CN105097394A - 阳极模块及射线管装置 - Google Patents

Abstract

一种小型化的阳极模块，其包含有一靶件、一转子模块、一第一转轴、一第二转轴以及一隔热转子基座。所述靶件用以接受一电子束，以激发一射线，所述转子模块用以驱动所述靶件旋转。所述第一转轴具有一第一端部及相对所述第一端部的一第二端部，所述第一端部耦接于所述靶件，所述第二转轴耦接于所述转子模块。所述隔热转子基座结合于所述第一转轴的所述第二端部，且所述隔热转子基座与所述第二转轴间具有一间隙，以阻隔所述靶件在激发所述射线时所产生的热量，通过所述第一转轴传递至所述第二转轴与所述转子模块。

Description

阳极模块及射线管装置

技术领域

本发明涉及一种阳极模块及射线管装置，特别是有关小型化的阳极模块及射线管装置。

背景技术

射线管装置可发出射线(例如X射线)，以照射扫描物，例如机场的行李或人体骨骼等。一般来说，射线管装置利用阴极模块发射一电子束至阳极模块的靶，藉以激发阳极模块的靶产生射线，藉此射线管装置便可发出射线以照射扫描物。阳极模块的靶在产生射线的过程中会产生热量，因此射线管装置常利用转子模块带动阳极模块旋转，以散逸阳极模块的靶在产生射线时所产生的热量，藉以降低阳极模块的温度。

在实际应用上，射线管装置另具有由石墨材质所制成的散热鳍片结构，其连接于靶的一侧，散热鳍片结构用以散逸阳极模块的靶在产生射线时所产生的热量，藉以进一步降低阳极模块的温度。然而，散热鳍片结构具有一定的体积，导致射线管装置需具有足够的体积以容纳用来散热的散热鳍片结构，因此散热鳍片结构限制了阳极模块的尺寸而不利射线管装置小型化的应用。

发明内容

因此，本发明提供一种小型化的阳极模块及射线管装置，以解决上述问题。

为了达成上述目的，本发明公开一种小型化的阳极模块，其适用在一射线管装置，所述射线管装置包含有一阴极模块，其用以发射一电子束，所述阳极模块包含有一靶件、一转子模块、一第一转轴、一第二转轴以及一隔热转子基座。所述靶件用以接受所述电子束，以激发一射线，所述转子模块用以驱动所述靶件旋转。所述第一转轴具有一第一端部及相对所述第一端部的一第二端部，所述第一端部耦接于所述靶件。所述第二转轴耦接于所述转子模块，所述隔热转子基座结合于所述第一转轴的所述第二端部，且所述隔热转子基座与所述第二转轴间具有一间隙，以阻隔所述靶件在激发所述射线时所产生的热量，通过所述第一转轴传递至所述第二转轴与所述转子模块。

根据本发明其中之一实施方式，本发明进一步公开所述第二转轴具有一轮毂部，且所述阳极模块进一步包含有一连接件，其连接所述隔热转子基座与所述轮毂部，以使所述转子模块通过所述第二转轴驱动所述第一转轴与所述靶件同动旋转，所述所述隔热转子基座另用以阻隔所述靶件在激发所述射线时所产生的热量，通过所述第一转轴传递至所述连接件。

根据本发明其中之一实施方式，本发明进一步公开所述连接件为一螺丝元件，其用以在穿设过所述隔热转子基座后锁附在所述轮毂部。

根据本发明其中之一实施方式，本发明进一步公开所述第一转轴进一步具有一第一凸缘部，其设置在所述第一端部与所述第二端部之间，所述第一凸缘部用以抵接所述靶件，且所述阳极模块进一步包含有一卡合件，其卡合在所述第一转轴的所述第一端部，所述卡合件用以与所述第一凸缘部共同卡固所述靶件于所述第一端部。

根据本发明其中之一实施方式，本发明进一步公开所述第一转轴进一步具有一第二凸缘部，其设置在所述第一凸缘部与所述第二端部之间，且所述阳极模块进一步包含有一下压件，其可活动地设置在所述第二端部，所述下压件用以下压所述隔热转子基座在所述第二凸缘部上。

根据本发明其中之一实施方式，本发明进一步公开所述第二端部为一螺纹部，且所述下压件为一螺帽，其可活动地螺合于所述螺纹部。

根据本发明其中之一实施方式，本发明进一步公开所述转子模块包含有一转子壳体以及多个轴承元件，所述转子壳体用以包覆所述第二转轴，所述多个轴承元件设置在所述转子壳体内且可转动地套设在所述第二转轴。

