CN105405730A - 一种采用石墨烯增强散热的旋转阳极ct球管 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种采用石墨烯增强散热的旋转阳极CT球管，属于真空电子医疗器件领域。所述CT球管主要包括管壳，连接于所述管壳内的旋转阳极靶以及位于所述管壳内且与所述旋转阳极靶位置相对应的阴极；其中，旋转阳极靶通过轴承与管壳连接；所述管壳包括陶瓷段和金属段，陶瓷段分为阴极陶瓷段和阳极陶瓷段；所述阴极陶瓷段为带中心孔的圆柱形结构，其两端分别加工有环形凹槽，位于金属段内的一端环形凹槽的槽深小于位于金属段外的一端环形凹槽的槽深，且位于金属段外一端环形凹槽内侧的端面低于外侧的端面；所述轴承滚珠腔内填充有纳米级石墨烯粉末，并在轴承滚珠腔的两端设置有挡片，所述挡片的内径大于轴承内环的外径。

Description

一种采用石墨烯增强散热的旋转阳极CT球管
技术领域
本发明涉及一种旋转阳极CT球管，属于真空电子医疗器件领域。
背景技术
CT机是医院普遍采用的病情探测仪器，CT机分辨能力高、诊断效果形象直观准确。CT球管，又称为X射线管，是CT机的核心部件，为整个CT设备提供X射线源。只有当CT球管提供稳定可靠的X射线时，CT机的一切功能才能得以实现。CT球管主要由外壳、阴极、阳极、轴承转子、高压系统等几部分组成。CT球管工作时，阴极灯丝通电发热，逸出电子，电子在强大电场力的作用下加速运动，轰击球管的旋转靶面，发生韧致辐射，从而产生X射线。
目前，CT球管的外壳封接多采用金属-玻璃封接，玻璃作为电极的绝缘部分，具有易加工成型的特点，但是容易炸裂。
此外，医疗用的CT球管在工作时产生X射线，高速电子束达到金属靶上，产生大量的热，若热量不能及时导走，金属靶会被击穿融化。为避免靶的击穿融化，采用高速旋转的金属靶，旋转的金属靶与外壳通过滚动轴承连接，轴承内部处于真空状态；但此时靶上的热量发散主要靠热辐射，以及通过轴承的滚珠与内外环的接触面进行少量的传导散热，这样的散热方式效率低，不容易及时将金属靶上的热量带走，从而影响CT球管的使用寿命。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种采用石墨烯增强散热的旋转阳极CT球管，所述CT球管在轴承中填充纳米级石墨烯粉末，增大了轴承内外环连接的面积，增强通过轴承的传导散热，从而提高了旋转阳极靶的散热效果；另采用金属-陶瓷封接，相较于金属-玻璃封接更牢固，气密性更好，并且与玻璃相比，氧化铝陶瓷的导热率和承温高，吸热好。
本发明的目的由以下技术方案实现：
一种采用石墨烯增强散热的旋转阳极CT球管，所述CT球管主要包括管壳，连接于所述管壳内的旋转阳极靶以及位于所述管壳内且所述旋转阳极靶位置相对应的阴极；其中，旋转阳极靶通过轴承与管壳连接；
所述管壳包括陶瓷段和金属段，其中，陶瓷段主要起绝缘作用，分为阴极陶瓷段和阳极陶瓷段；所述阴极陶瓷段为带中心孔的圆柱形结构，其两端分别加工有环形凹槽，位于金属段内的一端环形凹槽的槽深小于位于金属段外的一端环形凹槽的槽深，且位于金属段外一端环形凹槽内侧的端面低于外侧的端面；
所述轴承滚珠腔内填充有纳米级石墨烯粉末，并在轴承滚珠腔的两端设置有挡片；所述挡片为开有中心孔的圆环形结构，与轴承同轴；所述挡片固接在轴承外环的端面上，且与挡片的内径大于轴承内环的外径。
进一步的，所述陶瓷段的构成材料为氧化铝陶瓷。
进一步的，所述氧化铝陶瓷为电子工业陶瓷，其纯度为95％。
进一步的，所述阴极陶瓷段为S型。
进一步的，所述石墨烯的填充量为轴承滚珠体积的0.5～1％。
进一步的，所述挡片的内径比轴承内环的外径大0.2～0.3mm。
进一步的，所述挡片的材料是金属钼。
有益效果
(1)本发明所述CT球管的管壳包括陶瓷段和金属段，与玻璃相比，选用陶瓷的导热率更高，承温高，吸热更好，因此，相较于金属-玻璃封接，金属-陶瓷封接更牢固，气密性更好，且陶瓷段不易炸裂。
(2)本发明所述CT球管可靠性高；因为当两端电压较高时，陶瓷表面容易形成爬流，所述CT球管中阴极陶瓷段两端加工有槽深不同的环形凹槽，且远离旋转阳极靶一端环形凹槽内侧的端面低于外侧的端面，这样减小陶瓷被高压击穿的可能性，进而提高了CT球管的可靠性。
