CN105290624A - 用于放射性种子源焊封的夹具及方法 - Google Patents

用于放射性种子源焊封的夹具及方法 Download PDF

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Abstract

用于放射性种子源焊封的夹具及方法,它涉及一种种子源焊封夹具及方法。本发明解决了现有的放射性种子源焊封时焊件夹持力度不好掌握,成品率低的问题。包括燕尾滑轨、定位块、第一夹板、第二夹板及两个弹性连接件,定位块的下端、第一夹板的下端及第二夹板的下端均开设有燕尾通槽,定位块通过第一螺钉与燕尾滑轨固接,第一夹板及第二夹板分别位于定位块的两侧,且均通过燕尾通槽与燕尾滑轨紧密接触,定位块的一侧加工有若干第一凹槽,定位块的另一侧加工有若干第二凹槽,第一夹板的靠近定位块的一端加工有若干第三凹槽,第二夹板的靠近定位块的一端加工有若干第四凹槽。本发明的用于放射性种子源焊封的夹具及方法用于种子源的焊封。

Description

用于放射性种子源焊封的夹具及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种用于放射性种子源焊封的夹具及方法。
背景技术
[0002] 放射性种子源对由于其射线能量低,有效放射半径小,局控率高,对正常组织损伤小等优点广泛应用于恶性肿瘤近距离治疗。临床上常用的核素有125〗、1.^^15^!!、16^92^等,这些核素伽马光子能量范围在20〜lOOkeV,其中20〜40keV范围内的核素为佳,这些核素衰变是伴有低能X射线,半衰期一般在10〜100天范围内,其中15〜70天较为适宜。其中i°3Pd主要针对增殖比较快的肿瘤细胞,而1251主要针对增殖较慢的肿瘤细胞。目前,1251由于易于制备而且价格低廉,在国内外被广泛用于临床肿瘤的治疗。放射性种子源源芯的包壳材料一般选用钛或者镍钛合金,因为钛的亲和力强,与人体组织相容性好,目前种子源焊封技术主要采用人工氩弧焊,但因钛是一种高熔点金属,焊封过程中的一些工艺参数直接影响焊封质量,并且焊封时所用夹具对焊封质量至关重要,现有的焊封夹具夹持力度不好掌握,容易造成钛管夹持部分变形,钛管上部焊接位置因钛管被夹变形或夹持力度过小而导致偏焊,因此焊封质量难以保证,成品率低。
发明内容
[0003] 本发明的目的是为了解决现有的放射性种子源焊封时焊件夹持力度不好掌握,成品率低的问题,进而提供一种用于放射性种子源焊封的夹具及方法。
[0004] 本发明为解决上述技术问题材所采用的技术方案是:
[0005] —种用于放射性种子源焊封的夹具,包括燕尾滑轨、定位块、第一夹板、第二夹板及两个弹性连接件,定位块的下端、第一夹板的下端及第二夹板的下端均开设有燕尾通槽,定位块位于燕尾滑轨的中段,且通过燕尾通槽与燕尾滑轨紧密接触,定位块通过第一螺钉与燕尾滑轨固接,第一夹板及第二夹板分别位于定位块的两侧,且均通过燕尾通槽与燕尾滑轨紧密接触,定位块的一侧加工有若干第一凹槽,定位块的另一侧加工有若干第二凹槽,第一夹板的靠近定位块的一端加工有若干第三凹槽,第二夹板的靠近定位块的一端加工有若干第四凹槽,第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽及第四凹槽均竖直设置且均为圆弧形凹槽,第一凹槽与第三凹槽对应设置形成第一盲孔,第二凹槽与第四凹槽对应设置形成第二盲孔,第一夹板的两侧对应设置两个第二螺钉,第二夹板的两侧对应设置两个第三螺钉,位于同一侧的第二螺钉及第三螺钉通过弹性连接件固接。