根据本发明其中之一实施方式，本发明进一步公开所述第一转轴、所述第二转轴与所述隔热转子基座彼此同轴设置。

根据本发明其中之一实施方式，本发明进一步公开所述隔热转子基座由低热传导性材料所制成。

根据本发明其中之一实施方式，本发明进一步公开所述隔热转子基座由陶瓷材料或合金材料所制成。

根据本发明其中之一实施方式，本发明进一步公开一种射线管装置，其包含有一外壳、一阴极模块以及一阳极模块。所述阴极模块设置在所述外壳内，所述阴极模块用以发射一电子束。所述阳极模块设置在所述外壳内，所述阳极模块包含有一靶件、一转子模块、一第一转轴、一第二转轴以及一隔热转子基座。所述靶件用以接受所述电子束，以激发一射线，所述转子模块用以驱动所述靶件旋转。所述第一转轴具有一第一端部及相对所述第一端部的一第二端部，所述第一端部耦接于所述靶件。所述第二转轴耦接于所述转子模块，所述隔热转子基座结合于所述第一转轴的所述第二端部，且所述隔热转子基座与所述第二转轴间具有一间隙，以阻隔所述靶件在激发所述射线时所产生的热量，通过所述第一转轴传递至所述第二转轴与所述转子模块。

综上所述，利用隔热转子基座以及隔热转子基座与第二转轴间的间隙阻隔靶件在激发射线时所产生的热量传递至第二转轴以及转子模块，以防止转子模块及其轴承元件的温度升高，故本发明无需借由散热鳍片结构来帮助散热，以降低阳极模块在运转时的温度。因此，本发明的阳极模块可省略散热鳍片结构的设置，以节省射线管装置的体积。也就是说，本发明的阳极模块无需设置用来散热的散热鳍片结构，故而有利阳极模块及射线管装置小型化的应用。有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。

附图说明

图1为本发明实施例射线管装置的外观示意图。

图2为本发明实施例射线管装置部分内部元件的爆炸示意图。

图3为本发明实施例射线管装置部分内部元件在另一视角的爆炸示意图。

图4为本发明实施例射线管装置的剖面示意图。

其中，附图标记说明如下：

30射线管装置

32外壳

321透射部

34阴极模块

341电子束

36阳极模块

38靶件

381射线

40转子模块

401转子壳体

403轴承元件

42第一转轴

421第一端部

423第二端部

425第一凸缘部

427第二凸缘部

44卡合件

46第二转轴

461轮毂部

48隔热转子基座

50下压件

52连接件

G间隙

X组装轴线

具体实施方式

以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。请参阅图1至图3，图1为本发明实施例一射线管装置30的外观示意图，图2为本发明实施例射线管装置30部分内部元件的爆炸示意图，图3为本发明实施例射线管装置30部分内部元件在另一视角的爆炸示意图。如图1至图3所示，射线管装置30包含有一外壳32，其用以包覆射线管装置30的内部元件并密封射线管装置30的内部元件。

另外，外壳32具有一透射部321，射线管装置30进一步包含有一阴极模块34以及一阳极模块36，阴极模块34与阳极模块36均设置在外壳32内。需注意的是，图2以及图3省略外壳32的绘制，以清楚显示射线管装置30的部分内部元件。请参阅图1至图4，图4为本发明实施例射线管装置30的剖面示意图。如图1至图4所示，阳极模块36包含有一靶件38，阴极模块34用以发射一电子束341，阳极模块36的靶件38用以接受电子束341，以激发一射线381，且射线381可由透射部321射出外壳32外，以照射所欲扫描的扫描物，例如机场的行李或人体骨骼等。

在此实施例中，靶件38可由钛锆钴合金(TitaniumZirconiumMolybdenumalloy,TZMalloy)材料所制成，且由钛锆钴合金材料所制成的靶件38上涂布有一铼钨层(tungstenrheniumcoating)，所述铼钨层被电子束341照射时可被激发而产生X射线(即射线381可为一X射线)，也就是说射线管装置30可为一X射线管装置。此外，阳极模块36进一步包含有一转子模块40，阳极模块36的靶件38在激发射线381的过程中会产生热量，转子模块40可用以驱动阳极模块36的靶件38旋转，以使电子束341均匀地照射在整个靶件38上。

