CN106128927A - 高能x射线管 - Google Patents

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方奇
梁斌斌
曹鸣坤
黄浩
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Abstract

本发明公开了一种高能X射线管，包括密封外壳设于该密封外壳内的阴极组件和阳极组件，该密封外壳上设有射线出口窗，所述密封外壳对应其射线出口窗的内侧面上设有至少能覆盖所述射线出口窗的屏蔽窗，该屏蔽窗由硬X射线可透过材料制成。该高能X射线管在射线出口窗增设屏蔽窗，可遮挡所有散射的二次电子及阳极靶盘对射线出口窗的直接热辐射，可明显降低射线出口窗的工作温度及局部区域的热冲击，从而避免X射线出口窗钎焊区域真空漏气所引起高能X射线管失效，从而可极大的提高5MHU及以上热容量高能X射线管的使用寿命，降低高能X射线管的使用成本，促进高能X射线管在国内的产业化。

Description

高能X射线管
技术领域
本发明涉及一种高能X射线管。
背景技术
典型的高能X射线管包含有一个金属玻璃或者金属陶瓷结构的真空密封外壳，固定在该密封外壳一端的阴极灯丝通过足够的电流使电子克服逸出功形成电子云，经阴阳极之间加载的高达40～150kV(±20kV～±75kV)的高压电场加速后，高速电子轰击固定在密封外壳另一端的阳极靶盘，通过特性辐射及轫致辐射产生X射线。
高能X射管中，高速电子轰击阳极靶盘的过程中，大量电子被阳极靶盘反射，这就是所谓的二次电子。这些二次电子散落在零电位的金属外壳上，特别是射线出口窗区域附近。射线出口窗一般通过钎焊与金属外壳真空密封连接。高能X射线管工作过程中持续的二次电子轰击产生的温升，极易导致该钎焊区域因热冲击漏气，从而引起X射线管失效。
同时，随着计算机断层扫描等医疗诊断设备的发展，需要5MHU以上阳极热容量的高能X射线管。这意味着高能X射线管的阳极靶盘将长时间工作在高达1300℃的温度条件下。在真空X射线管中，高温下主要的传热方式为热辐射。直接的热辐射将同样引起X射线出口窗钎焊区域因热冲击漏气，从而引起高能X射线管失效。
目前的低能X射线管中，一般直接采用纯玻璃真空密封外壳，回避了真空钎焊射线出口窗组件。但该种结构由于机械强度，防震性能，使用温度等限制，无法应用在高能X射线管中。
综上所述，目前的高能X射线管中，射线出口窗存在明显的结构缺陷，极大的降低了高能X射线管的使用寿命。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供了一种高能X射线管，能够有效改善高能X射线出口窗漏气问题，延长X射线管的使用寿命。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高能X射线管，包括密封外壳、设于该密封外壳内的阴极组件和阳极组件，该密封外壳上设有射线出口窗，所述密封外壳对应其射线出口窗的内侧面上设有至少能覆盖所述射线出口窗的屏蔽窗，该屏蔽窗由硬X射线可透过材料制成。
作为本发明的进一步改进，所述屏蔽窗为铍或钛材料制成。
作为本发明的进一步改进，所述屏蔽窗上设有排气孔。
作为本发明的进一步改进，所述阴极组件包括阴极灯丝，所述阳极组件包括阳极靶盘、轴承组件和转子组件。
作为本发明的进一步改进，所述屏蔽窗通过机械、钎焊、激光焊、氩弧焊、摩擦焊和电阻焊其中之一的方式与所述密封外壳固定连接。
作为本发明的进一步改进，所述密封外壳为金属陶瓷或金属玻璃材质制成。