[0006] 本发明还提供了一种使用上述夹具的用于放射性种子源焊封的方法,选用激光焊机,以氩气为保护气体,包括以下步骤:
[0007] 步骤一:启动激光焊机,设定工作参数,即激光焊机输出功率、脉冲模式的设定,其中激光电机的输出功率为200W,脉冲模式采用三段式脉冲,第一段脉冲的参数为:焊接电流130A,脉宽1.0ms,第二段脉冲的参数为:焊接电流140A,脉宽1.3ms,第三段脉冲参数为:焊接电流120A,脉宽1.0ms ;
[0008] 步骤二:夹具在使用前的状态是第一夹板和第二夹板均通过弹性连接件与定位块紧密接触,将夹具的第一夹板沿燕尾滑轨滑动,使其与定位块分离,将钛管竖直安装在定位块的第一凹槽内,再将第一夹板滑动至与定位块紧密接触的位置,弹性连接件自动将其位置固定,设定激光耦合器与焊接件钛管顶端的距离范围为144.7mm〜145.7mm ;
[0009] 步骤三:将激光打在感光后的相纸上检查光斑的形状,通过调整激光焊机来调节光斑的形状以保证光斑是圆形的;
[0010] 步骤四:调试保护气体流量值的范围为9L/min〜10L/min ;
[0011] 步骤五:启动焊接程序将钛管焊接为钛杯;
[0012] 步骤六:滑动第一夹板,将钛杯取出,采用手持式放大镜对钛杯进行外观检查,如无明显缺陷,再将钛杯移至电子显微镜下进行检查,如确定已焊接部分光滑无毛刺且无明显外凸,则进行下一步骤;
[0013] 步骤七:将含有放射性核素的源芯装入钛杯中,将夹具的第二夹板沿燕尾滑轨滑动,使其与定位块分离,然后将装有源芯的钛杯竖直安装在定位块的第二凹槽内,再将第二夹板滑动至与定位块紧密接触的位置,利用步骤一至步骤四所设定的工作参数及保护气体流量进行焊封后形成种子源。
[0014] 本发明与现有技术相比具有以下效果:
[0015] 利用焊接夹具将焊件固定,焊件的安装和拆卸都非常便利,使用激光焊机对其进行焊封的过程中不会因为操作人员的手臂抖动而造成焊件成品不能完全密封或长度不符合规定,保证焊件成品率;将焊件安装在夹板与定位块之间的凹槽内,可以保证焊件的垂直度,使焊件不变形,焊件的合格率达到98% ;通过在夹具上设置的若干第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽及第四凹槽,使焊封时可以一次安装多个焊件,有效的提高了焊接速度,焊封效率提尚了 50% ;
[0016] 在利用激光焊机进行放射性种子源焊封的焊接实验过程中,发现影响焊接质量的几个关键因素是激光耦合器与焊件顶端的距离、脉宽、电流、输出功率及保护气体流量,对于本发明所使用的激光焊机,上述激光耦合器与焊件顶端的距离值,激光光斑的大小适中,能够得到温度高、能量集中的激光束,迅速将焊件钛管或钛杯端部溶化成液态,并收缩成半圆形密封层;采用三段式脉冲,避免因脉冲过长或过短使焊件的熔化深度过大,导致焊封后的种子源过短,其长度不符合规格要求;采用上述保护气体流量值,避免因保护气体流量小导致焊件氧化严重或因保护气体流量过大导致焊件熔池偏心,形成外凸帽,因此,采用上述技术方案中记载的数据可有效提高焊件的成品率。
附图说明
[0017] 图1为焊接夹具的整体结构主视图;
[0018] 图2为图1的俯视图;
[0019] 图3为图1的A-A向剖视图;
[0020] 图4为具体实施方式一中第一夹板的主剖视图;