如图2至图4所示，阳极模块36进一步包含有一第一转轴42，其具有一第一端部421以及一第二端部423，第二端部423相对第一端部421，且第一端部421耦接于靶件38。阳极模块36进一步包含有一第一凸缘部425以及一卡合件44，第一凸缘部425设置在第一端部421与第二端部423之间，卡合件44卡合在第一转轴42的第一端部421。在组装靶件38与第一转轴42时，可先将靶件38穿过第一转轴42的第一端部421，直到第一转轴42的第一凸缘部425抵接靶件38，接着再将卡合件44卡合在第一转轴42的第一端部421，以防止靶件38脱离于第一端部421。借此，卡合件44便可用以与第一凸缘部425共同卡固靶件38于第一转轴42的第一端部421。

这样一来，靶件38便可与第一转轴42连动，以使第一转轴42与靶件38同动旋转。在此实施例中，卡合件44可为一C型环扣。而本发明用以耦接靶件38与第一转轴42的第一端部421的结构设计可不局限在此实施例附图所绘示，例如第一转轴42的第一端部421也可以焊接的方式耦接于靶件38。至于采用上述何者设计，端视实际需求而定。如图2至图4所示，阳极模块36进一步包含有一第二转轴46，其耦接于转子模块40。此外，转子模块40包含有一转子壳体401以及多个轴承元件403，转子壳体401用以包覆第二转轴46，多个轴承元件403设置在转子壳体401内且可转动地套设在第二转轴46，借此第二转轴46便可进一步以可转动的方式耦接于转子模块40。

进一步地，阳极模块36进一步包含有一隔热转子基座48，隔热转子基座48结合于第一转轴42的第二端部423。此外，第一转轴42进一步具有一第二凸缘部427，其设置在第一凸缘部425与第二端部423之间，且阳极模块36进一步包含有一下压件50，其可活动地设置在第二端部423。在此实施例中，第二端部423可为一螺纹部，且下压件50可为一螺帽。在组装隔热转子基座48与第一转轴42时，可先将隔热转子基座48穿过第一转轴42的第二端部423，直到第一转轴42的第二凸缘部427抵接隔热转子基座48，接着再将所述螺帽(即下压件50)螺合于所述螺纹部(即第二端部423)，以下压隔热转子基座48在第二凸缘部427上。借此，下压件50便可与第二凸缘部427共同将隔热转子基座48固定于第一转轴42的第二端部423。

此外，第二转轴46具有一轮毂部461，且阳极模块36进一步包含有一连接件52，其用以连接隔热转子基座48与第二转轴46的轮毂部461。在此实施例中，连接件52可为一螺丝元件，其用以在穿设过隔热转子基座48后锁附在第二转轴46的轮毂部461，以连接第一转轴42的第二端部423与第二转轴46的轮毂部461，借此第二转轴46便可耦接于第一转轴42。承上所述，本发明的阳极模块36利用连接件52连接第二转轴46与第一转轴42以及利用卡合件44卡固靶件38与第一转轴42，因此当转子模块40运转时，转子模块40便可驱动第二转轴46转动且通过第二转轴46驱动第一转轴42与靶件38同动旋转，以使电子束341均匀地照射在整个靶件38上。

值得一提的是，本发明固定在第一转轴42的第二端部423上的隔热转子基座48与第二转轴46间是具有一间隙G(如图4所示)。换句话说，本发明隔热转子基座48是安装在第一转轴42的第二端部423，且本发明利用转子壳体40将隔热转子基座48与第二转轴46隔开，以使得本发明隔热转子基座48与第二转轴46间具有间隙G而不与第二转轴46直接接触。因此，阳极模块36的靶件38在激发射线381的过程中所产生的热量无法通过接触传导的方式经由第一转轴42传递至第二转轴46与转子模块40。也就是说，隔热转子基座48与第二转轴46间的间隙G可使得靶件38在激发射线381的过程中所产生的热量无法通过接触传导的方式经由第一转轴42传递至第二转轴46，借此隔热转子基座48便可用以阻隔靶件38在激发射线381的过程中所产生的热量，通过第一转轴42传递至第二转轴46与转子模块40。

在此实施例中，隔热转子基座48可由低热传导性材料所制成，举例来说隔热转子基座48可由陶瓷材料所制成，而适用于本发明隔热转子基座48的陶瓷材料的热传导系数以及耐受温度列举如下表1所示：

	热传导系数	耐受温度
			陶瓷材质(Sillimantin)	1.4W/mK200℃	1350℃

硅酸铝(M120F)	1.26W/mK300℃	1150℃
			钛酸铝(Aluminum titanate)	2W/mK100℃	900℃
二氧化铬(C530/Sipalox)	Max.2W/mK100℃	1350℃