本发明的有益效果是：该高能X射线管在射线出口窗增设屏蔽窗，可遮挡所有散射的二次电子及阳极靶盘对射线出口窗的直接热辐射，可明显降低射线出口窗的工作温度及局部区域的热冲击，从而避免X射线出口窗钎焊区域真空漏气所引起高能X射线管失效，从而可极大的提高5MHU及以上热容量高能X射线管的使用寿命，降低高能X射线管的使用成本，促进高能X射线管在国内的产业化。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明所述射线出口窗的局部结构示意图。
结合附图，作以下说明：
1——密封外壳 2——射线出口窗
3——阴极组件 4——阳极靶盘
5——阳极组件 6——转子组件
7——轴承组件 8——阴极灯丝
9——焊料 10——屏蔽窗
11——焊料 12——排气孔
具体实施方式
以下结合附图，对本发明的一个较佳实施例作详细说明。但本发明的保护范围不限于下述实施例，即但凡以本发明申请专利范围及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖范围之内。
参阅图1，为本发明所述的一种高能X射线管，包括密封外壳1，该密封外壳上设有射线出口窗2。其中，该密封外壳1为金属陶瓷或金属玻璃结构，与射线出口窗2连接部分选用材料为无氧铜，密封壳体1内保持真空状态。同时，密封外壳1内固定设有阴极组件3和阳极组件5，阴极组件3包括阴极灯丝8，阳极组件5包括阳极靶盘4、轴承组件7和转子组件6，阴极组件3可加载高达-75kV的高压，阳极组件5可加载高达+75kV的高压，阴极灯丝8通入足够的电流后，大量的电子克服逸出功，在阴阳极之间高压电场的加速下，高速轰击阳极靶盘4，产生X射线。
本实例为5MHU热容量以上的高能X射线管，连续加载功率可达6～8kW,这意味着阳极靶盘4将稳定长时间的工作在1200～1300℃的高温状态。同时为避免损坏轴承，需限制阳极靶盘4的能量通过热传导的方式传到轴承组件7，所述转子组件6为低热传导系数中空结构的钼合金。
如图2所示，所述射线出口窗2所选材料为钛，密封壳体1内侧面对应射线出口窗位置增加了一个屏蔽窗10，屏蔽窗10的面积至少需要覆盖射线出口窗。屏蔽窗10选用对能量范围为12.4keV～124keV的硬X射线低衰减的材料铍。所述射线出口窗和屏蔽窗可通过梯度真空钎焊的方式连接到密封外壳上，钎焊焊料9、11可选各种银铜焊料。所述屏蔽窗10上设计有排气孔12，确保X射线管真空除气时，屏蔽窗10与射线出口窗2之间不会有残留气体。该结构中，只需要保证密封外壳1和射线出口窗2为真空密封连接，密封外壳1与屏蔽窗10之间并无真空密封要求。工作时，由于二次电子均被屏蔽窗遮挡，无法直接轰击射线出口窗，同时阳极靶盘直接热辐射同样被屏蔽窗遮挡，有效的保护了射线出口窗。因此，该射线出口窗结构可有效的改进高能X射线管射线出口窗漏气问题，延长X射线管的使用寿命。

Claims (6)

1.一种高能X射线管，包括密封外壳(1)、设于该密封外壳内的阴极组件(3)和阳极组件(5)，该密封外壳上设有射线出口窗(2)，其特征在于：所述密封外壳对应其射线出口窗的内侧面上设有至少能覆盖所述射线出口窗的屏蔽窗(10)，该屏蔽窗由硬X射线可透过材料制成。
2.根据权利要求1所述的高能X射线管，其特征在于：所述屏蔽窗为铍或钛材料制成。
3.根据权利要求1所述的高能X射线管，其特征在于：所述屏蔽窗上设有排气孔(12)。
4.根据权利要求1所述的高能X射线管，其特征在于：所述阴极组件包括阴极灯丝(8)，所述阳极组件包括阳极靶盘(4)、轴承组件(7)和转子组件(6)。
5.根据权利要求1所述的高能X射线管，其特征在于：所述屏蔽窗通过机械、钎焊、激光焊、氩弧焊、摩擦焊和电阻焊其中之一的方式与所述密封外壳固定连接。
6.根据权利要求1所述的高能X射线管，其特征在于：所述密封外壳为金属陶瓷或金属玻璃材质制成。
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