[0021] 图5为具体实施方式一中第二夹板的主剖视图;
[0022] 图6为具体实施方式一中定位块的结构示意图;
[0023] 图7为具体实施方式一中燕尾滑轨的结构示意图;
[0024]图8为具体实施方式六中钛管的结构示意图;
[0025]图9为具体实施方式六中钛杯的结构示意图;
[0026] 图10为具体实施方式六中种子源结构示意图(局部剖)。
具体实施方式
[0027] 具体实施方式一:结合图1〜图7说明本实施方式,本实施方式的用于放射性种子源焊封的夹具,包括燕尾滑轨1、定位块2、第一夹板3、第二夹板4及两个弹性连接件5,定位块2的下端、第一夹板3的下端及第二夹板4的下端均开设有燕尾通槽,定位块2位于燕尾滑轨1的中段,且通过燕尾通槽与燕尾滑轨1紧密接触,定位块2通过第一螺钉2-3与燕尾滑轨1固接,第一夹板3及第二夹板4分别位于定位块2的两侧,且均通过燕尾通槽与燕尾滑轨1紧密接触,定位块2的一侧加工有若干第一凹槽2-1,定位块2的另一侧加工有若干第二凹槽2-2,第一夹板3的靠近定位块2的一端加工有若干第三凹槽3-1,第二夹板4的靠近定位块2的一端加工有若干第四凹槽4-2,第一凹槽2-1、第二凹槽2-2、第三凹槽3-1及第四凹槽4-2均竖直设置且均为圆弧形凹槽,第一凹槽2-1与第三凹槽3-1对应设置形成第一盲孔,第二凹槽2-2与第四凹槽4-2对应设置形成第二盲孔,第一夹板3的两侧对应设置两个第二螺钉3-3,第二夹板4的两侧对应设置两个第三螺钉4-3,位于同一侧的第二螺钉3-3及第三螺钉4-3通过弹性连接件5弹性固接。
[0028] 具体实施方式二:结合图2〜图6说明本实施方式,第一凹槽2-1、第二凹槽2-2、第三凹槽3-1及第四凹槽4-2的直径范围均为0.77mm〜0.83mm,第一凹槽2-1与第三凹槽3-1的直径一致设置,第二凹槽2-2与第四凹槽4-2的直径一致设置。如此设计,保证夹持焊件时焊件的垂直度及其不会因夹具的挤压而变形。其它组成与连接关系与具体实施方式一相同。
[0029] 具体实施方式三:结合图3〜图3说明本实施方式,第一凹槽2-1及第三凹槽3-1在夹具竖直方向上的深度范围均为3.7mm〜4.3mm,第二凹槽2-2及第四凹槽4_2在夹具竖直方向上的深度范围均为2.5mm〜3.1mm。如此设计,可保证在焊封钛管及钛杯时焊件顶端露出夹具的高度一致。其它组成与连接关系与具体实施方式一或二相同。
[0030] 具体实施方式四:结合图1、图2说明本实施方式,弹性连接件5为弹簧。其它组成与连接关系与具体实施方式一相同。
[0031] 具体实施方式五:结合图1〜图7说明本实施方式,燕尾滑轨1、定位块2、第一夹板3及第二夹板4的材质均为碳钢。其它组成与连接关系与具体实施方式一相同。
[0032] 具体实施方式六:结合图1、图2、图8〜图10说明本实施方式,一种利用具体实施方式一至五中任一实施方式所述用于放射性种子源焊封的夹具的放射性种子源焊封方法,选用激光焊机,以氩气为保护气体,包括以下步骤:
[0033] 步骤一:启动激光焊机,设定工作参数,即激光焊机输出功率、脉冲模式的设定,其中激光电机的输出功率为200W,脉冲模式采用三段式脉冲,第一段脉冲的参数为:焊接电流130A,脉宽1.0ms,第二段脉冲的参数为:焊接电流140A,脉宽1.3ms,第三段脉冲参数为:焊接电流120A,脉宽1.0ms ;