表1

值得一提的是，隔热转子基座48可不局限于上述陶瓷材料。举例来说，隔热转子基座48也可由合金材料(例如铬镍铁材料)所制成，而适用于本发明隔热转子基座48的合金材料的热传导系数以及耐受温度列举如下表2所示：

	热传导系数	耐受温度
			铬镍铁材质(Inconel625)	10.8W/mK100℃	约800℃
铬镍铁材质(Inconel321)	15W/mK100℃	约1000℃
			铬镍铁材质(Inconel1.4841)	12W/mK100℃	约1300℃

表2

承上所述，由于第一转轴42的第二端部423是穿设于隔热转子基座48的中央部位，而连接件52是连接在隔热转子基座48的外围部位，因此第一转轴42无法与连接件52直接接触。也就是说，本发明隔热转子基座48可将第一转轴42的第二端部423与连接件52分开，使得本发明第一转轴42与连接件52不直接接触。借此，靶件38在激发射线381的过程中所产生的热量无法通过接触传导的方式经由第一转轴42传递至连接件52，而是靶件38在激发射线381的过程中所产生的热量需经由隔热转子基座48传递至连接件52。由于隔热转子基座48是由上述低热传导性材料所制成，因此靶件38在激发射线381的过程中所产生的热量无法借由隔热转子基座48快速地传递至连接件52。也就是说，本发明隔热转子基座48另用以阻隔靶件38在激发射线381的过程中所产生的热量，通过第一转轴42传递至连接件52。

综上所述，当阳极模块36的靶件38在激发射线381时，本发明可利用隔热转子基座48与第二转轴46间的间隙G以阻隔阳极模块36的靶件38在激发射线381时所产生的热量，通过第一转轴42传递至第二转轴46。此外，本发明另可利用由低热传导性材料所制成的隔热转子基座48的材料特性，阻隔靶件38在激发射线381的过程中所产生的热量，通过第一转轴42传递至连接件52。借此，隔热转子基座48以及隔热转子基座48与第二转轴46间的间隙G便可防止阳极模块36的靶件38在激发射线381时所产生的热量加热转子模块40及其轴承元件403，进而防止转子模块40及其轴承元件403的温度升高，从而提升阳极模块36及其转子模块40的使用寿命。在实际应用上，由于隔热转子基座48以及隔热转子基座48与第二转轴46间的间隙G可阻隔热量的传递以防止转子模块40及其轴承元件403的温度升高，因此本发明射线管装置30可适用在连续性大电流，其有助于提升射线管装置30的应用弹性。

承上所述，本发明利用隔热转子基座48以及隔热转子基座48与第二转轴46间的间隙G阻隔靶件38在被电子束341照射时所产生的热量传递至第二转轴46以及转子模块40，以防止转子模块40及其轴承元件403的温度升高，进而达成提升阳极模块36及其转子模块40的使用寿命的目的，故本发明无需借由散热鳍片结构来帮助散热，以降低阳极模块36在运转时的温度。因此，本发明的阳极模块36可省略散热鳍片结构的设置，以节省射线管装置30的体积。也就是说，本发明的阳极模块36无需设置用来散热的散热鳍片结构，故而有利阳极模块36及射线管装置30小型化的应用。

值得一提的是，由于隔热转子基座48以及隔热转子基座48与第二转轴46间的间隙G可阻止靶件38在激发射线381时所产生的热量传递至第二转轴46以及转子模块40，故靶件38在被电子束341照射时所产生的热量会累积在靶件38上，造成靶件38的温度升高，且由于散热鳍片结构可由石墨材质所制成，而由石墨材质所制成的散热鳍片结构需借由黄铜材料连接于由钛锆钴合金材料所制成的靶件38上，而黄铜材料的熔点低，无法承受靶件38在运转时的高温。因此，基于上述材质的熔点考虑，其会限制散热鳍片结构在阳极模块36的靶件38上。在实际应用上，靶件38可为由钛锆钴合金材料所制成的整体，由于靶件38的整体均由钛锆钴合金材料所制成，故其可承受较高的温度。

除此之外，由于靶件38在激发射线381时所产生的热量会累积在靶件38上，因此本发明阳极模块36的靶件38在使用时温度会大幅升高，而温度越高越有助于幅射散热。也就是说，本发明隔热转子基座48以及隔热转子基座48与第二转轴46间的间隙G会阻止靶件38在激发射线381时所产生的热量通过第二转轴46传导而散逸，使得靶件38在使用时温度会大幅升高，进而有助于靶件38本身幅射散热的进行。