(3)本发明所述CT球管在轴承中填充纳米级石墨烯粉末，增大了轴承内外环连接的面积，增强通过轴承的传导散热，并起到润滑作用，从而加强CT球管旋转阳极靶的散热，并且有效降低了轴承温度，降低了轴承抱死故障的几率，提高了CT球管的可靠性。
(4)本发明所述CT球管在轴承滚珠腔的两端设置有挡片，且所述挡片的内径大于轴承内环的外径，一方面效防止所述旋转阳极靶转动时石墨烯粉末溢出，另一方面可防止挡片受热膨胀，阻碍轴承的转动。
附图说明
图1为本发明所述CT球管的结构示意图；
图2为本发明所述CT球管的轴承局部剖面图；
其中，1-金属段，2-阴极陶瓷段，3-阳极陶瓷段，4-旋转阳极靶，5-阴极，6-轴承，7-石墨烯粉末，8-挡片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来详述本发明，但不限于此。
实施例1
一种采用石墨烯增强散热的旋转阳极CT球管，所述CT球管主要包括管壳，连接于所述管壳内的旋转阳极靶4以及位于所述管壳内且与所述旋转阳极靶4位置相对应的阴极5；其中，旋转阳极靶4通过轴承6与管壳连接；
所述管壳包括陶瓷段和金属段1，其中，陶瓷段主要起绝缘作用，分为阴极陶瓷段2和阳极陶瓷段3；所述阴极陶瓷段2的两端均加工有环形凹槽，靠近所述旋转阳极靶4一端环形凹槽的槽深小于远离旋转阳极靶4一端环形凹槽的槽深，且远离旋转阳极靶4一端环形凹槽内侧的端面低于外侧的端面；
所述轴承6的局部放大图如图2所示，轴承6滚珠腔内填充有纳米级石墨烯粉末7，并在轴承6滚珠腔的两端设置有挡片8；所述挡片8为开有中心孔的圆环形结构，与轴承6同轴；所述挡片8固接在轴承外环的端面上，且与挡片8的内径大于轴承内环的外径；如图2所示；
进一步的，所述陶瓷段的构成材料为氧化铝陶瓷。
进一步的，所述氧化铝陶瓷为电子工业陶瓷，其纯度为95％。
进一步的，所述石墨烯的填充量为轴承6滚珠体积的0.5％。
进一步的，所述挡片8的内径比轴承内环的外径大0.2mm。
进一步的，所述挡片8的材料是金属钼。
本发明包括但不限于以上实施例，凡是在本发明精神的原则之下进行的任何等同替换或局部改进，都将视为在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种采用石墨烯增强散热的旋转阳极CT球管，所述CT球管主要包括管壳，连接于所述管壳内的旋转阳极靶(4)以及位于所述管壳内且与所述旋转阳极靶(4)位置相对应的阴极(5)；其中，旋转阳极靶(4)通过轴承(6)与管壳连接；其特征在于：所述管壳包括陶瓷段和金属段(1)，其中，陶瓷段主要起绝缘作用，分为阴极陶瓷段(2)和阳极陶瓷段(3)；所述阴极陶瓷段(2)为带中心孔的圆柱形结构，其两端分别加工有环形凹槽，位于金属段(1)内的一端环形凹槽的槽深小于位于金属段(1)外的一端环形凹槽的槽深，且位于金属段(1)外一端环形凹槽内侧的端面低于外侧的端面；
所述轴承(6)滚珠腔内填充有纳米级石墨烯粉末(7)，并在轴承(6)滚珠腔的两端设置有挡片(8)；所述挡片(8)为开有中心孔的圆环形结构，与轴承(6)同轴；所述挡片(8)固接在轴承外环的端面上，且挡片(8)的内径大于轴承内环的外径。
2.根据权利要求1所述的一种采用石墨烯增强散热的旋转阳极CT球管，其特征在于：所述陶瓷段的构成材料为氧化铝陶瓷。
3.根据权利要求2所述的一种采用石墨烯增强散热的旋转阳极CT球管，其特征在于：所述氧化铝陶瓷为电子工业陶瓷，其纯度为95％。
4.根据权利要求1所述的一种采用石墨烯增强散热的旋转阳极CT球管，其特征在于：所述阴极陶瓷段(2)为S型。
5.根据权利要求1所述的一种采用石墨烯增强散热的旋转阳极CT球管，其特征在于：所述石墨烯的填充量为轴承(6)滚珠体积的0.5～1％。
6.根据权利要求1所述的一种采用石墨烯增强散热的旋转阳极CT球管，其特征在于：所述挡片(8)的内径比轴承内环的外径大0.2～0.3mm。
7.根据权利要求1所述的一种采用石墨烯增强散热的旋转阳极CT球管，其特征在于：所述挡片(8)的材料是金属钼。
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