[0034] 步骤二:夹具在使用前的状态是第一夹板3和第二夹板4均通过弹性连接件5与定位块2紧密接触,将夹具的第一夹板3沿燕尾滑轨1滑动,使其与定位块2分离,将钛管竖直安装在定位块2的第一凹槽2-1内,再将第一夹板3滑动至与定位块2紧密接触的位置,弹性连接件5自动将其位置固定,设定激光耦合器与焊接件钛管顶端的距离范围为144.7mm 〜145.7mm ;
[0035] 步骤三:将激光打在感光后的相纸上检查光斑的形状,通过调整激光焊机来调节光斑的形状以保证光斑是圆形的;
[0036] 步骤四:调试保护气体流量值的范围为9L/min〜10L/min ;
[0037] 步骤五:启动焊接程序将钛管焊接为钛杯;
[0038] 步骤六:滑动第一夹板3,将钛杯取出,采用手持式放大镜对钛杯进行外观检查,如无明显缺陷,再将钛杯移至电子显微镜下进行检查,如确定已焊接部分光滑无毛刺且无明显外凸,则进行下一步骤;
[0039] 步骤七:将含有放射性核素的源芯装入钛杯中,将夹具的第二夹板4沿燕尾滑轨1滑动,使其与定位块2分离,然后将装有源芯的钛杯竖直安装在定位块2的第二凹槽2-2内,再将第二夹板4滑动至与定位块2紧密接触的位置,利用步骤一至步骤四所设定的工作参数及保护气体流量进行焊封后形成种子源。
[0040] 本实施方式所选用的激光焊机为北京海润创达激光技术有限公司生产的,其型号为HYC-300 ;所选用的电子显微镜为上海普丹光学仪器有限公司生产的,其型号为XTL-24 ;所选用的钛管为宁波欧莱克精密制管有限公司生产的,规格参数为:长度L为6.4±0.1mm,外径为0.8mm,内径为0.7mm,壁厚为0.05mm ;所选用的保护气体为氩气,其纯度为99.99%,压力为15Mpa。
[0041] 激光焊机的输出功率也对焊接质量产生影响,功率过大,会使焊件熔化过度形成“蘑菇头”,功率过小,焊接存在缝隙,不能完全密封。
[0042] 具体实施方式七:所述激光耦合器与钛管顶端的距离为145.2mm。如此设计,可使激光光斑达到密封钛管的大小要求。激光光斑大小与激光耦合器到焊件的距离有关,当能量值一定时,激光耦合器到焊件的距离越小,光斑就越小,这样就不能完全密封钛管;如果距离太远,这时光斑就较大,激光能量就不能集中,温度不能达到钛管的熔点,这样也不能密封钛管。其它组成与连接关系与具体实施方式六相同。
[0043] 具体实施方式八:保护气体流量的值为9.5L/min。焊封钛管时,氩气保护气体起着关键作用,若保护气的流量小,焊件氧化就会很严重,成为粉质的氧化钛;但是保护气的流量过大,将有可能使钛管熔池偏心,形成外凸帽。其它组成与连接关系与具体实施方式六或七相同。

Claims (8)

1.一种用于放射性种子源焊封的夹具,其特征在于:包括燕尾滑轨(1)、定位块(2)、第一夹板(3)、第二夹板(4)及两个弹性连接件(5),定位块(2)的下端、第一夹板(3)的下端及第二夹板(4)的下端均开设有燕尾通槽,定位块(2)位于燕尾滑轨(1)的中段,且通过燕尾通槽与燕尾滑轨(1)紧密接触,定位块(2)通过第一螺钉(2-3)与燕尾滑轨(1)固接,第一夹板(3)及第二夹板(4)分别位于定位块(2)的两侧,且均通过燕尾通槽与燕尾滑轨(1)紧密接触,定位块(2)的一侧加工有若干第一凹槽(2-1),定位块(2)的另一侧加工有若干第二凹槽(2-2),第一夹板(3)的靠近定位块(2)的一端加工有若干第三凹槽(3-1),第二夹板(4)的靠近定位块(2)的一端加工有若干第四凹槽(4-2),第一凹槽(2-1)、第二凹槽(2-2)、第三凹槽(3-1)及第四凹槽(4-2)均竖直设置且均为圆弧形凹槽,第一凹槽(2-1)与第三凹槽(3-1)对应设置形成第一盲孔,第二凹槽(2-2)与第四凹槽(4-2)对应设置形成第二盲孔,第一夹板(3)的两侧对应设置两个第二螺钉(3-3),第二夹板(4)的两侧对应设置两个第三螺钉(4-3),位于同一侧的第二螺钉(3-3)及第三螺钉(4-3)通过弹性连接件(5)弹性固接。