如图2至图4所示，本发明第一转轴42、第二转轴46与隔热转子基座48是彼此同轴设置，也就是说由于本发明第一转轴42、第二转轴46与隔热转子基座48是位在如图2以及图3所示的一组装轴线X上，因此当转子模块40驱动第二转轴46转动，且转子模块40通过第二转轴46驱动第一转轴42与靶件38同动旋转时，上述的第一转轴42、第二转轴46与隔热转子基座48同轴设置的结构设计可降低隔热转子基座48相对第一转轴42以及第二转轴46的离心力，其有助于减少第一转轴42、第二转轴46与隔热转子基座48之间的震动，并减少第一转轴42、第二转轴46与隔热转子基座48之间的磨耗，进而增加本发明射线管装置30及其阳极模块36的可靠度及使用寿命。

相较于现有技术，本发明利用隔热转子基座以及隔热转子基座48与第二转轴间的间隙阻隔靶件在激发射线时所产生的热量传递至第二转轴以及转子模块，以防止转子模块及其轴承元件的温度升高，故本发明无需借由散热鳍片结构来帮助散热，以降低阳极模块在运转时的温度。因此，本发明的阳极模块可省略散热鳍片结构的设置，以节省射线管装置的体积。也就是说，本发明的阳极模块无需设置用来散热的散热鳍片结构，故而有利阳极模块及射线管装置小型化的应用。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种阳极模块，其适用在一射线管装置，所述射线管装置包含有一用以发射一电子束的阴极模块，所述阳极模块包含有：

一靶件，其用以接受所述电子束，以激发一射线；

其特征在于，所述阳极模块进一步包含有：

一转子模块，其用以驱动所述靶件旋转；

一第一转轴，其具有一第一端部及相对所述第一端部的一第二端部，所述第一端部耦接于所述靶件；

一第二转轴，其耦接于所述转子模块；以及

一隔热转子基座，其结合于所述第一转轴的所述第二端部，且所述隔热转子基座与所述第二转轴间具有一间隙，以阻隔所述靶件在激发所述射线时所产生的热量通过所述第一转轴传递至所述第二转轴与所述转子模块。

2.如权利要求1所述的阳极模块，其特征在于，所述第二转轴具有一轮毂部，且所述阳极模块进一步包含有：

一连接件，其连接所述隔热转子基座与所述轮毂部，以使所述转子模块通过所述第二转轴驱动所述第一转轴与所述靶件同动旋转，所述隔热转子基座另用以阻隔所述靶件在激发所述射线时所产生的热量通过所述第一转轴传递至所述连接件。

3.如权利要求2所述的阳极模块，其特征在于，所述连接件为一螺丝元件，其用以在穿设过所述隔热转子基座后锁附在所述轮毂部。

4.如权利要求1所述的阳极模块，其特征在于，所述第一转轴进一步具有一第一凸缘部，其设置在所述第一端部与所述第二端部之间，所述第一凸缘部用以抵接所述靶件，且所述阳极模块进一步包含有：

一卡合件，其卡合在所述第一转轴的所述第一端部，所述卡合件用以与所述第一凸缘部共同卡固所述靶件于所述第一端部。

5.如权利要求4所述的阳极模块，其特征在于，所述第一转轴进一步具有一第二凸缘部，其设置在所述第一凸缘部与所述第二端部之间，且所述阳极模块进一步包含有：

一下压件，其可活动地设置在所述第二端部，所述下压件用以下压所述隔热转子基座在所述第二凸缘部上。

6.如权利要求5所述的阳极模块，其特征在于，所述第二端部为一螺纹部，且所述下压件为一螺帽，其可活动地螺合于所述螺纹部。

7.如权利要求1所述的阳极模块，其特征在于，所述转子模块包含有：

一转子壳体，其用以包覆所述第二转轴；以及

多个轴承元件，其设置在所述转子壳体内且可转动地套设在所述第二转轴。

8.如权利要求1所述的阳极模块，其特征在于，所述第一转轴、所述第二转轴与所述隔热转子基座彼此同轴设置。

9.如权利要求1所述的阳极模块，其特征在于，所述隔热转子基座由低热传导性材料所制成。

10.如权利要求9所述的阳极模块，其特征在于，所述隔热转子基座由陶瓷材料或合金材料所制成。

11.一种射线管装置，其包含有：

一外壳；

一阴极模块，其设置在所述外壳内，所述阴极模块用以发射一电子束；以及

如权利要求1至10中任一项所述的一阳极模块。