫描设备不断升级发展，对X射线管装置小型化，高功率等要求越来越苛刻。同时各产家为提升设备性能，对X线管的功率及尺寸设计差异比较大，造成不同设备的X射线管的兼容性很差。
因此需要使X线管装置小型化，提高X线管的功率，可以在较小的设计尺寸内提高X线管的功率，同时对X线管外围器件工作要求较低，增加了X线管的兼容性。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种高效的X射线管装置，使旋转阳极靶面的热量直接通过热传导的方式向外侧散热，能有效的提高X射线管的散热效率。在提高X射线管扫描热容量的同时能够很大程度地缩小X射线管的尺寸。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种高效的X射线管装置，由阳极靶面、真空腔体壳、绝缘罩、偏转电极及阴极灯丝组成。阳极靶面、真空腔体、绝缘罩及阴极灯丝形成一个密闭的真空腔体。
所述偏转电极以180度的角度分别固定位于绝缘罩的外侧，与绝缘罩外表面不接触。偏转电极使阴极灯丝发射出来的电子束在绝缘罩内发生偏转，并撞击在阳极靶面上。
所述真空腔体壳是阳极靶铝质外壳的延伸部分。
所述绝缘罩与真空腔体通过钎焊焊接形成一体化的密封结构。
所述阴极灯丝由钨丝和灯丝底座组成，钨丝通过焊接固定在灯丝底座上。
所述阴极灯丝的灯丝底座与绝缘罩通过钎焊焊接形成一体化的密封结构。
所述阴极灯丝接高压电源的阴极-，阳极靶面的末端接高压电源的阳极+，真空腔体壳为外壳部分接地，偏转电极接阴极-，偏转电极接阳极+。
本发明的有益效果是
在X射线管工作时，电子束撞击靶面所产生的热量可通过管壁直接传导到X射线管外侧绝缘油中，极大地提高了X射线管的散热效率，有效地提高了X射线管的曝光功率和并缩小了X射线管尺寸，并提高了X射线管的使用寿命。
本X射线管采用X射线管绝缘罩外侧的偏转电极对电子束进行偏转，使电子束在X射线管和阳极靶面一起旋转时，通固定撞击在阳极靶面的斜面上，使X射线的焦点固定，从而省去了普通X射线管内部轴承和旋转结构，极大地提高了X射线管的稳定性和使用寿命。
本发明可广泛应用于断层摄影扫描仪CT、数字X光机DR、工业断层摄影扫描仪、工业探测探伤设备及其他移动X光设备等设备。
附图说明
下面结合附图对本发明进行进一步说明。
图1是本发明剖视结构图。
图2是本发明展开结构图。
图3是本发明立体图1。
图4是本发明立体图2。
具体实施方式
为了让发明的上述目的、特征及优点能更加明显易懂，下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1和图2所示，本发明由阳极靶面（1）、真空腔体（2）、绝缘罩（3）、偏转电极（4a、4b）及阴极灯丝（5）组成。阳极靶面（1），真空腔体（2），绝缘罩（3）及阴极灯丝（5）等结构形成一个密闭的真空腔体，该真空腔体可以随着转阳极靶面一起旋转，整个X射线管设置于冷却油中。
如图1所示，阴极灯丝（5）接高压电源的阴极-，阳极靶面（1）的末端接高压电源的阳极+，真空腔体壳（2）为外壳部分接地处理。
X射管工作时，首先通过阴极灯丝电路，把阴极灯丝（5）中的钨丝加热致1500K-2000K的温度，在阳极靶面（1）和阴极灯丝（5）之间施加一定的高压电。
在阴极灯丝（5）与阳极靶面（1）之间形成一加速电场，阴极灯丝（5）中的钨丝发出的电子束在加速电场的作用下快速飞向阳极靶面（1）。
同时在两块偏转电极（4a）和（4b）之间也施加一定的高压电。所述两块偏转电极（4a）和（4b）以180度的角度固定绝缘罩（3）的外侧，与绝缘罩（3）外表面尽可能地靠近，但是与绝缘罩（3）外表面不接触，以方便密闭的真空腔体能自由转动。所述绝缘罩（3）由陶瓷制成，与真空腔体（2）通过钎焊焊接面形成一体化的密封结构。
如图1所示，把偏转电极（4a）接到高压电源的阴极-，把偏转电极（4b）接到高压电源的阳极+，使两块偏转电极（4a）和（4b）之间形成一个偏转电场，这样从阴极灯丝（5）飞出的电子束在偏转电场作用下，会成一曲线，撞击阳极靶面（1）边缘的斜面，形成X射线。
在整个真空腔体旋转时，由于两块偏转电极（4a）和（4b）是固定的，不会随真空腔体一起旋转，所以，电子束在偏转电场作用下，撞击阳极靶面的位置相对于外侧两块偏转电极（4a）和（4b）的位置是固定的，能使X射线的焦点在真空腔体旋转时保持相对位置不变。电子束在撞击阳极靶面所产生的热量，可通过热传导直接扩散到X射管外面的高压绝缘油中，使阳极靶面的温度迅速下降。
图3和图4为本发明立体图，为组装后的立体结构图。
本领域的技术人员可以对本发明进行各种改型和改变。因此，本发明覆盖了落入所附的权利要求书及其等同物的范围内的各种改型和改变。

Claims (6)

1.一种高效的X射线管装置，由阳极靶面（1）、真空腔体壳（2）、绝缘罩（3）、偏转电极（4a、4b）及阴极灯丝（5）组成，阳极靶面（1），真空腔体（2），绝缘罩（3）及阴极灯丝（5）形成一个密闭的真空腔体，其特征是：所述偏转电极（4a、4b）以180度的角度分别固定位于绝缘罩（3）的外侧，与绝缘罩（3）外表面不接触，偏转电极（4a、4b）使阴极灯丝（5）发射出来的电子束在绝缘罩（3）内发生偏转，并撞击在阳极靶面（1）上。
2.根据权利要求1所述的一种高效的X射线管装置，其特征是：所述真空腔体壳（2）是阳极靶面（1）铝质外壳的延伸部分。
3.根据权利要求1或2所述的一种高效的X射线管装置，其特征是：所述绝缘罩（3）与真空腔体（2）通过钎焊焊接形成一体化的密封结构。
4.根据权利要求1所述的一种高效的X射线管装置，其特征是：所述阴极灯丝（5）由钨丝和灯丝底座组成，钨丝通过焊接固定在灯丝底座上。
5.根据权利要求1或4所述的一种高效的X射线管装置，其特征是：所述阴极灯丝（5）的灯丝底座与绝缘罩（3）通过钎焊焊接形成一体化的密封结构。
6.根据权利要求1所述的一种高效的X射线管装置，其特征是：所述阴极灯丝（5）接高压电源的阴极-，阳极靶面（1）的末端接高压电源的阳极+，真空腔体壳（2）为外壳部分接地，偏转电极（4a）接阴极-，偏转电极（4b）接阳极。
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