2.根据权利要求1所述的用于放射性种子源焊封的夹具,其特征在于:第一凹槽2-1、第二凹槽2-2、第三凹槽3-1及第四凹槽4-2的直径范围均为0.77mm〜0.83mm,第一凹槽2-1与第三凹槽3-1的直径一致设置,第二凹槽2-2与第四凹槽4-2的直径一致设置。
3.根据权利要求1或2所述的用于放射性种子源焊封的夹具,其特征在于:第一凹槽(2-1)及第三凹槽(3-1)在夹具竖直方向上的深度范围均为3.7mm〜4.3mm,第二凹槽(2-2)及第四凹槽(4-2)在夹具竖直方向上的深度范围均为2.5mm〜3.1mm。
4.根据权利要求1所述的用于放射性种子源焊封的夹具,其特征在于:弹性连接件(5)为弹簧。
5.根据权利要求1所述的用于放射性种子源焊封的夹具,其特征在于:燕尾滑轨(1)、定位块(2)、第一夹板(3)及第二夹板(4)的材质均为碳钢。
6.一种利用权利要求1〜5中任一权利要求所述用于放射性种子源焊封的夹具的放射性种子源焊封方法,选用激光焊机,以氩气为保护气体,其特征在于包括以下步骤: 步骤一:启动激光焊机,设定工作参数,即激光焊机输出功率、脉冲模式的设定,其中激光电机的输出功率为200W,脉冲模式采用三段式脉冲,第一段脉冲的参数为:焊接电流130A,脉宽1.0ms,第二段脉冲的参数为:焊接电流140A,脉宽1.3ms,第三段脉冲参数为:焊接电流120A,脉宽1.0ms ; 步骤二:夹具在使用前的状态是第一夹板(3)和第二夹板(4)均通过弹性连接件(5)与定位块(2)紧密接触,将夹具的第一夹板(3)沿燕尾滑轨(1)滑动,使其与定位块(2)分离,将钛管竖直安装在定位块(2)的第一凹槽(2-1)内,再将第一夹板(3)滑动至与定位块(2)紧密接触的位置,弹性连接件(5)自动将其位置固定,设定激光耦合器与焊接件钛管顶端的距离范围为144.7mm〜145.7mm ; 步骤三:将激光打在感光后的相纸上检查光斑的形状,通过调整激光焊机来调节光斑的形状以保证光斑是圆形的; 步骤四:调试保护气体流量值的范围为9L/min〜10L/min ; 步骤五:启动焊接程序将钛管焊接为钛杯; 步骤六:滑动第一夹板(3),将钛杯取出,采用手持式放大镜对钛杯进行外观检查,如无明显缺陷,再将钛杯移至电子显微镜下进行检查,如确定已焊接部分光滑无毛刺且无明显外凸,则进行下一步骤; 步骤七:将含有放射性核素的源芯装入钛杯中,将夹具的第二夹板(4)沿燕尾滑轨(1)滑动,使其与定位块(2)分离,然后将装有源芯的钛杯竖直安装在定位块(2)的第二凹槽(2-2)内,再将第二夹板(4)滑动至与定位块(2)紧密接触的位置,利用步骤一至步骤四所设定的工作参数及保护气体流量进行焊封后形成种子源。
7.根据权利要求6所述的放射性种子源焊封方法,其特征在于:所述激光耦合器与钛管顶端的距离为145.2mm。
8.根据权利要求6或7所述的放射性种子源焊封方法,其特征在于:保护气体流量的为 9L/min0
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